DE602004006197T2

DE602004006197T2 - Führungszusammenbau für aussenliegendes Lager einer verstellbaren Schaufel einer Turbomaschine

Info

Publication number: DE602004006197T2
Application number: DE602004006197T
Authority: DE
Inventors: Jean-Baptiste 64570 ARILLA; Pierre-Yves 77720 MAILLARD; Alain Marc 77870 BROMANN
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2004-07-13
Publication date: 2007-12-20
Anticipated expiration: 2024-07-14
Also published as: FR2857692B1; UA83794C2; CA2473819C; US7214030B2; US20050036885A1; JP4056995B2; FR2857692A1; ES2285356T3; EP1500791B1; JP2005036806A; RU2340778C2; DE602004006197D1; CA2473819A1; EP1500791A1; RU2004121995A

Description

Diese Erfindung betrifft die Steuerung von winkelverstellbaren Statorschaufeln von Turbomaschinen, insbesondere Turbomaschinen für die Luftfahrt. Sie betrifft insbesondere die Steuerung der Lufteintrittsleitschaufeln von Turbotriebwerk-Verdichtern, winkelverstellbare Statorschaufeln genannt.
Die bekannten Vorrichtungen zur Steuerung von winkelverstellbaren Statorschaufeln von Turbomaschinen, insbesondere am Lufteintritt von Verdichtern, weisen gewöhnlich ein Steuerorgan in der Form eines Rings, der um das Gehäuse der Turbomaschine herum angeordnet ist, und eine Vielzahl von Steuerhebeln auf. Letztere haben jeweils ein erstes Ende, das an einem außenliegenden Drehzapfen einer Schaufel angebracht ist, dessen Achse die Drehachse der Schaufel ist, sowie ein zweites Ende, das über eine Gelenkverbindung mit dem Steuerring verbunden ist (siehe beispielsweise die Schrift US 3 325 087 A ). Die synchronisierte Veränderung der Winkelposition der Schaufeln wird dabei durch Drehen des Rings um die Achse der Turbomaschine erreicht, um der Drehbewegung des Steuerrings folgen zu können. Die Verbindung zwischen jedem Hebel und dem Ring beinhaltet mindestens einen Freiheitsgrad in einer Drehbewegung um eine Achse, die im Wesentlichen radial zu dem Ring verläuft.
Die Drehbewegung, die den Schaufeln übermittelt wird, ist unabdingbar, um die Leistung der Turbomaschine und den Spielraum bis zum „Pumpen" zu verbessern. Die Genauigkeit und die Hysterese sind bei den heutigen Hochdruckkörpern in den Turbotriebwerken von höchster Wichtigkeit. Mit anderen Worten: Die Befestigung des Steuerhebelendes an dem außenliegenden Drehzapfen der Schaufel muss mit großer Genauigkeit erfolgen.
In 1 ist die Anbringung des außenliegenden Drehzapfens 11 einer Schaufel 10 auf einer Erhebung 21 des Gehäuses 2 eines Verdichterstators zu sehen. Der außenliegende Drehzapfen 11 ist in einer Bohrung 22 der Erhebung 21 mittels zwei Hülsen 5 und 6 drehbar gelagert, welche festgezogen oder gleitend in der Bohrung 22 sitzen. So ermöglicht es ein Steuerhebel 3, der am Ende des außenliegenden Drehzapfens 11 mittels einer Schraube 4 angebracht ist, die Schaufel 10 versetzt auszurichten.
Nun möchte man angesichts dessen, dass zwischen den beiden Hülsen 5 und 6 ein Zwischenraum 12 bleibt, den Berührungsdruck zwischen dem außenliegenden Drehzapfen 11 der Schaufel 10 und den Hülsen 5 und 6 verringern. Eine Vergrößerung der Führungshöhe des außenliegenden Drehzapfens 11 in der Bohrung 22 der Erhebung 21 würde jedoch eine Vergrößerung von deren Höhe mit sich bringen. Eine solche Vergrößerung der Höhe der Erhebung 21 bedeutet natürlich eine Vergrößerung des Außendurchmessers des Statorgehäuses 2 und damit eine Erhöhung der Herstellungskosten des Rohgehäuses in der Gießerei sowie der darauf folgenden Bearbeitungen dieses Rohgehäuses.
Es ist daher die Aufgabe dieser Erfindung, die Führungshöhe der Hülsen 5 und 6 zu vergrößern, ohne den Außendurchmesser des Gehäuses 2 zu vergrößern, um das ursprüngliche Rohgehäuse zu bewahren.
Zu diesem Zweck ist der Hauptgegenstand der Erfindung ein Führungssystem für den außenliegenden Drehzapfen einer winkelverstellbaren Statorschaufel eines Turbotriebwerks, die einen außenliegenden Drehzapfen aufweist, der dazu bestimmt ist, sich in einer Bohrung von bestimmter Länge in dem Statorgehäuse des Turbotriebwerks zu drehen.
Erfindungsgemäß wird eine einzelne Hülse aus einem Werkstoff mit geringem Reibungskoeffizienten verwendet, die länger ist als die Bohrung, wobei sie aus dieser herausragt, und deren Innendurchmesser etwas größer ist als der Außendurchmesser des außenliegenden Drehzapfens, und das Führungssystem weist einen Metallmantel auf, dessen Außendurchmesser etwas größer ist als der Innendurchmesser der Bohrung, und dessen Innendurchmesser dem Außendurchmesser der Hülse entspricht, so dass er um Letztere herum angeordnet werden kann, und der an seinem äußeren Ende einen Außenhaken aufweist.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die Hülse aus Metall, und am äußeren Ende des Metallmantels ist ein Außenhaken an der Umfangslinie dergestalt vorgesehen, dass er ein Greifelement zum Herausziehen der Hülse bilden kann.
Ferner ist es von Vorteil, den Metallmantel mit einem Positionierrand zu versehen, damit er auf der Erhebung des Statorgehäuses aufliegt.
Die Erfindung und ihre verschiedenen technischen Merkmale gehen näher aus der folgenden Beschreibung und den zwei beigefügten Figuren hervor, wobei
1 ein Führungssystem nach dem Stand der Technik im Schnitt zeigt,
2 die Hauptausführung des erfindungsgemäßen Führungssystem im Schnitt zeigt.
In 2 ist der außenliegende Drehzapfen 11 einer Schaufel wiederzufinden, zumindest sein Endabschnitt und die Erhebung 21 des Statorgehäuses des Turbotriebwerks. Das Ende des außenliegenden Drehzapfens 11 weist ein Gewinde 13 auf, auf das eine Mutter 4 aufgeschraubt ist. Diese befestigt das Mitnahmeende des Hebels 3, das die Schaufel drehen soll.
Die Positionierung des außenliegenden Drehzapfens 11 in der Bohrung der Erhebung 21 erfolgt über eine Hülse 50, die sich über die Länge der Erhebung 21 hinaus erstreckt und deren Innendurchmesser etwas größer ist als der Außendurchmesser des außenliegenden Drehzapfens 11.
Die Hülse 50 besteht aus Verbundwerkstoff und befindet sich durch ihren Innendurchmesser ständig in direktem Kontakt mit dem Außendurchmesser des außenliegenden Drehzapfens 11. Auf Grund des Verbundwerkstoffs, aus dem sie besteht, ist der Reibungskoeffizient gegenüber einem anderen Metallteil sehr gering und ein relatives Verschieben dieser beiden Teile zueinander wird unterstützt. Es wird ein Metallmantel 40 verwendet, der zwischen der Hülse 50 und der Erhebung 21 des Stators angeordnet ist. Dieser Metallmantel 40 hat einen Außendurchmesser, der etwas größer ist als der Innendurchmesser der Bohrung der Erhebung 21, um eine Befestigung durch Aufschrumpfen zu ermöglichen. Außerdem weist er an seinem äußeren Ende 44 einen Außenhaken 41 auf, der durch einen Positionierrand 42 ergänzt wird, der auf der Erhebung 21 des Stators aufliegt. Die relative Gleitbewegung erfolgt einerseits zwischen der Hülse 50 aus Verbundwerkstoff und dem außenliegenden Drehzapfen 11 der Schaufel und andererseits zwischen der Hülse 50 aus Verbundwerkstoff und dem Metallmantel 40. Dieses System ermöglicht es, mittels eines Greifers 60, der unter den Außenhaken 41 eingreift, die Hülse 50 aus Verbundwerkstoff und den Metallmantel 40 herauszuziehen, ohne die Schaufel auszubauen. Außerdem ist die Erhebung 21 des Gehäuses durch den Metallmantel geschützt, falls die Hülse 50 aus Verbundwerkstoff an Qualität verliert.
Es ist zu bemerken, dass die Hülse 50 einen Außenhaken 51 aufweist, um daran herausgezogen zu werden. Dieser Außenhaken 51 kommt in Anlage an dem Außenhaken 41 des Metallmantels 40.
Auf diese Weise wird deutlich, dass die Länge der Kontaktreichweite des außenliegenden Drehzapfens 11 gegenüber der Erhebung 21 verlängert wird.
Das Herausziehen der Hülse 50 ermöglicht es, sie auszuwechseln, ohne das Statorgehäuse des Turbotriebwerks öffnen zu müssen.
Außerdem ermöglicht ein solcher Einbau eine bessere Führung des außenliegenden Drehzapfens 11, ohne den Durchmesser des Gehäuses zu vergrößern.
Bei dieser ersten Ausführungsform ist die Hülse 50 aus Metall und besteht insbesondere aus einem Stahl mit guten Reibungseigenschaften gegenüber dem Werkstoff des Drehzapfens, beispielsweise eine Hülse aus Z12CNDV12 mit einem Drehzapfen aus Z6NCT25.

Claims

Führungssystem für den außenliegenden Drehzapfen (11) einer winkelverstellbaren Statorschaufel (10) eines Turbotriebwerks, die einen außenliegenden Schaufeldrehzapfen (11) aufweist, der dazu bestimmt ist, sich in einer Bohrung (22) von bestimmter Länge in dem Statorgehäuse des Turbotriebwerks zu drehen, dadurch gekennzeichnet, dass es eine einzelne Hülse (50) aus einem Werkstoff mit geringem Reibungskoeffizienten umfasst, die länger ist als die Bohrung (22), wobei sie aus dieser herausragt, und deren Innendurchmesser etwas größer ist als der Außendurchmesser des außenliegenden Drehzapfens (11), und dass es einen Metallmantel (40) umfasst, dessen Außendurchmesser etwas größer ist als der Innendurchmesser der Bohrung, und dessen Innendurchmesser dem Außendurchmesser der Hülse (50) entspricht, so dass er um Letztere herum angeordnet werden kann, und der an seinem äußeren Ende (44) einen Außenhaken (41) aufweist.
Führungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (50) aus Metall besteht und am äußeren Ende (44) des Metallmantels einen Außenhaken (51) an der Umfangslinie aufweist.
Führungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallmantel (40) einen Positionierrand (42) aufweist, um auf einer Erhebung (21) des Statorgehäuses aufzuliegen.