EP0289697B1 - Actuator for the variable guide vanes of an axial turbo machine - Google Patents

Actuator for the variable guide vanes of an axial turbo machine Download PDF

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EP0289697B1
EP0289697B1 EP88100363A EP88100363A EP0289697B1 EP 0289697 B1 EP0289697 B1 EP 0289697B1 EP 88100363 A EP88100363 A EP 88100363A EP 88100363 A EP88100363 A EP 88100363A EP 0289697 B1 EP0289697 B1 EP 0289697B1
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adjusting ring
ring
guide vane
guide vanes
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EP0289697A1 (en
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Edmund Owsianny
Wilfried Wengorz
Emil Aschenbruck
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MAN Gutehoffnungshutte GmbH
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MAN Gutehoffnungshutte GmbH
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10Final actuators
    • F01D17/12Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F01D17/162Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for axial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially perpendicular to the rotor centre line

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung für die Leitschaufeln einer Axialströmungsmaschine von der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art.The invention relates to an adjusting device for the guide vanes of an axial flow machine of the type specified in the preamble of the claim.
  • Eine Verstelleinrichtung dieser Art ist aus der DE-A 3 519 747 bekannt. Sie ermöglicht es, während des Betriebes der Strömungsmaschine, insbesondere eines Turboverdichters, den Anstellwinkel der Leitschaufeln zu verändern und dadurch das Verhalten der Maschine an unterschiedliche Betriebsbedingungen, wie z.B. Teillast und Vollast, anzupassen und Wirkungsgradverluste zu reduzieren.An adjustment device of this type is known from DE-A 3 519 747. It enables the angle of attack of the guide vanes to be changed during operation of the turbomachine, in particular a turbocompressor, and thereby the behavior of the machine to different operating conditions, e.g. Part load and full load, adapt and reduce efficiency losses.
  • Bei der vorbekannten Verstelleinrichtung ist der Verstellring mit den Hebeln der Leitschaufeln durch einfache Scharnierstifte verbunden und wird von ihnen getragen, ist also nicht gesondert am Gehäuse geführt.In the case of the known adjusting device, the adjusting ring is connected to the levers of the guide vanes by simple hinge pins and is supported by them, and is therefore not guided separately on the housing.
  • Die Gelenkverbindungen mittels der Scharnierstifte müssen ein ausreichendes Spiel haben, damit die Verstellbewegung, bei der sich der Verstellring und die Hebel in verschiedenen Ebenen drehen, möglich ist. Auch die unvermeidlichen Wärmedehnungen setzen ein ausreichendes Spiel in den Gelenkverbindungen voraus.The articulated connections by means of the hinge pins must have sufficient play so that the adjustment movement, in which the adjustment ring and the levers rotate in different planes, is possible. The inevitable thermal expansions also require sufficient play in the joint connections.
  • Auf die Leitschaufeln einer Strömungsmaschine wirken im Betrieb sehr starke Kräfte ein. Soweit sie senkrecht zur Leitschaufelachse oder parallel zu ihr wirken, müssen sie von der Lagerung des Leitschaufelschaftes im Leitschaufelträger aufgenommen werden. Zusätzlich treten aber auch starke Drehmomente um die Leitschaufelachse auf, die über die Hebel auf den Verstellring übertragen werden. Dabei kann es durch das Spiel in der Gelenkverbindung und durch mangelnde Führung des Verstellringes zu starken Schwingungen kommen, wodurch Wirkungsgradverluste eintreten und die Lebensdauer der Leitschaufel herabgesetzt wird.Very strong forces act on the guide vanes of a turbomachine during operation. To the extent that they act perpendicular to or parallel to the guide vane axis, they must be accommodated by the bearing of the guide vane shaft in the guide vane carrier. In addition, strong torques also occur around the guide vane axis, which are transmitted to the adjusting ring via the levers. This can result in strong vibrations due to the play in the articulated connection and a lack of guidance of the adjusting ring, as a result of which efficiency losses occur and the service life of the guide vane is reduced.
  • Es sind auch Verstelleinrichtungen für Leitschaufeln bekannt, bei denen die Leitschaufeln über Hebel mit einer in Axialrichtung verschiebbaren Verstellhülse gelenkig verbunden sind, wie z.B. gemäß DE-C 3 125 639. Axialverschiebbare Verstellhülsen haben den Nachteil, daß benachbarte Leitschaufelkränze nur gemeinsam, aber nicht einzeln verstellt werden können.Adjustment devices for guide vanes are also known, in which the guide vanes are connected in an articulated manner via levers to an adjusting sleeve which is displaceable in the axial direction, such as e.g. according to DE-C 3 125 639. Axially displaceable adjusting sleeves have the disadvantage that adjacent guide vane rings can only be adjusted together, but not individually.
  • Auch treten bezüglich der Lagerspiele und der Empfindlichkeit gegen Schwingungsbelastungen ähnliche Probleme auf. Die bekannten Verstelleinrichtungen sind zur Verwendung im Niedertemperaturbereich, insbesondere bei Verdichtern oder der Verdichtungsstufe von offenen Gasturbinen, vorgesehen. Eine auch im Hochtemperaturbereich, insbesondere in geschlossenen Gasturbinen, befriedigend einsetzbare Verstelleinrichtung ist nicht bekannt.Similar problems also arise with regard to bearing play and sensitivity to vibration loads. The known adjusting devices are intended for use in the low temperature range, in particular in the case of compressors or the compression stage of open gas turbines. An adjustment device which can also be used satisfactorily in the high temperature range, in particular in closed gas turbines, is not known.
  • In der US-A 2 671 634 wird eine Axialströmungsmaschine beschrieben, deren Stator einen Kranz verstellbarer Leitschaufeln und Mittel zum Abstützen der in Umfangsrichtung angeordneten Leitschaufeln aufweist.An axial flow machine is described in US Pat. No. 2,671,634, the stator of which has a ring of adjustable guide vanes and means for supporting the guide vanes arranged in the circumferential direction.
  • Die Abstützungsmittel besitzen eine Außenachse und einen inneren Deckring, wobei jede Schaufel an ihrem äußeren Ende einen radialen Drehzapfen aufweist. Eine Anzahl der Drehzapfen hat eine größere radiale Länge als die übrigen Drehzapfen. Zur drehbaren Lagerung der längeren Drehzapfen befinden sich im Außengehäuse Kugellager. Die übrigen Drehzapfen haben Zapfenlager. Jede Leitschaufel hat an ihrem inneren Ende einen radial einwärtsragenden Drehzapfen, der im inneren Deckring drehbar gelagert ist. Die längere äußere Drehzapfen aufweisenden Leitschaufeln sind z. B. aus Stahl, die übrigen Leitschaufeln aus Aluminiumlegierung hergestellt.The support means have an outer axis and an inner cover ring, each blade having a radial pivot at its outer end. A number of the pivots have a greater radial length than the other pivots. Ball bearings are located in the outer housing for rotatable mounting of the longer trunnions. The other pivots have trunnion bearings. Each vane has at its inner end a radially inwardly projecting pivot which is rotatably mounted in the inner cover ring. The longer outer pivot guide vanes are such. B. made of steel, the remaining guide vanes made of aluminum alloy.
  • In der GB-A 621 175 wird ein(e) mit aufeinanderfolgenden Reihen von. zur Verstellung ihres Staffelungswinkels drehbar montierten Leitschaufeln versehene(r) mehrstufige(r) Axialkompressor, Axialturbine oder ähnliche Strömungsmaschine mit in durch axial aufeinanderfolgende Ringe gebildeten Sitzen drehbar gelagerten Schaufeln beschrieben, wobei die Ringe von je zwei aufeinanderfolgenden Leitschaufelreihen so zusammenwirken, daß sie zwischen sich ein Deckband für die dazwischenliegende Laufschaufelreihe und mit den Leitschaufeln eine durchgehende Innenfläche zwischen Eintritt und Austritt der Maschine bilden. Für die Ringe sind Kugel- oder Rollenlager vorgesehen.GB-A 621 175 describes one with successive rows of. to adjust their staggering angle of rotatably mounted guide vanes (multi-stage) axial compressor, axial turbine or similar turbomachine with blades rotatably mounted in seats formed by axially successive rings, the rings of two successive rows of guide vanes interacting so that they interact between them Form the cover band for the intermediate row of blades and with the guide blades a continuous inner surface between the inlet and outlet of the machine. Ball or roller bearings are provided for the rings.
  • Die DE-A 2 448 572 befaßt sich mit einem Schaufeldrehmechanismus für ein Schaufelgitter, das im Gehäuse vorn und/oder hinter einem Laufrad, insbesondere einer Zentrifugalpumpe, angeordnet ist.DE-A 2 448 572 is concerned with a blade rotation mechanism for a blade grille, which is arranged in the housing at the front and / or behind an impeller, in particular a centrifugal pump.
  • Der Mechanismus besteht aus einem Antriebsaggregat, einer Übersetzung und einer Regulierung. Das Schaufelgehäuse ist aus einem Innenteil und einem Außenteil zusammengesetzt, wobei in der Wand des Innenteils eine Nut zur Führung eines Regulierringes angeordnet ist. Die Schaufeln sind im Gehäuse drehbar gelagert und die Zapfen der Schaufeln mit einer Kurbel versehen, die am unteren Ende einen ersten zylinderförmigen Bolzen aufweist und durch eine Zugstange mit einem zweiten Bolzen des Regulierringes verbunden ist. Der Regulierring ist an einer Übersetzung angeschlossen, die aus einer schwingbaren Zugstange, einer Spindel, einem Schneckenrad und einer Schneckenwelle besteht. Zur Regelung der Förderhöhe der Pumpe wird über eine Antriebswelle der Schaufeldrehmechanismus betätigt.The mechanism consists of a drive unit, a transmission and a regulation. The blade housing is composed of an inner part and an outer part, a groove for guiding a regulating ring being arranged in the wall of the inner part. The blades are rotatably mounted in the housing and the pins of the blades are provided with a crank which has a first cylindrical pin at the lower end and is connected to a second pin of the regulating ring by a pull rod. The regulating ring is connected to a transmission, which consists of an oscillating tie rod, a spindle, a worm wheel and a worm shaft. To regulate the delivery head of the pump, the blade rotating mechanism is actuated via a drive shaft.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verstelleinrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß eine leichtgängige, kompakte und gegen äußere Einflüsse weitgehend geschützte Konstruktion geschaffen wird, die auch für den Einsatz im Hochtemperaturbereich ausgelegt werden kann und bei der die auf die Leitschaufeln wirkenden Kräfte weitgehend spielfrei aufgenommen werden, so daß Schwingungen nicht auftreten, andererseits aber die Verstellbewegungen sich leichtgängig und verschleißarm abspielen können.The invention has for its object to improve an adjusting device of the type mentioned so that a smooth, compact and largely protected against external influences construction is created, which can also be designed for use in the high temperature range and in which those acting on the guide vanes Forces are absorbed largely without play, so that vibrations do not occur, but on the other hand the adjustment movements can play smoothly and with little wear.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche gelöst.This object is achieved by the characterizing features of the claims.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
    • Fig. 1 einen achssenkrechten Schnitt durch einen Teil des Leitschaufetkranzes einer Strömungsmaschine mit zugehöriger Verstelleinrichtung;
    • Fig. 2 in größerem Maßstab einen Schnitt gemäß der Linie 11-11 von Fig. 1;
    • Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der Verstelleinrichtung.
    An embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the drawings. It shows:
    • Fig. 1 shows an axially perpendicular section through a Part of the Leitschaufet k ranzes a turbomachine with associated adjusting device;
    • Figure 2 on a larger scale a section along the line 11-11 of Fig. 1.
    • Fig. 3 is a perspective view of the adjusting device.
  • Die Leitschaufeln 1 eines Leitschaufelkranzes der Maschine haben Schäfte 1a, die in radialen Lagerbohrungen eines ringförmigen Leitschaufelträgers 12 drehbar gelagert sind und zwar in Lagerbuchsen 2, die einen Außenflansch 2a aufweisen und in der Lagerbohrung mittels einer eingeschraubten Ringmutter 3 festgelegt sind. An der Außenseite des Leitschaufelträgers 12 ist auf dem verlängerten Schaft 1a der Leitschaufel ein Hebel 4 mittels einer Passfeder 17 drehfest aufgesetzt. Der Hebel 4 stützt sich gegen das über den Leitschaufelträger 12 überstehende Ende der Lagerbuchse 2 ab. Auf die Oberseite des Hebels 4 drückt eine Tellerfeder 16, die sich über eine Scheibe 15 gegen eine auf ein Gewindeende 1 des Schaftes 1a aufgeschraubte Kronenmutter 14 abstützt. Die Tellerfeder 16 übt auf den Schaft 1a eine in Fig. 2 nach oben gerichtete Vorspannkraft aus, durch die ein Flansch 1 des Schaftes 1a gegen die untere Stirnfläche der Lagerbuchse 2 gedrückt wird. Dadurch ist der Schaft 1a in der Lagerbuchse 2 axial spielfrei, gegen Wärmedehnungen elastisch und schwingungsdämpfend eingespannt.The guide vanes 1 of a guide vane ring of the machine have shafts 1a which are rotatably mounted in radial bearing bores of an annular guide vane carrier 12, specifically in bearing bushes 2 which have an outer flange 2a and are fixed in the bearing bore by means of a screwed-in ring nut 3. On the outside of the guide vane carrier 12, a lever 4 is fitted on the elongated shaft 1 a of the guide vane in a rotationally fixed manner by means of a feather key 17. The lever 4 is supported against the end of the bearing bush 2 projecting beyond the guide vane carrier 12. A plate spring 16 presses on the upper side of the lever 4 and is supported by a washer 15 against a crown nut 14 screwed onto a threaded end 1 of the shaft 1a. The plate spring 16 exerts on the shaft 1a an upward biasing force in FIG. 2, by means of which a flange 1 of the shaft 1a is pressed against the lower end face of the bearing bush 2. As a result, the shaft 1a is axially free of play in the bearing bush 2, and is clamped elastically and to dampen vibrations against thermal expansion.
  • Der Leitschaufelträger 12 ist staubdicht in eine ringförmige Ausnehmung eines Trägerringes 13 eingesetzt. In einer Nut 13a des Trägerringes 13 ist ein Verstellring 7 drehbar geführt. Die Führung in Radialrichtung erfolgt über Radialrollen 10, die in der Nut 13a angeordnet und mittels Lagerstiften 11 am Trägerring 13 gelagert sind. Die Führung in Axialrichtung erfolgt durch Axialrollen 8, die am Verstellring 7 mittels Lagerstiften 9 gelagert sind, mit ihren vorzugsweise ballig ausgebildeten Umfangsflächen ein wenig über die Stirnfläche des Verstellrings 7 überstehen und gegen die axialen Begrenzungsflächen der Nut 13a anliegen. Um Verstellring 7 und Leitschaufelträger einsetzen zu können, ist der Trägerring 13 in einer geeigneten Axialebene in zwei Hälften geteilt und diese durch (nicht dargestellt) Befestigungsmittel miteinander verbunden.The guide vane carrier 12 is inserted in a dust-tight manner into an annular recess in a carrier ring 13. An adjusting ring 7 is rotatably guided in a groove 13a of the carrier ring 13. The radial direction is guided by radial rollers 10 which are arranged in the groove 13a and are mounted on the carrier ring 13 by means of bearing pins 11. The guidance in the axial direction is carried out by axial rollers 8, which are mounted on the adjusting ring 7 by means of bearing pins 9, with their preferably spherical peripheral surfaces project a little beyond the end face of the adjusting ring 7 and bear against the axial boundary surfaces of the groove 13a. In order to be able to use the adjusting ring 7 and the guide vane carrier, the carrier ring 13 is divided into two halves in a suitable axial plane and these are connected to one another by means of fastening means (not shown).
  • Der Verstellring 7 weist entsprechend der Leitschaufelanzahl eine Anzahl von zylindrischen Axialbohrungen 7a auf, die zur inneren Umfangsfläche des Verstellrings 7 hin offen sind. Darin sind drehbar und axial verschiebbar Zylinderbolzen 6 gelagert. Jeder Zylinderbolzen 6 hat eine achssenkrechte Bohrung, in der ein zum Schaft 1a der Leitschaufel achsparalleler Stift 5 drehbar gelagert ist, der mit dem Hebel 4 verbunden ist.The adjusting ring 7 has a number of cylindrical axial bores 7a, which are open to the inner peripheral surface of the adjusting ring 7, in accordance with the number of guide vanes. Cylinder bolts 6 are rotatably and axially displaceable therein. Each cylinder pin 6 has an axially perpendicular bore in which a pin 5, which is axially parallel to the shaft 1a of the guide vane and is connected to the lever 4, is rotatably mounted.
  • Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist an dem Verstellring 7 ein Ansatz 19 vorgesehen, der durch eine Ausnehmung des Trägerrings 13 nach außen ragt und an dem mittels eines Zylinderlagers 20 eine Verstellspindel 21 angreift. Diese ist durch eine Durchführung 18a des Außengehäuses 18 der Strömungsmaschine nach außen geführt, wobei eine gas- und staubdichte Abdichtung mittels eines elastischen Balges 22 erfolgt, der mittels eines Flansches 23 an dem Durchführungsstutzen 18a befestigt ist. An dem nicht näher gezeigten Außenende der Verstellspindel 21 kann ein beliebiger hand- oder motorbetätigbarer Verstellantrieb angreifen, um die Spindel 21 in ihrer Achsrichtung zu bewegen und dadurch den Verstellring 7 in seiner Umfangsrichtung entsprechend dem Pfeil 24 zu drehen.As can be seen from FIG. 1, an extension 19 is provided on the adjusting ring 7, which projects outwards through a recess in the carrier ring 13 and on which an adjusting spindle 21 engages by means of a cylinder bearing 20. This is guided through a passage 18a of the outer housing 18 of the turbomachine, a gas and dust-tight seal being achieved by means of an elastic bellows 22 which is fastened to the bushing 18a by means of a flange 23. At the outer end of the adjusting spindle 21, which is not shown in more detail, any manual or motor-operated adjusting drive can engage in order to move the spindle 21 in its axial direction and thereby to rotate the adjusting ring 7 in its circumferential direction according to the arrow 24.
  • Bei Drehung des Verstellrings 7 in Umfangsrichtung werden über die Zylinderbolzen 6 und Stifte 5 die Enden der Hebel 4 mitgenommen, so daß sie sich bezüglich der Leitschaufelachse verdrehen. Da die Hebel 4 drehfest mit den Schäften 1a der Leitschaufein verbunden sind, werden dadurch auch die Leitschaufeln um ihre Achsen verdreht. Die bei dieser Verstellbewegung notwendigerweise auftetenden Lageveränderungen der Stifte 5 relativ zur Mittelebene und Radialrichtung des Verstellrings 7 werden dabei durch die Drehbarkeit und Axialverschiebbarkeit der Zylinderbolzen 6 ausgeglichen.When the adjusting ring 7 is rotated in the circumferential direction, the ends of the levers 4 are taken along via the cylinder bolts 6 and pins 5, so that they rotate with respect to the guide vane axis. Since the levers 4 are non-rotatably connected to the shafts 1a of the guide vanes, the guide vanes are also rotated about their axes. The changes in position of the pins 5 which necessarily occur during this adjustment movement relative to the center plane and radial direction of the adjustment ring 7 are compensated for by the rotatability and axial displacement of the cylinder bolts 6.
  • Hierdurch werden jegliche Verklemmungen vermieden, obwohl an den relativ zueinander beweglichen Lagerflächen der verschiedenen beweglichen Teile keinerlei Lagerspiele erforderlich sind und die Führung der Leitschaufeln mittels des Verstellrings formschlüssig, spielfrei und ausschließlich über Flächenberührung ohne Punkt- oder Linienkontakt erfolgt.This prevents any jamming, although no bearing play is required on the relatively movable bearing surfaces of the various moving parts and the guide vanes are guided by means of the adjusting ring in a form-fitting manner, free of play and exclusively via surface contact without point or line contact.
  • Der gesamte Verstellmechanismus ist staubdicht in dem vom Trägerring 13 und dem darin eingesetzten Leitschaufelträger 12 umschlossenen Raum eingekapselt.The entire adjustment mechanism is encapsulated in a dust-tight manner in the space enclosed by the carrier ring 13 and the guide vane carrier 12 inserted therein.
  • Die gesamte Verstelleinrichtung ist von kompakter Konstruktion, die in Achsrichtung nicht wesentlich mehr Platz einnimmt, als der Leitschaufelkranz selbst. Es ist deshalb ohne weiteres möglich, auch axial eng benachbarte Leitschaufelkränze jeweils mit einer derartigen Verstelleinrichtung auszurüsten.The entire adjustment device is of compact construction, which does not take up much more space in the axial direction than the guide vane ring itself. It is therefore easily possible to equip axially closely adjacent guide vane rings with such an adjustment device.
  • Bei geeigneter Materialwahl der Werkstoffe für die miteinander in Gleitberührung stehenden Teile ist die gesamte Verstelleinrichtung schmiermittel-und somit wartungsfrei. Vorzugsweise können für den Leitschaufelschacht 1, den Verstellring 7 und den Stift 5 Spezialstähle, wie z. B.
    • X21 Cr. Mo V 12.1
    • X5 Ni Cr Ti 2615
    • X8 Cr Ni Mo Nb 1810
    • X8 Cr Ni Mo B Nb 1810
      eingesetzt und die Reibflächen dieser Bauteile zusätzlich oberflächengehärtet werden, während für Lagerbuchse 2 und Zylinderbolzen 6 Lagerwerkstoffe mit guten Gleiteigenschaften wie z. B. Stellite 21, Tribaloy T 400 oder Stähle wie GGG-Ni Cr Nb 202 oder GGG 40 verwendet werden.
    With a suitable choice of materials for the parts in sliding contact with one another, the entire adjusting device is lubricant-free and therefore maintenance-free. For the guide vane shaft 1, the adjusting ring 7 and the pin 5, special steels such as, for. B.
    • X21 Cr. Mo V 12.1
    • X5 Ni Cr Ti 2615
    • X8 Cr Ni Mo Nb 1810
    • X8 Cr Ni Mo B Nb 1810
      used and the friction surfaces of these components are additionally surface hardened, while for bearing bush 2 and cylinder pin 6 bearing materials with good sliding properties such. B. Stellite 21, Tribaloy T 400 or steels such as GGG-Ni Cr Nb 202 or GGG 40 can be used.
  • Die durch den extern angeordneten (nicht dargestellten) Stellantrieb über die Verstellspindel 21 erzeugte Verstellbewegung wird gasdicht sperrgas-und wartungsfrei über den Metallfaltenbalg 22 abgedichtet in das Maschineninnere eingeleitet.The adjustment movement generated by the externally arranged (not shown) actuator via the adjustment spindle 21 is introduced into the interior of the machine in a gas-tight manner, without sealing gas and maintenance-free, via the metal bellows 22.
  • Die gesamte Verstelleinrichtung ist aufgrund ihrer kompakten Bauweise so konzipiert, daß sie sich auch zur Nachrüstung an vorhandenen Maschinen eignet.The entire adjustment device is designed due to its compact design so that it is also suitable for retrofitting to existing machines.
  • Die Auswahl bzw. Werkstoffpaarung unter den vorgenannten bevorzugten Werkstoffen kann gezielt je nach den zu erwartenden Betriebstemperaturen des jeweiligen Einsatzbereiches vorgenommen werden, wobei sich die genannten Werkstoffe insbesondere für den Hochtemperatureinsatz eignen. Für den Hochtemperatureinsatz sind ferner die folgenden vorteilhaften Merkmale der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung hervorzuheben:
    • Die erfindungsgemäße Einrichtung weist keinerlei Punkt- oder Linienberührung zwischen den bewegungsübertragenden Teilen auf, sondern ausschließllich Flächenberührung zwischen Zylinderflächen. Hierdurch in Verbindung mit einer temperaturbezogenen Werkstoffauswahl kann eine definierte Spielqualität über einen äußeren Temperaturbereich und auch über lange Betriebszeiten aufrecht erhalten werden. Punkt- oder Linienberührung würde zwangsläufig zu einer Spielvergrößerung bei längerer Betriebszeit führen. Die erfindungsgemäße Einrichtung ist insbesondere hinsichtlich der besonders kritischen Schaufeldrehschwingungen weitgehend spielfrei und bleibt es auch in einem großen Temperaturbereich und während einer langen Betriebszeit. Sie eignet sich deshalb besonders zur Verwendung z. B. im Hochtemperaturteil von Verbrennungsturbinen, wo die Betriebstemperaturen z. B. 600°C und mehr betragen können.
    The selection or pairing of materials from the aforementioned preferred materials can be made specifically depending on the expected operating temperatures of the respective area of use, the materials mentioned being particularly suitable for high-temperature use. The following advantageous features of the adjusting device according to the invention are also to be emphasized for high-temperature use:
    • The device according to the invention has no point or line contact between the motion-transmitting parts, but only surface contact between cylinder surfaces. In connection with a temperature-related selection of materials, a defined game quality can be maintained over an external temperature range and also over long operating times. Point or line contact would inevitably lead to an increase in play with longer operating times. The device according to the invention is largely free of play, in particular with regard to the particularly critical blade torsional vibrations, and remains so even in a large temperature range and during a long operating time. It is therefore particularly suitable for use e.g. B. in the high temperature part of combustion turbines, where the operating temperatures z. B. 600 ° C and more.
  • Bei extremen Temperaturänderungen im An- und Abfahrbetrieb ist eine gewisse Änderung des Lagerspiels der Leitschaufellagerung unvermeidbar. Die erfindungsgemäß vorgesehene Federbelastung des Leitschaufelschaftes sorgt für eine wirksame Unterdrückung bzw. Dämpfung etwaiger Biegeschwingungen der Leitschaufel.In the event of extreme temperature changes during start-up and shutdown operation, a certain change in the bearing clearance of the guide vane bearing is unavoidable. The spring loading of the guide vane shaft provided according to the invention ensures effective suppression or damping of any bending vibrations of the guide vane.

Claims (3)

1. Adjusting device for the guide vanes of an axial-flow machine, comprising an annular guide vane carrier having radial mounting bores in which the shafts of the guide vanes are rotatably mounted about the shaft axes, levers which are arranged on the outer sides of the guide vane carrier and are arranged on the shafts of the guide vanes in such a way as to be fixed in terms of rotation, an adjusting ring which is arranged coaxially to the guide vane carrier and to which the ends of the levers are connected in an articulated manner, and an adjusting drive with which the adjusting ring can be moved in its peripheral direction, the adjusting ring being arranged in a mounting groove closed on three sides and being mounted in the radial direction on rollers, characterized in that a carrier ring (13) is provided in which the mounting groove (13a) is formed which, with its groove opening, is directed radially inwards, and in that the annular guide vane carrier (12) is inserted into the mounting groove (13a) in such a way that it closes the groove opening in a sealing manner, and the levers (4) and their articulated connection to the adjusting ring (7) lie inside the grove in a protected manner.
2. Adjusting device according to Claim 1, characterized in that the adjusting ring (7), in the mounting groove (13a).
3. Adjusting device according to Claim 1, characterized in that the articulated connection between each lever (4) and the adjusting ring (7) is formed by a cylinder bolt (6), which, on an axis parallel to the adjusting ring, is mounted in a rotatable and axially displaceable manner in a cylindrical recess, open towards the inner peripheral surface, of the adjusting ring (7), and by a pin (5), which is arranged perpendicularly to the axis of the cylinder bolt (6), is inserted in bores of the cylinder bolt (6) and of the lever (4) and is rotatably mounted in one of the bores.
EP88100363A 1987-04-03 1988-01-13 Actuator for the variable guide vanes of an axial turbo machine Expired - Lifetime EP0289697B1 (en)

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DE3711224A DE3711224C2 (en) 1987-04-03 1987-04-03
DE3711224 1987-04-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0289697A1 EP0289697A1 (en) 1988-11-09
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EP88100363A Expired - Lifetime EP0289697B1 (en) 1987-04-03 1988-01-13 Actuator for the variable guide vanes of an axial turbo machine

Country Status (4)

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US (1) US4836746A (en)
EP (1) EP0289697B1 (en)
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DE (2) DE3711224C2 (en)

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