EP0299280A1 - Verstellvorrichtung eines Verdichters - Google Patents
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- EP0299280A1 EP0299280A1 EP88110360A EP88110360A EP0299280A1 EP 0299280 A1 EP0299280 A1 EP 0299280A1 EP 88110360 A EP88110360 A EP 88110360A EP 88110360 A EP88110360 A EP 88110360A EP 0299280 A1 EP0299280 A1 EP 0299280A1
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- European Patent Office
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- cranks
- crank
- pivot
- adjusting device
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
- F01D17/10—Final actuators
- F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
- F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
- F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
- F01D17/165—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for radial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially parallel to the rotor centre line
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
- F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
- F04D29/46—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable
- F04D29/462—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable especially adapted for elastic fluid pumps
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2250/00—Geometry
- F05D2250/50—Inlet or outlet
- F05D2250/52—Outlet
Definitions
- the invention relates to an adjusting device of a compressor with guide vanes arranged in the form of a ring around a longitudinal axis, each of which is connected in a rotationally fixed manner to pivots and pivotably mounted in a housing, with two-armed cranks, which are each connected to one of the pivots, and with coupling links, each of which are articulated on corresponding crank arms of adjacent cranks, the pivots and guide vanes spaced apart in the circumferential direction at the same pitch angles being jointly adjustable in the same sense.
- the coupling links are adjustable in length, whereby a not inconsiderable space requirement and manufacturing effort are required.
- An adjusting device is known from EP-A-43 017, which has an adjusting ring arranged concentrically to the longitudinal axis of the radial compressor for the common adjustment of the guide vanes.
- a handlebar lever is rotatably connected to each of the pivots, at the other end of which an elongated hole is provided.
- a bolt connected to the adjusting ring engages in this elongated hole.
- the invention has for its object to develop the adjusting device in such a way that a functionally reliable adjustment of the guide vanes is made possible with little design effort.
- the adjustment device should require a small construction volume and allow easy installation in confined spaces on the outlet side. The jamming or even blocking of the adjusting device or the guide vanes should be reliably avoided, a high level of functional reliability being ensured under all operating conditions, in particular taking thermal stresses and manufacturing tolerances into account.
- the adjustment device should not require any additional construction volume for the radial compressor, but should advantageously be able to be arranged on the exit side in an existing annular space in the region of the diffuser. Complex components and their storage in relation to the housing should be avoided as far as possible.
- the cranks and the coupling members are arranged in an annular space which is adjacent to the outlet opening of the radial compressor, that the pivot pins parallel to the longitudinal axis protrude with their free ends into the annular space that the cranks are arranged in a radial plane, the axis of the radially inner crank arm being angled with respect to the axis of the radially outer crank arm by an angle which is the same as the pitch angle, and that in the circumferentially adjacent pairs of cranks, in which the outer crank arms each are coupled to one another with the coupling members, the inner crank arms are angled toward one another, the outer crank arms of the aforementioned crank pairs being aligned essentially parallel to one another.
- the proposed adjustment device is characterized by a simple construction and ensures an extremely space-saving construction.
- the space available in the area of the diffuser of the radial compressor can be used in a surprisingly simple way for the arrangement and reception of the proposed cranks and coupling elements.
- Instead of a complex and large control ring only relatively small coupling links are provided for mutual coupling of the cranks that are adjacent in the circumferential direction. Cranks that are adjacent in the circumferential direction are alternately connected to one another via the outer coupling member, which is articulated on the outer crank arms of the crank pairs formed in this way, and via the second coupling member articulated on the respective inner crank arms.
- cranks are non-rotatably connected to the respective pivot, a releasable, adjustable connection being provided according to the invention for the purpose of adjusting the guide vanes.
- a releasable, adjustable connection being provided according to the invention for the purpose of adjusting the guide vanes.
- cranks corresponding to one another or their crank arms of the respective crank pairs are pivoted by the same angle with respect to the axial plane running through the respective pivot, depending on the respective adjustment angle of the guide vanes.
- the cranks, which are aligned in parallel, and the coupling links are easily connected to one another by means of bolts.
- the inner crank arm and the outer crank arm can have the same crank length. All cranks are designed in the same way, but are arranged alternately on the guide vanes, which are rotated by 180 degrees.
- the first and second coupling links are also designed to match, and the coupling links are also articulated to the respective crank by means of correspondingly configured bolts.
- the adjustment device therefore basically contains only three differently designed components, namely two-armed cranks, coupling links and bolts, which results in not insignificant cost advantages in production. Even with very large radial compressors, whose impellers have a diameter of have a few meters, the proposed adjustment device can be produced at low cost, and a comparatively simple assembly is also ensured.
- the two-armed cranks are connected in a rotationally fixed manner to the respective pivot pin by means of a frictional connection.
- the adjustment device can be installed during installation without first having to pay attention to the respective angular position of the pivot pins and guide vanes. Then the angular position of the rotating blades can be set exactly and the frictional connection to the adjustment device or the two-armed crank can be established.
- a conical press fit with two conical, interlocking and braced sleeves has proven to be particularly useful.
- the housing of the radial compressor has sleeve-shaped projections directed towards the annular space, through which the respective pivot pins are carried out.
- the coupling links all lie in a common radial plane, which lies in front of the radial plane with the cranks.
- the coupling links like the cranks, are formed in one piece, with all coupling links, namely both the outer and the inner coupling links, being of identical design.
- Figure 1 shows schematically a part, in a quadrant, of the adjusting device for guide vanes 2, which are arranged in a ring around a longitudinal axis 4 at an angle of 6 apart.
- the guide vanes 2 shown here in dashed lines for the sake of clarity are pivotably arranged in a housing of a radial compressor by means of pivot pins 8.
- a two-armed crank 10 is rotatably connected to each of the pivots 8.
- the cranks 10 each have an outer crank arm 12 directed outward in the radial direction and an inner crank arm 14 directed inward. Between the axis 16 of the outer crank arm 12 and the axis 18 of the inner crank arm 14 there is an angle 20 which is the same size as the pitch angle 6.
- cranks 16 and 18 each run through the pivot pin 8 and through bolts 22, via which the mutual articulation of adjacent cranks takes place by means of a first coupling element 24 or a second coupling element 26.
- Cranks which are adjacent in the circumferential direction and whose outer crank arms 12 are articulated to one another by the first coupling member 24 are referred to below as a crank pair 28.
- the distance 30 of the bolts 22, more precisely their axes of rotation, per pair of cranks is the same as the distance of the pivots 8 or their axes of rotation. Irrespective of the respective angular position, the axes 16 of the outer crank arms 12 of each crank pair 28 are always parallel.
- cranks which are each articulated with the second coupling element can of course also be referred to as a crank pair.
- the second coupling member 26 is at a distance 32 between the bolts 22, which in turn corresponds to the distance between the assigned pivots 8 and consequently is the same size as the above-mentioned distance 30 of the coupling pair 28.
- the outer crank arms 12 and the inner crank arms 14 have the same crank length 34.
- crank arms of adjacent cranks 10 which are connected to the respective coupling element, are always aligned parallel to one another.
- adjacent cranks are designed to match each other in the circumferential direction, the angle 20 corresponding to the pitch angle 6, adjacent cranks 10 are only rotated by 180 degrees to one another and correspondingly connected to the pivot pins 8 of the associated guide vane 2.
- cranks 10 are now pivoted by the angle 38 with respect to the axial plane 36 each running through the pivot pin 8.
- the corresponding cranks or crank arms of the respective crank pairs 28 always assume the same angular position in relation to the respective axial plane 36, which can be changed with the respective angular position of the guide vanes. Since the distances 30 and 32 are each the same as the corresponding distances between the pivot axes of the guide vane 2 which are predetermined by the pivots 8, the outer crank arms 12 of each crank pair 28 are as parallel as the inner crank arms 14 of the adjacent crank pairs 28 expressly stated that all coupling links 26 are identical.
- the adjustment movement can be initiated, for example, via one of the cranks 10, which has an extension 40.
- An adjustment lever or the like can be articulated on this crank extension 40 in order to be able to make the desired adjustment of the guide vanes 2 by movement in the direction of the arrow 42.
- one of the coupling links may be missing at one point on the circumference between two adjacent cranks. Stiffness or even jamming of the adjustment device is avoided.
- the "chain" formed from the cranks and the coupling links does not have to be closed over the circumference, but can be interrupted at one point according to the invention. This simplifies production and assembly, since length compensation can take place at this open location.
- FIG. 3 shows an enlarged section through part of a radial compressor with the adjusting device, essentially in an axial plane, the section plane being indicated by line III in FIG. 1.
- a compressor housing 46 the pressure-side guide vane 2 is shown here, which is pivotably mounted in the compressor housing 46 about the pivot pin 8.
- the medium flows to the guide vane 2 of the guide apparatus in order to flow in the usual way via the outlet opening 47 into the spiral housing which surrounds the compressor housing 46 in the area of the peripheral surface 50.
- the pivot pin 8 projects into an inner annular space 52 of the compressor housing 46, in which annular space 52, according to the invention, the adjusting device is arranged using the space available there.
- the housing 46 has an expedient socket-shaped extension 49 which extends into the annular space 52.
- the crank 10 is non-positively connected in the annular space 52 to the pivot in the context of this invention.
- This connection is designed here as a conical press fit with two conical sleeves 54, 56.
- the inner sleeve 54 bears on the one hand against an annular shoulder 57 of the pivot pin 8, while the second conical sleeve 56 is pushed over the conical sleeve 54 from the free other end.
- the twist Pin 8 has a thread 58 at the free end, into which a nut 60 is screwed, by means of which the two sleeves 54, 56 are braced in order to produce the frictional or non-positive connection of the crank 10.
- the bolt 22 is pressed with a press fit, to which the first, outer coupling member 24 is articulated.
- the second coupling member is also articulated on the inner lever arm of the crank 10, as is indicated by the dash-dotted line 62. All coupling links, namely both the outer and the inner coupling links of the adjusting device lie in the same common radial plane 64.
- This radial plane 64 lies in the direction of view of the free end of the pivot 8 in front of the radial plane 53 with the cranks 10. Taking into account the limited space
- the adjustment device can be assembled in the annular space 52 with comparatively little effort, since no bulky, large control rings, toothed segments, gears or the like are necessary, but only the comparatively small parts of the adjustment device explained.
- crank 12 outer crank arm 14 inner crank arm 16 axis of 12 18 axis of 14 20 angles 22 bolts 24 first coupling link 26 second coupling link 28 pair of cranks 30.32 distance 34 crank length 36 axial plane 38 angles 40 extension 42 arrow 46 compressor housing 47 outlet opening 48 arrow 49 Approach 50 peripheral surface 52 annulus 53 radial plane 54.56 sleeve 57 ring shoulder 58 threads 60 mother Line 62 64 radial plane
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Verstellvorrichtung eines Verdichters mit kranzförmig um eine Längsachse angeordnete Leitschaufeln, die jeweils mit Drehzapfen drehfest verbunden und in einem Gehäuse schwenkbar gelagert sind, mit zweiarmigen Kurbeln, welche jeweils mit einem der Drehzapfen verbunden sind, und mit Koppelgliedern, welche jeweils an entsprechenden Kurbelarmen benachbarter Kurbeln angelenkt sind, wobei die in Umfangsrichtung unter gleichen Teilungswinkeln beabstandeten Drehzapfen und Leitschaufeln gemeinsam im gleichen Sinne verstellbar sind.
- Aus der US-A-30 56 541 ist eine Verstellvorrichtung für einen Axialverdichter bekannt, bei welchem die Kurbeln und die Koppelglieder konzentrisch um die Längsachse des Axialverdichters auf einer zylindrischen Mantelfläche angeordnet sind. Sämt liche Drehzapfen der Leitschaufeln, welche vor der Eintrittsöffnung des Axialverdichters angeordnet sind, liegen in einer gemeinsamen Radialebene. Die zylindrisch um die Leitschaufeln herum angeordneten Kurbeln sind gerade ausgebildet. Im Falle einer Verstellung werden die Koppelglieder, zwischen den jeweils benachbarten Kurbeln, auf einer mehrdimensionalen Bahn bewegt, so daß Kugelgelenke zwischen den Kurbeln und den Koppelgliedern erforderlich sind. Es müssen bei einer Verstellung Kräfte übertragen werden, die in den drei zueinander orthogonalen Raumrichtungen liegen. Schon kleine Fertigungsungenauigkeiten können unter Berücksichtigung der dreidimensionalen Bewegungsabläufe leicht zu Störungen oder gar einem Klemmen der gesamten Verstellvorrichtung führen. Daher sind die Koppelglieder in der Länge einstellbar ausgebildet, wodurch ein nicht unerheblicher Platzbedarf und Fertigungsaufwand erforderlich sind.
- Aus der EP-A-43 017 ist eine Verstellvorrichtung bekannt, welche zur gemeinsamen Verstellung der Nachleitschaufeln einen konzentrisch zur Längsachse des Radialverdichters angeordneten Stellring aufweist. Mit jedem der Drehzapfen ist ein Lenkerhebel drehfest verbunden, an dessen anderem Ende ein Langloch vorgesehen ist. In dieses Langloch greift ein mit dem Stellring verbundener Bolzen. Beim Drehen des Stellringes um die Längsachse des Radialverdichters wird über den jeweiligen Bolzen und Lenker der genannte Zapfen und die zugehörende Leitschaufel geschwenkt, wobei der Bolzen in dem genannten Langloch verschoben wird. Für Radialverdichter mit großen Durchmessern, wobei beispielsweise Laufraddurchmesser von 1 m und mehr hier angesprochen sein können, ergeben sich für einen zur Längsachse koaxialen Stellring entsprechend große Abmessungen. Die Herstellung und die Lagerung eines derart großen Stellringes bereitet in der Praxis erhebliche Schwierigkeiten. Ferner ergeben sich Probleme hinsichtlich Temperaturverhalten und Wärmedehnungen unter Berücksichtigung der großen Abmessungen. Der Platzbedarf ist erheblich und es ergeben sich Schwierigkeiten bei der Handhabung und Montage. Schließlich kann nicht außer acht gelassen werden, daß bei großen Radial verdichtern die Fertigung und Montage eines zur Läuferachse koaxialen Stellringes einen erheblichen Kostenaufwand erfordern.
- Ferner ist aus der DE-A-24 03 113 eine Vorrichtung zum Verstellen von Drallschaufeln eines Turboverdichters bekannt. Die mit den Drallschaufeln drehfest verbundenen Drehzapfen enthalten jeweils am freien Ende ein Zahnrad. Sämtliche Zahnräder stehen mit einem gemeinsamen, einstellbaren Zahnkranz in Eingriff. Für einen derartigen Zahnkranz ergeben sich in ähnlicher Weise wie bei dem oben erläuterten Stellring Schwierigkeiten, insbesondere hinsichtlich Wärmespannungen, Toleranzen und Montageaufwand. Vor allem bei größeren Verdichtern besteht die Gefahr des Klemmens und Blockierens der Schaufeln.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verstellvorrichtung dahingehend weiterzubilden, daß mit geringem konstruktiven Aufwand eine funktionssichere Verstellung der Leitschaufeln ermöglicht wird. Die Verstellvorrichtung soll ein geringes Bauvolumen erfordern und eine einfache Montage bei beengten Platzverhältnissen auf der Auslaßseite ermöglichen. Das Klemmen oder gar Blockieren der Verstellvorrichtung bzw. der Leitschaufeln soll zuverlässig vermieden werden, wobei insbesondere unter Berücksichtigung von Wärmespannungen und Fertigungstoleranzen unter allen Betriebsbedingungen eine hohe Funktionssicherheit gewährleistet sein soll. Ferner soll die Verstellvorrichtung kein zusätzliches Bauvolumen für den Radialverdichter erfordern, sondern zweckmäßigerweise in einem vorhandenen Ringraum ausgangseitig im Bereich des Diffusors angeordnet werden können. Aufwendige Bauteile und deren Lagerung bezüglich des Gehäuses sollen möglichst vermieden werden.
- Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß bei Ausbildung des Verdichters als ein Radialverdichter die Kurbeln sowie die Koppelglieder in einem Ringraum angeordnet sind, welcher der Austrittsöffnung des Radialverdichters benachbart ist, daß die zur Längsachse parallelen Drehzapfen mit ihren freien Enden in den Ringraum hineinragen, daß die Kurbeln in einer Radialebene angeordnet sind, wobei die Achse des radial inneren Kurbelarmes bezüglich der Achse des radial äußeren Kurbelarmes um einen Winkel abgewinkelt ist, welcher gleich groß ist wie der Teilungswinkel, und daß in den in Umfangsrichtung jeweils benachbarten Kurbelpaaren, in welchen die äußeren Kurbelarme jeweils mit den Koppelgliedern aneinander gelenkt sind, die inneren Kurbelarme zueinander hin abgewinkelt sind, wobei die äußeren Kurbelarme der genannten Kurbelpaare im wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind.
- Die vorgeschlagene Verstelleinrichtung zeichnet sich durch eine einfache Konstruktion aus und gewährleistet eine äußerst platzsparende Konstruktion. Der im Bereich des Diffusors des Radialverdichters zur Verfügung stehende Bauraum kann in überraschend einfacher Weise für die Anordnung und Aufnahme der vorgeschlagenen Kurbeln und Koppelglieder genutzt werden. Statt eines aufwendigen und großen Steuerringes sind zur gegenseitigen Kopplung der in Umfangsrichtung benachbarten Kurbeln nur verhältnismäßig kleine Koppelglieder vorgesehen. In Umfangsrichtung benachbarte Kurbeln werden abwechselnd über das äußere Koppelglied, das an den äußeren Kurbelarmen der derart gebildeten Kurbelpaare angelenkt ist, sowie über das an den jeweils inneren Kurbelarmen angelenktes zweite Koppelglied miteinander verbunden. Die Kurbeln sind mit dem jeweiligen Drehzapfen drehfest verbunden, wobei zwecks Justage der Leitschaufeln erfindungsgemäß eine lösbare, einstellbare Verbindung vorgesehen ist. Durch die Abkröpfung der Kurbeln in der Weise, daß jeweils die Achsen des äußeren zum inneren Kurbelarm einen Winkel aufweisen, der bevorzugt gleich dem Teilungswinkel benachbarter Kurbeln bzw. Leitschaufeln ist, wird eine gleichmäßige und gleichsinnige Verstellung sämtlicher Leitschaufeln gewährleistet. Die derart definierten Kurbelpaare bilden Parallelkurbelgetriebe, bei welchen die äußeren Kurbelarme erfindungsgemäß immer zueinander parallel stehen. Die Zapfen bzw. Bolzen, mittels welchen das erste Koppelglied an die äußeren Kurbelarme angelenkt sind, weisen zueinander den gleichen Abstand auf, wie die Drehzapfen. In entsprechender Weise sind die benachbarten Paare mittels des zweiten Koppelgliedes über die jeweils inneren, parallel ausgerichteten Kurbelarme aneinander gelenkt. Auch die Gelenkzapfen des zweiten Koppelgliedes sind im Rahmen der Erfindung im gleichen Abstand zueinander angeordnet wie einander benachbarte Drehzapfen. Es wird folglich gewährleistet, daß pro Kurbelpaar die äußeren Kurbelarme immer parallel stehen und ferner auch jeweils die mit den zweiten Koppelgliedern aneinandergelenkten inneren Kurbelarme parallel stehen. Im Rahmen dieser Erfindung sind die einander entsprechenden Kurbeln bzw. deren Kurbelarme der jeweiligen Kurbelpaare bezüglich der durch den jeweiligen Drehzapfen verlaufenden Axialebene um den gleichen Winkel, und zwar in Abhängigkeit des jeweiligen Verstellwinkels der Leitschaufeln, geschwenkt. Die parallel ausgerichteten Kurbeln und die Koppelglieder sind mittels Bolzen in einfacher Weise aneinander gelenkt. Es sind keine großen und schwer zu handhabenden Bauteile vorhanden, sondern vergleichsweise kleine und mit geringem Aufwand herzustellende und zu montierende Kurbeln, Koppelglieder und Bolzen. Auch bei Ausbildung und Einsatz als Heißgasmaschine wird eine hohe Funktionssicherheit erreicht, zumal auch für die Verstellvorricntung von einer gleichmäßigen Erwarmung ausgegangen werden kann und der Schaufelabstand ebenso wie die Länge der Koppelglieder untereinander gleichbleiben.
- Ferner sei hervorgehoben, daß jeweils der innere Kurbelarm und der äußere Kurbelarm die gleiche Kurbellänge aufweisen können. Sämtliche Kurbeln sind übereinstimmend ausgebildet, jedoch jeweils um 180 Grad gedreht abwechselnd auf den Drehzapfen benachbarten Leitschaufeln angeordnet. Auch die ersten und zweiten Koppelglieder sind übereinstimmend ausgebildet, wobei ferner auch die Anlenkung der Koppelglieder an die jeweilige Kurbel mittels übereinstimmend ausgebildeten Bolzen erfolgt. Die Verstelleinrichtung enthält daher im Grunde genommen nur drei unterschiedlich ausgebildete Bauteile, und zwar zweiarmige Kurbeln, Koppelglieder und Bolzen, woraus nicht unwesentliche Kostenvorteile bei der Fertigung resultieren. Auch bei sehr großen Radialverdichtern, deren Laufräder Durchmesser von einigen Metern aufweisen, kann die vorgeschlagene Verstellvorrichtung mit geringem Kostenaufwand hergestellt werden, wobei ferner auch eine vergleichsweise einfache Montage gewährleistet wird.
- In einer zweckmäßigen Ausgestaltung sind die zweiarmigen Kurbeln mit dem jeweiligen Drehzapfen mittels einer reibschlüssigen Verbindung drehfest verbunden. So kann bei der Montage zunächst die Verstelleinrichtung eingebaut werden, ohne zunächst auf die jeweilige Drehwinkelstellung der Drehzapfen und Leitschaufeln achten zu müssen. Danach kann die Drehwinkellage der Drehschaufeln exakt eingestellt und die reibschlüssige Verbindung zur Verstelleinrichtung bzw. der zweiarmigen Kurbel hergestellt werden. Ein Kegelpreßverband mit zwei konischen, ineinander greifenden und miteinander verspannten Hülsen hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen. Das Gehäuse des Radialverdichters weist zum Ringraum gerichtete buchsenförmige Ansätze auf, durch welche jeweils die genannten Drehzapfen durchgeführt sind. Die Koppelglieder liegen sämtlich in einer gemeinsamen Radialebene, welche vor der Radialebene mit den Kurbeln liegen. Die Koppelglieder sind ebenso wie die Kurbeln einteilig ausgebildet, wobei sämtliche Koppelglieder, und zwar sowohl die äußeren als auch die inneren Koppelglieder, identisch ausgebildet sind.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:
- Figur 1 Schematisch eine Ansicht der Kurbeln und der Koppelglieder für aufgefahrene Leitschaufeln,
- Figur 2 eine Ansicht ähnlich Fig. 1, jedoch bei im wesentlichen geschlossenen Leitschaufeln,
- Figur 3 teilweise einen Schnitt in einer Axialebene durch das Gehäuse eines Radialverdichters im Bereich der Verstelleinrichtung.
- Figur 1 zeigt schematisch einen Teil, und zwar in einem Quadranten, der Verstellvorrichtung für Leitschaufeln 2, die in einem Kranz um eine Längsachse 4 im Teilungswinkel 6 voneinander beabstandet angeordnet sind. Die hier aus Gründen der Übersichtlichkeit gestrichelt dargestellten Leitschaufeln 2 sind mittels Drehzapfen 8 in einem Gehäuse eines Radialverdichters schwenkbar angeordnet. Mit jedem der Drehzapfen 8 ist jeweils eine zweiarmige Kurbel 10 drehfest verbunden. Die Kurbeln 10 weisen jeweils einen in radialer Richtung nach außen gerichteten äußeren Kurbelarm 12 sowie einen nach innen gerichteten inneren Kurbelarm 14 auf. Zwischen der Achse 16 des äußeren Kurbelarmes 12 und der Achse 18 des inneren Kurbelarmes 14 ist ein Winkel 20 vorhanden, der gleichgroß ist wie der Teilungswinkel 6.
- Die genannten Achsen 16 und 18 verlaufen jeweils durch den Drehzapfen 8 sowie durch Bolzen 22, über welche mittels eines ersten Koppelgliedes 24 oder eines zweiten Koppelgliedes 26 die wechselseitige Anlenkung benachbarter Kurbeln erfolgt. In Umfangsrichtung benachbarte Kurbeln, deren äußere Kurbelarme 12 mit dem ersten Koppelglied 24 aneinander gelenkt sind, werden nachfolgend als Kurbelpaar 28 bezeichnet. Pro Kurbelpaar ist der Abstand 30 der Bolzen 22, genauer gesagt deren Drehachsen, gleichgroß wie der Abstand der Drehzapfen 8 bzw. deren Drehachsen. Unabhängig von der jeweiligen Winkelstellung stehen also die Achsen 16 der äußeren Kurbelarme 12 jedes Kurbelpaares 28 immer parallel.
- Die in Umfangsrichtung benachbarten Kurbelpaare 28 sind jeweils mittels den zweiten Koppelgliedern 26, die an den inneren Kurbelarmen 14 mittels den genannten Bolzen 22 angelenkt sind, gekoppelt. Lediglich der Vollständigkeit halber sei angemerkt, daß man selbstverständlich auch die mit dem zweiten Koppelglied jeweils aneinander gelenkten Kurbeln als Kurbelpaar bezeichnen kann. Das zweite Koppelglied 26 weist zwischen den Bolzen 22 einen Abstand 32 auf, welcher wiederum dem Abstand der zugeordneten Drehzapfen 8 entspricht und folglich gleichgroß ist wie der oben genannte Abstand 30 des Koppelpaares 28. Schließlich weisen die äußeren Kurbelarme 12 und die inneren Kurbellarme 14 die gleiche Kurbellänge 34 auf. Aufgrund dieser vorgeschlagenen Ausbildung und Anordnung der Kurbeln und der Koppelglieder wird sichergestellt, daß die mit dem jeweiligen Koppelglied miteinander verbundenen Kurbelarme benachbarter Kurbeln 10 immer parallel zueinander ausgerichtet sind. Wie ersichtlich, sind in Umfangsrichtung benachbarte Kurbeln jeweils übereinstimmend ausgebildet, wobei der Winkel 20 dem Teilungswinkel 6 entspricht, benachbarte Kurbeln 10 sind lediglich jeweils um 180 Grad gedreht zueinander ausgerichtet und entsprechend mit den Drehzapfen 8 der zugehörenden Leitschaufel 2 verbunden.
- Fig. 2 zeigt die Verstellvorrichtung aus Figur 1, wobei jedoch die Leitschaufeln 2 in die geschlossene Stellung verschwenkt sind. Die Kurbeln 10 sind nunmehr bezüglich der jeweils durch den Drehzapfen 8 verlaufende Axialebene 36 um den Winkel 38 geschwenkt. Die einander entsprechenden Kurbeln bzw. Kurbelarme der jeweiligen Kurbelpaare 28 nehmen zur jeweiligen Axialebene 36 immer die gleiche, mit der jeweiligen Winkelstellung der Leitschaufeln veränderbare Winkelstellung ein. Da die Abstände 30 bzw. 32 jeweils gleich groß sind wie die entsprechenden Abstände zwischen den durch die Drehzapfen 8 vorgegebenen Schwenkachsen der Leitschaufel 2, stehen die äußeren Kurbelarme 12 jedes Kurbelpaares 28 ebenso parallel wie die inneren Kurbelarme 14 der jeweils benachbarten Kurbelpaare 28. Es sei ausdrücklich festgehalten, daß alle Koppelglieder 26 identisch ausgebildet sind. Die Verstellbewegung kann beispielsweise über eine der Kurbeln 10 eingeleitet werden, welche eine Verlängerung 40 aufweist. An dieser Kurbelverlängerung 40 kann ein Verstellhebel oder dergleichen angelenkt sein, um durch Bewegung in Richtung des Pfeiles 42 die gewünschte Verstellung der Leitschaufeln 2 vornehmen zu können. Im Hinblick auf eventuelle Fertigungstoleranzen, Wärmedehnungen oder dergleichen kann an einer Stelle des Umfanges zwischen zwei benachbarten Kurbeln eines der Koppelglieder fehlen. Schwergängigkeit oder gar Klemmen der Verstelleinrichtung wird vermieden. Die aus den Kurbeln und den Koppelgliedern gebildete "Kette" muß also nicht über den Umfang geschlossen sein, sondern kann an einer Stelle erfindungsgemäß unterbrochen sein. Die Fertigung und auch die Montage wird hierdurch vereinfacht, da an dieser offenen Stelle ein Längenausgleich stattfinden kann. Nachteile hinsichtlich der Einstellgenauigkeit der Leitschaufel treten unter Berücksichtigung der kraftschlüssigen Verbindung zwischen Drehzapfen und Kurbel nicht auf. Erst nach der vollständigen Montage der Verstelleinrichtung mit den Kurbeln und den Koppelgliedern erfolgt die exakte Ausrichtung der Leitschaufeln 2.
- Figur 3 zeigt vergrößert einen Schnitt durch einen Teil eines Radialverdichters mit der Verstellvorrichtung, und zwar im wesentlichen in einer Axialebene, wobei gemäß Figur 1 mit der Linie III die Schnittebene angegeben ist. In einem Verdichtergehäuse 46 ist hier die druckseitige Nachleitschaufel 2 dargestellt, welche in dem Verdichtergehäuse 46 um den Drehzapfen 8 schwenkbar gelagert ist. Wie durch den Pfeil 48 angedeutet, strömt das Medium zur Leitschaufel 2 des Nachleitapparates, um in gewohnter Weise über die Austrittsöffnung 47 in das Spiralgehäuse einzuströmen, welches das Verdichtergehäuse 46 im Bereich der Umfangsfläche 50 umgibt. Der Drehzapfen 8 ragt in einen inneren Ringraum 52 des Verdichtergehäuses 46, in welchem Ringraum 52 erfindungsgemäß die Verstelleinrichtung unter Ausnutzung des dort vorhandenen Platzes angeordnet ist. Das Gehäuse 46 weist zur sicheren Lagerung des jeweiligen Drehzapfens 8 einen zweckmäßig buchsenförmigen Ansatz 49 auf, welcher bis in den Ringraum 52 hineinragt. Die Kurbel 10 ist in dem Ringraum 52 mit dem Drehzapfen im Rahmen dieser Erfindung kraftschlüssig verbunden. Aus Gründen der Übersicht ist hier nur eine einzige Kurbel 10 dargestellt, doch liegen sämtliche Kurbeln der Verstelleinrichtung in der gemeinsamen Radialebene 53. Diese Verbindung ist hier als ein Kegelpreßverband mit zwei konischen Hülsen 54, 56 ausgebildet. Die innere Hülse 54 liegt einerseits an einer Ringschulter 57 des Drehzapfens 8 an, während vom freien anderen Ende her über die konische Hülse 54 die zweite konische Hülse 56 geschoben ist. Der Dreh zapfen 8 weist am freien Ende ein Gewinde 58 auf, in welches eine Mutter 60 geschraubt ist, mittels welcher die Verspannung der beiden Hülsen 54, 56 zwecks Herstellung der reibschlüssigen bzw. kraftschlüssigen Verbindung der Kurbel 10 erfolgt. In den äußeren Kurbelarm 12 ist mit Preßsitz der Bolzen 22 einge preßt, an welchem das erste, äußere Koppelglied 24 angelenkt ist. In übereinstimmender Weise ist auch das zweite Koppelglied am inneren Hebelarm der Kurbel 10 angelenkt, wie es durch die strichpunktierte Linie 62 angedeutet ist. Sämtliche Koppelglieder, und zwar sowohl die äußeren als auch die inneren Koppelglieder der Verstelleinrichtung liegen in der gleichen gemeinsamen Radialebene 64. Diese Radialebene 64 liegt bei Blickrichtung auf das freie Ende des Drehzapfens 8 vor der Radialebene 53 mit den Kurbeln 10. Unter Berücksichtigung der engen Platzverhältnisse in dem Ringraum 52 kann die Montage der Verstelleinrichtung mit einem vergleichsweise geringen Aufwand erfolgen, da keine sperrigen, großen Steuerringe, Zahnsegmente, Zahnräder oder dergleichen notwendig sind, sondern nur die vergleichsweise kleinen Teile der erläuterten Verstellvorrichtung.
- 2 Leitschaufel
4 Längsachse
6 Teilungswinkel
8 Drehzapfen
10 Kurbel
12 äußerer Kurbelarm
14 innerer Kurbelarm
16 Achse von 12
18 Achse von 14
20 Winkel
22 Bolzen
24 erstes Koppelglied
26 zweites Koppelglied
28 Kurbelpaar
30,32 Abstand
34 Kurbellänge
36 Axialebene
38 Winkel
40 Verlängerung
42 Pfeil
46 Verdichtergehäuse
47 Austrittsöffnung
48 Pfeil
49Ansatz
50 Umfangsfläche
52 Ringraum
53 Radialebene
54,56 Hülse
57 Ringschulter
58 Gewinde
60 Mutter
62 Linie
64 Radialebene
Claims (10)
und daß in den in Umfangsrichtung benachbarten Kurbelpaaren (28), in welchen die äußeren Kurbelarme (12) mittels den Koppelgliedern (24) aneinandergelengt sind, die inneren Kurbelarme (14) zueinander hin abgewinkelt sind, wobei die äußeren Kurbelarme (12) der genannten Kurbelpaare (28) jeweils im wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind.
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