EP1143111B1 - Axial turbomachine with variable guide vanes - Google Patents

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EP1143111B1
EP1143111B1 EP01108009A EP01108009A EP1143111B1 EP 1143111 B1 EP1143111 B1 EP 1143111B1 EP 01108009 A EP01108009 A EP 01108009A EP 01108009 A EP01108009 A EP 01108009A EP 1143111 B1 EP1143111 B1 EP 1143111B1
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EP
European Patent Office
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hub
guide
guide vanes
vane
contour
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EP01108009A
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EP1143111B8 (en
EP1143111A2 (en
EP1143111A3 (en
Inventor
Klaus Dr. Bartholomä
Karl Heinz Schrott
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MAN Energy Solutions SE
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MAN B&W Diesel GmbH
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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
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • 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
    • F01D17/162—Final 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
    • 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
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers

Definitions

  • the invention relates to an axial flow machine, in particular a turbine with a number of adjustable guide vanes in the flow channel, which is bounded on the one hand by an inner hub and the other by an outer vane support, wherein the vanes are rotatably mounted on the one hand in radial bearing bores of the annular vane support and on the other hand with its head profile against the guide blade carrier, as well as with their foot profile seal against the hub, so the vanes are mounted on one side.
  • the efficiency of the turbine with an adjustable turbine nozzle in particular during operation away from the design point, be raised or lowered.
  • adjustable turbine nozzles for axially and radially traversed turbines. While the radially flowed adjustable turbine nozzle can be relatively simple (see, for example DE 42 18 229 C1 ), the axially flowed through is much more expensive to realize, since in particular the hub and Zuströmgepurtur spherical, ie at least curved must be designed. This is necessary to produce a uniform radial gap at all blade positions toward the hub and inflator housing contours.
  • a generic axial flow machine, in particular axial flow turbine shows the DE 42 13 709 A1 .
  • the adjustable turbine nozzle offers the possibility of reducing the flow area in the turbine at partial engine load, thereby increasing the air pressure in front of the cylinder.
  • the hub is designed at least in the sealing region of theticianprofiles of the vanes with a resilient hub contour and the one-sided storage of the vanes in the vane support in the direction of the vanes is also designed compliant, the flow losses through gaps between the Leitschaufel- and the Zuströmgepatuse- or hub contours be reduced and also causes tension of the components of the adjustable diaphragm be avoided by sealing elements and by thermal expansion of the components.
  • the inner ring is provided for Monday with a slot, so that a thermal expansion is compensated here as well.
  • the slot is according to the invention arranged so that it lies between two vanes and is not swept by the blade contour during an adjustment process, so that the losses caused by the slot can be minimized.

Description

Die Erfindung betrifft eine Axialströmungsmaschine, insbesondere Turbine mit einem eine Reihe von verstellbaren Leitschaufeln umfassenden Leitapparat im Strömungskanal, der zum einen durch eine innere Nabe und zum anderen durch einen äußeren Leitschaufelträger begrenzt ist, wobei die Leitschaufeln einerseits in radialen Lagerbohrungen des ringförmigen Leitschaufelträgers drehbar gelagert sind und andererseits mit ihrem Kopfprofil gegen den Leitschaufelträger, sowie mit ihrem Fußprofil gegen die Nabe dichten, also die Leitschaufeln einseitig gelagert sind.The invention relates to an axial flow machine, in particular a turbine with a number of adjustable guide vanes in the flow channel, which is bounded on the one hand by an inner hub and the other by an outer vane support, wherein the vanes are rotatably mounted on the one hand in radial bearing bores of the annular vane support and on the other hand with its head profile against the guide blade carrier, as well as with their foot profile seal against the hub, so the vanes are mounted on one side.

Verstellbare, insbesondere Turbinenleitapparate werden bekanntlich im Turbinen- und Turboladerbau verwendet um die Turbine während des Betriebes besser an den jeweiligen Betriebszustand anpassen zu können. Denn die gegebene Charakteristik beispielsweise eines Abgasturboladers im Zusammenhang mit einer Kolbenmaschine hoher spezifischer Leistung macht es schwierig, für den gesamten Betriebsbereich das erwünschte Luftangebot zur Verfügung zu stellen. So kann durch Verstellen des Leitapparate-Querschnitts der Ladedruck und damit das Luftangebot für einen gegebenen Lastpunkt innerhalb gewisser Grenzen verändert werden. Durch Öffnen des Turbinenquerschnitts mit zunehmender Last nach einer vorgegebenen Charakteristik kann dann der Druckanstieg so begrenzt werden, dass sich bei Volllast der Spülluftdruck und damit auch der Zünddruck und Kraftstoffverbrauch des normal ausgelegten Motors einstellen.Adjustable, in particular turbine nozzles are known to be used in turbine and turbocharger construction to better adapt the turbine during operation to the respective operating state. For the given characteristic, for example, of an exhaust gas turbocharger in connection with a piston engine of high specific power makes it difficult to provide the desired air supply for the entire operating range. Thus, by adjusting the diameter of the diffuser, the boost pressure and thus the supply of air for a given load point can be changed within certain limits. By opening the turbine cross-section with increasing load according to a predetermined characteristic, the pressure rise can then be limited so that at full load the purge air pressure and thus also the ignition pressure and fuel consumption of the normally designed engine are adjusted.

So kann also der Wirkungsgrad der Turbine mit einem verstellbaren Turbinenleitapparat, insbesondere beim Betrieb abseits vom Auslegungspunkt, angehoben oder abgesenkt werden.Thus, the efficiency of the turbine with an adjustable turbine nozzle, in particular during operation away from the design point, be raised or lowered.

Üblicherweise haben verstellbare Turbinenleitapparate mehrere um eine Achse drehbar angeordnete Leitschaufeln, die über Hebel und Stellringe angelenkt werden.Typically, adjustable turbine nozzles have a plurality of rotatable about an axis arranged vanes, which are articulated via levers and collars.

Grundsätzlich muss zwischen verstellbaren Turbinenleitapparaten für axial und radial durchströmten Turbinen unterschieden werden. Während der radial durchströmte verstellbare Turbinenleitapparat relativ einfach aufgebaut werden kann (siehe beispielsweise DE 42 18 229 C1 ), ist der axial durchströmte wesentlich aufwendiger zu realisieren, da insbesondere die Naben- und Zuströmgehäusekontur kugelförmig, d. h. zumindest gekrümmt gestaltet werden muss. Dies ist notwendig, um bei allen Leitschaufelstellungen zur Naben- und Zuströmgehäusekontur hin einen gleichförmigen radialen Spalt zu erzeugen.Basically, a distinction must be made between adjustable turbine nozzles for axially and radially traversed turbines. While the radially flowed adjustable turbine nozzle can be relatively simple (see, for example DE 42 18 229 C1 ), the axially flowed through is much more expensive to realize, since in particular the hub and Zuströmgehäusekontur spherical, ie at least curved must be designed. This is necessary to produce a uniform radial gap at all blade positions toward the hub and inflator housing contours.

Eine gattungsbildende Axialströmungsmaschine, insbesondere axial durchströmte Turbine zeigt die DE 42 13 709 A1 . Der verstellbare Turbinenleitapparat bietet durch Verdrehen der Leitschaufeln dort die Möglichkeit, den Strömungsquerschnitt in der Turbine bei Teillast des Motors zu verringern und dadurch den Luftdruck vor dem Zylinder anzuheben.A generic axial flow machine, in particular axial flow turbine shows the DE 42 13 709 A1 , By turning the vanes, the adjustable turbine nozzle offers the possibility of reducing the flow area in the turbine at partial engine load, thereby increasing the air pressure in front of the cylinder.

Der vorbekannte axial durchströmte verstellbare Turbinenleitapparat umfasst innerhalb der den ringförmigen Strömungskanal begrenzenden Wandungen zum einen die innere Nabe und zum anderen den die Nabe ringförmig umfassenden äußeren Leitschaufelträger, der im Zuströmgehäuse der Turbine eingehängt ist. Die eigentliche Verstellung der Leitschaufel erfolgt über ein Hebelgestänge und vorzugsweise automatisch in Funktion der Betriebsparameter wie Ladedruck, Drehzahl usw.The previously known axially flowed adjustable Turbinenleitapparat includes within the annular flow passage bounding walls on the one hand, the inner hub and on the other hand, the hub ring-shaped outer stator vane carrier, which is mounted in the Zuströmgehäuse the turbine. The actual adjustment of the vane via a lever linkage and preferably automatically in function of the operating parameters such as boost pressure, speed, etc.

Um die Strömungsverluste in einem axial durchströmten verstellbaren Turbinenleitapparat gering zu halten, müssen die Spalte zwischen den Leitschaufeln und dem Zuströmgehäuse, bzw. der Nabe so gering wie möglich gehalten werden. Zu diesem Zwecke sind bereits verschiedene Maßnahmen bekannt geworden, wie z. B. dass die Leitschaufeln einen im Leitschaufelträger gelagerten Drehzapfen, der mit einem Schaufeldrehteller, der gegenüber dem Zuströmgehäuse abgedichtet ist, aufweisen (siehe beispielsweise DE 27 40 192 C2 oder DE 42 37 031 C1 ).In order to minimize the flow losses in an axial flow-through adjustable turbine nozzle, the gaps between the guide vanes and the Zuströmgehäuse, or the hub must be kept as low as possible. For this purpose, various measures have already become known, such as. B. that the vanes mounted in the vane support trunnion, with a blade turntable, the opposite Enclosed housing is sealed (see, for example DE 27 40 192 C2 or DE 42 37 031 C1 ).

Andererseits, damit die Leitschaufeln während des "heißen" Betriebes nicht klemmen, müssen sie in der Regel mit angemessenem Spiel eingebaut werden. Um eine leichte Verstellbarkeit auch bei Lastwechsel, also bei unterschiedlicher thermischer Ausdehnung der Komponenten des Leitapparates gewährleisten zu können, werden bisher ausreichend große Spalte in Kauf genommen, die jedoch, d. h. die daraus resultierenden Spaltströmungen am Kopf und am Fuß der Leitschaufeln sich sehr störend auf die Hauptströmung im Kanal auswirken können.On the other hand, so that the vanes do not jam during "hot" operation, they usually need to be installed with adequate clearance. In order to ensure easy adjustability even with load changes, so with different thermal expansion of the components of the diffuser, so far sufficiently large gaps are accepted, however, d. H. the resulting slit flows at the top and bottom of the vanes can interfere with the main flow in the duct.

Diese beiden Forderungen nach einerseits einer Minimierung der Spaltquerschnitte und andererseits einer leichten Verstellbarkeit der Komponenten widersprechen sich, weshalb die-in der Vergangenheit realisierten verstellbaren axial durchströmten Turbinenleitapparate entweder leichtgängig waren oder geringe Strömungsverluste aufwiesen.These two requirements for on the one hand a minimization of the gap cross sections and on the other hand a slight adjustability of the components contradict each other, which is why the realized in the past adjustable axial flow turbine nozzles were either smooth or had low flow losses.

Die US 2,651,496 offenbart eine Axialströmungsmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Form einer Hochtemperaturgasturbine, bei der verstellbare Leitschaufeln elastisch gegen einen nachgiebigen Innenring vorgespannt sind. Hierzu ist der Innenring in Segmente unterteilt, wobei die Schlitze zwischen benachbarten Innenringsegmenten durch einander wechselseitig übergreifende komplementäre Vorsprünge der einander zugewandten Segmentseiten labyrinthartig ausgebildet sind. Jedem Segment sind zwei Leitschaufeln in nicht näher bezeichneter Weise zugeordnet.The US 2,651,496 discloses an axial flow machine according to the preamble of claim 1 in the form of a high temperature gas turbine, wherein the adjustable vanes are resiliently biased against a resilient inner ring. For this purpose, the inner ring is divided into segments, wherein the slots are formed between adjacent inner ring segments by mutually overlapping complementary projections of the facing segment sides like a labyrinth. Each segment is associated with two vanes in unspecified manner.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Axialströmungsmaschine der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Komponenten des Leitapparates sowohl leichtgängig betätigbar sind, als auch nur geringe Spallströmungen zulassen. Es sollen also beide oben genannten Forderungen in einer neuen Axialströmungsmaschine vereint werden.The invention has the object of developing an axial flow machine of the type mentioned in such a way that the components of the diffuser are both smoothly actuated, and allow only small Spallströmungen. Thus, both above-mentioned requirements should be combined in a new axial flow machine.

Die Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.The solution of the problem is achieved by the characterizing features of claim 1.

Dadurch dass die Nabe zumindest Im Dichtbereich des Fußprofiles der Leitschaufeln mit einer nachgiebigen Nabenkontur ausgeführt ist und die einseitige Lagerung der Leitschaufeln im Leitschaufelträger in Richtung der Leitschaufelachsen ebenfalls nachgiebig ausgestaltet ist, können die Strömungsverluste durch Spalte zwischen den Leitschaufel- und der Zuströmgehäuse- bzw. Nabenkonturen reduziert werden und außerdem Verspannungen der Komponenten des verstellbaren Leitapparates, verursacht durch Dichtungselemente und durch thermische Ausdehnung der Komponenten vermieden werden.The fact that the hub is designed at least in the sealing region of the Fußprofiles of the vanes with a resilient hub contour and the one-sided storage of the vanes in the vane support in the direction of the vanes is also designed compliant, the flow losses through gaps between the Leitschaufel- and the Zuströmgehäuse- or hub contours be reduced and also causes tension of the components of the adjustable diaphragm be avoided by sealing elements and by thermal expansion of the components.

Dadurch dass in besonders vorteilhafter Weise die nachgiebige Ausgestaltung der Lagerung der Leitschaufeln Im Leitschaufelträger mittels jeweils einer in Richtung der Leitschaufelachsen wirkenden Feder, insbesondere einer Tellerfeder erreicht wird, ist gewährleistet, dass das Kopfprofil einer Leitschaufel in jedem Betriebszustand an der Zuströmgehäusekontur anliegt, wodurch der Spalt zwischen diesen beiden Komponenten sehr gering gehalten oder ganz vermieden werden kann.The fact that in a particularly advantageous manner the resilient configuration of the bearing of the guide vanes is achieved in the guide vane by means of a spring acting in the direction of the guide vanes, in particular a plate spring, ensures that the head profile of a vane in each operating condition rests against the Zuströmgehäusekontur, whereby the gap between these two components can be kept very low or completely avoided.

Dadurch dass in vorteilhafter Weise die nachgiebige Nabenkontur In Form eines in die Nabenkontur eingepassten Innenrings, der im vorgespannten Zustand sich gegen die Fußprofile der Leitschaufeln abstützt, ausgeführt ist, liegt dieser Innenring immer an den Leitschaufelkonturen an.By virtue of the fact that the resilient hub contour is advantageously designed in the form of an inner ring fitted in the hub contour and resting against the foot profiles of the guide vanes in the prestressed state, this inner ring always rests against the guide blade contours.

Zudem ist in einer bevorzugten Ausführung der Innenring zur Montag mit einem Schlitz versehen, so dass auch hier eine thermische Ausdehnung ausgleichbar ist. Der Schlitz ist erfindungsgemäß so angeordnet, dass er zwischen zwei Leitschaufeln liegt und während eines Verstellvorganges nicht durch die Schaufelkontur überstrichen wird, so dass die durch den Schlitz verursachten Verluste minimiert werden können.In addition, in a preferred embodiment, the inner ring is provided for Monday with a slot, so that a thermal expansion is compensated here as well. The slot is according to the invention arranged so that it lies between two vanes and is not swept by the blade contour during an adjustment process, so that the losses caused by the slot can be minimized.

Dadurch dass zudem der Schlitz mittels eines Dichtbleches bezüglich des Nabeninnenraums an der Innenseite abgedeckt ist, sind Massenstromverluste durch den Schlitz vermeidbar.The fact that in addition the slot is covered by means of a sealing plate with respect to the hub interior on the inside, mass flow losses through the slot can be avoided.

In bevorzugter Ausführung ist der Innenring derart an der Nabe angeflanscht, dass er in radialer Richtung des Zuströmgehäuses, also in Richtung der Leitschaufelachse beweglich ist, in axialer Richtung des Zuströmgehäuses jedoch nur mit geringem Spiel in die Nabenkontur eingesetzt ist. Durch diese Maßnahme werden wiederum Massenstromverluste vermieden.In a preferred embodiment, the inner ring is flanged to the hub so that it is movable in the radial direction of the Zuströmgehäuses, ie in the direction of the vane axis, in the axial direction of the Zuströmgehäuse but only with little play is inserted into the hub contour. By this measure again mass flow losses are avoided.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel sind Innenkontur des ringförmigen Leitschaufelträgers, die Nabe, sowie die Kopf- und Fußprofile der Leitschaufeln zur Verbesserung der Dichtwirkung entsprechend kugelförmig ausgebildet.In the preferred embodiment, the inner contour of the annular guide carrier, the hub, as well as the head and foot profiles of the vanes are designed to improve the sealing effect according to spherical.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Leitapparates einer gattungsbildenden Axialströmungsmaschine wird zwar eine erhöhte Reibung zwischen den Komponenten in Kauf genommen, ein Verklemmen der Mechanik, hervorgerufen durch unterschiedliche thermische Ausdehnungen der Komponenten ist jedoch wirksam verhindert. Die Materialauswahl könnte so aussehen, dass im Graugussverfahren aus einem hochwarmfesten Material hergestellte Leitschaufeln in einem Keramik-Leitschaufelträger gelagert sind und mit ihren Fußprofilen gegen eine ebenfalls gegossene Nabe dichten. Gleichzeitig ist sichergestellt, dass die Spalte zwischen Leitschaufel und Zuströmgehäuse, bzw. Nabe so gering wie möglich gehalten werden können, wodurch die Strömungsverluste auf ein Minimum reduzierbar sind.Although the inventive design of the diffuser of a generic axial flow machine, an increased friction between the components is accepted, jamming of the mechanism, caused by different thermal expansions of the components is effectively prevented. The material selection could be such that in the gray cast iron guide vanes made of a high temperature resistant material are stored in a ceramic vane carrier and sealed with their foot profiles against a likewise cast hub. At the same time, it is ensured that the gaps between the guide blade and the inlet housing or hub can be kept as low as possible, as a result of which the flow losses can be reduced to a minimum.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt die einzige Figur 1 einen Teillängsschnitt durch eine Abgasturboladerturbine.An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. It shows the only one FIG. 1 a partial longitudinal section through an exhaust gas turbocharger.

Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente, insbesondere die Ansicht des Verstellleitapparates gezeigt.Only the elements essential to the understanding of the invention, in particular the view of the adjusting device, are shown.

Ein axial durchströmter, ringförmiger Kanal 20 einer Axialturbine ist zum einen durch eine innere Nabe 21 und zum anderen durch einen ringförmigen Leitschaufelträger 7 mitsamt Zuströmgehäuse 8 begrenzt. Der Leitschaufelträger 7 ist auf nicht näher beschriebene Art im Zuströmgehäuse 8 eingehängt.An axial flow-through, annular channel 20 of an axial turbine is limited on the one hand by an inner hub 21 and on the other by an annular guide vane carrier 7 together with Zuströmgehäuse 8. The vane support 7 is mounted in a manner not described in detail in the Zuströmgehäuse 8.

Die verstellbaren Leitschaufeln 30 umfassen jeweils ein Leitschaufelblatt 1, einen Schaufelzapfen 2 und einen Schaufeldrehteller 3. Der Schaufelzapfen 2 ist in einer radialen Lagerbohrung des ringförmigen Leitschaufelträgers 7 drehbar gelagert und in bekannter Weise beispielsweise mittels einer aufgeschraubten Kronmutter oder ähnlichem am Leitschaufelträger 7 festgelegt. An der Außenseite des Leitschaufelträgers 7 ist auf dem verlängerten Zapfen 2 der Leitschaufel 30 ein Anlenkhebel 5 mittels einer Passfeder drehfest aufgesetzt. Der Anlenkhebel 5 ist mit dem Schaufelzapfen 2 und dem Leitschaufelträger 7 unter Zwischenschaltung einer Tellerfeder 4 kontaktiert, so dass der Anlenkhebel 5 sich gegen den Leitschaufelträger 7 abstützt. Die Tellerfeder 4 übt auf den Schaufelzapfen 2 eine Vorspannkraft aus, durch die das Fußprofil 31, d. h. die untere Kontur des Leitschaufelblattes 1 gegen die äußere Oberfläche der Nabe 21 gedrückt wird, also das Fußprofil 31 der Leitschaufel 30 am Anschlag mit der Nabe 21 ist und so gegen die Kontur der Nabe 21 abdichtet. Dadurch ist der Schaufelzapfen 2 in der Lagerbohrung des Leitschaufelträgers 7 nahezu spielfrei, aber dennoch gegen Wärmedehnung in Richtung der Achse A der Leitschaufel 30 elastisch und schwingungsdämpfend eingespannt. Der Schaufeldrehteller 3 dichtet den Kanal 20 gegen die Lagerbohrung des Leitschaufelträgers 7 ab.The adjustable guide vanes 30 each comprise a stator blade 1, a blade journal 2 and a blade turntable 3. The blade journal 2 is rotatably mounted in a radial bearing bore of the annular guide blade carrier 7 and fixed in a known manner, for example by means of a screwed crown nut or the like on the guide vane carrier 7. On the outside of the vane support 7 is on the extended pin 2 of the vane 30 a Anlenkhebel 5 rotatably mounted by means of a feather key. The articulated lever 5 is contacted with the blade journal 2 and the guide blade carrier 7 with the interposition of a plate spring 4, so that the articulation lever 5 is supported against the guide blade carrier 7. The plate spring 4 exerts on the blade pin 2 a biasing force by which the base profile 31, ie the lower contour of the vane blade 1 is pressed against the outer surface of the hub 21, so the base profile 31 of the vane 30 is at the stop with the hub 21 and so seals against the contour of the hub 21. As a result, the blade journal 2 in the bearing bore of the guide blade carrier 7 almost free of play, but still clamped against thermal expansion in the direction of the axis A of the vane 30 elastic and vibration damping. The blade turntable 3 seals the channel 20 against the bearing bore of the guide blade carrier 7.

Der Anlenkhebel 5 ist in bekannter Weise über einen Stellring 6 durch nicht weiter gezeigte Betätigungsmittel bewegbar.The articulated lever 5 is movable in a known manner via a collar 6 by means not shown actuating means.

Die Gehäusekontur der Nabe 21 ist zumindest teilweise kugelförmig unter Einschließung eines Hohl- oder Innenraums 22 gestaltet.The housing contour of the hub 21 is designed at least partially spherical with the inclusion of a hollow or inner space 22.

Im Dichtbereich 23 des Fußprofils 31 der Leitschaufel 30 ist ein Innenring 9 in die Nabekontur eingepasst, der im vorgespannten Zustand sich gegen das Fußprofil 31 der Leitschaufel 30 abstützt und mittels eines Flansches 12 an der Nabe 21 so befestigt ist, dass er in Richtung der Achse A der Leitschaufel 30 zwar beweglich ist, jedoch in der Kontur der Nabe 21, also in axialer Richtung des Kanals 20 ein nur geringes Spiel aufweist. Dazu ist die Kontaktierung zwischen Flansch 12 und Innenring 9 beispielsweise lediglich verzahnt.In the sealing region 23 of the foot profile 31 of the vane 30, an inner ring 9 is fitted in the Nabekontur, which is supported in the prestressed state against the base profile 31 of the vane 30 and is secured by a flange 12 to the hub 21 so that it in the direction of the axis Although the guide vane 30 is movable, it has only slight play in the contour of the hub 21, that is to say in the axial direction of the channel 20. For this purpose, the contact between flange 12 and inner ring 9, for example, only toothed.

Der Innenring 9 selbst ist mit einem Schlitz 10 versehen, der so angeordnet ist, dass er zwischen zwei Leitschaufeln liegt und beim Verstellvorgang nicht durch die Schaufelkontur überstrichen wird. Um Massenstromverluste durch den Schlitz 10 zu verhindern, ist er vom Hohl- bzw. Innenraum 22 der Nabe 21 her gesehen mit einem Dichtblech 11 abgedeckt.The inner ring 9 itself is provided with a slot 10 which is arranged so that it lies between two guide vanes and is not swept by the blade contour during the adjustment process. In order to prevent mass flow losses through the slot 10, it is covered by the hollow or inner space 22 of the hub 21 seen with a sealing plate 11.

Die Erfindung wäre im übrigen bei Verdichtern sinngemäß anwendbar. Ferner soll der Einsatz bei Axialgebläsen mit eingeschlossen sein.The invention would otherwise apply mutatis mutandis to compressors. Furthermore, the use should be included in axial fans.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Leitschaufelblattairfoil
22
Schaufelzapfenbucket pins
33
SchaufeldrehtellerScoop turntable
44
TellerfederBelleville spring
55
AnlenkhebelFeedback lever
66
Stellringcollar
77
Leitschaufelträgerguide vane
88th
Zuströmgehäuseinflow housing
99
Innenringinner ring
1010
Schlitzslot
1111
Dichtblechsealing plate
1212
Flanschflange
2020
Strömungskanalflow channel
2121
Nabehub
2222
Hohl- bzw. InnenraumHollow or interior
2323
Dichtbereichsealing area
3030
Leitschaufelvane
3131
Fußprofil der LeitschaufelBase profile of the vane
3232
Kopfprofil der LeitschaufelHead profile of the vane
AA
Leitschaufelachsevane shaft

Claims (6)

  1. An axial turbo-machine, in particular a turbine having a guide apparatus comprising a row of adjustable guide vanes in the flow channel that is delimited, on the one hand, by an inner hub and, on the other hand, by an outer guide-vane carrier, wherein the guide vanes on the one hand in the region of their head profiles (32) are rotatably mounted in radial bearing bores of the annular guide-vane carrier and on the other hand seal the base profiles (31) of the guide vanes against the hub, wherein the hub (21) at least in the sealing region (23) of the base profiles (31) of the guide vanes (30) is constructed with a flexible hub contour (9), and the mounting of the guide vanes (30) in the direction of the guide-vane axes (A) is likewise configured in a flexible manner (4), wherein the flexible hub contour is constructed in the form of an inner ring (9) that is fitted into the hub contour, and wherein the inner ring (9) is provided with a slot (10),
    characterised in that the slot (10) is arranged in such a way that it is positioned between two guide vanes (30) and is not traversed during the adjusting movement of the guide vane (30).
  2. An axial turbo-machine according to claim 1,
    characterised in that the inner contour of the annular guide-vane carrier (7), the hub (21) and also the head and base profiles (31 and 32) of the guide vanes (30) in order to improve the sealing effect are formed in a correspondingly spherical manner.
  3. An axial turbo-machine according to claim 1,
    characterised in that the flexible configuration of the mounting of the guide vanes (30) is realized by means of a respective spring (4) that acts in the direction of the guide-vane axes (A).
  4. An axial turbo-machine according to claim 1,
    characterised in that the inner ring (9) is stayed, in the pretensioned state, against the tips (31) of the guide vanes (30).
  5. An axial turbo-machine according to claim 1,
    characterised in that the slot (10) is covered with respect to the interior hub space (22) by means of a sealing sheet (11).
  6. An axial turbo-machine according to claim 1,
    characterised in that the inner ring (9) is flange-mounted on the hub (21) in such a way that it is movable in the radial direction of the in-flow housing (8), yet in the axial direction of the in-flow housing (8) is fitted in the hub contour with only little clearance.
EP01108009A 2000-04-04 2001-03-29 Axial turbomachine with variable guide vanes Expired - Lifetime EP1143111B8 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP10152861.0A EP2243932B1 (en) 2000-04-04 2001-03-29 Axial turbomachine with a guiding nozzle comprising a stage of variable guide vanes

Applications Claiming Priority (2)

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