EP2362071A1 - Drive device for pivoting adjustable vanes of a turbomachine - Google Patents

Drive device for pivoting adjustable vanes of a turbomachine Download PDF

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Publication number
EP2362071A1
EP2362071A1 EP10001723A EP10001723A EP2362071A1 EP 2362071 A1 EP2362071 A1 EP 2362071A1 EP 10001723 A EP10001723 A EP 10001723A EP 10001723 A EP10001723 A EP 10001723A EP 2362071 A1 EP2362071 A1 EP 2362071A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
adjusting ring
drive device
blade carrier
blades
circumferential groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10001723A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Markus Hofmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP10001723A priority Critical patent/EP2362071A1/en
Publication of EP2362071A1 publication Critical patent/EP2362071A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • 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
    • F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/54—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/56—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable
    • F04D29/563—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable specially adapted for elastic fluid pumps

Definitions

  • the invention relates to a drive device for pivoting adjustable blades of a turbomachine, comprising an annular flow channel section enclosed by a blade carrier, which extends along the central axis of the blade carrier and in which blades are provided in a radiating manner to form a ring, wherein the blades each pivot about their longitudinal axis are each and each have a at least in the blade carrier extending pins which are coupled to a collar.
  • a device of such type is for example from the US 5,549,448 out.
  • a concentric to the central axis of the compressor collar surrounds the inner housing.
  • Each blade of the blade ring rotatable about its longitudinal axis has a pin which extends through the blade carrier and which is connected to the adjusting ring outside the housing via a pivot lever.
  • the adjusting ring is rotatable in the circumferential direction.
  • the rotation of the adjusting ring, the pivot lever are moved, whereby the blades are pivoted about their respective longitudinal axis.
  • the adjusting ring is moved by a drive device in the circumferential direction, which also supports the adjusting ring.
  • the collars are also extremely massive.
  • temperature differences between the adjusting ring and the blade carrier have an influence on the angle of attack of the compressor blades in the flow channel. These temperature differences can lead to unevenly set angles of attack of the blades of the blade ring, so that it must always be ensured that the adjusting ring and the blade carrier are mounted coaxially or concentrically to a common central axis.
  • the object of the present invention is to provide a wear-free, reliable drive device for temperature-independent adjustment of the radially extending in an annular channel, rotatable about their respective longitudinal axis vanes.
  • the generic drive device for pivoting adjustable guide vanes of a turbomachine comprises a blade carrier, which encloses an annular flow channel section.
  • the flow channel section extends along the centerline of the blade carrier.
  • the blades each have a pin which extends at least into the blade carrier and which are each coupled to at least one adjusting ring.
  • the pins, the adjusting ring and their coupling as a whole - ie jointly - are shielded to the outside.
  • the shielding prevents the mechanism of the drive device from being contaminated by pivoting variable vanes due to foreign objects entering from outside.
  • the guidance and storage of the adjusting ring on the guide vane carrier is ensured in a reliable manner.
  • the blocking of the adjusting ring due to a foreign body sure can be excluded.
  • the turbomachine in the axial section of the drive device receives an outer contour without corners and edges, depressions and small bulges. This is particularly advantageous when the turbomachine, which is equipped with a drive device according to the invention, to be protected against heat loss with a thick-layered insulation, as is the case with stationary gas turbines.
  • a circumferential groove is provided in the blade carrier or in the guide blade carrier (22) on the casing side, in which the journal ends and in which the adjusting ring is arranged, wherein the circumferential groove for shielding of pins, collar and their coupling to the outside a cover is at least largely closed.
  • the coupling of adjusting ring and pin is thus embedded in the blade carrier and sunk in the circumferential groove, which - viewed in longitudinal section of the turbomachine - results in a shield on both sides.
  • the adjustment mechanism will be at least covered, if not hermetically sealed, whereby the drive will largely (ie apart from the motor or hydraulic piston for rotating the adjusting ring) be displaced into the wall of the guide vane carrier.
  • This requires that the guide blade carrier in the region in which the pins protrude into it, there has at least such a large wall thickness that can be introduced there from the outside, for example by mechanical machining a circumferential groove for receiving pin ends and collar.
  • the cover of the circumferential groove by a plurality of cover segments is easy to accomplish, the attachment of the cover or cover with the usual means such as fittings is feasible.
  • a simple construction is specified, which is comparatively simple and inexpensive to implement.
  • the coupling between the adjusting ring and the respective pin is in each case designed as a toothed drive, wherein the toothed drive is preferably designed as a crown gear.
  • the collar is a crown wheel and the pin is at least over a portion of its circumference, if not interlocked over its full circumference.
  • the toothing of the crown wheel and the toothing of the pin engage each other, so that rotation of the adjusting ring in the circumferential direction the blades are turned.
  • a particularly simple and reliable mounting of the adjusting ring can be achieved if this - relative to the central axis of the blade carrier - is guided radially outwardly from the cover of the circumferential groove and radially inwardly from the groove bottom of the circumferential groove.
  • the cover then serves as a guide for the adjusting ring, since this slidably, but without play abuts both the cover and the groove bottom.
  • this embodiment allows a comparatively slender adjusting ring, since its inherent rigidity can now be lower than before.
  • Another advantage of the cover is the leadership of the adjusting ring along the entire circumference, since this is composed of at least two segments.
  • the segments of the adjusting ring can be connected or screwed together due to the proposed outer guide through the cover in a comparatively simple manner.
  • only a one-sided tangential introduction of force to rotate the collar does not (or only slightly) to an off-center position of the adjusting ring due to the forced deflection and guidance through the cover.
  • An evasion of the principle rod-shaped adjusting ring is not possible by the full-scale leadership.
  • the adjusting ring of a side wall of the circumferential groove based on the center line of the blade carrier - guided axially.
  • Means are provided for pressing the adjusting ring to the pins.
  • equally distributed between the side wall and the adjusting ring over the circumference spring elements are provided which exert a force acting in the axial direction of the adjusting ring.
  • the contact pressure can be reduced during the adjustment process, which is readily possible in particular when using a hydraulic fluid as a contact pressure. In this case, the adjustment process can be effected with comparatively small forces.
  • the drive device can be used both for adjusting inlet guide vanes of a compressor, but also for adjusting guide vanes of a compressor, which are mounted in a manner analogous to the inlet guide vanes about their longitudinal axis extending in the radial direction of the machine axis.
  • FIG. 1 shows a trained as a gas turbine 1 turbomachine in a longitudinal partial section. It has inside a rotatably mounted about a rotation axis 2 rotor 3, which is also referred to as a turbine runner. Along the rotor 3 successive an intake 4, a compressor 5, a toroidal annular combustion chamber 6 with a plurality of rotationally symmetrical to each other arranged burners 7, a turbine unit 8 and an exhaust housing 9.
  • the annular combustion chamber 6 forms a combustion chamber 17 which communicates with an annular hot gas channel 18.
  • There four successive turbine stages 10 form the turbine unit 8. Each turbine stage 10 is formed of two blade rings.
  • the hot gas channel 18 When viewed in the direction of flow of a hot gas 11 produced in the annular combustion chamber 6, the hot gas channel 18 is followed by a row of blades 13, a row 14 formed of blades 15.
  • the stator blades 12 are fixed to the stator, whereas the blades 15 of a row 14 are attached to the rotor 3 by means of a turbine disk are.
  • a generator or a working machine (not shown) is coupled.
  • adjustable inlet blades 19 are provided at the intake housing side entrance of the compressor 5 .
  • the inlet blades 19 are arranged radially in the annular flow channel of the compressor 5 and can be rotated about their respective longitudinal axis by a drive device 21, for example, to adjust the gas flow flowing through the gas turbine 1 mass flow.
  • a drive device 21 for example, to adjust the gas flow flowing through the gas turbine 1 mass flow.
  • a particularly large or a small mass flow can flow through the gas turbine 1 as needed.
  • all inlet blades 19 are synchronously adjusted while maintaining the same angle of attack ,
  • the drive device 21 is provided outside the flow channel and will be described in detail in the following figures.
  • the guide vane carrier 22 is shown, which is also configured in the concrete embodiment as a housing component of the compressor 5 of the gas turbine 1 at the same time.
  • the guide blade carrier 22 has an increased wall thickness.
  • this axial portion 23 are provided with respect to the central axis of the gas turbine 1 in an identical number as adjustable guide vanes 19 bores 25 for receiving pins 26, which are each arranged on one of the adjustable blades 19.
  • an endless circumferential groove 27 is also provided on the shell side, in which the pins 26 end.
  • the axial position of the holes 25 is chosen so that they do not open completely in the circumferential groove 27, but only partially such that only a small circular portion of the bore 25 is located in the groove 27 in order to ensure sufficient teeth (see FIG. 3 ).
  • the required for the rotatable mounting of the pin 26 in the vane support 22 bearing (not shown) are provided for circumferential groove 27 radially inwardly adjacent in a known manner.
  • the adjusting ring 28 has - viewed in longitudinal section of the turbomachine - a rectangular sectional contour.
  • Each pin 26 has at its outer end 29 at least over part of its circumference a toothing on the type of a gear.
  • an end wall of the adjusting ring 28 is also toothed, both gears are in the manner of a crown gear engaged with each other.
  • the side wall teeth 30 of the adjusting ring 28 extends for each pin along such an arc length ( FIG. 3 ) that the blade 19 safely pivoted over the entire Verstellwinkel Geb can be.
  • the side wall teeth 30 may also be arranged endlessly over the circumference of the adjusting ring 28 as in a crown wheel.
  • the adjusting ring 28 thus forms with each pin 26 a crown gear teeth, with which the rotational movement of the adjusting ring 28 is converted to the machine axis 24 in a rotary movement of the blade 19 about its longitudinal axis 31.
  • the groove 27 is shielded by a cover 32.
  • all pin ends 29 and the adjusting ring 28 are in principle not accessible from outside the gas turbine 1.
  • the movement of the adjusting ring 28 in the circumferential direction can also take place with the aid of at least one hydraulic or electric drive motor whose axis of rotation coincides with the radial direction of the compressor 5 and the drive shaft via a toothing - similar to the adjustable blades 19 - with the adjusting ring 28 is engaged to drive all blades 19 via the adjusting ring 28.
  • the drive shaft is rigidly coupled to one of the pins 26 and each drive motor can drive a blade 19 directly for adjustment.
  • FIG. 2 Next is in FIG. 2 in a side wall 34 of the circumferential groove 27, a channel opening 35 is provided, via which a hydraulic means of the drive device 21 for pressing the adjusting ring 28 to the pin 26 is possible.
  • the required connection cables are in FIG. 2 not shown.
  • FIG. 3 The plan view of an uncovered crown toothing in section 23 shows FIG. 3 , wherein identical features are provided with identical reference numerals.
  • FIG. 2 alternative embodiment, which in FIG. 4 is shown, instead of a unilaterally arranged adjusting ring 28, a further adjusting ring 28 may be provided, such that between two belonging to a drive device adjusting rings 28, the pins 26 of the compressor blades 19 are arranged and thus toothed on both sides.
  • two grooves 27 are provided on both sides of the bores 25, in each of which one of the two adjusting rings 28 is arranged.
  • the bores 25 and thus also the pins 26 can be arranged centrally in only then a wider circumferential groove.
  • the two adjusting rings 28 associated with a drive device 21 are then simultaneously rotated in opposite directions.
  • FIG. 4 shown spring elements 36 to be arranged even with a drive device 21 with only one adjusting ring 28.
  • the hydraulic contact pressure for each adjusting ring 28 of a drive device 21, in the two oppositely rotatable adjusting rings 28 according to FIG. 4 are provided.
  • the drive shown in the figures is not only suitable for adjusting inlet guide vanes of a compressor, but of course also for adjusting guide vanes of subsequent compressor stages, which in modern gas turbines also around their longitudinal axis 31, which coincides with the radial direction with respect to the machine axis 24, are pivotally mounted.
  • the invention relates to a drive device 21 for pivoting adjustable blades of a turbomachine, with an enclosed by a blade carrier 22 annular flow channel portion 23 which extends along the central axis 24 of the blade carrier 22 and are provided in the radiated to form a ring blades, said Blades are each pivotable about their longitudinal axis 31 and each have a at least in the blade carrier 22 extending pins 26 which are coupled to at least one of the blade carrier 22 encompassing adjusting ring 28.
  • the pins 26, the adjusting ring 28 and, if applicable, their coupling be shielded in total, ie jointly.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

The device has a circular flow channel section (23) that is enclosed by a blade carrier (22), and extending along a center axis (24) of the blade carrier. The channel section is provided in a radiate-like form under formation of ring blades (19), which are tiltable around a longitudinal axis (31) for adjustment. Each ring blade exhibits pins (26) that extend into the blade carrier. The pins are coupled to an adjusting ring such that the pins and the adjusting ring are shielded altogether. An extent groove (27) is provided in the blade carrier or in housings surrounding the blade carrier.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung zum Schwenken von verstellbaren Schaufeln einer Turbomaschine, mit einem von einem Schaufelträger umschlossenen ringförmigen Strömungskanalabschnitt, der sich entlang der Mittelachse des Schaufelträgers erstreckt und in dem strahlenartig unter Bildung eines Kranzes Schaufeln vorgesehen sind, wobei die Schaufeln jeweils um ihre Längsachse schwenkbar sind und jeweils einen sich zumindest in den Schaufelträger erstreckenden Zapfen aufweisen, die an einen Stellring angekoppelt sind.The invention relates to a drive device for pivoting adjustable blades of a turbomachine, comprising an annular flow channel section enclosed by a blade carrier, which extends along the central axis of the blade carrier and in which blades are provided in a radiating manner to form a ring, wherein the blades each pivot about their longitudinal axis are each and each have a at least in the blade carrier extending pins which are coupled to a collar.

Eine Vorrichtung derartiger Gattung geht beispielsweise aus der US 5,549,448 hervor. Um die sich radial erstreckenden Schaufeln eines Schaufelkranzes eines Verdichters zu verstellen, umgreift ein zur Mittelachse des Verdichters konzentrischer Stellring dessen Innengehäuse. Jede um ihre Längsachse drehbare Schaufel des Schaufelkranzes weist einen sich durch den Schaufelträger erstreckenden Zapfen auf, die außerhalb des Gehäuses jeweils über einen Schwenkhebel mit dem Stellring verbunden sind. Der Stellring ist in Umfangsrichtung drehbar. Durch die Drehung des Stellrings werden die Schwenkhebel bewegt, wodurch die Schaufeln um ihre jeweilige Längsachse geschwenkt werden. Der Stellring wird über eine Antriebsvorrichtung in Umfangsrichtung bewegt, die gleichzeitig den Stellring abstützt.A device of such type is for example from the US 5,549,448 out. In order to adjust the radially extending blades of a blade ring of a compressor, a concentric to the central axis of the compressor collar surrounds the inner housing. Each blade of the blade ring rotatable about its longitudinal axis has a pin which extends through the blade carrier and which is connected to the adjusting ring outside the housing via a pivot lever. The adjusting ring is rotatable in the circumferential direction. The rotation of the adjusting ring, the pivot lever are moved, whereby the blades are pivoted about their respective longitudinal axis. The adjusting ring is moved by a drive device in the circumferential direction, which also supports the adjusting ring.

Ebenso ist aus der EP 1 524 413 A2 ein in Umfangsrichtung drehbarer Stellring zum Verstellen der Schaufeln eines Kranzes bekannt.Likewise is from the EP 1 524 413 A2 a circumferentially rotatable adjusting ring for adjusting the blades of a ring known.

Aus der GB 1 466 613 ist weiter bekannt, dass anstelle einer Schwenkhebelankopplung auch eine verzahnte Kopplung zwischen verstellbarer Schaufel und Stellring möglich ist.From the GB 1 466 613 is also known that instead of a Schwenkhebelankopplung a toothed coupling between the adjustable blade and collar is possible.

Dabei sind die aus der US 5,549,448 und EP 1 524 413 A2 bekannten Antriebe aufwändig in der Konstruktion, da viele Bauteile erforderlich und auszulegen sind. Die große Anzahl an Bauteilen führen in der Fertigung zu einer aufwändigen Montage, die aufgrund der erforderlichen Genauigkeit der Position des Verdrehwinkels der einzelnen Schaufel zudem auch noch zeitintensiv ist.Here are the from the US 5,549,448 and EP 1 524 413 A2 known drives consuming in construction, as many components are required and interpreted. The large number of components in production lead to a complex assembly, which is also still time-consuming due to the required accuracy of the position of the angle of rotation of the individual blade.

Werden derartige Antriebsvorrichtungen bei stationären Gasturbinen eingesetzt, sind die Stellringe zudem äußerst massiv. Beim Betrieb haben dann Temperaturdifferenzen zwischen dem Stellring und dem Schaufelträger Einfluss auf den Anstellwinkel der Verdichterschaufeln im Strömungskanal. Diese Temperaturdifferenzen können zu ungleichmäßig eingestellten Anstellwinkeln der Schaufeln des Schaufelkranzes führen, so dass stets darauf zu achten ist, dass der Stellring und der Schaufelträger koaxial bzw. konzentrisch zu einer gemeinsamen Mittelachse gelagert sind.If such drive devices used in stationary gas turbines, the collars are also extremely massive. During operation, temperature differences between the adjusting ring and the blade carrier have an influence on the angle of attack of the compressor blades in the flow channel. These temperature differences can lead to unevenly set angles of attack of the blades of the blade ring, so that it must always be ensured that the adjusting ring and the blade carrier are mounted coaxially or concentrically to a common central axis.

Auch kann die Lagerung der bekannten Stellringe verschmutzungs- und störanfällig sein, was einen zuverlässigen und sicheren Betrieb einschränkt. Insbesondere können Fremdkörper bei der Ausgestaltung nach GB 1 466 613 im Bereich der Verzahnung oder bei der Ausgestaltung nach der US 5,549,448 bzw. EP 1 524 413 A2 im Bereich der Hebel schlimmstenfalls ein Blockieren der Antriebsvorrichtung hervorrufen, was den Betriebsbereich der Turbomaschine dann wesentlich einschränkt.Also, the storage of the known collars can be polluted and prone to failure, which limits reliable and safe operation. In particular, foreign bodies in the embodiment according to GB 1 466 613 in the field of gearing or in the embodiment of the US 5,549,448 respectively. EP 1 524 413 A2 cause in the worst case a blocking of the drive device in the region of the lever, which then significantly limits the operating range of the turbomachine.

Dementsprechend ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Schaffung einer verschleißfreien, zuverlässigen Antriebsvorrichtung zur temperaturunabhängigen Verstellung der sich radial in einem Ringkanal erstreckenden, um ihre jeweilige Längsachse drehbaren Leitschaufeln.Accordingly, the object of the present invention is to provide a wear-free, reliable drive device for temperature-independent adjustment of the radially extending in an annular channel, rotatable about their respective longitudinal axis vanes.

Die Aufgabe wird mit einer Antriebsvorrichtung zum Schwenken von verstellbaren Leitschaufeln einer Turbomaschine gelöst, welche gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 ausgestattet ist.The object is achieved with a drive device for pivoting adjustable guide vanes of a turbomachine, which is equipped according to the features of claim 1.

Die gattungsgemäße Antriebsvorrichtung zum Schwenken von verstellbaren Leitschaufeln einer Turbomaschine umfasst einen Schaufelträger, welcher einen ringförmigen Strömungskanalabschnitt umschließt. Der Strömungskanalabschnitt erstreckt sich entlang der Mittellinie des Schaufelträgers. In diesem sind strahlenartig, in Bezug auf die Maschinenachse, unter Bildung eines Kranzes Schaufeln vorgesehen, die zur Verstellung jeweils um ihre Längsachse schwenkbar sind. Die Schaufeln weisen jeweils einen sich zumindest in den Schaufelträger erstreckenden Zapfen auf, die jeweils an zumindest einen Stellring angekoppelt sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Zapfen, der Stellring und deren Kopplung insgesamt - also gemeinschaftlich - nach außen abgeschirmt sind. Durch die Abschirmung wird vermieden, dass der Mechanismus der Antriebsvorrichtung zum Schwenken von verstellbaren Leitschaufeln aufgrund von außen eindringenden Fremdkörpern verschmutzt. Dadurch wird die Führung und Lagerung des Stellrings am Leitschaufelträger in zuverlässiger Weise gewährleistet. Auch das Blockieren des Stellrings aufgrund eines Fremdkörpers sicher kann dadurch ausgeschlossen werden. Durch die gemeinschaftliche Abschirmung von Zapfen, Stellring und deren Kopplung erhält die Turbomaschine im axialen Abschnitt der Antriebsvorrichtung eine äußere Kontur ohne Ecken und Kanten, Vertiefungen und kleinförmige Ausbuchtungen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Turbomaschine, die mit einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung ausgestattet ist, mit einer dicklagigen Isolierung gegen Wärmeverlust geschützt werden soll, so wie es bei stationären Gasturbinen der Fall ist.The generic drive device for pivoting adjustable guide vanes of a turbomachine comprises a blade carrier, which encloses an annular flow channel section. The flow channel section extends along the centerline of the blade carrier. In this are radiant, with respect to the machine axis, to form a ring blades provided which are pivotable about the longitudinal axis for adjustment. The blades each have a pin which extends at least into the blade carrier and which are each coupled to at least one adjusting ring. According to the invention, it is provided that the pins, the adjusting ring and their coupling as a whole - ie jointly - are shielded to the outside. The shielding prevents the mechanism of the drive device from being contaminated by pivoting variable vanes due to foreign objects entering from outside. As a result, the guidance and storage of the adjusting ring on the guide vane carrier is ensured in a reliable manner. The blocking of the adjusting ring due to a foreign body sure can be excluded. Due to the joint shielding of pin, collar and their coupling, the turbomachine in the axial section of the drive device receives an outer contour without corners and edges, depressions and small bulges. This is particularly advantageous when the turbomachine, which is equipped with a drive device according to the invention, to be protected against heat loss with a thick-layered insulation, as is the case with stationary gas turbines.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments are specified in the subclaims.

Gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung ist im Schaufelträger oder im den Leitschaufelträger (22) umgebenden Gehäuse mantelseitig eine Umfangsnut vorgesehen, in welcher die Zapfen enden und in welcher der Stellring angeordnet ist, wobei zur Abschirmung von Zapfen, Stellring und deren Kopplung nach außen die Umfangsnut durch eine Abdeckung zumindest großteils verschlossen ist. Die Kopplung von Stellring und Zapfen demnach ist in dem Schaufelträger eingebettet bzw. in der Umfangsnut versenkt, wodurch sich - im Längsschnitt der Turbomaschine betrachtet - eine beidseitige Abschirmung ergibt. Bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung wird sich vom Stand der Technik abgewendet, bei dem der Verstellmechanismus bisher außerhalb des Gehäuses der Turbomaschine ungeschützt angeordnet war. Nun ist vorgesehen, dass der Verstellmechanismus zumindest abgedeckt, wenn nicht sogar hermetisch abgedichtet wird, wodurch der Antrieb größtenteils (also abgesehen vom Motor oder Hydraulikkolben zum Drehen des Stellrings) in die Wand des Leitschaufelträgers verlagert wird. Dies erfordert, dass der Leitschaufelträger im Bereich, in dem die Zapfen in ihn hineinragen, dort mindestens eine so große Wandstärke aufweist, dass dort von außen beispielsweise durch mechanische spanende Bearbeitung eine Umfangsnut zur Aufnahme von Zapfenenden und Stellring eingebracht werden kann. Die Abdeckung der Umfangsnut durch mehrere Abdecksegmente ist dabei einfach zu bewerkstelligen, wobei die Befestigung der Abdeckung bzw. Abdeckelemente mit den üblichen Mitteln wie Verschraubungen durchführbar ist. Hiermit wird eine simple Konstruktion angegeben, die vergleichsweise einfach und auch kostengünstig realisierbar ist.According to a first advantageous development, a circumferential groove is provided in the blade carrier or in the guide blade carrier (22) on the casing side, in which the journal ends and in which the adjusting ring is arranged, wherein the circumferential groove for shielding of pins, collar and their coupling to the outside a cover is at least largely closed. The coupling of adjusting ring and pin is thus embedded in the blade carrier and sunk in the circumferential groove, which - viewed in longitudinal section of the turbomachine - results in a shield on both sides. In this advantageous embodiment, averted from the prior art, in which the adjusting mechanism was previously arranged unprotected outside the housing of the turbomachine. It is now envisaged that the adjustment mechanism will be at least covered, if not hermetically sealed, whereby the drive will largely (ie apart from the motor or hydraulic piston for rotating the adjusting ring) be displaced into the wall of the guide vane carrier. This requires that the guide blade carrier in the region in which the pins protrude into it, there has at least such a large wall thickness that can be introduced there from the outside, for example by mechanical machining a circumferential groove for receiving pin ends and collar. The cover of the circumferential groove by a plurality of cover segments is easy to accomplish, the attachment of the cover or cover with the usual means such as fittings is feasible. Hereby, a simple construction is specified, which is comparatively simple and inexpensive to implement.

Vorzugsweise ist die Kopplung zwischen Stellring und dem jeweiligen Zapfen jeweils als Zahntrieb ausgebildet, wobei der Zahntrieb vorzugsweise als Kronenradgetriebe ausgebildet ist. In diesem Fall stellt der Stellring ein Kronenrad dar und der Zapfen ist zumindest über einen Teil seines Umfangs, wenn nicht sogar über seinen vollen Umfang verzahnt. Die Verzahnung des Kronenrads und die Verzahnung des Zapfens greifen dabei ineinander, so dass eine Drehung des Stellrings in Umfangsrichtung die Schaufeln verschwenkt. Mit Hilfe des Kronenradgetriebes kann eine verschleißarme, temperaturunabhängige Kopplung von Stellring und jeweiligem Zapfen erfolgen, die darüber hinaus in der Lage ist, auch die zur Verstellung erforderlichen großen Kräfte zuverlässig zu übertragen.Preferably, the coupling between the adjusting ring and the respective pin is in each case designed as a toothed drive, wherein the toothed drive is preferably designed as a crown gear. In this case, the collar is a crown wheel and the pin is at least over a portion of its circumference, if not interlocked over its full circumference. The toothing of the crown wheel and the toothing of the pin engage each other, so that rotation of the adjusting ring in the circumferential direction the blades are turned. With the help of Kronenradgetriebes a low-wear, temperature-independent coupling of adjusting ring and the respective pin can be made, which is also able to reliably transmit the large forces required for adjustment.

Eine besonders einfache sowie zuverlässige Lagerung des Stellrings kann erreicht werden, wenn dieser - bezogen auf die Mittelachse des Schaufelträgers - radial außen von der Abdeckung der Umfangsnut und radial innen vom Nutgrund der Umfangsnut geführt ist. Die Abdeckung dient dann auch als Führung für den Stellring, da dieser gleitbar, jedoch spielfrei sowohl an der Abdeckung als auch am Nutgrund anliegt. Dies vermeidet den Einsatz weiterer Konstruktionselemente wie beispielsweise Abstützrollen zur zentrischen Lagerung des Stellrings gegenüber der Maschinenachse. Auch ermöglicht diese Ausgestaltung einen vergleichsweise schlanken Verstellring, da dessen Eigensteifigkeit nunmehr geringer sein kann als bisher.A particularly simple and reliable mounting of the adjusting ring can be achieved if this - relative to the central axis of the blade carrier - is guided radially outwardly from the cover of the circumferential groove and radially inwardly from the groove bottom of the circumferential groove. The cover then serves as a guide for the adjusting ring, since this slidably, but without play abuts both the cover and the groove bottom. This avoids the use of other construction elements such as support rollers for the central bearing of the adjusting ring relative to the machine axis. Also, this embodiment allows a comparatively slender adjusting ring, since its inherent rigidity can now be lower than before.

Weiterer Vorteil der Abdeckung ist die Führung des Stellrings entlang des gesamten Umfangs, da dieser sich aus zumindest zwei Segmenten zusammensetzt. Die Segmente des Stellrings können aufgrund der vorgeschlagenen äußeren Führung durch die Abdeckung in vergleichbar einfacher Art und Weise miteinander verbunden oder verschraubt sein. Auch führt eine nur einseitig vorhandene tangentiale Krafteinleitung zur Drehung des Stellrings nicht (oder nur geringfügig) zu einer außermittigen Position des Stellrings aufgrund der Zwangsumlenkung und Führung durch die Abdeckung. Ein Ausweichen des prinzipiell stangeförmigen Stellrings ist durch die vollumfängliche Führung nicht möglich.Another advantage of the cover is the leadership of the adjusting ring along the entire circumference, since this is composed of at least two segments. The segments of the adjusting ring can be connected or screwed together due to the proposed outer guide through the cover in a comparatively simple manner. Also, only a one-sided tangential introduction of force to rotate the collar does not (or only slightly) to an off-center position of the adjusting ring due to the forced deflection and guidance through the cover. An evasion of the principle rod-shaped adjusting ring is not possible by the full-scale leadership.

Um ein Auseinanderklaffen der Verzahnung zu verhindern, wird der Stellring von einer Seitenwand der Umfangsnut, bezogen auf die Mittellinie des Schaufelträgers - axial geführt. Alternativ oder ergänzend dazu kann vorgesehen sein, dass in der Seitenwand und/oder zwischen Seitenwand und Stellring Mittel zum Anpressen des Stellrings an die Zapfen vorgesehen sind. Beispielsweise können dazu in der Seitenwand Kanäle zur Zuführung eines Hydraulikmittels münden. Auch ist möglich, dass zwischen der Seitenwand und dem Stellring ebenso über den Umfang gleichmäßig verteilt Federelemente vorgesehen sind, die eine in Axialrichtung wirkende Kraft auf den Stellring ausüben. Durch den Einsatz einer Verzahnung kann der Stellring schlanker ausgestaltet werden als der für stationäre Gasturbinen vergleichsweise massive Stellring aus dem Stand der Technik. Durch das Anpressen des Stellrings an die Zapfen kann auch die Beseitigung des Zahnflankenspiels erfolgen, um so während des Betriebs der Turbomaschine die verstellbare Schaufel spielfrei in ihrer vorgegebenen Position zu halten. Gegebenenfalls kann während des Verstellvorgangs die Anpresskraft reduziert werden, was insbesondere bei der Verwendung eines Hydraulikmittels als Anpressmittel ohne weiteres möglich ist. In diesem Fall lässt sich der Verstellvorgang mit vergleichsweise geringen Kräften bewirken.In order to prevent divergence of the teeth, the adjusting ring of a side wall of the circumferential groove, based on the center line of the blade carrier - guided axially. Alternatively or additionally, it can be provided that in the side wall and / or between the side wall and collar Means are provided for pressing the adjusting ring to the pins. For example, can lead to the supply of hydraulic fluid in the side wall channels. It is also possible that equally distributed between the side wall and the adjusting ring over the circumference spring elements are provided which exert a force acting in the axial direction of the adjusting ring. By using a toothing of the collar can be made slimmer than the stationary gas turbine for comparatively massive collar from the prior art. By pressing the adjusting ring on the pin and the elimination of the backlash can be done so as to keep the adjustable blade clearance in its predetermined position during operation of the turbomachine. Optionally, the contact pressure can be reduced during the adjustment process, which is readily possible in particular when using a hydraulic fluid as a contact pressure. In this case, the adjustment process can be effected with comparatively small forces.

Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung kann dabei sowohl zur Verstellung von Einlassleitschaufeln eines Verdichters angewendet werden, aber auch zur Verstellung von Leitschaufeln eines Verdichters, die in analoger Weise wie die Einlassleitschaufeln um ihre sich in Radialrichtung der Maschinenachse erstreckenden Längsachse schwenkbar gelagert sind.The drive device according to the invention can be used both for adjusting inlet guide vanes of a compressor, but also for adjusting guide vanes of a compressor, which are mounted in a manner analogous to the inlet guide vanes about their longitudinal axis extending in the radial direction of the machine axis.

Die weitere Erläuterung der Erfindung erfolgt anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele. Im Einzelnen zeigen:

FIG 1
eine Gasturbine in einem Längsteilschnitt;
FIG 2
das Detail X aus dem Längsteilschnitt gemäß FIG 1 in einer ersten Ausführungsvariante;
FIG 3
die Draufsicht auf das Detail X gemäß FIG 2 und
FIG 4
das Detail X aus FIG 1 in einer zweiten Ausführungsvariante.
The further explanation of the invention will be made with reference to the embodiments illustrated in the drawings. In detail show:
FIG. 1
a gas turbine in a longitudinal section;
FIG. 2
the detail X from the longitudinal section according to FIG. 1 in a first embodiment;
FIG. 3
the top view of the detail X according to FIG. 2 and
FIG. 4
the detail X out FIG. 1 in a second embodiment.

FIG 1 zeigt eine als Gasturbine 1 ausgebildete Turbomaschine in einem Längsteilschnitt. Sie weist im Inneren einen um eine Rotationsachse 2 drehgelagerten Rotor 3 auf, der auch als Turbinenläufer bezeichnet wird. Entlang des Rotors 3 folgen aufeinander ein Ansauggehäuse 4, ein Verdichter 5, eine torusartige Ringbrennkammer 6 mit mehreren rotationssymmetrisch zueinander angeordneten Brennern 7, eine Turbineneinheit 8 und ein Abgasgehäuse 9. Die Ringbrennkammer 6 bildet einen Verbrennungsraum 17, der mit einem ringförmigen Heißgaskanal 18 kommuniziert. Dort bilden vier hintereinander geschaltete Turbinenstufen 10 die Turbineneinheit 8. Jede Turbinenstufe 10 ist aus zwei Schaufelringen gebildet. In Strömungsrichtung eines in der Ringbrennkammer 6 erzeugten Heißgases 11 gesehen, folgt im Heißgaskanal 18 jeweils einer Schaufelreihe 13 eine aus Laufschaufeln 15 gebildete Reihe 14. Die Leitschaufeln 12 sind am Stator befestigt, wohingegen die Laufschaufeln 15 einer Reihe 14 mittels einer Turbinenscheibe am Rotor 3 angebracht sind. An dem Rotor 3 ist ein Generator oder eine Arbeitsmaschine (nicht dargestellt) angekoppelt. FIG. 1 shows a trained as a gas turbine 1 turbomachine in a longitudinal partial section. It has inside a rotatably mounted about a rotation axis 2 rotor 3, which is also referred to as a turbine runner. Along the rotor 3 successive an intake 4, a compressor 5, a toroidal annular combustion chamber 6 with a plurality of rotationally symmetrical to each other arranged burners 7, a turbine unit 8 and an exhaust housing 9. The annular combustion chamber 6 forms a combustion chamber 17 which communicates with an annular hot gas channel 18. There four successive turbine stages 10 form the turbine unit 8. Each turbine stage 10 is formed of two blade rings. When viewed in the direction of flow of a hot gas 11 produced in the annular combustion chamber 6, the hot gas channel 18 is followed by a row of blades 13, a row 14 formed of blades 15. The stator blades 12 are fixed to the stator, whereas the blades 15 of a row 14 are attached to the rotor 3 by means of a turbine disk are. On the rotor 3, a generator or a working machine (not shown) is coupled.

Am ansauggehäuseseitigen Eingang des Verdichters 5 sind verstellbare Einlassschaufeln 19 vorgesehen. Die Einlassschaufeln 19 sind strahlenförmig im ringförmigen Strömungskanal des Verdichters 5 angeordnet und können um ihre jeweilige Längsachse von einer Antriebsvorrichtung 21 gedreht werden, um beispielsweise den die Gasturbine 1 durchströmenden Massenstrom einzustellen. Je nach Anstellwinkel der Schaufelblätter der Einlassleitschaufeln kann ein besonders großer oder ein kleiner Massenstrom die Gasturbine 1 bedarfsgerecht durchströmen. Um Strömungsverluste in der angesaugten Umgebungsluft zu reduzieren und um eine Schwingungsanregung von sich unmittelbar stromab der Einlassschaufeln 19 drehenden Laufschaufeln 15 zu verhindern, welche bei einer über den Umfang gesehen ungleichmäßigen Anströmung der Laufschaufeln 15 erfolgt, werden alle Einlassschaufeln 19 synchron unter stetiger Beibehaltung gleicher Anstellwinkel verstellt.At the intake housing side entrance of the compressor 5 adjustable inlet blades 19 are provided. The inlet blades 19 are arranged radially in the annular flow channel of the compressor 5 and can be rotated about their respective longitudinal axis by a drive device 21, for example, to adjust the gas flow flowing through the gas turbine 1 mass flow. Depending on the angle of attack of the blades of the inlet guide vanes, a particularly large or a small mass flow can flow through the gas turbine 1 as needed. In order to reduce flow losses in the intake ambient air and to prevent vibration excitation from immediately downstream of the inlet blades 19 rotating blades 15, which takes place at a circumferentially uneven flow of the blades 15, all inlet blades 19 are synchronously adjusted while maintaining the same angle of attack ,

Die Antriebsvorrichtung 21 ist außerhalb des Strömungskanals vorgesehen und wird im Einzelnen in den nachfolgenden Figuren beschrieben.The drive device 21 is provided outside the flow channel and will be described in detail in the following figures.

Hierzu zeigt FIG 2 das in FIG 1 mit X bezeichnete Detail. Als erstes ist der Leitschaufelträger 22 dargestellt, welcher in der konkreten Ausgestaltung auch zugleich als Gehäusebauteil des Verdichters 5 der Gasturbine 1 ausgestaltet ist. In einem für die angesaugte Luft einströmseitigen Abschnitt 23 des Verdichters 5 weist der Leitschaufelträger 22 eine vergrößerte Wandstärke auf. In diesem axialen Abschnitt 23 sind in Bezug auf die Mittelachse der Gasturbine 1 in identischer Anzahl wie verstellbare Leitschaufeln 19 Bohrungen 25 vorgesehen zur Aufnahme von Zapfen 26, welche jeweils an einer der verstellbaren Schaufeln 19 angeordnet sind. Im Abschnitt 23 ist zudem mantelseitig eine endlos umlaufende Umfangsnut 27 vorgesehen, in der die Zapfen 26 enden. Die axiale Lage der Bohrungen 25 ist dabei so gewählt, dass diese nicht vollständig in der Umfangsnut 27 münden, sondern nur teilweise derart, dass lediglich ein kleiner Kreisabschnitt der Bohrung 25 in der Nut 27 liegt, um eine ausreichende Verzahnung zu gewährleisten (siehe FIG 3). Die zur drehbaren Lagerung der Zapfen 26 im Leitschaufelträger 22 erforderlichen Lager (nicht dargestellt) sind zur Umfangsnut 27 radial innen benachbart in bekannter Art und Weise vorgesehen.This shows FIG. 2 this in FIG. 1 X marked detail. First, the guide vane carrier 22 is shown, which is also configured in the concrete embodiment as a housing component of the compressor 5 of the gas turbine 1 at the same time. In a section 23 of the compressor 5 that flows inward for the intake air, the guide blade carrier 22 has an increased wall thickness. In this axial portion 23 are provided with respect to the central axis of the gas turbine 1 in an identical number as adjustable guide vanes 19 bores 25 for receiving pins 26, which are each arranged on one of the adjustable blades 19. In section 23, an endless circumferential groove 27 is also provided on the shell side, in which the pins 26 end. The axial position of the holes 25 is chosen so that they do not open completely in the circumferential groove 27, but only partially such that only a small circular portion of the bore 25 is located in the groove 27 in order to ensure sufficient teeth (see FIG. 3 ). The required for the rotatable mounting of the pin 26 in the vane support 22 bearing (not shown) are provided for circumferential groove 27 radially inwardly adjacent in a known manner.

In der Nut 27 ist ein aus beispielweise zwei Segmenten bestehender Stellring 28 angeordnet. Der Stellring 28 weist - im Längsschnitt der Turbomaschine betrachtet - eine rechteckige Schnittkontur auf. Jeder Zapfen 26 weist an seinem äußeren Ende 29 zumindest über einen Teil seines Umfangs eine Verzahnung nach Art eines Zahnrads auf. In dazu korrespondierender Weise ist eine stirnseitige Wand des Stellrings 28 ebenfalls verzahnt, wobei beide Verzahnungen nach Art eines Kronenradgetriebes in Eingriff miteinander stehen. Die Seitenwandverzahnung 30 des Stellrings 28 erstreckt sich für jeden Zapfen entlang einer derartigen Bogenlänge (FIG 3), dass die Schaufel 19 über den gesamten Verstellwinkelbereich sicher geschwenkt werden kann. Die Seitenwandverzahnung 30 kann aber ebenso endlos über den Umfang des Stellrings 28 angeordnet sein wie bei einem Kronenrad. Der Stellring 28 bildet somit mit jedem Zapfen 26 eine Kronenradverzahnung, mit der die Drehbewegung des Stellrings 28 um die Maschinenachse 24 in eine Drehbewegung der Schaufel 19 um deren Längsachse 31 umgesetzt wird.In the groove 27, an example of two segments existing collar 28 is arranged. The adjusting ring 28 has - viewed in longitudinal section of the turbomachine - a rectangular sectional contour. Each pin 26 has at its outer end 29 at least over part of its circumference a toothing on the type of a gear. In a corresponding manner, an end wall of the adjusting ring 28 is also toothed, both gears are in the manner of a crown gear engaged with each other. The side wall teeth 30 of the adjusting ring 28 extends for each pin along such an arc length ( FIG. 3 ) that the blade 19 safely pivoted over the entire Verstellwinkelbereich can be. The side wall teeth 30 may also be arranged endlessly over the circumference of the adjusting ring 28 as in a crown wheel. The adjusting ring 28 thus forms with each pin 26 a crown gear teeth, with which the rotational movement of the adjusting ring 28 is converted to the machine axis 24 in a rotary movement of the blade 19 about its longitudinal axis 31.

Zur Führung des Stellrings 28 und zur Vermeidung von Ablagerungen und Verschmutzungen in der jeweiligen Kronenverzahnung ist die Nut 27 über eine Abdeckung 32 abgeschirmt. Insofern sind alle Zapfenenden 29 und der Verstellring 28 prinzipiell nicht von außerhalb der Gasturbine 1 zugängig.To guide the adjusting ring 28 and to avoid deposits and contamination in the respective crown toothing, the groove 27 is shielded by a cover 32. In this respect, all pin ends 29 and the adjusting ring 28 are in principle not accessible from outside the gas turbine 1.

Um jedoch die erforderlichen Verstellkräfte dem Verstellring 28 zuzuführen, sind - wie beim Stand der Technik - über den Umfang ein oder mehrere tangential angreifende Schubstangen (nicht dargestellt) verteilt, die hydraulisch oder elektromotorisch betätigbar sind. Im Bereich der Verbindung von Schubstange und Stellring 28 ist daher keine Abschirmung vorgesehen oder der Stellring ist nicht oder nicht vollständig abgedeckt. Anstelle der tangential angreifenden Schubstangen kann die Bewegung des Stellrings 28 in Umfangsrichtung auch mit Hilfe zumindest eines hydraulischen oder elektrischen Antriebsmotors erfolgen, dessen Drehachse mit der Radialrichtung des Verdichters 5 zusammenfällt und dessen Antriebswelle über eine Verzahnung - ähnlich der der verstellbaren Schaufeln 19 - mit dem Stellring 28 in Eingriff steht, um alle Schaufeln 19 über den Stellring 28 anzutreiben. Alternativ ist es auch möglich, dass die Antriebswelle mit einem der Zapfen 26 starr gekoppelt ist und jeder Antriebsmotor eine Schaufel 19 unmittelbar zum Verstellen antreiben kann.However, in order to supply the necessary adjusting the adjusting ring 28, are - as in the prior art - distributed over the circumference one or more tangentially engaging push rods (not shown), which are hydraulically or electrically operated. In the region of the connection of push rod and collar 28, therefore, no shielding is provided or the collar is not or not completely covered. Instead of the tangentially engaging push rods, the movement of the adjusting ring 28 in the circumferential direction can also take place with the aid of at least one hydraulic or electric drive motor whose axis of rotation coincides with the radial direction of the compressor 5 and the drive shaft via a toothing - similar to the adjustable blades 19 - with the adjusting ring 28 is engaged to drive all blades 19 via the adjusting ring 28. Alternatively, it is also possible that the drive shaft is rigidly coupled to one of the pins 26 and each drive motor can drive a blade 19 directly for adjustment.

Weiter ist in FIG 2 in einer Seitenwand 34 der Umfangsnut 27 eine Kanalöffnung 35 vorgesehen, über die ein Hydraulikmittel der Antriebsvorrichtung 21 zum Anpressen des Stellrings 28 an die Zapfen 26 möglich ist. Die dazu erforderlichen Anschlussleitungen sind in FIG 2 nicht dargestellt. Selbstverständlich sind dabei mehrere Kanäle für Hydraulikmittel entlang des Umfangs verteilt, um eine gleichmäßige Anpressung zu erzielen.Next is in FIG. 2 in a side wall 34 of the circumferential groove 27, a channel opening 35 is provided, via which a hydraulic means of the drive device 21 for pressing the adjusting ring 28 to the pin 26 is possible. The required connection cables are in FIG. 2 not shown. Of course There are several channels for hydraulic fluid distributed along the circumference to achieve a uniform contact pressure.

Die Draufsicht auf eine nicht abgedeckte Kronenverzahnung im Abschnitt 23 zeigt FIG 3, wobei identische Merkmale mit identischen Bezugszeichen versehen sind.The plan view of an uncovered crown toothing in section 23 shows FIG. 3 , wherein identical features are provided with identical reference numerals.

Gemäß einer zu FIG 2 alternativen Ausgestaltung, welche in FIG 4 dargestellt ist, kann anstelle eines einseitig angeordneten Stellrings 28 auch ein weiterer Stellring 28 vorgesehen sein, derart, dass zwischen beiden zu einer Antriebsvorrichtung gehörenden Stellringe 28 die Zapfen 26 der Verdichterschaufeln 19 angeordnet und so beidseitig verzahnt sind. In diesem Falle sind zwei Nuten 27 beidseitig der Bohrungen 25 vorgesehen, in denen jeweils einer der beiden Stellringe 28 angeordnet ist. Anstelle zweier Umfangsnuten 27 mit dazwischen angeordneten Bohrungen 25 können die Bohrungen 25 und somit auch die Zapfen 26 mittig in nur einer dann breiteren Umfangsnut angeordnet sein. Zum Verdrehen bzw. Schwenken von Schaufeln 19 sind dann die beiden zu einer Antriebsvorrichtung 21 zugehörigen Stellringe 28 gleichzeitig gegensinnig zu drehen.According to one FIG. 2 alternative embodiment, which in FIG. 4 is shown, instead of a unilaterally arranged adjusting ring 28, a further adjusting ring 28 may be provided, such that between two belonging to a drive device adjusting rings 28, the pins 26 of the compressor blades 19 are arranged and thus toothed on both sides. In this case, two grooves 27 are provided on both sides of the bores 25, in each of which one of the two adjusting rings 28 is arranged. Instead of two circumferential grooves 27 with holes 25 arranged therebetween, the bores 25 and thus also the pins 26 can be arranged centrally in only then a wider circumferential groove. For turning or pivoting of blades 19, the two adjusting rings 28 associated with a drive device 21 are then simultaneously rotated in opposite directions.

Anstelle der aus FIG 2 bekannten hydraulischen Anpressung des Stellrings 28 an die Zapfen 26 sind gemäß FIG 4 zwischen der Seitenwand 34 der Umfangsnut 27 und dem dazu unmittelbarbenachbarten Stellring 28 gleichmäßig über den Umfang verteilt Federelemente 36, beispielsweise in Form von Tellerfedern, vorgesehen, die einen stetigen Anpressdruck hervorrufen.Instead of the FIG. 2 known hydraulic contact pressure of the adjusting ring 28 to the pin 26 are according to FIG. 4 between the side wall 34 of the circumferential groove 27 and the adjoining thereto adjusting ring 28 evenly distributed over the circumference spring elements 36, for example in the form of disc springs, provided that cause a steady contact pressure.

Selbstverständlich ist es möglich, die in FIG 4 gezeigten Federelemente 36 auch bei einer Antriebsvorrichtung 21 mit nur einem Stellring 28 anzuordnen. Umgekehrt ist es genauso möglich, die hydraulische Anpressung für jeden Stellring 28 einer Antriebsvorrichtung 21 anzuwenden, bei der zwei gegensinnig verdrehbare Stellringe 28 gemäß FIG 4 vorgesehen sind. Der in den Figuren gezeigte Antrieb eignet sich dabei nicht nur zur Verstellung von Einlassleitschaufeln eines Verdichters, sondern selbstverständlich auch zur Verstellung von Leitschaufeln nachfolgender Verdichterstufen, die bei modernen Gasturbinen ebenfalls um ihre Längsachse 31, welche mit der Radialrichtung in Bezug auf die Maschinenachse 24 zusammenfällt, schwenkbar gelagert sind.Of course it is possible the in FIG. 4 shown spring elements 36 to be arranged even with a drive device 21 with only one adjusting ring 28. Conversely, it is equally possible to apply the hydraulic contact pressure for each adjusting ring 28 of a drive device 21, in the two oppositely rotatable adjusting rings 28 according to FIG. 4 are provided. The drive shown in the figures is not only suitable for adjusting inlet guide vanes of a compressor, but of course also for adjusting guide vanes of subsequent compressor stages, which in modern gas turbines also around their longitudinal axis 31, which coincides with the radial direction with respect to the machine axis 24, are pivotally mounted.

Insgesamt betrifft die Erfindung eine Antriebsvorrichtung 21 zum Schwenken von verstellbaren Schaufeln einer Turbomaschine, mit einem von einem Schaufelträger 22 umschlossenen ringförmigen Strömungskanalabschnitt 23, der sich entlang der Mittelachse 24 des Schaufelträgers 22 erstreckt und in dem strahlenartig unter Bildung eines Kranzes Schaufeln vorgesehen sind, wobei die Schaufeln jeweils um ihre Längsachse 31 schwenkbar sind und jeweils einen sich zumindest in den Schaufelträger 22 erstreckenden Zapfen 26 aufweisen, die an zumindest einem den Schaufelträger 22 umgreifenden Stellring 28 angekoppelt sind. Um einen besonders verschleißarmen und zuverlässigen Antrieb bereitzustellen, wird vorgeschlagen, dass die Zapfen 26, der Stellring 28 und ggf. deren Koppelung insgesamt, also gemeinschaftlich abgeschirmt sind.Overall, the invention relates to a drive device 21 for pivoting adjustable blades of a turbomachine, with an enclosed by a blade carrier 22 annular flow channel portion 23 which extends along the central axis 24 of the blade carrier 22 and are provided in the radiated to form a ring blades, said Blades are each pivotable about their longitudinal axis 31 and each have a at least in the blade carrier 22 extending pins 26 which are coupled to at least one of the blade carrier 22 encompassing adjusting ring 28. In order to provide a particularly low-wear and reliable drive, it is proposed that the pins 26, the adjusting ring 28 and, if applicable, their coupling be shielded in total, ie jointly.

Claims (9)

Antriebsvorrichtung (21) zum Schwenken von verstellbaren Leitschaufeln (19) einer Turbomaschine,
mit einem von einem Schaufelträger (22) umschlossenen ringförmigen Strömungskanalabschnitt (23), der sich entlang der Mittelachse (24) des Schaufelträgers (22) erstreckt und in dem strahlenartig unter Bildung eines Kranzes Schaufeln (19) vorgesehen sind,
wobei zur Verstellung die Schaufeln (19) jeweils um ihre Längsachse (31) schwenkbar sind und jeweils einen sich zumindest in den Schaufelträger (22) erstreckenden Zapfen (26) aufweisen, die an zumindest einen Stellring (28) angekoppelt sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zapfen (26), der Stellring (28) und deren Kopplung insgesamt abgeschirmt sind.Drive device (21) for pivoting adjustable guide vanes (19) of a turbomachine,
with an annular flow channel section (23) enclosed by a blade carrier (22), which extends along the central axis (24) of the blade carrier (22) and in which blades (19) are provided in a radiating manner to form a ring,
wherein, for adjustment, the blades (19) are each pivotable about their longitudinal axis (31) and each have a pin (26) extending at least into the blade carrier (22), which are coupled to at least one adjusting ring (28),
characterized,
that the pins (26), the adjusting ring (28) and their coupling are shielded as a whole. Antriebsvorrichtung (21) nach Anspruch 1,
bei der im Schaufelträger (22) oder im den Leitschaufelträger (22) umgebenden Gehäuse eine Umfangsnut (27) vorgesehen ist, in welcher die Zapfen (26) enden und in welcher der Stellring (28) angeordnet ist,
wobei zur Abschirmung nach außen die Umfangsnut (27) durch eine Abdeckung (32) verschlossen ist.Drive device (21) according to claim 1,
in which a circumferential groove (27) is provided in the housing surrounding the blade carrier (22) or in the guide blade carrier (22), in which the pins (26) terminate and in which the adjusting ring (28) is arranged,
wherein for shielding to the outside, the circumferential groove (27) is closed by a cover (32). Antriebsvorrichtung (21) nach Anspruch 1 oder 2,
bei der die Kopplung zwischen Stellring (28) und dem jeweiligen Zapfen (26) jeweils als Zahntrieb ausgebildet ist.Drive device (21) according to claim 1 or 2,
in which the coupling between adjusting ring (28) and the respective pin (26) is in each case designed as a toothed drive. Antriebsvorrichtung (21) nach Anspruch 3,
bei der der Zahntrieb als Kronenradgetriebe ausgebildet ist.Drive device (21) according to claim 3,
in which the pinion is designed as a crown gear. Antriebsvorrichtung (21) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei der der Stellring (28) - bezogen auf die Mittelachse (24) des Schaufelträgers (22) - radial außen von der Abdeckung (32) der Umfangsnut (27) und radial innen vom Nutgrund der Umfangsnut (27) geführt ist.Drive device (21) according to one of the preceding claims,
wherein the adjusting ring (28) - relative to the central axis (24) of the blade carrier (22) - radially outwardly of the cover (32) of the circumferential groove (27) and radially inwardly of the groove bottom of the circumferential groove (27) is guided. Antriebsvorrichtung (21) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei der der Stellring (28) von einer Seitenwand (34) der Umfangsnut (27) - bezogen auf die Mittelachse (24) des Schaufelträgers (22) - axial geführt ist.Drive device (21) according to one of the preceding claims,
wherein the adjusting ring (28) of a side wall (34) of the circumferential groove (27) - relative to the central axis (24) of the blade carrier (22) - is axially guided. Antriebsvorrichtung (21) nach Anspruch 6,
bei der in der Seitenwand (34) und/oder zwischen Seitenwand (34) und Stellring (28) Mittel zum Anpressen des Stellrings (28) an die Zapfen (26) vorgesehen sind.Drive device (21) according to claim 6,
in which in the side wall (34) and / or between the side wall (34) and adjusting ring (28) means are provided for pressing the adjusting ring (28) on the pins (26). Antriebsvorrichtung (21) nach Anspruch 7,
bei der in der Seitenwand (34) Kanäle zur Zuführung eines Hydraulikmittels münden.Drive device (21) according to claim 7,
in which open in the side wall (34) channels for supplying a hydraulic medium. Antriebsvorrichtung (21) nach Anspruch 7,
bei der zwischen Seitenwand (34) und Stellring (28) über den Umfang gleichmäßig verteilt Federelemente (36) vorgesehen sind.Drive device (21) according to claim 7,
in which between the side wall (34) and collar (28) over the circumference uniformly distributed spring elements (36) are provided.
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