EP3203035A1 - Blade system for a flow machine - Google Patents

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EP3203035A1
EP3203035A1 EP17153139.5A EP17153139A EP3203035A1 EP 3203035 A1 EP3203035 A1 EP 3203035A1 EP 17153139 A EP17153139 A EP 17153139A EP 3203035 A1 EP3203035 A1 EP 3203035A1
Authority
EP
European Patent Office
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inner ring
guide vane
turbomachine
recess
securing element
Prior art date
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Granted
Application number
EP17153139.5A
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German (de)
French (fr)
Other versions
EP3203035B1 (en
Inventor
Joachim Wulf
Frank Stiehler
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MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines AG
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Filing date
Publication date
Application filed by MTU Aero Engines AG filed Critical MTU Aero Engines AG
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Publication of EP3203035B1 publication Critical patent/EP3203035B1/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F01D17/162—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
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/003—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by packing rings; Mechanical seals
    • 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
    • F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • F01D9/042—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector fixing blades to stators
    • 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
    • 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
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    • F05D2220/323—Application in turbines in gas turbines for aircraft propulsion, e.g. jet engines
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    • F05D2230/60—Assembly methods
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    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/30—Retaining components in desired mutual position
    • F05D2260/36—Retaining components in desired mutual position by a form fit connection, e.g. by interlocking

Definitions

  • the invention relates to a stator blade system for a turbomachine according to the preamble of patent claim 1. Furthermore, the invention relates to a turbomachine and a method for assembling a stator blade system for a turbomachine.
  • a stator for a turbomachine in which in the circumferential direction of the stator adjacent to each other, to its radially extending longitudinal axis adjustable vanes are provided. Radial inside of the vanes, an inner ring is arranged. The vanes are mounted at their radially inner end in respective recesses of the inner ring. At least one of the guide vanes has a sliding surface formed substantially perpendicular to the longitudinal axis and arranged radially inward. The sliding surface and the inner ring form a friction pairing. As a result, respective leaks in the bearing of the guide vane on the inner ring are particularly reduced.
  • the object of the present invention is to improve a fuse of a stator blade system for a turbomachine. It is another object of the invention to improve a turbomachine and to provide a particularly simple method for mounting a guide vane system for a turbomachine.
  • a first aspect of the invention relates to a stator blade system for a turbomachine having at least one guide blade rotatably mounted about an adjustment axis, which is arranged with a radially inner end portion in a corresponding recess of an inner ring, wherein the arrangement of the guide blade is secured to the inner ring by means of a securing element form fit ,
  • the securing element is designed as an elongated element, which extends at least in a circumferential direction of the turbomachine recess and / or passage opening of the radially inner end portion of the vane and at least in a circumferential direction of the turbomachine recess and / or passage opening of the Inner ring is arranged.
  • This backup represents a reliable positive connection of a Leitschaufelzapfens with the inner ring. A leaking of the inner ring, for example, in the case of so-called pump surges is thus particularly unlikely or even completely excluded.
  • no additional leakage paths in the axial direction are opened by the respective recesses and / or passage openings, since these extend in the circumferential direction.
  • the positive connection of the inner ring with the vane also suppresses the known as Cording thermal deformation of the inner ring. This prevents unnecessary wear of respective sealing elements arranged on the inner ring.
  • the cording is caused in particular by transient thermal deformations of the inner ring and / or the guide vanes.
  • the vane system can be part of a vane ring, which is also referred to as a stator.
  • the guide blade system can comprise a plurality of guide vanes which are rotatably mounted about an adjustment axis and which are arranged next to one another in the circumferential direction.
  • the respective adjustment axis of the guide vanes preferably corresponds to a radial direction of the turbomachine.
  • the guide vane or the guide vanes are mounted on the inner ring and / or the inner ring is held on the guide vanes.
  • the securing element is designed such that it prevents a relative, radial movement of the guide vanes and the inner ring to each other or at least limited to a certain maximum dimension by the arrangement in the respective recesses and / or through holes.
  • the respective recesses and / or passage openings can be designed so that either the guide blade with the securing element can be rotated together within the inner ring about the adjustment axis or the guide vane can be rotated without the securing element must be rotated.
  • the vane can thus continue to be set or rotated in a predetermined angular range, whereby the turbomachine can be operated at any operating point with a particularly high efficiency.
  • the vane system is installed in a low pressure compressor or high pressure compressor of aircraft engines.
  • the vane of the vane system may be formed at its radially inner end portion frusto-conical. This construction is characterized by a very low radial height. This allows a leakage-optimal design of respective inner cavities of the inner ring and the flow machine and thus overall structurally favorable design of a rotor assembly. In contrast, with a radially inner end region, which is designed as a bearing journal and is encompassed by the inner ring, increases in leakage are to be expected. In particular, it may be necessary in this case to form the inner ring split axially. In addition, the recesses and / or passage openings can be aligned with each other.
  • respective passage openings and / or recesses are arranged at least in partial overlap to each other so as to be able to guide the securing element in the circumferential direction through this recess and / or passage opening.
  • the passage openings and / or recesses are preferably shaped so that the guide vane is still adjustable.
  • a fuse element can be used to jointly secure a plurality or all of the vanes.
  • the effort to secure the arrangement of the vanes on the inner ring decreases considerably. It is no longer necessary to separately secure each vane separately.
  • a fuse element can be inserted in the circumferential direction in the inner ring. This securing element can extend over the entire extent in the circumferential direction of the inner ring.
  • the common securing of a plurality of guide vanes by means of a common securing element is made possible only by the orientation of the respective recess and / or passage opening in the circumferential direction of the turbomachine in this simple form.
  • the recess of the guide vane is designed as a groove running on the outside at least partially around the radially inner end region of the vane.
  • a groove is fast and inexpensive to manufacture.
  • the groove running on the circumference of the radially inner end region of the guide blade has an advantageous effect on the vibration behavior of the guide blade during operation of the turbomachine.
  • the risk of leakages generated by the fuse is minimized in a groove extending only in regions around the radially inner end region of the guide vane.
  • the securing element may be supported radially outwardly and / or inwardly.
  • the securing element is designed as extending in the circumferential direction, round in cross-section or rectangular fuse wire.
  • a fuse wire is a particularly inexpensive to produce and / or very lightweight fuse element.
  • a safety wire can be particularly easily adapted to the shape or the radius of the inner ring.
  • the respective recesses and / or passage openings may at least partially have a corresponding cross-section.
  • An angular, in particular a rectangular cross-section and an angular, in particular rectangular security wire are particularly inexpensive to manufacture.
  • a round cross section and / or a round safety wire are particularly robust. In particular, there are no stress peaks due to sharp angles in the radially inner end region of the guide blade and / or in the inner ring.
  • the inner ring is undivided in the axial direction of the turbomachine.
  • Such an inner ring is particularly inexpensive to manufacture, requires no additional connecting elements in the axial direction during assembly and has no leakage through a gap extending in the circumferential direction.
  • Such an axially undivided inner ring is particularly advantageous when the radially inner end portion of the vane is frusto-conical.
  • an end region shaped in this way can be introduced without any problems into the corresponding recess of the inner ring.
  • no additional sleeves for supporting the guide vane on the inner ring are then necessary.
  • the inner ring is divided in the circumferential direction of the turbomachine into at least two inner ring segments.
  • the guide vane system may include an inner ring having two inner ring segments extending over 180 °.
  • the inner ring is composed of four 90-degree inner ring segments.
  • a divided in the circumferential direction inner ring allows a particularly simple installation of the turbomachine.
  • such a particularly large inner ring may be provided, whose diameter is not limited by respective manufacturing equipment to a maximum diameter of a manufacturable component.
  • a circumferentially divided inner ring allows a particularly simple insertion of the fuse element. The fuse element can easily into an opening on a front side of the respective inner ring segments - that is, a surface which faces the next inner ring segment in the assembled inner ring - are threaded.
  • a respective securing element is provided per inner ring segment.
  • the respective securing elements can be mounted particularly easily when the inner rings are divided in the circumferential direction.
  • a part of the guide blade system, consisting of an inner ring segment, the respective associated guide vanes and the associated securing element, are mounted and then then simply the inner ring and thus the Leitschaufelsystem assembled by connecting these inner ring segments with the guide vanes and the already mounted securing elements become.
  • the inner ring is at least partially manufactured by means of an additive manufacturing process.
  • an additive manufacturing process is particularly suitable for being able to produce an undivided inner ring in the axial direction with complex recesses and / or passage openings.
  • the respective guide vanes and / or the securing element are at least partially manufactured by means of an additive manufacturing process. In particular, it is thus possible to manufacture the inner ring and the securing element and / or the guide vanes in a common production, in particular in a single production step.
  • At least one sealing element is arranged radially inwardly on the inner ring.
  • a flow space of the turbomachine can be sealed against a shaft of the turbomachine arranged radially on the inside. Due to the positive securing of the guide vanes on the inner ring, as already explained, there is no or only a particularly reduced cording. As a result, wear of this sealing element during operation of the turbomachine is particularly reduced.
  • a seal carrier for holding the sealing element. This ensures easy replacement of the sealing element.
  • the recess and / or the passage opening of the radially inner end portion of the vane is formed at least partially elongated corresponding to the securing element and / or the recess and / or the passage opening of the inner ring at least partially corresponding longitudinally is formed to the securing element.
  • the securing element can be supported particularly reliably on the respective recesses and / or passage openings.
  • a second aspect of the invention relates to a turbomachine, in particular an aircraft engine.
  • this turbomachine comprises at least one guide vane system according to the first aspect of the invention.
  • a third aspect of the invention relates to a method for mounting a guide vane system for a turbomachine.
  • the provision of at least one guide vane which can be rotatably mounted about an adjustment axis and has a radial end region which has at least one recess and / or passage opening extending in the installation position of the vane in the circumferential direction of the turbomachine, of an inner ring with a recess corresponding to the radially inner end region of the vane and provided with at least one in the circumferential direction of the turbomachine recess and / or passage opening, and formed as an elongate element securing element.
  • the guide vane is rotatably mounted on the turbomachine, in particular on an outer ring of the turbomachine or a guide vane ring.
  • the introduction of the radially inner end portion of the guide vane in the Recess of the inner ring provided.
  • the securing element is inserted into the recess and / or into the passage opening of the inner ring and into the recess and / or into the passage opening of the guide blade for the positive securing of the arrangement of the guide blade on the inner ring.
  • the securing element is inserted.
  • the securing element can be inserted in the circumferential direction in the respective recesses and / or through holes.
  • a fuse element designed as a fuse element is adapted only by this insertion of the circumferentially curved shape of the inner ring.
  • a sufficiently long securing element can be performed by a plurality of recesses and / or through holes of a plurality of vanes, whereby they can be secured together with a single securing element.
  • the method according to the third aspect of the invention is suitable for mounting a guide vane system according to the first aspect of the invention, wherein the guide vane system can be mounted so easily.
  • the method for mounting according to the third aspect of the invention can thus also be used as part of a method for assembling a turbomachine according to the second aspect of the invention.
  • the features and advantages resulting from the guide vane system according to the first aspect of the invention or from the turbomachine according to the second aspect of the invention can be taken from the descriptions of the first and the second aspect of the invention, wherein the advantageous embodiments of the first and the second aspect of the invention as advantageous embodiments of the third aspect of the invention to look at the other way around.
  • Fig. 1 1 shows in a meridian section a stator blade system 10 for a turbomachine with at least one guide blade 14 rotatably mounted about an adjustment axis 12, which is arranged with a radially inner end region 16 in a corresponding recess 18 of an inner ring 20.
  • the radially inner end region 16 is of frustoconical design.
  • the arrangement of the guide vane 14 on the inner ring 20 is thereby secured by a form-fitting means of a securing element 22. Because of this securing of the arrangement, it is prevented that the radially inner end region 16 of the guide blade 14, for example due to so-called pumping surges, jumps off the inner ring 20 or slips out of its recess 18.
  • the guide vane system 10 has an outer ring 24 on which the vane 14 is rotatably supported by a bearing pin 26.
  • each adjusting means for rotating the vane 14 may be provided about the adjustment axis 12.
  • the turbomachine is designed as an aircraft engine.
  • a coordinate system 30 is shown for orientation.
  • the arrow 32 marks the radially outward direction of the turbomachine.
  • the arrow 34 marks the axial direction of the turbomachine. Since it is a meridian section, the circumferential direction of the turbomachine points in and out of the plane of the sheet and follows a curvature of the inner ring 20 Fig. 2 to Fig. 6 is the coordinate system 30 also shown.
  • Fig. 2 is the circumferential direction of the turbomachine indicated by arrow 46.
  • the vane system 10 forms part of a so-called vane ring relationship of a so-called stator of the turbomachine.
  • the vane ring comprises a plurality of circumferentially juxtaposed vanes 14.
  • the vane system 10 and the vane ring is preferably a part of a high pressure or low pressure compressor of the turbomachine.
  • a sealing element 36 Radially inside a sealing element 36 is provided on the inner ring 20.
  • a flow space which is limited by the outer ring 24 and the inner ring 20, are sealed against other parts of the turbomachine.
  • the sealing element 36 may be formed, for example, as a grinding brush seal, by means of which this flow space is sealed to a rotating shaft of the turbomachine.
  • the securing element 22 is formed as an elongated element, which is arranged at least in a running in the circumferential direction of the turbomachine through hole 38 of the radially inner end portion 16 of the guide vane 14.
  • the orientation of the securing element 22 in the circumferential direction and also in each case corresponding recesses and / or through holes 40 is a single or common fuse one or more vanes 14 on the inner ring 20 by means of a single securing element 22 possible.
  • this fuse is particularly easy to assemble and requires very few parts.
  • the inner ring 20 is held particularly reliably on the guide blade 14 due to the secure arrangement and respective transient thermal effects, which are also referred to as cording, are reduced. As a result, wear of the sealing element 36 during operation of the turbomachine is particularly low.
  • the guide vanes 14 and the inner ring 20 are supported radially to each other outwardly and / or inwardly.
  • the passage opening 40 or the passage openings 40 of the inner ring 20 are in the schematic perspective view of the guide vane system 10 according to Fig. 2 shown. It can also be seen there that the passage opening 38 of the guide blade 14 and the passage opening 40 of the inner ring 20 are aligned with each other for the assembly or insertion of the securing element 22. Since the respective passage openings 38, 40 extend in the circumferential direction, due to the securing of the arrangement of the guide blade system 10, there are preferably no additional axial leakages.
  • FIG. 2 Shown embodiment of the guide vane system 10 shows passage openings 40 of the inner ring 20, which have a rectangular cross-section.
  • a securing element 22, not shown here preferably likewise has a rectangular cross-section, in order to be able to support itself particularly well in the passage opening 40.
  • the passage opening 38 of the vane 14 may have a rectangular cross-section.
  • the cross sections 38, 40 of the passage openings 38, 40 and the securing element 22 are designed such that they have a total of at least a minimum clearance to ensure the adjustability of the guide vane 14.
  • the passage openings 38, 40 and / or the securing element 22 may also have a round cross-section. A round cross-section leads to particularly low stress peaks under load, whereby the guide vane system 10 is particularly robust.
  • Other cross-sectional shapes for the passage openings 38, 40 and the securing element 22 can be selected.
  • Fig. 3 to 6 show in a schematic sectional view of the radially inner end portion 16 of the vane 14 with the fuse element 22 arranged therein in various embodiments.
  • Fig. 3 shows the embodiment according to Fig. 1 ,
  • the securing element 22 as well as the passage opening 38 in the radially inner end region 16 of the guide vane 14 is rectangular.
  • the cross section of the passage opening 38 is opposite the cross section of the fuse element 22 in the axial direction increases. This ensures the adjustability of the guide vane 14.
  • Fig. 4 shows an embodiment in which the securing element 22 is arranged in a recess 42 on the guide blade 14.
  • the recess 42 according to Fig. 4 it is as outside at least partially around the radially inner end portion 16 of the guide vane 14 extending groove.
  • a corresponding groove for receiving a further region of the securing element 22 is formed on the inside of the recess 18 (not shown). This configuration in turn ensures that the guide vane 14 can continue to be rotated about the adjustment axis 12 without this rotation being blocked by the securing element 22.
  • the securing element 22 also has a round cross section.
  • Fig. 5 shows a recess 42 which is formed as completely around the radially inner end portion 16 extending groove.
  • a corresponding groove for receiving a further region of the securing element 22 is formed on the inside of the recess 18 (not shown).
  • the completely circumferential groove does not restrict an adjustment range during the rotation of the guide blade 14.
  • the securing element 22 also has a round cross section.
  • Fig. 6 shows a further embodiment in which the recess 42 similar to the recess 42 according to Fig. 4 is trained.
  • the recess 42 is rectangular.
  • the securing element 22 is rectangular in cross-section.
  • FIG. 2 an inner ring segment 44 of the inner ring 20 is shown. At least two of these inner ring segments 44 form the inner ring 20.
  • the inner ring 20 is divided in the circumferential direction.
  • the securing element 22 is simply guided in the divided inner ring 20 in the circumferential direction through the respective passage openings 40 of the inner ring segment 44.
  • the guide vanes 14 have previously been arranged with their radially inner end region 16 in the recess 18 of the inner ring segment 44. It can be provided per inner ring segment 44 each have a securing element 22. The use of a single, circumferential securing element 22 is possible.
  • this fuse wire can be provided as a straight wire and be adapted only by the threading to a curvature of the inner ring 20.
  • the inner ring 20 or the inner ring segments 44 can also have respective recesses 42, for example in the form of a groove.
  • This groove could, for example, point radially inward, as a result of which a further radially outward support of the securing element 22 in such a groove of the inner ring 20 is then possible.
  • a shape and / or a cross section of a passage opening 40 or a recess 42 of the inner ring 20 to the shapes and / or cross sections of the fuse element 22 and / or the recess 42 of the guide vane 14 and / or the passage opening 38 of the guide vane 14 correspond.
  • exemplary shapes and cross sections is on the Fig. 3 to Fig. 6 directed.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Leitschaufelsystem (10) für eine Strömungsmaschine mit wenigstens einer um eine Verstellachse (12) drehbar gelagerten Leitschaufel (14), welche mit einem radial inneren Endbereich (16) in einer korrespondierenden Ausnehmung (18) eines Innenrings (20) angeordnet ist, wobei die Anordnung der Leitschaufel (40) an dem Innenring (20) mittels eines Sicherungselements (22) formschlüssig gesichert ist. Für eine besonders vorteilhafte Sicherung dieser Anordnung ist es vorgesehen, dass das Sicherungselement (22) als längliches Element ausgebildet ist, welches wenigstens in einer in Umfangsrichtung der Strömungsmaschine verlaufenden Ausnehmung (42) und/oder Durchgangsöffnung (38) des radial inneren Endbereichs (16) der Leitschaufel (14) und wenigstens in einer in Umfangsrichtung der Strömungsmaschine verlaufenden Ausnehmung und/oder Durchgangsöffnung (40) des Innenrings (20) angeordnet ist. Zudem betrifft die Erfindung eine Strömungsmaschine, insbesondere ein Flugtriebwerk, und ein Verfahren zur Montage eines Leitschaufelsystems (10).The invention relates to a stator blade system (10) for a turbomachine with at least one guide vane (14) rotatably mounted about an adjustment axis (12) and arranged with a radially inner end region (16) in a corresponding recess (18) of an inner ring (20) , wherein the arrangement of the guide vane (40) on the inner ring (20) by means of a securing element (22) is positively secured. For a particularly advantageous securing of this arrangement, it is provided that the securing element (22) is designed as an elongate element, which extends at least in a circumferential direction of the turbomachine recess (42) and / or passage opening (38) of the radially inner end portion (16). the guide vane (14) and at least in a circumferential direction of the turbomachine extending recess and / or passage opening (40) of the inner ring (20) is arranged. In addition, the invention relates to a turbomachine, in particular an aircraft engine, and a method for assembling a guide vane system (10).

Description

Die Arbeiten, die zu dieser Erfindung geführt haben, wurden gemäß der Finanzhilfevereinbarung Nr. CSJU-GAM-SAGE-2008-001 im Zuge des Siebten Rahmenprogramms der Europäischen Union (FP7/2007-2013) für Clean Sky Joint Technology Initiative gefördert.The work that led to this invention, CSJU-GAM-SAGE-2008-001 under the Seventh Framework Program of the European Union (FP7 / 2007-2013) for Clean Sky Joint Technology Initiative were funded under the grant agreement no..

Die Erfindung betrifft ein Leitschaufelsystem für eine Strömungsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Strömungsmaschine und ein Verfahren zur Montage eines Leitschaufelsystems für eine Strömungsmaschine.The invention relates to a stator blade system for a turbomachine according to the preamble of patent claim 1. Furthermore, the invention relates to a turbomachine and a method for assembling a stator blade system for a turbomachine.

Aus der EP 2 884 055 A1 ist ein Leitrad für eine Strömungsmaschine bekannt, bei welchem in Umfangsrichtung des Leitrads nebeneinander angeordnete, um ihre radial verlaufende Längsachse verstellbare Leitschaufeln vorgesehen sind. Radial innen von den Leitschaufeln ist ein Innenring angeordnet. Die Leitschaufeln sind an ihrem radial inneren Ende in jeweiligen Ausnehmungen des Innenrings gelagert. Wenigstens eine der Leitschaufeln weist dabei eine im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse ausgebildete und radial innen angeordnete Gleitfläche auf. Die Gleitfläche und der Innenring bilden eine Reibpaarung. Dadurch werden jeweilige Leckagen an der Lagerung der Leitschaufel an dem Innenring besonders reduziert.From the EP 2 884 055 A1 is a stator for a turbomachine, in which in the circumferential direction of the stator adjacent to each other, to its radially extending longitudinal axis adjustable vanes are provided. Radial inside of the vanes, an inner ring is arranged. The vanes are mounted at their radially inner end in respective recesses of the inner ring. At least one of the guide vanes has a sliding surface formed substantially perpendicular to the longitudinal axis and arranged radially inward. The sliding surface and the inner ring form a friction pairing. As a result, respective leaks in the bearing of the guide vane on the inner ring are particularly reduced.

Zur Sicherung der Lagerung der Leitschaufel an dem Innenring ist dabei ein in einer Ebene senkrecht zur Längsachse der Leitschaufel angeordneter Sicherungsstift in radialer Richtung mit dem radial inneren Ende der Leitschaufel formschlüssig verbunden. Die Verstellbarkeit der Leitschaufel, insbesondere die Verdrehbarkeit um die Längsachse der Leitschaufel, wird dabei mittels einer in Umfangsrichtung ausgebildeten Nut im Innenring , in der der Sicherungsstift geführt wird, ermöglicht. Jede Leitschaufel wird dabei mit jeweils einem ihr zugeordneten Sicherungsstift gesichert. Alternativ ist es vorgesehen, die Leitschaufel mittels einer in einer Ebene senkrecht zur Längsachse der Leitschaufel angeordneten Nietverbindung oder Schraubverbindung in radialer Richtung mit dem radial inneren Ende der Leitschaufel formschlüssig zu verbinden. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass eine parallel zur Längsachse der Leitschaufel angeordnete Schraube zur Fixierung des Innenrings an dem radial innenliegenden Ende der Leitschaufel ausgebildet ist. Auch in diesen Fällen ist pro Leitschaufel eine Sicherung in Form einer Nietverbindung oder Schraubverbindung vorgesehen. Nachteilig an den bekannten Sicherungssystemen ist jedoch, dass hierdurch zusätzliche Leckagepfade in axialer Richtung geöffnet werden können, wodurch die Leistung der Strömungsmaschine vermindert wird.To secure the bearing of the vane on the inner ring while a arranged in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the vane locking pin is positively connected in the radial direction with the radially inner end of the vane. The adjustability of the guide vane, in particular the rotatability about the longitudinal axis of the guide vane, is thereby made possible by means of a groove formed in the circumferential direction in the inner ring, in which the locking pin is guided. Each vane is secured with a respective associated locking pin. Alternatively, it is provided to connect the guide vane in a form-fitting manner in the radial direction with the radially inner end of the vane by means of a rivet connection or screw connection arranged in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the vane. Furthermore, there is the possibility that a screw arranged parallel to the longitudinal axis of the guide blade is designed to fix the inner ring at the radially inner end of the guide blade. Also in these cases, a fuse in the form of a rivet or screw connection is provided per vane. A disadvantage of the known security systems However, that thereby additional leakage paths can be opened in the axial direction, whereby the performance of the turbomachine is reduced.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Sicherung eines Leitschaufelsystems für eine Strömungsmaschine zu verbessern. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, eine Strömungsmaschine zu verbessern und ein besonders einfaches Verfahren zur Montage eines Leitschaufelsystems für eine Strömungsmaschine zu schaffen.The object of the present invention is to improve a fuse of a stator blade system for a turbomachine. It is another object of the invention to improve a turbomachine and to provide a particularly simple method for mounting a guide vane system for a turbomachine.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein Leitschaufelsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, einer Strömungsmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 sowie durch ein Verfahren zur Montage eines Leitschaufelsystems mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des Leitschaufelsystems, der Strömungsmaschine und des Verfahrens zur Montage des Leitschaufelsystems als jeweils wechselseitig vorteilhafte Ausgestaltungen anzusehen sind.These objects are achieved by a guide blade system with the features of claim 1, a turbomachine with the features of claim 11 and by a method for assembling a stator blade system with the features of claim 12. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the respective subclaims, wherein advantageous embodiments of the guide vane system, the turbomachine and the method for mounting the guide vane system are to be regarded as each mutually advantageous embodiments.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Leitschaufelsystem für eine Strömungsmaschine mit wenigstens einer um eine Verstellachse drehbar gelagerten Leitschaufel, welche mit einem radial inneren Endbereich in einer korrespondierenden Ausnehmung eines Innenrings angeordnet ist, wobei die Anordnung der Leitschaufel an dem Innenring mittels eines Sicherungselements formschlüssig gesichert ist.A first aspect of the invention relates to a stator blade system for a turbomachine having at least one guide blade rotatably mounted about an adjustment axis, which is arranged with a radially inner end portion in a corresponding recess of an inner ring, wherein the arrangement of the guide blade is secured to the inner ring by means of a securing element form fit ,

Erfindungsgemäß ist es dabei vorgesehen, dass das Sicherungselement als längliches Element ausgebildet ist, welches wenigstens in einer in Umfangsrichtung der Strömungsmaschine verlaufenden Ausnehmung und/oder Durchgangsöffnung des radial inneren Endbereichs der Leitschaufel und wenigstens in einer in Umfangsrichtung der Strömungsmaschine verlaufenden Ausnehmung und/oder Durchgangsöffnung des Innenrings angeordnet ist. Diese Sicherung stellt eine zuverlässige formschlüssige Verbindung eines Leitschaufelzapfens mit dem Innenring dar. Ein Abspringen des Innenrings zum Beispiel im Fall von sogenannten Pumpstößen ist damit besonders unwahrscheinlich oder sogar gänzlich ausgeschlossen. Weiterhin werden durch die jeweiligen Ausnehmungen und/oder Durchgangsöffnungen vorzugsweise keine zusätzlichen Leckagepfade in axialer Richtung geöffnet, da diese in Umfangsrichtung verlaufen. Die formschlüssige Verbindung des Innenrings mit der Leitschaufel unterdrückt zudem die als Cording bekannte thermische Verformung des Innenrings. Dadurch wird ein unnötiger Verschleiß von jeweiligen an dem Innenring angeordneten Dichtungselementen verhindert. Das Cording wird insbesondere durch transiente thermische Verformungen des Innenrings und/oder der Leitschaufeln hervorgerufen.According to the invention, it is provided that the securing element is designed as an elongated element, which extends at least in a circumferential direction of the turbomachine recess and / or passage opening of the radially inner end portion of the vane and at least in a circumferential direction of the turbomachine recess and / or passage opening of the Inner ring is arranged. This backup represents a reliable positive connection of a Leitschaufelzapfens with the inner ring. A leaking of the inner ring, for example, in the case of so-called pump surges is thus particularly unlikely or even completely excluded. Furthermore, preferably no additional leakage paths in the axial direction are opened by the respective recesses and / or passage openings, since these extend in the circumferential direction. The positive connection of the inner ring with the vane also suppresses the known as Cording thermal deformation of the inner ring. This prevents unnecessary wear of respective sealing elements arranged on the inner ring. The cording is caused in particular by transient thermal deformations of the inner ring and / or the guide vanes.

Das Leitschaufelsystem kann dabei Teil eines Leitschaufelrings sein, welches auch als Leitrad bezeichnet wird. Insbesondere kann das Leitschaufelsystem mehrere, um jeweils eine Verstellachse drehbar gelagerte Leitschaufeln umfassen, welche in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind. Die jeweilige Verstellachse der Leitschaufeln entspricht dabei vorzugsweise einer radialen Richtung der Strömungsmaschine. Vorzugsweise ist die Leitschaufel beziehungsweise sind die Leitschaufeln an dem Innenring gelagert und/oder der Innenring an den Leitschaufeln gehalten.The vane system can be part of a vane ring, which is also referred to as a stator. In particular, the guide blade system can comprise a plurality of guide vanes which are rotatably mounted about an adjustment axis and which are arranged next to one another in the circumferential direction. The respective adjustment axis of the guide vanes preferably corresponds to a radial direction of the turbomachine. Preferably, the guide vane or the guide vanes are mounted on the inner ring and / or the inner ring is held on the guide vanes.

Vorzugsweise ist das Sicherungselement dazu ausgebildet, dass es durch die Anordnung in den jeweiligen Ausnehmungen und/oder Durchgangsöffnungen eine relative, radiale Bewegung der Leitschaufeln und des Innenrings zueinander verhindert oder zumindest auf ein bestimmtes Maximalmaß begrenzt. Die jeweiligen Ausnehmungen und/oder Durchgangsöffnungen können dabei so ausgebildet sein, dass sich entweder die Leitschaufel mit dem Sicherungselement zusammen innerhalb des Innenrings um die Verstellachse drehen lässt oder die Leitschaufel gedreht werden kann, ohne dass das Sicherungselement mitgedreht werden muss. Dadurch ist die Ei- und/oder Verstellbarkeit der Leitschaufel auch mit der Sicherung gewährleistet. Die Leitschaufel kann somit weiterhin in einem vorbestimmten Winkelbereich eingestellt beziehungsweise gedreht werden, wodurch die Strömungsmaschine in jedem Betriebspunkt mit einem besonders hohen Wirkungsgrad betrieben werden kann. Vorzugsweise wird das Leitschaufelsystem in einem Niederdruckverdichter oder einem Hochdruckverdichter von Flugtriebwerken eingebaut.Preferably, the securing element is designed such that it prevents a relative, radial movement of the guide vanes and the inner ring to each other or at least limited to a certain maximum dimension by the arrangement in the respective recesses and / or through holes. The respective recesses and / or passage openings can be designed so that either the guide blade with the securing element can be rotated together within the inner ring about the adjustment axis or the guide vane can be rotated without the securing element must be rotated. As a result, the egg and / or adjustability of the vane is ensured with the fuse. The vane can thus continue to be set or rotated in a predetermined angular range, whereby the turbomachine can be operated at any operating point with a particularly high efficiency. Preferably, the vane system is installed in a low pressure compressor or high pressure compressor of aircraft engines.

Die Leitschaufel des Leitschaufelsystems kann an ihrem radial inneren Endbereich kegelstumpfförmig ausgebildet sein. Diese Bauweise zeichnet sich durch eine sehr geringe radiale Bauhöhe aus. Dies erlaubt eine leckageoptimale Gestaltung jeweiliger innerer Kavitäten des Innenrings und auch der Strömungsmaschine und damit insgesamt eine strukturmechanisch günstige Gestaltung eines Rotorverbands. Bei einem radial inneren Endbereich, welcher als Lagerzapfen ausgebildet ist und von dem Innenring umfasst wird, ist dagegen mit erhöhen Leckagen zu rechnen. Insbesondere kann es in diesem Fall notwendig sein, den Innenring axial geteilt auszubilden. Zudem können die Ausnehmungen und/oder Durchgangsöffnungen aufeinander ausgerichtet sein. Das heißt, jeweilige Durchgangsöffnungen und/oder Ausnehmungen sind wenigstens in teilweiser Überdeckung zueinander angeordnet, um so das Sicherungselement in Umfangsrichtung durch diese Ausnehmung und/oder Durchgangsöffnung führen zu können. Dabei sind die Durchgangsöffnungen und/oder Ausnehmungen vorzugsweise so geformt, dass die Leitschaufel weiterhin verstellbar ist.The vane of the vane system may be formed at its radially inner end portion frusto-conical. This construction is characterized by a very low radial height. This allows a leakage-optimal design of respective inner cavities of the inner ring and the flow machine and thus overall structurally favorable design of a rotor assembly. In contrast, with a radially inner end region, which is designed as a bearing journal and is encompassed by the inner ring, increases in leakage are to be expected. In particular, it may be necessary in this case to form the inner ring split axially. In addition, the recesses and / or passage openings can be aligned with each other. That is, respective passage openings and / or recesses are arranged at least in partial overlap to each other so as to be able to guide the securing element in the circumferential direction through this recess and / or passage opening. In this case, the passage openings and / or recesses are preferably shaped so that the guide vane is still adjustable.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Leitschaufelsystems ist es vorgesehen, dass wenigstens zwei Leitschaufeln des Leitschaufelsystems mittels eines gemeinsamen Sicherungselements gesichert sind. Insbesondere kann ein Sicherungselement zum gemeinsamen Sichern einer Vielzahl oder aller Leitschaufeln eingesetzt werden. Dadurch sinkt der Aufwand zur Sicherung der Anordnung der Leitschaufeln an dem Innenring ganz erheblich. Es ist nicht mehr notwendig, jede Leitschaufel einzeln separat zu sichern. Insbesondere kann dafür ein Sicherungselement in Umfangsrichtung in den Innenring eingeschoben werden. Dieses Sicherungselement kann sich über die gesamte Erstreckung in Umfangsrichtung des Innenrings erstrecken. Damit ist das Leitschaufelsystem besonders schnell und einfach zu montieren, außerdem sind weniger Teile notwendig. Die gemeinsame Sicherung von mehreren Leitschaufeln mittels eines gemeinsamen Sicherungselements wird dabei erst durch die Ausrichtung der jeweiligen Ausnehmung und/oder Durchgangsöffnung in Umfangsrichtung der Strömungsmaschine in dieser einfachen Form ermöglicht.In a further advantageous embodiment of the guide vane system according to the invention, it is provided that at least two guide vanes of the guide vane system are secured by means of a common securing element. In particular, a fuse element can be used to jointly secure a plurality or all of the vanes. As a result, the effort to secure the arrangement of the vanes on the inner ring decreases considerably. It is no longer necessary to separately secure each vane separately. In particular, for a fuse element can be inserted in the circumferential direction in the inner ring. This securing element can extend over the entire extent in the circumferential direction of the inner ring. Thus, the guide vane system is particularly quick and easy to install, also fewer parts are necessary. The common securing of a plurality of guide vanes by means of a common securing element is made possible only by the orientation of the respective recess and / or passage opening in the circumferential direction of the turbomachine in this simple form.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Leitschaufelsystems ist es vorgesehen, dass die Ausnehmung der Leitschaufel als außen wenigstens teilweise um den radial inneren Endbereich der Leitschaufel verlaufende Nut ausgebildet ist. Eine solche Nut ist dabei schnell und kostengünstig zu fertigen. Außerdem wird durch eine solche Nut der Verstellbereich der Leitschaufel bei dem Drehen um die Verstellachse nicht eingeschränkt. Außerdem wirkt sich die am Umfang des radial inneren Endbereichs der Leitschaufel verlaufende Nut vorteilhaft auf das Schwingungsverhalten der Leitschaufel im Betrieb der Strömungsmaschine aus. Zudem wird bei einer nur bereichsweise um den radial inneren Endbereich der Leitschaufel verlaufenden Nut die Gefahr von durch die Sicherung erzeugten Leckagen minimiert. In der Nut der Leitschaufel kann das Sicherungselement radial nach außen und/oder nach innen abgestützt sein.In a further advantageous embodiment of the guide vane system according to the invention, it is provided that the recess of the guide vane is designed as a groove running on the outside at least partially around the radially inner end region of the vane. Such a groove is fast and inexpensive to manufacture. Moreover, such a groove does not restrict the adjustment range of the guide vane when rotating about the adjustment axis. In addition, the groove running on the circumference of the radially inner end region of the guide blade has an advantageous effect on the vibration behavior of the guide blade during operation of the turbomachine. In addition, the risk of leakages generated by the fuse is minimized in a groove extending only in regions around the radially inner end region of the guide vane. In the groove of the vane, the securing element may be supported radially outwardly and / or inwardly.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Leitschaufelsystems ist es vorgesehen, dass das Sicherungselement als in Umfangsrichtung verlaufender, im Querschnitt runder oder rechteckiger Sicherungsdraht ausgebildet ist. Ein Sicherungsdraht ist ein besonders kostengünstiges herzustellendes und/oder besonders leichtes Sicherungselement. Außerdem kann ein Sicherungsdraht besonders einfach an die Form beziehungsweise den Radius des Innenrings angepasst werden. Die jeweiligen Ausnehmungen und/oder Durchgangsöffnungen können wenigstens bereichsweise einen korrespondierenden Querschnitt aufweisen. Ein eckiger, insbesondere ein rechteckiger Querschnitt und ein eckiger, insbesondere rechteckiger Sicherungsdraht sind dabei besonders kostengünstig zu fertigen. Ein runder Querschnitt und/oder ein runder Sicherungsdraht sind besonders robust. Insbesondere kommt es zu keinen Spannungsspitzen aufgrund scharfer Winkel in dem radial inneren Endbereich der Leitschaufel und/oder in dem Innenring.In a further advantageous embodiment of the guide vane system according to the invention, it is provided that the securing element is designed as extending in the circumferential direction, round in cross-section or rectangular fuse wire. A fuse wire is a particularly inexpensive to produce and / or very lightweight fuse element. In addition, a safety wire can be particularly easily adapted to the shape or the radius of the inner ring. The respective recesses and / or passage openings may at least partially have a corresponding cross-section. An angular, in particular a rectangular cross-section and an angular, in particular rectangular security wire are particularly inexpensive to manufacture. A round cross section and / or a round safety wire are particularly robust. In particular, there are no stress peaks due to sharp angles in the radially inner end region of the guide blade and / or in the inner ring.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Leitschaufelsystems ist es vorgesehen, dass der Innenring in axialer Richtung der Strömungsmaschine ungeteilt ist. Ein solcher Innenring ist besonders kostengünstig zu fertigen, benötigt bei der Montage keine zusätzlichen Verbindungselemente in axialer Richtung und weist keine Leckage durch einen in Umfangsrichtung verlaufenden Spalt auf. Ein solcher axial ungeteilter Innenring ist besonders vorteilhaft, wenn der radial innere Endbereich der Leitschaufel kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Im Gegensatz zu einem radial inneren Endbereich mit einem Lagerzapfen und einem Tellerelement zum Halten der Leitschaufel an dem Innenring kann ein so geformter Endbereich problemlos in die korrespondierende Ausnehmung des Innenrings eingeführt werden. Insbesondere sind dann auch keine zusätzlichen Hülsen zum Lagern der Leitschaufel am Innenring notwendig.In a further advantageous embodiment of the guide vane system according to the invention, it is provided that the inner ring is undivided in the axial direction of the turbomachine. Such an inner ring is particularly inexpensive to manufacture, requires no additional connecting elements in the axial direction during assembly and has no leakage through a gap extending in the circumferential direction. Such an axially undivided inner ring is particularly advantageous when the radially inner end portion of the vane is frusto-conical. In contrast to a radially inner end region with a bearing journal and a disk element for holding the stator blade on the inner ring, an end region shaped in this way can be introduced without any problems into the corresponding recess of the inner ring. In particular, no additional sleeves for supporting the guide vane on the inner ring are then necessary.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Leitschaufelsystems ist es vorgesehen, dass der Innenring in Umfangsrichtung der Strömungsmaschine in wenigstens zwei Innenringsegmente geteilt ist. Beispielsweise kann das Leitschaufelsystem einen Innenring mit zwei sich über 180° erstreckenden Innenringsegmenten aufweisen. Es ist aber auch möglich, dass der Innenring aus vier 90-Grad-Innenringsegmenten zusammengesetzt ist. Ein in Umfangsrichtung geteilter Innenring ermöglicht eine besonders einfache Montage der Strömungsmaschine. Außerdem kann so ein besonders großer Innenring vorgesehen sein, dessen Durchmesser nicht durch jeweilige Fertigungsanlagen auf einen maximalen Durchmesser eines fertigbaren Bauteils beschränkt ist. Außerdem ermöglicht ein in Umfangsrichtung geteilter Innenring ein besonders einfaches Einführen des Sicherungselements. Das Sicherungselement kann so einfach in eine Öffnung an einer Stirnseite der jeweiligen Innenringsegmente - also einer Fläche, welche zu dem nächsten Innenringsegment bei dem zusammengefügten Innenring weist - eingefädelt werden.In a further advantageous embodiment of the guide vane system according to the invention, it is provided that the inner ring is divided in the circumferential direction of the turbomachine into at least two inner ring segments. For example, the guide vane system may include an inner ring having two inner ring segments extending over 180 °. But it is also possible that the inner ring is composed of four 90-degree inner ring segments. A divided in the circumferential direction inner ring allows a particularly simple installation of the turbomachine. In addition, such a particularly large inner ring may be provided, whose diameter is not limited by respective manufacturing equipment to a maximum diameter of a manufacturable component. In addition, a circumferentially divided inner ring allows a particularly simple insertion of the fuse element. The fuse element can easily into an opening on a front side of the respective inner ring segments - that is, a surface which faces the next inner ring segment in the assembled inner ring - are threaded.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Leitschaufelsystems ist es vorgesehen, dass pro Innenringsegment jeweils ein Sicherungselement vorgesehen ist. Dadurch können die jeweiligen Sicherungselemente bei in Umfangsrichtung geteilten Innenringen besonders einfach montiert werden. Insbesondere kann jeweils ein Teil des Leitschaufelsystems, bestehend aus einem Innenringsegment, den jeweiligen zugeordneten Leitschaufeln und dem zugeordneten Sicherungselement, montiert werden und anschließend dann einfach der Innenring und damit auch das Leitschaufelsystem durch Verbinden dieser Innenringsegmente mit den daran gehaltenen Leitschaufeln und den bereits montierten Sicherungselementen zusammengesetzt werden.In a further advantageous embodiment of the guide vane system according to the invention, it is provided that a respective securing element is provided per inner ring segment. As a result, the respective securing elements can be mounted particularly easily when the inner rings are divided in the circumferential direction. In particular, in each case a part of the guide blade system, consisting of an inner ring segment, the respective associated guide vanes and the associated securing element, are mounted and then then simply the inner ring and thus the Leitschaufelsystem assembled by connecting these inner ring segments with the guide vanes and the already mounted securing elements become.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Leitschaufelsystems ist es vorgesehen, dass der Innenring zumindest teilweise mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt ist. Dadurch wird die Herstellung eines Innenrings mit besonders komplexen Geometrien ermöglicht, insbesondere mit hinterschnittenen Ausnehmungen und/oder Durchgangsöffnungen, welche mit herkömmlichen Fertigungsverfahren nicht oder nur sehr aufwendig hergestellt werden können. Das additive Fertigungsverfahren eignet sich insbesondere, um einen in axialer Richtung ungeteilten Innenring mit komplexen Ausnehmungen und/oder Durchgangsöffnungen herstellen zu können. Ebenso ist es natürlich möglich, dass auch die jeweiligen Leitschaufeln und/oder das Sicherungselement zumindest teilweise mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt sind. Insbesondere ist es so möglich, den Innenring und das Sicherungselement und/oder die Leitschaufeln in einer gemeinsamen Fertigung, insbesondere in einem einzigen Fertigungsschritt, herzustellen.In a further advantageous embodiment of the guide vane system according to the invention, it is provided that the inner ring is at least partially manufactured by means of an additive manufacturing process. As a result, it is possible to produce an inner ring with particularly complex geometries, in particular with undercut recesses and / or passage openings, which can not or only with great difficulty be produced with conventional production methods. The additive manufacturing method is particularly suitable for being able to produce an undivided inner ring in the axial direction with complex recesses and / or passage openings. Likewise, it is of course possible that the respective guide vanes and / or the securing element are at least partially manufactured by means of an additive manufacturing process. In particular, it is thus possible to manufacture the inner ring and the securing element and / or the guide vanes in a common production, in particular in a single production step.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Leitschaufelsystems ist es vorgesehen, dass an dem Innenring radial innenseitig wenigstens ein Dichtungselement angeordnet ist. Mittels dieses Dichtungselements kann ein Strömungsraum der Strömungsmaschine gegenüber einer radial innenseitig angeordneten Welle der Strömungsmaschine abgedichtet werden. Aufgrund der formschlüssigen Sicherung der Leitschaufeln an dem Innenring kommt es, wie bereits erläutert, zu keinem oder nur zu einem besonders reduzierten Cording. Dadurch ist ein Verschleiß dieses Dichtungselements im Betrieb der Strömungsmaschine besonders reduziert. Dabei kann radial innenseitig an dem Innenring ein Dichtungsträger zum Halten des Dichtungselements vorgesehen sein. Dies gewährleistet ein einfaches Austauschen des Dichtungselements.In a further advantageous embodiment of the guide vane system according to the invention, it is provided that at least one sealing element is arranged radially inwardly on the inner ring. By means of this sealing element, a flow space of the turbomachine can be sealed against a shaft of the turbomachine arranged radially on the inside. Due to the positive securing of the guide vanes on the inner ring, as already explained, there is no or only a particularly reduced cording. As a result, wear of this sealing element during operation of the turbomachine is particularly reduced. there may be provided radially on the inner ring on the inner ring, a seal carrier for holding the sealing element. This ensures easy replacement of the sealing element.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Leitschaufelsystems ist es vorgesehen, dass die Ausnehmung und/oder die Durchgangsöffnung des radial inneren Endbereichs der Leitschaufel wenigstens bereichsweise länglich korrespondierend zu dem Sicherungselement ausgebildet ist und/oder die Ausnehmung und/oder die Durchgangsöffnung des Innenrings wenigstens bereichsweise länglich korrespondierend zu dem Sicherungselement ausgebildet ist. Dadurch kann das Sicherungselement an den jeweiligen Ausnehmungen und/oder Durchgangsöffnungen besonders zuverlässig abgestützt werden. Durch die korrespondierenden länglichen Ausgestaltungen der Ausnehmungen und/oder Durchgangsöffnungen und des Sicherungselements ist die Leitschaufel zudem besonders lagegenau an dem Innenring gehalten werden, wodurch das sogenannte Cording besonders reduziert wird.In a further advantageous embodiment of the guide vane system according to the invention, it is provided that the recess and / or the passage opening of the radially inner end portion of the vane is formed at least partially elongated corresponding to the securing element and / or the recess and / or the passage opening of the inner ring at least partially corresponding longitudinally is formed to the securing element. As a result, the securing element can be supported particularly reliably on the respective recesses and / or passage openings. By the corresponding elongated configurations of the recesses and / or through holes and the securing element, the guide vane is also held in a particularly precise position on the inner ring, whereby the so-called cording is particularly reduced.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine, insbesondere ein Flugtriebwerk. Erfindungsgemäß ist es dabei vorgesehen, dass diese Strömungsmaschine wenigstens ein Leitschaufelsystem gemäß dem ersten Erfindungsaspekt umfasst. Die sich aus der Verwendung des Leitschaufelsystems gemäß dem ersten Erfindungsaspekt ergebenden Merkmale und Vorteile sind den Beschreibungen des ersten Erfindungsaspekts zu entnehmen, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Erfindungsaspekts und umgekehrt anzusehen sind.A second aspect of the invention relates to a turbomachine, in particular an aircraft engine. According to the invention, it is provided that this turbomachine comprises at least one guide vane system according to the first aspect of the invention. The features and advantages resulting from the use of the guide vane system according to the first aspect of the invention can be found in the descriptions of the first aspect of the invention, with advantageous embodiments of the first aspect of the invention being considered as advantageous embodiments of the second aspect of the invention and vice versa.

Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage eines Leitschaufelsystems für eine Strömungsmaschine. Erfindungsgemäß ist dabei das Bereitstellen wenigstens einer um eine Verstellachse drehbar lagerbaren Leitschaufel mit einem radialen Endbereich, welcher wenigstens eine in Einbaulage der Leitschaufel in Umfangsrichtung der Strömungsmaschine verlaufende Ausnehmung und/oder Durchgangsöffnung aufweist, eines Innenrings mit einer zu dem radial inneren Endbereich der Leitschaufel korrespondierenden Ausnehmung und mit wenigstens einer in Umfangsrichtung der Strömungsmaschine verlaufenden Ausnehmung und/oder Durchgangsöffnung, und eines als längliches Element ausgebildeten Sicherungselements vorgesehen. Vorzugsweise ist die Leitschaufel dabei drehbar an der Strömungsmaschine lagerbar, insbesondere an einem Außenring der Strömungsmaschine beziehungsweise eines Leitschaufelrings. In einem weiteren Schritt ist das Einführen des radial inneren Endbereichs der Leitschaufel in die Ausnehmung des Innenrings vorgesehen. Danach wird das Sicherungselement in die Ausnehmung und/oder in die Durchgangsöffnung des Innenrings und in die Ausnehmung und/oder in die Durchgangsöffnung der Leitschaufel zum formschlüssigen Sichern der Anordnung der Leitschaufel an dem Innenring eingeführt. Dafür kann es notwendig sein, die Leitschaufel nach dem Einführen in die Ausnehmung des Innenrings so auszurichten, dass die jeweiligen Ausnehmungen und/oder Durchgangsöffnungen wenigstens so weit in Überdeckung sind, dass das Durchführen des Sicherungselements möglich ist.A third aspect of the invention relates to a method for mounting a guide vane system for a turbomachine. According to the invention, the provision of at least one guide vane which can be rotatably mounted about an adjustment axis and has a radial end region which has at least one recess and / or passage opening extending in the installation position of the vane in the circumferential direction of the turbomachine, of an inner ring with a recess corresponding to the radially inner end region of the vane and provided with at least one in the circumferential direction of the turbomachine recess and / or passage opening, and formed as an elongate element securing element. Preferably, the guide vane is rotatably mounted on the turbomachine, in particular on an outer ring of the turbomachine or a guide vane ring. In a further step, the introduction of the radially inner end portion of the guide vane in the Recess of the inner ring provided. Thereafter, the securing element is inserted into the recess and / or into the passage opening of the inner ring and into the recess and / or into the passage opening of the guide blade for the positive securing of the arrangement of the guide blade on the inner ring. For this, it may be necessary to align the guide vane after insertion into the recess of the inner ring so that the respective recesses and / or through openings are at least so far in coverage, that the passage of the securing element is possible.

Vorzugsweise wird das Sicherungselement eingeschoben. Insbesondere kann das Sicherungselement in Umfangsrichtung in die jeweiligen Ausnehmungen und/oder Durchgangsöffnungen eingeführt werden. Dabei kann es vorgesehen sein, dass ein als Sicherungsdraht ausgebildetes Sicherungselement erst durch dieses Einführen an die in Umfangsrichtung gekrümmte Form des Innenrings angepasst wird. Außerdem kann ein ausreichend langes Sicherungselement durch mehrere Ausnehmungen und/oder Durchgangsöffnungen von mehreren Leitschaufeln durchgeführt werden, wodurch diese mit einem einzelnen Sicherungselement gemeinsam gesichert werden können.Preferably, the securing element is inserted. In particular, the securing element can be inserted in the circumferential direction in the respective recesses and / or through holes. It can be provided that a fuse element designed as a fuse element is adapted only by this insertion of the circumferentially curved shape of the inner ring. In addition, a sufficiently long securing element can be performed by a plurality of recesses and / or through holes of a plurality of vanes, whereby they can be secured together with a single securing element.

Das Verfahren gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung eignet sich also zur Montage eines Leitschaufelsystems gemäß dem ersten Erfindungsaspekt, wobei das Leitschaufelsystem so besonders einfach montiert werden kann. Das Verfahren zur Montage gemäß dem dritten Erfindungsaspekt kann damit auch als Teil eines Verfahrens zur Montage einer Strömungsmaschine gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt verwendet werden. Die sich aus dem Leitschaufelsystem gemäß dem ersten Erfindungsaspekt beziehungsweise aus der Strömungsmaschine gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt ergebenden Merkmale und Vorteile sind den Beschreibungen des ersten beziehungsweise des zweiten Erfindungsaspekts zu entnehmen, wobei die vorteilhaften Ausgestaltungen des ersten beziehungsweise des zweiten Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Erfindungsaspekts und umgekehrt anzusehen sind.Thus, the method according to the third aspect of the invention is suitable for mounting a guide vane system according to the first aspect of the invention, wherein the guide vane system can be mounted so easily. The method for mounting according to the third aspect of the invention can thus also be used as part of a method for assembling a turbomachine according to the second aspect of the invention. The features and advantages resulting from the guide vane system according to the first aspect of the invention or from the turbomachine according to the second aspect of the invention can be taken from the descriptions of the first and the second aspect of the invention, wherein the advantageous embodiments of the first and the second aspect of the invention as advantageous embodiments of the third aspect of the invention to look at the other way around.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the invention and from the drawings. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures are not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the invention.

Dabei zeigt:

Fig. 1
in einem Meridianschnitt ein Leitschaufelsystem für eine Strömungsmaschine mit wenigstens einer drehbar gelagerten Leitschaufel, welche an einem Innenring angeordnet ist, wobei diese Anordnung mittels eines Sicherungselements formschlüssig gesichert ist;
Fig. 2
in einer schematischen Perspektivansicht ausschnittsweise das Leitschaufelsystems gemäß Fig. 1;
Fig. 3 bis 6
in einer schematischen Schnittansicht ausschnittsweise alternative Ausführungsformen der Leitschaufel und des Sicherungselements für das Leitschaufelsystem gemäß Fig. 1.
Showing:
Fig. 1
in a meridian section a guide vane system for a turbomachine with at least one rotatably mounted vane, which is arranged on an inner ring, wherein this arrangement is secured by a form-locking means of a securing element;
Fig. 2
in a schematic perspective view of the guide blade system according to detail Fig. 1 ;
Fig. 3 to 6
in a schematic sectional view of partial alternative embodiments of the guide vane and the securing element for the guide vane system according to Fig. 1 ,

Fig. 1 zeigt in einem Meridianschnitt ein Leitschaufelsystem 10 für eine Strömungsmaschine mit wenigstens einer um eine Verstellachse 12 drehbar gelagerten Leitschaufel 14, welche mit einem radial inneren Endbereich 16 in einer korrespondierenden Ausnehmung 18 eines Innenrings 20 angeordnet ist. Der radial innere Endbereich 16 ist dabei kegelstumpfförmig ausgebildet. Die Anordnung der Leitschaufel 14 an dem Innenring 20 ist dabei mittels eines Sicherungselements 22 formschlüssig gesichert. Aufgrund dieser Sicherung der Anordnung wird verhindert, dass der radial innere Endbereich 16 der Leitschaufel 14 beispielsweise aufgrund von sogenannten Pumpstößen von dem Innenring 20 abspringt beziehungsweise aus dessen Ausnehmung 18 herausrutscht. Fig. 1 1 shows in a meridian section a stator blade system 10 for a turbomachine with at least one guide blade 14 rotatably mounted about an adjustment axis 12, which is arranged with a radially inner end region 16 in a corresponding recess 18 of an inner ring 20. The radially inner end region 16 is of frustoconical design. The arrangement of the guide vane 14 on the inner ring 20 is thereby secured by a form-fitting means of a securing element 22. Because of this securing of the arrangement, it is prevented that the radially inner end region 16 of the guide blade 14, for example due to so-called pumping surges, jumps off the inner ring 20 or slips out of its recess 18.

In dem gezeigten Beispiel weist das Leitschaufelsystem 10 einen Außenring 24 auf, an welchem die Leitschaufel 14 mittels eines Lagerzapfens 26 drehbar gelagert ist. An dem Außenring 24 können auch beispielsweise jeweilige Verstelleinrichtungen zum Drehen der Leitschaufel 14 um die Verstellachse 12 vorgesehen sein. Durch diese Drehung der Leitschaufel 14 kann deren Stellung an einen jeweiligen Betriebspunkt der Strömungsmaschine angepasst werden und somit den Wirkungsgrad der Strömungsmaschine erhöhen. Vorzugsweise ist die Strömungsmaschine dabei als Flugtriebwerk ausgebildet.In the example shown, the guide vane system 10 has an outer ring 24 on which the vane 14 is rotatably supported by a bearing pin 26. On the outer ring 24, for example, each adjusting means for rotating the vane 14 may be provided about the adjustment axis 12. By this rotation of the guide vane 14 whose position can be adapted to a respective operating point of the turbomachine and thus the Increase efficiency of turbomachine. Preferably, the turbomachine is designed as an aircraft engine.

In der Fig. 1 ist ein Koordinatensystem 30 zur Orientierung eingezeichnet. Der Pfeil 32 markiert dabei die radial Richtung nach außen der Strömungsmaschine. Der Pfeil 34 markiert die axiale Richtung der Strömungsmaschine. Da es sich um einen Meridianschnitt handelt, weist die Umfangsrichtung der Strömungsmaschine in die Blattebene hinein beziehungsweise hinaus und folgt dabei einer Krümmung des Innenrings 20. In der Fig. 2 bis Fig. 6 ist das Koordinatensystem 30 ebenfalls eingezeichnet. In Fig. 2 ist dabei die Umfangsrichtung der Strömungsmaschine durch Pfeil 46 kenntlich gemacht.In the Fig. 1 a coordinate system 30 is shown for orientation. The arrow 32 marks the radially outward direction of the turbomachine. The arrow 34 marks the axial direction of the turbomachine. Since it is a meridian section, the circumferential direction of the turbomachine points in and out of the plane of the sheet and follows a curvature of the inner ring 20 Fig. 2 to Fig. 6 is the coordinate system 30 also shown. In Fig. 2 is the circumferential direction of the turbomachine indicated by arrow 46.

Das Leitschaufelsystem 10 bildet dabei Teil eines sogenannten Leitschaufelrings beziehungsweises eines sogenannten Leitrads der Strömungsmaschine. Der Leitschaufelring umfasst eine Vielzahl von in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Leitschaufeln 14. Das Leitschaufelsystem 10 beziehungsweise der Leitschaufelring ist dabei vorzugsweise ein Teil eines Hochdruck- oder Niederdruckverdichters der Strömungsmaschine.The vane system 10 forms part of a so-called vane ring relationship of a so-called stator of the turbomachine. The vane ring comprises a plurality of circumferentially juxtaposed vanes 14. The vane system 10 and the vane ring is preferably a part of a high pressure or low pressure compressor of the turbomachine.

Radial innenseitig ist an dem Innenring 20 ein Dichtungselement 36 vorgesehen. Mittels dieses Dichtungselements 36 kann ein Strömungsraum, welcher durch den Außenring 24 und den Innenring 20 begrenzt wird, gegenüber weiteren Teilen der Strömungsmaschine abgedichtet werden. Das Dichtungselement 36 kann dabei beispielsweise als schleifende Bürstendichtung ausgebildet sein, mittels welcher dieser Strömungsraum an einer rotierenden Welle der Strömungsmaschine abgedichtet wird.Radially inside a sealing element 36 is provided on the inner ring 20. By means of this sealing element 36, a flow space, which is limited by the outer ring 24 and the inner ring 20, are sealed against other parts of the turbomachine. The sealing element 36 may be formed, for example, as a grinding brush seal, by means of which this flow space is sealed to a rotating shaft of the turbomachine.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Sicherungselement 22 als längliches Element ausgebildet, welches wenigstens in einer in Umfangsrichtung der Strömungsmaschine verlaufenden Durchgangsöffnung 38 des radial inneren Endbereichs 16 der Leitschaufel 14 angeordnet ist. Durch die Ausrichtung des Sicherungselements 22 in Umfangsrichtung und zudem in jeweils dazu korrespondierenden Ausnehmungen und/oder Durchgangsöffnungen 40 (siehe auch Figur 2) ist eine einzelne oder gemeinsame Sicherung einer oder mehrerer Leitschaufeln 14 an dem Innenring 20 mittels eines einzigen Sicherungselements 22 möglich. Dadurch ist diese Sicherung besonders einfach zu montieren und benötigt besonders wenige Teile. Gleichzeitig wird der Innenring 20 aufgrund der gesicherten Anordnung besonders zuverlässig an der Leitschaufel 14 gehalten und jeweilige transiente thermische Effekte, welche auch als Cording bezeichnet werden, sind reduziert. Dadurch ist ein Verschleiß des Dichtungselements 36 beim Betrieb der Strömungsmaschine besonders gering.In the illustrated embodiment, the securing element 22 is formed as an elongated element, which is arranged at least in a running in the circumferential direction of the turbomachine through hole 38 of the radially inner end portion 16 of the guide vane 14. By the orientation of the securing element 22 in the circumferential direction and also in each case corresponding recesses and / or through holes 40 (see also FIG. 2 ) is a single or common fuse one or more vanes 14 on the inner ring 20 by means of a single securing element 22 possible. As a result, this fuse is particularly easy to assemble and requires very few parts. At the same time, the inner ring 20 is held particularly reliably on the guide blade 14 due to the secure arrangement and respective transient thermal effects, which are also referred to as cording, are reduced. As a result, wear of the sealing element 36 during operation of the turbomachine is particularly low.

Über das Sicherungselement 22 sind die Leitschaufeln 14 und der Innenring 20 radial aneinander nach außen und/oder nach innen abgestützt. Die Durchgangsöffnung 40 beziehungsweise die Durchgangsöffnungen 40 des Innenrings 20 sind dabei in der schematischen Perspektivansicht des Leitschaufelsystems 10 gemäß Fig. 2 gezeigt. Dort ist auch zu erkennen, dass die Durchgangsöffnung 38 der Leitschaufel 14 und die Durchgangsöffnung 40 des Innenrings 20 für die Montage beziehungsweise ein Einführen des Sicherungselements 22 aufeinander ausgerichtet sind. Da die jeweiligen Durchgangsöffnungen 38, 40 in Umfangsrichtung verlaufen, kommt es aufgrund der Sicherung der Anordnung des Leitschaufelsystems 10 vorzugsweise zu keinen zusätzlichen axialen Leckagen.Via the securing element 22, the guide vanes 14 and the inner ring 20 are supported radially to each other outwardly and / or inwardly. The passage opening 40 or the passage openings 40 of the inner ring 20 are in the schematic perspective view of the guide vane system 10 according to Fig. 2 shown. It can also be seen there that the passage opening 38 of the guide blade 14 and the passage opening 40 of the inner ring 20 are aligned with each other for the assembly or insertion of the securing element 22. Since the respective passage openings 38, 40 extend in the circumferential direction, due to the securing of the arrangement of the guide blade system 10, there are preferably no additional axial leakages.

Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel des Leitschaufelsystems 10 zeigt Durchgangsöffnungen 40 des Innenrings 20, welche einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Entsprechend weist ein hier nicht gezeigtes Sicherungselement 22 vorzugsweise ebenfalls einen rechteckigen Querschnitt auf, um sich besonders gut in der Durchgangsöffnung 40 abstützen zu können. Ebenso kann auch die Durchgangsöffnung 38 der Leitschaufel 14 einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Die Querschnitte 38, 40 der Durchgangsöffnungen 38, 40 und des Sicherungselements 22 sind dabei derart ausgebildet, dass sie insgesamt zumindest ein minimales Spiel aufweisen, um die Verstellbarkeit der Leitschaufel 14 zu gewährleisten. Alternativ können die Durchgangsöffnungen 38, 40 und/oder das Sicherungselement 22 auch einen runden Querschnitt aufweisen. Ein runder Querschnitt führt dabei zu besonders geringen Spannungsspitzen bei einer Belastung, wodurch das Leitschaufelsystem 10 besonders robust ist. Es können auch andere Querschnittsformen für die Durchgangsöffnungen 38, 40 und das Sicherungselement 22 gewählt werden.This in Fig. 2 Shown embodiment of the guide vane system 10 shows passage openings 40 of the inner ring 20, which have a rectangular cross-section. Accordingly, a securing element 22, not shown here, preferably likewise has a rectangular cross-section, in order to be able to support itself particularly well in the passage opening 40. Likewise, the passage opening 38 of the vane 14 may have a rectangular cross-section. The cross sections 38, 40 of the passage openings 38, 40 and the securing element 22 are designed such that they have a total of at least a minimum clearance to ensure the adjustability of the guide vane 14. Alternatively, the passage openings 38, 40 and / or the securing element 22 may also have a round cross-section. A round cross-section leads to particularly low stress peaks under load, whereby the guide vane system 10 is particularly robust. Other cross-sectional shapes for the passage openings 38, 40 and the securing element 22 can be selected.

Die Fig. 3 bis 6 zeigen in einer schematischen Schnittansicht den radial inneren Endbereich 16 der Leitschaufel 14 mit dem dort angeordneten Sicherungselement 22 in verschiedenen Ausgestaltungsformen. Fig. 3 zeigt dabei die Ausgestaltungsform gemäß Fig. 1. Hier ist das Sicherungselement 22 ebenso wie die Durchgangsöffnung 38 im radial inneren Endbereich 16 der Leitschaufel 14 rechteckig ausgebildet. Der Querschnitt der Durchgangsöffnung 38 ist gegenüber dem Querschnitt des Sicherungselementes 22 in axialer Richtung vergrößert. Damit ist die Verstellbarkeit der Leitschaufel 14 gewährleistet.The Fig. 3 to 6 show in a schematic sectional view of the radially inner end portion 16 of the vane 14 with the fuse element 22 arranged therein in various embodiments. Fig. 3 shows the embodiment according to Fig. 1 , Here, the securing element 22 as well as the passage opening 38 in the radially inner end region 16 of the guide vane 14 is rectangular. The cross section of the passage opening 38 is opposite the cross section of the fuse element 22 in the axial direction increases. This ensures the adjustability of the guide vane 14.

Fig. 4 zeigt eine Ausgestaltungsform, bei welcher das Sicherungselement 22 in einer Ausnehmung 42 an der Leitschaufel 14 angeordnet ist. Bei der Ausnehmung 42 gemäß Fig. 4 handelt es sich als außen wenigstens teilweise um den radial inneren Endbereich 16 der Leitschaufel 14 verlaufende Nut. Eine korrespondierende Nut zur Aufnahme eines weiteren Bereichs des Sicherungselements 22 ist an der Innenseite der Ausnehmung 18 ausgebildet (nicht dargestellt). Durch diese Ausgestaltung ist wiederum gewährleistet, dass die Leitschaufel 14 weiterhin um die Verstellachse 12 gedreht werden kann, ohne dass diese Drehung durch das Sicherungselement 22 blockiert wird. Das Sicherungselement 22 weist zudem einen runden Querschnitt auf. Fig. 4 shows an embodiment in which the securing element 22 is arranged in a recess 42 on the guide blade 14. In the recess 42 according to Fig. 4 it is as outside at least partially around the radially inner end portion 16 of the guide vane 14 extending groove. A corresponding groove for receiving a further region of the securing element 22 is formed on the inside of the recess 18 (not shown). This configuration in turn ensures that the guide vane 14 can continue to be rotated about the adjustment axis 12 without this rotation being blocked by the securing element 22. The securing element 22 also has a round cross section.

Fig. 5 zeigt eine Ausnehmung 42, welche als komplett um den radial inneren Endbereich 16 verlaufende Nut ausgebildet ist. Eine korrespondierende Nut zur Aufnahme eines weiteren Bereichs des Sicherungselements 22 ist an der Innenseite der Ausnehmung 18 ausgebildet (nicht dargestellt). Die komplett umlaufende Nut schränkt einen Verstellbereich bei der Drehung der Leitschaufel 14 nicht ein. Das Sicherungselement 22 weist zudem einen runden Querschnitt auf. Fig. 5 shows a recess 42 which is formed as completely around the radially inner end portion 16 extending groove. A corresponding groove for receiving a further region of the securing element 22 is formed on the inside of the recess 18 (not shown). The completely circumferential groove does not restrict an adjustment range during the rotation of the guide blade 14. The securing element 22 also has a round cross section.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausgestaltungsform, bei welcher die Ausnehmung 42 ähnlich zu der Ausnehmung 42 gemäß Fig. 4 ausgebildet ist. Bei der Ausgestaltungsform gemäß Fig. 6 ist die Ausnehmung 42 jedoch rechteckig ausgebildet. Ebenso ist hier das Sicherungselement 22 im Querschnitt rechteckig ausgebildet. Fig. 6 shows a further embodiment in which the recess 42 similar to the recess 42 according to Fig. 4 is trained. In the embodiment according to Fig. 6 However, the recess 42 is rectangular. Likewise, here the securing element 22 is rectangular in cross-section.

In Fig. 2 ist ein Innenringsegment 44 des Innenrings 20 gezeigt. Mindestens zwei dieser Innenringsegmente 44 bilden den Innenring 20 aus. Der Innenring 20 ist in Umfangsrichtung geteilt. Das Sicherungselement 22 wird bei dem geteilten Innenring 20 einfach in Umfangsrichtung durch die jeweiligen Durchgangsöffnungen 40 des Innenringsegments 44 geführt. Dabei sind vorher die Leitschaufeln 14 mit ihrem radial inneren Endbereich 16 in der Ausnehmung 18 des Innenringsegments 44 angeordnet worden. Es kann dabei pro Innenringsegment 44 jeweils ein Sicherungselement 22 vorgesehen sein. Auch die Verwendung eines einzigen, umlaufenden Sicherungselements 22 ist möglich.In Fig. 2 an inner ring segment 44 of the inner ring 20 is shown. At least two of these inner ring segments 44 form the inner ring 20. The inner ring 20 is divided in the circumferential direction. The securing element 22 is simply guided in the divided inner ring 20 in the circumferential direction through the respective passage openings 40 of the inner ring segment 44. In this case, the guide vanes 14 have previously been arranged with their radially inner end region 16 in the recess 18 of the inner ring segment 44. It can be provided per inner ring segment 44 each have a securing element 22. The use of a single, circumferential securing element 22 is possible.

Beispielsweise ist es möglich, einen im Querschnitt runden oder rechteckigen Sicherungsdraht als Sicherungselement 22 über einen Sektor von bis zu 180 Grad in Umfangsrichtung durch den Innenring 20 beziehungsweise ein Innenringsegment 44 zu schieben und formschlüssig mit den kegelstumpfförmigen Lagerzapfen der Leitschaufeln 14 zu verbinden. Dabei kann dieser Sicherungsdraht als gerader Draht bereitgestellt werden und erst durch das Einfädeln an eine Krümmung des Innenrings 20 angepasst werden.For example, it is possible to slide a cross-sectionally round or rectangular securing wire as a securing element 22 over a sector of up to 180 degrees in the circumferential direction through the inner ring 20 or an inner ring segment 44 and positively connect with the truncated conical bearing journals of the guide vanes 14. In this case, this fuse wire can be provided as a straight wire and be adapted only by the threading to a curvature of the inner ring 20.

Anstelle von Durchgangsöffnungen 40 können der Innenring 20 beziehungsweise das die Innenringsegmente 44 auch jeweilige Ausnehmungen 42, beispielsweise in Form einer Nut, aufweisen. Diese Nut könnte beispielsweise radial nach innen weisen, wodurch dann weiterhin eine radial außenseitige Abstützung des Sicherungselements 22 in einer solchen Nut des Innenrings 20 möglich ist. Generell kann eine Form und/oder ein Querschnitt einer Durchgangsöffnung 40 oder einer Ausnehmung 42 des Innenrings 20 zu den Formen und/oder Querschnitten des Sicherungselements 22 und/oder der Ausnehmung 42 der Leitschaufel 14 und/oder der Durchgangsöffnung 38 der Leitschaufel 14 korrespondieren. Für beispielhafte Formen und Querschnitte wird auf die Fig. 3 bis Fig. 6 verwiesen.Instead of passage openings 40, the inner ring 20 or the inner ring segments 44 can also have respective recesses 42, for example in the form of a groove. This groove could, for example, point radially inward, as a result of which a further radially outward support of the securing element 22 in such a groove of the inner ring 20 is then possible. In general, a shape and / or a cross section of a passage opening 40 or a recess 42 of the inner ring 20 to the shapes and / or cross sections of the fuse element 22 and / or the recess 42 of the guide vane 14 and / or the passage opening 38 of the guide vane 14 correspond. For exemplary shapes and cross sections is on the Fig. 3 to Fig. 6 directed.

Vorzugsweise sind der Innenring 20 beziehungsweise die Innenringsegmente 44 mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt. Beispielsweise können dafür ein sogenanntes Selective Laser Melting- oder Selective Electron Beam Melting-Verfahren verwendet werden. Dadurch kann ein Innenring 20 mit Geometrien hergestellt werden, welche mit herkömmlichen Verfahren nicht herstellbar sind. Insbesondere können direkt jeweilige Ausnehmungen und/oder Durchgangsöffnungen 40 bei dem Innenring 20 vorgesehen sein. Die Durchgangsöffnungen 40 können dagegen bei einem axial ungeteilten Innenring 20, insbesondere aufgrund der Krümmung des Innenrings 20, beispielsweise nicht durch herkömmliches Fräsen oder Bohren in den Innenring 20 eingebracht werden.

10
Leitschaufelsystem
12
Verstellachse
14
Leitschaufel
16
radial innerer Endbereich
18
Ausnehmung
20
Innenring
22
Sicherungselement
24
Außenring
26
Lagerzapfen
30
Koordinatensystem
32
Pfeil
34
Pfeil
36
Dichtungselement
38
Durchgangsöffnung
40
Durchgangsöffnung
42
Ausnehmung
44
Innenringsegment
46
Pfeil
Preferably, the inner ring 20 and the inner ring segments 44 are produced by means of an additive manufacturing process. For example, a so-called selective laser melting or selective electron beam melting method can be used for this purpose. As a result, an inner ring 20 can be produced with geometries which can not be produced by conventional methods. In particular, directly respective recesses and / or passage openings 40 may be provided in the inner ring 20. By contrast, the passage openings 40 can be introduced into the inner ring 20 in the case of an axially undivided inner ring 20, in particular due to the curvature of the inner ring 20, for example, not by conventional milling or drilling.
10
guide vane
12
adjustment axis
14
vane
16
radially inner end region
18
recess
20
inner ring
22
fuse element
24
outer ring
26
pivot
30
coordinate system
32
arrow
34
arrow
36
sealing element
38
Through opening
40
Through opening
42
recess
44
Inner ring segment
46
arrow

Claims (12)

Leitschaufelsystem (10) für eine Strömungsmaschine mit wenigstens einer um eine Verstellachse (12) drehbar gelagerten Leitschaufel (14), welche mit einem radial inneren Endbereich (16) in einer korrespondierenden Ausnehmung (18) eines Innenrings (20) angeordnet ist, wobei die Anordnung der Leitschaufel (40) an dem Innenring (20) mittels eines Sicherungselements (22) formschlüssig gesichert ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Sicherungselement (22) als längliches Element ausgebildet ist, welches wenigstens in einer in Umfangsrichtung der Strömungsmaschine verlaufenden Ausnehmung (42) und/oder Durchgangsöffnung (38) des radial inneren Endbereichs (16) der Leitschaufel (14) und wenigstens in einer in Umfangsrichtung der Strömungsmaschine verlaufenden Ausnehmung und/oder Durchgangsöffnung (40) des Innenrings (20) angeordnet ist.Guide vane system (10) for a turbomachine with at least one about an adjustment axis (12) rotatably mounted vane (14) which is arranged with a radially inner end portion (16) in a corresponding recess (18) of an inner ring (20), wherein the arrangement the guide vane (40) is positively secured to the inner ring (20) by means of a securing element (22),
characterized in that
the securing element (22) is designed as an elongate element, which extends at least in a circumferential direction of the turbomachine recess (42) and / or passage opening (38) of the radially inner end portion (16) of the guide vane (14) and at least in a circumferential direction of the Turbomachine extending recess and / or passage opening (40) of the inner ring (20) is arranged. Leitschaufelsystem (10) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens zwei Leitschaufeln (14) des Leitschaufelsystems (10) mittels eines gemeinsamen Sicherungselements (22) gesichert sind.Guide vane system (10) according to claim 1,
characterized in that
at least two vanes (14) of the vane system (10) are secured by means of a common securing element (22). Leitschaufelsystem (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ausnehmung (42) der Leitschaufel (14) als außen wenigstens teilweise um den radial inneren Endbereich (16) der Leitschaufel (14) verlaufende Nut ausgebildet ist.Guide vane system (10) according to one of claims 1 or 2,
characterized in that
the recess (42) of the guide vane (14) is designed as a groove extending on the outside at least partially around the radially inner end region (16) of the guide vane (14). Leitschaufelsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Sicherungselement (22) als in Umfangsrichtung verlaufender, im Querschnitt runder oder eckiger Sicherungsdraht ausgebildet ist.Guide vane system (10) according to one of the preceding claims,
characterized in that
the securing element (22) is designed as a circumferentially extending, round or rectangular cross-sectional security wire. Leitschaufelsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Innenring (20) in axialer Richtung der Strömungsmaschine ungeteilt ist.Guide vane system (10) according to one of the preceding claims,
characterized in that
the inner ring (20) is undivided in the axial direction of the turbomachine. Leitschaufelsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Innenring (20) in Umfangsrichtung der Strömungsmaschine in wenigstens zwei Innenringsegmente (44) geteilt ist.Guide vane system (10) according to one of the preceding claims,
characterized in that
the inner ring (20) is divided in the circumferential direction of the turbomachine into at least two inner ring segments (44). Leitschaufelsystem (10) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
pro Innenringsegment (44) jeweils ein Sicherungselement (22) vorgesehen ist.Guide vane system (10) according to claim 6,
characterized in that
one securing element (22) is provided per inner ring segment (44). Leitschaufelsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Innenring (20) zumindest teilweise mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt ist.Guide vane system (10) according to one of the preceding claims,
characterized in that
the inner ring (20) is at least partially manufactured by means of an additive manufacturing process. Leitschaufelsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
an dem Innenring (20) radial innenseitig wenigstens ein Dichtungselement (36) angeordnet ist.Guide vane system (10) according to one of the preceding claims,
characterized in that
at least one sealing element (36) is arranged on the inner ring (20) on the radially inner side. Leitschaufelsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ausnehmung (42) und/oder die Durchgangsöffnung (38) des radial inneren Endbereichs (16) der Leitschaufel (14) wenigstens bereichsweise länglich korrespondierend zu dem Sicherungselement (22) ausgebildet ist und/oder die Ausnehmung und/oder die Durchgangsöffnung (40) des Innenrings (20) wenigstens bereichsweise länglich korrespondierend zu dem Sicherungselement (22) ausgebildet ist.Guide vane system (10) according to one of the preceding claims,
characterized in that
the recess (42) and / or the passage opening (38) of the radially inner end region (16) of the guide blade (14) is at least partially elongated corresponding to the securing element (22) and / or the recess and / or the passage opening (40) the inner ring (20) is at least partially elongated corresponding to the securing element (22). Strömungsmaschine, insbesondere Flugtriebwerk,
dadurch gekennzeichnet, dass
diese wenigstens ein Leitschaufelsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.Turbomachine, in particular aircraft engine,
characterized in that
this at least one guide vane system (10) according to one of the preceding claims. Verfahren zur Montage eines Leitschaufelsystem (10) für eine Strömungsmaschine mit den Schritten: - Bereitstellen wenigstens einer um eine Verstellachse (12) drehbar lagerbaren Leitschaufel (14) mit einem radial inneren Endbereich (16), welcher wenigstens eine in Einbaulage der Leitschaufel (14) in Umfangsrichtung der Strömungsmaschine verlaufende Ausnehmung (42) und/oder Durchgangsöffnung (38) aufweist, eines Innenrings (26) mit einer zu dem radial inneren Endbereich (16) der Leitschaufel (14) korrespondierenden Ausnehmung (18) und mit wenigstens einer in Umfangsrichtung der Strömungsmaschine verlaufenden Ausnehmung und/oder Durchgangsöffnung (40), und eines als längliches Element ausgebildeten Sicherungselements (22); - Einführen des radial inneren Endbereichs (16) der Leitschaufel (14) in die Ausnehmung (18) des Innenrings (20) ; - Einführen des Sicherungselements (22) in die Ausnehmung (42) und/oder in die Durchgangsöffnung (38) des Innenrings (20) und in die Ausnehmung und/oder in die Durchgangsöffnung (40) der Leitschaufel (14) zum formschlüssigen Sichern der Anordnung der Leitschaufel (14) an dem Innenring (20). Method for assembling a guide vane system (10) for a turbomachine comprising the steps of: Providing at least one guide vane (14) which is rotatably mounted about an adjustment axis (12) and has a radially inner end region (16) which has at least one recess (42) and / or passage opening (38) extending in the installation position of the guide vane (14) in the circumferential direction of the turbomachine ), an inner ring (26) with a to the radially inner end portion (16) of the guide vane (14) corresponding recess (18) and with at least one circumferentially of the turbomachine extending recess and / or passage opening (40), and one as elongated Element formed fuse element (22); - Introducing the radially inner end portion (16) of the guide vane (14) in the recess (18) of the inner ring (20); - Introducing the securing element (22) in the recess (42) and / or in the passage opening (38) of the inner ring (20) and in the recess and / or in the passage opening (40) of the guide vane (14) for the positive securing of the arrangement the vane (14) on the inner ring (20).
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