EP4650574A1 - Verstellringanordnung zum verstellen von schaufeln einer turbomaschine, turbomaschinenbaugruppe, verfahren zum betreiben einer verstellringanordnung und verfahren zum bereitstellen einer verstellringanordnung - Google Patents

Verstellringanordnung zum verstellen von schaufeln einer turbomaschine, turbomaschinenbaugruppe, verfahren zum betreiben einer verstellringanordnung und verfahren zum bereitstellen einer verstellringanordnung

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EP4650574A1
EP4650574A1 EP25171179.2A EP25171179A EP4650574A1 EP 4650574 A1 EP4650574 A1 EP 4650574A1 EP 25171179 A EP25171179 A EP 25171179A EP 4650574 A1 EP4650574 A1 EP 4650574A1
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EP
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sliding element
turbomachine
adjusting ring
sliding
arrangement
Prior art date
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Pending
Application number
EP25171179.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Raphael Roth
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MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines AG
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to an adjusting ring arrangement for adjusting blades of a turbomachine, a turbomachine assembly with the adjusting ring arrangement, and a method for operating or providing the adjusting ring arrangement.
  • One object of an embodiment of the present invention is to improve an adjusting ring arrangement for adjusting blades of a turbomachine (assembly) or its operation and/or provision.
  • an adjusting ring arrangement which is designed or used for adjusting blades of a turbomachine, comprises an adjusting ring, in particular a so-called unison ring, and a sliding element arrangement with at least one sliding element which, in at least one operating state of the turbomachine, slides at least temporarily on a surface of a housing of the turbomachine, in particular opposite the sliding element(s) (arrangement), preferably radially, when adjusting blades of the turbomachine, or is provided or designed or used for this purpose.
  • the turbomachine is, in one embodiment, a gas turbine, preferably an aircraft engine gas turbine.
  • a turbomachine assembly protected herein is, in one embodiment, a gas turbine assembly, preferably an aircraft engine gas turbine assembly.
  • the gas turbine assembly comprises at least one turbine or compressor stage, preferably at least one high-pressure compressor stage.
  • the housing of the turbomachine can, in particular, be a housing for or with one or more turbine or compressor stages, preferably for or with at least one high-pressure compressor stage.
  • the adjustable blades are, in one embodiment, preferably rotatable about their longitudinal axis, guide vanes.
  • the blades are mechanically coupled to the adjusting ring, in one embodiment by means of coupling elements.
  • the adjusting ring is designed to adjust the blades relative to the housing, preferably around a (main) machine or rotation axis of the turbomachine or turbine or compressor stage(s), or is configured for this purpose.
  • the present invention is particularly suitable for such adjusting ring arrangements, especially due to the operating conditions.
  • radial refers to a direction perpendicular to a (main) machine or rotation axis of the turbomachine (assembly) and/or perpendicular to a rotation or circumferential direction around this axis.
  • the at least one sliding element has a retaining section which is pressed into a recess of the adjusting ring, in one embodiment such that it forms an interference fit with this recess and/or is frictionally fixed by pressing it in or the interference fit (in the recess).
  • the sliding element arrangement has at least three, in a further development at least six, and in one embodiment at least ten sliding elements, each of which, in at least one operating state of the turbomachine, when adjusting the blades of the turbomachine, slide at least temporarily on a surface of the housing of the turbomachine, in particular opposite the (respective) sliding element or the sliding element arrangement, preferably radially, or are provided or arranged or used for this purpose, wherein these sliding elements each have a retaining section which is pressed into a recess of the adjusting ring.
  • Radial guidance can be improved by at least three sliding elements; by at least six sliding elements, guidance can be further improved and/or load reduced. Radial guidance can be achieved with exceptional precision by at least ten sliding elements, and/or load can be reduced particularly advantageously. In particular, the weight savings compared to a multi-part screw connection can enable such a higher number of sliding elements and thus a correspondingly improved guidance or reduced load.
  • the sliding element(s) of the sliding element arrangement (each) has a sliding section that protrudes from the adjusting ring, in particular the corresponding recess into which the retaining section of the (respective) sliding element is pressed, preferably radially protruding or extending beyond, and has a sliding surface which, in at least one operating state of the turbomachine, when adjusting blades of the turbomachine, at least temporarily slides on a surface of the housing of the turbomachine, in particular opposite this sliding surface, preferably radially, or is provided or arranged or used for this purpose.
  • this advantageously avoids grinding the adjusting ring itself against the housing, thereby improving the functionality of the adjusting ring and/or reducing wear of the adjusting ring and/or housing.
  • the sliding element(s) of the sliding element arrangement (each) has a sliding surface which, in at least one operating state of the turbomachine, slides at least temporarily on a surface of the housing of the turbomachine, preferably radially opposite this sliding surface, when adjusting the blades of the turbomachine, or is provided or arranged or used for this purpose, preferably the aforementioned sliding surface of a projecting sliding section.
  • this sliding surface (each) comprises plastic, in a further development polyimide, preferably Vespel® , and/or, preferably fiber-reinforced, particularly preferably carbon fiber-reinforced, graphite.
  • the retaining section of one or more of the sliding elements is formed in one piece. Additionally or alternatively, in one embodiment, the sliding section of one or more of the sliding elements is formed in one piece. Particularly preferred are, in one embodiment, the retaining section and the sliding surface of one or more of the sliding elements, and in a further development, the retaining section and the sliding section of the respective sliding element, formed in one piece, in another embodiment integrally formed or metallurgically bonded together, and in a particularly advantageous embodiment, one or more of the sliding elements is formed in one piece.
  • a stop limits the insertion of one or more of the sliding element(s) of the sliding element arrangement (each) into the recess of the adjusting ring, into which the retaining section of this sliding element is or will be pressed, in a form-fitting manner.
  • the sliding element(s) of the sliding element arrangement preferably its sliding section(s)
  • the (respective) recess of the adjusting ring, into which the retaining section of this sliding element is pressed has (each) a shoulder that positively limits the insertion of this sliding element into this recess.
  • the recess into which the retaining section of the sliding element is pressed, and/or the retaining section of this sliding element is located on one or more of the sliding element(s) of the sliding element arrangement. which is pressed or will be pressed into the recess, (each) has at least a non-rotationally symmetric cross-section.
  • the recess into which the retaining section of this sliding element is or will be pressed, and/or the retaining section of this sliding element which is or will be pressed into the recess, and/or the sliding section of this sliding element (each) is cylindrically formed; in a further development, the recess is stepped, preferably to form the aforementioned step or stop.
  • the recess of the adjusting ring, into which the retaining section of this sliding element is pressed has a through-opening in one or more of the sliding element(s) of the sliding element arrangement.
  • the recess of the adjusting ring, into which the retaining section of this sliding element is pressed is arranged between two bearings on which coupling elements are mounted or are provided or used for this purpose, and by means of these coupling elements adjustable blades of the turbomachine are coupled or are provided or used to the adjusting ring.
  • At least one sliding element of the sliding element arrangement contacts a surface of the housing in at least one operating state of the turbomachine, or the turbomachine (assembly) or adjusting ring arrangement is configured or operated accordingly. Additionally or alternatively, in at least one operating state of the turbomachine, a (radial) gap is formed between at least one sliding element of the sliding element arrangement and a surface of the housing opposite this sliding element, preferably radially, or the turbomachine (assembly) or adjusting ring arrangement is configured or operated accordingly.
  • the sliding elements mentioned here can support the adjusting ring on the housing permanently or only occasionally or temporarily, or in one or more operating states of the turbomachine, or in one embodiment only exceptionally, in particular if, especially due to temperature and/or vibration, a radial gap between the sliding element and the housing surface that is provided for in itself or by design temporarily closes or disappears.
  • the adjusting ring in at least one operating state of the turbomachine, is adjusted, preferably by rotating it about its longitudinal axis, by blades, preferably guide vanes, coupled to the adjusting ring, preferably mechanically, preferably via lever or arm mechanisms or coupling elements, preferably about a (main) machine or rotation axis of the turbomachine or turbine or compressor stage(s), and in doing so, the sliding element(s) of the sliding element arrangement slides at least temporarily on a surface of a housing of the turbomachine.
  • the retaining section of the or one or more of the sliding element(s) of the sliding element arrangement is pressed (each) into a recess of the adjusting ring.
  • a sliding surface of at least one of these sliding elements which is provided, arranged, or used for at least temporary sliding on the surface of the turbomachine housing, is post-machined after the retaining section of this sliding element has been pressed into a recess of the adjusting ring. In another embodiment, this is done before mounting the adjusting ring on the housing and/or by material removal. In a further development, it is done by machining, preferably by grinding. This allows the clearance between the sliding element and the housing to be advantageously adjusted to the required dimension.
  • a sliding surface of one or more of the sliding elements which is provided, arranged, or used for at least temporary sliding on the surface of the turbomachine housing, is countersunk without material removal after the retaining section of this sliding element has been pressed into a recess of the adjusting ring.
  • the (radial) gap between the sliding element and the housing (surface) can be designed in such a way that grinding or similar measures are no longer necessary.
  • FIG. 7 Figure 1 illustrates a turbomachine assembly according to an embodiment of the present invention, comprising a housing 1 of a turbomachine, adjustable blades of the turbomachine, of which two blades 2 are shown by way of example for clarity, and an adjusting ring arrangement according to an embodiment of the present invention, in particular according to Fig. 1, 2 , 5 and 6 or 3, 4 , for adjusting the blades.
  • the adjusting ring arrangement in turn has an adjusting ring 10, to which the blades 2 are coupled via coupling links 21 such that a rotation of the adjusting ring 10 by a (in Fig. 7 horizontal) axis of rotation causes a rotation of the blades 2 about their longitudinal axes.
  • Fig. 1 shows a part of an adjusting ring arrangement according to an embodiment of the present invention in a radial top view
  • Fig. 2 a part of this adjusting ring assembly in a section along line II-II in Fig. 1
  • Fig. 5 a part of this adjusting ring assembly in Fig. 2 corresponding representation during the assembly of a sliding element
  • Fig. 6 This sliding element in a radial view from below.
  • Fig. 3 shows a part of an adjusting ring arrangement according to a (further) embodiment of the present invention in a radial top view
  • Fig. 4 a part of this adjusting ring assembly in a section along line IV-IV in Fig. 3 .
  • the adjusting ring arrangement of the turbomachine assembly of the Fig. 7 in particular the adjusting ring arrangement according to Fig. 1, 2 , 5 and 6 or the adjusting ring arrangement according to Fig. 3, 4 Therefore, the two statements will be according to Fig. 1, 2 , 5 and 6 or according to Fig. 3, 4
  • the following joint explanations identify corresponding features with identical reference symbols and address differences between the two versions.
  • the adjusting ring arrangement comprises (each) a sliding element arrangement with several sliding elements for at least temporary sliding on a surface 1A of the housing 1 of the turbomachine when adjusting the blades 2 of the turbomachine in at least one operating state of the turbomachine, wherein these sliding elements each have a retaining section 30 which is pressed into a recess 11 of the adjusting ring 10.
  • the sliding element arrangement preferably has more than ten of these sliding elements, each of which has such a retaining section 30, which is pressed into such a recess 11 of the adjusting ring 10.
  • the sliding elements of the sliding element arrangement each have a sliding section 31 integrally formed with the retaining section 30, which protrudes from the adjusting ring 10 or the corresponding recess 11 and has a sliding surface 32 for at least temporary sliding on the surface 1A of the housing 1 of the turbomachine when adjusting the blades 2 of the turbomachine in at least one operating state of the turbomachine, wherein the sliding surface 32 preferably comprises plastic, in particular polyimide, and/or, in particular, fiber-reinforced graphite.
  • the sliding sections 31 of the sliding elements of the sliding element arrangement each have a collar 31A which positively limits the insertion of the respective sliding element into the corresponding recess 11 of the adjusting ring 10, into which the retaining section 30 of this sliding element is or will be pressed.
  • a stop limits the insertion of the respective sliding element into the respective recess 11 of the adjusting ring 10, into which the retaining section 30 of this sliding element is pressed, in a form-fitting manner.
  • the recesses 11 of the adjusting ring 10, into which the retaining sections 30 of the sliding elements are pressed each have a through-opening and are each arranged between two bearings 22 for coupling elements 21 for coupling adjustable blades 2 of the turbomachine.
  • the retaining sections 30 of the sliding elements of the sliding element arrangement are inserted into the corresponding recesses. 11 of the adjusting ring 10 is pressed in. This is shown in an example in Fig. 5 indicated, whereby Fig. 6 a sliding element in a radial view from below or from the recess 11.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verstellringanordnung zum Verstellen von Schaufeln (2) einer Turbomaschine, wobei die Verstellringanordnung einen Verstellring (10) und eine Gleitelementanordnung mit wenigstens einem Gleitelement zum wenigstens zeitweisen Gleiten auf einer Oberfläche (1A) eines Gehäuses (1) der Turbomaschine bei einem Verstellen von Schaufeln (2) der Turbomaschine in wenigstens einem Betriebszustand der Turbomaschine aufweist, wobei dieses Gleitelement einen Halteabschnitt (30) aufweist, der in eine Aussparung (11) des Verstellrings (10) eingepresst ist. Die Erfindung betrifft außerdem eine Turbomaschinenbaugruppe, ein Verfahren zum Betreiben einer Verstellringanordnung und ein Verfahren zum Bereitstellen einer Verstellringanordnung.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verstellringanordnung zum Verstellen von Schaufeln einer Turbomaschine, eine Turbomaschinenbaugruppe mit der Verstellringanordnung sowie ein Verfahren zum Betreiben oder Bereitstellen der Verstellringanordnung.
  • Nach betriebsinterner Praxis ist es bekannt, Schaufeln einer Turbomaschine durch Verstellen eines Verstellrings, der hierzu mit den Schaufeln entsprechend gekoppelt ist, zu verstellen.
  • Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verstellringanordnung zum Verstellen von Schaufeln einer Turbomaschine(nbaugruppe) bzw. deren Betrieb und/oder Bereitstellung zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Verstellringanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. eine Turbomaschinenbaugruppe nach Anspruch 11 mit wenigstens einer hier beschriebenen Verstellringanordnung bzw. ein Verfahren zum Betreiben bzw. Bereitstellen einer hier beschriebenen Verstellringanordnung nach Anspruch 13 bzw. 14 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.
  • Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist eine Verstellringanordnung, die zum Verstellen von Schaufeln einer Turbomaschine eingerichtet ist bzw. verwendet wird, einen Verstellring, insbesondere einen sogenannten Unison-Ring, und eine Gleitelementanordnung mit wenigstens einem Gleitelement auf, das in wenigstens einem Betriebszustand der Turbomaschine bei einem Verstellen von Schaufeln der Turbomaschine wenigstens zeitweise auf einer, insbesondere dem/-r Gleitelement(anordnung), vorzugsweise radial, gegenüberliegenden, Oberfläche eines Gehäuses der Turbomaschine gleitet bzw. hierzu vorgesehen bzw. eingerichtet ist bzw. verwendet wird.
  • Die Turbomaschine ist in einer Ausführung eine Gasturbine, vorzugsweise eine Flugtriebwerk-Gasturbine. Entsprechend ist eine hier unter Schutz gestellte Turbomaschinenbaugruppe in einer Ausführung eine Gasturbinenbaugruppe, vorzugsweise eine Flugtriebwerk-Gasturbinenbaugruppe, in einer Weiterbildung weist die Gasturbinenbaugruppe wenigstens eine Turbinen- oder Verdichterstufe, vorzugsweise wenigstens eine Hochdruckverdichterstufe, auf. Entsprechend kann das Gehäuse der Turbomaschine insbesondere ein Gehäuse für bzw. mit eine(r) oder mehrere(n) Turbinen- oder Verdichterstufe(n), vorzugsweise für bzw. mit wenigstens einer Hochdruckverdichterstufe, sein. Die verstellbaren Schaufeln sind in einer Ausführung, vorzugsweise um ihre Längsachse verdrehbare, Leitschaufeln. Vorzugsweise sind die Schaufeln mechanisch, in einer Ausführung mittels Koppelgliedern, mit dem Verstellring gekoppelt bzw. an diesen angekoppelt. Der Verstellring wird in einer Ausführung zum Verstellen der Schaufeln relativ zu dem Gehäuse, vorzugsweise um eine (Haupt)Maschinen- bzw. Rotationsachse der Turbomaschine bzw. Turbinen- bzw. Verdichterstufe(n) gedreht bzw. ist hierzu eingerichtet.
  • Für solche Verstellringanordnungen ist die vorliegende Erfindung, insbesondere aufgrund der Einsatzbedingungen, besonders geeignet.
  • Die Angabe "radial" bezeichnet in einer Ausführung eine Richtung senkrecht zu einer (Haupt)Maschinen- bzw. Rotationsachse der Turbomaschine(nbaugruppe) und/oder senkrecht zu einer Rotations- bzw. Umfangsrichtung um diese Achse.
  • Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist das wenigstens eine Gleitelement einen Halteabschnitt auf, der in eine Aussparung des Verstellrings eingepresst wird bzw. ist, in einer Ausführung derart, dass er mit dieser Aussparung eine Presspassung bildet und/oder durch das Einpressen bzw. die Presspassung (in der Aussparung) reibschlüssig fixiert ist.
  • Hierdurch kann in einer Ausführung gegenüber einer mehrteiligen Verschraubungslösung mit Futterblechen oder dergleichen vorteilhaft eine Teilezahl und/oder Bauraum und/oder Gewicht reduziert werden.
  • In einer Ausführung weist die Gleitelementanordnung wenigstens drei, in einer Weiterbildung wenigstens sechs, in einer Ausführung wenigstens zehn, Gleitelemente auf, die jeweils in wenigstens einem Betriebszustand der Turbomaschine bei einem Verstellen von Schaufeln der Turbomaschine wenigstens zeitweise auf einer, insbesondere dem (jeweiligen) Gleitelement bzw. der Gleitelementanordnung, vorzugsweise radial, gegenüberliegenden, Oberfläche des Gehäuses der Turbomaschine gleiten bzw. hierzu vorgesehen bzw. eingerichtet sind bzw. verwendet werden, wobei diese Gleitelemente jeweils einen Halteabschnitt aufweisen, der jeweils in eine Aussparung des Verstellrings eingepresst wird bzw. ist.
  • Durch wenigstens drei Gleitelemente kann eine radiale Führung verbessert werden, durch wenigstens sechs Gleitelemente vorteilhaft die Führung weiter verbessert und/oder eine Belastung reduziert werden. Durch wenigstens zehn Gleitelemente kann eine radiale Führung ganz besonders präzise realisiert und/oder eine Belastung besonders vorteilhaft reduziert werden, wobei insbesondere eine Gewichtsersparnis gegenüber einer mehrteiligen Verschraubungslösung eine solch höhere bzw. hohe Anzahl von Gleitelementen und damit eine entsprechend verbesserte Führung bzw. reduzierte Belastung ermöglichen kann.
  • In einer Ausführung weist/-en das bzw. eines oder mehrere Gleitelement(e) der Gleitelementanordnung (jeweils) einen Gleitabschnitt auf, der aus dem Verstellring, insbesondere der entsprechenden Aussparung, in die der Halteabschnitt des (jeweiligen) Gleitelements eingepresst ist, hervorsteht, vorzugsweise radial hervor- bzw. übersteht, und eine Gleitfläche aufweist, die in wenigstens einem Betriebszustand der Turbomaschine bei einem Verstellen von Schaufeln der Turbomaschine wenigstens zeitweise auf einer, insbesondere dieser Gleitfläche, vorzugsweise radial, gegenüberliegenden, Oberfläche des Gehäuses der Turbomaschine gleitet bzw. hierzu vorgesehen bzw. eingerichtet ist bzw. verwendet wird.
  • Dadurch kann in einer Ausführung vorteilhaft ein Anschleifen des Verstellrings selber an dem Gehäuse vermieden und dadurch die Funktionalität des Verstellrings verbessert und/oder Verschleiß von Verstellring und/oder Gehäuse reduziert werden.
  • In einer Ausführung weist/-en das bzw. eines oder mehrere Gleitelement(e) der Gleitelementanordnung (jeweils) eine Gleitfläche auf, die in wenigstens einem Betriebszustand der Turbomaschine bei einem Verstellen von Schaufeln der Turbomaschine wenigstens zeitweise auf einer, insbesondere dieser Gleitfläche, vorzugsweise radial, gegenüberliegenden, Oberfläche des Gehäuses der Turbomaschine gleitet bzw. hierzu vorgesehen bzw. eingerichtet ist bzw. verwendet wird, vorzugsweise die vorstehend genannte Gleitfläche eines hervorstehenden Gleitabschnitts.
  • In einer Weiterbildung weist/-en diese Gleitfläche(n jeweils) Kunststoff, in einer Weiterbildung Polyimid, vorzugsweise Vespel®, und/oder, vorzugsweise faserverstärktes, besonders bevorzugt kohlefaserverstärktes, Graphit auf.
  • Dadurch können in einer Ausführung besonders vorteilhafte Reibeigenschaften realisiert werden.
  • Zusätzlich oder alternativ ist in einer Ausführung bei dem bzw. einem oder mehreren der Gleitelement(e) der Halteabschnitt (jeweils) einstückig bzw. -teilig (ausgebildet). Zusätzlich oder alternativ ist in einer Ausführung bei dem bzw. einem oder mehreren der Gleitelement(e) der Gleitabschnitt (jeweils) einstückig bzw. -teilig (ausgebildet). Besonderes bevorzugt sind in einer Ausführung bei dem bzw. einem oder mehreren der Gleitelement(e) der Halteabschnitt und die Gleitfläche, in einer Weiterbildung der Halteabschnitt und der Gleitabschnitt, des (jeweiligen) Gleitelements (jeweils) einstückig bzw. -teilig miteinander ausgebildet, in einer Ausführung integral miteinander ausgebildet oder stoffschlüssig miteinander verbunden, in einer besonders vorteilhaften Ausführung ist das bzw. eines oder mehrere der Gleitelement(e jeweils) einstückig bzw. -teilig (ausgebildet).
  • Hierdurch kann in einer Ausführung vorteilhaft eine Teilezahl und/oder Bauraum und/oder Gewicht (weiter) reduziert werden.
  • In einer Ausführung begrenzt bei dem bzw. einem oder mehreren der Gleitelement(e) der Gleitelementanordnung (jeweils) ein Anschlag ein Einführen dieses Gleitelements in die Aussparung des Verstellrings, in welche der Halteabschnitt dieses Gleitelements eingepresst ist bzw. wird, formschlüssig.
  • Dadurch kann in einer Ausführung eine radiale Positionierung des entsprechenden Gleitelements, insbesondere ein Einpressen in eine(r) gewünschte(n) Tiefe, verbessert und/oder eine radiale Position (ab)gesichert und/oder eine Presspassung entlastet werden.
  • In einer Ausführung weist/-en das bzw. ein oder mehrere Gleitelement(e) der Gleitelementanordnung, vorzugsweise dessen bzw. deren Gleitabschnitt(e), (jeweils) einen Vorsprung, in einer Weiterbildung einen Kragen, auf, der ein Einführen dieses Gleitelements in die Aussparung des Verstellrings, in die der Halteabschnitt dieses Gleitelements eingepresst ist, formschlüssig begrenzt.
  • Dadurch können in einer Ausführung an sich bereits vorhandenen Aussparungen verwendet und mit diesen ein formschlüssiger Anschlag realisiert werden. Zusätzlich oder alternativ können hierdurch in einer Ausführung die Aussparung(en) einfacher hergestellt werden.
  • In einer Ausführung weist bei dem bzw. einem oder mehreren der Gleitelement(e) der Gleitelementanordnung die (jeweilige) Aussparung des Verstellrings, in die der Halteabschnitt dieses Gleitelements eingepresst ist, (jeweils) einen Absatz auf, der ein Einführen dieses Gleitelements in diese Aussparung formschlüssig begrenzt.
  • Dadurch können in einer Ausführung die Gleitelement(e) einfacher hergestellt und/oder ersetzt werden.
  • In einer Ausführung weist bei dem bzw. einem oder mehreren der Gleitelement(e) der Gleitelementanordnung die Aussparung, in die der Halteabschnitt dieses Gleitelements eingepresst ist bzw. wird, und/oder der Halteabschnitt dieses Gleitelements, der in die Aussparung eingepresst ist bzw. wird, (jeweils) wenigstens einen nicht-rotationssymmetrischen Querschnitt auf.
  • Dadurch können in einer Ausführung an sich bereits vorhandenen Langloch-Aussparungen verwendet und/oder eine formschlüssige Verdrehsicherung des Gleitelements realisiert und/oder eine Montage mit einer vorgegebenen Orientierung verbessert werden.
  • In einer Ausführung ist bei dem bzw. einem oder mehreren der Gleitelement(e) der Gleitelementanordnung die Aussparung, in die der Halteabschnitt dieses Gleitelements eingepresst ist bzw. wird, und/oder der Halteabschnitt dieses Gleitelements, der in die Aussparung eingepresst ist bzw. wird, und/oder der Gleitabschnitt dieses Gleitelements (jeweils) zylinderartig ausgebildet, in einer Weiterbildung die Aussparung gestuft, vorzugsweise zur Ausbildung des vorgenannten Absatzes bzw. Anschlags.
  • Dadurch können in einer Ausführung die Aussparungen einfacher hergestellt und/oder eine Montage vereinfacht werden.
  • In einer Ausführung weist bei dem bzw. einem oder mehreren der Gleitelement(e) der Gleitelementanordnung die Aussparung des Verstellrings, in die der Halteabschnitt dieses Gleitelements eingepresst ist, eine Durchgangsöffnung auf.
  • Dadurch kann in einer Ausführung Gewicht gespart und/oder die Aussparung einfacher hergestellt und/oder eine Montage vereinfacht werden.
  • In einer Ausführung ist bei dem bzw. einem oder mehreren der Gleitelement(e) der Gleitelementanordnung die Aussparung des Verstellrings, in die der Halteabschnitt dieses Gleitelements eingepresst ist bzw. wird, (jeweils) zwischen zwei Lagerungen angeordnet, an denen Koppelglieder gelagert sind bzw. die hierzu eingerichtet sind bzw. verwendet werden, wobei durch diese Koppelglieder verstellbare Schaufeln der Turbomaschine an den Verstellring angekoppelt sind bzw. werden bzw. die hierzu eingerichtet sind bzw. verwendet werden.
  • Dadurch können in einer Ausführung diese Gleitelemente, insbesondere in Hinblick auf ihre Funktionalität und/oder Belastung und/oder ihren Raumbedarf, besonders vorteilhaft positioniert werden.
  • In einer Ausführung kontaktiert in wenigstens einem Betriebszustand der Turbomaschine wenigstens ein Gleitelement der Gleitelementanordnung eine Oberfläche des Gehäuses bzw. ist die Turbomaschine(nbaugruppe) bzw. Verstellringanordnung hierzu eingerichtet bzw. wird derart betrieben. Zusätzlich oder alternativ ist in einer Ausführung in wenigstens einem Betriebszustand der Turbomaschine zwischen wenigstens einem Gleitelement der Gleitelementanordnung und einer diesem Gleitelement, vorzugsweise radial, gegenüberliegenden Oberfläche des Gehäuses ein (Radial)Spalt ausgebildet bzw. ist die Turbomaschine(nbaugruppe) bzw. Verstellringanordnung hierzu eingerichtet bzw. wird derart betrieben.
  • Mit anderen Worten können hier genannte Gleitelemente den Verstellring an dem Gehäuse permanent oder nur fallweise bzw. temporär bzw. in einem oder mehreren Betriebszuständen der Turbomaschine, in einer Ausführung auch nur ausnahmsweise, abstützen, insbesondere, falls, insbesondere temperatur- und/oder vibrationsbedingt, ein an sich bzw. auslegungstechnisch vorgesehener Radialspalt zwischen Gleitelement und Gehäuseoberfläche sich temporär schließt bzw. verschwindet.
  • Entsprechend wird nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung zum Betreiben einer hier beschriebenen Verstellringanordnung in wenigstens einem Betriebszustand der Turbomaschine der Verstellring zum Verstellen, vorzugsweise Verdrehen um ihre Längsachse, von, vorzugsweise mechanisch, bevorzugt über Hebel- bzw. Armmechanismen bzw. Koppelglieder, mit dem Verstellring gekoppelten Schaufeln, vorzugsweise Leitschaufeln, verstellt, vorzugsweise um eine (Haupt)Maschinen- bzw. Rotationsachse der Turbomaschine bzw. Turbinen- bzw- Verdichterstufe(n) gedreht, und dabei gleitet/-n das bzw. eines oder mehrere Gleitelement(e) der Gleitelementanordnung wenigstens zeitweise auf einer Oberfläche eines Gehäuses der Turbomaschine.
  • Zum Bereitstellen einer hier beschriebenen Verstellringanordnung wird/werden nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung der Halteabschnitt des bzw. eines oder mehrere der Gleitelemente(s) der Gleitelementanordnung (jeweils) in eine Aussparung des Verstellrings eingepresst.
  • In einer Ausführung wird eine Gleitfläche wenigstens eines dieser Gleitelemente, die zum wenigstens zeitweisen Gleiten auf der Oberfläche des Gehäuses der Turbomaschine vorgesehen bzw. eingerichtet ist bzw. verwendet wird, nachbearbeitet, nachdem der Halteabschnitt dieses Gleitelements in eine Aussparung des Verstellrings eingepresst worden ist, in einer Ausführung vor Montage des Verstellrings an dem Gehäuse und/oder materialabtragend, in einer Weiterbildung spanend, vorzugsweise mittels Einschleifen. Dadurch kann das Spiel zwischen Gleitelement und Gehäuse vorteilhaft auf Maß eingestellt werden.
  • In einer Ausführung wird eine Gleitfläche eines oder mehrerer der Gleitelemente(s), die zum wenigstens zeitweisen Gleiten auf der Oberfläche des Gehäuses der Turbomaschine vorgesehen bzw. eingerichtet ist bzw. verwendet wird, nicht materialabtragend abgesenkt, nachdem der Halteabschnitt dieses Gleitelements in eine Aussparung des Verstellrings eingepresst worden ist. Insbesondere kann der (Radial)Spalt zwischen Gleitelement und Gehäuse(oberfläche) in der Auslegung so bestimmt werden bzw. sein, dass ein Einschleifen oder dergleichen nicht weiter notwendig ist.
  • Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
    • Fig. 1
    einen Teil einer Verstellringanordnung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in radialer Draufsicht;
    Fig. 2
    einen Teil dieser Verstellringanordnung in einem Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1;
    Fig. 3
    einen Teil einer Verstellringanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 1 entsprechender Darstellung;
    Fig. 4
    einen Teil dieser Verstellringanordnung in einem Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3;
    Fig. 5
    einen Teil der Verstellringanordnung der Fign. 1, 2 in Fig. 2 entsprechender Darstellung bei einer Montage eines Gleitelements;
    Fig. 6
    das Gleitelement in einer radialen Ansicht von unten; und
    Fig. 7
    eine Turbomaschinenbaugruppe mit einer Verstellringanordnung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 7 illustriert eine Turbomaschinenbaugruppe nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, die ein Gehäuse 1 einer Turbomaschine, verstellbare Schaufeln der Turbomaschine, von denen zur besseren Übersicht exemplarisch zwei Schaufeln 2 angedeutet sind, und eine Verstellringanordnung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, insbesondere gemäß Fig. 1, 2, 5 und 6 oder 3, 4, zum Verstellen der Schaufeln aufweist. Die Verstellringanordnung weist ihrerseits einen Verstellring 10 auf, an den die Schaufeln 2 über Koppelglieder 21 derart angekoppelt sind, dass eine Verdrehung des Verstellrings 10 um eine (in Fig. 7 horizontale) Rotationsachse eine Verdrehung der Schaufeln 2 um ihre Längsachsen bewirkt.
  • Fig. 1 zeigt einen Teil einer bzw. der Verstellringanordnung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer radialen Draufsicht, Fig. 2 einen Teil dieser Verstellringanordnung in einem Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 5 einen Teil dieser Verstellringanordnung in Fig. 2 entsprechender Darstellung bei einer Montage eines Gleitelements und Fig. 6 dieses Gleitelement in einer radialen Ansicht von unten.
  • Fig. 3 zeigt einen Teil einer bzw. der Verstellringanordnung nach einer (weiteren) Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer radialen Draufsicht, Fig. 4 einen Teil dieser Verstellringanordnung in einem Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3.
  • Wie bereits erwähnt, kann die Verstellringanordnung der Turbomaschinenbaugruppe der Fig. 7 insbesondere die Verstellringanordnung gemäß Fig. 1, 2, 5 und 6 oder die Verstellringanordnung gemäß Fig. 3, 4 sein. Daher werden die beiden Ausführungen gemäß Fig. 1, 2, 5 und 6 bzw. gemäß Fig. 3, 4 nachfolgend gemeinsam erläutert, wobei einander entsprechende Merkmale mit identischen Bezugszeichen identifiziert sind und auf Unterschiede zwischen beiden Ausführungen eingegangen wird.
  • Die Verstellringanordnung weist (jeweils) eine Gleitelementanordnung mit mehreren Gleitelementen zum wenigstens zeitweisen Gleiten auf einer Oberfläche 1A des Gehäuses 1 der Turbomaschine bei einem Verstellen der Schaufeln 2 der Turbomaschine in wenigstens einem Betriebszustand der Turbomaschine auf, wobei diese Gleitelemente jeweils einen Halteabschnitt 30 aufweisen, der jeweils in eine Aussparung 11 des Verstellrings 10 eingepresst ist.
  • Obwohl in Fig. 1 bzw. 3 nur drei Gleitelemente erkennbar sind, weist die Gleitelementanordnung vorzugsweise mehr als zehn dieser Gleitelemente auf, die jeweils einen solchen Halteabschnitt 30 aufweisen, der jeweils in eine solche Aussparung 11 des Verstellrings 10 eingepresst ist.
  • Die Gleitelemente der Gleitelementanordnung weisen jeweils einen integral mit dem Halteabschnitt 30 ausgebildeten Gleitabschnitt 31 auf, der aus dem Verstellring 10 bzw. der entsprechenden Aussparung 11 hervorsteht und eine Gleitfläche 32 zum wenigstens zeitweisen Gleiten auf der Oberfläche 1A des Gehäuses 1 der Turbomaschine bei einem Verstellen der Schaufeln 2 der Turbomaschine in wenigstens einem Betriebszustand der Turbomaschine aufweist, wobei die Gleitfläche 32 vorzugsweise Kunststoff, insbesondere Polyimid, und/oder, insbesondere faserverstärktes, Graphit aufweist.
  • In der Ausführung gemäß Fig. 1, 2, 5 und 6 weisen die Gleitabschnitte 31 der Gleitelemente der Gleitelementanordnung jeweils einen Kragen 31A auf, der ein Einführen des jeweiligen Gleitelements in die entsprechende Aussparung 11 des Verstellrings 10, in die der Halteabschnitt 30 dieses Gleitelements eingepresst ist bzw. wird, formschlüssig begrenzt.
  • In der Ausführung gemäß Fig. 3, 4 weisen bei den Gleitelementen der Gleitelementanordnung die zylinderartigen Aussparungen 11 des Verstellrings 10, in die der zylinderartige Halteabschnitt 30 des jeweiligen Gleitelements eingepresst ist, einen Absatz 12 auf, der ein Einführen dieses Gleitelements in diese Aussparung formschlüssig begrenzt.
  • Somit begrenzt bei beiden Ausführungen jeweils bei den Gleitelementen der Gleitelementanordnung ein Anschlag ein Einführen des jeweiligen Gleitelements in die jeweilige Aussparung 11 des Verstellrings 10, in welche der Halteabschnitt 30 dieses Gleitelements eingepresst ist, formschlüssig.
  • In der Ausführung gemäß Fig. 1, 2, 5 und 6 weisen die Aussparungen 11 sowie die Halteabschnitte 30 der Gleitelemente der Gleitelementanordnung jeweils einen nicht-rotationssymmetrischen Querschnitt auf.
  • In der Ausführung gemäß Fig. 3, 4 sind die Aussparungen 11 sowie die Halteabschnitt 30 der Gleitelemente der Gleitelementanordnung jeweils zylinderartig ausgebildet.
  • Bei beiden Ausführungen weisen die Aussparungen 11 des Verstellrings 10, in die die Halteabschnitte 30 der Gleitelemente eingepresst sind, jeweils eine Durchgangsöffnung auf und sind jeweils zwischen zwei Lagerungen 22 für Koppelglieder 21 zum Ankoppeln verstellbarer Schaufeln 2 der Turbomaschine angeordnet.
  • Zum Bereitstellen einer hier gezeigten Verstellringanordnung werden die Halteabschnitte 30 der Gleitelemente der Gleitelementanordnung in die entsprechenden Aussparungen 11 des Verstellrings 10 eingepresst. Dies ist exemplarisch in Fig. 5 angedeutet, wobei Fig. 6 ein Gleitelemente in einer radialen Ansicht von unten bzw. der Aussparung 11 aus zeigt.
  • In der vorliegenden Offenbarung impliziert "weist ein X auf" allgemein keine abschließende Aufzählung, sondern ist eine Kurzform von "weist wenigstens ein X auf" und umfasst auch "weist zwei oder mehr X auf" sowie "weist außer X auch Y auf'. Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Gehäuse
    1A
    Oberfläche
    10
    Verstellring
    11
    Aussparung
    12
    Absatz
    2
    Schaufel
    21
    Koppelglied
    22
    Lagerung
    30
    Halteabschnitt (Gleitelement)
    31
    Gleitabschnitt (Gleitelement)
    31A
    Kragen (Gleitelement)
    32
    Gleitfläche (Gleitelement)

Claims (16)

  1. Verstellringanordnung zum Verstellen von Schaufeln (2) einer Turbomaschine, wobei die Verstellringanordnung einen Verstellring (10) und eine Gleitelementanordnung mit wenigstens einem Gleitelement zum wenigstens zeitweisen Gleiten auf einer Oberfläche (1A) eines Gehäuses (1) der Turbomaschine bei einem Verstellen von Schaufeln (2) der Turbomaschine in wenigstens einem Betriebszustand der Turbomaschine aufweist, wobei dieses Gleitelement einen Halteabschnitt (30) aufweist, der in eine Aussparung (11) des Verstellrings (10) eingepresst ist.
  2. Verstellringanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitelementanordnung wenigstens drei, insbesondere wenigstens sechs, insbesondere wenigstens zehn, Gleitelemente zum wenigstens zeitweisen Gleiten auf der Oberfläche des Gehäuses der Turbomaschine bei einem Verstellen von Schaufeln der Turbomaschine in wenigstens einem Betriebszustand der Turbomaschine aufweist, wobei diese Gleitelemente jeweils einen Halteabschnitt aufweisen, der jeweils in eine Aussparung des Verstellrings eingepresst ist.
  3. Verstellringanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Gleitelement der Gleitelementanordnung einen Gleitabschnitt (31) aufweist, der aus dem Verstellring hervorsteht und eine Gleitfläche (32) zum wenigstens zeitweisen Gleiten auf der Oberfläche des Gehäuses der Turbomaschine bei einem Verstellen von Schaufeln der Turbomaschine in wenigstens einem Betriebszustand der Turbomaschine aufweist.
  4. Verstellringanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Gleitelement der Gleitelementanordnung eine Gleitfläche (32) zum wenigstens zeitweisen Gleiten auf der Oberfläche des Gehäuses der Turbomaschine bei einem Verstellen von Schaufeln der Turbomaschine in wenigstens einem Betriebszustand der Turbomaschine aufweist, die Kunststoff, insbesondere Polyimid, und/oder, insbesondere faserverstärktes, Graphit aufweist und/oder einstückig mit dem Halteabschnitt des Gleitelements ausgebildet ist.
  5. Verstellringanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei wenigstens einem Gleitelement der Gleitelementanordnung ein Anschlag ein Einführen dieses Gleitelements in die Aussparung des Verstellrings, in welche der Halteabschnitt dieses Gleitelements eingepresst ist, formschlüssig begrenzt.
  6. Verstellringanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Gleitelement der Gleitelementanordnung einen Vorsprung (31A) aufweist, der ein Einführen dieses Gleitelements in die Aussparung des Verstellrings, in die der Halteabschnitt dieses Gleitelements eingepresst ist, formschlüssig begrenzt.
  7. Verstellringanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei wenigstens einem Gleitelement der Gleitelementanordnung die Aussparung des Verstellrings, in die der Halteabschnitt dieses Gleitelements eingepresst ist, einen Absatz (12) aufweist, der ein Einführen dieses Gleitelements in diese Aussparung formschlüssig begrenzt.
  8. Verstellringanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei wenigstens einem Gleitelement der Gleitelementanordnung die Aussparung des Verstellrings, in die der Halteabschnitt dieses Gleitelements eingepresst ist, und/oder der Halteabschnitt dieses Gleitelements, der in die Aussparung eingepresst ist, wenigstens einen nicht-rotationssymmetrischen Querschnitt aufweist.
  9. Verstellringanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei wenigstens einem Gleitelement der Gleitelementanordnung die Aussparung des Verstellrings, in die der Halteabschnitt dieses Gleitelements eingepresst ist, und/oder der Halteabschnitt dieses Gleitelements, der in die Aussparung eingepresst ist, zylinderartig ausgebildet ist.
  10. Verstellringanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei wenigstens einem Gleitelement der Gleitelementanordnung die Aussparung des Verstellrings, in die der Halteabschnitt dieses Gleitelements eingepresst ist, eine Durchgangsöffnung aufweist und/oder zwischen zwei Lagerungen (22) für Koppelglieder (21) zum Ankoppeln verstellbarer Schaufeln (2) der Turbomaschine angeordnet ist.
  11. Turbomaschinenbaugruppe, die ein Gehäuse (1) einer Turbomaschine, verstellbare Schaufeln (2) der Turbomaschine und eine Verstellringanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Verstellen der Schaufeln aufweist.
  12. Turbomaschinenbaugruppe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem Betriebszustand der Turbomaschine wenigstens ein Gleitelement der Gleitelementanordnung eine Oberfläche des Gehäuses kontaktiert; und/oder
    in wenigstens einem Betriebszustand der Turbomaschine zwischen wenigstens einem Gleitelement der Gleitelementanordnung und einer diesem Gleitelement gegenüberliegenden Oberfläche des Gehäuses ein Spalt ausgebildet ist.
  13. Verfahren zum Betreiben einer Verstellringanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in wenigstens einem Betriebszustand der Turbomaschine der Verstellring (10) zum Verstellen von Schaufeln (2) der Turbomaschine verstellt wird und dabei wenigstens ein Gleitelement (30, 31) der Gleitelementanordnung auf einer Oberfläche (1A) eines Gehäuses (1) der Turbomaschine wenigstens zeitweise gleitet.
  14. Verfahren zum Bereitstellen einer Verstellringanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Halteabschnitt (30) wenigstens eines Gleitelements der Gleitelementanordnung in eine Aussparung (11) des Verstellrings (10) eingepresst wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gleitfläche (32) wenigstens eines Gleitelements der Gleitelementanordnung, die zum wenigstens zeitweisen Gleiten auf der Oberfläche des Gehäuses der Turbomaschine vorgesehen ist, nachbearbeitet wird, nachdem der Halteabschnitt dieses Gleitelements in eine Aussparung (11) des Verstellrings eingepresst worden ist.
  16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14-15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gleitfläche (32) wenigstens eines Gleitelements der Gleitelementanordnung, die zum wenigstens zeitweisen Gleiten auf der Oberfläche des Gehäuses der Turbomaschine vorgesehen ist, nicht materialabtragend abgesenkt wird, nachdem der Halteabschnitt dieses Gleitelements in eine Aussparung (11) des Verstellrings eingepresst worden ist.
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