SE407840B - Anordning for stromningsreglering av kompressorer - Google Patents

Description

vÅi1z6íÄÄ kerar.närhet till ett pumpningstillstånd, och som använder dessa parametrar för att reglera ringen mellan nämnda två lägen. Detta är ett verksamt medel att enkelt och effektivt eliminera översteg- ring.

Ett av problemen med nämnda anordning är emellertid att den antingen är inkopplad eller urkopplad. Den plötsliga ändringen i strömningsbanan genom kompressorn förorsakar effektpumpning som kan vara besvärande för en användare. Det är därför önskvärt att succes- sivt och mjukt modulera öppnandet av den delade ringen för att un- derlätta övergången och undvika märkbar pumpning. Med delade ringar enligt känd teknik är det emellertid inte möjligt att bibehålla innerdiametern hos den delade ringen koncentrisk med strömnings- passagen utom vid de fullt sammandragna eller fullt utvidgade lägena.

Dessa problem kan enligt uppfinningen övervinnas med en strömningsreglerande anordning kännetecknad av att den omfattar dels åtminstone en delad ring upptagen i ett i omkretsled förlöpande urtag eller spår i huset, vilken ring har till varandra angränsande fria ändar och cirkulär referensdiameter, dels organ ínkopplade D mellan huset och manövreringspunkter nära intill var och en av ringens fria ändar för förflyttning av dessa fria ändar i riktning mot och bort från varandra i en förutbestämd rörelsebana för att .därigenom ändra ringens referensdiameter, dels styrorgan inkopplade mellan huset och ringen vid en punkt belägen'halvvägs mellan manöv- reringspunkterna på ringen, vilka styrorgan förhindrar omkretsrö- _relse och tillåter radiell rörelse varigenom ringens referensdiame- ter bibehålls väsentligen koncentrisk i förhållande till inlopps- huset oberoende av att referensdiametern ändras.

Olika utföringsformer av anordningen enligt krav l framgår av krav 2-16.

De ovan angivna samt ytterligare, därmed sammanhängande sär- drag hos föreliggande uppfinning kommer att framgå av nedanstående beskrivning av utföringsexempel som visas på den bifogade ritningen, varvid dock är att märka att uppfinningens nyhet framgår av patent- kraven.

För ritningen gäller att fig 1 är en förenklad längdsektion genom en gasturbinmotor vari ingår en strömningsreglerande anord- ning enligt föreliggande uppfinning; fig 2 är en tvärsnittsvy ge- nom den strömningsreglerande anordningen som visas i fig 1, vilken vy är tagen vid linjen 2-2 i fig 1; fig 3 är en ändvy av ett parti 7411361-4 av manövreringsmekanismen för den strömningsreglerande anordningen enligt fig 1 och 2, vilken vy är tagen vid linjen 3-3 i fig 2; fig 4 är en tvärsnittsvy genom en strömningsreglerande anordning som utgör en annan utföringsform av föreliggande uppfinning; och fig 5 är en partiell snittvy genom den strömningsreglerande anord- níngen enligt fig 4, vilken vy är tagen vid linjen 5-5 i fig 4.

Fig 1 visar en gasturbinmotor 10 vari ingår ett kompressor- inloppshus 14 som är fäst vid en för uttagande av effekt avsedd växellåda 12 med hjälp av bultanordningar 16. Kompressorns inlopps- hus 14 har ett yttre, ringformigt hus 18 och ett inre, ringformigt hus 20 som är förenade med varandra genom tvärstag 22 för att bilda en ringformig inloppsströmningsbana 24 för en kompressoranordning, allmänt betecknad 26.

I kompressorn 26 ingår ett roterbart, bladförsett axiellt steg 28 och ett centrifugalkompressorhjul 30, vilka bägge är fästa vid en axel 32 som vid sin främre ände är lagrad medelst en lager- anordning 34 som är fäst vid huset 20. Rotation av det axiella ste- get och centrifugalsteget accelererar luften och sätter densamma under tryck för avtappning in i en diffusoranordning 33 för ökning av dess statiska tryck. Därifrån inkommer luften i en ringformig kammare 35 definierad av ett yttre hus 36 och en gjuten, ringformig, bakre tvärstaganordning 37. En ringformig, perforerad brännkammare 38 är placerad inuti kammaren 35 för att mottaga den under tryck stående luften och uppvisar munstycken 40 varmed bränsle insprutas i brännkammaren 38 från en lämplig källa via en ledning 42.

Bränsle-luft-blandningen tänds med en lämplig anordning för åstad- kommande av en hetgasström som avtappas genom ett turbininlopps- munstycke 44 över en med axialströmning arbetande turbinanordning 46 som ävenledes är monterad på axeln 32 och lagrad medelst lager- anordningen 48 som i sin tur är fäst vid den bakre tvärstaganord- ningen 37. Den heta gasströmmen passerar från kompressorturbinen 46 och över en med axiell strömning arbetande effektturbin 50 som är monterad på en effektturbinaxel 52 som sträcker sig i riktning framåt till en lämplig reduktionsväxeldel (ej visad) i växellådan 12.

När motorn är i drift finns det vissa driftsförhållande varunder så kallad kompressorpumpning kan uppträda. I enlighet med föreliggande uppfinning är en strömningsreglerande anordning 54 inbyggd i kompressorns inlopp 24 för att eliminera nämnda förhål- 741136144 landen. _ _ Som särskilt framgår av fig 2 och 3 ingår i den strömnings- reglerande anordningen 5H ett par med sidorna mot varandra anlig- gande ringdelar 56 upptagna i ett omkretsspår 58 utformat i det yttre inloppshuset 18. Dessa delade ringar har vardera öron 60 och 62 belägna nära intill deras fria ändar 64 resp. 66. Såsom särskilt tydligt framgår av fig 2 har de mot varandra anliggande ringarna olika längder mellan öronen 60, 62 och de fria ändarna 6H resp. 66.

Härigenom har ringarna möjlighet att överlappa (täcka över) varand- ra för att förhindra ett glapprum i den strömningsbana som definie- ras av den cirkulära innerdiametern 68 för ringarna 56. Av tillverk- ningstekniska skäl är de med sidorna mot varandra anliggande ring- arna 56 identiskt lika utformade och helt enkelt vända om, så att de fria ändarna 6ü överlappar varandra, såsom speciellt framgår av fis 3.

En tapp 63 är upptagen i en försänkning 65 som sträcker sig utåt från spåret 58 vid ett ställe som i ringens 56 pmkretsled är beläget mitt emellan öronen 60 och 62. Tungor 67 sträcker sig ra- diellt utåt från ringen 56 på båda sidorna av tappen 63, så att denna fungerar såsom en styrning som tillåter radiell rörelse av ringen 56 men förhindrar rörelse i omkretsled. öronen 60 och 62 har hål 70 och 72 som upptar tappar 74 resp. 76. pessa tappar sträcker sig in i slitsar 78 och 80 utfor- made i det yttre huset 18 i en bågformig fördjupning 82 som sträc- ker sig utåt från omkretsspåret 58. Tapparna 7% och 76 är utforma- . de i ett stycke med länkarna 84 resp. 86 som sträcker sig vinkel- rätt mot tapparna. Länkarna 84 och 86 har vid sina motsatta ändar 7 tappar 88 och 90 som är upptagna i hål 92 och 9ü i ett cylindriskt manövreringselement 96.

Manövreringselementet 96 är lagrat i en cylindrisk borrning 98 i det yttre huset 18 för rotation kring en axel parallell med centrumaxeln för den delade ringen. Manövreringselementet 96 har en radiell arm 100 som är inskruvad i elementet och sträcker sig genom en avlång slits 102 längs med ett parti av omkretsen av det yttre huset 18. En relativt tjock bricka l0U är medelst en mutter 106 fäst på armen 100 och har en ytterdiameter som är ungefär lika stor som bredden på slitsen 102 för att i axiell led fastlägga läget för det cylindriska elementet 96. En gaffelformad manövre- ringslänk 108 är svängbart fäst vid armen 100 medelst en tappJll0. 7411361-4 Manövreringslänken 108 är mekaniskt ansluten till ett lämp- ligt manöverdon eller ställdon 118 som mottar ingående styrsignaler från ett reglersystem 120 för vridning av det cylindriska elementet 96 som svar på vissa bestämda styrsignaler, såsom kommer att beskri- vas nedan.

En alternativ utföringsform av den strömningsreglerande an- ordningen enligt fig 1-3 visas i fig U och 5. Denna anordning omfat- tar en delad ring 122 som har en väsentligen cirkulär innerdiameter l2M och är upptagen i ett i omkretsled förlöpande spår 126 utformat i den inre väggytan av ett yttre, ringformigt hus 128. Vid denna utföringsform har ringen 122 fria ändar 130 och 132, som överlappar varandra genom att de är försedda med motstående, sammanpassande skuldror eller ansatser lšü och 136. Ringens 122 fria ändar omfat- tar öron 138 och 1H0 som sträcker sig radiellt utåt. öronen 138 och INO har slitsar 142 och 144 som upptar styrstíft 146 resp. 1H8.

Såsom kommer att beskrivas nedan styr slitsarna lM2 och läü rörel- sen av ringens 122 fria ändar inom en förutbestämd rörelsebana. örat 138 har en tapp 150 placerad nära dess yttre ände, vil- ken tapp är upptagen i en gaffelformig arm 152 utbildad i ett stycke med en sektorformad kuggning l5ü. Den sektorformade kuggningen 15ü är anbragt på en axel 156 som erhåller en lämplig vridpåverkan från ett styrdon (ej visat). Den sektorformade kuggningen 153 står i kuggingrepp med en motsvarande sektorformad kuggning 158 anordnad på en axel 160 och försedd med en gaffelformad arm 162 som upptar en tapp 16ü vilken är fäst vid den yttre änden av örat lfl0.

Omkretsspåret 126 har ett försänkt parti 166 och en tapp 168 som räknat i omkretsled är belägen mitt emellan öronen 138 och lHO. Radiella tungor 170 sträcker sig utåt på vardera sidan av styrtappen 168, så att ringen 122 har möjlighet att röra sig en- dast i radiell riktning.

I drift arbetar motorn 10 med varierande kompressortryck och -varvtal. Reglersystemet 120 avkänner dessa arbetsförhållanden, på inom denna del av tekniken väl känt sätt, och när det är nöd- vändigt att ändra innerdiametern 68 hos ringen 56 sänder regler- systemet en signal till ställdonet 118 vilket vrider manövrerings- elementet 96. Såsom framgår av fig 2 åstadkommer rotation av ele- mentet 96 i motursriktningen sammandragning av den delade ringen 56, och rotation i medursriktningen åstadkommer en utvidgning av ringen, vilket medför en ändring av innerdiametern 68 hos ringen ä411361-4 56 för åstadkommande av ett kompressorinlopp med variabel tvär- snittsarea. Spåren 78 och 80 styr förskjutningen av ringens 56 fria ändar i förhållande till varandra inom en förutbestämd rörelsebana, vilket säkerställer att centrum för innerdiametern 68 hos ringen 56 förblir väsentligen koaxiellt med centrum av det ringformiga huset 18. Styrtappen 63 tillåter endast sådan rörelse av ringen i radiell riktning att, i kombination med spåren 78 och 80, den önskade koncentriciteten bibehålls oberoende av ändringar i inner- diametern för ringen 56.

Bredden W på ringen 56 har ett maximum vid mitten av ringen för att successivt avta till ett minimivärde w vid ringens fria ändar. Härigenom säkerställas att den naturliga formen på inner- diametern 68 hos ringen 56 förblir cirkulär när ringens ändar för- flyttas i förhållande till varandra. Ifall ringen hade konstant bredd skulle det förefinnas en tendens till större böjning nära mittpunkten av ringen, och därmed distortion av dess cirkulära form.

Radien Bl till hålet 9ü är något mindre än radien R2 till hålet 92 räknat från centrum av manövreringselementet 96. Detta förhållande är tillkommet för att kompensera för det faktum att hålet 9ü ligger närmare det verksamma centrumet för ringen 56 än hålet 92. Skillnaden i radiellt avstånd åstadkommer att hålen rör sig likformigt i förhållande till centrum av ringen 56 för en gi- ven vridning av elementet 96.

Drivningen av de strömningsreglerande anordningarna enligt fig H och 5 är liknande. Vridning av axeln 156 åstadkommer sväng- ning av de sektorformade kuggningarna 154 och l58 för förenad, synkron rörelse. Detta åstadkommer i sin tur förflyttning av ' ringens 122 fria ändar i förhållande till varandra vilket medför ändring av innerdiametern l2H hos ringen 122. Tapparna lü6 och 1ü8 åstadkommer i samverkan med tappen 168 att det effektiva centrumet för innerdiametern 12ü förblir koaxiellt med husets 128 centrum för alla ändringar av innerdiametern hos ringen 122. Även denna ring har en maximal bredd nära mitten av ringens omkrets vilken bredd avtar till en minimibredd vid ringens ändar.

I Den förutbestämda rörelsebanan för de fria ändarna av den delade ringen bestäms vid båda utföringsformerna genom utritning av de geometriska orterna för de fria ändlägena som åstadkommer att centrum för ringens innerdiameter förblir koaxiell med centrum av det ringformiga huset. Detta är möjligt genom att styrtappen 7lr11361-4 nära ringens mitt fixerar ringen i ett radialplan. Förskjutningen av de fria ändarna i förhållande till varandra definierar utvidg- ningen eller sammandragningen av de fria ändarna vilket ger upphov till viss innerdiameter, medan deras avstånd från centrum av huset bestämmer den radie som måste vara lika stor som radien från mitten av ringen 56 eller ringen 122 till husets centrum. Detta låter sig lätt göras, och så snart de geometriska orterna fastlagts så ut- formas slitsarna antingen i huset eller i tungorna för att styra rörelsen av de fria ändarna genom nämnda bestämda rörelsebana.

.Fastän olika föredragna utföringsformer av föreliggande uppfinning har beskrivits ovan, är det lätt för fackmannen inom denna del av tekniken att inse, att ytterligare modifikationer av uppfinningen kan göras utan att man därför frångår uppfinningens bärande idé och dess skyddsomfång, som definieras i nedanstående patentkrav.

Claims (16)

'7lei1361-ilr 3 Patentkrav

1. Strömningsreglerande anordning (SH) för det ringformiga inloppshuset (18) till en kompressor (26), k ä n n e t e c k n a d av att anordningen omfattar dels åtminstone en delad ring (56) upp- tagen i ett i omkretsled förlöpande urtag eller spår (58) i huset (18), vilken ring har till varandra angränsande fria ändar (6H, 66) och cirkulär referensdiameter, dels organ (96) inkopplade mellan huset (18) och manövreringspunkter (60, 62) nära intill var och en av ringens (56) fria ändar (64, 66) för förflyttning av dessa fria ändar i riktning mot och bort från varandra i en förutbestämd rörelsebana för att därigenom ändra ringens (56) referensdiameter, dels styrorgan 6 (63) inkopplade mellan huset (18) och ringen (56) vid en punkt (67) belägen halvvägs mellan manövreringspunkterna (60, 62) På ringen, vilka styrorgan (63) förhindrar omkretsrörelse och tillåter radiell rörelse varigenom ringens (56) referensdiameter bibehålls väsentligen koncentrisk i förhållande till inloppshuset (18) oberoende av att referensdiametern ändras.

2. Anordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att förflyttningsorganen (96) omfattar organ inrättade att styra manövre- ringspunkterna (60, 62) på ringen (56) i den förutbestämda rörelse- banan, så att den inbördes förflyttningen av manövreringspunkterna (60, 62) definierar storleken på referensdiametern, och förflyttningen av manövreringspunkterna i förhållande till husets (18) centrum de- finierar ringens (56) koncentricitet.

3. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att I förflyttningsorganen (96) omfattar länkar (ßh, 86) som har rätvinkligt utskjutande påverkningstappar (7ü, 76) vid en ände, och att huset (18) har bågformiga slitsar (78, 80) som upptar tapparna (7H, 76) för att styra manövreringspunkterna (60, 62) i den förutbestämda rörelse- banan. ' ' H.

4. Anordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att manövreringspunkterna (60, 62) på ringen (56) omfattar tungor nära ringens fria ändar (6H, 66), vilka tungor har genomgående hål (70, 72), och att tapparna (7H, 76) sträcker sig genom hålen och in i slitsarna (78, 80).

5. Anordning enligt krav U, k ä n n e t e c k n a d av att förflyttningsorganen omfattar dels påverkningstappar (88, 90), som sträcker sig i rät vinkel mot länkarna (BU, 86) vid den andra änden 9 71411361-4 av länkarna, dels ett väsentligen oylindriskt element (96) som är lagrat för rotation i huset (18) kring en axel och är försett med ett par hål (92, 9A) excentriskt belägna i förhållande till axeln, vilka påverkningstappar (88, 90) är upptagna i de exeentriska hålen (92, 94), dels en arm (100) som sträcker sig radiellt ut från det cylindriska elementet (96) till det yttre av huset (18), varvid svängning av armen, (100) åstadkommer vridning av det cylindriska elementet (96) och för- flyttning av ringens (56) fria ändar (6ü, 66) i förhållande till varandra.

6. Anordning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att det cylindriska elementet (96) är lagrat i en cylindrisk borrning (98) i huset (18), vilket hus har en slits (102) som sträcker sig genom ett parti av omkretsen av den cylindriska borrningen (98), varjämte anordningen omfattar en relativt tjock hylsa (l0U) telesko- piskt anbragt över den radíella armen (100), vilken hylsa har sådan diameter i förhållande till slitsens (102) bredd, att det cylindriska elementet bibehåller sitt axiella läge.

7. Anordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att styrorganen omfattar dels en styrtapp (63) fäst vid huset vid ett ställe beläget halvvägs mellan manövreringspunkterna (60, 62) på ringen (56), dels ett gaffelformat element (67) som skjuter ut från ringen på båda sidorna av styrtappen (63), varvid tappen bildar en styrning för enbart radiell rörelse av ringen (56).

8. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den omfattar ett par delade ringar (56) vilka var och en förflyttas medelst förflyttningsorgan (96) och styrs för rörelse med hjälp av styrorganen (65), varvid vardera ringen är sådan att avståndet mellan en av de fria ändarna (64, 66) och respektive manövreríngspunkt (60, 62) är större än avståndet för den andra fria änden (64, 66), så att ringarnas (56) fria ändar överlappar varandra.

9. Anordning enligt krav 8, 1< ä n n e t e e k n a d av att den omfattar ett par identiskt lika ringar (56) vilka vardera har samma förhållande mellan sina fria ändar (64, 66) och manövrerings- punkterna (60, 62), vilka ringar är så placerade mot varandra, att de fria ändarna (6H, 66) som har de större avstånden, överlappar varandra.

10. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att ringen (56) har en radiell bredd (W) som är störst vid ringens mitt och avtar till ett minsta värde vid ringens fria ändar (64, 66).

11. ll. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a di av att 1vi8Ä8181z61-n i 10 omkretsspåret (58) är riktat inåt, och att referensdiametern är den delade ringens (56) innerdiameter.

12. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att förflyttningsorganen omfattar dels ett par tungor (138, 1ü0) som skjuter ut radiellt från ringen (122) vid manövreríngspunkterna, dels ett par sektorformade kuggningar (154, 158) som står i ingrepp med varandra och har radiella armar (152, 162) som är så anslutna till tungorna (138, 1140), att vridning av en sektor-formad kuggning medför vridning av bägge kuggningarna för likformig förflyttning av ringens (122) fria ändar (130, 132) i förhållande till varandra. ,

13. Anordning enligt krav 12, k ä n n e t e c k n a d av att tungorna (138, lü0) är försedda med tappar (150, l6H) som skjuter ut från tungorna, och att de sektorformade kuggningarna (15fl, 158) har gaffelformade sektioner vid ändarna av armarna (152, 162), vilka sektioner är upptagna över tapparna (150, 16A). lä.

14. Anordning enligt krav 13, k ä n n e t e c k n a d av ytterligare tappar (1H6, IH8) fästa i huset (128) angränsande till ringens (122) fria ändar (130, 132), varvid tungorna (138, lß0) upp- visar slitsar (1ß2, lüß) som styr ringens fria ändar i den förut- bestämda rörelsebanan.

15. Anordning enligt krav lä, k ä n n e t e c k n a d av att styrorganen omfattar en tapp (168) fäst vid huset (128) vid en punkt belägen halvvägs mellan tungorna (138, 1ü0) samt ett gaffel- format utsprång (170) som skjuter ut radiellt från ringen (122) och är upptaget kring tappen (168) för att medge enbart radiell rörelse 'av ringen. 8

16. Anordning enligt krav 15, k ä n n e t e c k n a d av att ringen (122) har fria ändar (130, 132) som överlappar varandra. ANFÖRDA PUBLIKATIONER: Frankrike 1 136 834 Storbritannien 957 884 Tyskland 1 114 979