WO2006060925A1 - Leitapparat für abgasturbine - Google Patents

Leitapparat für abgasturbine Download PDF

Info

Publication number
WO2006060925A1
WO2006060925A1 PCT/CH2005/000694 CH2005000694W WO2006060925A1 WO 2006060925 A1 WO2006060925 A1 WO 2006060925A1 CH 2005000694 W CH2005000694 W CH 2005000694W WO 2006060925 A1 WO2006060925 A1 WO 2006060925A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ball
adjusting
ball head
lever
sliding
Prior art date
Application number
PCT/CH2005/000694
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Josef Bättig
Robert Dötl
Original Assignee
Abb Turbo Systems Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Abb Turbo Systems Ag filed Critical Abb Turbo Systems Ag
Priority to DE112005002877T priority Critical patent/DE112005002877A5/de
Priority to CN200580042084.4A priority patent/CN101072925B/zh
Publication of WO2006060925A1 publication Critical patent/WO2006060925A1/de
Priority to US11/806,647 priority patent/US7850421B2/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F01D17/162—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for axial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially perpendicular to the rotor centre line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers

Definitions

  • This diffuser is connected upstream of an axially flowing exhaust gas turbine and has in an exhaust gas flow channel axially symmetrical to the turbine axis arranged vanes, which are each pivotable about a radially guided axis, and one of the vanes about the pivot axis adjusting pivoting device.
  • Cross-sectional area of the flow channel can be changed and the exhaust gas turbine can be adapted in a particularly advantageous manner to changing exhaust gas flows, such as occur at part-load operation of the exhaust gas supplying internal combustion engine.
  • Such a distributor is described for example in DE 100 13 335 A1.
  • a collar is concentric with the turbine runner provided, which is arranged radially outwardly in the flow channel.
  • a blade shank guided radially outward from the flow channel through a housing wall is attached at each of the guide vanes.
  • the blade shank is rotatably mounted with its outwardly guided part about the pivot axis.
  • the pivoting device includes an outside of the flow channel arranged and rotatable about the turbine axis collar, and torque from the collar on the blade shank each vane transmitting control lever.
  • the levers are plugged with one end on the shovel shaft. With the other end, the levers are guided in grooves of the adjusting ring.
  • the grooves are bounded by two radially guided groove walls whose distance from each other is slightly larger as the diameter of the guided in the grooves, designed as a ball head ends of the lever.
  • US Pat. Nos. 5,316,438 and 4,867,635 and German Offenlegungsschrift DE 1 503 527 A1 disclose nozzles with adjustable guide vanes.
  • the adjustment mechanism . n of these nozzles have adjusting lever, which transmit power from an adjusting ring on the shafts of the guide vanes for adjusting the vanes.
  • the adjusting levers are provided at one end with a ball head and engage with this in ball sockets in the range of collars.
  • the object of the invention is to provide a diffuser of the type mentioned, which is characterized by a lower wear.
  • the object is achieved according to the invention with a diffuser with the features of claim 1.
  • the acting for transmitting torque from the adjusting ring on the blade shank of each vane on the ball head of the adjusting lever surface is designed in the manner of a ball socket, wherein the ball socket is at least partially formed of translationally displaceably arranged sliding elements. This results in a uniform, large-scale pressure distribution which significantly reduces the wear of the superimposed parts.
  • inventive nozzle sliding shoes are arranged in the grooves of the adjusting ring, which are designed in the manner of a ball socket, and in which the ball heads of the adjusting lever are arranged.
  • the shoes can be produced easily and very inexpensively. Further advantages emerge from the dependent claims. Brief description of the drawings
  • FIG. 1 is an isometric view of a first embodiment of the inventive nozzle with a radially on the ball head of
  • FIG. 2 shows a detailed view of the distributor of FIG. 1 in the mounted state without the adjusting ring
  • FIG. 4 shows a detailed view of a second embodiment of the inventive diffuser with an axially mounted on the ball head of the control lever shoe in the assembled state without the collar,
  • FIG. 5 shows the distributor of FIG. 4 in the disassembled state
  • FIG. 6 is a detail view of the embodiment of the inventive diffuser of FIG. 2, with a flattening at the end of the control lever,
  • Fig. 7 is a detail view of the embodiment of the inventive
  • FIG. 8 shows a section through an exhaust gas turbine with a guide device according to the invention
  • FIG. 9 shows a section through the guide device according to FIG. 1, along the IX-IX of FIG. 1, with the adjusting lever in a middle position
  • FIG. 8 shows a section through an exhaust gas turbine with a guide device according to the invention
  • FIG. 9 shows a section through the guide device according to FIG. 1, along the IX-IX of FIG. 1, with the adjusting lever in a middle position
  • Fig. 10 shows the section of FIG. 9 with a slightly pivoted lever.
  • the exhaust gas turbine comprises a shaft disposed on a shaft rotatable turbine 6 with a blade carrier 62 and attached blades 61.
  • the exhaust turbine includes a turbine housing and a nozzle with an axisymmetric to the turbine axis arranged ring of adjustable vanes 11 and with a swivel device.
  • the vanes can each be pivoted by rotation about a guided in the radial direction, rotatably mounted blade shank 12 in any angular positions between two end positions.
  • the shaft, on one end of the turbine blade carrier is fixed, is guided in a gas-tight manner out of the housing to a bearing point, not shown, and carries at its other end of a Fig. 8 also not apparent compressor wheel.
  • the turbine housing contains a gas inlet housing 71 with an axisymmetrically arranged inlet opening and a gas outlet housing 72 with a radially aligned outlet opening. Between the inlet and outlet openings extends a limited from the turbine housing flow channel. Hot exhaust gas from an exhaust gas source, not shown, in particular an internal combustion engine, is supplied through the inlet opening. This hot exhaust gas is first conducted in a direction of the turbine axis aligned portion of the flow channel. In this section, the exhaust gas is guided over the vanes 11 and the blades 61.
  • the exhaust gas Downstream of the rotor blades, the exhaust gas enters a section of the flow channel bounded by the gas outlet housing, in which it is led away from the axis radially outwards and finally removed from the turbine housing via the outlet opening.
  • the nozzle is at one between the gas inlet housing 71 and the
  • Gas outlet housing 72 clamped support ring 73 held. Between the two housings a thermally decoupled from the support ring relief ring is also clamped, which limits the flow channel in the region of the vanes 11 radially outward and thereby shields the support ring against the direct effect of the hot exhaust gases and thus thermally relieved.
  • Each vane 11 forms a unit with an attached vane shank 12.
  • the blade shank is guided radially outwards out of the flow channel through the housing wall.
  • the blade shank is rotatably mounted with its outwardly guided part to the dashed lines, radially directed pivot axis.
  • the rotational movement is initiated by an adjusting ring 3 arranged outside the flow channel and rotatable about the turbine axis, as well as torque from the adjusting ring 3 on the blade shank 12 of each guide vane transmitting adjusting lever 2.
  • the outwardly guided part of the blade shank 12 is mounted on two radially offset from each other 13 arranged points.
  • the two bearing points 13 are arranged in the support ring 73 used as a portion of the housing.
  • the adjusting lever 2 is connected at one end by a plug connection with the blade shank 12.
  • the end of the control lever has two arranged in the manner of forks claws 22, which are mounted on two plane-parallel guided holding surfaces of the blade shank 12.
  • the retaining surfaces are arranged between the two bearing points 13.
  • the adjusting lever 2 is guided in a groove 4 of the adjusting ring 3.
  • the adjusting lever 2 is formed at its end guided in the groove 4 of the adjusting ring 3 in the manner of a ball head 25.
  • the ball head 25 engages in a ball socket formed in the groove 4.
  • An at least partially present spherical surface of the ball head slides at a caused by turning the adjusting ring 3 pivoting of the adjusting lever 2 about the pivot axis on the also at least partially existing spherical surface of the ball socket.
  • the ball head on both sides of flats, which allow reducing the groove height, without affecting the wobbling motion of the ball head in the ball socket in the relevant area for the operation of the pivoting device.
  • the groove 4 is bounded in the circumferential direction by substantially radially guided, mutually parallel groove walls 41.
  • the median plane between the two groove walls runs exactly in the radial direction, while the two mutually parallel groove walls deviate slightly from the radial direction.
  • the ball socket is formed by two sliding elements 51, each having a flat surface 55 and a spherical surface 52 on opposite sides.
  • the sliding elements lie on opposite sides of the ball head 25 with the flat surfaces 55 on the mutually parallel groove walls 41 and take with their spherical surfaces 52 on the ball head 25.
  • the sliding elements 51 are displaced by the ball head in the groove 4 in the plane of the groove surfaces 41. If the adjusting ring is turned away to the right in FIG. 9, the position of the adjusting lever relative to the adjusting ring changes. In addition to the well visible in Fig. 10 translational displacement of the center of rotation of the ball head within the groove 4, there is a rotation of the actuating lever 2 with respect to the adjusting ring.
  • the translational displacement of the center of rotation of the ball head is made possible by sliding elements 51 sliding along the groove walls 41, while for rotation, the ball head 25 can rotate in any direction in the ball socket 52 formed by the two sliding elements 51.
  • the two sliding elements 51 can be fitted independently between the ball head 25 and the respective groove walls 41.
  • the two sliding elements may also be formed as legs of a sliding block 5, which additionally comprises a connecting piece 53 which holds the two legs together.
  • the ball socket could also be inserted directly into the groove walls.
  • the lever could have an elastically extensible shaft, which can be stretched and bent to a certain extent.
  • the first embodiment of the inventive nozzle is explained in more detail, in which the sliding shoe in the radial direction, i. transverse to the adjusting lever, is pushed onto the adjusting lever.
  • the sliding shoe 5 has two legs 51, which are connected to one another via a flattened connecting element 53. The legs are formed on the inside in the manner of a ball socket 52, so at least partially have a spherical surface.
  • the legs 51 of the shoe are dimensioned so that they deform only elastically when mounting.
  • the opening of the sliding shoe has a clear width L, which is about 10% smaller than the ball diameter of the ball head, or the ball socket. With an opening of this size, the ball can be easily pushed through the opening and is then held securely in the ball socket. As shown in Fig. 3, the edges of the opening can be additionally slightly beveled for ease of sliding. Thanks to the flats on the underside of the control lever 26 and the shoe 53, the shoe can not rotate relative to the adjusting lever after assembly.
  • the spaced apart flats allow for the operation of the actuator necessary, limited wobble, but prevent further rotation, which could lead to the release of the connection between the ball head and the ball socket in the extreme case.
  • the anti-rotation through the flats is thus also a captive, which prevents the mounted shoe from falling off the lever and is lost. 4 and 5, the second embodiment of the inventive diffuser will be explained in more detail, in which the shoe in the axial direction, that is pushed along the adjusting lever, on the adjusting lever.
  • a rotation lock 54 is provided, which may be formed as an additional, flattened leg. Is an additional axial flattening of the ball head provided at the end of the actuating lever, the axial depth of the grooves 4 can be reduced.
  • Fig. 6 and Fig. 7 show thus formed ball heads and shoes of the first and the second embodiment.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

An jede der Leitschaufeln (11) des Leitapparates der Abgasturbine ist ein Schaufelschaft (12) angesetzt. Der Schaufelschaft ist mit seinem nach aussen geführten Teil um die Schwenkachse drehbar gelagert. Die Schwenkvorrichtung enthält einen ausserhalb des Strömungskanals angeordneten und um die Turbinenachse drehbaren Stellring (3) sowie Drehmoment vom Stellring auf den Schaufelschaft jeder Leitschaufel übertragende Stellhebel (2). Die Stellhebel sind mit einem Ende (22) auf dem Schaufelschaft (12) aufgesteckt. Mit dem anderen, als Kugelkopf ausgebildeten Ende (25) sind die Stellhebel in Nuten (4) des Stellrings geführt. Die zum Übertragen von Drehmoment vom Stellring auf den Schaufelschaft jeder Leitschaufel auf den Kugelkopf der Stellhebel wirkende Oberfläche ist nach Art einer Kugelpfanne ausgebildet. Dies ergibt eine gleichmässige, grossflächige Druckverteilung wodurch sich der Verschleiss der aufeinanderpressenden Teile deutlich verringert.

Description

Leitapparat für Abgasturbine
B E S C H RE I B U N G
Technisches Gebiet
Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem Leitapparat nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Dieser Leitapparat ist einer axial angeströmten Abgasturbine vorgeschaltet und weist in einem abgasführenden Strömungskanal axialsymmetrisch zur Turbinenachse angeordnete Leitschaufeln auf, welche jeweils um eine radial geführte Achse schwenkbar sind, und eine die Leitschaufeln um die Schwenkachse verstellende Schwenkvorrichtung. Mit einem solchen Leitapparat kann durch Schwenken der Leitschaufeln die Grosse der vom Abgas durchströmten
Querschnittsfläche des Strömungskanals verändert werden und kann die Abgasturbine so in besonders vorteilhafter Weise an sich verändernde Abgasströmungen angepasst werden, wie sie etwa bei Teillastbetrieb eines das Abgas liefernden Verbrennungsmotors auftreten.
Stand der Technik
Ein derartiger Leitapparat ist beispielsweise in DE 100 13 335 A1 beschrieben. Bei diesem Leitapparat ist konzentrisch zum Turbinenlaufrad ein Stellring vorgesehen, welcher im Strömungskanal radial aussen angeordnet ist. An jede der Leitschaufeln ist ein durch eine Gehäusewand radial nach aussen aus dem Strömungskanal geführter Schaufelschaft angesetzt. Der Schaufelschaft ist mit seinem nach aussen geführten Teil um die Schwenkachse drehbar gelagert. Die Schwenkvorrichtung enthält einen ausserhalb des Strömungskanals angeordneten und um die Turbinenachse drehbaren Stellring, sowie Drehmoment vom Stellring auf den Schaufelschaft jeder Leitschaufel übertragende Stellhebel. Die Stellhebel sind mit einem Ende auf dem Schaufelschaft aufgesteckt. Mit dem anderen Ende sind die Stellhebel in Nuten des Stellrings geführt. Die Nuten sind durch zwei radial geführte Nutwände begrenzt, deren Abstand voneinander etwas grösser ist als der Durchmesser der in den Nuten geführten, als Kugelkopf ausgebildeten Enden der Stellhebel.
Bedingt durch die Dreh- und Schwenkbewegung verschiebt sich der Kugelkopf des Stellhebels auf der Oberfläche der Nutwänden. Aufgrund der punktförmigen Auflage der Kugel in den Nuten des Stellhebels entstehen trotz bescheidenen Normalkräften sehr hohe Hertzsche Pressungen. Die Relativbewegungen der Kugel auf der Oberfläche der Nutwänden sowie die hohen Flächenpressungen können im Betrieb zu Verschleiss an den Gleitpartnern führen.
In den Patentschriften US 5,316,438 und US 4,867,635 sowie in der Offenlegungsschrift DE 1 503 527 A1 sind Leitapparate mit verstellbaren Leitschaufeln offenbart. Die Verstellmechanisme.n dieser Leitapparate weisen Verstellhebel auf, welche zum Verstellen der Leitschaufeln Kraft von einem Stellring auf die Schäfte der Leitschaufeln übertragen. Die Verstellhebel sind an einem Ende mit einem Kugelkopf versehen und greifen mit diesem in Kugelpfannen im Bereich der Stellringe ein.
Kurze Darstellung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Leitapparat der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher sich durch einen geringeren Verschleiss auszeichnet.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss mit einem Leitapparat mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die zum Übertragen von Drehmoment vom Stellring auf den Schaufelschaft jeder Leitschaufel auf den Kugelkopf der Stellhebel wirkende Oberfläche ist nach Art einer Kugelpfanne ausgebildet, wobei die Kugelpfanne zumindest teilweise aus translatorisch verschiebbar angeordneten Gleitelementen gebildet ist. Dies ergibt eine gleichmässige, grossflächige Druckverteilung wodurch sich der Verschleiss der aufeinanderpressenden Teile deutlich verringert.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Leitapparates sind Gleitschuhe in den Nuten des Stellrings angeordnet, welche nach Art einer Kugelpfanne ausgebildet sind, und in welchen die Kugelköpfe der Stellhebel angeordnet sind. Die Gleitschuhe lassen sich auf einfache Weise und sehr kostengünstig herstellen. Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden anhand der Zeichnungen verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemässen Leitapparates genauer erläutert. Hierbei zeigt
Fig. 1 eine isometrische Ansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemässen Leitapparates mit einem radial auf dem Kugelkopf des
Stellhebels aufgesetzten Gleitschuh im montierten Zustand im Stellring,
Fig. 2 eine Detailansicht des Leitapparates nach Fig. 1 im montierten Zustand ohne den Stellring,
Fig. 3 den Leitapparat nach Fig. 2 im demontierten Zustand, Fig. 4 eine Detailansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemässen Leitapparates mit einem axial auf dem Kugelkopf des Stellhebels aufgesetzten Gleitschuh im montierten Zustand ohne den Stellring,
Fig. 5 den Leitapparat nach Fig. 4 im demontierten Zustand,
Fig. 6 eine Detailansicht der Ausführungsform des erfindungsgemässen Leitapparates nach Fig. 2, mit einer Abflachung am Ende des Stellhebels,
Fig. 7 eine Detailansicht der Ausführungsform des erfindungsgemässen
Leitapparates nach Fig. 4, mit einer Abflachung am Ende des Stellhebels,
Fig. 8 einen Schnitt durch eine Abgasturbine mit einem erfindungsgemässen Leitapparat, Fig. 9 einen entlang IX-IX geführten Schnitt durch den Leitapparat nach Fig. 1 mit dem Stellhebel in einer Mittelposition, und
Fig. 10 den Schnitt nach Fig. 9 mit einem leicht geschwenkten Stellhebel.
Weg zur Ausführung der Erfindung
In allen Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleichwirkende Teile. In Fig. 8 ist das Turbinenteil eines Abgasturboladers dargestellt. Die Abgasturbine umfasst ein auf einer Welle angeordnetes, um eine Achse drehbares Turbinenrad 6 mit einem Schaufelträger 62 und daran befestigten Laufschaufeln 61. Zudem umfasst die Abgasturbine ein Turbinengehäuse und einen Leitapparat mit einem axialsymmetrisch zur Turbinenachse angeordneten Kranz von verstellbaren Leitschaufeln 11 und mit einer Schwenkvorrichtung. Die Leitschaufeln können jeweils durch Drehen um einen in radialer Richtung geführten, drehbar gelagerten Schaufelschaft 12 in beliebige Winkelpositionen zwischen zwei Endstellungen geschwenkt werden. Die Welle, auf dessen einem Ende der Turbinenschaufelträger befestigt ist, ist in gasdichter Weise aus dem Gehäuse zu einer nicht dargestellten Lagerstelle geführt und trägt an seinem anderen Ende ein aus der Fig. 8 ebenfalls nicht mehr ersichtliches Verdichterrad.
Das Turbinengehäuse enthält ein Gaseintrittsgehäuse 71 mit einer axialsymmetrisch angeordneten Eintrittsöffnung und ein Gasaustrittsgehäuse 72 mit einer radial ausgerichteten Austrittsöffnung. Zwischen Ein- und Austrittsöffnung erstreckt sich ein vom Turbinengehäuse begrenzter Strömungskanal. Durch die Eintrittsöffnung wird heisses Abgas aus einer nicht dargestellten Abgasquelle, insbesondere einem Verbrennungsmotor, zugeführt. Dieses heisse Abgas wird zunächst in einem in Richtung der Turbinenachse ausgerichteten Abschnitt des Strömungskanals geführt. In diesem Abschnitt wird das Abgas über die Leitschaufeln 11 und die Laufschaufeln 61 geführt. Stromabwärts der Laufschaufeln tritt das Abgas in einen durch das Gasaustrittsgehäuse begrenzten Abschnitt des Strömungskanals ein, in welchem es von der Achse radial nach aussen weggeführt und über die Austrittsöffnung schliesslich aus dem Turbinengehäuse entfernt wird. Der Leitapparat ist an einem zwischen dem Gaseintrittsgehäuse 71 und dem
Gasaustrittsgehäuse 72 eingespannten Tragring 73 gehalten. Zwischen den beiden Gehäusen ist ferner ein vom Tragring thermisch entkoppelter Entlastungsring eingespannt, welcher den Strömungskanal im Bereich der Leitschaufeln 11 radial nach aussen begrenzt und dadurch den Tragring gegenüber der direkten Wirkung der heissen Abgase abschirmt und damit thermisch entlastet. Jede Leitschaufel 11 bildet mit einem angesetzten Schaufelschaft 12 eine Einheit. Der Schaufelschaft ist durch die Gehäusewand radial nach aussen aus dem Strömungskanal geführt. Der Schaufelschaft ist mit seinem nach aussen geführten Teil um die gestrichelt dargestellte, radial gerichtete Schwenkachse drehbar gelagert. Die Drehbewegung wird eingeleitet durch einen ausserhalb des Strömungskanals angeordneten und um die Turbinenachse drehbaren Stellring 3 sowie Drehmoment vom Stellring 3 auf den Schaufelschaft 12 jeder Leitschaufel übertragende Stellhebel 2. Der nach aussen geführte Teil des Schaufelschafts 12 ist an zwei radial gegeneinander versetzt angeordneten Stellen 13 gelagert. Die beiden Lagerstellen 13 sind in dem als Abschnitt des Gehäuses verwendeten Tragring 73 angeordnet. Der Stellhebel 2 ist an einem Ende durch eine Steckverbindung mit dem Schaufelschaft 12 verbunden. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, weist das Ende des Stellhebels zwei nach Art von Gabelzinken angeordnete Klauen 22 auf, welche auf zwei planparallel geführten Halteflächen des Schaufelschafts 12 aufgesteckt sind. Die Halteflächen sind zwischen den beiden Lagerstellen 13 angeordnet. An seinem anderen Ende ist der Stellhebel 2 in einer Nut 4 des Stellrings 3 geführt. Der Stellhebel 2 ist an seinem in der Nut 4 des Stellrings 3 geführten Ende nach Art eines Kugelkopfes 25 ausgebildet. Erfind u ngsgemäss greift der Kugelkopf 25 in eine in der Nut 4 ausgebildete Kugelpfanne ein. Eine zumindest abschnittsweise vorhandene Kugelfläche des Kugelkopfes gleitet bei einer durch Drehen des Stellrings 3 hervorgerufenen Schwenkung des Stellhebels 2 um die Schwenkachse auf der ebenfalls zumindest teilweise vorhandenen Kugelfläche der Kugelpfanne ab. In den dargestellten
Ausführungsformen weist der Kugelkopf beidseitige Abflachungen auf, welche ein Reduzieren der Nutenhöhe erlauben, ohne die Taumelbewegung des Kugelkopfes in der Kugelpfanne im für den Betrieb der Schwenkvorrichtung relevanten Bereich zu beeinträchtigen. In den in den Figuren abgebildeten Ausführungsformen ist die Nut 4 in Umfangsrichtung durch im wesentlichen radial geführte, parallel zueinander verlaufende Nutwände 41 begrenzt. Die Mittelebene zwischen den beiden Nutwänden verläuft genau in radialer Richtung, während die beiden parallel zueinander verlaufenden Nutwände geringfügig von der radialen Richtung abweichen. Wie in Fig. 9 und Fig. 10 in dem Schnitt durch die Anordnung nach Fig. 1 dargestellt, ist die Kugelpfanne durch zwei Gleitelemente 51 geformt, welche jeweils auf gegenüberliegenden Seiten eine ebene Oberfläche 55 und eine kugelförmige Oberfläche 52 aufweisen. Die Gleitelemente liegen auf gegenüberliegenden Seiten des Kugelkopfes 25 mit den ebenen Oberflächen 55 auf den parallel zueinander verlaufenden Nutwänden 41 auf und nehmen mit ihren kugelförmigen Oberflächen 52 den Kugelkopf 25 auf.
Wird der Verstellring 3 zum Verstellen der Leitschaufeln 1 gedreht so werden die Gleitelemente 51 von dem Kugelkopf in der Nut 4 in der Ebene der Nutoberflächen 41 verschoben. Wird der Stellring in Fig. 9 nach rechts weggedreht, so verändert sich die Lage des Stellhebels relativ zum Stellring. Neben der in Fig. 10 gut ersichtlichen translatorischen Verschiebung des Rotationszentrums des Kugelkopfes innerhalb der Nut 4, kommt es zu einer Verdrehung des Stellhebels 2 bezüglich des Stellrings. Die translatorische Verschiebung des Rotationszentrums des Kugelkopfes wird durch die den Nutwänden 41 entlanggleitenden Gleitelementen 51 ermöglicht, während sich für die Verdrehung der Kugelkopf 25 in der durch die beiden Gleitelementen 51 geformten Kugelpfanne 52 beliebig in jede Richtung verdrehen kann. Durch einen kleinen, zumindest teilweise am axialen Rand der Nut umlaufenden Vorsprung kann der in radialer Richtung, d.h. in der Fig. 1 von unten, in die Nut eingeschobene Kugelkopf mitsamt den Gleitelementen 51 am Hinausfallen in axialer Richtung, d.h. in der Fig. 1 in Richtung des Stellhebels 2, gehindert werden. Dies kann auch dadurch verhindert werden, indem an anderer Stelle die Schwenkbewegung des Stellrings und/ oder der Laufschaufeln begrenzt wird.
Die beiden Gleitelemente 51 können unabhängig voneinander zwischen dem Kugelkopf 25 und den jeweiligen Nutwänden 41 eingepasst sein. Zur erleichterten Montage können die beiden Gleitelemente auch als Schenkel eines Gleitschuhs 5 ausgebildet sein, welcher zusätzlich ein die beiden Schenkel zusammenhaltendes Verbindungsstück 53 umfasst.
Alternativ zu der dargestellten Ausführungsform mit den Gleitelementen 51 , könnte die Kugelpfanne auch direkt in die Nutenwände eingelassen sein. Allerdings müsste dann die Bewegungsfreiheit des Stellhebels bezüglich des Stellringes durch andere Mittel sichergestellt werden. Beispielsweise könnte hierfür der Stellhebel einen elastisch dehnbaren Schaft aufweisen, welcher sich bis zu einem gewissen Grad dehnen und verbiegen lässt. Anhand der Fig. 2 und 3 wird die erste Ausführungsform des erfindungsgemässen Leitapparates genauer erläutert, bei welcher der Gleitschuh in radialer Richtung, d.h. quer zum Stellhebel, auf den Stellhebel aufgeschoben ist. Der Gleitschuh 5 weist zwei Schenkel 51 auf, welche über einen abgeflachtes Verbindungselement 53 miteinander verbunden sind. Die Schenkel sind auf der Innenseite in der Art einer Kugelpfanne 52 geformt, weisen also zumindest teilweise eine kugelförmige Oberfläche auf. Bei der Montage des Gleitschuhs 5 auf den Stellhebel 2 wird die Öffnung des
Gleitschuhs von unten über den Kugelkopf 25 geschoben, bis die Kugelpfanne 52 auf der Kugel aufliegt. Die Schenkel 51 des Gleitschuhs sind so dimensioniert, dass sie sich beim Montieren nur elastisch verformen. Die Öffnung des Gleitschuhs weist eine lichte Weite L auf, welche rund 10% kleiner ist als der Kugeldurchmesser des Kugelkopfes, bzw. der Kugelpfanne. Mit einer Öffnung in dieser Grössenordnung kann die Kugel problemlos durch die Öffnung geschoben werden und wird danach sicher in der Kugelpfanne gehalten. Wie in Fig. 3 dargestellt können die Kanten der Öffnung zum erleichterten Aufschieben zusätzlich leicht angeschrägt sein. Dank den Abflachungen auf der Unterseite des Stellhebels 26 und am Gleitschuh 53 kann sich der Gleitschuh nach der Montage relativ zum Stellhebel nicht verdrehen. Die voneinander beabstandeten Abflachungen lassen zwar eine für den Betrieb der Stellvorrichtung notwendige, begrenzte Taumelbewegung zu, verhindern jedoch eine weitergehende Verdrehung, welche im Extremfall zum Lösen der Verbindung zwischen dem Kugelkopf und der Kugelpfanne führen könnte. Die Verdrehsicherung durch die Abflachungen ist somit auch eine Verliersicherung, welche verhindert, dass der montierte Gleitschuh vom Stellhebel abfällt und verloren geht. Anhand der Fig. 4 und 5 wird die zweite Ausführungsform des erfindungsgemässen Leitapparates genauer erläutert, bei welcher der Gleitschuh in axialer Richtung, d.h. längs zum Stellhebel, auf den Stellhebel aufgeschoben ist.
In dieser Ausführungsform kann dank der Abflachung des Kugelkopfes die Höhe B des Gleitschuhs sowie die radiale Nutenhöhe im Stellring reduziert werden. Um ein Verdrehen des Gleitschuhs und ein allfälliges Lösen der Verbindung zwischen dem Kugelkopf und der Kugelpfanne zu verhindern ist eine Verdrehsicherung 54 vorgesehen, welche als ein zusätzlicher, abgeflachter Schenkel ausgebildet sein kann. Ist eine zusätzliche axiale Abflachung des Kugelkopfes am Ende des Stellhebels vorgesehen, kann die axiale Tiefe der Nuten 4 reduziert werden. Fig. 6 und Fig. 7 zeigen derart ausgebildete Kugelköpfe und Gleitschuhe der ersten bzw. der zweiten Ausführungsform. In der zweiten Ausführungsform weist die Abflachung des Kugelkopfes dabei einen Abstand vom Kugelzentrum auf, der kleiner ist als der Abstand der Abflachung 53 des Gleitschuhs, damit die für den Betrieb der Stellvorrichtung notwendige Bewegungsfreiheit des Stellhebels gegeben ist. Bezugszeichenliste
Leitschaufel-Einheit
Leitschaufel
Schaufelschaft
Lagerstellen
Stellhebel
Schaft
Gabelförmiges Ende
Kugelkopf
Oberflächen-Abflachung
Tiefen-Abflachung
Stellring
Nuten
Nutwand, Gleitfläche
Gleitschuh
Gleitelement, Schenkel des Gleitschuhs
Kugelpfanne
Verbindungselement, Abflachung
Verdrehsicherung
Ebene Gleitfläche
Turbinenrad
Laufschaufeln
Turbinenrad-Schaufelträger
Gaseintrittsgehäuse
Gasaustrittsgehäuse
Tragring

Claims

PAT E N TA N S P R Ü C H E
1. Leitapparat für eine Abgasturbine, mit Leitschaufeln (11 ), welche jeweils um einen mit der Leitschaufel verbundenen Schaufelschaft (12) schwenkbar sind, mit einem schwenkbaren Stellring (3), und mit Stellhebeln (2) zum Übertragen von Drehmoment vom Stellring (3) auf den Schaufelschaft (12) jeder Leitschaufel, wobei die Stellhebel jeweils mit einem nach Art eines Kugelkopfes (25) ausgebildeten Ende in einer Nut (4) des Stellrings (3) geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Übertragen von Drehmoment vom Stellring auf den Schaufelschaft jeder Leitschaufel auf den Kugelkopf (25) der Stellhebel wirkende Oberfläche nach Art einer Kugelpfanne (52) ausgebildet ist, dass die Kugelpfanne (52) zumindest teilweise durch Gleitelemente (51) gebildet ist, und dass die Gleitelemente in den Nuten (4) verschiebbar angeordnet sind.
2. Leitapparat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelpfanne (52) eine Öffnung zum Einschieben des Kugelkopfes des Stellhebels aufweist, deren lichte Weite (L) kleiner ist als der Kugeldurchmesser des Kugelkopfes des Stellhebels.
3. Leitapparat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelpfanne mindestens eine Abflachung (53) aufweist, welche einen
Abstand zum Kugelzentrum aufweist, der kleiner ist als der Kugelradius, und dass der Kugelkopf des Stellhebels ebenfalls zumindest eine Abflachung (26) aufweist, welche einen Abstand zum Kugelzentrum aufweist, der kleiner ist als der Abstand zum Kugelzentrum der Abflachung der Kugelpfanne (53).
4. Leitapparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reduktion der Tiefe der Nuten (T) im Stellring die mindestens eine Abflachung des Kugelkopfes des Stellhebels (27) am Ende des Stellhebels und die mindestens eine Abflachung der Kugelpfanne (53) der Abflachung am Ende des Stellhebels (27) gegenüberliegend angeordnet ist.
5. Leitapparat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (4) zumindest teilweise durch zueinander parallel verlaufende Nutwände (41) begrenzt sind, und dass die Gleitelemente (51) auf einander gegenüberliegenden Seiten des Kugelkopfes (25) jeweils zwischen dem Kugelkopf (52) und einer der parallel zueinander verlaufenden Nutwände (41) angeordnet sind.
6. Leitapparat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitelemente (51) als Schenkel eines Gleitschuhs (5) ausgebildet sind, welcher ein die Schenkel miteinander verbindendes Verbindungsstück (53) umfasst.
7. Leitapparat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel des Gleitschuhs beim Einschieben der Kugelköpfe (25) in die Kugelpfannen (52) elastisch deformierbar sind.
8. Gleitschuh mit einer kugelpfannenförmigen Öffnung (52) zur Aufnahme eines
Kugelkopfes und mit zwei parallel zueinander verlaufenden, äusseren Gleitflächen (55).
9. Gleitschuh nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei parallel zueinander angeordnete Schenkel (51) mittels einem Verbindungsstück (53) verbunden sind, dass die Schenkel auf der Innenseite Ausnehmungen aufweisen, welche die kugelpfannenförmige Öffnung (52) begrenzen, und dass die Gleitflächen (55) auf der Aussenseite der Schenkel (51 ) angeordnet sind.
10. Abgasturbolader, umfassend eine Abgasturbine mit einem Leitapparat nach einem der vorangehenden Ansprüche.
PCT/CH2005/000694 2004-12-08 2005-11-24 Leitapparat für abgasturbine WO2006060925A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112005002877T DE112005002877A5 (de) 2004-12-08 2005-11-24 Leitapparat für Abgasturbine
CN200580042084.4A CN101072925B (zh) 2004-12-08 2005-11-24 用于废气涡轮机的导向器
US11/806,647 US7850421B2 (en) 2004-12-08 2007-06-01 Stator arrangement for turbine

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP04405762A EP1669548A1 (de) 2004-12-08 2004-12-08 Leitapparat für Abgasturbine
EP04405762.8 2004-12-08

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US11/806,647 Continuation US7850421B2 (en) 2004-12-08 2007-06-01 Stator arrangement for turbine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2006060925A1 true WO2006060925A1 (de) 2006-06-15

Family

ID=34932398

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CH2005/000694 WO2006060925A1 (de) 2004-12-08 2005-11-24 Leitapparat für abgasturbine

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7850421B2 (de)
EP (1) EP1669548A1 (de)
CN (1) CN101072925B (de)
DE (1) DE112005002877A5 (de)
WO (1) WO2006060925A1 (de)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2904669B1 (fr) * 2006-08-02 2012-05-18 Snecma Dispositif de commande d'aube a angle de calage variable de turbomachine
FR2904668B1 (fr) * 2006-08-02 2008-10-31 Snecma Sa Dispositif de commande d'aube a angle de calage variable de turbomachine a biellette cylindrique
EP1965038B1 (de) * 2007-03-02 2016-12-14 Siemens Aktiengesellschaft Antrieb des Stellrings für Eintrittsleitapparate bei Heissgasexpandern
US7806652B2 (en) * 2007-04-10 2010-10-05 United Technologies Corporation Turbine engine variable stator vane
FR2920469A1 (fr) * 2007-08-30 2009-03-06 Snecma Sa Aube a calage variable de turbomachine
EP2080871A1 (de) * 2008-01-15 2009-07-22 ABB Turbo Systems AG Leitvorrichtung für Schaufelverstellung
EP2090756A1 (de) * 2008-02-18 2009-08-19 ABB Turbo Systems AG Befestigungsvorrichtung für einen Abgasturbolader
EP2112332B1 (de) * 2008-04-23 2012-08-15 ABB Turbo Systems AG Trägerring einer Leitvorrichtung mit Sperrluftkanal
FR2936559B1 (fr) * 2008-09-30 2013-11-22 Snecma Systeme de commande d'equipements a geometrie variable d'une turbomachine faisant partie de corps differents.
GB2468871B (en) * 2009-03-25 2015-03-18 Cummins Turbo Tech Ltd Turbocharger
CN102606223B (zh) * 2011-01-24 2014-12-17 中国石油化工集团公司 一种烟气轮机
DE102012106789B4 (de) * 2012-07-26 2022-10-27 Ihi Charging Systems International Gmbh Verstellbarer Leitapparat für eine Turbine, Turbine für einen Abgasturbolader und Abgasturbolader
CN103147846B (zh) * 2013-03-12 2015-10-21 汉美综合科技（常州）有限公司 用于涡轮增压器的可调式喷嘴
CN105626164B (zh) * 2013-11-01 2017-08-25 汉美综合科技（常州）有限公司 能有效提高传动精度和耐磨性的滑动式喷嘴的工作方法
US10240480B2 (en) * 2014-11-21 2019-03-26 Borgwarner Inc. Variable turbine geometry vane with single-axle, self-centering pivot feature
DE102015213321A1 (de) * 2015-07-16 2017-01-19 Bosch Mahle Turbo Systems Gmbh & Co. Kg Variable Turbinen- oder Verdichtergeometrie für einen Abgasturbolader
FR3041714B1 (fr) * 2015-09-30 2020-02-14 Safran Aircraft Engines Compresseur de turbomachine, en particulier de turbopropulseur ou de turboreacteur d'avion
US20180058247A1 (en) * 2016-08-23 2018-03-01 Borgwarner Inc. Vane actuator and method of making and using the same
DE102018202119A1 (de) * 2018-02-12 2019-08-14 MTU Aero Engines AG Hebelanbindung einer Leitschaufelverstellung für Strömungsmaschinen
DE102020103215A1 (de) * 2020-02-07 2021-08-12 Ihi Charging Systems International Gmbh Verstellbarer Leitapparat für einen Abgasführungsabschnitt eines Abgasturboladers, Abgasführungsabschnitt für einen Abgasturbolader und Abgasturbolader
CN111350696A (zh) * 2020-04-30 2020-06-30 庆安集团有限公司 一种离心压缩机用导叶调节结构
US11708767B2 (en) * 2021-09-10 2023-07-25 Pratt & Whitney Canada Corp. Variable vane arm mechanism for gas turbine engine and method of operation

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1503527A1 (de) * 1964-10-01 1969-08-07 Escher Wyss Gmbh Verstellvorrichtung fuer einen Kranz von um zur Kranzachse parallele Achsen schwenkbaren Schaufeln
US4867635A (en) * 1987-09-26 1989-09-19 Rolls-Royce Plc Variable guide vane arrangement for a compressor
US5316438A (en) * 1993-01-29 1994-05-31 Industria De Turbo Propulsores S.A. Gas turbine engine variable aerofoil vane actuation mechanism
DE10013335A1 (de) * 2000-03-17 2001-09-20 Abb Turbo Systems Ag Baden Leitapparat für eine axial durchströmte Abgasturbine

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3303992A (en) * 1965-03-03 1967-02-14 Gen Motors Corp Variable vane stator ring
US3972644A (en) * 1975-01-27 1976-08-03 Caterpillar Tractor Co. Vane control arrangement for variable area turbine nozzle
US3954349A (en) * 1975-06-02 1976-05-04 United Technologies Corporation Lever connection to syncring
US4239450A (en) * 1979-05-17 1980-12-16 Buffalo Forge Company Adjusting mechanism for variable inlet vane
GB2078865B (en) * 1980-06-28 1983-06-08 Rolls Royce A variable stator vane operating mechanism for a gas turbine engine
JPS61126052U (de) * 1985-01-29 1986-08-07
US4695220A (en) * 1985-09-13 1987-09-22 General Electric Company Actuator for variable vanes
DE3711224A1 (de) * 1987-04-03 1988-10-13 Gutehoffnungshuette Man Verstelleinrichtung fuer die leitschaufeln einer axialstroemungsmaschine
US5025629A (en) * 1989-03-20 1991-06-25 Woollenweber William E High pressure ratio turbocharger
CN2330826Y (zh) * 1998-05-15 1999-07-28 山西省万向球节厂 关节轴承
GB2391265A (en) * 2002-07-13 2004-02-04 Imra Europ S A Uk Res Ct Compressor inlet with swirl vanes, inner sleeve and shut-off valve
CN2589728Y (zh) * 2002-12-27 2003-12-03 中国重型汽车集团有限公司 一种连接接头

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1503527A1 (de) * 1964-10-01 1969-08-07 Escher Wyss Gmbh Verstellvorrichtung fuer einen Kranz von um zur Kranzachse parallele Achsen schwenkbaren Schaufeln
US4867635A (en) * 1987-09-26 1989-09-19 Rolls-Royce Plc Variable guide vane arrangement for a compressor
US5316438A (en) * 1993-01-29 1994-05-31 Industria De Turbo Propulsores S.A. Gas turbine engine variable aerofoil vane actuation mechanism
DE10013335A1 (de) * 2000-03-17 2001-09-20 Abb Turbo Systems Ag Baden Leitapparat für eine axial durchströmte Abgasturbine

Also Published As

Publication number Publication date
DE112005002877A5 (de) 2007-10-31
EP1669548A1 (de) 2006-06-14
CN101072925B (zh) 2012-08-01
CN101072925A (zh) 2007-11-14
US20080107520A1 (en) 2008-05-08
US7850421B2 (en) 2010-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2006060925A1 (de) Leitapparat für abgasturbine
EP1977084B1 (de) Verstellbare leitvorrichtung
EP2002127B1 (de) Vordrall-leitvorrichtung
DE112010004597B4 (de) Turbolader mit variabler Turbinengeometrie
EP2018480B1 (de) Turbolader
DE602005002444T2 (de) Längeneinstellbare Verbindungsvorrichtung zwischen zwei Bauteilen
DE102009050779B4 (de) Schwenkmotornockenwellenversteller mit einer Reibscheibe und Montageverfahren
DE102004057864A1 (de) Abgasturbolader, Leitapparat für einen Abgasturbolader sowie Schaufelhebel für einen Leitapparat
EP1977085A1 (de) Verstellbare leitvorrichtung
EP3333374B1 (de) Leitschaufelverstellung mit seitlich montiertem verstellhebel und zugehöriges herstellungsverfahren
EP1520959B1 (de) Turbokompressor mit verstellbaren Leitschaufeln
DE112016004554T5 (de) Betätigungsvorrichtung für variable Statorschaufeln
DE69818589T2 (de) Positionierantriebsvorrichtung mit Spieleinstellung für variablen rohrförmigen Diffusor
EP1860284A1 (de) Gehäuseverbindung
WO2017097294A1 (de) Lageranordnung für einen turbolader mit verdrehsicherung
EP2006494A1 (de) Antrieb für Vordrall-Leitvorrichtung
EP3524778B1 (de) Hebelanbindung einer leitschaufelverstellung für strömungsmaschinen und zugehöriges herstellungsverfahren
WO2007090731A2 (de) Leitapparat und dämpfelement für einen leitapparat
DE102008032949B4 (de) Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine
DE102004031986B4 (de) Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine
EP1391585A2 (de) Turbolader mit variabler Turbinengeometrie
WO2023020655A1 (de) Verstellbare leitschaufel für eine gasturbine, gasturbine und verfahren zur montage einer verstellbaren leitschaufel für eine gasturbine.
EP2963264A1 (de) Modular aufgebautes regelventil
WO2021259862A1 (de) Modularer düsenring für eine turbinenstufe einer strömungsmaschine
WO2022156853A1 (de) Verstellvorrichtung eines abgasturboladers

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KM KN KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV LY MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NG NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SM SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1120050028771

Country of ref document: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200580042084.4

Country of ref document: CN

REF Corresponds to

Ref document number: 112005002877

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 05803032

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 11806647

Country of ref document: US