Vorstellvorrichtung für Leitschaufeln von Turbotriebwerken

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Verstellvorrichtung für schwenk­bare Leitschaufeln von Turbotriebwerken, bei der ein drehbarer Verstellring in einem konzentrischen Trägerring gelagert ist. Der Trägerring ist wärmedämmend über meh­rere am Umfang verteilte Verbindungslaschen (bzw. Gleit­steinführungen) mit dem Turbinengehäuse verbunden und der Verstellring über biegsame Schwenkhebel mit den Leit­schaufeln. Dadurch wird erreicht, daß der Wärmefluß vom heißen Turbinengehäuse auf die Verstellvorrichtung gering bleibt und auf diese Weise eine genaue Verstellung der Leitschaufeln zu erzielen ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Verstellvorrichtung für schwenk­bare Leitschaufeln von Turbotriebwerken mit einem außer­halb des Turbinengehäuses befindlichen Verstellring, der über Lager an einem koaxialen Trägerring drehbar gelagert ist und an dem schaufelseitig senkrecht zur Schwenkebene biegsame Schwenkhebel der Leitschaufeln in vier Freiheitsgraden beweglich angeordnet sind.

[0002] Eine derartige Verstellvorrichtung ist aus der US-PS 29 33 234 bekannt. Hierbei ist der Verstellring über Gleitglieder an konzentrisch innen liegenden Trägerringsegmenten gela­gert, welche wiederum am Gehäuse des Turbotriebwerkes befestigt sind. Die biegsamen Schwenkhebel der Leitschau­feln sind über Kugelgelenke im Verstellring gelagert. Diese Anordnung hat zur Folge, daß sich die Triebwerk­wärme ungehindert auf die Verstellvorrichtung übertragen kann, wodurch sich große Temperaturunterschiede zwischen der Start- und Betriebsphase des Triebwerkes mit entspre­chend hohen Wärmedehnungen der Verstellvorrichtung er­geben. Um diese aufnehmen zu können, müssen ausreichende Elastizitäten oder Spiele in der Verstellvorrichtung vorgesehen sein. Dies wiederum führt wegen den großen zu übertragenden Betätigungskräften zu Ungenauigkeiten der Leitschaufelverstellungen, welche mit Wirkungsgrad­verlusten verbunden sind. Es kann z. B. durch Vibrationen sogar zu mechanischen Schäden führen.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine exakte Einstellung der Leitschaufeln unabhängig von den durch unterschiedliche Betriebszustände hervorge­rufenen Temperaturschwankungen zu gewährleisten.

[0004] Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Trägerring wärmedämmend über mehrere am Umfang verteilte Verbindungslaschen mit dem Turbinengehäuse verbunden ist.

[0005] Durch diese Anordnung wird erreicht, daß der Wärmefluß vom Turbinengehäuse auf Träger- und Verstellring unab­hängig vom Betriebszustand des Triebwerkes relativ gering bleibt und dieser eine in etwa konstante Temperatur bei­behält. Da das Turbinengehäuse im allgemeinen von einem Kühlluftstrom umgeben ist, wird die Wärmeleitung über die Verbindungslaschen weiter eingeschränkt.

[0006] Geringe Wärmedehnungen in triebwerksaxialer Richtung können ohne Fehler für die Schaufeleinstellung von den Laschen aufgenommen werden, während die Koaxialität von Trägerring und Triebwerk gewährleistet bleibt.

[0007] Vorzugsweise sind die Verbindungslaschen flache Abschnitte eines Ringbandes. Dadurch läßt sich ein für reduzierte Wärmeleitung günstiges Oberflächen-/Querschnittsverhält­nis erzielen. Außerdem weisen die Verbindungslaschen in radialer Richtung eine gewisse Elastizität auf, wo­durch die unterschiedlichen Wärmedehnungen des im Betrieb heiß werdenden Turbinengehäuses und des kühl bleibenden Verstell- und Trägerrings ausgeglichen wird.

[0008] In einer besonderen Ausführungform sind die Verbindungs­laschen mit einem am Turbinengehäuse befestigten Befesti­gungsring verbunden. Dadurch läßt sich eine einfache und exakte Montage der Verstellvorrichtung erzielen.

[0009] In einer weiteren Ausführungsform sind Trägerring, Be­festigungsring und Verbindungslaschen zu einem Lagerring zusammengefaßt, der als ein integrales Bauteil ausgeführt ist, welches zu einer Vereinfachung der Herstellung führt.

[0010] Der Lagerring kann in einer weiteren Ausführungsform aus zwei oder mehreren miteinander verbunden Ringsegmen­ten bestehen, wodurch die Befestigung der Verstellvor­richtung erleichtert wird.

[0011] In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist der Trägerring über mehrere am Umfang verteilte Gleitstein­führungen mit dem Turbinengehäuse verbunden. Dadurch ist der Trägerring in triebwerksaxialer Richtung beweglich und kann so vorteilhafterweise unterschiedliche Wärme­dehnungen von Trägerring und Gehäuse aufnehmen. Außerdem ist der Wärmefluß vom Gehäuse in den Ring reduziert.

[0012] Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel wei­ter beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. l einen Längsschnitt durch einen Leitschaufelkranz,

Fig. 2 ein Schrägbild des Träger- und Befestigungsringes,

Fig. 3 ein Längsschnitt durch einen alternativen Leit­schaufelkranz,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Gleitsteinführungen.

[0013] Nach Fig. l ist ein Befestigungsring 2 am Turbinengehäuse 9 verschraubt. Uber flache Verbindungslaschen 8 ist dieser mit dem U-förmigen Trägerring 7 verbunden (Fig. 2). Uber gleichmäßig über dem Umfang verteilte Führungsrollen 5, die durch Bolzen 6 im Trägerring 7 montiert sind, ist der Verstellring 4 in Umfangsrichtung drehbar gelagert, wobei dessen genaue Führung durch die Schultern ll des Verstellringes 4 gewährleistet wird.

[0014] Der Verstellring 4 ist mit axialen Bohrungen l0 versehen, in denen die kugelförmigen Enden der Schwenkhebel 3 ge­führt werden. Schaufelseitig sind die Schwenkhebel 3 fest mit den schwenkbaren Leitschaufeln l verbunden. Zur Verstellung der Leitschaufeln l wird der Verstell­ring 4 durch eine nicht dargestellte Vorrichtung in Um­fangsrichtung verdreht, wodurch die in den Bohrungen l0 befindlichen kugelförmigen Enden der Schwenkhebel 3 mit­bewegt werden und auf diese Weise die Leitschaufeln l schwenken. Dabei werden die Schwenkhebel 3 elastisch verbogen.

[0015] Die Verbindungslaschen 8 und die Schwenkhebel 3 sind als flache Zungen ausgeführt, wodurch der Wärmefluß vom heißen Turbinengehäuse 9 auf die Verstellvorrichtung gering bleibt.

[0016] Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführung ist der Trägerring 7 über Gleitsteinführungen l2 mit dem Turbinengehäuse 9 verbunden.

[0017] Die über den Umfang verteilten Gleitsteinführungen l2 bestehen - wie in Fig. 4 zu sehen - aus einem trägerring­seitig angebrachten Stift l3, welcher zwischen Führungs­schultern l4 eines am Turbinengehäuse 9 angeschraubten Befestigungsprofils l5 beweglich angeordnet ist. Der Schwenkhebel 3 ist in der gezeigten Ausführungsform in einer Kugelpfanne l6 des Trägerringes 4 gelagert, wodurch vorteilhafterweise eine Flächenberührung zwischen Schwenk­hebel 3 und Trägerring 4 erreicht wird.

Ansprüche

1. Verstellvorrichtung für schwenkbare Leitschaufeln von Turbotriebwerken mit einem außerhalb des Turbinen­gehäuses befindlichen Verstellring, der über Lager an einem koaxialen Trägerring drehbar gelagert ist und an dem schaufelseitig senkrecht zur Schwenkebene biegsame Schwenkhebel der Leitschaufeln in vier Frei­heitsgraden beweglich angeordnet sind, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Trägerring (7) wärmedämmend über mehrere am Umfang verteilte Verbindungslaschen (8) mit dem Turbinengehäuse (9) verbunden ist.

2. Verstellvorrichtung nach Anspruch l, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Verbindungslaschen (8) flache Ab­schnitte eines Ringbandes sind.

3. Verstellvorrichtung nach Anspruch l und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungslaschen (8) mit einem am Turbinengehäuse (9) befestigten Befestigungs­ring (2) verbunden sind.

4. Verstellvorrichtung nach den Ansprüchen l - 3, da­durch gekennzeichnet, daß der Trägerring (7), der Befe­stigungsring (2) und die Verbindungslaschen (8) als ein integrales Bauteil ausgeführt sind.

5. Verstellvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­zeichnet, daß das Bauteil aus zwei oder mehreren miteinander verbundenen Ringsegmenten besteht.

6. Verstellvorrichtung für schwenkbare Leitschaufeln von Turbotriebwerken mit einem außerhalb des Turbinen­gehäuses befindlichen Verstellring, der über Lager an einem koaxialen Trägerring drehbar gelagert ist und an dem schaufelseitig senkrecht zur Schwenkebene biegsame Schwenkhebel der Leitschaufeln beweglich angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerring (7) über mehrere am Umfang verteilte Gleit­steinführungen (l2) mit dem Turbinengehäuse (9) ver­bunden ist.

7. Verstellvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­net, daß die Gleitsteinführungen (l2, l3, l4) jeweils radial ausgerichtet sind.

Zeichnung