CH708703A2

CH708703A2 - Verriegelungsverbindungsmechanismus für Turbinenleitschaufeln.

Info

Publication number: CH708703A2
Application number: CH01523/14A
Authority: CH
Inventors: Harry Mcfarland Jarrett, Jr.; Jayakrishna Velampati; Andrew John Lammas; Laurie Ann Cribley; Saurabh Deshmukh
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2013-10-08
Filing date: 2014-10-06
Publication date: 2015-04-15
Also published as: US20150098813A1; US9546559B2; JP2015075104A; DE102014114246A1

Abstract

Eine Verriegelungsverbindungsvorrichtung (34) zur Verriegelung verstellbarer Leitschaufeln einer Stufe in einem Verdichter enthält einen im Wesentlichen ebenen Körperabschnitt (36) mit einem Schlitz (66), der an einem Rand ausgebildet ist, und einem schmalen Halsabschnitt (38), der sich von einem gegenüberliegenden Rand weg erstreckt, wobei der schmale Halsabschnitt (38) eingerichtet ist, um in einem zugehörigen Schlitz (66) in einer benachbarten Verriegelungsverbindungsvorrichtung (34), die an einer benachbarten Leitschaufel angebracht ist, zu sitzen, und eine profilierte Öffnung (62) in dem im Wesentlichen ebenen Körperabschnitt, die eingerichtet ist, um zur Verhinderung einer relativen Drehung zwischen der Leitschaufel und der Verriegelungsverbindungsvorrichtung (34) einen auf einem Leitschaufelschaft (36) vorgesehenen Schlüssel (56) aufzunehmen, ferner aufweisend eine nach innen vorragende Belastungsnase am Ende des Halsabschnittes.

Description

Beschreibung

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG

[0001 ] Diese Erfindung betrifft Turbinen- und/oder Verdichterleitschaufeln und insbesondere einen Mechanismus, durch den alle der verstellbaren Leitschaufeln in einer ringförmigen Reihe derartiger Leitschaufeln in einer gewünschten Winkelausrichtung verriegelt werden können.

[0002] Verstellbare Leitschaufeln in mehrstufigen Turbinenverdichtern werden verwendet, um Verdichterpump-/Strömungsabriss-Bedingungen in dem Verdichter zu bewältigen. Jede Leitschaufel ist typischerweise mit einem Schaufelarm zur Drehung der Schaufel versehen, und die Leitschaufelarme in den Stufen sind mit einem Synchronisations- oder gemeinsamen Stellring verbunden, der an das Verdichtergehäuse angeschraubt ist und der eine gleichzeitige Drehung aller Leitschaufeln in der Stufe ermöglicht. Es gibt jedoch Umstände, wenn Tests ergeben, dass das Merkmal der Verstellbarkeit für eine bestimmte Stufe des mehrstufigen Verdichters nicht erforderlich ist. Das Umwandeln einer getesteten verstellbaren Leitschaufel- oder Schaufelblattanordnung in einer ausgewählten Stufe zu einer feststehenden Leitschaufel- oder Schaufelblattanordnung in derselben Stufe erfordert einen weiteren vollständigen Verdichtertest. Dies kann jedoch durch das Verriegeln der Leitschaufeln der verstellbaren Stufen vermieden werden, indem die Leitschaufeln der verstellbaren Stufen in der betreffenden Stufe durch Verriegelung am Rotieren gehindert werden, und es werden verschiedene Methoden verwendet, um die Änderung von verstellbaren zu feststehenden Leitschaufeln zu bewirken.

[0003] Beispielsweise wurde vorgeschlagen, starre Verbindungen zum Verriegeln des Synchronisations- oder gemeinsamen Stellrings zu verwenden, aber dieser Ansatz ist insofern unerwünscht, als dass die schweren und umständlich handhabbaren Stellringbauteile gehalten werden, was auch zur Gesamtkostensteigerung beiträgt.

[0004] Um Gewicht einzusparen und einen Teil der Komplexität des Synchronisations- oder Stellrings zu beseitigen, sind Versuche unternommen worden, den Schaufelarm und den Synchronisations- oder Stellring zugunsten von Leitschaufelverriegelungen zu beseitigen, die benachbarte Leitschaufeln verbinden und in der gewählten Position verriegeln. Siehe z.B. das U.S. -Patent Nr. 521 1 537. Dieser Ansatz ist insofern problematisch, als die Leitschaufeln entfernt werden müssen, um die Leitschaufelverriegelungen zu installieren, und um die Leitschaufeln in der unteren Hälfte des Turbinengehäuses zu entfernten, muss der Rotor aus dem Gehäuse herausgezogen werden.

[0005] Während es viele Wege gibt, eine Anordnung verstellbarer Leitschaufeln in einer Stellung zu verriegeln, bleibt ein Bedarf an einer Verriegelungsanordnung, die während des Betriebs den belasteten Zustand der Leitschaufel nicht verändert. In anderen Worten sollte die Verriegelungsanordnung während des Betriebs die Leitschaufel in im Wesentlichen der gleichen Weise wie eine nicht verriegelte Leitschaufel belasten. Zusätzlich wäre es vorteilhaft, eine einzige Verriegelungsverbindungskonstruktion zur Verwendung mit allen Leitschaufeln in der ausgewählten Leitschaufelreihe zu schaffen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

[0006] In einer beispielhaften, aber nicht beschränkenden Ausführungsform ergibt die Erfindung eine Verriegelungsverbindungsvorrichtung zur Verriegelung von Leitschaufeln einer verstellbaren Stufe in einem Verdichterstator, die aufweist: einen im Wesentlichen ebenen Körperabschnitt mit einem an einem Rand gebildeten Schlitz und einem schmalen Halsabschnitt, der sich von einem gegenüberliegenden Rand weg erstreckt, wobei der schmale Halsabschnitt angepasst ist, um in einem entsprechenden der Schlitze in einer benachbarten Verriegelungsverbindungsvorrichtung zu sitzen; eine profilierte Öffnung in dem im Wesentlichen ebenen Körperabschnitt; und wenigstens eine nach innen vorragende Belastungsnase.

[0007] In der vorstehend erwähnten Verriegelungsverbindungsvorrichtung kann die nach innen vorragende Belastungsnase an einem entfernten Ende des schmalen Halsabschnittes angeordnet sein.

[0008] In der Verriegelungsverbindungsvorrichtung des vorstehend erwähnten Typs kann die Belastungsnase einen Niet aufweisen.

[0009] Ferner kann die Belastungsnase an dem schmalen Halsabschnitt angeschweisst sein.

[0010] Noch ferner kann die Belastungsnase ein integrales gebogenes Ende des schmalen Halsabschnitts aufweisen.

[0011 ] In der Verriegelungsverbindungsvorrichtung jedes beliebigen vorstehenden Typs kann die radial nach innen vorragende Belastungsnase entlang eines Seitenrandes des im Wesentlichen ebenen Körperabschnitts vorgesehen sein.

[0012] In der Verriegelungsverbindungsvorrichtung jedes beliebigen vorstehenden Typs kann die profilierte Öffnung im Wesentlichen D-förmig sein.

[0013] In der Verriegelungsverbindungsvorrichtung jedes beliebigen vorstehenden Typs kann der Schlitz auf einer Oberseite geschlossen sein, so dass der schmale Halsabschnitt einer benachbarten Verriegelungsverbindungsvorrichtung mit der Unterseite des Schlitzes im Eingriff steht.

[0014] Zusätzlich kann eine Belastungsnase vorzugsweise auf einer Unterseite der Verriegelungsverbindungsvorrichtung, im Wesentlichen an einer Verbindungsstelle zwischen dem Hauptkörperabschnitt und dem schmalen Halsabschnitt vorgesehen sein.

2 [0015] In einer weiteren beispielhaften, aber nicht beschränkenden Ausführungsform ergibt die Erfindung ein Turbinensystem, das aufweist: einen Verdichter; eine Turbine, die mit dem Verdichter über einen Rotor betriebsmässig verbunden ist; wobei der Verdichter mehrere Stufen aufweist, von denen wenigstens einige jeweilige Reihen verstellbarer Leitschaufeln aufweisen, die an einem Verdichtergehäuse angebracht sind, und wobei ferner wenigstens eine der jeweiligen Reihen verstellbarer Leitschaufeln mit Verriegelungsverbindungsvorrichtungen zur Verriegelung aller verstellbarer Leitschaufeln gegen Drehung versehen ist, wobei jede Verriegelungsverbindungsvorrichtung einen im Wesentlichen ebenen Körperabschnitt mit einem an einem Rand ausgebildeten Schlitz und einen schmalen Halsabschnitt aufweist, der sich von einem gegenüberliegenden Rand weg erstreckt, wobei der schmale Halsabschnitt in einem zugehörigen der Schlitze in einer benachbarten Verriegelungsverbindungsvorrichtung eingesetzt ist; und eine profilierte Öffnung in dem im Wesentlichen ebenen Körperabschnitt, die über einem komplementär geformten Schaft einer betreffenden Leitschaufel aufgenommen ist.

[0016] Das vorstehend erwähnte Turbinensystem der zweiten Ausführungsform kann jede beliebige Konfiguration der Verriegelungsverbindungsvorrichtung der vorstehend erwähnten ersten Ausführungsform aufweisen.

[0017] Der schmale Halsabschnitt jedes beliebigen vorstehend erwähnten Turbinensystems kann mit wenigstens einer nach innen vorragenden Belastungsnase an seinem entfernten Ende versehen sein.

[0018] Zusätzlich kann die Belastungsnase einen Niet aufweisen.

[0019] Die Belastungsnase kann an dem schmalen Halsabschnitt angeschweisst sein.

[0020] Die Belastungsnase kann ein integriertes gebogenes Ende des schmalen Halsabschnitts aufweisen.

[0021 ] In dem Turbinensystem jedes beliebigen vorstehend erwähnten Typs kann eine radial nach innen vorragende Belastungsnase entlang eines Seitenrandes des im Wesentlichen ebenen Körperabschnitts versehen sein.

[0022] In dem Turbinensystem jedes beliebigen vorstehend erwähnten Typs kann die profilierte Öffnung im Wesentlichen D-förmig sein.

[0023] In dem Turbinensystem jedes beliebigen vorstehend erwähnten Typs kann der Schlitz auf einer Oberseite geschlossen sein, so dass der schmale Halsabschnitt einer benachbarten Verriegelungsverbindungsvorrichtung mit der Unterseite des Schlitzes im Eingriff steht.

[0024] Zusätzlich kann in dem Turbinensystem des vorstehend erwähnten Typs eine Belastungsnase auf einer Unterseite der Verriegelungsverbindungsvorrichtung, an einer Verbindungsstelle zwischen dem Hauptkörperabschnitt und dem schmalen Halsabschnitt vorgesehen sein.

[0025] In dem Turbinensystem jedes beliebigen vorstehend erwähnten Typs kann jede Verriegelungsverbindungsvorrichtung an einem jeweiligen einzelnen der komplementär geformten Schäfte an der Aussenseite des Verdichtergehäuses befestigt sein.

[0026] In einer noch weiteren beispielhaften, aber nicht beschränkenden Ausführungsform ergibt die Erfindung einen Verdichterstator, der wenigstens eine Reihe verstellbarer Leitschaufel aufweist, die an einem Verdichtergehäuse angebracht sind, wobei die Leitschaufeln radial äussere Schäfte aufweisen, die ausserhalb des Verdichtergehäuses vorragen, wobei die Schäfte mit Verriegelungsverbindungsvorrichtungen zur Verriegelung aller verstellbarer Leitschaufel gegen Drehung versehen sind, wobei jede Verriegelungsverbindungsvorrichtung einen im Wesentlichen ebenen Körperabschnitt mit einem an einem Rand ausgebildeten Schlitz und einen schmalen Halsabschnitt aufweist, der sich von einem gegenüberliegenden Rand weg erstreckt, wobei der schmale Halsabschnitt in einem zugehörigen einzelnen der Schlitze in einer benachbarten Verriegelungsverbindungsvorrichtung sitzt; eine profilierte Öffnung in dem im Wesentlichen ebenen Körperabschnitt, die über einem jeweiligen einzelnen der Schäfte aufgenommen ist, wobei die profilierte Öffnung und der Schaft geformt sind, um eine relative Drehung zwischen ihnen zu verhindern; und eine Belastungsnase an der Verriegelungsverbindungsvorrichtung, die eingerichtet ist, um ihre zugehörige Leitschaufel oder eine benachbarte Leitschaufel radial nach aussen in Richtung des Verdichtergehäuses herauszudrücken.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0027] Fig. 1 zeigt eine ausschnittsweise und vereinfachte Querschnittsansicht eines herkömmlichen mehrstufigen Verdichters mit verstellbaren Leitschaufeln;

[0028] Fig. 2 zeigt eine ausschnittsweise Endansicht von Verdichterleitschaufeln, die Verriegelungsverbindungsvorrichtungen gemäss einer ersten beispielhaften, aber nicht beschränkenden Ausführungsform der Erfindung aufweisen, wobei das Verdichtergehäuse aus Klarheitsgründen entfernt ist;

[0029] Fig. 3 zeigt eine ebene Ansicht der Verdichterleitschaufeln, wie sie in Fig. 2 gezeigt sind, die aber auch das Verdichtergehäuse zeigt;

[0030] Fig. 4 zeigt eine ausschnittsweise Endansicht einer Belastungsnase einer Verriegelungsverbindungsvorrichtung gemäss der ersten beispielhaften Ausführungsform;

[0031 ] Fig. 5 zeigt eine ausschnittsweise Endansicht einer Belastungsnase einer Verriegelungsverbindungsvorrichtung gemäss der zweiten beispielhaften Ausführungsform;

3 [0032] Fig. 6 zeigt eine ausschnittsweise Endansicht einer Belastungsnase einer Verriegelungsverbindungsvorrichtung gemäss der dritten beispielhaften Ausführungsform;

[0033] Fig. 7 zeigt eine ausschnittsweise perspektivische Ansicht von Verriegelungsverbindungsvorrichtungen gemäss der ersten beispielhaften Ausführungsform, wobei die Leitschaufelschaftbefestigungsmittel entfernt sind, um Details der Verriegelungsverbindungen zu zeigen.

[0034] Fig. 8 zeigt eine ausschnittsweise Endansicht von zwei der Leitschaufeln/Verriegelungsverbindungsvorrichtungen, die von ausserhalb des Kompressorgehäuses aus Fig. 7 aufgenommen ist;

[0035] Fig. 9 zeigt eine ausschnittsweise perspektivische Ansicht von Verriegelungsverbindungsvorrichtungen gemäss einer zweiten beispielhaften, aber nicht beschränkenden Ausführungsform, die auf eine Reihe von Leitschaufeln angewandt sind;

[0036] Fig. 10 zeigt eine ausschnittsweise perspektivische Ansicht von Verriegelungsverbindungsvorrichtungen gemäss einer dritten beispielhaften, aber nicht beschränkenden Ausführungsform, die auf eine Reihe von Leitschaufeln angewandt sind;

[0037] Fig. 1 1 zeigt eine ausschnittsweise perspektivische Ansicht von Verriegelungsverbindungsvorrichtungen gemäss einer vierten beispielhaften aber nicht beschränkenden Ausführungsform, die auf eine Reihe von Leitschaufeln angewandt sind;

[0038] Fig. 12 zeigt eine ausschnittsweise perspektivische Ansicht von Verriegelungsverbindungsvorrichtungen gemäss einer fünften beispielhaften, aber nicht beschränkenden Ausführungsform der Erfindung; und

[0039] Fig. 13 zeigt eine ausschnittsweise Endansicht der Verriegelungsverbindungsvorrichtungen nach Fig. 12.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

[0040] Fig. 1 veranschaulicht einen mehrstufigen Verdichter 10 mit verstellbaren Leitschaufeln, der einen (durch eine Rotorachse 12 repräsentierten) Rotor aufweist, der mehrere Räder 14 lagert, die jeweils eine in Umfangsrichtung angeordnete Reihe von Laufschaufeln 16 stützen. Zwischen den Rädern 14 sind Reihen feststehender Leitschaufeln 18 vorhanden, die an dem Verdichtergehäuse gehaltert sind. In der gezeigten Verdichterausführungsform ist jede Leitschaufel in den Reihen, in den die Leitschaufeln von der verstellbaren Bauart sind, mit einem Leitschaufelarm 20 versehen, der mit einer Synchronisations- oder gemeinsamen Stellringanordnung 22 verbunden ist, die sich relativ zu dem Verdichtergehäuse 24 dreht, um jede Leitschaufel simultan um ihre eigene Längsachse zu rotieren, um dadurch den Leitschaufelwinkel in der gesamten Reihe gleichmässig zu verändern.

[0041 ] Diese Erfindung betrifft einen einzigartigen Verriegelungsmechanismus zur Verriegelung von ansonsten verstellbaren Leitschaufeln in einer ausgewählten Winkelposition, der identische Verriegelungsverbindungsvorrichtungen (Verriegelungsverbindungen) an dem Umfang der Reihe verwendet.

[0042] Bezug nehmend auf die Fig. 2 und 3 ist eine Reihe 26 von ansonsten verstellbaren Leitschaufeln 28 von dem Verdichtergehäuse 24 (Fig. 3) gehaltert, wobei mit einem Gewinde versehene Schäfte 30 durch das Gehäuse ragen und durch Befestigungsmittel (z.B. Muttern) 32 gesichert sind. Im Kontext dieser Erfindung wird es verständlich, dass für eine Reihe von verstellbaren Leitschaufeln, die in herkömmlicher weise gehaltert sind, die Leitschaufelarme (siehe Arme 20 in Fig. 1 ) und der zugehörige Synchronisations- oder gemeinsame Stellring entfernt worden sind. Gemäss einer ersten beispielhaften, aber nicht beschränkenden Ausführungsform der Erfindung, sind selbstverriegelnde Verbindungsvorrichtungen 34 an den Leitschaufelschäften 30 von benachbarten Leitschaufeln angebracht, wobei ein Ende jeder Verbindungsvorrichtung mit dem gegenüberliegenden Ende der nächsten nachfolgenden Verbindungsvorrichtung (wie z.B. in Fig. 3 in einer Richtung von rechts nach links gesehen) im Eingriff steht. Jede Verriegelungsverbindungsvorrichtung 34 ist gebildet, um einen Hauptkörper 36 und einen verlängerten schmalen Halsabschnitt 38 aufzuweisen, der an seinem entfernten Ende mit einer Belastungsnase 40 versehen ist. In dieser ersten beispielhaften Ausführungsform ragt die Belastungsnase 40 radial nach innen vor, wie z.B. in Fig. 2 zu sehen. Fig. 4, 5 und 6 zeigen verschiedene mögliche Belastungsnasenkonfigurationen, einschliesslich eines derzeit bevorzugten Nietes 42 mit einer abgeflachten Unterseite 44 (Fig. 4), einer Belastungsnase 46, die an dem schmalen Halsabschnitt 48 angeschweisst ist (Fig. 7) und einer integralen Belastungsnase 50, die an dem Ende des schmalen Halsabschnitts 52 ausgebildet ist.

[0043] Fig. 7 zeigt die Verriegelungsverbindungsvorrichtungen 34 detaillierter, insofern als dass die Befestigungsmittel 32 entfernt worden sind, um die Art zu offenbaren, in der ein zentraler Sockelabschnitt 54 der Verriegelungsverbindungsvorrichtung 34 mit dem Leitschaufelschaft 52 im Eingriff steht. Insbesondere ist in der beispielhaften Ausführungsform der Leitschaufelschaft mit einem exzentrischen D-förmigen Schlüssel 56 ausgebildet, der in der beispielhaften Ausführungsform eine im Wesentlichen rechteckige Form mit einer gerundeten Seite 58 und einer gegenüberliegenden flachen Seite 60 aufweist. Der runde Sockelabschnitt 54 der Verriegelungsverbindungsvorrichtung 34 ist mit einem Ausschnitt 62 versehen, der mit dem Schlüssel 56 zusammenpasst, wodurch jede relative Verdrehung zwischen der Verriegelungsverbindungsvorrichtung 34 und dem Leitschaufelschaft 30 (und somit der Leitschaufel 26) verhindert wird. Eine Unterschneidung 64 ist an der Basis des Schafts 30 dort ausgebildet, wo dieser mit dem Schlüssel 56 verbunden ist, und die Unterschneidung liegt oberhalb des Sockelabschnitts 54 der Verriegelungsverbindungsvorrichtung, wenn die Verriegelungsverbindungsvor-

4 richtung über dem Schlüssel angeordnet ist, wie am besten in Fig. 8 ersichtlich. Die Unterschneidung schafft einen erforderlichen Freiraum oder ein erforderliches «Spiel», um den Zusammenbau und die Ausrichtung der Leitschaufeln zu erleichtern.

[0044] An dem gegenüberliegenden Ende jeder Verriegelungsverbindungsvorrichtung 34 ist ein Schlitz 66 vorgesehen, um (wie am besten in den Fig. 3 und 7 zu sehen) den schmalen Halsabschnitt 38 der benachbarten Verriegelungsverbindungsvorrichtung aufzunehmen, wenn die Verriegelungsverbindungsvorrichtungen auf ihren zugehörigen Leitschaufeln montiert und, wie gezeigt, miteinander in Eingriff gebracht werden. Es wird erkannt, dass, sobald die Verbinder, wie gezeigt, zusammengebaut sind, die Leitschaufeln 28 in der gesamten Reihe aufgrund des gegenseitigen Eingriffs zwischen den schmalen Halsabschnitten 38 und den Schlitzen 66 gegen jede differenzielle oder relative Verdrehung miteinander verriegelt sind. Wenn das Befestigungsmittel 32 gegen den Sockelabschnitt 54 einer jeweiligen Verriegelungsverbindungsvorrichtung nach unten angezogen wird, wird die Belastungsnase 42 gegen die äussere Oberfläche des Gehäuses 24 belastet, und wenn sich die Belastungsnase verbiegt, wird der Schaft/die Leitschaufel in einer Richtung radial nach aussen gegen die Innenseite des Gehäuses 24 herausgedrückt bzw. -gekeilt, wobei der normale Belastungszustand für eine herkömmliche verstellbare Leitschaufel, die mit einem Schaufelarm verbunden ist, nachgebildet wird. In anderen Worten wirkt die Belastungsnase als eine Feder und drückt bzw. hebelt die Leitschaufel nach aussen gegen das Gehäuse heraus, wobei sie die inhärenten Spielräume zwischen den verschiedenen Komponenten, die zur Montage erforderlich sind, einschliesslich des Montageraums, der durch die Unterschneidung 64 geschaffen ist, aufnimmt. Somit belastet das Verriegelungsverbindungssystem, wie es hierin beschrieben ist, die Leitschaufeln in der gleichen Weise wie eine herkömmliche Leitschaufelarm/Stellring-Konfiguration, aber in einer einfacheren und kostengünstigeren Anordnung, die die Notwendigkeit des Leitschaufelarms und des Synchronisations- oder gemeinsamen Stellringes eliminiert. Zusätzlich ist lediglich eine einzige Verriegelungsverbindungsvorrichtungskonstruktion für alle Verriegelungsverbindungsvorrichtungen in der ausgewählten Verdichterstufe erforderlich.

[0045] Fig. 9 veranschaulicht eine weitere beispielhafte Ausführungsform, bei der der Verriegelungsverbindungsvorrichtung 68 derart ausgebildet ist, dass sie ein Paar von beabstandeten schmalen Halsabschnitten 70, 72 und zugehörigen Belastungsnasen enthält (die in Fig. 9 nicht ersichtlich sind, aber wie in den Fig. 4-6 gezeigt sein können), die mit den zugehörigen Schlitzen 74, 76 in der benachbarten Verriegelungsverbindungsvorrichtung in Eingriff stehen. Die beabstandeten schmalen Halsabschnitte und die zugehörigen Belastungsnasen verteilen die Kräfte auf jede Seite des Leitschaufelschafts, aber die Verriegelungsverbindungsvorrichtungen funktionieren ansonsten, wie in Verbindung mit den in den Fig. 2-8 veranschaulichten Ausführungsformen beschrieben.

[0046] Fig. 10 zeigt eine weitere Variante, in der die Verriegelungsverbindungsvorrichtung 78 mit einem schmalen Halsabschnitt 80 ausgebildet ist, der ein oval geformtes entferntes Ende aufweist, das in einem entsprechend geformten Schlitz 82 aufgenommen wird. Hier wird erneut verständlich, dass jegliche der vorstehend beschriebenen Belastungsnasenkonfigurationen an dem entfernten Ende des schmalen Halsabschnitts 80 vorgesehen sein können.

[0047] Fig. 1 1 zeigt eine noch weitere beispielhafte Ausführungsform, bei der die Verriegelungsverbindungsvorrichtung 84 mit einer Belastungsnase 86 versehen ist, die sich von dem Hauptkörperabschnitt 88 der Verriegelungsverbindungsvorrichtung aus anstatt von dem entfernten Ende des schmalen Halsabschnitts 89 aus erstreckt. Die Belastungsnase 86 ist hier entlang eines der Seitenränder des Hauptkörperabschnitts der Verriegelungsverbindungsvorrichtung ausgebildet, wobei er sich im Wesentlichen senkrecht zu den Reihen von Leitschaufeln und senkrecht zu dem schmalen Halsabschnitt 89 erstreckt.

[0048] Die in den Fig. 1-1 1 beschriebenen Ausführungsformen sind insofern besonders vorteilhaft, als die einzelnen Verriegelungsverbindungsvorrichtungen ohne Entfernen der Leitschaufeln selbst installiert werden können.

[0049] In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform sind die Verriegelungsverbindungsvorrichtungen eingerichtet, um die benachbarte Verbindungsvorrichtung und somit die benachbarte Leitschaufel zu belasten. Bezug nehmend auf die Fig. 12 und 13 sind Verriegelungsverbindungsvorrichtungen 90 gezeigt, wie sie auf eine ähnliche Weise wie in der in den Fig. 2-10 gezeigten Ausführungsform an zugehörigen Leitschaufelschäften 98 angebracht sind. Es kann hier jedoch ersehen werden, dass sich der schmale Halsabschnitt 92 der Verriegelungsverbindungsvorrichtung unterhalb des Hauptkörperabschnitts 94 der benachbarten Verriegelungsverbindungsvorrichtung erstreckt und innerhalb einer Aussparung 96 aufgenommen ist, die auf der Unterseite der benachbarten Verriegelungsverbindungsvorrichtung ausgebildet ist. In dieser Ausführungsform ist die Aussparung nicht wie in der Konstruktion der Verriegelungsverbindungsvorrichtung in den Fig. 1-1 1 von oben bis unten «offen»; vielmehr ist die Aussparung für den nachstehend beschriebenen Zweck auf der Oberseite der Verriegelungsverbindungsvorrichtung «geschlossen». Wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform verhindert der gemeinsame Eingriff der Verriegelungsverbindungsvorrichtungen und deren zugehörigen Leitschaufelschäfte 98 ineinander und der Eingriff der schmalen Halsabschnitte 92 innerhalb der Aussparungen 96 jede relative Verdrehung zwischen den Verriegelungsverbindungsvorrichtungen und den zugehörigen Leitschaufeln.

[0050] Zusätzlich ist nun die Belastungsnase 100 auf der Unterseite des Verriegelungsverbindungsvorrichtung, im Wesentlichen an der Verbindungsstelle zwischen dem Hauptkörper 94 und dem schmalen Halsabschnitt 92 vorgesehen. Die Belastungsnase 100 kann an der jeweiligen Verriegelungsverbindungsvorrichtung angeschweisst sein, in Form eines Nietes vorgesehen sein, oder die gesamte Verriegelungsverbindungsvorrichtung könnte aus einem einzigen Rohling maschinell hergestellt sein, in dieser beispielhaften Ausführungsform dient die Belastungsnase als ein Hebelpunkt, so dass,

5 wenn die Mutter 102 an dem Gewindeschaft 98 der Leitschaufel festgezogen wird und somit den Hauptkörper 94 der Verriegelungsverbindungsvorrichtung 90 radial nach innen drückt, das gegenüberliegende Ende der Verriegelungsverbindungsvorrichtung, d.h. der schmale Halsabschnitt 92, die benachbarte Verriegelungsverbindungsvorrichtung und ihre zugehörige Leitschaufel aufgrund ihres Eingriffs in die geschlossene Aussparung 96 radial nach aussen gerichtet drückt und somit die Leitschaufel nach oben gegen die Innenfläche des Verdichtergehäuses zieht. Es ist zu beachten, dass das Gehäuse 104 in Fig. 13 zur Vereinfachung des Verständnisses entfernt ist.

[0051 ] Wie in der zuerst beschriebenen Ausführungsform könnte der schmale Halsabschnitt 92 mit einem oval geformten entfernten Ende ausgebildet sein. Alternativ könnte die Verriegelungsverbindungsvorrichtung 90 mit einem Paar seitlich beabstandeter schmaler Halsabschnitte (siehe Fig. 9) und/oder einem Paar axial beabstandeter Belastungsnasen 100 versehen sein, um die Belastungen auf die benachbarte Verriegelungsverbindungsvorrichtung in einer etwas ähnlichen Weise wie bei der in Fig. 9 gezeigten Verriegelungsverbindungsvorrichtung zu verteilen.

[0052] Während hierin verschiedene Ausführungsformen beschrieben sind, wird anhand der Beschreibung erkannt, dass verschiedene Kombinationen von Elementen, Variationen oder Verbesserungen an diesen von Fachleuten auf dem Gebiet geschaffen werden können und in dem Schutzumfang der Erfindung liegen. Zusätzlich können viele Änderungen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne ihren wesentlichen Umfang zu verlassen. Somit ist beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die als die beste Art zur Durchführung der Erfindung offenbarte Ausführungsform beschränkt sein soll, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen umfassen soll, die innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche liegen.

[0053] Eine Verriegelungsverbindungsvorrichtung zur Verriegelung verstellbarer Leitschaufeln einer Stufe in einem Verdichter enthält einen im Wesentlichen ebenen Körperabschnitt mit einem Schlitz, der an einem Rand ausgebildet ist, und einem schmalen Halsabschnitt, der sich von einem gegenüberliegenden Rand weg erstreckt, wobei der schmale Halsabschnitt eingerichtet ist, um in einem zugehörigen Schlitz in einer benachbarten Verriegelungsverbindungsvorrichtung, die an einer benachbarten Leitschaufel angebracht ist, zu sitzen, und eine profilierte Öffnung in dem im Wesentlichen ebenen Körperabschnitt, die eingerichtet ist, um zur Verhinderung einer relativen Drehung zwischen der Leitschaufel und der Verriegelungsverbindungsvorrichtung einen auf einem Leitschaufelschaft vorgesehenen Schlüssel aufzunehmen.

Bezugszeichenliste

[0054]

Leitschaufelverdichter

Rotorachse mehrere Räder

Laufschaufeln

Leitschaufeln

Leitschaufelarm

Ringanordnung

Verdichtergehäuse

Reihe (von Leitschaufeln) verstellbare Leitschaufeln

Gewindeschäfte

Muttern selbstverriegelnde Verbindungsvorrichtungen

Hauptkörperabschnitt schmale Halsabschnitte

Belastungsnasen

Niet abgeflachte Unterseite zentraler Sockelabschnitt

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30, 98 32, 102 34

36, 88, 94

38, 48, 52, 70, 72, 80, 89, 92

40, 46, 50, 86, 100

42

44

54

6

Claims

D-förmiger Schlüssel gerundete Seite 56 58 flache Seite 60 Ausschnitt 62 Unterschneidung 64 Schlitze 66, 74, 76, 82 Verriegelungsverbindungsvorrichtungen 68, 78, 84, 90 Aussparungen 96 Gehäuse 104 Patentansprüche 1. Verriegelungsverbindungsvorrichtung zur Verriegelung verstellbarer Leitschaufeln einer Stufe in einem Verdichterstator, die aufweist: einen im Wesentlichen ebenen Körperabschnitt, der einen an einem Rand ausgebildeten Schlitz und einen schmalen Halsabschnitt aufweist, der sich von einem gegenüberliegenden Rand weg erstreckt, wobei der Halsabschnittabschnitt angepasst ist, um in einem entsprechenden einzelnen der Schlitze in einer benachbarten Verriegelungsverbindungsvorrichtung zu sitzen; eine profilierte Öffnung in dem im Wesentlichen ebenen Körperabschnitt; und wenigstens eine nach innen vorragende Belastungsnase.
2. Verriegelungsverbindungsvorrichtung gemäss Anspruch 1 , wobei die nach innen vorragende Belastungsnase an einem entfernten Ende des schmalen Halsabschnitts angeordnet ist, wobei die Belastungsnase vorzugsweise an dem schmalen Halsabschnitt angeschweisst ist.
3. Verriegelungsverbindungsvorrichtung gemäss Anspruch 2, wobei die Belastungsnase einen Niet aufweist; und/oder wobei die Belastungsnase ein integrales gebogenes Ende des schmalen Halsabschnitts aufweist.
4. Verriegelungsverbindungsvorrichtung gemäss einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, wobei die radial nach innen vorragende Belastungsnase entlang eines Seitenrandes des im Wesentlichen ebenen Körperabschnitts vorgesehen ist.
5. Verriegelungsverbindungsvorrichtung gemäss einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, wobei die profilierte Öffnung im Wesentlichen D-förmig gestaltet ist.
6. Verriegelungsverbindungsvorrichtung gemäss einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, wobei der Schlitz auf einer oberen Seite geschlossen ist, so dass der schmale Halsabschnitt einer benachbarten Verriegelungsverbindungsvorrichtung mit einer Unterseite der Verriegelungsverbindungsvorrichtung in Eingriff steht; wobei eine Belastungsnase vorzugsweise auf einer Unterseite der Verriegelungsverbindungsvorrichtung, im Wesentlichen an einer Verbindungsstelle zwischen dem Hauptkörperabschnitt und dem schmalen Halsabschnitt versehen ist.
7. Turbinensystem, das aufweist: einen Verdichter; eine Turbine, die mit dem Verdichter über einen Rotor betriebsmässig verbunden ist; wobei der Verdichter mehrere Stufen aufweist, von denen wenigstens einige jeweilige Reihen verstellbarer Leitschaufeln aufweisen, die an einem Verdichtergehäuse angebracht sind, und wobei ferner wenigstens eine der jeweiligen Reihen verstellbarer Leitschaufeln mit Verriegelungsverbindungsvorrichtungen zur Verriegelung all der verstellbaren Leitschaufeln gegen Verdrehung versehen ist, wobei jede Verriegelungsverbindungsvorrichtung einen im Wesentlichen ebenen Körperabschnitt mit einem an einem Rand ausgebildeten Schlitz und einen schmalen Halsabschnitt aufweist, der sich von einem gegenüberliegenden Rand weg erstreckt, wobei der schmale Halsabschnitt in einem entsprechenden der Schlitze in einer benachbarten Verriegelungsverbindungsvorrichtung eingesetzt ist; und eine profilierte Öffnung in dem im Wesentlichen ebenen Körperabschnitt, die über einem komplementär geformten Schaft einer jeweiligen Leitschaufel aufgenommen ist.
8. Turbinensystem gemäss Anspruch 7, das ferner eine Verriegelungsverbindungsvorrichtung gemäss einem beliebigen der Ansprüche 2 bis 6 aufweist.
9. Turbinensystem gemäss Anspruch 7 oder 8, wobei jede Verriegelungsverbindungsvorrichtung ausserhalb des Verdichtergehäuses an einem jeweiligen einzelnen der komplementär geformten Schäfte gesichert ist.
10. Verdichterstator, der aufweist: wenigstens eine Reihe verstellbarer Leitschaufel, die an einem Verdichtergehäuse angebracht sind, wobei die Leitschaufeln radial äussere Schäfte aufweisen, die ausserhalb des Verdichtergehäuses vorragen, wobei die Schäfte mit Verriegelungsverbindungsvorrichtungen zur Verriegelung all der verstellbaren Leit 7 schaufei gegen Verdrehung versehen sind, wobei jede Verriegelungsverbindungsvorrichtung mit einem im Wesentlichen ebenen Körperabschnitt versehen ist, der einen an einem Rand ausgebildeten Schlitz und einen schmalen Halsabschnitt aufweist, der sich von einem gegenüberliegenden Rand weg erstreckt, wobei der schmale Halsabschnitt in einem entsprechenden einzelnen der Schlitze in einer benachbarten Verriegelungsverbindungsvorrichtung sitzt; und eine profilierte Öffnung in dem im Wesentlichen ebenen Körperabschnitt, die über einem jeweiligen einzelnen der Schäfte aufgenommen ist, wobei die profilierte Öffnung und der Schaft gestaltet sind, um eine relative Drehung zwischen ihnen zu verhindern; und eine Belastungsnase an der Verriegelungsverbindungsvorrichtung, die angepasst ist, um ihre jeweilige Leitschaufel oder eine benachbarte Leitschaufel in einer Richtung radial nach aussen zu dem Verdichtergehäuse hin herauszudrücken. 8