Schwenkbare Leitschaufel von Strömungsmaschinen Die Erfindung betrifft
eine schwenkbare Leitschaufel von Strömungsmaschinen, insbesondere von Gasturbinen.
Es liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verstellvorrichtung für eine solche Leitschaufel
so auszubilden, daß ein Festsetzen bzw. das insbesondere bei den bekannten Verstellvorrichtungen
von Gasturbinen meist eintretende Festbrennen mit Sicherheit vermieden wird. Erreicht
wird dieses Ziel erfindungsgemäß dadurch, daß die Welle eine Längsbohrung und die
Büchse am Umfang Kammern aufweist, die durch Kanäle und eine Kammer bei jeder Schaufelstellung
mit der Längsbohrung in Verbindung stehen, und daß diese Kammdrn und die Längsbohrung
nacheinander von einem auch der Schmierung der Verstellwelle dienenden flüssigen
Kühlmittel durchströmt werden.Swiveling guide vane of fluid flow machines The invention relates to
a pivotable guide vane of fluid flow machines, in particular of gas turbines.
The object of the invention is to provide an adjustment device for such a guide vane
to be trained so that a setting or that in particular in the case of the known adjusting devices
Burning-up, which usually occurs in gas turbines, is avoided with certainty. Achieved
this goal according to the invention in that the shaft has a longitudinal bore and the
Bush has chambers on the circumference, through channels and a chamber at each blade position
are in communication with the longitudinal bore, and that this Kammdrn and the longitudinal bore
one after the other from a liquid which is also used to lubricate the adjusting shaft
Coolant are flowed through.
Bei der erfindungsgemäßen schwenkbaren Leitschaufel wird also deren
in seiner Wirkungsweise am stärksten durch Erhitzen gefährdetes Organ, nämlich die-
Verstellwelle, einschließlich der benachbarten Teile des Maschinengehäuses wirksam
gekühlt. Zwecks Verstärkung der Kühlung wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung
vorgeschlagen; am Umfang der Lagerbüchse der Verstellwelle zwei Ringkammern und
eine diese miteinander verbindende schraubenförmige Kammer für die Kühlmittelfüh
rang anzuordnen. Auf diese Weise wird also am Umfang der Lagerbüchse schon eine
bekanntlich die Wärmeabfuhr sehr begünstigende geordnete Strömung erzwungen, und
zwar von der heißesten, d. h. der den Leitschaufeln zunächst liegenden Zone von
Büchse und Maschinengehäuse aus zu weniger aufgeheizten Zonen hin. Gleichermaßen
sollte auch eine ausgesprochene Strömung innerhalb der Verdrehwelle angestrebt werden,
was im Rahmen der Erfindung auf jede an sich geeignete Weise erfolgen kann. Als
im Aufbau verhältnismäßig einfache und dabei sehr wirksame, diesem Zweck dienende
Einrichtung wird in weiterer Durchbildung der Erfindung die Anordnung eines konzentrisch
in die Verstellwelle mit Abstand von deren Innenwandung eingesetzten, beiderseits
offenen und sich nahezu über die ganze Länge des Rohres erstreckenden Rohres vorgeschlagen,
das an seinem der Leitschaufel abgewandten Ende in einem den Hohlraum der Verstellwelle
verschließenden Stopfen gehalten ist. Mittels einer in diesem Einspannende des Rohres
angeordneten Drossel läßt sich hierbei auf einfache Weise eine Bemessung der in
der Zeiteinheit das ganze System durchströmenden Kühlmittelmenge durchführen.In the case of the pivotable guide vane according to the invention, its
The organ that is most at risk from heating in its mode of action, namely the
Adjusting shaft, including the adjacent parts of the machine housing effective
chilled. In order to strengthen the cooling, in a further embodiment of the invention
suggested; on the circumference of the bearing bush of the adjusting shaft two annular chambers and
a screw-shaped chamber connecting these with one another for the coolant supply
rank to order. In this way, there is already one on the circumference of the bearing bush
As is well known, the heat dissipation is forced, and ordered flow, which is very favorable
although from the hottest, d. H. the zone of
Bushing and machine housing from areas that are less heated. Likewise
a pronounced flow within the torsion shaft should also be aimed for,
which can be done in any suitable manner within the scope of the invention. as
Relatively simple in structure and very effective, serving this purpose
Device is the arrangement of a concentric in a further embodiment of the invention
inserted into the adjusting shaft at a distance from its inner wall, on both sides
suggested an open pipe extending over almost the entire length of the pipe,
that at its end facing away from the guide vane in one of the cavity of the adjusting shaft
sealing plug is held. By means of one in this clamping end of the pipe
arranged throttle can here in a simple manner a dimensioning of the in
the unit of time to carry out the amount of coolant flowing through the entire system.
In den Fällen, in denen die erfindungsgemäß gekühlte Verstellwelle
nicht unmittelbar, sondern über weitere Organe, etwa über Zahnräder und/oder ein
Hebelgestänge betätigt wird, empfiehlt es sich, das Schmier- und Kühlmittel aus
der Verstellwelle in eine im Maschinengehäuse vorgesehene Kammer eintreten zu lassen,
in dem diese weiteren Verstellorgane untergebracht sind. Die Kammer ist dabei so
auszubilden, daß sie sich während des Betriebs so weit füllt, daß die betreffenden
Organe ebenfalls geschmiert werden.In those cases in which the adjusting shaft cooled according to the invention
not directly, but via other organs, such as gears and / or a
If the lever linkage is operated, it is advisable to turn off the lubricant and coolant
to allow the adjusting shaft to enter a chamber provided in the machine housing,
in which these further adjusting elements are housed. The chamber is like that
to train that it fills so far during operation that the relevant
Organs are also lubricated.
Ein für die Schmierung der Welle bestimmter Teil des der Vorrichtung
zugeleiteten Mediums wird schon am Umfang der Lagerbüchse abgezweigt und einem die
Welle am leitschaufelseitigen Ende umgebenden Ringraum zugeleitet, dessen Begrenzung
leitschaufelseitig ein den Austritt von Schmieröl aus dem Maschinengehäuse unterbindender,
nachgiebiger Dichtring bildet: Diese Art der Schmierölführung hat den großen Vorteil,
daß auch dieser Dichtring von dem kühlenden Schmiermittel ständig überspült und
damit vor schneller Zerstörung weitgehend geschützt wird.A part of the device intended for the lubrication of the shaft
supplied medium is already branched off at the circumference of the bearing bush and one the
Shaft fed to the end of the guide vane surrounding the annular space, its limitation
on the guide vane side, a lubricating oil that prevents the escape of lubricating oil from the machine housing,
flexible sealing ring forms: This type of lubricating oil guide has the great advantage of
that also this sealing ring is constantly flushed over by the cooling lubricant and
so that it is largely protected from rapid destruction.
Bei einer bekannten Axialturbine ist jede Verstellwelle beiderseits
der zugeordneten Leitschaufel gelagert, wobei das verstellseitige Ende in einem
- in einer fest in das Turbinengehäuse eingesetzten Büchse gehaltenen Kugellager
gelagert ist, während das andere Ende mit einer stark kegeligen Spitze in der Bohrung
eines Spurlagers aufsitzt. Außerdem verläuft verstellseitig der der Leitschaufel
unmittelbar benachbarte .Abschnitt der Verstellwelle in einer mit Kühlluft beschickten
Kammer. Eine besondere Kühlung der Lagerstelle ist nicht vorgesehen. Eine weitere
bekannte Axialturbine unterscheidet sich von dieser Turbine grundsätzlich nur dadurch,
daß jede Leitschaufel beiderseits in einem in das Turbinengehäuse eingesetzten,
allen Leitschaufeln gemeinsamen Ring gleitgelagert ist. Schließlich ist noch eine
Radialturbine
bekannt, bei der der die Verstellwelle einer.jeden Leitschaufel in einer besonderen,
in das Turbinengehäuse eingesetzten Büchse gelagert ist, wobei jedoch keine besondere
Kühlung im Sinn der Erfindung vorgesehen ist.In a known axial turbine, each adjusting shaft is on both sides
the associated guide vane mounted, the adjustment-side end in one
- Ball bearings held in a bushing firmly inserted in the turbine housing
is mounted, while the other end with a strongly tapered tip in the bore
of a thrust bearing is seated. In addition, that of the guide vane runs on the adjustment side
immediately adjacent .section of the adjusting shaft in a one charged with cooling air
Chamber. A special cooling of the bearing point is not provided. Another
known axial turbine differs from this turbine basically only in that
that each guide vane on both sides in an inserted into the turbine housing,
all guide vanes common ring is slide bearing. Finally there is one more
Radial turbine
known, in which the adjusting shaft of each guide vane in a special,
is mounted in the turbine housing used bushing, but no special
Cooling is provided in the sense of the invention.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ,dargestellt.In the drawing, an embodiment of the invention is shown.
Im Schnitt gezeigt ist der in einer Leitschaufelverstellvorrichtung
enthaltende Teil einer Gasturbine, deren Gehäuse mit 1 und deren Laufrad mit 2 bezeichnet
ist. Die Vorrichtung besteht aus einer mit der Leitschaufel 10 fest verbundenen,
in einer in das Gehäuse 1 eingesetzten Büchse 3 gelagerten Welle 4, die über einen
Hebel 5 und eine aus den Hebeln 6, 7 und 8 bestehende, in einer Kammer 9 des Maschinengehäuses
untergebrachte Anordnung gedreht werden kann. Die Lagerbüchse 3 weist am Umfang
ein zwei Ringräume 11 und 12 miteinander verbindendes Rechteckgewinde 13 auf. Vom
Ringraum 12 aus führt ein Kanal 19 etwa radial durch die Büchse 3 zu einem die Welle
umgebenden Ringraum 14, der wiederum mit dem Hohlraum 15 der Welle 4 durch einen
Kanal 16 in ständiger Verbindung steht. In den Hohlraum 15 der Welle 4 ist konzentrisch
ein sich nahezu über die ganze Länge des Hohlraums erstreckendes Rohr 17 eingesetzt,
das an seinem der Leitschaufel 10 abgewandten Ende in einem in die Welle
4 eingesetzten Ring 18 gehalten wird. Leitschaufelseitig ist das Rohr 17 offen,
während am anderen Ende eine Drossel 20 eingesetzt ist. Während des Betriebs gelangt
aus dem Raum 21 heraus durch den Kanal 22 unter Druck gesetztes kühles Schmieröl
in den Ringraum 11, aus diesem durch das Rechteckgewinde 13 in den Ringraum 12 und
von dort aus schließlich durch die Kanäle 19 und 16 in den Hohlraum 15 der Verstellwelle
4. Da das Medium nahe dem von der Leitschaufel 10 abgewandten Ende der Verstellwelle
4 in deren Hohlraum 15 eintritt und ein Abfluß des Mediums nur durch die Rohröffnung
am freien Ende möglich ist, bildet sich in der Welle 4 vom Kanal 16 aus eine
geordnete, einen guten Wärmeentzug aus der Welle 4 gewährleistende Strömung in.
Richtung auf die Leitschaufel 10 aus. Die durchgesetzte Menge je Zeiteinheit
ist bei gegebenem Förderdruck durch die Drossel 20 festgelegt. Der zur Schmierung
der Verstellwelle 4 bestimmte Teil des Mediums gelangt durch einen vom Grund des
Gewindes 13 am Umfang der Büchse 3 abzweigenden Kanal 22 in einen die Welle 4 umgebenden
Ringraum 23, dessen leitschaufelseitige Begrenzung ein nachgiebiger Dichtring 28
bildet. Dieser ist, da er dauernd vom Schmiermittel überspült wird, wirksam gegen
eine zu schnelle Zerstörung geschützt. Die Abschirmung der ganzen Vorrichtung zur
Turbine hin geschieht durch die Asbestwand 24 und eine Abschirmwand 25. Letztere
weist einen die Welle 4 umgebenden, mit dem Abgaskanal der Turbine in ständiger
Verbindung stehenden Ringraum 26 zur Aufnahme von gegebenenfalls den Ringspalt 27
passierenden Abgasen auf.Shown in section is the part of a gas turbine which is contained in a guide vane adjusting device and whose housing is denoted by 1 and whose impeller is denoted by 2. The device consists of a shaft 4 firmly connected to the guide vane 10 and mounted in a bushing 3 inserted in the housing 1, which is accommodated in a chamber 9 of the machine housing via a lever 5 and an arrangement consisting of the levers 6, 7 and 8 can be rotated. The bearing bush 3 has on the circumference a rectangular thread 13 connecting two annular spaces 11 and 12 to one another. From the annular space 12, a channel 19 leads approximately radially through the sleeve 3 to an annular space 14 surrounding the shaft, which in turn is in constant communication with the cavity 15 of the shaft 4 through a channel 16. A tube 17 extending almost over the entire length of the cavity is concentrically inserted into the cavity 15 of the shaft 4 and is held at its end facing away from the guide vane 10 in a ring 18 inserted into the shaft 4. The pipe 17 is open on the guide vane side, while a throttle 20 is inserted at the other end. During operation, cool lubricating oil pressurized from space 21 passes through channel 22 into annular space 11, from there through rectangular thread 13 into annular space 12 and from there finally through channels 19 and 16 into cavity 15 of the adjusting shaft 4. Since the medium near the end of the adjusting shaft 4 facing away from the guide vane 10 enters its cavity 15 and an outflow of the medium is only possible through the pipe opening at the free end, an orderly, one is formed in the shaft 4 from the channel 16 Flow in the direction of the guide vane 10 ensuring good heat extraction from the shaft 4. The amount enforced per unit of time is determined by the throttle 20 for a given delivery pressure. The part of the medium intended for the lubrication of the adjusting shaft 4 passes through a channel 22 branching off from the base of the thread 13 on the circumference of the sleeve 3 into an annular space 23 surrounding the shaft 4, the boundary of which on the guide vane side forms a flexible sealing ring 28. Since it is constantly being flooded with lubricant, it is effectively protected against being destroyed too quickly. The entire device is shielded from the turbine by the asbestos wall 24 and a shielding wall 25. The latter has an annular space 26 surrounding the shaft 4 and in constant communication with the exhaust gas duct of the turbine for receiving any exhaust gases that may pass through the annular gap 27.