DE1601673B1 - Betaetigungsvorrichtung fuer die schwenkbaren leitschaufeln eines gasturbinenwerks - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung Wellendichtung. Es können daher nur geringe Men-

für die mittels eines außerhalb des Triebwerksgehäu- gen Triebwerksgase in das hydraulische Druckmittel

ses angeordneten gemeinsamen Stellrings und je eines bzw. in .den Treibstoff eindringen, was im Gegensatz

Lenkers schwenkbaren Leitschaufeln eines Kranzes zu einem Durchlecken von hydraulischem Druck-

,.meinem Gasturbinentriebwerk mit Mantelstrom, mit 5 mittel bzw. Treibstoff in den Mantelstrom des Trieb-

einef" am Stellring angelenkten, den Turbinenmantel Werkes ungefährlich ist.

durchdringenden Zugstange, die an einen beidseitig Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird das

beaufschlagbaren hydraulischen Stellmotor ange- in der Zeichnung gezeigte Ausführungsbeispiel im

schlossen ist. folgenden beschrieben. In der Zeichnung ist

Bei Betätigungsvorrichtungen dieser Art besteht io Fig. 1 ein Schnitt durch ein Mantelstromtriebein Problem immer darin, die den Turbinenmantel werk, an dem eine erfindungsgemäße Betätigungsdurchdringende Zugstange gegenüber diesem abzu- vorrichtung angeordnet ist,

dichten. Einerseits mußliie Zugstange mit einem be- ~ Rig. 2 ein "Teilschnitt durch diejenige Stelle des

stimmten Spiel in einer· im Turbinenmantel vorge- Niederdruckkompressors des Triebwerkes gemäß

sehenen Öffnung verlaufen. Dieses Spiel ist schon 15 F i g. 1, in der der Kranz der schwenkbaren Leit-

deshalb notwendig, um· unterschiedliche Wärmedeh- schaufeln angeordnet ist,

nungen aufzufangen. Auf der anderen Seite muß die Fig. 3 ein Schnitt durch diejenige Stelle des Tur-

Zugstange auch abgedichtet in dieser Öffnung liegen, binenmantels und Triebwerksmantels, an der die

da auf der Innenseite des Turbinenmantels ein hoher Zugstange und der Stellmotor angeordnet sind,

Druck und auf der Außenseite ein geringer Druck, 20 F i g. 4 ein Schnitt durch den Stellmotor entlang

nämlich Atmosphärendruck, herrscht. Ein nicht oder der Schnitthnie 4-4 in Fig. 5 und

ungenügend abgedichteter Durchtritt der Zugstange Fig.5 ein Schnitt entlang der Schnittlinie5-5 in

durch den Turbinenmantel würde zu Leckverlusten Fig. 4. . .

führen, was den Wirkungsgrad des Triebwerkes her- Fig. 1 zeigt das Triebwerk 20 mit einem Niederabsetzt. Die Anordnung von Dichtungen an der 25 druckkompressor 22, einem Hochdruckkompressor Durchtrittsstelle der Zugstange durch den Turbinen- 24, Brennkammern 26, einer Turbine 28 und einem mantel bringt kernen Erfolg, da die Dichtungen der Auslaß 30. Der Mantelstromkanal 32 ist zwischen auftretendenmechanischenundthermischenBelastung dem Triebwerksmantel34 und dem Turbinenmantel nicht standhalten. . 36 ausgebildet.

Eine Anordnung des Stellmotors auf der Innenseite 3° Fi g. 2 zeigt in größerem Detail, daß der Hoch-

des Turbinenmantels beseitig zwar das Abdichtpro- druckompressor 24 : mehrere axial auseinanderlie-

blem. Diese Lage des Stellmotors beeinträchtigt aber gende Kränze von Statorschaufeln 40, 42 enthält,

dessen Zugänglichkeit, die. für Wartung und Inspek- die abwechselnd mit den Rotorschaufeln 44, 46 um

tion gegeben sein muß.·· . die Achse des Triebwerks gruppiert sind. Die Rotor-

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, 35 schaufeln 44 und 46 sind auf der Turbinenwelle 50

die an der Durchtrittsstelle der Zugstange durch den befestigt (Fig. 1).

Turbinenmantel auftretenden Leckverluste zu ver- Ein Lenker 52 ist an dem Außenende jeder Sta-

meiden und gleichzeitig den Stellmotor so anzuord- torschaufel 40 des vorderen Kranzes befestigt. Eine

nen, daß er leicht zugänglich bleibt. Winkelverstellung des Lenkers 52 führt zu einer ent-

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung 4° sprechenden Winkelverstellung einer Statorschaufel vor, daß der Stellmotor als dichtender Abschluß einer 40 selbst. Ein Stellring 54, der in Fig. 2 im Teilein Bewegungsspiel für die Zugstange zulassenden schnitt dargestellt ist, ist in Lagern 56 im Turbinen-Öffnung im Triebwerksmantel außen an diesem be- mantel 36 gelagert. Sämtliche Lenker 52 sind gelenfestigt ist und daß die Zugstange an den beidseitig kig mit dem Stellring 54 verbunden, so daß dessen - beaufschlagbaren Kolben des Stellmotors mittels einer 45 Drehung eine gleichzeitige Winkelverstellung sämtzweiarmigen Kurbel "angeschlossen ist, die" an jedem licher Lenker 52 und der zugehörigen Statorschau-Ende einer Welle einen Arm trägt und zwischen die- fehl40 verursacht. Die Drehverstellung des Stellsen eine Wellendichtung aufweist, die dem Strömungs- rings 54 erfolgt über eme Zugstange 58, die an druck innerhalb des Triebwerksmantels bzw. dem irgendeinem Punkt auf dem Umfang des Stellrings Abflußdruck am Stellmotor ausgesetzt ist. 50 54 gelenkig mit diesem verbunden ist. Wie die F i g. 1

Durch diese erfindungsgemäße Anordnung des und 2 zeigen, liegt die Zugstange 58 im Mantelstrom-

Stellmotors auf der Außenseite des Triebwerks- kanal 32, das heißt in einer Hochdruckzone, und tritt

mantels ist dieser leicht zugänglich. Gleichzeitig liegt durch den Triebwerksmantel 36 nach außen und ist

die die Abdichtung bewirkende Wellendichtung an dadurch zugänglich.

einer Stelle, an der did: thermischen Belastungen gel-: £5,„ Auf ,dem. .Triebwerksmantel :34_ist der ferngesteuring sind. Auch mechanisch wird die Wellendichtung erte Stellmotor 60 angeordnet,
wenig beansprucht, da die Welle nur geringe^Winkel- Gemäß Fig. 3 ist der Stellmotor 60 auf die bewegungen durchführt, die eine Wellendichtung Außenseite des Triebwerksmantels 34 an einer Stelle ohne weiteres aushält und die nicht mit den relativ aufgeschraubt, an der die Zügstange 58 durch eme größeren Hüben der Zugstange vergleichbar sind. 60 ■ für diesen Zweck ausgebildete Öffnung 61 durchtritt. Sollte die Wellendichtung trotzdem einmal unbrauch- Der Stellmotor 60 weist einen Montageflansch 62 mit bar werden, besteht keine Gefahr, daß das zum An- einem Bund 63 zum Einschieben in die Öffnung 61 trieb des Stellmotors verwandte hydraulische Druck- auf, wodurch eine Dichtung entsteht,
mittel,, ζ. B. Treibstoff, in das Triebwerk gelangt. Die Zugstange 58 ist an ihrem unteren Ende an-Der auf der einen Seite der Wellendichtung herr- 65 gebohrt und eme Ösenschraube 64 ist in sie hineinsehende Strömungsdruck innerhalb des Triebwerks- gedreht. Weiter weist der Stellmotor 60 einen Hohlmantels ist immer höher als der Abflußdruck des hy- raum 68 auf, der mit der Öffnung 61 in Verbindung draulischen Druckmittels auf der anderen Seite der steht. Das untere Ende der Zugstange 58 ragt in

diesen Hohlraum 68 hinein. Im Hohlraum 68 ist die Ösenschraube 64 gelenkig mit dem freien Ende eines Kurbelarms 72 verbunden, der einen Teil einer Kurbel bildet, die auf einer Welle 74 sitzt.

Wie am deutlichsten aus F i g. 4 zu entnehmen ist, sitzt die Welle 74 in einer Hohlwelle 80. Ein zweiter Kurbelarm 82 ist auf das andere Ende der Hohlwelle 80 aufgesetzt wie der Kurbelarm 72. Zwischen den Kurbelarmen 72 und 82 bildet die Hohlwelle 80 einen Dichtungshalter und enthält hierzu einen Umfangsflansch 84 und eine Federhalterung 85 für eine als Labyrinthdichtung ausgebildete Wellendichtung 88. Diese liegt an der Wand einer Bohrung 86, die quer durch den Stellmotor 60 verläuft, an. Auf diese Weise wird das Innere des Stellmotors 60 in zwei getrennte gasdichte Hohlräume unterteilt, von denen der eine Hohlraum 68 bereits erwähnt wurde und den Kurbelarm 72 aufnimmt. Der andere Hohlraum 90 (Fig. 4 und 5) nimmt den Kurbelarm 82 auf.

Eine Schwenkbewegung der Kurbelarme 72 und 82 und der zugehörigen Welle 74 wird durch die Lager 92 und 94 ermöglicht, in denen die Welle 74 gelagert ist. Zugang für die Montage der Einzelteile und zum Auswechseln der Wellendichtung 88 ist über die Kappen 96 und 98 möglich. Die Kappen 96, 98 sind auf den Stellmotor 60 aufgeschraubt und bilden auf diesem einen gasdichten Abschluß. Die Kappe 96 weist einen Nippel 100 auf, der. über eine Innenbohrung 102 mit dem Hohlraum 90 in Verbindung steht. '

Der Kurbelarm 82 wird von einem beidseitig beaufschlagbaren Kolben 118 angetrieben, der in zwei gegeneinander arbeitenden Zylindern 110 verschiebbar ist, die zu dem Stellmotor 60 gehören. Beide Zylinder 110 haben einen gemeinsamen Befestigungsflansch 116, mit dem sie auf den Stellmotor 60 aufgeschraubt sind.

Der Kolben 118 bewegt sich in den Zylindern 110 senkrecht zu der Welle 74 hin und her. Der Kolben 118 hat an jedem Ende einen Kopf 120, die durch ein Joch 122 miteinander verbunden sind. Jeder Kolbenkopf weist noch einen Kolbenring auf. Im Joch 122 sitzt in einem Schlitz 124 eine Rolle 126, die drehbar auf dem freien Ende des Kurbelarms 82 sitzt. Die hin- und hergehende Bewegung des KoI-bens 118 wird damit durch die Anlage der Rolle 126 in dem Schlitz 124 in eine Schwenkbewegung des Kürbeizapfens 74 übertragen. Um eine Drehung des Kolbens 118 in den Zylindern 110 zu vermeiden.und um eine zweckentsprechende Verbindung zwischen dem Joch und der Rolle 126 sicherzustellen, sitzt ein Führungsstift 128 in der Mitte des Jochs an dessen unterer Seite und ragt in einen Schlitz 130 im Gehäuse hinein.

Beide Zylinder 110 weisen an ihrem geschlossenen Ende je einen Ansatz 140 auf, die unter Bildung einer Bohrung 142 gebohrt sind. Jeder Ansatz 140 hat ein Außengewinde und trägt eine Schraubkappe 144. Diese dienen zum Anschluß von Druckleitungen 146. Damit wird über die Bohrungen 142 ein Druckmittel in die Zylinder 110 eingebracht, was die Hin- und Herbewegung des Kolbens 118 bewirkt.

In die Bohrungen 142 sind längsgebohrte Stellschrauben 148 eingeschraubt. Jede Schraube 148 hat einen Kopf 152, der einen einstellbaren Anschlag für den jeweiligen Kopf 120 des Kolbens 118 bildet. Die Schrauben 148 werden in axialer Richtung in ihren jeweiligen Zylindern eingestellt und dann mit einer Gegenmutter 154 gehalten.

Der vorstehend beschriebene Betätiger verwendet Hochdruck-Treibstoff als Antriebsmittel für den Kolben 118. Dieser unter Druck stehende Treibstoff wird über ein Wählventil dem einen oder dem anderen Zylinder 110 zugeführt, was von der vorzunehmenden Verstellung bei der Einstellung der Statorschaufeln 40 abhängt. Der andere Zylinder wird dann über das gleiche Ventil entlüftet, und der bereits in dem Zylinder 110 vorhandene Treibstoff entweicht auf diese Weise. Zur bestmöglichen Vermeidung von Dichtungsproblemen ist der Hohlraum 90 über den Nippel 100 und eine dort angeschlossene Leitung ständig mit der Eingangsseite der Pumpe verbunden. Das heißt, daß jede am Umfangsflansch 84 und der Wellendichtung 88 auftretende Undichtigkeit in der Richtung vom Hochdruck-Hohlraum 68 zu dem Niederdruck-Hohlraum 90 und damit in der sicheren Richtung stattfindet.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Betätigungsvorrichtung für die mittels eines außerhalb des Triebwerksgehäuses angeordneten gemeinsamen Stellrings und je eines Lenkers schwenkbaren Leitschaufeln eines Kranzes in einem Gasturbinentriebwerk mit Mantelstrom, mit einer am Stellring angelenkten, den Turbinenmantel durchdringenden Zugstange, die an einen beidseitig beaufschlagbaren hydraulischen Stellmotor angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor (60) als dichtender Abschluß einer ein Bewegungsspiel für die Zugstange (58) zulassenden öffnung (61) im Triebwerksmantel (34) außen an diesem befestigt ist und daß die Zugstange an den beidseitig beaufschlagbaren Kolben (118) des Stellmotors mittels einer zweiarmigen Kurbel angeschlossen ist, die an jedem Ende einer Welle (74) einen Arm (72 bzw. 82) trägt und zwischen diesen eine Wellendichtung (88) aufweist, die dem Strömungsdruck innerhalb des Triebwerksmantels (34) bzw. dem Abrlußdruck am Stellmotor ausgesetzt ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen COPY