DE1601625A1

DE1601625A1 - Schaufelbetaetigungsmechanismus,insbesondere fuer Leitradschaufeln in Gasturbinenstrahltriebwerken

Info

Publication number: DE1601625A1
Application number: DE19671601625
Authority: DE
Inventors: Williamson Douglas Herbert
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1966-01-10
Filing date: 1967-01-03
Publication date: 1970-08-06
Also published as: GB1063602A; US3376018A; FR1507701A

Description

Dip!, !no. F- "'c'fe':"=, Er. Ir j. A. V/r'ricmenn

8 ünuiiühsn 27, Kiehisiraös 22

BOLLS-ROYCE UMITED. Derby. Derbyshire. Bigland

Schaufelbetätigungsmechanismus, insbesondere fur Leitradschaufeln in Gasturbinenstrahltriebwerken

Die Erfindung betrifft einen Schaufelbetätigungsmechanismus und insbesondere, obwohl nicht darauf beschrankt, einen Schaufelbetätigungsmechanismus fur die verstellbaren Leitradschaufeln eines Gasturbinenstrahltriebwerks·

Bisher bekannte Vorrichtungen zum Betätigen von Schaufeln umfassen mindestens einen Ring» Mittel zum Drehen des oder jedes Rings um seine Achse und über einen vorbestimmten Winkelbereich, wobei der oder Jeder Ring im axialen Abstand von einer Vielzahl von winkelmässig versetzten Schaufeln angeordnet ist und mit diesen Zusammenwirkt und wobei diese Schaufeln um diese Achse herum abgeordnet sind und jede Schaufel eine sich in radialer Richtuf erstreckende Spindel hat, deren Rotation die Schwenkbewegung der betreffenden Schaufel bewirkt, sowie auoh einen Arm, welcher jede Spindel mit ihrem Ring verbindet, sodass Rotation *-^des Rings das Verschwenken der damit verbundenen Schaufeln bewirkt.

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Die Erfindung hat die Aufgabe, eine kompakteres Verbindungsgestänge zu schaffen, als bisher benützt wurde. Der erfindungsgemasse Schauf Betätigungsmechanismus ist daher dadurch gekennzeichnet, dass jeder Arm einen Teil hat, der in einer öffnung in seinem Ring und/oder in seiner Spindel sitzt, wobei jeder solche Teil und jede solche Öffnung so ausgebildet sind, dass der Teil gegenüber der öffnung so gestellt werden kann, dass er in diese eingeführt werden kann, und dass er dann so innerhalb der Öffnung bewegt werden kann, dass er in Stellung in dieser gesperrt wird.

Vorzugsweise hat jeder Arm einen flexiblen Teil, welcher die Verzerrungen aufnimmt, welchen er beim Betrieb unterworfen wird. Dieser flexible Teil kann beispielsweise ein verh&Ltnismassig dünner, mittiger Teil des Arms sein.

Der oben erwähnte Teil jedes Arms ist vorzugsweise teilkugelförmig und sitzt in einer teilkugelformigen öffnung, wobei dieser Teil ursprünglich in mindestens einen Teil dieser öffnung eingeführt wurde, welcher nicht kugelig gestaltet ist. Jede teilkugelformige öffnung kann zwei diametral gegenüberliegende erweiterte Teile mit geraden Seiten haben und der Arm ist mit zwei parallelen Abflachungen zum Einschieben in diese erweiterten Teile ausgestattet·

Jede öffnung ist vorzugsweise in dem oder in einem Ring vorgesehen und jeder Arm hat einen entsprechend geformten Teil an einem BkJe und ist mit seinem andern £hde abbaubar mit der Spindel verbunden. Das andere Bnde des Arms hat beispielsweise einen Qevindeaapfen, der frei in einem Loch in der Spindel sitit und auf welohem eine Kutter so aufgeschraubt ist, dass der Arm an der Spindel angeschraubt ist·

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Die Mittel zum Rotieren des oder jedes Rings umfassen mindestens einen kolben, der den Ring entweder unmittelbar beaufschlagt oder damit durch eine Gestänge verbunden ist.

Die Erfindung umfasst auch ein mit einem derartigen Schaufelbetätigungsmechanismus ausgestattetes Gasturbinenstrahltriebwerk. Die Schaufeln können die verstellbaren Leitradschaufeln eines Kompressors des Triebwerks sein.

Weitere Kennzeichen und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden, beispielsweisen Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnungen hervor.

Es zeigt;

Fig. 1 eine teilweise quergeschnittene Ansicht eines Teils eines Gasturbinenstrahltriebwerks mit einer erfindungsgemassen Schaufel— betätigungsmechanismus,

Fig. 2 einen abgebrochenen Querschnitt eines Teils des Aufbaus nach Fig. 1 in vergrb'ssertem Masstab,

F e. 3 eine abgebrochene Draufsicht in der Richtung des Pfeils 3 in Figur 2,

Fig. 4 einen afagebr&chenen Querschnitt eines Teils des Aufbaus nach Fig. 2 in einem ebenfalls vergrosserten Masstab,

Fig. 5 einen abgebrochenen Querschnitt entlang der Linie ^--5 in Fig.4 und

Fig. 6 einen abgebrochenen Querschnitt entlang der Linie 6-6 in Fig.5.

Ein Gasturbinentriebwerk 1O hdt ein T$LebwerksgehSuse 11, umfassend in Strömungsrichtung einen Niederdruckkompressor 12 einen Hochdruokkompressor 13» eine nicht dargestellte Verbrennungsanlage und ebenfalls nicht dargestellte Hochdruck-und Hiederdruckturbinen.

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Ein. Teil der vom Niederdruckkorapressor 12 verdichtetefa Luft strömt durch eine Nebenstromleitung 14, die zwischen dem Triebwerksgehause 11 und einem Gehäuse 15 gebildet ist, welches das a\issere Gehäuse des Hochdruckkompressors 13 büdet. Das Gehäuse 15 ist konzentrisch innerhalb des Triebwerksgehauses 11 angeordnet und stutzt sich an diesem über einem Vielzahl von winkelmässig versetzten Streben 16 ab.

Der Hochdruckkompreseor 13 hat winkelmt&ssig versetzte Leitradschaufeln 20, die um die Achse des Triebwerks herum angeordnet sind und drei in axialen Abstanden voneinander vorgesehene Reihen umfassen. Jede Leitradschaufel 20 hat sich radial erstreckende Spindeln 19, 2t, wobei Drehen der Spindel 21 das Verschwenken der betreffenden Schaufel 20 bewirkt.

Mit jedem Satz von Schaufeln 20 wirkt ein Ring 22 zusammen, der axial oberhalb der Schaufeln liegt. Jeder Ring 22 ist konzentrisch zur Achse des Triebwerks angeordnet und kann durch einen vorbestimmten Winkelbereich um diese Achse gedrehi^erden

Obwohl die Ringe in der Zeichnung axial stromaufwärts der Schaufeln 20 dargestellt sind und dies die bevorzugte Konstruktion bildet, können diese Ringe 22 ggfs auch stromabwärts der betreffenden Reihen von Schaufeln 20 angeordnet sein.

Die Rotation der Ringe 22 wird durch mindestens einen Kolben 23 bewirkt (Iig.3), der das Sussere Ende eines Arms 24 eines schwenkbaren Winkelhebels 24,25 bewegt. Der Arm 25 des Hebels 24, 25 ist schwenkbar mit dem stromabwartigsten Ring 22 verbunden, wahrend der Arm 24 »it den andern Ringen 22 durch Winkelhebel 26, bzw. 27 verbunden ist. BetStigen des Kolbens 23 bewegt den Arm 24 daher durch einen kleinen Winkel und damit auch die Ringe 22 durch einen kleinen Winkel.

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Jede Spindel 21 ist mit ihrem Ring 22 mijrfcels eines sieh im wesentlichen axial erstreckenden Arms 30 verbunden. Jeder Arm hat einen mittigen, verhaltnismassig dünnen Teil^^tf der am besten aus Fig. 4 ersichtlich ist, und welcher flexibel ist und die Durchbiegungen des Arms 30 beim Betrieb desselbenAufnimmt.

Das stromabwartige Ende jedes Arms 30 hat einen Flansch 3²r gegen die betreffende Spindel 21 anliegt, sowie einen Zentrierzapfen 33» der frei in einem Loch 34 der Spindel 21 sitzt. Das stromabwärtige Ende des Zentrierzapfens 33 ist mit einem Gewinde ausgestattet, auf welches eine Mutter 35 aufgeschraubt ist₈ wodurch die Spindel 21 zwischen dem Flansch 32 und der Mutter 35 festgeklemmt wird.

Jeder Arn 30 hat an seinem stromaufwSfrtigen Ende einen erweiterten, teükugelfSrmigen Teil %\ dieser teilkugelfoVmige Teil % hat parallele Abflachungen 3?» '

Jeder Hing 22 hat eine Vielzahl von winkalmtssig versetsten Öffnungen 40, in welche die teilkugelfomrigeei Teile % der versehiodenen Arme 30 eingreifen. Wie aus Fig» 5 zu ersehen ist» ist 3ade dieser Öffnungen 40 ebenfalls teilkugelformig ausgebildet und hat zwei diametral gegenüberliegende, erweiterte Teile 41 mit geraden Seite». Sie erweiterten Teile 41 haben abstehende Seiten 42, zwischen welchen der tsilkugslformiga Teil % durefetreten kann, wei?& seine Abflaöhungen die in Fig. 5 gestrichelt gezeichnete Stellung tijimehra&n.> Nach dem Einstellen des teilkugelf©neigen Teils 36 derart, daa^ er to "di© Öffnung 40 eingesetzt werden kann, wird dieser feil nach dem Eijssohieben um 90 Grad to die voll ausgezogen gezelohnete Stellung gedreht (Fig.5)_a Ir&e ist Füg« 6 dargestellt ist, ist der t«ilkug*lffrwig© TdLL 36 in dieser Stellung iB der Sffnmig 40 gesperrt.

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Der in der Zeichnung dargestellte Schaufelbetätigungsmechanismus kann zusammengebaut werden, indem alle Arme 30 an den betreffenden Ringen 22 angebaut werden; dies geschieht dadurch, dass die teilkugelförmigen Teile 36 durch die erweiterten Teile 41 der Uffnungen 40 durchgeschoben und dann um 90° verdreht werden, sodass es zum Eingriff zwischen den kugeligen Oberflächen der teilkugelförmigen Teile % und der öffnungen 40 kommt. Der den Ring 22 und seine Arme 30 umfassende Bauteil kann dann in Stellung eingeschoben werden, sodass die Zentrierzapfen 33 in die entsprechenden Löcher 34 in den Spindeln eintreten, worauf dann die Muttern 35 auf die Gewindeteile der Zapfen 33 aufgeschraubt und auf diesen festgezogen werden*

Alternativerweise können alle Arme 30 jedes Rings 22 in ihre entsprechenden Spindeln 21 eingesteckt und die Kuttern können lose aufgesetzt werden, sodass sich die Arme in den Löchern 34 drehen können· Dann wird der Ring 22 auf die st romaufwärt ig en Enden der Arme 30 aufgesetzt , wobei alle Arme die in Fig. 5 gestrichelt gezeichneten Stellungen einnehmen. Dies ermöglicht es den teilkugelfönaigen Teilen 36, durch die erweiterten Teile 41 durchzutreten. Alle Arme 30 können dann um 90° verdreht werden und die Muttern 35 werden festgezogen, um den Zusammenbau zu vollenden.

Es ist leicht zu ersehen, dass die in der Zeichnung dargestellt· Anordnung ein einfaches, wirksames und gedrängtes Verfahren liefert um die Schwenkbewegung der Schaufeln 20 zu bewirken·

Obwohl die Erfindung im Vor angehenden mit Hinblick auf di· v*rit«llharen Leitschaufel 20 des Koohdruckkompressors 13 beschrieben wurde, eignet sie sich natürlich für jeden Kompressor, jedes Gebläse und jede Turbine, in welchen eine oder mehrere Ralhtn von Schaufeln v«rsi-«ulbar angeordnet sein sollen»

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Claims

'"'"' "Ϊ601625 Patentansprüche

1. Schaufelbetatigungsmechamismus, umfassend mindestens einen Ring, Mittel ztuij Drehen dieses oder jedes Rings um seine Achse und über einen vorbestimmten "fönkelbereich, wobei dfer oder jeder Ring im axialen Abstand von einer Vielzahl-von winkelmässig versetzten Shaufeln angeordnet ist und mit diesem zusammenwirkt und wobei diese Schaufeln um die Achse herum angeordnet sind'und jede Schaufel eine sich in radialer Richtug erstreckende Spindä. hat, deren Rotation die Schwenkbewegung der Schaufel bewirkt, so-wi* auch einen Arm, welcher jede Spindel mit ihrem "Ring verbindet, sodass Rotation des Rings das Verschwenken der damit verbundenen Schaufeln bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Arm einen Teil (36) hat, der in einer Öffnung (40) in seinem Ring (22) oder/und in seiner Spindel (21) sijrzt, wobei jeder solche Teil und jede solche öffnung so ausgebildet sind, dass der Teil gegenüber der Öffnung sfb gestellt werden kann, dass er in diese eingeführt werden kann und dass er dann in der üffnungiso bewegt werden kann, dass er in Stellung in dieser gesperrt wird.

2· Schaufelbetatigungsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Arm einen flexiblen Teil (31) hat,' welcher die Verzerrungen aufnimmt, welchen er beim Betrieb unterworfen ist.

3· Schaufelbetatigungsmechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieser flexible Teil ein verhSHaismässig dünner, raittiger Teils des Arms ist.

4« Schaufelbetatigungsmechanisraus nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Teil jedes Arms teilkugelfHrraig ist und in einer teilkugelförraigen Öffnung sitzt, wobei dieser Teil ursprünglich in mindestens einen Teil dieser öffnung eingeführt wurde, «ktar nicht kugelig staltet ist.

^•,Schaufelbetatigungsmechanismus ^nacn Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, • dass jede teilkugelförmige öffnung (40) zwei diametral gegenüberliegende erweiterte Teile (41) mit geraden Seiten hat und der Teil des Arms -mit zwei parallelen Abflachungen (37) zum Einschieben in diese erweiterten Teile ausgestattet ist.

6, Schaufelbetatigungsmechanismus nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass -jede öffnung in dem oder in einem Hing vorgesehen ist und dass jeder Arm an einem Ende einen entsprechenden Teil hat und mit seinem andern Ende abbaubar mit der Spindel verbunden ist.

7· Schaufelbetatigungsmechanismus nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Ende des Arms einen Gewindezapfen (33) hat, der frei in einem Loch der Spindel (21) sitzt und auf welchem eine Mutter (35) so aufgeschraubt ist, dass der Arm an der Spindel angeschraubt ist·

8· Schaufelbetatigungsmechanismus nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Rotieren des oder jedes Rings (22) einen Kolben (23) umfassen, welcher den Ring entweder unraittelbafc beaufschlagt oder damit durch ein Gestänge (24,25,26,27) verbunden ist·

9· Schaufelbetatigungsmechanismus nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln die verstellbaren Leitrad-■ohaufeln eines Kompressors eines Basturbinenetrahltriebwerk· (10) •ind.

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