DE69001630T2

DE69001630T2 - Haltungssystem für verstellbare Leitschaufeln.

Info

Publication number: DE69001630T2
Application number: DE90400669T
Authority: DE
Inventors: Daniel Jean Marey
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1989-03-15
Filing date: 1990-03-14
Publication date: 1993-10-21
Anticipated expiration: 2010-03-15
Also published as: EP0388285B1; DE69001630D1; FR2644525B1; US5061152A; EP0388285A1; FR2644525A1

Description

Die Erfindung betrifft Turbotriebwerk-Kompressoren und insbesondere innerhalb dieser die Mittel zum radialen Halten und Begrenzen des Winkelausschlags der verstellbaren Schaufeln.
Die Anpassung der Ausrichtung der Leitschaufeln der verschiedenen Kompressorstufen ist besonders wünschenswert, wenn beispielsweise unter Wahrung eines ausreichenden Sicherheitsabstands zum Pumpen bei einer bestimmten Drehzahl in den einzelnen Stufen der größtmögliche Druck vorhanden sein soll.
Die verstellbaren Leitschaufeln werden im allgemeinen durch Pleuelstangen in Drehbewegung versetzt, die sich außerhalb des Gehäuses befinden und miteinander durch einen Stellring verbunden sind.
Die Schaufeln weisen, um sich um sich selbst drehen zu können, im allgemeinen oben und unten Drehzapfen auf, die in Buchsen drehbar eingesetzt sind.
So beschreibt Dokument FR-A 2 524 934 eine Schaufel, die unten eine Buchse aufweist, die mit einer Bohrung versehen ist, in der die Basis der Schaufel dreht, wobei die Buchse eine rautenförmige Seite besitzen kann, deren parallele Kanten eine Begrenzung des für eine Schaufel zulässigen maximalen Winkelausschlags gewährleisten, so daß, wenn einer der Treibhebel einer Schaufel brechen sollte, sich diese nicht in oder quer zur Strömungsrichtung stellen kann, was womöglich ein Pumpen der gesamten Stufe zur Folge hätte.
Dokument US A-3 029 067 zeigt verstellbare Leitschaufeln, die an der Basis einen mit einer Fräsung versehenen Vorsprung aufweisen, an dem ein Sperrorgan in Anschlag kommen kann, um die mögliche Drehbewegung der Schaufel zu begrenzen. Der Einbau dieser Vorrichtung ist jedoch kompliziert und auf Zentrifugalkompressoren beschränkt.
Dokument GB A-2 159 887 zeigt verstellbare Leitschaufeln, deren Winkelbegrenzungssystem von den Verbindungsschrauben zweier aneinandergrenzender Gehäusezwingen gebildet wird.
Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einbau der verstellbaren Leitschaufeln durch Ausführen eines Mittels zum Schwenken der Schaufel zu vereinfachen, das ebenfalls die Anbringung und das radiale Halten der Schaufel gewährleistet.
Der Erfindung liegt in einer ihrer Ausführungsformen ebenfalls die Aufgabe zugrunde, genauso einfach die Begrenzung des Winkelausschlags der Leitschaufeln zu gewährleisten, um die Gefahren des Sich-in-oder-quer-zur-Strömung-Legens der Schaufel im Fall des Brechens einer Treibstange einzuschränken.
Der Erfindung liegt ebenfalls die Aufgabe zugrunde, das Halten der Schaufel und eventuell die Begrenzung des Winkelausschlags in einem am Außengehäuse gelegenen Bereich des Triebwerks zu verwirklichen, um dessen Ausführung und Anbringung zu vereinfachen.
Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung für verstellbare Leitschaufeln von Turbotriebwerk-Kompressoren, wobei die genannten Schaufeln zwischen einem Innenring und einem Außengehäuse angeordnet sind, das aus wenigstens einer stromaufwärtsgerichteten Zwinge und einer stromabwärtsgerichteten Zwinge besteht, die jeweils einen Flansch aufweisen, wobei der stromaufwärtsgerichtete Sitze für Buchsen aufweist, die mit einer radialen Bohrung versehen sind, innerhalb derer eine Schaufel dreht, und der andere stromabwärtsgerichtet ist, wobei die genannten Flansche einander gegenüberliegen und aneinander durch Schrauben in Längsrichtung befestigt sind, die zwischen den Sitzen des stromaufwärtsgerichteten Flanschs eingeschoben sind.
Gemäß des Hauptmerkmals der Erfindung hat jede Buchse die Form eines Quaders mit trapezförmigem Querschnitt, dessen kleine Basis radial nach innen zeigt, und jede Schaufel wird mittels zweier in Längsrichtung angeordneter, paralleler Stifte radial in der Buchse gehalten, wobei die genannten Stifte sich durch die Buchse hindurch erstrecken und mit einer wenigstens teilweise ringförmigen Rille im Drehzapfen zusammenwirken.
Weitere Merkmale werden in den beigefügten Zeichnungen und der folgenden ergänzenden Beschreibung unter Bezugnahme auf jene näher erläutert, wobei
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung in Einzelteile aufgelöst von einem Turbotriebwerk-Leitrad einschließlich des Gegenstands der Erfindung mit der auf einer Schaufel befestigten und noch nicht in ihrem Gehäuse eingebauten Buchse zeigt;
Fig. 2 eine Teilansicht einer Schaufel ist, deren Drehzapfen die in der Erfindung beschriebenen Haltemittel aufweist;
Fig. 3 eine perspektivische Teilansicht einer zusammengebauten erfindungsgemäßen Leitradstufe ist, deren Stellring zum Teil dargestellt ist;
Fig. 4 und Fig. 4a einen Schnitt in der Ebene der Rille des Schaufeldrehzapfens der Ausführungsform zeigen, die geeignet ist, die Begrenzung des Winkelausschlags der Schaufel in ihrer Buchse zu gewährleisten.
Erfindungsgemäß und bezugnehmend auf Fig. 1 weist die verstellbare Leitradstufe Schaufeln 1 auf, die oben einen Drehzapfen 2 enthalten, der mit einem Außengewindeteil für die feste Verbindung der Schaufel mit einer Treibstange 3 erhöht ist. Bei ca. der Hälfte seiner Höhe weist der Drehzapfen 2 eine ringförmige Rille mit halbkreisförmigem Querschnitt 4 auf. Der Drehzapfen 2 befindet sich in Eingriff mit der radialen Bohrung 5 einer Buchse 6. Diese hat die Form eines Quaders mit trapezförmigem Querschnitt, dessen kleine Basis 6a radial ins Innere des Triebwerks gerichtet ist und daher dem Scheitelpunkt des Blattes der Schaufel 1 zugewendet ist, während die große Basis 6b nach außen gerichtet ist.
Die Bohrung 5 mit Durchmesser D ist von vorne bis hinten zwischen den Basen 6a und 6b ausgeführt. Die Buchse weist desgleichen zwei Bohrungen 7 auf, die in Längsrichtung zwischen der stromabwärtsgerichteten, senkrecht zu den Basen 6a und 6b liegenden Seite 6c und der geneigten, stromaufwärtsgerichteten Seite 6d ausgeführt sind und bezogen auf eine Ebene durch die Achse der Bohrung 5 symmetrisch sind. Die beiden Bohrungen 7 sind mit einem Zwischenraum von D gleich dem Durchmesser der Bohrung 5 angeordnet, die sie teilweise in etwa halber Höhe der Buchse durchqueren. Bei Montage der Buchse 6 auf dem Schaufeldrehzapfen 2 werden zwei Stifte 8 in den Bohrungen 7 angeordnet und kommen in Eingriff mit der Rille 4 des Drehzapfens, so daß die Buchse und der Drehzapfen 2 in axialer Richtung der Schaufel (oder radialer Richtung des Turbotriebwerks) aneinander befestigt werden.
Die Stifte 8 sind länger als die Bohrungen 7, so daß sie, sobald sie angebracht sind, aus der stromabwärtsgerichteten Seite 6c der Buchse herausragen.
Das Gehäuse des Turboluftstrahltriebwerks ist in wenigstens zwei einander gegenüberliegende Zwingen geteilt, eine stromaufwärtsgerichtete 9 und eine stromabwärtsgerichtete 10.
Die stromaufwärtsgerichtete Zwinge weist an ihrem stromabwärtsgerichteten Rand einen Verbindungsflansch 9a auf (der analog zu der ihn aufweisenden Zwinge stromaufwärtsgerichtet genannt wird), und weist ferner Wülste 9b auf, die nach außen aus der Zwinge 9 herausragen. In den Wülsten 9b sind Sitze 9c in Form von Quadern mit trapezförmigem Querschnitt ausgeführt, die geeignet sind, die von den Schaufeln 1 getragenen Buchsen 6 aufzunehmen. Die Sitze 9c haben die gleiche Abmessung wie die Buchsen 6 und münden daher frei in die Rückseite des stromaufwärtsgerichteten Flanschs 9a, so daß die Buchsen 6, sobald sie sitzen, mit der hinteren Kante des stromaufwärtsgerichteten Flanschs 9a fluchten. Zwischen den Wülsten 9b sind zur Verbindung mit der stromabwärtsgerichteten Zwinge 10 Innengewindelöcher 9d ausgeführt. Die stromabwärtsgerichtete Zwinge 10 weist an ihrem vorderen Rand einen stromabwärtsgerichteten Flansch 10a auf, der dem Flansch 9a gegenüberliegt. Der Flansch 10a weist in Entsprechung zu den Innengewindelöchern 9d des stromaufwärtsgerichteten Flanschs Bohrungen 10b auf, um die Flansche mittels Schrauben 11 aneinander zu befestigen.
An seinem vorderen Rand weist der Flansch 10a Blindbohrungen 10c auf, die paarweise ausgeführt sind, wobei die Bohrungen eines Paars in dem gleichen Abstand D voneinander angeordnet sind wie die Bohrungen 7 der Buchse 6.
In einer Ausführungsvariante können die Blindbohrungen 10c durch eine einfache ringförmige Rille ersetzt werden.
Der Einbau der mit ihren Buchsen 6 versehenen Schaufeln 1 in das Gehäuse erfolgt, indem die Buchsen 6 in ihre Sitze 9c in der stromaufwärtsgerichteten Zwinge 9 eingesetzt werden. Dann wird die stromabwärtsgerichtete Zwinge 10 angelegt und der Flansch 10a dergestalt ausgerichtet, daß der Teil der Steckkeile 8, der aus den Seiten 6c der Buchsen 6 herausragt, in die Blindbohrungen 10c des Flanschs 10a eindringt, wodurch die Schaufelschwenkachsen verriegelt werden und der Halt der Buchsen 6 in den Flanschen gewährleistet wird.
Sobald die Flansche 9a, 10a durch die Schrauben 11 miteinander verbunden worden sind, ragen nur noch die Gewindeenden der Schaufeln 1 aus der Zwinge 9 hervor (siehe Fig. 3). Nun können in bekannter Weise die Stangen 3 und der Stellring 12 anmontiert werden.
In den Figuren 4 und 4a wird im Querschnitt in Höhe der Rille eine Ausführungsvariante des Schaufeldrehzapfens gezeigt, die geeignet ist, die Begrenzung der Winkelamplitude der Schaufeln zu gewährleisten.
Es wurde hier die ringförmige Rille 4 des Drehzapfens durch zwei symmetrische Rillen 4' mit parallelen Achsen ersetzt, die durch zwei Zähne 4" voneinander getrennt sind. Der Zusammenbau erfolgt in gleicher Weise wie der vorhergehende Zusammenbau, jedoch wird, wenn bei Betrieb eine Stange 12 bricht, der Winkelausschlag der Schaufel durch die Zähne 4" begrenzt, die in Anschlag mit den in den Rillen 4' sitzenden Stiften 8 kommen.
Auf diese Weise können sich die Schaufeln weder in noch quer zur Strömungsrichtung stellen.
Der erfindungsgemäße Zusammenbau hat den Vorteil, daß er das einfache Anbringen und das radiale Halten von Schaufeln kleiner Abmessung ermöglicht, die durch Fließpressen hergestellt sind und für ihre radiale Anbringung keine Vorsprünge haben müssen, deren Durchmesser die Dicke des Schaufelblatts übersteigt, wie es vorher der Fall war. So können durch diese Ausführung Schaufeln ohne Überdicken verwendet werden und daher Herstellungskosten gespart werden.

Claims

1. Haltevorrichtung für verstellbare Leitschaufeln (1) von Turbotriebwerk-Kompressoren, wobei die genannten Schaufeln zwischen einem Innenring und einem Außengehäuse (9, 10) angeordnet sind, wobei das Gehäuse aus wenigstens einer stromaufwärtsgerichteten Zwinge (9) und einer stromabwärtsgerichteten Zwinge (10) besteht, die jeweils einen Flansch aufweisen, wobei der eine stromaufwärtsgerichtete (9a) Sitze für Buchsen (6) aufweist, die mit einer radialen Bohrung (5) versehen sind, innerhalb derer eine Schaufel (1) dreht, und der andere stromabwärtsgerichtet (10a) ist, wobei die genannten Flansche einander gegenüberliegen und aneinander durch Schrauben (11) in Längsrichtung befestigt sind, die zwischen den Sitzen (9c) des stromaufwärtsgerichteten Flanschs (9a) eingeschoben sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede Buchse die Form eines Quaders mit trapezförmigem Querschnitt hat, dessen kleine Basis (6a) radial nach innen gerichtet ist und daß die Schaufel (1) mittels zweier in Längsrichtung angeordneter, paralleler Stifte (8) radial in der Buchse (6) gehalten wird, wobei die genannten Stifte sich durch die Buchse (6) hindurch erstrecken und mit einer wenigstens teilweise ringförmigen Rille (4, 4') des Drehzapfens zusammenwirken.

2. Haltevorrichtung für Schaufeln nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sitz (9c) in einem Wulst (9b) des stromaufwärtsgerichteten Flanschs (9a) ausgeführt ist, wobei der genannte Wulst an seiner stromabwärtsgerichteten Seite offen ist, so daß die Buchse (6) mit der Kante des stromaufwärtsgerichteten Flanschs fluchtet.

3. Haltevorrichtung für Schaufeln nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (8) in zwei Längsbohrungen (7) der Buchse (6) angeordnet sind, deren Achsen bezogen auf eine Ebene durch die Achse der Bohrung (5) symmetrisch sind, und die in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der gleich dem Durchmesser der Bohrung (5) ist.

4. Haltevorrichtung für Schaufeln nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (8) eine derartige Länge haben, daß sie, sobald sie angebracht sind, aus der stromabwärtsgerichteten Seite (6c) der Buchse herausragen, und daß der Flansch (10a) Blindbohrungen (10c) aufweist, die geeignet sind, das stromabwärtsgerichtete Ende der Steckkeile (8) aufzunehmen, um die Buchse (6) radial in ihrem Sitz (9c) zu halten.

5. Haltevorrichtung für Schaufeln nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzapfen (2) zwei symmetrische Rillen(4') mit parallelen Achsen aufweist, die durch zwei Zähne(4") voneinander getrennt sind, die in Anschlag mit den Stiften (8) kommen können, um die mögliche Drehbewegung der Schaufel zu begrenzen.