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EP2113637A2 - Rotierende Einheit für einen Axialkompressor - Google Patents

Rotierende Einheit für einen Axialkompressor Download PDF

Info

Publication number
EP2113637A2
EP2113637A2 EP09004275A EP09004275A EP2113637A2 EP 2113637 A2 EP2113637 A2 EP 2113637A2 EP 09004275 A EP09004275 A EP 09004275A EP 09004275 A EP09004275 A EP 09004275A EP 2113637 A2 EP2113637 A2 EP 2113637A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
blade
rotating unit
axialcompressor
drive shaft
blades
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09004275A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2113637A3 (de
Inventor
Ingo Jahns
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Original Assignee
Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG filed Critical Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Publication of EP2113637A2 publication Critical patent/EP2113637A2/de
Publication of EP2113637A3 publication Critical patent/EP2113637A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F01D17/162—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for axial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially perpendicular to the rotor centre line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00—Axial-flow pumps
    • F04D19/02—Multi-stage pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D23/00—Other rotary non-positive-displacement pumps
    • F04D23/006—Creating a pulsating flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/54—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/56—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable
    • F04D29/563—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable specially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/442—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps rotating diffusers

Definitions

  • the invention relates to an axial compressor, wherein conventional stator blades are replaced by rotating units.
  • Fig. 1 shows an axial compressor in meridian section according to the prior art.
  • Today's axial compressors consist of a rotor 1 with usually several rows of rotor blades 3 and a housing 2, in which stator blades 4 are used. Each rotor blade row is preceded by a row of stator blades. The stator blades 4 build pressure by converting the kinetic energy of the fluid. Furthermore, they serve to divert fluids for the next following rotor blade row. In most cases, the front rows of stator blades are only connected to an adjusting mechanism 5, thus making it possible to adjust the guide vanes as a function of the rotational speed of the axial compressor.
  • the front stator blades 4 are adjustable via a drive train in order to deflect air or a fluid in such a way that it impinges on the following rotor blades at a favorable angle.
  • the invention has for its object to provide an axial compressor, which can build the highest possible pressure with a simple and short design and low weight.
  • an axial compressor is provided with at least one stator blade row, wherein at least one blade of the stator blade row is designed as a rotating unit, and wherein the rotating unit is completely rotatable about a drive axis.
  • the drive axis is substantially perpendicular to a Axialkompressorrotationsachse.
  • the invention replaces the prior art adjustable stator vanes with rotating units, also called novel rotating stator units, which both redirect and compress the air or fluid. Since the gasumströmten surfaces or the circumference of the interior of the axial compressor constrict by the compression of the rotor blades, conventional gear pumps or vane pumps are unsuitable. Furthermore, the compressor is annular.
  • the distances between the individual rotating units in the circumferential direction are not too large, it is advantageous to make this conical.
  • the inclination of gasumströmten surfaces is ensured by an additional tilting rotor.
  • the blades of the rotating unit and the blades of the tilting protector are designed to intermesh.
  • the rotating unit is also advantageous to connect the rotating unit to a drive via a drive shaft. Due to the intermeshing of the rotating unit and the tilting rotor, the tilting rotor is entrained when the rotating unit is driven by the drive. Both the rotating unit and the tilting rotor are mounted in the housing.
  • the tilting rotor is arranged in the housing so that a platform of the tilting protector follows the constriction of the gas-flowed area.
  • the forced rotation of the tilting protector and the inclined suspension in relation to the rotating unit result in a relative movement of the rotating unit and the tilting rotor to each other.
  • the axis of the Kipprotors and the rotating unit intersect at one point.
  • the blades of the Kipprotors are machined spherical to this point.
  • the blades of the rotating unit enter tangentially into these spherically shaped blades of the Kipprotors.
  • the webs connect the housing and the inner cover tape and form the lateral boundary for the rotating units for compression of the fluid or the air. At the same time the space between the webs serves as an inlet and outlet port for the fluid. Possible oil supply Removal of the inner cover tape can be realized via the webs.
  • the axis of the rotating unit is also designed cone-shaped. The volume between the blades of the rotating unit and the webs is thus narrowed.
  • the blades of the rotating unit are arranged spirally on the circumference of the rotating unit.
  • air or fluid is conveyed and compressed from the radially inner regions to the radially outer regions.
  • the use of the axial compressor according to the invention already builds up more pressure at the front stage of the compressor. As a result, fewer compression stages are required to build up the same pressure. Consequently, the compressor can be made shorter and lighter.
  • Fig. 2 shows an axial compressor in the meridian section with an axial compressor rotation axis 27, a rotor 1 and an inner space 22.
  • the rotor 1 includes rotor blades 3.
  • the axial compressor is externally bounded by a housing 2.
  • a left rotating unit 6 and a right rotating unit 6th displayed.
  • the rotating units may also be referred to as novel rotating stator units. These each consist of a blade 8, a drive shaft 10 and a drive 11, which is designed here as a gear. A drive via individual electric motors is also conceivable.
  • the drive axis 26 extends.
  • the rotating unit 6 is completely rotatable about its drive axis 26.
  • the rotating unit 6 is mounted above in the housing 2.
  • the seal against the rotor 1 is in the right rotating unit 6 in Fig. 2 shown, but hidden in the left rotating unit 6 or not required.
  • Fig. 3 shows a rotating unit 6 according to a first embodiment with a bearing 12, a tilt rotor 7, blades 8 and the drive shaft 10. It can be seen how the drive shaft 10 is mounted on the bearing 12, which is designed as a rolling bearing in the housing. The tilting rotor 7 is also mounted on roller bearings relative to the housing and a further roller bearing relative to the drive shaft 10.
  • Fig. 4 shows a detail of the rotating unit according to the first embodiment.
  • the tilting rotor 7 with a platform 13 and tilt rotor blades 9 can be seen.
  • Fig. 4 arcuate portions 16 of the tilt rotor blades 9.
  • the dashed line 29 denotes a rotation axis of the Kipprotors. From this axis of rotation of the Kipprotors 29 and the drive axle 26 results in the pivot point 14th
  • Fig. 5 shows the tilt rotor 7 of the first embodiment in detail, it can be seen how the blades 8 of the rotating unit engage in pockets 28 of the tilt rotor blades 7. Thus, vane ends 19 and tipper rotor blade ends 21 overlap.
  • Fig. 6 shows a rotating unit according to a second embodiment.
  • the blades 8 of the rotating unit form at their ends pockets 20 which receive the tilt rotor blades 9.
  • Fig. 8 shows a 3-D view of the rotating unit according to the second embodiment in the region of a rotor hub, thereby It is easy to see how the pocket 20 of the bucket 8 receives the tipping rotor blade ends 21 of the tipping rotor blades 9.
  • Fig. 9 shows a detailed view of the rotating unit according to the second embodiment in a perspective view.
  • Fig. 10 shows two rotating units 6.
  • two rotating units 6 can be seen within a row of stator blades 18.
  • webs 17 are arranged, which connect the housing 2 with an inner cover tape 15. These webs form the lateral boundary, and thus a closed space 23, for the rotating units 6 for compressing the air or the fluid.
  • the space between the webs 17 serves as an inlet and outlet port for the fluid. Any supply and removal of the inner cover tape 15 can be realized via the webs.
  • the formation of webs as a lateral boundary is present in all embodiments.
  • the internal geometry follows the blades of the Kipprotors 7 and the rotating unit. 9
  • FIGS. 11 and 12 show a rotating unit according to a third embodiment. It is easy to see how the drive shaft 10 is designed conical. The conical shape of the drive shaft 10 allows additional compression by the centrifugal forces. For the same reason, the blade 8 of the rotating unit 6 is conically shaped. Alternatively, the blades 8 may also be spirally disposed on the periphery of the drive shaft 10 to convey and compress air from the radially inner region to the outer regions of the axial compressor. Furthermore, as already in Fig. 10 the tilt rotor 7 spherically 25 formed.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Axialkompressor mit mindestens einer Statorschaufelreihe (18), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Schaufel (8) der Statorschaufelreihe (18) als eine rotierende Einheit (6) ausgebildet ist, wobei die rotierende Einheit (6) vollständig um eine Antriebsachse (26) rotierbar ist, und wobei die Antriebsachse (26) im Wesentlichen senkrecht zu einer Axialkompressorrotationsachse (27) ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Axialkompressor, wobei herkömmliche Statorschaufeln durch rotierende Einheiten ersetzt sind.
  • Fig. 1 zeigt einen Axialkompressor im Meridianschnitt nach dem Stand der Technik.
  • Heutige Axialkompressoren bestehen aus einem Rotor 1 mit meist mehreren Reihen von Rotorschaufeln 3 und einem Gehäuse 2, in dem Statorschaufeln 4 eingesetzt werden. Jeder Rotorschaufelreihe ist eine Statorschaufelreihe vorgelagert. Die Statorschaufeln 4 bauen Druck durch die Umwandlung der kinetischen Energie des Fluides auf. Desweiteren dienen sie dazu, Fluide für die nächstfolgende Rotorschaufelreihe umzulenken. Meistens sind die vorderen Statorschaufelreihen nur mit einem Verstellmechanismus 5 verbunden und ermöglichen so die Verstellung der Leitschaufeln in Abhängigkeit von der Drehzahl des Axialkompressors.
  • Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass die vorderen Statorschaufeln 4 über einen Antriebsstrang verstellbar sind, um Luft bzw. ein Fluid so umzulenken, dass es in einem günstigen Winkel auf die nachfolgenden Rotorschaufeln trifft.
  • Aus der Literatur (z.B. GB 978,658 ) ist eine Konstruktion mit einem rotierenden Gehäuse bekannt. Dabei rotiert das Gehäuse mit den dort enthaltenen Statorschaufeln in entgegengesetzter Drehrichtung zum eigentlichen Rotor. Dabei muss jedoch das Gehäuse wesentlich schwerer sein als ein übliches Gehäuse, um die Zentrifugallasten zu tragen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Axialkompressor zu schaffen, welcher bei einfacher und kurzer Konstruktion und geringem Gewicht einen möglichst hohen Druck aufbauen kann.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
  • Erfindungsgemäß ist somit ein Axialkompressor mit mindestens einer Statorschaufelreihe vorgesehen, wobei mindestens eine Schaufel der Statorschaufelreihe als eine rotierende Einheit ausgebildet ist, und wobei die rotierende Einheit vollständig um eine Antriebsachse rotierbar ist. Dabei ist die Antriebsachse im Wesentlichen senkrecht zu einer Axialkompressorrotationsachse.
  • Die Erfindung ersetzt die verstellbaren Statorschaufeln nach Stand der Technik durch rotierende Einheiten, auch neuartige rotierende Statoreinheiten genannt, die die Luft bzw. das Fluid sowohl umlenken als auch weiter verdichten. Da sich die gasumströmten Flächen bzw. der Umfang des Innenraums des Axialkompressors durch die Verdichtung über die Rotorschaufeln einengen, sind konventionelle Zahnradpumpen oder Flügelzellenpumpen ungeeignet. Desweiteren ist der Kompressor ringförmig.
  • Damit die Abstände zwischen den einzelnen rotierenden Einheiten in Umfangsrichtung nicht zu groß werden, ist es vorteilhaft, diese kegelförmig zu gestalten. Vorteilhafterweise wird die Neigung der gasumströmten Flächen durch einen zusätzlichen Kipprotor sichergestellt. Die Schaufeln der rotierenden Einheit und die Schaufeln des Kipprotors sind so gestaltet, dass sie ineinandergreifen.
  • Weiter vorteilhaft ist es, die rotierende Einheit über eine Antriebswelle mit einem Antrieb zu verbunden. Durch das Ineinandergreifen von rotierender Einheit und Kipprotor wird der Kipprotor mitgenommen, wenn die rotierende Einheit durch den Antrieb angetrieben wird. Sowohl die rotierende Einheit als auch der Kipprotor sind im Gehäuse gelagert.
  • Der Kipprotor wird im Gehäuse so angeordnet, dass eine Plattform des Kipprotors der Einengung der gasumströmten Fläche folgt. Die erzwungene Rotation des Kipprotors und die geneigte Aufhängung in Relation zur rotierenden Einheit resultiert in einer Relativbewegung von rotierender Einheit und Kipprotor zueinander.
  • Die Achse des Kipprotors und der rotierenden Einheit schneiden sich in einem Punkt. Vorteilhafterweise sind die Schaufeln des Kipprotors kugelförmig zu diesem Punkt bearbeitet. Die Schaufeln der rotierenden Einheit laufen tangential in diese kugelförmig ausgebildeten Schaufeln des Kipprotors ein.
  • Das soeben beschriebene Prinzip kann sowohl am Gehäuse als auch am Innendeckband angewandt werden.
  • Ferner von Vorteil ist es, die Schaufeln des Kipprotors bogenförmig auszuarbeiten, um einen möglichst kleinen Spalt zwischen rotierender Einheit und Kipprotor zu ermöglichen.
  • Ferner von Vorteil ist es, Stege zwischen den rotierenden Einheiten vorzusehen. Die Stege verbinden das Gehäuse und das Innendeckband und bilden die seitliche Begrenzung für die rotierenden Einheiten zur Verdichtung des Fluides bzw. der Luft. Gleichzeitig dient der Freiraum zwischen den Stegen als Einlass- und Auslassöffnung für das Fluid. Eventuelle Ölzuund -abfuhr vom Innendeckband kann über die Stege realisiert werden.
  • Weiterhin vorteilhaft ist es, die rotierenden Einheiten bzw. deren Schaufeln kegelförmig zu gestalten. Die kegelförmige Gestaltung erlaubt eine zusätzliche Verdichtung durch die Zentrifugalkräfte.
  • In einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung ist die Achse der rotierenden Einheit auch kegelförmig gestaltet. Das Volumen zwischen den Schaufeln der rotierenden Einheit und den Stegen wird so eingeengt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Schaufeln der rotierenden Einheit spiralförmig auf dem Umfang der rotierenden Einheit angeordnet. Somit wird Luft bzw. Fluid aus den radial inneren Bereichen zu den radial äußeren Bereichen gefördert und verdichtet.
  • Somit wird durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Axialkompressors bereits an der vorderen Stufe des Kompressors mehr Druck aufgebaut. Dadurch sind weniger Verdichtungsstufen erforderlich, um denselben Druck aufzubauen. Folglich kann der Kompressor kürzer und leichter gestaltet werden.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand dreier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:
    • Fig. 1
    den bereits erwähnten Stand der Technik,
    Fig. 2
    einen Meridianschnitt eines erfindungsgemäßen Axialkompressors, wobei Stege zwischen zwei rotierenden Einheiten der besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind,
    Fig. 3
    eine rotierende Einheit nach einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei Stege zwischen zwei rotierenden Einheiten der besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind,
    Fig. 4
    eine Detailansicht der rotierenden Einheit aus Fig. 3, wobei Stege zwischen zwei rotierenden Einheiten der besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind,
    Fig. 5
    einen Kipprotor in einer Detailansicht aus Fig. 3, wobei Stege zwischen zwei rotierenden Einheiten der besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind,
    Fig. 6
    eine erfindungsgemäße rotierende Einheit nach einem zweiten Ausführungsbeispiel,
    Fig. 7
    eine Detailansicht der rotierenden Einheit aus Fig. 6, wobei Stege zwischen zwei rotierenden Einheiten der besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind,
    Fig. 8
    einen Kipprotor in einer Detailansicht aus Fig. 6, wobei Stege zwischen zwei rotierenden Einheiten der besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind,
    Fig. 9
    eine 3-D-Ansicht des Kipprotors aus Fig. 6,
    Fig. 10
    eine 3-D-Ansicht eines Innenbandes eines Axialkompressors mit Stegen,
    Fig. 11
    eine erfindungsgemäße rotierende Einheit nach einem dritten Ausführungsbeispiel, wobei Stege zwischen zwei rotierenden Einheiten der besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind, und
    Fig. 12
    eine Detailansicht der rotierenden Einheit aus Fig. 11, wobei Stege zwischen zwei rotierenden Einheiten der besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind.
  • Fig. 2 zeigt einen Axialkompressor im Meridianschnitt mit einer Axialkompressor-Rotationsachse 27, einem Rotor 1 und einem Innenraum 22. Der Rotor 1 umfasst Rotorschaufeln 3. Der Axialkompressor ist außen begrenzt durch ein Gehäuse 2. Ferner ist eine linke rotierende Einheit 6 und eine rechte rotierende Einheit 6 abgebildet. Die rotierenden Einheiten können auch als neuartige rotierende Statoreinheiten bezeichnet werden. Diese bestehen jeweils aus einer Schaufel 8, einer Antriebswelle 10 und einem Antrieb 11, welcher hier als Zahnrad ausgebildet ist. Ein Antrieb über individuelle elektrische Motoren ist auch denkbar. Durch die Antriebswelle 10 verläuft die Antriebsachse 26. Mittels des Antriebs 11 und der Antriebswelle 10 ist die rotierende Einheit 6 vollständig um ihre Antriebsachse 26 rotierbar. Ferner ist die rotierende Einheit 6 oben im Gehäuse 2 gelagert. Die Dichtung gegenüber dem Rotor 1 ist bei der rechten rotierenden Einheit 6 in Fig. 2 dargestellt, jedoch bei der linken rotierenden Einheit 6 ausgeblendet bzw. nicht erforderlich.
  • Fig. 3 zeigt eine rotierende Einheit 6 nach einem ersten Ausführungsbeispiel mit einem Lager 12, einem Kipprotor 7, Schaufeln 8 und der Antriebswelle 10. Dabei ist zu sehen, wie die Antriebswelle 10 über das Lager 12, welches als Wälzlager ausgeführt ist, im Gehäuse gelagert ist. Der Kipprotor 7 ist ebenso über Wälzlager gegenüber dem Gehäuse und über ein weiteres Rollenlager gegenüber der Antriebswelle 10 gelagert.
  • Fig. 4 zeigt einen Detailausschnitt der rotierenden Einheit nach dem ersten Ausführungsbeispiel. Dabei ist der Kipprotor 7 mit einer Plattform 13 und Kipprotorschaufeln 9 zu sehen. Ferner zeigt Fig. 4 bogenförmige Anteile 16 der Kipprotorschaufeln 9. Die gestrichelte Linie 29 bezeichnet eine Drehachse des Kipprotors. Aus dieser Drehachse des Kipprotors 29 und der Antriebsachse 26 ergibt sich der Drehpunkt 14.
  • Fig. 5 zeigt den Kipprotor 7 aus dem ersten Ausführungsbeispiel in Detailansicht, dabei ist zu sehen, wie die Schaufeln 8 der rotierenden Einheit in Taschen 28 der Kipprotorschaufeln 7 eingreifen. Somit überlappen sich Schaufelenden 19 und Kipprotorschaufelenden 21.
  • Fig. 6 zeigt eine rotierende Einheit nach einem zweiten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel bilden hier die Schaufeln 8 der rotierenden Einheit an ihren Ende Taschen 20 aus, welche die Kipprotorschaufeln 9 aufnehmen.
  • Des weiteren sind in allen Ausführungsbeispielen gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In Fig. 6 sowie zugehöriger Detailansicht der Fig. 7 ist zu sehen, wie die Antriebswelle 10 kugelförmig zum Kipprotor 7 hin ausgeformt ist.
  • Fig. 8 zeigt eine 3-D-Ansicht der rotierenden Einheit nach dem zweiten Ausführungsbeispiel im Bereich einer Rotornabe, dabei ist gut zu sehen, wie die Tasche 20 der Schaufel 8 die Kipprotorschaufelenden 21 der Kipprotorschaufeln 9 aufnehmen.
  • Fig. 9 zeigt eine Detailansicht der rotierenden Einheit nach dem zweiten Ausführungsbeispiel in perspektivischer Ansicht.
  • Fig. 10 zeigt zwei rotierende Einheiten 6. Dabei sind zwei rotierende Einheiten 6 innerhalb einer Statorschaufelreihe 18 zu sehen. Zwischen den rotierenden Einheiten 6 sind Stege 17 angeordnet, welche das Gehäuse 2 mit einem Innendeckband 15 verbinden. Diese Stege bilden die seitliche Begrenzung, und somit einen abgeschlossenen Raum 23, für die rotierenden Einheiten 6 zur Verdichtung der Luft bzw. des Fluides. Gleichzeitig dient der Freiraum zwischen den Stegen 17 als Einlass- und Auslassöffnung für das Fluid. Eventuelle Zu- und Abfuhr vom Innendeckband 15 kann über die Stege realisiert werden. Die Ausbildung von Stegen als seitliche Begrenzung ist bei allen Ausführungsbeispielen vorhanden. Die Innengeometrie folgt den Schaufeln des Kipprotors 7 und der rotierenden Einheit 9.
  • Die Fig. 11 und 12 zeigen eine rotierende Einheit nach einem dritten Ausführungsbeispiel. Dabei ist gut zu sehen, wie die Antriebswelle 10 kegelförmig ausgeführt ist. Die kegelförmige Gestaltung der Antriebswelle 10 erlaubt eine zusätzliche Verdichtung durch die Zentrifugalkräfte. Aus selbigem Grund ist auch die Schaufel 8 der rotierenden Einheit 6 kegelförmig ausgestaltet. Alternativ können die Schaufeln 8 auch spiralförmig auf dem Umfang der Antriebswelle 10 angeordnet werden, um Luft aus dem radial inneren Bereich zu den äußeren Bereichen des Axialkompressors zu fördern und zu verdichten. Ferner ist wie auch schon in Fig. 10 der Kipprotor 7 kugelförmig 25 ausgebildet.
  • Somit wird klar, dass durch den Einsatz der Erfindung an den vorderen Stufen des Axialkompressors bereits mehr Druck aufgebaut wird. Folglich sind weniger Verdichtungsstufen erforderlich, um denselben Druck aufzubauen, als bei herkömmlichen Axialkompressoren. Somit ist der erfindungsgemäße Axialkompressor kürzer und leichter.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Rotor
    2
    Gehäuse
    3
    Rotorschaufeln
    4
    Statorschaufeln
    5
    Verstellmechanismus
    6
    Rotierende Einheit
    7
    Kipprotor
    8
    Schaufel
    9
    Kipprotorschaufel
    10
    Antriebswelle
    11
    Antrieb
    12
    Lager
    13
    Plattform
    14
    Drehpunkt
    15
    Innendeckband
    16
    Bogenförmiger Anteil
    17
    Steg
    18
    Statorschaufelreihe
    19
    Schaufelende
    20
    Tasche der Schaufel
    21
    Kipprotorschaufelende
    22
    Innenraum
    23
    Abgeschlossener Raum
    24
    Umfang
    25
    Kugel
    26
    Antriebsachse
    27
    Axialkompressor-Rotationsachse
    28
    Tasche der Kipprotorschaufeln
    29
    Drehachse des Kipprotors

Claims (13)

  1. Axialkompressor mit mindestens einer Statorschaufelreihe (18), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Schaufel (8) der Statorschaufelreihe (18) als eine rotierende Einheit (6) ausgebildet ist, wobei die rotierende Einheit (6) vollständig um eine Antriebsachse (26) rotierbar ist, und wobei die Antriebsachse (26) im Wesentlichen senkrecht zu einer Axialkompressorrotationsachse (27) ist.
  2. Axialkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierende Einheit (6) eine Antriebswelle (10) und mindestens eine Schaufel (8) umfasst, wobei die Antriebsachse (26) durch die Antriebswelle (10) gebildet wird, und wobei die Schaufel (8) mit der Antriebswelle (10) verbunden ist.
  3. Axialkompressor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufel (8) an mindestens einem Schaufelende (19) mit einem Kipprotor (7) in Verbindung steht.
  4. Axialkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaufelende (19) der Schaufel (8) zu einer Tasche (20) ausgebildet ist, wobei eine Kipprotorschaufel (9) des Kipprotors (7) in diese Tasche (20) eingreift.
  5. Axialkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kipprotorschaufelende (21) der Kipprotorschaufel (9) zu einer Tasche (28) ausgebildet ist, wobei das Schaufelende (19) der Schaufeln (8) in diese Tasche (28) eingreift.
  6. Axialkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kipprotor (7) schräg angeordnet ist, wobei die schräge Anordnung durch eine Umfangseinengung eines gasdurchströmten Innenraums (22) des Axialkompressors vorgegeben ist.
  7. Axialkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steg (17), welcher vom Gehäuse (2) zu einem Innendeckband (15) führt, mit der Schaufel (8) der rotierende Einheit (6) einen abgeschlossenen Raum (23) zum Verdichten von Gas bildet.
  8. Axialkompressor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (17) zur Durchleitung von Flüssigkeiten ausgebildet ist.
  9. Axialkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umfang (24) der rotierenden Einheit (6) in radialer Richtung des Axialkompressors zunimmt.
  10. Axialkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (10) kegelförmig ausgestaltet ist.
  11. Axialkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (8) spiralförmig an der Antriebswelle (10) angeordnet sind.
  12. Axialkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kipprotorschaufel (9) um einen Drehpunkt (14) eine Kugel (25) bildet, wobei sich der Drehpunkt (14) aus einem Schnittpunkt der Antriebsachse (26) mit der Drehachse (29) des Kipprotors (7) bildet.
  13. Axialkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierende Einheit (6) mehrere auf dem Umfang der Achse (10) verteilte Schaufeln (8) umfasst.
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