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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Gasturbinen und insbesondere in Gasturbinen eingesetzte Baugruppen mit verstellbarer Leitschaufel.
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Mindestens einige der gängigen Gasturbinen enthalten eine Kernturbine, die, in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet, eine Lüfterbaugruppe und einen Hochdruckverdichter zum Verdichten des in die Turbine eindringenden Luftstroms, einen Brenner zum Verbrennen eines Brennstoff-Luft-Gemischs sowie eine Niederdruck- und eine Hochdruckturbine aufweist, die jeweils über eine Vielzahl von Rotorschaufeln verfügen, die dem den Brenner verlassenden Gasstrom Rotationsenergie entziehen. Mindestens einige gängige Rotorbaugruppen, wie z.B. der Hochdruckverdichter, weisen mehrere Reihen mit in Umfangsrichtung zueinander beabstandeten Rotorschaufeln auf, wobei benachbarte Rotorschaufelreihen durch Reihen von Baugruppen mit verstellbarer Leitschaufel (Variable Stator Vane, VSV) voneinander getrennt sind. Genauer gesagt wird eine Vielzahl von Baugruppen mit verstellbarer Leitschaufel an einem die Rotorbaugruppe umschließenden Gehäuse gesichert, wobei jede Reihe mit VSV-Baugruppen eine Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten, verstellbaren Schaufeln aufweist. Zur Steuerung des die Rotorbaugruppe durchlaufenden Gasstroms ist die Ausrichtung jeder Schaufelreihe in Bezug auf die Rotorschaufeln verstellbar.
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Mindestens eine gängige Baugruppe mit verstellbaren Leitschaufeln enthält eine Drehzapfen-Lagerbuchse, die einen Bereich einer verstellbaren Schaufel teilweise umschließt, so dass die verstellbare Schaufel durch die Drehzapfen-Lagerbuchse verläuft. Jede verstellbare Schaufel ist zwischen dem Gehäuse und dem Innendeckband radial so montiert, dass die Drehzapfen-Lagerbuchse sich zwischen dem Gehäuse und einer von der Schaufel abgehenden radialen Außenspindel erstreckt, und dass eine Lagerbuchseninnenseite sich zwischen dem Innendeckband und einer von der Schaufel abgehenden radialen Innenspindel erstreckt. In Bezug auf die radiale Innenseite der verstellbaren Schaufel wird das Innendeckband mit den VSV-Baugruppen genauer gesagt durch eine Vielzahl von zylindrischen Stiften verbunden, die durch eine entsprechende, im Innendeckband ausgebildete Bohrung in eine dazu passende zylindrische Nut einfassen, die entlang der radialen Innenspindel und der Lagerbuchseninnenseite ausgebildet ist. Jeder Stift und jede Schaufel berühren sich dementsprechend nur entlang einer Linie, sodass zwei Stifte pro Deckband verwendet werden müssen, um zu verhindern, dass sich das Innendeckband in Bezug zu den mit ihm verbundenen verstellbaren Schaufeln dreht.
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DE 696 01 695 T2 beschreibt eine Schaufel mit einem Innenschwenkzapfen, der in einem Lagerteil aufgenommen werden kann. Das Lagerteil weist eine Quaderform mit an gegenüberliegenden Längsseiten angeordneten Drehzapfenabschnitten auf, wobei das Lagerteil derart in einem Verbindungsring gelagert ist, so dass die Schaufel ein gewisses Schwenkspiel um die Achse der Drehzapfenschnitte aufweist.
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DE 69 203 705 T2 beschreibt einen Stator mit Schaufeln, wobei die Schaufeln Drehzapfen haben, die in einer Gleitringgleitscheibenanordnung angeordnet werden können. Diese wiederum ist in zusammengesetzten Ausnehmungen ringförmiger Halbkränze gehalten.
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US 2003/ 0 170 115 A1 zeigt eine Anordnung mit Schaufeln deren innenliegender Zapfen jeweils in einer Hülse angeordnet sind, die in einem innenliegenden Trägerring angeordnet ist.
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US 6 481 960 B2 zeigt eine Buchse zur Aufnahme eines Innenzapfens eines Schaufelblatts, wobei die Buchse in einem Innendeckband angeordnet ist.
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US 5 796 199 A zeigt eine Anordnung mit einer Schaufel, die einen Innenzapfen aufweist, der in einer Hülse angeordnet ist, die in einem Innendeckband angeordnet ist. Die Hülse weist eine Quaderform mit an gegenüberliegenden Längsseiten angeordneten Drehzapfen für eine Schwenkbewegung der Buchse in der Öffnung des Innendeckbands auf.
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US 4 706 354 A ist auf ein Verfahren zur Herstellung einer Baugruppe für eine verschwenkbare Turbinenschaufel gerichtet. Die dargestellte Anordnung weist eine Schaufel mit einem Zapfen innerhalb einer Buchse auf, die in einem Innendeckband angeordnet ist.
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Da zwischen jedem Stift und jeder verstellbaren Schaufel eine Abdichtung nur entlang einer Linie besteht, kann die zwischen den Stiften und den verstellbaren Schaufeln auftretende Abnutzung potenziell Lecks in der VSV-Baugruppe hervorrufen, durch die Gase entweichen können. Solche Gasentweichungen können zu einem Ausfall der Lagerbuchse auf Grund von Oxidation und Erosion führen, die von mit hoher Geschwindigkeit vorbeiströmendem Hochtemperaturgas verursacht werden. Ein Ausfall der Lagerbuchse hat darüber hinaus zur Folge, dass verstärkt entweichendes Gas an der verstellbaren Schaufel entlangströmt, was wiederum in einem entsprechenden Verlust an Rotorleistung resultiert. Hinzu kommt, dass die Verschlechterung der Wirkung der Lagerbuchse den Kontakt zwischen der Schaufel und dem Gehäuse und/oder dem Innendeckband ermöglicht, was zur Abnutzung führen und die Instandsetzungskosten für die Turbine erhöhen kann.
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KURZÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
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Es wird deshalb eine Baugruppe nach Anspruch 1 und eine Gasturbine nach Anspruch 8 angegeben.
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Es wird ein Verfahren beschrieben, um eine für eine Gasturbine mit einem Gehäuse und einem Innendeckband vorgesehene Baugruppe mit verstellbarer Schaufel zu montieren. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen von mindestens einer verstellbaren Schaufel, die eine radiale Innenspindel mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist, sowie das Verbinden der radial verlaufenden, verstellbaren Schaufel mit dem Gehäuse und dem Innendeckband, sodass die radiale Innenspindel drehbar in einer das Innendeckband durchdringenden Öffnung gelagert ist, wobei die Öffnung ein nicht kreisförmiges Querschnittsprofil aufweist.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird für eine Gasturbine mit einem Gehäuse eine Baugruppe mit verstellbarer Schaufel bereitgestellt. Die Baugruppe mit verstellbarer Schaufel enthält eine verstellbare Schaufel und ein Innendeckband. Die verstellbare Schaufel weist eine radiale Innenspindel und eine radiale Außenspindel auf. Die radiale Innenspindel und die radiale Außenspindel sind so konfiguriert, dass die Schaufel drehbar in der Gasturbine gelagert ist. Die radiale Innenspindel weist eine erste Querschnittsform auf, die von einer Außenfläche der radialen Innenspindel gebildet wird. Das Innendeckband weist eine radiale Außenfläche, eine radiale Innenfläche und mindestens eine zwischen diesen liegende Öffnung auf. Die radiale Innenspindel ist so dimensioniert, dass sie durch die Öffnung geführt werden kann, um die verstellbare Schaufel drehbar mit dem Innendeckband zu verbinden. Die Öffnung wird von einer Innenwand gebildet und weist ein zweites Querschnittsprofil auf, das sich von dem ersten Querschnittsprofil der Innenspindel unterscheidet.
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Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Gasturbine bereitgestellt. Zu der Turbine gehören ein Rotor, ein Gehäuse und eine Baugruppe mit verstellbarer Schaufel. Der Rotor weist eine Rotorwelle und eine Vielzahl von Rotorschaufelreihen auf. Das Gehäuse umschließt jede Reihe der Vielzahl von Rotorschaufelreihen. Die Baugruppe mit verstellbaren Schaufeln enthält mindestens eine Reihe mit in Umfangsrichtung zueinander beabstandeten verstellbaren Schaufeln sowie eine Halterbaugruppe. Die mindestens eine Reihe verstellbarer Schaufeln ist drehbar mit dem Gehäuse verbunden und ist zwischen einem Paar benachbarter Rotorschaufelreihen der Vielzahl von Rotorschaufelreihen angeordnet. Jede der verstellbaren Schaufeln verfügt über eine radiale Innenspindel, die so eingerichtet ist, dass sie mit einem Innendeckband in der Gasturbine drehbar verbunden ist. Jede radiale Innenspindel weist eine erste Querschnittsform auf, die von einer Außenfläche der radialen Innenspindel gebildet wird. Das Deckband weist eine radiale Außenfläche, eine radiale Innenfläche und mindestens eine zwischen diesen liegende Öffnung auf. Die Deckbandöffnung wird von einer Innenwand gebildet und weist ein zweites Querschnittsprofil auf, das sich vom ersten Querschnittsprofil jeder Innenspindel unterscheidet.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Darstellung einer Gasturbine.
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2 ist eine schematische Teilansicht einer exemplarischen Rotorbaugruppe einer Gasturbine.
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3 ist eine vergrößerte Explosionsansicht eines Abschnitts der in 2 dargestellten Baugruppe mit verstellbarer Leitschaufel.
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4 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines Innendeckbands, das zusammen mit der in 3 dargestellten Baugruppe mit verstellbarer Schaufel eingesetzt wird.
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5 ist eine Draufsicht auf eine Lagerbuchse, die zusammen mit der in 3 dargestellten Baugruppe mit verstellbarer Schaufel eingesetzt wird.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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1 ist eine schematische Darstellung einer Gasturbine 10 mit einem Niederdruckverdichter 12, einem Hochdruckverdichter 14 und einem Brenner 16. Die Gasturbine 10 enthält außerdem eine Hochdruckturbine 18 und eine Niederdruckturbine 20. Der Verdichter 12 und die Turbine 20 sind durch eine erste Welle 24 und der Verdichter 14 und die Turbine 18 durch eine zweite Welle 26 aneinander gekoppelt. In einer Ausführungsform handelt es sich bei der Gasturbine um eine CF6-Turbine, die bei der General Electric Company in Cincinnati (USA) erhältlich ist.
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Während des Betriebs durchströmt Luft den Niederdruckverdichter 12, und die verdichtete Luft wird vom Niederdruckverdichter 12 dem Hochdruckverdichter 14 zugeführt. Die hochverdichtete Luft wird dem Brenner 16 zugeführt. Der vom Brenner 16 abgehende Gasstrom treibt die Turbinen 18 und 20 an, bevor er die Gasturbine 10 verlässt.
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2 ist eine vergrößerte Teilansicht der Rotorbaugruppe 30 einer Gasturbine sowie des Verdichters 14. 3 ist eine vergrößerte Explosionsansicht eines Abschnitts der Baugruppe 62 mit verstellbarer Leitschaufel, die mit der Rotorbaugruppe 30 zusammenwirkt. 4 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines Innendeckbands 52, das mit der Baugruppe 62 mit verstellbarer Schaufel zusammenwirkt. 5 ist eine Draufsicht auf eine Lagerbuchse 54, die mit der Baugruppe 62 mit verstellbarer Schaufel zusammenwirkt. Die Rotorbaugruppe 30 enthält eine Vielzahl von Stufen, wobei jede Stufe eine Reihe mit Rotorschaufeln 60 und eine Reihe mit Baugruppen 62 mit verstellbarer Leitschaufel aufweist. In der exemplarischen Ausführungsform werden die Schaufeln 60 von Laufrädern 64 getragen und sind an die Rotorwelle 26 gekoppelt. Die Rotorwelle 26 ist von einem Gehäuse 65 umgeben, dass den Verdichter 14 in Umfangsrichtung umschließt und die Baugruppen 62 mit verstellbaren Leitschaufeln trägt.
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Jede Baugruppe 62 mit verstellbarer Leitschaufel enthält eine verstellbare Schaufel 66, die als radialen äußeren Schaufelschaft eine Außenspindel 70 aufweist, die im Wesentlichen senkrecht von einer Schaufelplattform 72 absteht. Genauer gesagt erstreckt sich jede Schaufelplattform 72 zwischen einer entsprechenden verstellbaren Schaufel 66 und einer entsprechenden Spindel 70. Jede Spindel 70 verläuft durch eine entsprechende im Gehäuse 65 ausgebildete Öffnung 74, sodass jede verstellbare Schaufel 66 drehbar mit dem Gehäuse 65 verbunden sein kann. Das Gehäuse 65 enthält eine Vielzahl von Öffnungen 74. Ein von jeder verstellbaren Schaufel 66 abstehender Hebelarm 80 dient zum selektiven Drehen von verstellbaren Schaufeln 66, um die Ausrichtung der Schaufeln 66 relativ zur Strömungsstrecke durch den Verdichter 14 zu ändern, sodass eine verbesserte Steuerung des Luftstroms durch den Verdichter 14 erzielt wird.
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Jede verstellbare Leitschaufel 66 weist außerdem als radialen inneren Schaufelschaft eine Innenspindel 90 auf, die im Wesentlichen senkrecht von einer radial nach innen gerichteten Schaufelplattform 92 absteht. In der exemplarischen Ausführungsform ist jede Spindel 90 zylindrisch und weist ein im Wesentlichen kreisförmiges Querschnittsprofil auf. Genauer gesagt, erstreckt sich die Schaufelplattform 92 zwischen der verstellbaren Schaufel 66 und der Spindel 90 und weist einen Außendurchmesser D1 auf, der größer ist als der Außendurchmesser D2 jeder radialen Innenspindel 90. Wie nachfolgend noch detaillierter beschrieben ist, verläuft jede Spindel 90 durch eine entsprechende Öffnung 94 in einer Innendeckband-Baugruppe 96.
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In der exemplarischen Ausführungsform wird die Deckbandbaugruppe 96 von einer Vielzahl von bogenförmigen Deckbandsegmenten 52 gebildet, die so aneinander gesetzt sind, dass die Deckbandbaugruppe 96 in der Gasturbine 10 im Wesentlichen in Umfangsrichtung angeordnet ist. In einer alternativen Ausführungsform ist die Deckbandbaugruppe 96 aus einem ringförmigen Deckbandglied geformt. Jedes Deckbandsegment 52 weist eine Vielzahl von in Umfangsrichtung zueinander beabstandeten Spindelöffnungen 94 auf, die das Deckbandsegment 52 zwischen einer radialen Außenfläche 102 und einer radialen Innenfläche 104 des Deckbandsegments 52 radial durchdringt.
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In der exemplarischen Ausführungsform weist jede Spindelöffnung 94 des Deckbandsegments einen äußeren ausgesparten Bereich 112, einen inneren ausgesparten Bereich 110 und einen zwischen diesen angeordneten Bereich 114 für den Spindelkörper auf. Der innere ausgesparte Bereich 110 ist so dimensioniert, dass bei einer drehbaren Lagerung der Schaufel 66 in der Öffnung 94 die Spindel 90 mindestens teilweise durch die Öffnung 94 verläuft, und eine radiale Außenfläche 116 jeder Schaufelplattform 92 im Wesentlichen bündig mit der radialen Außenfläche 102 des Deckbandsegments abschließt. Dementsprechend weist der ausgesparte Bereich 110 ein Querschnittsprofil auf, das im Wesentlichen dem der Plattform 92 gleicht, sodass in der exemplarischen Ausführungsform, der ausgesparte Bereich 110 ein im Wesentlichen kreisförmiges Querschnittsprofil aufweist. In der exemplarischen Ausführungsform hat der ausgesparte Bereich 110 dementsprechend einen Durchmesser D3, der geringfügig größer als der Durchmesser D1 der Schaufelplattform ist.
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In der exemplarischen Ausführungsform erstreckt sich der äußere ausgesparte Bereich 112 zwischen gegenüberliegenden, in Umfangsrichtung angeordneten Enden 117 jedes Deckbandsegments 52. Innerhalb der vollständig montierten Deckbandbaugruppe 96 verläuft der äußere ausgesparte Bereich 112 daher im Wesentlichen in Umfangsrichtung. In der exemplarischen Ausführungsform wird der äußere ausgesparte Bereich 112 von einem Paar sich gegenüberliegender Seitenwände 118 begrenzt, die entlang dem Deckbandsegment 52 zwischen den Enden 117 so angeordnet sind, dass ein im allgemeinen rechtwinkliger Kanal entlang dem Deckbandsegment 52 gebildet wird.
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Der Öffnungsbereich 114 für den Spindelkörper erstreckt sich zwischen den ausgesparten Bereichen 110 und 112 und ist so dimensioniert, dass er die Spindel 90 aufnehmen kann. Genauer gesagt hat in der exemplarischen Ausführungsform der Öffnungsbereich 114 eine im Wesentlichen quadratische Querschnittsfläche mit einer Breite W. Die Breite W wird in Bezug auf eine Innenseitenwand 115 gemessen und ist größer als der Außendurchmesser D2 der Spindel und kleiner als der Durchmesser D3 des ausgesparten Öffnungsbereichs. Darüber hinaus ist die Breite W des Öffnungsbereichs auch kleiner als die entsprechende Breite W2 des äußeren ausgesparten Bereichs 112.
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Der äußere ausgesparte Bereich 112 ist so dimensioniert, dass er einen Teil der Lagerbuchse 54 aufnimmt, sodass die Lagerbuchse 54 im Wesentlichen konzentrisch in der Öffnung 94 und in Bezug zur Spindel 90 ausgerichtet ist. Genauer gesagt umschließt beim Sichern der verstellbaren Schaufel 66 in der Innendeckband-Baugruppe 96 mindestens ein Teil der nachfolgend detaillierter beschriebenen Lagerbuchse 54 die Spindel 90 und ist zwischen der Spindel 90 und der Öffnungsseitenwand 115 angeordnet. Genauer gesagt weist die Lagerbuchse 54 einen Schaftbereich 130 und einen Abdeckungsbereich 132 auf. Der Schaftbereich 130 wird von einer ringförmigen Seitenwand 133 gebildet, die im Wesentlichen senkrecht vom Abdeckungsbereich 132 abgeht. In einer alternativen Ausführungsform wird die Seitenwand 133 des Schaftbereichs von einer Vielzahl von Wandsegmenten gebildet. In einer alternativen Ausführungsform steht die Seitenwand 133 schräg vom Abdeckungsbereich 132 ab.
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In der exemplarischen Ausführungsform ist die Lagerbuchse 54 aus einem metallischen Material gefertigt, und jedes Deckbandsegment 52 ist aus einem verschleißfesten Material gefertigt, das sich jeweils durch eine relativ hohe Abnutzungs- und Abriebfestigkeit auszeichnet. In einer Ausführungsform kann die Lagerbuchse 54 beispielsweise aus einem metallischen Material oder aus einem Polyamidmaterial wie Vespel gefertigt sein, ist aber nicht auf diese Materialien beschränkt.
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Der Schaftbereich 130 der Lagerbuchse ist hohl und weist eine Öffnung 136 auf, die den Schaftbereich 130 und den Abdeckungsbereich 132 durchdringt. In der exemplarischen Ausführungsform ist die Öffnung 136 im Wesentlichen kreisförmig und hat einen Durchmesser D4, der in Bezug auf die Seitewand 133 gemessen wird. Der Öffnungsdurchmesser D4 ist größer als der Außendurchmesser D2 der Spindel, sodass die Öffnung 136 so dimensioniert ist, dass sie mindestens einen Teil der Spindel 90 aufnimmt.
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Eine Außenfläche 140 der Seitenwand 133 des Schaftbereichs definiert ein im Wesentlichen quadratisches Querschnittsprofil für den Schaftbereich 130. Genauer gesagt weist der Schaftbereich 130 eine Breite W5 auf, die etwas kleiner als die Breite W des Öffnungsbereichs für den Spindelkörper ist. Dementsprechend ist der Schaftbereich 130 so dimensioniert, dass er gleitend in der Deckbandöffnung 94 gelagert ist. Da außerdem der Schaftbereich 130 ein von der Fläche 140 definiertes Außenquerschnittsprofil aufweist, das im Wesentlichen dem Profil gleicht, das vom Öffnungsbereich für den Spindelkörperbereich 114 definiert wurde, erleichtern die Querschnittsform der Öffnung 94 und die Seitenwand der Deckbandöffnung das Ausrichten der Lagerbuchse 54 an der Deckbandbaugruppe 96 und an der Baugruppe 62 mit verstellbarer Schaufel. Wie nachfolgend noch detaillierter beschrieben ist, ermöglicht die Kombination aus der Querschnittsform des Schaftbereichs 130 und der Querschnittsform der Öffnung 94, dass eine Drehung der Lagerbuchse 54 in der Öffnung 94 und in Bezug zur Deckbandbaugruppe 96 verhindert wird.
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In der exemplarischen Ausführungsform weist der Abdeckungsbereich 132 der Lagerbuchse ein im Wesentlichen kreisförmiges Querschnittsprofil und einen Durchmesser D5 auf. Der Durchmesser D5 der Lagerbuchsenabdeckung ist kleiner als die Breite W2 des ausgesparten Bereichs 112. Dementsprechend wird beim Verbinden der Lagerbuchse 54 mit der Deckbandbaugruppe 96 der Schaftbereich 130 in die Deckbandöffnung 94 aufgenommen, während die Abdeckung 132 in den ausgesparten Bereich aufgenommen wird, sodass eine Außenfläche des Abdeckungsbereichs 132 der Lagerbuchse im Wesentlichen bündig mit der Innenfläche 104 des Deckbands abschließt. Genauer gesagt umschließt der Schaftbereich 130 die Spindel 90 in Umfangsrichtung zwischen der Spindel 90 und der Öffnungsseitenwand 115, wenn die Lagerbuchse 54 mit dem Deckbandsegment 52 verbunden wird.
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In der exemplarischen Ausführungsform enthält die Baugruppe 62 mit verstellbarer Leitschaufel eine im Wesentlichen zylindrische Schutzummantelung 150. In einer alternativen Ausführungsform enthält die Baugruppe 62 mit verstellbaren Leitschaufeln keine Schutzummantelung 150. Die Schutzummantelung 150 ist hohl und weist eine sie durchdringende Öffnung 152 auf. Die Öffnung 152 hat einen in Bezug auf eine Innenfläche 154 der Ummantelung 150 gemessenen Durchmesser D6, der größer ist als der Außendurchmesser D2 der Spindel. Darüber hinaus hat die Ummantelung 150 einen in Bezug auf eine Außenfläche 156 der Ummantelung 150 gemessenen Außendurchmesser D7, der kleiner ist als der Durchmesser D4 der Lagerbuchsenöffnung. Beim Einführen der Ummantelung 150 in die Deckbandöffnung 94 umschließt die Schutzummantelung die Spindel 90 daher in Umfangsrichtung und ist zwischen dem Schaftbereich 130 der Lagerbuchse und der Spindel 90 angeordnet, und der Schaftbereich 130 umschließt die Spindel 90 in Umfangsrichtung zwischen der Spindel 90 und der Öffnungsseitenwand 115.
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Während der Montage der Schaufelbaugruppe 62 wird zunächst die Schutzummantelung gleitend mit der Spindel 90 verbunden, bevor die radiale Innenspindel 90 der verstellbaren Schaufel durch eine entsprechende Spindelöffnung 94 im Deckbandsegment von einer radialen Außenseite 170 des Deckbandsegments 52 zu einer radialen Innenseite 172 des Deckbandsegments 52 eingeführt wird. Nach ihrer Positionierung in der Öffnung 94 ist die Schaufelplattform 92 drehbar im ausgesparten Bereich 110 der Öffnung gelagert, sodass die radiale Außenfläche 116 der Plattform im Wesentlichen bündig mit der radialen Außenfläche 102 des Deckbands abschließt.
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Anschließend wird die Lagerbuchse 54 von der radialen Innenseite 172 des Deckbandsegments in die gleiche Öffnung 94 eingeführt, sodass der Schaftbereich 130 der Lagerbuchse die Spindel 90 zwischen der Spindel 90 und der Seitenwand 115 der Deckbandsegmentöffnung umschließt. Genauer gesagt umschließt nach dem vollständigen Einführen der Lagerbuchse 54 in die Öffnung 94 der Schaftbereich 130 des Lagerbuchsenkörpers die Spindel 90, und der Abdeckungsbereich 132 der Lagerbuchse wird in den ausgesparten Bereich 112 aufgenommen. Nach ihrer vollständigen Positionierung in der Öffnung 94 ist die Lagerbuchse 54 darüber hinaus im Wesentlichen konzentrisch an der Deckbandöffnung 94 und der Spindel 90 ausgerichtet.
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Während des Betriebs verhindert die Querschnittsform der Deckbandöffnung 94 das Drehen der Lagerbuchse 54 und insbesondere das Drehen des Schaftbereichs 130 der Lagerbuchse in der Öffnung 94. Auf die Deckbandbaugruppe 96 einwirkende Druckkräfte werden daher auf die Lagerbuchse 54 und die Schutzummantelung 150 übertragen, sodass die flachen Außenflächen 140 der Seitenwand 133 des Lagerbuchsenschaftbereichs entlastet werden, und eine Minimierung der relativen Bewegung zwischen der Lagerbuchse 54 und jedem Deckbandsegment 52 ermöglicht wird. Die Lagerbuchse 54 und/oder die Schutzummantelung 150 ermöglicht somit die Verlängerung der Nutzlebensdauer der Baugruppe 62 mit verstellbarer Schaufel. Im allgemeinen bewirkt die Schutzummantelung 150 beim Auftreten einer relativen Bewegung zudem eine zusätzliche Abschirmung und ermöglicht dadurch, dass ein Verschleiß der Schaufelbaugruppe 62 verhindert wird. Infolgedessen ist es möglich, die Kosten für die Instandsetzung der Gasturbine zu senken.
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Die oben beschriebenen Baugruppen mit verstellbaren Schaufeln sind kostengünstig und äußerst zuverlässig. Die VSV-Baugruppe enthält eine verstellbare Schaufel mit einer kreisförmigen Spindel, die in eine quadratische Öffnung aufgenommen wird. Eine Lagerbuchse mit einer quadratischen Außenform wird so in die Deckbandöffnung eingeführt, dass die Spindel in eine kreisförmige Öffnung in der Lagerbuchse aufgenommen wird. Dadurch wird die zwischen dem Deckband und der Schaufel auftretende Abnutzung verringert. Infolgedessen sorgen die Lagerbuchse und/oder die Schutzummantelung auf kostengünstige und zuverlässige Weise für eine Verlängerung der Nutzlebensdauer der VSV-Baugruppe.
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Exemplarische Ausführungsformen von VSV-Baugruppen sind vorangehend im Detail beschrieben. Die Systeme sind nicht auf die im vorliegenden Dokument beschriebenen spezifischen Ausführungsformen beschränkt; stattdessen können Komponenten jeder Baugruppe unabhängig und separat von anderen im vorliegenden Dokument beschriebenen Komponenten eingesetzt werden. Jede Lagerbuchse und/oder Deckbandkomponente lässt sich außerdem mit anderen VSV-Komponenten und mit anderen Konfigurationen der VSV-Baugruppen kombinieren.
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Eine für eine Gasturbine
10 mit einem Gehäuse
65 vorgesehene Baugruppe
62 mit verstellbarer Schaufel enthält eine verstellbare Schaufel
66, zu der eine radiale Innenspindel
90 und eine radiale Außenspindel
70 gehören. Die radiale Innenspindel und die radiale Außenspindel sind so konfiguriert, dass die Schaufel drehbar in der Gasturbine gelagert ist, und die radiale Innenspindel weist eine erste Querschnittsform auf, die von einer Außenfläche der radialen Innenspindel gebildet wird. Die Baugruppe enthält ein Innendeckband
52, das eine radiale Außenfläche
102, eine radiale Innenfläche
104 und mindestens eine Öffnung
94 zwischen der radialen Außenfläche und der radialen Innenfläche enthält, wobei die radiale Innenspindel für die Einführung in die Öffnung dimensioniert ist, um die verstellbare Schaufel im Innendeckband drehbar zu lagern, und wobei die Öffnung von einer Innenwand
115 gebildet wird und ein zweites Querschnittsprofil aufweist, das sich von dem ersten Querschnittsprofil der Innenspindel unterscheidet. TEILELISTE
| 10 | Gasturbine |
| 12 | Niederdruckverdichter |
| 14 | Hochdruckverdichter |
| 16 | Brenner |
| 18 | Hochdruckturbine |
| 20 | Niederdruckturbine |
| 24 | Erste Welle |
| 26 | Zweite Welle |
| 30 | Rotorbaugruppe der Gasturbine |
| 52 | Innendeckband |
| 54 | Lagerbuchse |
| 60 | Rotorschaufeln |
| 62 | Baugruppe mit verstellbaren Schaufeln |
| 64 | Laufräder |
| 65 | Gehäuse |
| 66 | Verstellbare Schaufel |
| 70 | Spindel |
| 72 | Schaufelplattform |
| 74 | Öffnung |
| 80 | Hebelarm |
| 90 | Spindel |
| 92 | Schaufelplattform |
| D1 | Außendurchmesser |
| D2 | Außendurchmesser |
| 94 | Deckbandöffnung |
| 96 | Innendeckband-Baugruppe |
| 102 | Außenfläche |
| 104 | Innenfläche |
| 110 | Innerer ausgesparter Bereich |
| 112 | Äußerer ausgesparter Bereich |
| 114 | Spindelkörperbereich |
| 115 | Innenseitenwand |
| 116 | Radiale Außenfläche |
| 118 | Seitenwände |
| D3 | Durchmesser |
| 117 | In Umfangsrichtung angeordnete Enden |
| W | Breite des Öffnungsbereichs |
| 130 | Schaftbereich |
| 132 | Abdeckungsbereich |
| 133 | Ringförmige Seitenwand |
| 136 | Öffnung |
| D4 | Durchmesser |
| 140 | Außenfläche |
| W5 | Breite |
| D5 | Durchmesser |
| W2 | Breite |
| 150 | Schutzummantelung |
| 152 | Öffnung |
| D6 | Durchmesser |
| 154 | Innenfläche |
| D7 | Außendurchmesser |
| 156 | Außenfläche |
| 170 | Außenseite |
| 172 | Innenseite |
