DE2835349B1

DE2835349B1 - Verstelleitgitter fuer hochbelastete Verdichter,insbesondere von Gasturbinentriebwerken

Info

Publication number: DE2835349B1
Application number: DE2835349A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl-Ing Weiler
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines GmbH
Priority date: 1978-08-11
Filing date: 1978-08-11
Publication date: 1979-04-26
Also published as: FR2433118B1; DE2835349C2; US4231703A; GB2028438B; GB2028438A; FR2433118A1

Description

a) Im Überlappungsbereich zweier benachbarter Schaufeldrehteller (4) weist der ausschließlich der jeweiligen Schaufelsaugseite benachbarte Drehtellerteil (5) einen aus drei übergehenden Kreisbögen (6,7,8) gebildeten Ausschnitt auf;

b) der Ausschnitt ist durch zwei hintereinander liegende, zur Schaufelsaugseite hin gekrümmt verlaufende Partien (9, 10) charakterisiert, deren jeweilige Krümmung durch den Tellerradius (R) definiert ist, wobei ein gegen den benachbarten Tellerrand gerichteter, gekrümmt verlaufender Übergangsabschnitt (11) zwischen den beiden gekrümmt verlaufenden Partien (9, 10) dieses Ausschnitts durch einen Radius (R) definiert ist, der sich aus der um den Tellerradius (R) einschließlich des für das Tellerspiel erforderlichen Spaltes fS^ verminderten Gitterteilung (T? ergibt; '

c) das drehzapfenseitige Ende jedes Schaufeldrehtellers (4) ist als Kegel ausgebildet, dessen Öffnungswinkel 180° - 360° Iz beträgt, worin ζ die Anzahl der Leitschaufeln pro Schaufelgitter ist, so daß sich eine gemeinsame Mantellinie (M) für zwei benachbarte Ansenkungen (13,14) der Schaufeldrehteller im Verdichteraußengehäuse (3) ergibt.

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verstellgitter für hochbelastete Verdichter, insbesondere von Gasturbinentriebwerken, bei dem die Leitschaufeln mindestens einer Axialverdichterstufe mittels Drehzapfen im so Verdichteraußengehäuse schwenkbar gelagert sind und das jeweilige Schaufelblatt dieser Leitschaufeln zumindest teilweise auf einem mit dem Drehzapfen verbundenen Schaufeldrehteller aufsitzt, wobei der Durchmesser der Schaufeldrehteller größer als die Gitterteilung der Leitschaufeln ausgeführt ist, und hierbei im gegenseitigen Überlappungsbereich liegende Teile der Schaufeldrehteller ausgeschnitten sind.

Die Erfindung geht hierbei von einer aus der DE-OS 76 987 bekannten — vornehmlich allerdings zur Verwendung für Turbinen von Gasturbinentriebwerken bestimmten — Verstelleitgitter aus, bei dem die Leitschaufeln sowohl fuß- als auch kopfseitig auf drehtellerartigen Platten aufsitzend, mittels Drehzapfen in äußeren und inneren Turbinengehäusepartien schwenkbar gelagert sind.

Im vorliegenden bekannten Fall sind die fuß- und kopfseitig angeordneten Drehtellerartigen Platten der Leitschaufeln jeweils sowohl am der Schaufelsaugseite als auch am der Schaufeldruckseite benachbarten Drehtellerteil, also jeweils im Überlappungsbereich zwischen zwei benachbarten Drehtellern, geradlinig abgeschnitten ausgeführt, und zwar unter Belastung verhältnismäßig geringer Spalte zwischen den geradlinig sowie im wesentlichen stets parallel zueinander angeordneten Tellerenden.

Hierdurch ergibt sich lediglich ein äußerst geringer veränderbarer Verstellwinkel für die Leitschaufeln, wodurch die bekannte Lösung äußerstenfalls noch zur Turbinenregelung mit verlangten Schaufelverstellwinkeln von ca. 5 bis 8° zum Einsatz gebracht werden könnte; im Hinblick auf einen für eine befriedigende Verdichterregelung üblichen Verstellwinkelbereich bis etwa 45° ist die vorliegende bekannte Lösung somit für den Einsatz bei Verdichtern nicht geeignet

Ein weiterer Nachteil der vorstehend erörterten bekannten Lösung wird darin gesehen, daß sich die jeweiligen, den maximalen Schaufelverstellwinkel definierenden Spaltbreiten zwischen den abgeschnittenen Tellerenden ebenfalls mit dem veränderten Schaufelanstellwinkel ändern; die hierdurch entstehenden Rückwirkungen auf die Gitterströmung mögen zwar in der beschleunigten Strömung einer Turbine noch als gering zu veranschlagen sein; in der verzögerten Strömung eines Verdichters können diese Rückwirkungen äußerst schädliche Einflüsse auf die Leistung und das Betriebsverhalten der betreffenden Strömungsmaschine haben.

Wie allgemein weiter bekannt, ist die Anzahl an Schaufeln in einem Schaufelgitter sehr stark von der aerodynamischen Belastung abhängig. Mit steigender Gitterbelastung wird die Gitterteilung enger. Entsprechend verringert sich der ausführbare Drehtellerdurchmesser. Dies hat wiederum zur Folge, daß die gehäuseseitige Spaltlänge zunimmt, die Strömungsverluste anwachsen und gleichzeitig die Basis, auf der das Schaufelblatt aufsitzt, verringert wird. Der letztgenannte Effekt ist von nicht zu unterschätzendem Einfluß auf das Schwingungsverhalten und die damit zusammenhängende Zuverlässigkeit der betreffenden Bauteile im Betrieb.

Insbesondere hinsichtlich dieses zuletzt genannten Effekts dürfte es sich im Falle der vorstehend erörterten bekannten Lösung als zusätzlicher Nachteil auswirken, daß die fußseitigen Drehtellerartigen Platten im Bereich der äußeren Schaufellagerung eine verhältnismäßig geringe, zur Aufnahme von Spannungen und Kräften geeignete Basis aufweisen, und zwar als Folge der jeweils beidseitigen Abgeschnittenheit der drehtellerartigen Fußplatten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zu Bekanntem vorgebrachten Nachteile zu beseitigen und ein Verstelleitgitter für hochbelastete Verdichter zu schaffen, welches bei verhältnismäßig enger Schaufelteilung und verhältnismäßig groß dimensionierten Schaufeldrehtellern einen großen Schaufelverstellbereich mit möglichst geringen aerodynamischen Verlusten im tellerartigen Bereich erzielen lassen soll.

Die gestellte Aufgabe wird durch die im Patentanspruch angegebenen Erfindungsmerkmale gelöst.

Die im Rahmen des Erfindungsgegenstandes vorgesehene Geometrie garantiert, daß die Summe der Flächen der aus dem Zusammenwirken zweier benachbarter Verstelleitschaufeln mit dem Verdichtergehäuse entstehenden Zwickel, die zunächst potentielle Störungsstellen im Strömungskanal darstellen, kleinstmöglich wird, wobei ferner bei jedem gewählten Schaufelverstellwin-

ORIGINAL, INSPECTED

g) Int. Cl. ²:

ί§) BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES

PATENTAMT

F 04 D 27/00

'Afc

Unionspriorität:

fr

Aktenzeichen: P 28 35 349.3-15

Anmeldetag: 11. 8.78

Offenlegungstag: —

Bekanntmachungstag: 26. 4. 79

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Bezeichnung:

Verstelleitgitter für hochbelasiete Verdichter, ins Gasturbinentriebwerken

Anmelder: M | (_>' Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8CG0

Erfinder:

Weiler, Wolfgang, Dipl.-Ing., 8C60 Dachau

Für die Beurteilung der Patentfähigkeit in Betracht gezogene Druckschriften: DE-OS 15 76 937

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COPY

BAD ORIGINAL

Claims

Patentanspruch:

Verstelleitgitter für hochbelastete Verdichter, insbesondere von Gasturbinentriebwerken, bei dem die Leitschaufeln mindestens einer Axialverdichterstufe mittels Drehzapfen im Verdichteraußengehäuse schwenkbar gelagert sind und das jeweilige Schaufelblatt dieser Leitschaufeln zumindest teilweise auf einem mit dem Drehzapfen verbundenen Schaufeldrehteller aufsitzt, wobei der Durchmesser der Schaufeldrehteller größer als die Gitterteilung der Leitschaufeln ausgeführt ist, und hierbei im gegenseitigen Überlappungsbereich liegende Teile der Schaufeldrehteller ausgeschnitten sind, gekennzeichnetdurcK folgende Merkmale: