DE60304908T2

DE60304908T2 - Spielfreie Befestigung eines Stellhebels am Schaft einer verstellbaren Leitschaufel einer Turbomaschine

Info

Publication number: DE60304908T2
Application number: DE60304908T
Authority: DE
Inventors: Alain Chatel; Fabrice Marois; Dominique Raulin
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2002-02-07
Filing date: 2003-02-05
Publication date: 2006-12-21
Anticipated expiration: 2023-02-06
Also published as: RU2315869C2; FR2835562A1; CA2418356C; EP1335112B1; US20030147743A1; US6799945B2; DE60304908D1; FR2835562B1; JP4050158B2; EP1335112A1; UA76114C2; CA2418356A1; JP2003239899A; ES2261886T3

Description

Diese Erfindung betrifft eine Drehbefestigung für Statorschaufeln eines TL-Triebwerks.
Die in einem Turbotriebwerk eingebauten Statorschaufeln, die dazu dienen, den Gasstrom vor der nachfolgenden Schaufelstufe des Rotors auszurichten, können eine variable Verschiebung aufweisen, d. h. ihre Ausrichtung wird in Abhängigkeit von der Drehzahl des Triebwerks gesteuert. Sie sitzen dann an Außendrehzapfen, die aus dem Statorgehäuse herausragen und mit Verbindungsstangen verbunden sind, welche von einem gemeinsamen Steuerring, der das Statorgehäuse umgibt, nach Belieben in Drehung versetzt werden. Die Drehbewegung der Verbindungsstangen erzeugt eine gleiche Drehbewegung der Schaufeln. Die Übertragung der Drehbewegung wird durch eine geeignete Anpassung erzielt, die in einem wechselseitigen Andruck von ebenen Seiten aneinander bestehen kann, welche an einem Endabschnitt des Drehzapfens der Schaufel und an einer Bohrung am Ende der Verbindungsstange ausgeführt sind, wie beispielsweise in der Schrift EP-A-1 156 227: Dieser Endabschnitt und die Bohrung sind oft rechteckig ausgeführt.
In den Schriften US 4 767 264 und 4 668 165-A sind Ausführungen mit Verbindungsstangen beschrieben, die relativ dünn sind, um bei den Verdrehungen, denen sie durch die Drehung des Steuerrings unterworfen werden, biegsam zu sein. Diese Verbindungsstangen sind mit seitlichen Stegen versehen, die wie die zwei Teile einer Zange gebogen sind und in Rillen der Drehzapfen eindringen. Diese Stege sind durch einen Eingriff, der sich nur wenig von dem der rechteckigen Abschnitte unterscheidet, für das Mitnehmen der Drehzapfen in eine Drehbewegung verantwortlich.
Es ist jedoch zu beobachten, dass das mindeste Einstell-Spiel zwischen der Bohrung der Verbindungsstange und dem Drehzapfen der Schaufel den Antrieb in Drehbewegung wesentlich verzögert, und dass dabei oft ein Antriebsfehler von mehreren Zehntel Winkelgraden erreicht wird. Da die Schaufel mit großer Präzision ausgerichtet werden sollte, damit eine gute Triebwerkleistung erzielt wird, kann daraus geschlossen werden, dass eine Verbesserung wünschenswert ist, um das Einstellspiel der Rechtecke zu verringern.
Es wird eine Lösung mit dieser Erfindung vorgeschlagen, die in ihrer allgemeinsten Definition eine Drehbefestigung für Statorschaufeln eines TL-Triebwerks ist, die aus einem Drehzapfen der Schaufel besteht, der ein aus dem Stator herausragenden Ende und einen Abschnitt mit ebenen Seiten aufweist, sowie aus einer Steuerverbindungsstange besteht, die sich durch eine Bohrung, die von ebenen Seiten umgrenzt ist, welche mit den ebenen Seiten des Drehzapfens verbunden sind, an dem Ende des Schaufeldrehzapfens in Eingriff befindet, wobei die Drehbefestigung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine Feder umfasst, die zwischen dem Drehzapfen und der Verbindungsstange eingespannt ist und dergestalt angeordnet ist, dass sie eine der ebenen Seiten des Drehzapfens gegen eine der ebenen Seiten der Verbindungsstange drückt.
Aus den oben genannten Schriften geht die Beschaffenheit der Stege, insbesondere ihre Steifigkeit, nicht eindeutig hervor. Es wird durch nichts bestätigt, dass sie Elastizität besitzen, die dazu genützt würde, sie in Kontakt mit dem Boden der Rillen zu halten und die Winkelstellung des Schaufeldrehzapfens gegenüber der Verbindungsstange mit ausreichender Kraft zu gewährleisten.
Die Gesamtanordnungen in diesen Schriften sind auch von spezieller Art. Die erfindungsgemäße Feder ist ein unabhängiges Teil, das getrennt von dem Rest der klassischen Gesamtanordnung mit rechteckigen Abschnitten besteht, die nicht modifiziert werden muss, da die Feder ihr nur hinzugefügt wird.
Vorteilhafterweise wird vorgesehen, dass die Federn eine Scheibe mit Durchbohrung umfassen, die auf der Verbindungsstange sitzt und sich um das Ende des Schaufeldrehzapfens herum in Eingriff befindet, sowie einen biegsamen Rand der Scheibe umfassen, der sich an einer Abschnittsseite der Verbindungsstange in Eingriff befindet, die einer der Seiten des Drehzapfens gegenüber liegt, an der sich die Scheibe in Anschlag befindet, wobei er mit der Scheibe einen Winkel bildet, der offener ist als im unbelasteten Zustand der Feder.
Die Erfindung wird nun anhand der Figuren beschrieben, wobei
1 eine Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Drehbefestigung zeigt,
2 eine detailliertere Ansicht der Hauptelemente der Erfindung zeigt, und
3 eine Darstellung dieser Elemente in auseinandergezogenen Einzelteilen zeigt.
Bezugnehmend auf 1 umfasst ein Abschnitt eines Turbotriebwerks ein Statorgehäuse 1, in dem feststehende Schaufeln 2 sitzen, die aber durch Drehzapfen 3 ausgerichtet werden können, welche sich an den äußeren Enden der Schaufeln 2 und in Lagern 4 befinden, die durch das Gehäuse 1 hindurch verlaufen; die inneren Enden der Schaufeln 2 werden durch einen Ring 5 vereint, der um einen inneren Drehzapfen 6 herum in Eingriff ist und dazu beiträgt, die runden Stufen der Schaufeln 2 an ihrem Platz zu halten.
Die Drehzapfen 3 verlaufen durch das Statorgehäuse 1 hindurch und enden in einem äußeren Ende 7, das einen Abschnitt 8 mit rechteckiger Form aufweist. Weiter außen trägt das Ende 7 ein Gewinde und hält eine Mutter 9. Zwischen dem Ende 7 und einem Steuerring 11 ist eine Verbindungsstange 10 um das Statorgehäuse 1 herum in geringem Abstand zur Schaufel 2 angelenkt. Der Steuerring 11 erstreckt sich um das Statorgehäuse 1 herum und wird durch bekannte Mittel wie beispielsweise Zylinder je nach Steuerung des Triebwerks gedreht. Er lässt die Verbindungsstange 10 um den Drehzapfen 3 drehen, ebenso wie diesen und die ganze Schaufel 2. Die Verbindungsstange 10 hat nämlich an ihrer Endöse 17 eine rechteckig geformte Bohrung 13, die ebene Seiten aufweist, welche mit den ebenen Seiten des Drehzapfens 3 in Anlage kommen. Zwei einander entgegengesetzt liegende ebene Seiten des Drehzapfens 3 tragen die Bezugszahl 12, und die beiden entsprechenden ebenen Seiten der Bohrung 13 tragen die Bezugszahl 14.
Erfindungsgemäß wird der Vorrichtung eine Feder 15 hinzugefügt. Sie ist ein unabhängiges Teil getrennt von den anderen Teilen der Gesamtanordnung und insbesondere von der Stange 10 und dem Drehzapfen 3, und sie setzt sich aus einer Scheibe 16, die auf der Öse 17 der Verbindungsstange sitzt, und einem Rand 18, der sich im Wesentlichen im rechten Winkel zu der Scheibe 16 und an einer seitlichen Abschnittsseite 19 der Scheibe 16 entlang erstreckt, zusammen. Der Rand 18 weist eine Wellenform 20 auf, die der seitlichen Abschnittsseite 19 zugewandt ist und deren Spitze sie berührt. Durch die Scheibe 16 hindurch ist eine rechteckige Bohrung 21 ausgeführt. Ferner sind die Proportionen der Feder 15 so gewählt, dass der Rand 18 zurückgedrückt wird, wenn die Bohrung 21 in Eingriff mit dem rechteckigen Abschnitt 8 des Endes des Drehzapfens 3 gebracht wird, während gleichzeitig eine der Randseiten der Bohrung 21 eine der (entgegengesetzt zu der seitlichen Abschnittsseite 19 befindlichen) ebenen Seiten 12 des rechteckigen Abschnitts 8 berührt und die ebene Seite 12 des rechteckigen Abschnitts 8, die der eben genannten gegenüberliegt, die komplementäre ebene Seite 13 der Öse 17 der Verbindungsstange berührt. Mit anderen Worten: Eine Spannung wirkt auf die Feder 15, durch die der Winkel der Scheibe 16 und des Randes 18 offener ist als in einem unbelasteten Zustand der Feder, und die sich in einem Berührungsdruck zwischen einem Paar ebener Seiten 12 und 13 des Drehzapfens 3 und der Verbindungsstange 10 niederschlägt, welcher in allen Betriebszuständen des Triebwerks anhält. So bleiben die Verbindungsstange 10 und die Schaufel 2 in einer festen Winkelstellung zueinander.
Alle Schaufeln 2 der von dem Ring 11 gesteuerten Schaufelstufe sind mit einer gleichartigen Feder 15 ausgerüstet. Es kann von Nutzen sein, zu überprüfen, ob alle Federn 15 in gleicher Weise montiert werden, um Unterschiede in der Stellung des Spiels zwischen der Bohrung 21 und dem rechteckigen Abschnitt 8 des Drehzapfens 3 zu vermeiden. Zu diesem Zweck kann der Feder 15 eine Lasche 22 hinzugefügt werden, die an der Scheibe 16 befestigt und im rechten Winkel zu dieser wie der bereits angesprochene Rand 18 ausgerichtet wird, die jedoch nicht dazu vorgesehen ist, elastisch verformt zu werden, wenn die Feder angebracht wird, sondern eine Unverwechselbarkeitsfunktion zu erfüllen, indem sie die Anbringung der Feder nur auf einer Seite zulässt. Wenn die Feder 15 korrekt angebracht wurde, erstreckt die Lasche 22 sich entlang der Abschnittsendseiten 23 der Verbindungsstange 10, aber andernfalls verhindert sie, dass die Scheibe 16 sich an die Öse 17 der Verbindungsstange 10 legt.
Die Erfindung wäre auch bei anderen polygonalen Abschnitten des Schaufeldrehzapfens und der Bohrung der Verbindungsstange anwendbar.
Bei Anwendung der Erfindung wurde eine wesentliche Verringerung des Antriebs-Winkelfehlers der Statorschaufeln festgestellt.

Claims

Drehbefestigung für Statorschaufeln (2) eines TL-Triebwerks, bestehend aus einem Drehzapfen (3) der Schaufel mit einem aus dem Stator herausragenden Ende und mit einem Abschnitt (8) mit ebenen Seiten, sowie aus einer Steuerverbindungsstange (10), die sich durch eine Bohrung, die von ebenen Seiten (13) umgrenzt ist, welche mit den ebenen Seiten (12) des Drehzapfens verbunden sind, an dem Ende des Schaufeldrehzapfens in Eingriff befindet, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Feder (15) umfasst, die zwischen dem Drehzapfen und der Verbindungsstange eingespannt ist und dergestalt angeordnet ist, dass sie eine der ebenen Seiten des Drehzapfens gegen eine der ebenen Seiten der Verbindungsstange drückt.
Drehbefestigung für Statorschaufeln nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder aus einer Scheibe (16) mit Durchbohrung besteht, die auf der Verbindungsstange sitzt und sich um das Ende des Schaufeldrehzapfens herum in Eingriff befindet, sowie aus einem biegsamen Rand (18) der Scheibe besteht, der sich an einer Abschnittsseite der Verbindungsstange in Eingriff befindet, die einer der Seiten des Drehzapfens gegenüber liegt, an der sich die Scheibe in Anschlag befindet, wobei er mit der Scheibe einen Winkel bildet, der offener ist als im unbelasteten Zustand der Feder.
Drehbefestigung für Statorschaufeln nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder eine Lasche (22) aufweist, die sich an einer anderen Kopfabschnittsseite der Verbindungsstange in Eingriff befindet.
Drehbefestigung für Statorschaufeln nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Rand der Scheibe durch eine Wellenform (20) an dem Abschnitt der Verbindungsstange in Eingriff befindet.