EP2696043A1

EP2696043A1 - Leitschaufelkranz und Strömungsmaschine

Info

Publication number: EP2696043A1
Application number: EP12179987.8A
Authority: EP
Inventors: Stephan Klän; Jürgen Kraus
Original assignee: MTU Aero Engines AG
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 2012-08-10
Filing date: 2012-08-10
Publication date: 2014-02-12

Abstract

Offenbart ist ein Leitschaufelkranz für eine Strömungsmaschine, deren verdrehbare Leitschaufeln mittels eines Federringes an einem Innenring in radialer Richtung des Leitschaufelkranzes mechanisch gekoppelt sind, wobei jeder Leitschaufel eine Lagerbuchse zugeordnet ist und die Lagerbuchsen eine umfangsseitig geschlossene innenumfangsseitige Führungsfläche aufweisen, sowie eine Strömungsmaschine.

Description

Die Erfindung betrifft einen Leitschaufelkranz nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Strömungsmaschine.
Strömungsmaschinen wie Flugzeugtriebwerke und stationäre Gasturbinen haben zur Einstellung optimaler Betriebsbedingungen regelmäßig zumindest eine verdichterseitige verstellbare Leitschaufelreihe mit einer Vielzahl von um ihre Hochachse bzw. Hauptachse verschwenkbaren Leitschaufeln. Die verstellbare bzw. variable Leitschaufelreihe bildet mit einem einen Rotorabschnitt umgreifenden Innenring einen Leitschaufelkranz. Der Innenring dient zur inneren Stabilisierung und Lagerung der Leitschaufeln und weist eine Vielzahl von radialen Lagerbohrungen zur Aufnahme jeweils eines schaufelseitigen Lagerzapfens auf. Da sich die thermischen Dehnungen der Leitschaufeln und des Innenrings unterschiedlich verhalten, müssen Spalte zwischen den Schaufelblättern und dem Innenring eingestellt werden, um Kollisionen zwischen den Schaufelblättern der Leitschaufeln und dem Innenring zu vermeiden. Diese sogenannten Fahnenspalte verringern jedoch den Wirkungsgrad der Strömungsmaschine und verschieben deren Pumpgrenze nachteilig. Zur Verringerung der Fahnenspalte ist es daher üblich, zumindest einige Leitschaufeln mit dem Innenring in radialer Richtung mechanisch zu koppeln. Eine herkömmliche Verbindungsart sieht vor, in die Lagerzapfen jeweils eine Umfangsnut einzubringen und in dieser einen axialen Stift eingreifen zu lassen, der an dem Innenring gesichert ist. Nachteilig an dieser Verbindungsart ist jedoch, dass die Krafteinleitung in die Leitschaufeln nicht mittig erfolgt, wodurch zusätzliche Momente die Leitschaufeln belasten.
In der europäischen Patentanmeldung EP 1 586 744 A2 ist ein Leitschaufelkranz gezeigt, bei dem die Leitschaufeln mittels einer U-förmigen Klammer an dem Innenring befestigt werden. Die U-förmige Klammer hat zwei Schenkel, mit denen sie in eine Ringnut der Lagerzapfen eingreift. Zusätzlich durchsetzen die Klammern Lagerbuchsen, in denen die Lagerzapfen jeweils geführt sind. Durch die U-förmigen Klammern erfolgt zwar eine verbesserte Krafteinleitung in die Leitschaufeln, jedoch haben die Lagerbuchsen aufgrund der seitlichen Durchsetzung von den Klammern reduzierte Führungsflächen zur Führung der Lagerzapfen.
In dem US-amerikanischen Patent US 4,395,195 A ist ein Leitschaufelkranz gezeigt, dessen Leitschaufeln jeweils zu mehreren in einem Buchsensegment geführt sind. Zur Fixierung der Leitschaufeln in den Buchsensegmenten in Radialrichtung des Leitschaufelkranzes ist in ihrem jeweiligen Lagerzapfen eine Ringnut eingebracht, in die jeweils ein Federring eingreift. Durch die Verwendung der Federringe erfolgt zwar eine zentrale Krafteinleitung in die Leitschaufeln, so dass die Entstehung von zusätzlichen Momenten, die die Leitschaufeln belasten könnten, reduziert ist. Jedoch ist die passgenaue Herstellung der Buchsensegmente aufwendig, um eine Fehlausrichtung der Leitschaufeln zueinander zu verhindern.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Leitschaufelkranz für eine Strömungsmaschine zu schaffen, der die vorgenannten Nachteile beseitig und eine symmetrische und momentenfreie bzw. nahezu momentenfreie Krafteinleitung in die Leitschaufeln ermöglicht. Zudem ist es Aufgabe der Erfindung, eine Strömungsmaschine mit einem hohen Wirkungsgrad und einer hohen Pumpgrenze zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Leitschaufelkranz mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Strömungsmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6.
Ein erfindungsgemäßer Leitschaufelkranz für eine Strömungsmaschine hat eine Vielzahl von verdrehbaren Leitschaufeln, die jeweils einen inneren Schaufelteller und einen Lagerzapfen haben. Der Lagerzapfen erstreckt sich von dem inneren Schaufelteller radial nach innen und weist in einem vom inneren Schaufelteller entfernten Abschnitt eine Ringnut auf. Zudem hat der Leitschaufelkranz einen Innenring zur radial inneren Stabilisierung der Leitschaufeln, der eine Vielzahl von radialen Lagerbohrungen hat. Ferner hat der Leitschaufelkranz eine Vielzahl von Lagerbuchsen, die in den Lagerbohrungen angeordnet sind und in denen die Lagerzapfen geführt sind. Ferner hat der Leitschaufelkranz Verbindungselemente zur lösbaren Fixierung zumindest einzelner Leitschaufeln an dem Innenring in radialer Richtung. Erfindungsgemäß sind die Lagerbuchsen zwischen den inneren Schaufeltellern und den Ringnuten angeordnet und die Verbindungselemente sind Federringe, die formschlüssig in zumindest einzelne Ringnuten eingesetzt sind.
Durch die Ausbildung der Verbindungselemente als Federringe erfolgt eine symmetrische und momentenfreie Krafteinleitung in die Leitschaufeln. Dadurch, dass für jeden Lagerzapfen eine einzelne Lagerbuchse vorgesehen ist, wird deren Fertigung vereinfacht und Bauteil- sowie Montagetoleranzen des Leitschaufelkranzes können ausgeglichen werden.
Bevorzugterweise haben die Ringnuten eine kegelförmige Nutwandung und eine in Richtung der inneren Schaufelteller weisende Nutwandung, wobei die Verbindungselemente mit einer zur kegelförmigen Nutwandung im Wesentlichen komplementären kegelförmigen Anlagefläche und mit einer zur Nutwandung komplementären Kontaktfläche versehen sind. Vorzugsweise sind die Nutwandungen über eine Verrundung miteinander verbunden, so dass Kerbspannungen im Bereich der Ringnuten verhindert werden bzw. stark reduziert sind.
Die Lagerbuchsen können jeweils einen radial erweiterten Kragen haben, mit dem sie an einer radial inneren Schulterfläche der Öffnungen anliegen. Mittels des Kragens kann eine Einbauposition der Lagerbuchsen in den Öffnungen genau definiert werden.
Zur Schaffung einer großflächigen und ebenen Gleitfläche für die inneren Schaufelteller kann zwischen diesen und den Lagerbuchsen jeweils eine Unterlegscheibe angeordnet sein, die an einer von der radial inneren Schulterfläche abgewandten radial äußeren Schulterfläche der Lagerbohrungen anliegt.
Bevorzugte Unterlegscheiben und/oder Lagerbuchsen bestehen aus einem metallischen Werkstoff bzw. einer metallischen Legierung und deren Führungs- bzw. Gleitflächen sind mit einem Schmiermittel bzw. Gleitmittel versehen. Durch den Metallwerkstoff sind die Unterlegscheiben und/oder Lagerbuchsen abriebfest und somit wartungsarm. Durch das Schmiermittel erfolgt die Führung bzw. Lagerung reibungsarm, so dass die Laufschaufeln entsprechend leichtgängig zu verstellen sind. Ein bevorzugtes Schmiermittel ist Graphit bzw. graphitbasiert. Alternativ können die Unterlegscheiben und/oder Lagerbuchsen aus einem temperaturfesten, mechanisch hoch belastbaren und chemisch unempfindlichen Kunststoff bestehen.
Eine erfindungsgemäße Strömungsmaschine weist zumindest einen erfindungsgemäßen Leitschaufelkranz auf. Aufgrund von optimal eingestellten Fahnenspalten weist eine derartige Strömungsmaschine einen höheren Wirkungsgrad und eine erhöhte Pumpgrenze als eine Strömungsmaschine mit einem herkömmlichen Leitschaufelkranz auf.
Sonstige vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand stark vereinfachter schematischer Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1: einen Querschnitt durch einen Abschnitt eines erfindungsgemäßen Leitschaufelkranzes,
Figur 2: einen Schnitt durch den Leitschaufelkranz entlang der Linie A-A in Figur 1,
Figur 3: eine Detaildarstellung aus Figur 2,
Figur 4: eine dreidimensionale Darstellung eines bevorzugten Verbindungselement,
Figur 5: eine zweidimensionale Darstellung des Verbindungselement aus Figur 4, und
Figur 6: einen Schnitt durch das Verbindungselement entlang der Linie B-B in Figur 5.

Gemäß der Darstellung in Figur 1 hat ein erfindungsgemäßer Leitschaufelkranz 1 einer Strömungsmaschine wie ein Flugzeugtriebwerk eine Vielzahl von Leitschaufeln 2, einen Innenring 4, einen Dichtungsträger 6, eine Vielzahl von Lagerbuchsen 8, eine Vielzahl von Verbindungselementen 10 sowie eine Vielzahl von Unterlegscheiben 12. Der Leitschaufelkranz 1 ist statorseitig im Verdichter der Strömungsmaschine angeordnet und umgreift einen nicht gezeigten Rotorabschnitt eines Rotors, der um eine sich in Strömungsrichtung x eines Hauptstroms erstreckende und in Figur 2 skizzierte Maschinenachse M rotiert.
Die Leitschaufeln 2 sind um ihre sich radial zur Maschinenachse M erstreckende Hauptachse H verstellbar und haben jeweils ein Schaufelblatt 14, einen inneren Schaufelteller 16 und einen sich von dem Schaufelteller 16 radial nach innen erstreckenden Lagerzapfen 18. Zudem haben die Leitschaufeln 2 jeweils einen nicht gezeigten äußeren Schaufelteller sowie einen sich radial nach außen von dem äußeren Schaufelteller erstreckenden Verstellzapfen, der mit einer gehäuseseitigen Verstelleinrichtung zusammenwirkt.
Die inneren Schaufelteller 16 sind, wie in Figur 2 zu erkennen und der Übersichtlichkeit halber in Figur 3 beziffert, jeweils in einem radialen äußeren Senkabschnitt 20 einer den Innenring 4 radial durchsetzenden Lagerbohrung 22 angeordnet. Sie haben eine radial innere und sich entlang einer Maschinenachse M erstreckende Unterseite 24 und eine zur Unterseite 24 entgegengesetzte Oberseite 26. Die Oberseite 26 ist schräg zur Maschinenachse M angeordnet, wobei sie sich in Strömungsrichtung x radial von innen nach außen erstreckt. Sie bildet mit einer von der Lagerbohrung 22 durchsetzten Innenringfläche 28 einen stufenfreien bzw. nahezu stufenfreien radial inneren Seitenwandabschnitt eines von dem Hauptstrom durchströmten in Figur 1 gezeigten Ringraums 30.
Wie ebenfalls in Figur 2 zu erkennen und der Übersichtlichkeit halber in der Detaildarstellung nach Figur 3 beziffert, weisen die Lagerzapfen 18 jeweils in einem von den inneren Schaufeltellern 16 entfernten Abschnitt eine Ringnut 32 zur Aufnahme eines der Verbindungselemente 10 auf. Hierdurch haben die Lagerzapfen 18 einen tellerartigen Endabschnitt 34. Vorzugsweise haben die Ringnuten 32 jeweils eine sich von den inneren Schaufeltellern 16 aus betrachtet radial verjüngende und somit kegelige Nutwandung 36 sowie eine den inneren Schaufeltellern 16 zugewandte und sich quer zur Hauptachse H erstreckende Nutwandung 38. Die Nutwandungen 36, 38 sind jeweils über einen nicht bezifferten Nutgrund miteinander verbunden, der zur Vermeidung von Kerbspannungen verrundet ist.
Der Innenring 4 dient zur radial inneren Stabilisierung bzw. Stützung der Leitschaufeln 2. Er weist die Lagerbohrungen 22 und die Innenringfläche 28 auf und ist über einen Radialspalt von dem Rotorabschnitt beabstandet. Er besteht aus zwei Halbringen mit jeweils einem Bogenabschnitt von 180°, die im Bereich einer horizontalen Gehäusetrennebene der Strömungsmaschine zum Innenring 4 zusammengesetzt sind. Selbstverständlich ist auch eine stärkere Segmentierung des Innenrings 4 beispielsweise in vier Ringsegmente möglich.
Die Lagerbohrungen 22 durchsetzen den Innenring 4 in radialer Richtung. Sie haben einen Buchsenabschnitt 40 mit einem konstanten Innendurchmesser, den Senkabschnitt 20 und einen Endabschnitt 42. Der Buchsenabschnitt 40 ist zwischen dem Senkabschnitt 20 und dem Endabschnitt 42 angeordnet und hat einen konstanten Innendurchmesser. Der Senkabschnitt 20 ist radial außen zum Buchsenabschnitt 40 angeordnet. Er ist gegenüber dem Buchsenabschnitt 40 radial erweitert und hat hierdurch und eine äußere Schulterfläche 44. Der Endabschnitt 42 ist radial innen zum Buchsenabschnitt 40 angeordnet. Er ist gegenüber dem Buchsenabschnitt 40 radial erweitert und hat hierdurch ebenfalls eine innere Schulterfläche 46. Die Schulterflächen 44, 46 sind entgegengesetzt zueinander orientiert bzw. voneinander abgewandt und ringförmig ausgebildet. Vorzugsweise haben sie einen gleichen konstanten Innendurchmesser.
Wie in Figur 2 beziffert, erstreckt sich die Innenringfläche 28 stromab der Lagerbohrungen 22 über einen hinteren und schräg zur Maschinenachse x radial von innen nach außen angestellten Axialvorsprung 48 des Innenrings 4. Zwischen dem Axialvorsprung 48 und den Schaufelblättern 14 ist jeweils ein radialer sogenannter Fahnenspalt 50 gebildet, der zur Erzielung eines hohen Wirkungsgrades der Strömungsmaschine und einer hohen Pumpgrenze minimiert ist.
Zur Aufnahme des Dichtungsträgers 6 hat der Innenring 4 eine vordere stirnseitige Ringvertiefung 52 sowie einen hinteren axialen Ringvorsprung 54, die bzw. der radial innenliegend zur Innenringfläche 28 angeordnet ist.
Der Dichtungsträger 6 dient zur Positionierung von Einlaufbelägen 56,58 zur Abdichtung des Radialspaltes zwischen dem Rotor und dem Innenring 4. Er ist, wie in Figur 2 gezeigt, radial innenliegend an dem Innenring 4 angeordnet. Analog zum Innenring 4 weist er vorzugsweise zwei halbkreisförmige Trägersegmente auf, die in Umfangsrichtung auf den jeweiligen Halbring geschoben werden. Ein Trägersegment besteht jeweils aus einem Grundkörper 59, an dessen Innenumfangsflächen die Einlaufbeläge56, 58 zum Eingriff von rotorseitigen Dichtstegen bzw. Dichtfins angebracht sind. Die Einlaufbeläge 56, 58 sind beispielsweise Honigwabendichtungen.
Zur Fixierung des Dichtungsträgers 6 an dem Innenring 4 weisen dessen Grundkörper 59 jeweils einen vorderen Hakenvorsprung 60 und eine hintere Ringvertiefung 62 auf. Mit dem vorderen Hakenvorsprung 60 taucht der Dichtungsträger 6 in die vordere Ringvertiefung 62 des Innenrings 4 ein. Die hintere Ringvertiefung 62 dient zur Führung an dem hinteren Ringvorsprungs 54 des Innenrings 4. Im montierten Zustand bedeckt der Dichtungsträger 6 den Innenring 4 innenumfangsseitig vollständig, so dass ein beispielsweise versehentlich gebrochenes und vom Lagerzapfen 18 gefallenes Verbindungselement 10 nicht in den Ringraum 30 eindringt und somit nicht in die Strömungsmaschine eingesaugt wird.
Die Lagerbuchsen 8 sind, wie in Figur 3 deutlich zu erkennen, in den Lagerbohrungen 22 eingesetzt. Sie dienen zur radialen Führung der Leitschaufeln 2 bzw. der Lagerzapfen 18 bezogen auf ihre Hauptachse H. Sie haben einen T-förmigen Querschnitt mit jeweils einem Führungsabschnitt 64 und einem gegenüber dem Führungsabschnitt 64 radial erweiterten Kragen 66. Die Lagerbuchsen 8 sind mit ihrem Führungsabschnitt 64 in den Buchsenabschnitten 40 der Lagerbohrungen 22 angeordnet und liegen mit ihrem Kragen 66 an der radial inneren Schulterfläche 46 an. Vorzugsweise haben die Führungsabschnitte 64 eine gleiche bzw. nahezu gleiche axiale Länge wie die Buchsenabschnitte 40 der Lagerbohrungen 22, so dass die Lagerbuchsen 8 mit ihrer von dem Kragen 66 entfernten buchsenabschnittsseitigen Ringstirnfläche 68 nicht über die äußere Schulterfläche 44 hervorstehen.
Die Lagerbuchsen 8 bestehen insbesondere aus einem metallischen Werkstoff bzw. einer Metalllegierung und sind zur reibarmen Führung der Lagerzapfen 18 an ihrer innenumfangseitigen und vollumfänglich geschlossenen Führungsfläche 70 mit einem Schmier- bzw. Gleitmittel wie Graphit beschichtet.
Die Verbindungselemente 10 sind, wie in den Figuren 4, 5 und 6 gezeigt, jeweils als ein Federring bzw. Sprengring und somit selbstfixierend ausgebildet. Sie haben jeweils eine kreisförmige Öffnung 72 und sind zur Montage und Demontage in der jeweiligen Ringnut 32 entlang einer in Figur 5 gezeigten Trennebene 74 geschlitzt. Die Verbindungselemente 10 greifen formschlüssig in die Ringnuten 32 ein und haben hierzu eine kegel- bzw. trichterförmige Anlagefläche 76 sowie eine zur der kegeligen Anlagefläche 76 entgegengesetzte sich quer zur Trennebene 74 erstreckende Kontaktfläche 78. Die Flächen 76, 78 sind komplementär bzw. im Wesentlichen komplementär zu den Nutwandungen 36, 38 ausgebildet. Wie in Figur 6 gezeigt, kann die kegelförmige Anlagefläche 76 verrundet sein.
Die Verbindungselemente 10 haben eine konstante Dicke und einen Außendurchmesser, der etwa dem Innendurchmesser der Lagerbuchse 8 entspricht. Sie haben eine derartige Dicke, dass sie die Kragen 66 gegen die Schulterfläche 46 des jeweiligen Endabschnitts 42 drücken, so dass diese jeweils zwischen der Schulterfläche 46 und dem tellerartigen Endabschnitt 34 eingespannt sind.
Zum Öffnen der Verbindungselemente 10 mittels eines Werkzeugs, bspw. einer Spreizzange, haben diese jeweils einen auf der Trennebene 74 liegenden bohrungsartigen Werkzeugeingriff 80 zum Ansetzen des Werkzeugs. Optional haben die Verbindungselemente 10 beidseits der Trennebene 74 von dem Werkzeugeingriff 80 aus betrachtet zwei entgegengesetzt zueinander orientierte konkave Außenumfangsabschnitte 82, 84.
Bevorzugterweise bestehen die Verbindungselemente 10 jeweils aus einem metallischen Werkstoff bzw. einer Metalllegierung.
Die Unterleg- bzw. Gleitscheiben 12 haben, wie in Figur 3 gezeigt, eine Bohrung 86 und eine konstante Dicke. Sie sind somit ringförmig ausgebildet und haben einen Inndurchmesser, der etwas größer als der Außendurchmesser des Lagerzapfens 18 ist. Ihr Außendurchmesser ist gleich dem Durchmesser der äußeren Schulterfläche 44. Sie haben jeweils eine ebene Stützfläche 88 und eine zu dieser entgegengesetzte Gleitfläche 90. Sie sind einzeln in den Senkabschnitten 20 der Lagerbohrungen 22 angeordnet. Dabei liegen sie jeweils mit ihrer Stützfläche 88 auf der äußeren Schulterfläche 44 auf und erstecken sich auf die Hauptachse H bezogen radial über die Ringstirnfläche 68 der Lagerbuchsen 18. Sie sind somit zwischen den Lagerbuchsen 18 und den inneren Schaufeltellern 16 angeordnet, die auf den Gleitflächen 90 geführt sind.
Bevorzugterweise bestehen die Gleitscheiben 12 jeweils aus einem metallischen Werkstoff bzw. einer Metalllegierung und ihre Gleitflächen 90 sind mit einem Schmiermittel wie Graphit beschichtet.
Im Folgenden wird ein bevorzugtes Verfahren zur Montage des Leitschaufelkranzes 1 erläutert: Der Leitschaufelkranz 1 wird dabei pro Gehäusehälfte montiert und erst durch das Zusammensetzen der beiden Gehäusehälften zu einem Ring geschlossen. Zuerst werden die Leitschaufeln 2 mittels ihres Verstellzapfens in entsprechende gehäuseseitige Lagerungen der Gehäusehälften eingesetzt. Die Leitschaufeln 2 sind nun speichenartig zueinander orientiert. Dann werden die Unterlegscheiben 12 auf die Lagerzapfen 18 geschoben, wobei ihre Gleitflächen 90 den Unterseiten 24 der inneren Schaufeltellern 16 zugewandt sind. Danach wird der Innenring 4 bzw. der jeweilige Halbring des Innenrings 4 auf den Lagerzapfen 18 positioniert. Hierzu werden die Halbringe mit ihren Lagerbohrungen 22 auf den Lagerzapfen 18 angeordnet. Die Halbringe werden quasi über den Lagerzapfen 18 abgerollt. Dann werden die Verbindungselemente 10 in die Ringnuten 32 eingesetzt. Die Verbindungselemente 10 sind aufgrund ihrer Federwirkung selbstfixierend in den Ringnuten 32 aufgenommen und umgreifen die Lagerzapfen 18 vollumfänglich. Sie sind mit ihren Anlage- und Kontaktflächen 76, 78 zwischen den Nutwandungen 36, 38 eingespannt. Die Leitschaufeln 2 sind nun um ihre Hauptachse H drehbar in den Lagerbohrungen 22 angeordnet und in Radialrichtung des Leitschaufelkranzes 1 mechanisch mit den Halbringen gekoppelt. Abschließend werden die Trägersegmente des Dichtungsträgers 6 auf jeweils einen der Halbringe in Umfangsrichtung aufgeschoben.
Da die Lagerzapfen 18 von den Verbindungselementen 10 vollumfänglich umgriffen werden, erfolgt eine symmetrische und momentenfreie Krafteinleitung in die Leitschaufeln 2. Zudem können durch die mechanische Kopplung in Radialrichtung des Leitschaufelkranzes 1 die Fahnenspalte 50 zwischen dem Axialvorsprung 48 und den Schaufelblättern 14 reduziert werden, was zu einer Verbesserung des Wirkungsgrades und zu einer Erhöhung der Pumpgrenze gegenüber herkömmlichen Strömungsmaschinen führt.
Wie in Figur 1 gezeigt, können nur einige der Laufschaufeln 2 mit dem Innenring 4 mechanisch gekoppelt sein. Dass heißt, die Verbindungselemente 10 sind nicht auf sämtlichen Leitschaufeln 2 vorgesehen, sondern in regelmäßigen Abständen nur auf einigen Leitschaufeln 2 positioniert. Die Leitschaufeln 2', an denen die Verbindungselemente 10 nicht vorgesehen sind, sind bevorzugterweise ohne eine entsprechende Ringnut 32 ausgebildet und weisen somit einen Lagerzapfen 18' auf, der um den tellerartigen Endabschnitt 34 axial verkürzt ist.
Offenbart ist ein Leitschaufelkranz für eine Strömungsmaschine, deren verdrehbare Leitschaufeln mittels eines Federringes an einem Innenring in radialer Richtung des Leitschaufelkranzes mechanisch gekoppelt sind, wobei jeder Leitschaufel eine Lagerbuchse zugeordnet ist und die Lagerbuchsen eine umfangsseitig geschlossene innenumfangsseitige Führungsfläche aufweisen, sowie eine Strömungsmaschine.

Bezugszeichenliste

1: Leitschaufelkranz
2, 2': Leitschaufeln
4: Innenring
6: Dichtungsträger
8: Lagerbuchsen
10: Verbindungselement
12: Unterlegscheibe
14: Schaufelblatt
16: innerer Schaufelteller
18, 18': Lagerzapfen
20: Senkabschnitt
22: Lagerbohrung
24: Unterseite
26: Oberseite
28: Innenringfläche
30: Ringraum
32: Ringnut
34: Endabschnitt
36: kegelige Nutwandung
38: Nutwandung
40: Buchsenabschnitt
42: Endabschnitt
44: äußere Schulterfläche
46: innere Schulterfläche
48: Axialvorsprung
50: Fahnenspalt
52: vordere Ringvertiefung
54: hinterer Ringvorsprung
56: Einlaufbelag
58: Einlaufbelag
59: Grundkörper
60: vorderer Hakenvorsprung
62: hintere Ringvertiefung
64: Führungsabschnitt
66: Kragen
68: Ringstirnfläche
70: Führungsfläche
72: Öffnung
74: Trennebene
76: Anlagefläche
78: Kontaktfläche
80: Bohrung
82: konkaver Außenumfangsabschnitt
84: konkaver Außenumfangsabschnitt
86: Bohrung
88: Stützfläche
90: Gleitfläche

H: Hauptachse
x: Strömungsrichtung
z: Radialrichtung

Claims

Leitschaufelkranz (1) für eine Strömungsmaschine, mit einer Vielzahl von verdrehbaren Leitschaufeln (2), die jeweils einen inneren Schaufelteller (16) und einen Lagerzapfen (18) haben, der sich von dem inneren Schaufelteller (16) radial nach innen erstreckt und in dem jeweils in einem vom inneren Schaufelteller (16) entfernten Abschnitt eine Ringnut (32) eingebracht ist, einem Innenring (4) zur radial inneren Stabilisierung der Leitschaufeln (2), der eine Vielzahl von radialen Lagerbohrungen (22) hat, und mit einer Vielzahl von Lagerbuchsen (8), wobei die Lagerbuchsen (8) in den Lagerbohrungen (28) angeordnet und die Lagerzapfen (18) in den Lagerbuchsen (8) geführt sind, sowie mit Verbindungselementen (10) zur lösbaren Fixierung zumindest einzelner Leitschaufeln (2) an dem Innenring (4) in radialer Richtung des Leitschaufelkranzes (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchsen (8) zwischen den inneren Schaufeltellern (16) und den Ringnuten (32) angeordnet sind, und dass die Verbindungselemente (10) Federinge sind, die formschlüssig in zumindest einzelne Ringnuten (32) eingesetzt sind.
Leitschaufelkranz nach Anspruch 1, wobei die Ringnuten (32) eine kegelförmige Nutwandung (36) und eine in Richtung des I inneren Schaufeltellers (16) weisende Nutwandung (38) haben, und wobei die Verbindungselemente (10) mit einer im Wesentlichen zur kegelförmigen Nutwandung (36) komplementären kegelförmigen Anlagefläche (76) und mit einer zur axialen Nutwandung (38) komplementären Kontaktfläche (78) versehen sind.
Leitschaufelkranz nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Lagerbuchsen (8) jeweils einen radial erweiterten Kragen (66) haben, mit dem sie an einer radial inneren Schulterfläche (46) der Lagerbohrungen (22) anliegen.
Leitschaufelkranz nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei zwischen den inneren Schaufeltellern (16) und den Lagerbuchsen (8) jeweils eine Gleitscheibe (12) angeordnet ist, die an einer von der radial inneren Schulterfläche (46) abgewandten radial äußeren Schulterfläche (44) der Lagerbohrungen (22) anliegt.
Leitschaufelkranz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lagerbuchsen (8) und/oder die Unterlegscheiben (12) metallisch und deren Führungsflächen (70, 90) mit einem Schmiermittel versehen sind.
Strömungsmaschine mit zumindest einem Leitschaufelkranz (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.