專利名稱：用于軸流式渦輪機(jī)的環(huán)形的流動通道的具有徑向縫隙調(diào)節(jié)功能的通道壁段的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軸流式渦輪機(jī)的環(huán)形的流動通道的具有徑向縫隙調(diào)節(jié)功能的通道壁段。
背景技術(shù)：
這種流動通道以多種多樣的形式得到公開。例如US 5，203，673公開了這種用于控制和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子葉片的尖端與對置于其的導(dǎo)向環(huán)之間的徑向縫隙的裝置，所述導(dǎo)向環(huán)是通道壁的一部分。在此提出，為了調(diào)節(jié)徑向縫隙所述導(dǎo)向環(huán)可以在圓錐形的流動通道中沿軸向移動。為了沿軸向移動所述導(dǎo)向環(huán)，在導(dǎo)向葉片支架中分布在圓周上地擰入三個液壓的氣缸，該氣缸的活塞能夠平行于渦輪機(jī)的機(jī)器軸線運動。結(jié)合位于導(dǎo)向環(huán)的限制流動路徑的壁表面與轉(zhuǎn)子葉片的相應(yīng)于其傾斜的尖端之間的圓錐形的縫隙，可以借助于軸向移動調(diào)節(jié)壁表面和葉片尖端之間的縫隙尺寸或者說徑向的間距。借助于螺旋彈簧進(jìn)行復(fù)位，所述螺旋彈簧將導(dǎo)向環(huán)返回運動到原始的位置中。同時提出使用徑向縫隙測量系統(tǒng)，借助于該徑向縫隙測量系統(tǒng)能夠在一個位置上檢測徑向縫隙。根據(jù)所檢測的縫隙尺寸沿軸向如此定位所述導(dǎo)向環(huán)，從而在避免葉片尖端掠過壁表面的情況下實現(xiàn)盡可能小的縫隙尺寸。然而缺點是使用多個液壓的氣缸，因為其中每個氣缸可能失靈。這在調(diào)整的情況下會導(dǎo)致導(dǎo)向環(huán)的翹曲。該裝置的另一缺點是，借助于液壓的氣缸在僅僅三個位置上剛好導(dǎo)入為了軸向移動導(dǎo)向環(huán)所需的調(diào)節(jié)力。由此，每個氣缸必須能夠傳遞整個調(diào)節(jié)力的較多部分，這需要耗費空間的氣缸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供用于軸流式渦輪機(jī)的環(huán)形的流動通道的緊湊的通道壁段，用該通道壁段能夠比較簡單并且可靠地進(jìn)行徑向縫隙調(diào)節(jié)，而不會在液壓的氣缸之一失靈時使導(dǎo)向環(huán)翹曲?；诒景l(fā)明的任務(wù)用根據(jù)權(quán)利要求1的特征的通道壁段得到解決。按本發(fā)明提出，布置在圓周槽中的導(dǎo)向環(huán)在端側(cè)具有第一齒部，該第一齒部靠在布置在圓周槽的側(cè)壁上的第二齒部上，其中為了軸向移動所述可移動的導(dǎo)向環(huán)，可以將其額外地沿圓周方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明基于以下構(gòu)思，即當(dāng)兩個相互對應(yīng)的齒部始終相互抵靠時，能夠比較簡單確定地調(diào)節(jié)所述導(dǎo)向環(huán)的軸向位置，在所述齒部中的一個齒部是固定的并且另一齒部相對于所述一個齒部可以略微扭轉(zhuǎn)，從而由于朝移動方向傾斜的齒接觸面引起或者說迫使所述齒部旋轉(zhuǎn)，同時引起或者說迫使其軸向移動。根據(jù)本發(fā)明，所述第一齒部應(yīng)該是可旋轉(zhuǎn)的齒部，該齒部在導(dǎo)向環(huán)上在端側(cè)也就是從垂直于軸流式渦輪機(jī)的機(jī)器軸線的平面中伸出。所述第二齒部是固定的并且布置在圓周槽的對置于第一齒部的側(cè)壁上。 通常相應(yīng)地設(shè)置多個在圓周上均勻分布的齒，這在相應(yīng)多的位置上實現(xiàn)了用于調(diào)整導(dǎo)向環(huán)的力導(dǎo)入，從而能夠可靠地避免導(dǎo)向環(huán)的翹曲。此外，這實現(xiàn)了-在圓周上分布-均勻的力導(dǎo)入。因此不會出現(xiàn)在圓周的僅僅一個位置上的力導(dǎo)入的局部失靈。這引起了徑向縫隙的特別可靠的可調(diào)節(jié)性，該徑向縫隙存在于導(dǎo)向環(huán)的限制流動路徑的內(nèi)壁表面和軸流式渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片的在其下經(jīng)過的葉片葉身的尖端之間。有利的設(shè)計方案在從屬權(quán)利要求中進(jìn)行說明。根據(jù)有利的第一設(shè)計方案，所述導(dǎo)向環(huán)借助于一個或者多個分布在圓周槽的圓周上的彈簧元件始終預(yù)張緊地靠在第二齒部上。由此能夠可靠地避免兩個齒部之間不希望的縫隙形成。這始終導(dǎo)致導(dǎo)向環(huán)的明確的軸向位置，這引起明確的縫隙尺寸。盤簧特別適合作為彈簧元件。根據(jù)另一有利的設(shè)計方案，所述導(dǎo)向環(huán)具有帶有至少一個外齒部的指向外部的罩面，在通道壁段的圓周上分布的旋轉(zhuǎn)支承在其中的齒輪嵌入所述外齒部中，其中設(shè)置包圍所有齒輪的導(dǎo)環(huán)，該導(dǎo)環(huán)的內(nèi)齒部與齒輪嚙合。以此可以說明特別簡單的結(jié)構(gòu)，用該結(jié)構(gòu)能夠沿圓周方向扭轉(zhuǎn)或者說偏轉(zhuǎn)導(dǎo)向環(huán)。此外，借助于齒輪以及導(dǎo)環(huán)沿徑向支撐并且承載導(dǎo)向環(huán)。由此，可以同時調(diào)節(jié)導(dǎo)環(huán)和導(dǎo)向環(huán)的定心。還可以借助于優(yōu)選均勻地分布在圓周上的齒輪在相應(yīng)許多位置上實現(xiàn)用于扭轉(zhuǎn)導(dǎo)向環(huán)的力導(dǎo)入，這使得所述外齒部、齒輪以及內(nèi)齒部能夠構(gòu)造得比較小。這種結(jié)構(gòu)是節(jié)省空間的并且還可以成本低廉地進(jìn)行制造。所述外齒部和內(nèi)齒部不必作為無盡環(huán)繞的齒部構(gòu)造在導(dǎo)環(huán)上或者說導(dǎo)向環(huán)上，因為為了調(diào)節(jié)徑向縫隙只需導(dǎo)向環(huán)的很短的扭轉(zhuǎn)路徑。相應(yīng)地，布置在導(dǎo)向環(huán)的外罩面上的外齒部和/或布置在導(dǎo)環(huán)上的內(nèi)齒部僅僅設(shè)置在在通道壁段中也設(shè)置齒輪的圓周位置上。如現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)公開的那樣，優(yōu)選通過液壓或者電動操作的作用在導(dǎo)環(huán)上的連桿將力導(dǎo)入導(dǎo)環(huán)中。這種驅(qū)動裝置也用于調(diào)節(jié)軸流式壓縮機(jī)的可扭轉(zhuǎn)的入口導(dǎo)向葉片。這種驅(qū)動裝置大多數(shù)只具有唯一一個驅(qū)動單元。根據(jù)另一有利的設(shè)計方案，所述流動通道可以具有兩個或者更多個所涉及的可沿軸向并且沿圓周方向運動的導(dǎo)向環(huán)，所述導(dǎo)向環(huán)要么可以由相應(yīng)的導(dǎo)環(huán)驅(qū)動，要么也可以由一個導(dǎo)環(huán)共同驅(qū)動。只要兩個導(dǎo)向環(huán)可以由一個導(dǎo)環(huán)共同地驅(qū)動，那么就可以同步地調(diào)節(jié)兩個轉(zhuǎn)子葉片環(huán)的徑向縫隙。為了避免在與導(dǎo)向環(huán)的壁表面無意接觸時對所述轉(zhuǎn)子葉片的葉身的尖端的損壞， 優(yōu)選在導(dǎo)向環(huán)的指向內(nèi)部的壁表面上使用磨損層或者蜂窩狀的層。在為每個齒輪設(shè)置通道壁段中布置在外側(cè)或者內(nèi)側(cè)的插口時，實現(xiàn)了為扭轉(zhuǎn)導(dǎo)向環(huán)所需的齒輪和導(dǎo)環(huán)的簡單的可裝配性，齒輪的軸或者輪轂可以旋轉(zhuǎn)支承或者說可以支承在所述插口中。因為外環(huán)包圍所有齒輪，所以其軸或者說輪轂不必特別固定在為此設(shè)置的插口中。因此，可以將所述軸或者輪轂僅僅插入插口中，而不需要其它結(jié)構(gòu)上的元件用于可靠地定位。然而不排除使用這種元件。為了也可以在靜態(tài)運行的可分一半的軸流式渦輪機(jī)中使用所提出的通道壁段，可以將所述引導(dǎo)環(huán)、通道壁段和/或?qū)Лh(huán)相應(yīng)地分成至少兩段，也就是導(dǎo)向環(huán)段、壁段或者說導(dǎo)環(huán)段，這實現(xiàn)了所述結(jié)構(gòu)的半體裝配。優(yōu)選在軸向通流的燃?xì)鉁u輪機(jī)的軸流式壓縮機(jī)中使用通道壁段。本發(fā)明的使用尤其在通過轉(zhuǎn)子的軸向移動可以調(diào)節(jié)燃?xì)鉁u輪機(jī)的渦輪機(jī)單元中存在的徑向縫隙時是特別關(guān)注的。因為所述渦輪機(jī)單元的流動通道以及燃?xì)鉁u輪機(jī)的壓縮機(jī)的流動通道原則上具有對立的錐形的傾角，所以轉(zhuǎn)子在渦輪機(jī)單元中的移動會導(dǎo)致徑向縫隙的減小并且在壓縮機(jī)中導(dǎo)致徑向縫隙的開啟。用所提出的通道壁段尤其可以補償并且在必要時過度補償壓縮機(jī)徑向縫隙的通過前面所述的作用所描述的增加，雖然存在轉(zhuǎn)子移動，但是這還是改善了壓縮機(jī)效率并且由此改善了燃?xì)鉁u輪機(jī)的效率。前面所提出的通道壁段尤其適合于壓縮機(jī)，因為所述壓縮機(jī)經(jīng)常在一溫度區(qū)域中運行，這特別簡單地實現(xiàn)了前面所提出的結(jié)構(gòu)的使用。


下面根據(jù)唯一的縱剖圖對前面所描述的本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)解釋。附圖示出 圖1是軸流式渦輪機(jī)的環(huán)形的流動通道的截取部分的縱剖圖。
具體實施例方式唯一的附圖以縱剖圖示出了環(huán)形的流動通道10的截取部分。該環(huán)形的流動通道 10同心地沿著軸向通流的渦輪機(jī)的機(jī)器軸線12延伸。在這里示出的渦輪機(jī)構(gòu)造成燃?xì)鉁u輪機(jī)的壓縮機(jī)。所述流動通道10包括壁段14，該壁段是流動路徑的徑向外面的界限。在徑向內(nèi)部，流動路徑要么由內(nèi)部的壁16要么由轉(zhuǎn)子18的罩面限制。轉(zhuǎn)子葉片20以邊緣環(huán)設(shè)置在轉(zhuǎn)子18的不同的軸向位置上。具有多個分布在圓周上的導(dǎo)向葉片22的導(dǎo)向葉片環(huán)位于所示出的兩個轉(zhuǎn)子葉片環(huán)之間，所述導(dǎo)向葉片分別借助于錘子狀的固定件保持在通道壁段14上。在所述壓縮機(jī)的在圖1中從左到右通流的流動通道10的上游，由多個段組成的導(dǎo)向環(huán)沈設(shè)置在于壁段14中無盡環(huán)繞的圓周槽M中。所述導(dǎo)向環(huán)沈位于在圖1中左邊示出的轉(zhuǎn)子葉片20的軸向位置上。該導(dǎo)向環(huán)沈具有指向內(nèi)部的壁表面觀。該壁表面觀限制流動路徑并且在形成縫隙32的情況下對置于轉(zhuǎn)子葉片觀的尖端30。因此，在該區(qū)段中逐漸減小的壁表面觀相對于機(jī)器軸線12傾斜，使得該壁表面構(gòu)造成圓錐形的。在所述導(dǎo)向環(huán)沈的徑向外部，在通道壁段14的圓周上成對地分布多個插口 34以及通道36。每個插口 34形成了用于齒輪38的容納袋。該齒輪38具有軸或者輪轂40，該軸或者輪轂位于所述插口 34中。所述齒輪38穿過通道36并且可以嵌入布置在導(dǎo)向環(huán)沈的外表面上的外齒部35中。所有齒輪38由共同的導(dǎo)環(huán)42包圍，該導(dǎo)環(huán)的內(nèi)齒部44與所有齒輪38嚙合。所述外齒部35具有顯著大于齒輪38的軸向?qū)挾鹊妮S向?qū)挾?。這是需要的，由此所述導(dǎo)向環(huán)沈雖然其沿著軸向移動，但是它始終與所述齒輪38嚙合。所述導(dǎo)向環(huán)沈布置在無盡的圓周槽M中。第一齒部50在端側(cè)借助于僅僅示意性示出的螺紋件48固定在導(dǎo)向環(huán)沈上。在所述圓周槽M的在圖1中右邊示出的側(cè)壁27 上類似地固定第二齒部46。該第一齒部50和第二齒部46相互位于一嚙合平面52中。該嚙合平面52構(gòu)造成鋸齒狀的。它也可以根據(jù)切端面齒(Hirth-Verzahrumg)的類型進(jìn)行構(gòu)造，該切端面齒支持導(dǎo)向環(huán)26的定心。然而，沒有以縱剖圖示出所述嚙合平面52，而是相對于其旋轉(zhuǎn)了 90° -根據(jù)展開的類型。由此，兩個齒部46、50沿圓周方向延伸，并且沒有-像示出的那樣-沿徑向延伸。連桿45聯(lián)結(jié)在導(dǎo)環(huán)42上。為了沿軸向和徑向引導(dǎo)所述導(dǎo)環(huán)42，設(shè)置了在其側(cè)向布置的固定元件47，該固定元件以卡圈包圍所述導(dǎo)環(huán)42。通過扭轉(zhuǎn)導(dǎo)環(huán)42實現(xiàn)導(dǎo)向環(huán)沈沿軸向的移動。借助于內(nèi)齒部44將導(dǎo)環(huán)42的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成齒輪38的旋轉(zhuǎn)，所述齒輪將其旋轉(zhuǎn)傳遞到導(dǎo)向環(huán)26上。相互靠著的齒部46、50由于其相互間的相對運動就迫使導(dǎo)向環(huán)沈沿軸向移動，在圖1中向左移動。由此，圓錐形的徑向縫隙32變小了。借助于導(dǎo)環(huán)42反向的旋轉(zhuǎn)結(jié)合分布在圓周上的彈簧元件M實現(xiàn)了導(dǎo)向環(huán)26沿軸向的返回運動，所述彈簧元件布置在圓周槽M的其它側(cè)壁和導(dǎo)向環(huán)沈之間并且后者始終擠壓到第二齒部46上。此外，還將磨損層56設(shè)置在導(dǎo)向環(huán)沈的壁表面觀上，該磨損層在葉片尖端30于導(dǎo)向環(huán)沈上掠過時防止損壞。對于調(diào)節(jié)環(huán)M應(yīng)該共同地驅(qū)動兩個導(dǎo)向環(huán)沈的情況來說，相應(yīng)地調(diào)整所述固定元件47。那就寧愿將導(dǎo)環(huán)42構(gòu)造成滾筒。不言而喻，可以同步地或者獨立于燃?xì)鉁u輪機(jī)的軸向的轉(zhuǎn)子移動地進(jìn)行徑向縫隙調(diào)節(jié)。已經(jīng)可以在開始運轉(zhuǎn)時或者也可以在渦輪機(jī)或者說燃?xì)鉁u輪機(jī)運行時調(diào)節(jié)位于導(dǎo)向環(huán)沈的壁表面28和葉片20的對置于該壁表面的尖端30之間的徑向縫隙的大小。作為補充方案或者替代方案，也可以根據(jù)所測量的實際上的徑向縫隙來進(jìn)行徑向縫隙調(diào)節(jié)。 通過該徑向縫隙32的減小，降低了徑向縫隙損失，這提高了壓縮機(jī)中的能量轉(zhuǎn)換。通過使用合適的材料用于所述齒輪38以及齒部46、50，必要時可以放棄維修友好的潤滑劑。必要時用聚四氟乙烯(PTFE)對所述齒部46、50的滑動面進(jìn)行涂層。這實現(xiàn)了兩個齒部46、50的損失少的相對運動?？傊帽景l(fā)明說明了軸流式渦輪機(jī)的環(huán)形的流動通道10的通道壁段14，該通道壁段是用于調(diào)節(jié)導(dǎo)向環(huán)26的內(nèi)壁表面觀和對置于該壁表面觀的轉(zhuǎn)子葉片葉身尖端30之間的徑向縫隙32的特別簡單的緊湊的機(jī)構(gòu)。按本發(fā)明提出，所述導(dǎo)向環(huán)沈在端側(cè)具有第一齒部50，該第一齒部靠在布置在容納導(dǎo)向環(huán)沈的圓周槽M的側(cè)壁27上的第二齒部46 上，其中為了沿軸向移動所述可移動的導(dǎo)向環(huán)26，可以將其沿圓周方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
1.用于軸流式渦輪機(jī)的環(huán)形的流動通道(10)的通道壁段(14)，在其指向內(nèi)部的表面中設(shè)置環(huán)繞的圓周槽(24)，所述通道壁段具有布置在圓周槽(24)中的限制流動通道(10) 的導(dǎo)向環(huán)(26)，該導(dǎo)向環(huán)為了調(diào)節(jié)分別位于導(dǎo)向環(huán)(26)的壁表面(28)和對置于壁表面 (28)的轉(zhuǎn)子葉片葉身尖端(30)之間的徑向縫隙(32)至少能夠沿軸向移動，其特征在于，所述導(dǎo)向環(huán)(26)在端側(cè)包括第一齒部(50)，該第一齒部靠在布置在圓周槽(24)的側(cè)壁(27)上的第二齒部(46)上，其中為了沿軸向移動可移動的導(dǎo)向環(huán)(26)能夠?qū)⑵溲貓A周方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
2.按權(quán)利要求1所述的通道壁段(14)，其中，所述導(dǎo)向環(huán)(26)借助于一個或者多個彈簧元件(54)預(yù)張緊地靠在所述第二齒部(46)上。
3.按權(quán)利要求1或2所述的通道壁段(14)，其中，所述導(dǎo)向環(huán)(26)具有帶有至少一個外齒部(35)的指向外部的罩面，分布在所述通道壁段(14)的圓周上的旋轉(zhuǎn)支承在其中的齒輪(38)嵌入所述外齒部中，其中設(shè)置包圍所有齒輪(38)的導(dǎo)環(huán)(42)，其至少一個內(nèi)齒部(44)與所述齒輪(38)嚙口 O
4.按權(quán)利要求3所述的通道壁段，其中，所述導(dǎo)環(huán)(42)能夠通過液壓或者電動操作的連桿沿圓周方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
5.按權(quán)利要求3或4所述的通道壁段(14)，其中，設(shè)置至少兩個所涉及的導(dǎo)向環(huán)(26)，所述導(dǎo)向環(huán)通過所述一個導(dǎo)環(huán)(42)能夠共同地沿圓周方向旋轉(zhuǎn)。
6.按上述權(quán)利要求中任一項所述的通道壁段(14)，其中，所述導(dǎo)向環(huán)(26)在其指向內(nèi)部的壁表面(28)上具有磨損層(56)或者蜂窩狀的層。
7.按權(quán)利要求3到6中任一項所述的通道壁段(14)，該通道壁段為每個齒輪(38)具有布置在外側(cè)的插口(34)，所述齒輪(38)的軸或者輪轂(40)支承在所述插口中。
8.按上述權(quán)利要求中任一項所述的通道壁段(14)， 其中，所述導(dǎo)向環(huán)(26)包括至少兩個導(dǎo)向環(huán)段。
9.按上述權(quán)利要求中任一項所述的通道壁段(14)， 該通道壁段包括至少兩個壁段區(qū)段。
10.按權(quán)利要求3到9中任一項所述的通道壁段(14)， 其中，所述導(dǎo)環(huán)(42)包括至少兩個導(dǎo)環(huán)區(qū)段。
11.具有按權(quán)利要求1到10中任一項所述的通道壁段(14)的軸流式壓縮機(jī)。
12.具有按權(quán)利要求11所述的軸流式壓縮機(jī)的燃?xì)鉁u輪機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種軸流式渦輪機(jī)的環(huán)形的流動通道(10)的通道壁段(14)，該通道壁段是用于調(diào)節(jié)導(dǎo)向環(huán)(26)的內(nèi)壁表面(28)和對置于該壁表面(28)的轉(zhuǎn)子葉片葉身尖端(30)之間的徑向縫隙(32)的特別簡單的機(jī)構(gòu)。按本發(fā)明為此提出，所述導(dǎo)向環(huán)(26)在端側(cè)具有第一齒部(50)，該第一齒部靠在布置在容納導(dǎo)向環(huán)(26)的圓周槽(24)的側(cè)壁(27)上的第二齒部(46)上，其中為了沿軸向移動所述可移動的導(dǎo)向環(huán)26，可以將其沿圓周方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
文檔編號F04D19/00GK102242644SQ20111012230
公開日2011年11月16日 申請日期2011年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月12日
發(fā)明者考夫曼 C., 林克 M., 施奈德 O., 拉比施 R., 格雷費 R. 申請人:西門子公司