(57)【要約】  本発明は、ターボ機械の調整可能なベーン(19)の回動のための駆動デバイス(21)に関し、これは、ブレードキャリア(22)によって取り囲まれた環状流動チャネルセクション(23)を備え、当該セクションはブレードキャリア(22)の中心軸線(24)に沿って延在し、かつ、ブレード(19)は当該セクション内にリングを形成するように放射状に設けられ、ブレード(19)のそれぞれは、その長手方向軸線(31)を中心として回動可能であり、かつ、それぞれは、少なくともブレードキャリア(22)内へと延在すると共にブレードキャリア(22)を取り囲むと共に少なくとも一つのモーターを用いて駆動できる少なくとも一つの調整リング(28)に対して係合させられたピン(26)を有する。特に低摩耗でかつ信頼性の高いドライブを提供するために、モーターあるいはモーター群の駆動シャフトが、ピニオンギアを介して、調整リング(28)あるいは調整リング群(28)に対して係合させられる。
2013519836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ機械の調整可能なベーン(１９)の回動のための駆動デバイス(２１)であって、
ベーンキャリア(２２)によって取り囲まれ、前記ベーンキャリア(２２)の中心軸線(２４)に沿って延在し、かつ、その中にリングを形成するように放射状にベーン(１９)が設けられた、環状流路セクション(２３)を備えており、調整のために、前記ベーン(１９)は、各場合に、その長手方向軸線(３１)を中心として回動可能であり、かつ、少なくとも前記ベーンキャリア(２２)内へと延在すると共に、周方向に回転可能であると共に少なくとも一つのモーター(３３)を用いて駆動できる少なくとも一つの調整リング(２８)に対して係合させられたピボットピン(２６)を有し、前記モーター(３３)の駆動シャフト(３５)は前記調整リング(２８)に、あるいは調整リング群(２８)に対して、ピニオンギアを介して係合させられ、
複数のモーターが設けられ、そのそれぞれの駆動シャフト(３５)は、各場合に、前記ピボットピン(２６)の一つを備え、
あるいは、
前記ピボットピン(２６)の一つに堅固に接続され、
前記個々のピニオンギアは、各場合に、こうして直接駆動される前記ベーン(１９)の前記ピボットピン(２６)上に配置されており、
かつ、残りのベーン(１９)は、前記少なくとも一つの調整リング(２８)を介して駆動できるようになっていることを特徴とする駆動デバイス(２１)。
【請求項２】
二つの調整リング(２８)が前記ピボットピン(２６)と係合させられており、かつ、前記モーター(３３)あるいはモーター群によって駆動可能となっていることを特徴とする請求項１に記載の駆動デバイス(２１)。
【請求項３】
その中で前記ピボットピン(２６)が終端をなすと共に、その中に前記調整リング(２８)あるいは調整リング群(２８)が配置される周方向溝(２７)が、前記ベーンキャリア(２２)に、あるいは前記ベーンキャリア(２２)を取り囲む前記ケーシングに設けられており、
外側での遮蔽のために、前記周方向溝(２７)は、カバー(３２)によって閉塞されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の駆動デバイス(２１)。
【請求項４】
前記調整リング(２８)と全ての前記ピボットピン(２６)との間の係合は、各場合に、ピニオンギアとして設計されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の駆動デバイス(２１)。
【請求項５】
前記ピニオンギアはクラウンホイールドライブとして設計されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の駆動デバイス(２１)。
【請求項６】
各調整リング(２８)は、前記ベーンキャリア(２２)の前記中心軸線(２４)に関して、前記周方向溝(２７)の前記カバー(３２)によって外側において半径方向に、かつ、前記周方向溝(２７)の前記溝底面によって内側において半径方向にガイドされることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の駆動デバイス(２１)。
【請求項７】
各調整リング(２８)は、前記ベーンキャリア(２２)の前記中心軸線(２４)に関して、前記周方向溝(２７)の側壁(３４)によって軸方向にガイドされていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の駆動デバイス(２１)。
【請求項８】
前記ピボットピン(２６)に対して前記調整リング(２８)を押圧するための手段が、前記側壁(３４)に、かつ／または側壁(３４)と調整リング(２８)との間に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の駆動デバイス(２１)。
【請求項９】
液圧媒体の供給のための通路が前記側壁(３４)内に開口していることを特徴とする請求項８に記載の駆動デバイス(２１)。
【請求項１０】
側壁(３４)と調整リング(２８)との間に、外周面上に均等に割り当てられたスプリング要素(３６)が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の駆動デバイス(２１)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ機械の調整可能なベーンを回動させるための駆動デバイスに関し、それは、ベーンキャリアによって取り囲まれ、ベーンキャリアの中心軸線に沿って延在し、かつ、その中にはリングを形成するようにベーンが放射状に設けられ環状流路セクションを備え、ベーンは、各場合に、その長手方向軸線を中心として回動可能であると共に、各場合に、少なくともベーンキャリア内へと延在すると共に周方向に回転可能である調整リングに結合されたピボットピンを有する。
【背景技術】
【０００２】
そうした汎用タイプのデバイスは、たとえば、特許文献１から公知である。コンプレッサーのベーンリングの半径方向に延在するベーンを調整するために、調整リング(これはコンプレッサーの中心軸線と同心である)は、その内側ケーシングを取り囲む。ベーンリングの各ベーン(これはその長手方向軸線を中心として回動可能である)は、ピボットピン(ベーンキャリアを貫通して延在する)を有するが、このピボットピンは、ケーシングの外部で、各場合に、ピボットレバーを介して、調整リングに対して接続される。調整リングは周方向に回転可能である。調整リングを回転させることで、ピボットレバーが動作するが、この結果、ベーンはそのそれぞれの長手方向軸線を中心として回動させられる。調整リングは、周方向に、同時にまた調整リングをサポートするドライブを介して動作させられる。
【０００３】
同様に、リングのベーンを調整するための調整リング(これは周方向に回転可能である)は特許文献２から公知である。
【０００４】
さらに、特許文献３および特許文献４から、ピボットレバーカップリングの代わりに、調整可能なベーンと調整可能なリングとの間の噛合カップリングもまた可能であることが知られている。調整リングの調整は、特許文献３においては、この場合、調整リングに対して流体的に発生させられた駆動力を接線方向に加えるプッシュロッドを介して実施される。特許文献４においては、調整リングへの力の印加は、レバー機構を介して実施される。さらに特許文献５は、噛合機構を介して、全ての調整可能なベーンに接続されたモーターによって調整可能なリングを駆動することを提案している。
【０００５】
この例に関して、特許文献１および特許文献２から公知のドライブは、構造的に高コストである。なぜなら、多数のコンポーネントが必要であり、かつ、設計されることになるからである。多数のコンポーネントは、製造中、時間のかかる組み立てにつながるが、これは、その上、個々のベーンの回転角度のポジションの必要精度のために、さらに時間集約的である。
【０００６】
そうした駆動デバイスが定置型ガスタービンにおいて使用される場合、調整リングは、その上、例外的に中実である。稼働中、調整リングとベーンキャリアとの間の温度差は、この場合、流路内のコンプレッサーベーンの入射角度に影響を与える。こうした温度差は、ベーンリングのベーンの不均一にセットされた入射角につながることがあり、この結果、調整リングおよびベーンキャリアが共通中心軸線に対して同軸あるいは同心状に配置されるように常に注意を払う必要がある。さらに、プッシュロッドを介した接線方向力の印加はまた、調整リングの同様に不利な偏心をもたらすことがある。
【０００７】
さらに、公知の調整リングのベアリング構造体は、ゴミや誤作動の影響を受け易いが、これは、信頼性が高くかつ安定した動作を制限する。とくに、最悪の場合、特許文献３に基づく実施形態の場合には噛合領域において、あるいは特許文献１または特許文献２に基づく実施形態の場合にはレバーの領域において、異物が駆動デバイスのブロックを引き起こすことがあり、これは、この場合、ターボ機械の作動レンジを実質的に制限する。
【０００８】
ネットワーク要求のために、定置型ガスタービンのコンプレッサーのインレットガイドベーンは、特に、そうしているうちに、一瞬のうちに、比較的小さな角度値だけ調整可能である必要がある。だが、これは、一般的な、公知のシステムでは行えない。レバーシステムは、一方では、調整リングおよびレバーの中実構造のために緩慢である。小さな調整距離を伴う素早い変化は調整リングにおける巨大な負荷につながるが、これは、駆動デバイスの信頼性および完全性をリスクにさらす可能性がある。他方で、レバーシステムはレバーリンケージにおける公差関連クリアランスを有し、したがって、結果として、僅かな調整を実施することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第5,549,448号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第1 524 413号明細書
【特許文献３】英国特許第1 466 613号明細書
【特許文献４】英国特許第1 505 868号明細書
【特許文献５】欧州特許出願公開第2 053 204号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
これによれば、本発明の目的は、環状路内を半径方向に延在すると共に、その個々の長手方向軸線を中心として回転可能であるベーンの温度独立調整のための(迅速で、より微細な調整に適した)無磨耗で、信頼性の高い駆動デバイスの提供である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的は、ターボ機械の調整可能なベーンの回動のための駆動デバイスによって達成されるが、これは請求項１の特徴に基づいて設けられる。
【００１２】
ターボ機械の調整可能なベーンの回動のための一般的なタイプの駆動デバイスは、ベーンキャリアを備えるが、これは環状流路セクションを取り囲んでいる。この流路セクションは、ベーンキャリアの中心線に沿って延在している。これに関して、ベーン(これは、各場合に、調整のために、その長手方向軸線を中心として回動可能である)が、リングを形成するように、機械軸線に関して放射状に設けられている。ベーンは、各場合に、ピボットピンを有するが、これは、少なくともベーンキャリア内に延在し、かつ、各場合に、周方向に回転可能でありかつ少なくとも一つのモーターによって駆動可能である少なくとも一つの調整リングに対して係合させられる。本発明によれば、モーターあるいはモーター群の駆動シャフトが調整リングにあるいは調整リング群に対して、ピニオンドライブを介して係合させられる。
【００１３】
本発明は、調整リングの回転が接線方向に作用するプッシュロッドによって実行される従来構造とは異なる。調整リングを回転させるための力の印加は、プッシュロッドを介する代わりに、いまや、本発明によれば、少なくとも一つのピニオンギアを介して実行される。ピニオンギアは、この場合、好ましくは、クラウンホイールギアあるいはベベルホイールギアとして設計され、モーターの駆動シャフトは、同時に、ピニオンギアの駆動シャフトとして設計され、かつ、調整リングはピニオンギアの被駆動シャフトとして設計される。この結果、調整リングを回転させるための力の印加状況を著しく改善することが可能となり、これは、調整リングの好ましくない偏心を低減する。調整リングを回転させるために十分に大きな力を提供するために、モーター(これは、重複性のためよりも多くの数が必要とされる)は調整リングの周囲に割り当てられるが、このモーターは、各場合に、この例では全て同じ構造を有するピニオンギアを介して調整リングに接続される。多数のモーターの使用は、ベーンを調整するための、周方向に分配された力の印加を可能にする。より多くのモーターが使用されればされるほど、各場合に、これらによって加えられるべき力は、ますます小さくなり、これは、より小さなピニオンギアあるいは噛合構造体を可能とする。同時に、ギアホイールの使用は、したがって回避することができ、これによってスペースおよび重量が節減される。さらに、レバーによってベーンのピボットピンに接続されるか、あるいはモーターあるいは油圧シリンダーによってのみ駆動される従来技術に基づく調整リングに比べて、かなり薄い調整リングの使用が可能となる。調整のために、モーターは、当然ながら、常に同期的に作動させられる。
【００１４】
本発明によれば、ピボットピンは駆動シャフトの回転軸線が個々のピボットピンの回転軸線と一致するように駆動シャフトの一つの一部であり、あるいは、駆動シャフトおよびピボットピンは堅固に相互接続できる。両方の場合において、個々のピボットピンと関連付けられたベーンはまた、このようにして、個々のモーターによって直接駆動できる。調整のために、モーターは、調整リングを協働で駆動し、そして、各場合に、その駆動シャフトに接続されたベーンの一つを別個に直接駆動できる。(残余の)ベーン(これは直接駆動されない)は、この場合、調整リングによって、所望のポジションへと回動させられる。
【００１５】
より多くの数のモーターを使用することによるコンパクトでかつ軽量な構造に加えて、さらなる利点は、この駆動デバイスが初め可能にする、より高い調整速度にある。モーターから直接駆動ベーンへの力の伝達は、バックラッシュを伴わずに、そして残余のベーンへは、ほとんどバックラッシュを伴わずに実施される。コンパクトな構造および動作させられる比較的小さな質量に関連して、ベーンはまた、比較的短い時間で、比較的小さな角度値だけ調整可能である。だが、公知のギアドライブは、常に、全てのベーンが調整リングによって間接的に駆動されることを実現する。本発明はこれとは反する。なぜなら、モーターのいくつかが各場合にベーンの一つを直接駆動する場合に、よりコンパクトな構造的形態を実現できることが分かっているからである。
【００１６】
好ましくは、少なくとも四つのモーターが、調整可能なガイドベーンのリングのために設けられる。モーターの数に関する上限は、この場合には、ベーンの数の半分に対応する。
【００１７】
有利な実施形態は、従属請求項に開示されている。
【００１８】
さらに有利な実施形態によれば、横向きの力を伴わずにピボットピンを駆動するために、駆動デバイス当たり二つの調整リングが設けられる。
【００１９】
さらに有利な展開によれば、ベーンキャリアあるいはベーンキャリアを取り囲むケーシングには、形成された表面側に周方向溝が設けられるが、この中で、ピボットピンが終端をなし、かつ、この中に調整リングが配置され、ピボットピン、調整リングおよびそのカップリングの遮蔽のために、周方向溝は、カバーによって、少なくともほとんどの部分に関して、外部に対して閉塞される。調整リングおよびピボットピンのカップリングは、したがって、ベーンキャリア内に埋め込まれ、あるいは周方向溝内に置かれ、この結果、ターボ機械の長手方向に見たとき、２面遮蔽が形成される。この有利な実施形態に関して、それは、調整機構が保護を伴わずにターボ機械のケーシングの外部に予め配置される従来技術とは相違する。いまや、たとえ気密シールされなくても、調整機構が少なくとも覆われることが実現され、この結果、ほとんどの部品のためのドライブ(すなわちモーターの駆動シャフトのための導出を除いて)がベーンキャリアの壁内に再配置される。これは、ベーンキャリアが、そこでピボットピンがその中に突出する領域において、そこで、少なくともピボットピンを収容するための周方向溝が終端をなす厚みのものであることを、そして、たとえば機械加工によって調整リングが外部からそこに導入できることを必要とする。複数のカバーセグメントによる周方向溝の被覆は、この例では、簡単に実現でき、ここで、カバーあるいはカバー要素の取り付けは、ネジを用いるなど、既存の手段を用いて実行できる。簡単な構成(これは比較的簡単に、しかも費用をかけずに実現できる)は、これによって実現できる。
【００２０】
調整リングと個々のピボットピンとの間のカップリングは、好ましくは、各場合に、ピニオンギアとして設計され、ここで、ピニオンギアは、好ましくは、クラウンホイールギアとして設計される。この場合、調整リングはクランクホイールを体現し、そしてピボットピンは、その全周囲にわたってさえいない場合でも、その周囲の少なくとも一部にわたって歯が付けられる。クラウンホイールの歯部とピボットピンの歯部とが、この例では噛み合い、この結果、周方向への調整リングの回転がベーンを回動させる。クラウンホイールギアによって、調整リングおよび個々のピボットピンの、低摩耗温度独立カップリングを実現できるが、このカップリングはさらにまた、調整に必要な大きな力を確実に伝達できる。全てのベーンが調整リングによって所望のポジションへと回動させられる場合、各ピニオンギアの、必要な歯フランククリアランスは重要ではない。全てのベーンは、この場合、同一の角度へと回動させられる。ベーンのいつくかがモーターによって直接調整され、かつ、残りのベーンが調整リングによって調整され、かつ、カップリングがピニオンギアによって実現される場合、直接駆動されるベーンは、おそらく存在している歯フランククリアランスを補償するために、ベーンの全ての調整の後に、所定の回転角度だけ、僅かに逆に回動させることができ、この結果、全てのベーンは同一の入射角を持つ。
【００２１】
調整リングの特に簡単かつ確実な支持は、これが、ベーンキャリアの中心軸線に関して、周方向溝のカバーによって外側で半径方向に、かつ、周方向溝の溝底面によって内側で半径方向にガイドされる場合に達成できる。カバーはまた、この場合、調整リングのためのガイドとして機能する。なぜなら、これは、カバーおよび溝底面の両方の上に、スライド可能な、しかしクリアランスのない状態で載るからである。これは、機械軸線に関する調整リングの中央支持のための、サポートローラーなどの付加的な構成要素の使用を排除する。この実施形態はまた、比較的薄い調整リングを可能とする。というのは、その自然な剛性は、以前よりも低くてもよいからである。
【００２２】
カバーのさらなる利点は、全周に沿った調整リングのガイドである。というのは、これは、少なくとも二つのセグメントから組み立てられるからである。調整リングのセグメントは、カバーによって提供される外部ガイドのために、比較的簡単な様式で、相互接続あるいは互いにネジ止めが可能である。基本的にリンケージ状の調整リングを回避するのは、全周囲ガイドの結果として、可能ではない。
【００２３】
噛合のギャップを抑えるために、調整リングは、ベーンキャリアの中心線に関して、周方向溝の側壁によって軸方向にガイドされる。これに代えて、あるいはこれに加えて、ピボットピンに対して調整リングを押し付けるための手段が側壁に、あるいは側壁と調整リングとの間に設けられてもよい。たとえば、液圧媒体の供給のための通路は、この目的のために、側壁内へと開口できる。側壁と調整リングとの間に、やはり周面に均一に割り当てられたスプリング要素を設けることもまた可能であり、これは、調整リングに対して、軸方向に作用する力を加える。噛合構造体を使用した結果、調整リングは、定置型ガスタービンのための従来技術による比較的中実な調整リングよりも、より薄い設計のものとすることができる。調整リングをピボットピンに対して押し付けることによって、ターボ機械が稼働している間、その所定のポジションで、調整可能なベーンが遊びのない状態を、このようにして維持するために、歯フランククリアランスの排除もまた実施できる。必要ならば、押圧力は、調整プロセスの間、低減できるが、これは、特に、油圧媒体が押圧手段として使用されている場合に、容易に可能である。この場合、調整プロセスは比較的小さな力で達成できる。
【００２４】
本発明に基づく駆動デバイスは、この例では、コンプレッサーのインレットガイドベーンの調整のために、そしてまた、コンプレッサーのステータブレード(これは、インレットガイドベーンと同様、機械軸線の半径方向に延在する、その長手方向軸線を中心として回動可能に設けられる)の調整のために使用できる。
【００２５】
図示された代表的実施形態を参照して、本発明について、さらに詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ガスタービンの長手方向一部断面図である。
【図２】第１実施形態における図１に基づく長手方向一部断面からの細部Ｘを示す図である。
【図３】図２に基づく細部Ｘの平面図である。
【図４】ベースへのモーターの取り付けを示す図である。
【図５】第３実施形態に基づく細部Ｘを示す図である。
【図６】第２実施形態に基づく細部Ｘを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、定置型ガスタービン１として設計されたターボ機械を長手方向の部分断面で示している。ガスタービン１は発電を目的としたものである。内部に、それは、回転軸線２を中心として回転可能に設けられかつタービンローターアセンブリとも呼ばれるローター３を有する。ローター３に沿って、インテークダクト４、コンプレッサー５、互いに回転対称に配置された複数のバーナー７を備えたトロイダル環状燃焼チャンバー６、タービンユニット８、および排出ガスダクト９が一列に配置されている。環状燃焼チャンバー６は燃焼スペース１７を形成するが、これは環状高温ガス流路１８とつながっている。ここで、一列に接続された四つのタービンステージ１０がタービンユニット８を形成している。各タービンステージ１０は二つのブレードリングから形成される。環状燃焼チャンバー６内に発生した高温ガス１１の流動方向に見たとき、高温ガス流路１８内では、各場合に、一つのガイドブレード列１３には、ローターブレード１５から形成された列１４が続く。ステータブレード１２はステータに固定され、一方、列１４のローターブレード１５はタービンディスクによってローター３に対して取り付けられる。発電機あるいは駆動機械(図示せず)はローター３に接続される。
【００２８】
コンプレッサー５のインテークダクト側インレットには、調整可能な可変インレットガイドベーン１９が設けられている。インレットガイドベーン１９は、コンプレッサー５の環状流動ダクト内で放射状に配置されており、たとえば、ガスタービン１を通過する質量流量を調整するために、駆動デバイス２１によって、そのそれぞれの長手方向軸線を中心として回動可能である。インレットガイドベーンのベーンエアフォイルの入射角に依存して、要求を満たすために、特に大きなあるいは小さな質量流量がガスタービン１を通過して流動することが可能である。吸い込まれる周囲空気の流動損失を低減するために、そしてコンプレッサーガイドブレード１９の直ぐ下流で回転するローターブレード１５の振動励起を抑止するために(この振動励起は、周方向にわたって見たときに、ローターブレード１５の流入量が非均一な場合に生じる)、インレットガイドベーン１９の全てが同期的に調整され、常に同じ入射角を維持する。
【００２９】
駆動デバイス２１は、流路の外部に設けられており、後続の図面において詳しく説明されている。
【００３０】
このために、図２は、図１においてＸで特定される細部を示している。第一に示されているのがベーンキャリア２２であり、これは、この特定の実施形態では、やはり、同時に、ガスタービン１のコンプレッサー５のケーシングコンポーネントとして設計されている。ベーンキャリア２２はまた、ガイドベーンキャリアと呼ばれる。吸い込まれた空気のためのコンプレッサー５の流入側セクション２３において、ガイドベーンキャリア２２は増大した壁厚を有する。この軸方向セクション２３において、ガスタービン１の中心軸線２４に関して、孔２５が、各場合に調整可能なベーン１９の一つに配置されるピボットピン２６を収容するための調整可能なベーン１９と同じ数だけ設けられている。セクション２３においては、さらに、形成された表面側に、その中でピボットピン２６が終端をなすエンドレスな周囲の周方向溝２７が設けられる。孔２５の軸方向ポジションは、この例では、それらが周方向溝２７内に完全には開口しないが、十分な噛合を保証するために溝２７内に孔２５の小さな円形セクションのみが存在するように部分的にのみ開口するように選択される(図３参照)。ガイドベーンキャリア２２においてピボットピン２６の回転可能なサポートのために必要なベアリング(図示せず)が、周方向溝２７に隣接して、半径方向内側に周知の様式で設けられる。
【００３１】
調整リング２８(これは、たとえば、二つのセグメントを備える)が溝２７内に配置される。調整リング２８は、ターボ機械の長手方向断面で見て、矩形断面輪郭を有する。各ピボットピン２６は、少なくともその外周の一部にわたって、ギアホイールの様式で噛合構造体を有する。それに対応する様式で、調整リング２８の端面壁もまた歯状構造体を有するが、ここで、両方の噛状構造体は、クラウンホイールギアのように噛み合う。調整リング２８の側壁歯部３０は、ベーン１９が全調整角度範囲にわたって確実に回動できるように各ピボットピン２６のための弧長(図３)に沿って延在している。だが、側壁歯部３０もまた、クラウンホイールの場合のように、調整リング２９の周面にわたってエンドレスに配置することができる。調整リング２８は、したがって、各ピボットピン２６とクラウンホイール噛合を実現し、これによって、機械軸線２４を中心とする調整リング２８の回転動作は、その長手方向軸線３１を中心とするベーン１９の回転動作へと変換される。
【００３２】
調整リング２８のガイドのために、そして個々のクラウン歯部における堆積および異物を回避するために、溝２７はカバー３２によって覆われる。このために、ピニオンギアおよび調整リング２８は、原則として、ガスタービン１の外部からアクセスすることはできない。
【００３３】
調整リング２８に対して必要な調整力を加えるために、少なくとも一つのモーター３３が設けられる。モーター３３は、この例では、油圧モーターとして設計できるが、電動モーターあるいはサーボモーターとして設計することも可能である。モーター３３の駆動シャフト３５は開口３７を経て延在するが、この開口３７は、それのためにカバー３２に設けられ、かつ、ピボットピン２６の一つに堅固に接続される。いずれも、長手方向軸線３１と一致する共通の回転軸線を中心として回転可能である。モーター３３は、一方では、調整リング２８を駆動するために、そして、その駆動シャフト３５に対して、そのピボットピン２６を介して堅固に接続される一つのベーン１９のダイレクトドライブのために機能する。複数のモーター３３(図２に示す)を、その回転のために、調整リング２８の周囲に割り当てることもできる。モーターあるいはモーター群３３は、この場合、マウント(これは付加的に図示していない)を介して、ガイドベーンキャリアに、あるいはガスタービンのベースに取り付けられる。
【００３４】
ベース４０へのモーター３３の一つの取り付けは、図４に示されているが、この図では、駆動シャフト３５とピボットピン２６との間の剛体接続が大まかに示されているに過ぎない。分かりやすくするために、モーター３３および調整リング２８によって直接駆動することができるガイドベーンリングのベーン１９のみが示されている。
【００３５】
さらに、図２において、周方向溝２７の側壁３４には開口３８が設けられており、それを介して、駆動デバイス２１の液圧媒体が、ピボットピン２６に対して調整リング２８を押し付けることができる。このために必要な接続ラインは図２には示されていない。当然ながら、この例では、液圧媒体のための複数の流路が、均等な押圧を実現するために周面に沿って割り当てられている。
【００３６】
図３は、セクション２３における、むき出しになったクラウン噛合構造体の平面図であり、ここで、同一の特徴部には同一の参照数字が付されている。
【００３７】
図２に対する代替例でありかつ図６に示す実施形態によれば、一方側に配置された調整リング２８の代わりに、ベーン１９のピボットピン２６が、駆動デバイスと関連付けられた、したがって両側において歯が付けられた、二つの調整リング２８間に配置されるように、さらなる調整リング２８を設けることもできる。
【００３８】
この例では、孔２５の両側に、その中に二つの調整リング２８の一方が各場合に配置される二つの溝２７が設けられる。中間に配置された孔２５を備えた周方向溝２７の代わりに、孔２５を、したがってまたピボットピン２６を、この場合にはより広い、ただ一つの周方向溝内で中央に配置できる。ベーン１９の回動あるいは旋回のために、駆動デバイス２１と関連付けられた二つの調整リング２８が、同時に、反対方向に回動させられることになる。
【００３９】
ピボットピン２６への調整リング２８の液圧による押圧に代えて(これは図２に示されている)、図６によれば、周方向溝２７の側壁３４と調整リング２８(これは、それに直に隣接する)との間に、特にディスクスプリングの形態のスプリング要素３６が設けられるが、これは、周方向に均一に割り当てられ、一定の押圧力をもたらす。
【００４０】
当然ながら、ただ一つの調整リング２８しか持たない駆動デバイス２１の場合でさえ、スプリング要素３６(これは図６に示される)を配置することが可能である。その上、駆動デバイス２１の各調整リング２８のために油圧による押圧力を加えることが同様に可能であり、その中には、二つの逆方向に回転可能な調整リング２８が図６に基づいて設けられる。
【００４１】
図２ないし図６は本発明の好ましい実施形態を示している。基礎的実施形態が図５に示されており、それによれば、ベーンの、あるいは複数のベーン１９のダイレクトドライブは全く必要ではない。モーター３３は、この場合、もっぱら、調整リング２８を調整するために機能するが、この調整リング２８は、ベーン１９の全てを回動させるために、調整リングとベーン１９のピボットピン２６との間のピニオンギア(図２に示す)を介して、当該ベーンに対してその回転動作を伝達する。さらに、図５に示す実施形態は、調整リング２８の数に、そしてピボットピン２６に対して調整リング２８を押圧するための手段の選択に関して、僅かに変更可能である。
【００４２】
図示する駆動デバイスは、この例では、コンプレッサー５のインレットガイドベーン１９の調整のために好適なだけではなく、当然ながら、後続のコンプレッサー段のステータブレードの調整のためにも好適であり、最新型のガスタービンにおける、このステータブレードもまた、好ましくは、機械軸線２４に関して半径方向に一致する、その長手方向軸線３を中心として回動可能に設けられる。
【００４３】
概して、本発明は、ターボ機械の調整可能なベーン１９の回動のための駆動デバイス２１に関し、これは、ベーンキャリア２２によって取り囲まれ、ベーンキャリア２２の中心軸線２４に沿って延在し、かつ、その中にリングを形成するように放射状にベーン１９が設けられた環状流路セクション２３を備えており、ベーン１９は、各場合に、その長手方向軸線３１を中心として回動可能であり、かつ、少なくともガイドベーンキャリア２２内へと延在すると共に、ガイドベーンキャリア２２を取り囲む少なくとも一つの調整リング２８に対して接続される。特に低摩耗でかつ信頼性の高いドライブを提供するために、モーター３３あるいはモーター群の駆動シャフト２５が、ピニオンギアを介して、調整リング２８、あるいは調整リング群２８に対して接続される。
【符号の説明】
【００４４】
１  定置型ガスタービン
２  回転軸線
３  ローター
４  インテークダクト
５  コンプレッサー
６  環状燃焼チャンバー
７  バーナー
８  タービンユニット
９  排出ガスダクト
１０  タービンステージ
１１  高温ガス
１２  ステータブレード
１３  ガイドブレード列
１４  ローターブレード列
１５  ローターブレード
１７  燃焼スペース
１８  環状高温ガス流路
１９  可変インレットガイドベーン
２１  駆動デバイス
２２  ベーンキャリア
２３  流入側セクション
２４  中心軸線
２５  孔
２６  ピボットピン
２７  周方向溝
２８  調整リング
３０  側壁歯部
３２  カバー
３３  モーター
３４  側壁
３５  駆動シャフト
３７  開口
３８  開口
４０  ベース
【図１】
2013519836.tif 000003
【図２】
2013519836.tif 000004
【図３】
2013519836.tif 000005
【図４】
2013519836.tif 000006
【図５】
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【図６】
2013519836.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成23年8月16日(2011.8.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ機械の調整可能なベーン(１９)の回動のための駆動デバイス(２１)であって、
ベーンキャリア(２２)によって取り囲まれ、前記ベーンキャリア(２２)の中心軸線(２４)に沿って延在し、かつ、その中にリングを形成するように放射状にベーン(１９)が設けられた、環状流路セクション(２３)を備えており、調整のために、前記ベーン(１９)は、各場合に、その長手方向軸線(３１)を中心として回動可能であり、かつ、少なくとも前記ベーンキャリア(２２)内へと延在すると共に、周方向に回転可能であると共に少なくとも一つのモーター(３３)を用いて駆動できる少なくとも一つの調整リング(２８)に対して係合させられたピボットピン(２６)を有し、前記モーター(３３)の駆動シャフト(３５)は前記調整リング(２８)に、あるいは調整リング群(２８)に対して、ピニオンギアを介して係合させられ、
複数のモーターが設けられ、そのそれぞれの駆動シャフト(３５)は、各場合に、前記ピボットピン(２６)の一つを備え、
あるいは、
前記ピボットピン(２６)の一つに堅固に接続され、
前記個々のピニオンギアは、各場合に、こうして直接駆動される前記ベーン(１９)の前記ピボットピン(２６)上に配置されており、
かつ、残りのベーン(１９)は、前記少なくとも一つの調整リング(２８)を介して駆動できるようになっていることを特徴とする駆動デバイス(２１)。
【請求項２】
二つの調整リング(２８)が前記ピボットピン(２６)と係合させられており、かつ、前記モーター(３３)あるいはモーター群によって駆動可能となっていることを特徴とする請求項１に記載の駆動デバイス(２１)。
【請求項３】
その中で前記ピボットピン(２６)が終端をなすと共に、その中に前記調整リング(２８)あるいは調整リング群(２８)が配置される周方向溝(２７)が、前記ベーンキャリア(２２)に、あるいは前記ベーンキャリア(２２)を取り囲む前記ケーシングに設けられており、
外側での遮蔽のために、前記周方向溝(２７)は、カバー(３２)によって閉塞されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の駆動デバイス(２１)。
【請求項４】
前記調整リング(２８)と全ての前記ピボットピン(２６)との間の係合は、各場合に、ピニオンギアとして設計されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の駆動デバイス(２１)。
【請求項５】
前記ピニオンギアはクラウンホイールドライブとして設計されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の駆動デバイス(２１)。
【請求項６】
各調整リング(２８)は、前記ベーンキャリア(２２)の前記中心軸線(２４)に関して、前記周方向溝(２７)の前記カバー(３２)によって外側において半径方向に、かつ、前記周方向溝(２７)の前記溝底面によって内側において半径方向にガイドされることを特徴とする請求項３ないし請求項５のいずれか１項に記載の駆動デバイス(２１)。
【請求項７】
各調整リング(２８)は、前記ベーンキャリア(２２)の前記中心軸線(２４)に関して、前記周方向溝(２７)の側壁(３４)によって軸方向にガイドされていることを特徴とする請求項３ないし請求項６のいずれか１項に記載の駆動デバイス(２１)。
【請求項８】
前記ピボットピン(２６)に対して前記調整リング(２８)を押圧するための手段が、前記側壁(３４)に、かつ／または側壁(３４)と調整リング(２８)との間に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の駆動デバイス(２１)。
【請求項９】
液圧媒体の供給のための通路が前記側壁(３４)内に開口していることを特徴とする請求項８に記載の駆動デバイス(２１)。
【請求項１０】
側壁(３４)と調整リング(２８)との間に、外周面上に均等に割り当てられたスプリング要素(３６)が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の駆動デバイス(２１)。
【国際調査報告】
2013519836.tif 000009
2013519836.tif 000010
2013519836.tif 000011
2013519836.tif 000012