SE462659B - Manoeverdon foer variabla ledskenor - Google Patents

Description

462 659 " 2 tillåta att åtminstone en av ledskenorna vrids till ett vinkelläge, som skiljer sig från läget för angränsande ledskenor vid anslag mot denna ledskena av ett främmande föremål, och begränsningsorgan finns för att bibehålla vinkelläget för denna ledskenan inom förutbestämda gränser i förhållande till vinkelläget för angränsande ledskenor, för att förhindra 1-per-varv-excitering.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen innefattar nämnda brytbara organ ett säkerhetsstift, som är brytbart vid anslag av ett främande föremål mot ledskenan, och nämnda begränsningsorgan innefattar ett flertal fickor i samordningsorganet, i vilka de respektive andra hävarmsändarna är an- bragta, varvid varje ficka innefattar en första vägg anordnad att hindra okont- rollerad rörelse av den andra hävarmsänden vid brott på säkerhetsstiftet.

Kort beskrivning av ritningarna Uppfinningen kommer nedan att beskrivas med hänvisning till föredragna utföringsformer, som visas på bifogade ritningar, på vilka fig. 1 är en schematisk vy, delvis i sektion, av en gasturbinmotor, inne- fattande ett manöverdon för en variabel inloppsledskena enligt en föredragen ut- föringsform av uppfinningen, fig. 2 är en perspektivistisk sektion i större skala av manöverdonet i fig. 1, fig. 3 är en förstorad vy av ett parti av manöverdonet i fig. 2, fig. 4 en perspektivistisk vy, delvis i sektion, av ett parti av ett manöverdon för variabla ledskenor i enlighet med en andra utföringsform av upp- finningen, fig. 5 är en perspektivistisk vy, delvis i sektion, av ett parti av ett manöverdon för variabla ledskenor enligt en tredje utföringsform av uppfinning- en.

Detaljerad beskrivning I fig. 1 visas en gasturbinmotor 10, som är konventionell med undantag av ett manöverdon, allmänt visat vid 12, enligt en såsom exempel angiven föredragen utföringsform av uppfinningen. Manöverdonet 12 är avsett att samtidigt vrida ett flertal perifert åtskilda, variabla ledskenor, vilka exempelvis kan vara inloppsledskenor (IGV) 14. I den såsom exempel visade motorn 10 är inloppsled- skenorna 14 belägna omedelbart nedströms ett flertal konventionella, utmed peri- fert åtskilda frontramstag 16. Stagen 16 sträcker sig mellan en yttre kåpa 18 och ett koniskt inre nav 20, varvid kåpan 18 och navet 20 begränsar en mellan- liggande, ringformig inloppskanal 22 till motorn 10.

Luft införs i motorn 10 genom inloppskanalen 22 och leds på lämpligt sätt av konventionella konstruktioner till en konventionell fläkt, kompressor, bränn- kammare och turbin, ej visade. Föreliggande uppfinning hänför sig särskilt till 462 659 manöverdonet 12 för variabla ledskenor, såsom inloppsledskenorna 14, och därför erfordras icke någon ytterligare beskrivning av motorn 10.

I fig. 2 visas en förstorad sektionsvy av manöverdonet 12 och inloppsled- skenorna i fig. 1. Var och en av inloppsledskenorna 14 innefattar en radiellt inre spindel 24, som är konventionellt monterad vid en inre mantel 26, för att medge vridning av inloppsledskenorna 14. Inloppsledskenan 14 innefattar vidare en radiellt yttre spindel 28, som sträcker sig genom kåpan 18 och är konven- tionellt monterad vid denna, för att medge vridning av inloppsledskenan 14.

Närmare bestämt är varje inloppsledskena 14 konventionellt monterad för att tillåta vridning kring en väsentligen radiell axel 30, som sträcker sig genom den inre spindeln 24 och den yttre spindeln 28.

Vid den såsom exempel visade utföringsformen innefattar manöverdonet 12 ett flertal perifert åtskilda hävarmar 32, av vilka var och en har en första ände 34 och en motställd, andra ände 36. Den första änden 34 av varje hävarm 32 är stelt fäst vid ledskenans yttre spindel 28, exempelvis med en mutter, som med gängor ingriper med den yttre spindeln 28. Manöverdonet 12 innefattar vidare ett bågformigt samordningsorgan 40, som i den visade utföringsformen är ringformigt och anbragt koaxiellt i förhållande till inloppsledskenorna 14 kring en längs- riktad centrumlinje 42 i motorn 10 (se fig. 1). Manöverdonet 12 innefattar även anordningar för att förbinda de andra ändarna 36 av hävarmarna 32 med samord- ningsorganet 40 (vilket i den i fig. 3 visade utföringsformen kan vara ett säkerhetsstift 66), som är avsett att bringa hävarmarna 32 och ledskenorna 14 att rotera kring den radiella axeln 30, när samordningsorganet vrids i omkrets- riktningen.

Samordningsorganet 40 kan vridas med konventionella medel, innefattande exempelvis ett hydrauliskt drivorgan 44 med en utgående axel 46, som på lämpligt sätt är fäst vid samordningsorganet 40 med exempelvis ett sfäriskt lager 48.

Drivorganet 44 är anordnat att utskjuta och dra tillbaka den utgående axeln 46 för att bringa samordningsorganet 40 att vrida sig i motsatta riktningar i ända- mål att bringa inloppsledskenorna 14 att vrida sig i motsatta riktningar för att styra deras vinkellägen.

En väsentlig del hos manöverdonet 12 är ett säkerhetsorgan, allmänt be- tecknat med 50, vilket är förbundet med varje hävarm 32 och är avsett att till- låta vridning av varje inloppsledskena 14 till ett vinkelläge, som skiljer sig från vinkelläget för angränsande inloppsledskenor 14 när förstnämnda ledskena 14 träffas av ett främmande föremål (denna inloppsledskena betecknas i det följande som en första inloppsledskena 14). 462 659 '4 Emedan en okontrollerad inställning av den första inloppsledskenan, som skadats av ett främmande föremål, kan alstra en 1-per-varv-excitering, är be- gränsningsorgan, allmänt visade vid 52, även anordnade för att bibehålla vinkel- läget för den första inloppsledskenan 14 inom förutbestämda gränser i förhål- lande till vinkelläget för angränsande inloppsledskenor 14.

Närmare bestämt innefattar begränsningsorganen 52 vid den föredragna utföringsformen av uppfinningen enligt fig. 2 och 3, med fördel ett flertal fickor 54 i anslutning till respektive hävarmar 32, varvid varje ficka begrän- sas av första och andra perifert åtskilda och väsentligen plana väggar 56 res- pektive 58 samt tredje och fjärde, radiellt åtskilda väggar 60 respektive 62, vilka är anbragta väsentligen vinkelrätt mot de första och andra väggarna 56 och 58. En femte bottenvägg 64 förbinder de första, andra, tredje och fjärde väggar- na 56, 58, 60 och 62 för att bilda fickan 54, vilken är riktad utåt och motta- ger hävarmens andra ände 36.

Brytorganet 50 i den visade föredragna utföringsformen innefattar ett säkerhetsstift 66, som sträcker sig genom hävarmens andra ände 36 genom både de tredje och fjärde väggarna 60, 62 av samordningsorganet 40. Säkerhetsstiftet 66 kan vara stelt förbundet med hävarmens andra ände 36 och vridbart anslutet i komplementära hål i de tredje och fjärde väggarna 60/62 eller vice versa.

Säkerhetsstiftet 66 kan även vara vridbart förbundet med hävarmens andra ände 36 och de tredje och fjärde väggarna 60/62. Lämpliga lager, exempelvis bussningar, kan även vara anbragta mellan säkerhetsstiftet 66 och hävarmens andra ände 36 och/eller mellan säkerhetsstiftet 66 och de tredje och fjärde väggarna 60/62 för att tillåta vridning av hävarmen utan hinder i förhållande till samordnings- organet 40.

Om under drift ett främmande föremål slår emot en första inloppsledskena 14 med en förutbestämd kraft, är säkerhetsstiftet 66 avsett att brista för att absorbera stöten från det främmande föremålet i ändamål att reducera den totala skadan på inloppsledskenorna 14 och manöverdonet 12. Givetvis bör värdet av denna förutbestämda kraft bestämmas för varje särskild konstruktion och väljas så att säkerhetsstiftet 66 icke kommer att brytas, om stötkraften är relativt låg och därför skulle oväsentligt skada inloppsledskenorna 14 och manöverdonet 12.

När säkerhetsstiftet 66 brutits, är hävarmen 32 fri att vrida sig inom de gränser som bestäms av fickan 54. De första och andra väggarna 56 och 58 är förutbestämt perifert åtskilda från respektive sidor av hävarmens andra ände med avstånden A respektive B för att begränsa och styra hävarmens 32 och inlopps- ledskenans 14 rörelse. Avstånden A och B kan vara lika eller olika beroende på 462 659 de föreliggande särskilda konstruktionskraven, avseende bl.a. fickans 54 dimensioner, för att kvarhålla hävarmens andra ände 36 i fickan genom hela det valda området för inloppsledskenornas 14 vinkellägen och begränsa vinkelav- vikelsen för nämnda första inloppsledskena 14 inom detta område och därmed förhindra 1-per-varv-excitering.

Enbart såsom exempel valdes olika avstånd A och B i ett manöverdon 12 för att tillåta vridning av en första inloppsledskena 14 icke mer än plus eller minus sex grader. De första och andra väggarna 56 och 58 verkar såsom stopp för hävarmens 32 och inloppsledskenornas 14 rörelse och bibehåller inloppsled- skenans 14 vinkelläge inom de valda plus/minus-gradvärdena i förhållande till vinkellägena för angränsande ledskenor. Givetvis kan de verkliga pluslminus- gradvärdena, vara mindra eller större än sex grader, beroende på de förelig- gande särskilda konstruktionskraven.

Sålunda bildar manöverdonet 12 en konstruktion, som verksamt absorberar stötenergin från ett främmande föremål, som stöter mot en eller flera inlopps- ledskenor 14, genom brytning av säkerhetsstiftet 66. Manöverdonet 12 medger då vridning av den i anslutning till det avkapade säkerhetsstiftet 66 befintliga första inloppsledskenan 14 till ett vinkelläge, som skiljer sig från läget för oskadade, angränsande inloppsledskenor 14. Ett sådant vinkelläge kommer att bibehållas av fickan 54 inom förutbestämda gränser, som valts för att åstad- komma en relativt liten skillnad i läget för den skadade första inloppsled- skenan 14 i förhållande till läget för oskadade inloppsledskenor 14 och sålunda förhindra 1-per-varv-excitering.

När säkerhetsstiftet 66 väl är avkapat, kommer de konventionellt kända luftflödesbelastningarna på den första inloppsledskenan 14 att bringa denna att vridas till antingen den första väggen 56 eller den andra väggen 58 och hållas i läge däremot under de flesta av motorns driftstillstånd. Det är även möjligt att under vissa förhållanden den första inloppsledskenan 14 kan hållas i ett mellan- läge av sådana luftflödesbelastningar.

I fig. 4 visas en andra utföringsform av uppfinningen, som är väsentligen likartad med den i fig. 2 och 3 visade utföringsformen. En annan begränsningsan- ordning 68 finns emellertid för att bibehålla vinkelläget för en skadad inlopps- ledskena 14 inom förutbestämda gränser. Närmare bestämt innefattar begränsnings- anordningen 68 en ficka 70, som är anbragt i samordningsorganet 40, för att uppta hävarmens andra ände 36.

Fickan 70 begränsas av första och andra perifert åtskilda och motställda sidoväggar 72 respektive 74 samt tredje och fjärde, radiellt inre och yttre 462 659 väggar 76 respektive 78, vilka är anbragta vinkelrätt mot de första och andra väggarna 72 och 74. Den första väggen 72 är förutbestämt åtskild med ett avstånd C från hävarmens andra ände 36. Den andra väggen 74 är väsentligen konkav med en radie R1 mätt i förhållande till den radiella axel 30 som sträcker sig genom den yttre spindeln 28. Radien Rl är större än radien R2 hos en bortre ände 80 av hävarmen 32 för att medge vridning av hävarmen 32 utan hinder över den andra väggen 74 efter avbrytning av säkerhetsstiftet 66.

Begränsningsanordningen 68 innefattar vidare en fjäder 82, som på lämp- ligt sätt är förbunden med hävarmens andra ände 36 och med samordningsorganet 40, så att hävarmen 36 förspännes mot den första väggen 72. Enbart som exempel kan fjädern 82 vara belägen på den första väggens 72 sida av hävarmen 36 och förbunden'vid en ände med samordningsorganet 40 över ett stoppstift 84, som är stelt fäst vid samordningsorganet 40, och förbundet vid en andra ände med en öppning vid hävarmens bortre ände 80. Fjädern 82 har en så förutbestämd spän- ning, att när säkerhetsstiftet 66 brytes på grund av stöt av ett främmande föremål mot inloppsledskenan 14, den kraft, som alstras av fjädern 82, kommer likaledes att vara förutbestämd att kompensera de aerodynamiska krafter, som verkar över inloppsledskenan 14, och strävar att vrida hävarmen 32 mot fjäderns 82 kraft. På detta sätt kvarhålls inloppsledskenan 14 mot den första väggen 72.

Den första väggen 72 verkar som ett stopp för att hindra alltför stor vinkelvridning av inloppsledskenan 14 i en riktning på grund av skada från främmande föremål. I den andra riktningen ökas fjäderns återdragningskraft, när hävarmen 32 bringas att vrida sig bort från stiftet 84. Under initialstöten från det främmande föremålet kommer därför hävarmen 32 att bringas att vrida sig över den andra väggen 74 men kommer att återföras till vila mot den första väggen 72 på grund av fjäderns 82 verkan.

I fig. 5 visas en tredje utföringsform av manöverdonet 12 enligt förelig- gande uppfinning. I denna utföringsform förbinder en hävarm 86 hävarmens yttre spindel 28 med samordningsorganet 40 på samma sätt som i fig. 2 och 3. Hävarmen 86 själv innefattar emellertid i denna utföringsform av uppfinningen både bryt- organ och begränsningsorgan för att absorbera energin på grund av skada från ”d främmande föremål och begränsa inloppsledskenans 14 rörelse.

Närmare bestämt innefattar begränsningsorganet en planlindad spiral- fjäder 88 med en första ände 90, som är stelt fäst vid spindelns andra ände 28, och en motställd, förstorad andra ände 92, som på lämpligt sätt är vridbart monterad på samordningsorganet 40. Närmare bestämt innefattar samordningsorganet 40 en ficka 94, som är begränsad av i sidled motställda, första och andra väggar 96 respektive 98. Anordningen 100 för vridbar förbindning av hävarmens andra *å A7 462 659 ände 92 med samordningsorganet 40 kan innefatta exempelvis en konventionell sfärisk lagerenhet eller ett enkelt stift, såsom visas.

Hävarmens 86 spiralfjäder 88 är konventionellt inkapslad, exempelvis medelst gjutning eller formning, i ett lämpligt material 102, såsom exempelvis kol eller en aluminiumoxid eller glaskeramik, vilket medför att en hävarm 86 blir relativt styv, och verksamt överför krafter från samordningsorganet 40 till inloppsledskenan 14 i ändamål att åstadkomma vridning under konventionell drift.

Vid anslag av ett främmande föremål mot inloppsledskenan 14, splittras materiale 102 av de krafter, som utövas på det, och absorberar därmed något av stötener- gin, så att spiralfjädern 88 kan avböjas elastiskt och även absorbera en andel av stötenergin. Spiralfjädern 88 är lämpligen dimensionerad för att återföra inloppsleöskenan 14 till ett vinkelläge, som är väsentligen identiskt lika med vinkelläget för närliggande inloppsledskenor 14, efter initialstöten från det främmande föremålet. Den första inloppsledskenans 14 vinkelläge bibehålls även vid ett sådant vinkelläge av spiralfjäderns 88 returkraft. Spiralfjädern 88 åstadkommer en varierande gräns för inloppsledskenans 14 vinkelavvikelse, som är direkt proportionell mot fjäderns 88 styvhetsgrad och den kraft som överförs av ett främmande föremål. Mer kraft kommer att bringa inloppsledskenan 14 att av- böjas mer under stöt. Inloppsledskenan 14 kommer emellertid att återföras till sitt utgångsläge efter en sådan stöt.

Ytterligare modifikationer av uppfinningen är tänkbara för en fackman på området.

Närmare bestämt skulle uppfinningen även kunna tillämpas vid valfria variabla ledskenor, som utnyttjar ett manöverdon för att samtidigt vrida ett flertal periferiellt åtskilda ledskenor. I stället för radiellt inre och yttre spindlar för varje inloppsledskena 14, är även en enda, radiellt yttre spindel tänkbar, av det slag som används i variabla ledskenor för en kompressorstator.

Vidare kan fickan 54 vara fylld med ett lämpligt elastomermaterial, som åstadkommer ytterligare absorbtion av stötenergi under samtidig återföring av hävarmen 32 till dess utgångsläge.

Claims (8)

462 659 Patentkrav.

1. Manöverdon för vridning av ett flertal variabla-ledskenor (14), som är periferiellt åtskilda kring en centrumlinje (42), varvid varje ledskena har en spindel (24, 28), som sträcker sig genom en kåpa (18), och kring vilken ledskenan är vridbar, k ä n n e t e c k n a t av ett flertal hävarmar (32) med vardera en första (34) och en andra (36) ände, vilka hävarmar är stelt fästade vid en motsvarande ledskenas spindel vid den första hävarmsänden (34), ett bågformigt samordningsorgan (40), som är koaxiellt anbragt kring centrumlinjen (42), förbindningsorgan (66, 100), som vridbart förbinder hävarmarnas andra ändar (36) med samordningsorganet (40) för att bringa hävarmarna och ledskenorna att vridas, när samordningsorganet vrids, säkerhetsorgan (50), som medger vridning av en ledskena (14) till ett vinkelläge, som skiljer sig från vinkelläget för närbelägna ledskenor efter det att förstnämnda ledskena träffats av ett främmande föremål; samt begräsningsorgan (52) anordnade att i samverkande anslutning till samord- ningsorganet (40) medge vridning av denna ledskena med samordningsorganets vrid- ning efter brott på nämnda säkerhetsorgan i ändamål att vidmakthålla ledskenans vinkelläge inom förutbestämda gränser i förhållande till närbelägna ledskenors vinkelläge.

2. Manöverdon enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda säker- hetsorgan (50) innefattar ett säkerhetsstift (66) hos nämnda förbindningsorgan, vilket är brytbart så att förbindningsorganen kan frånkoppla nämnda hävarm (32) från samordningsorganet (40), och att begränsningsorganen (52) innefattar första och andra, motställda väggar (56, 58) i samordningsorganet (40) till bildande av en ficka (54), vilka första och andra väggar är förutbestämt periferiellt åtskilda från hävarmens andra ände (36), varvid åtminstone en av väggarna bildar ett stopp för att begränsa periferiell rörelse av hävarmens andra ände (36) efter frånkoppling av nämnda förbindningsorgan.

3. Manöverdon enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att fickans (54) första och andra väggar har olika avstånd från hävarmen (32) och båda väggarna bildar stopp för att begränsa rörelsen.

4. Manöverdon enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att fickans (54) första och andra väggar är väsentligen plana.

5. Manöverdon enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att fickans (70) första vägg (72) är åtskild från hävarmens (32) andra ände (36) och anordnad som nämnda stopp, samt den andra väggen (74) har en konkav yta med en radie (RI), (O 9 462 659 mätt från ledskenespindeins centrum (30), som är större än radien (R2) från en bortre ände (80) av hävarmen (32), för att ti1]åta vridning av hävarmens andra ände (36) utan hinder över den andra väggen (74), efter det att säkerhets- stiftet (66) brutits, och att begränsningsorganen innefattar en fjäder (82), som är ansïuten meiian hävarmens (32) andra ände (36) och samordningsorganet (40), för att utöva en kraft i ändamåï ett hindra hävarmen från att vridas ut ur fickan och återföra hävarmen mot den första väggen.

6. Manöverdon enïigt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att hävarmen (86) innefattar både nämnda säkerhetsorgan och nämnda begränsningsorgan och innehå1~ 1er spiraïformigt iindad pïan spiraifjäder (88), som är fast förbunden med Tedskenans spindei (28) vid hävarmens första ände (34) och vridbart förbunden med samordningsorganet (40) vid hävarmens andra ände (36), varvid spiraifjädern är inkapsiad i ett fast material, så att hävarmen är ste1, ti11s dess iedskenan (14) träffas av ett främmande föremål, som bringar nämnda materiai att brista och avskiijas från fjädern (88), och är eïastisk efter stöten.

7. Manöverdon enïigt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att det bågformiga samordningsorganet innehåïïer ett fïertai periferieïit åtskiïda fickor, av viïka var och en begränsas av första och andra motstäïïda väggar (56, 58), viika är förbundna medeïst en bottenvägg (64) i samordningsorganet, att nämnda förbind- ningsorgan innefattar ett säkerhetsstift (66), som sträcker sig melïan hävarmens andra ände (36) och samordningsorganet (40), och är brytbart, för att tiiïåta särskiijande av hävarmen och samordningsorganet i ändamåi att ti11åta vridning av en iedskena ti11 ett vinkeïläge, som skiijer sig från vinkeïläget för närbeïägna iedskenor, när förstnämnda Tedskena träffas av ett främmande föremåïg samt att _ fickans första och andra väggar (56, 58) är förutbestämt periferielït åtskiïda från hävarmen (32) i för att biida förutbestämda gränser för perie- ferieïi röreise av hävarmens andra ände (36) i fickan (54) efter brott på säker- hetsstiftet, så att ïedskenans vinkeïiäge hå11s inom förutbestämda gränser i förhåïiande ti11 vinkeiiäget för angränsande ïedskenor.

8. Manöverdon en1igt krav 7, k ä n n e t e c k n a t av att iedskenorna består av inioppsïedskenor med yttre och inre spindiar (24, 28), kring vi1ka iedskenorna (14) är vridbara, varvid de yttre spindïarna 28 är förbundna med hävarmarna (32), samt att samordnigsorganet (40) är ringformigt.