BR112016028799B1

BR112016028799B1 - Conjunto de disco do rotor, sistema de geração de potência e método de fabricação de um conjunto de disco do rotor

Info

Publication number: BR112016028799B1
Application number: BR112016028799-1A
Authority: BR
Inventors: Douglas Carl Hofer; Edip Sevincer; Rajiv Sampath; Ganesh Krishnamoorthy; Chiranjeev Kalra
Original assignee: General Electric Company
Priority date: 2014-06-09
Filing date: 2015-06-02
Publication date: 2022-11-16
Also published as: WO2015191330A8; BR112016028799A2; EP3152403A1; US20190128126A1; CN107075957A; US20150354374A1; EP3152403B1; CN107075957B; WO2015191330A1; JP2017526846A

Abstract

CONJUNTO DE DISCO DO ROTOR, SISTEMA DE GERAÇÃO DE POTÊNCIA E MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE UM CONJUNTO DE DISCO DO ROTOR Trata-se de um conjunto de disco do rotor e pás rotativas de turbina. O conjunto de disco do rotor e pás rotativas de turbina inclui uma borda interna, uma pluralidade de pás de rotor adjacentes que se estendem radialmente para fora a partir da dita borda interna, um segmento de invólucro acoplado integralmente a cada uma dentre a pluralidade de pás de rotor adjacentes, desse modo, formando uma pluralidade de segmentos de invólucro adjacentes, e um intervalo definido entre cada um dentre os segmentos de invólucro adjacentes. O intervalo tem uma geometria que facilita o intertravamento da pluralidade de segmentos de invólucro adjacentes quando a força de torção é aplicada à pluralidade de pás de rotor adjacentes.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se, de modo geral, a motores de turbina e, mais especificamente, a conjuntos de disco do rotor e pás rotativas de turbina de invólucro para uso em motores de turbina.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Pelo menos alguns motores de turbina de fluxo axial conhecidos incluem um eixo de rotor e pelo menos uma fase de turbina acoplada ao eixo de rotor. Pelo menos algumas fases conhecidas incluem um disco e pás de rotor circunferencialmente separadas que se estendem radialmente para fora a partir do disco. Cada pá de rotor inclui um aerofólio e uma cauda de andorinha na sua raiz onde a cauda de andorinha é retida radialmente em uma fenda complementar em um perímetro do disco. Durante o funcionamento, o disco e as pás fixadas ao mesmo giram de modo que as pás desenvolvam uma força centrífuga, que é transportada para baixo através das respectivas caudas de andorinha e para o interior do disco. Outras fases conhecidas incluem as pás de rotor integralmente fabricadas com o disco como um componente de peça única convencionalmente conhecido como um conjunto de disco do rotor e pás rotativas (isto é, disco do rotor com pás rotativas).

[003] Em pelo menos algumas máquinas giratórias conhecidas, a velocidade de rotação de e/ou forças aerodinâmicas que atuam nos componentes giratórios induzem vibração e torção axial para o interior das fases da máquina giratória. Para limitar tal vibração e torção axial, pelo menos algumas pás conhecidas incluem invólucros integrais que se estendem a partir dos aerofólios em distâncias radiais predeterminadas ao longo de cada pá. Por exemplo, o invólucro integral facilita o aumento da rigidez total da fase para aumentar suas frequências de vibração em uma faixa mais desejável. Além disso, nas fases em que cada pá de rotor inclui uma configuração de cauda de andorinha/aerofólio individual, o amortecimento de atrito entre as caudas de andorinha e suas fendas de retenção complementares facilita também a suplementação de amortecimento aos componentes giratórios. Entretanto, uma vez que os conjuntos de disco do rotor e pás rotativas conhecidos, incluindo invólucros integrais, são fabricados como um componente de peça única, tal amortecimento de atrito suplementar não pode ser fornecido aos componentes.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[004] Em uma realização, um conjunto de disco do rotor e pás rotativas de turbina é fornecido. O conjunto de disco do rotor e pás rotativas de turbina inclui uma borda interna, uma pluralidade de pás de rotor adjacentes que se estendem radialmente para fora a partir da dita borda interna, um segmento de invólucro acoplado integralmente a cada uma dentre a pluralidade de pás de rotor adjacentes, desse modo, formando uma pluralidade de segmentos de invólucro adjacentes, e um intervalo definido entre cada um dentre os segmentos de invólucro adjacentes. O intervalo tem uma geometria que facilita o intertravamento da pluralidade de segmentos de invólucro adjacentes quando a força de torção é aplicada à pluralidade de pás de rotor adjacentes.

[005] Em uma outra realização, um sistema de geração de potência é fornecido. O sistema de geração de potência inclui uma fonte de fluido de trabalho e uma turbina acoplada a jusante a partir da fonte de fluido de trabalho. A turbina inclui pelo menos um conjunto de disco do rotor e pás rotativas de turbina que inclui uma borda interna, uma pluralidade de pás de rotor adjacentes que se estendem radialmente para fora a partir da dita borda interna, um segmento de invólucro acoplado integralmente a cada uma dentre a pluralidade de pás de rotor adjacentes, desse modo, formando uma pluralidade de segmentos de invólucro adjacentes, e um intervalo definido entre cada um dentre os segmentos de invólucro adjacentes. O intervalo tem uma geometria que facilita o intertravamento da pluralidade de segmentos de invólucro adjacentes quando a força de torção é aplicada à pluralidade de pás de rotor adjacentes.

[006] Em ainda uma outra realização, um método de fabricação de um conjunto de disco do rotor e pás rotativas de turbina é fornecido. O método inclui fornecer um lingote sólido de material, que define uma borda interna a partir do lingote sólido de material, que define uma pluralidade de pás de rotor adjacentes a partir do lingote sólido de material, e que define um invólucro a partir do lingote sólido de material. A pluralidade de pás de rotor adjacentes se estende radialmente para fora a partir da borda interna, e o invólucro é acoplado integralmente à pluralidade de pás de rotor adjacentes. O método inclui também definir um intervalo no invólucro para formar um segmento de invólucro acoplado integralmente a cada uma dentre a pluralidade de pás de rotor adjacentes, desse modo, formando uma pluralidade de segmentos de invólucro adjacentes. O intervalo tem uma geometria que facilita o intertravamento da pluralidade de segmentos de invólucro adjacentes quando a força de torção é aplicada à pluralidade de pás de rotor adjacentes.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[007] Esses e outros recursos, realizações e vantagens da presente invenção serão mais bem entendidos quando a descrição detalhada a seguir for lida com referência aos desenhos anexos nos quais caracteres semelhantes representam partes semelhantes ao longo de todos os desenhos, em que: - a Figura 1 é uma ilustração esquemática de um sistema de geração de potência; - a Figura 2 é uma vista em perspectiva de um conjunto de disco do rotor e pás rotativas que pode ser usado no sistema de geração de potência mostrada na Figura 1; - a Figura 3 é uma vista em perspectiva ampliada do conjunto de disco do rotor e pás rotativas mostrado na Figura 2 tomada ao longo da área 3; - a Figura 4 é um diagrama de fluxo esquemático que ilustra uma sequência de etapas de processo de fabricação do conjunto de disco do rotor e pás rotativas mostradas na Figura 2; e - a Figura 5 é um diagrama de fluxo esquemático que ilustra uma sequência de etapas de processo que definem um intervalo entre os segmentos de invólucro adjacentes no conjunto de disco do rotor e pás rotativas mostrado na Figura 2.

[008] A menos que indicado o contrário, os desenhos fornecidos no presente documento são destinados a ilustrar os recursos de realizações da invenção. Acredita-se que esses recursos são aplicáveis em uma ampla variedade de sistemas que compreende uma ou mais realizações da invenção. Assim, os desenhos não são destinados a incluir todos os recursos convencionais, conhecidos pelos técnicos no assunto, a serem exigidos para a prática das realizações reveladas no presente documento.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[009] No relatório descritivo e nas reivindicações a seguir, será feita referência a inúmeros termos, que devem ser definidos tendo os significados a seguir.

[010] As formas singulares “um”, “uma”, “o” e “a” incluem referências plurais, a menos que o contexto determine claramente o contrário.

[011] “Opcional” ou “opcionalmente” significa que o evento ou circunstância descrito subsequentemente pode ou não ocorrer e que a descrição inclui exemplos em que o evento ocorre e exemplos em que o mesmo não ocorre.

[012] A linguagem aproximada, conforme usada no presente documento ao longo da especificação e das reivindicações, pode ser usada para modificar qualquer representação quantitativa que possa variar de forma permissível sem resultar em uma mudança na função básica à qual é relacionada. Consequentemente, um valor modificado por um termo ou termos, como "cerca de" ou "substancialmente", não se limita ao valor preciso especificado. Em pelo menos algumas instâncias, a linguagem de aproximação pode corresponder à precisão de um instrumento para medir o valor. Aqui e ao longo do relatório descritivo e das reivindicações, as limitações de faixa podem ser combinadas e/ou trocadas. Tais faixas são identificadas e incluem todas as sub faixas contidas nas mesmas, a menos que o contexto ou a linguagem indiquem o contrário.

[013] As realizações da presente invenção se referem aos conjuntos de disco do rotor e pás rotativas de turbina que têm segmentos de invólucro integrados nos mesmos. Na realização, os segmentos de invólucro adjacentes são separados por um intervalo que tem uma geometria que facilita o intertravamento dos segmentos de invólucro adjacentes quando o carregamento de torção é aplicado a uma pá de rotor acoplada a cada segmento de invólucro. Especificamente, a geometria de intervalo permite que as pás de rotor e os segmentos de invólucro se desviem à medida que a velocidade de rotação do conjunto de disco do rotor e pás rotativas de turbina aumenta em direção a uma velocidade de rotação predeterminada. Como tal, a geometria de intervalo e o tamanho de intervalo são selecionados para assegurar que o contato de atrito seja conseguido entre os segmentos de invólucro adjacentes quando o conjunto de disco do rotor e pás rotativas de turbina alcançar a velocidade de rotação predeterminada, o que aumenta o amortecimento de atrito na montagem do conjunto de disco do rotor e pás rotativas.

[014] A Figura 1 é uma ilustração esquemática de um sistema de geração de potência 100. O sistema de geração de potência 100 inclui um conjunto de motor de turbina a gás 102 que inclui um compressor 104, um combustor 106, e uma primeira turbina 108 alimentada por expansão de um fluxo de gás quente 110 produzido no combustor 106 para acionar um primeiro gerador elétrico 112. Um fluxo de gás de escape 114 é canalizado a partir da turbina 108 em direção a uma unidade de recuperação de calor residual (WHRU) 116 que recupera o calor residual a partir do gás de escape 112. O sistema de geração de potência 100 inclui também uma fonte de fluido de trabalho 118 acoplada em comunicação de fluxo com a WHRU 116, e uma segunda turbina 120 acoplada a jusante da WHRU 116. Um fluxo de fluido de trabalho 122 é canalizado em direção a WHRU 116 e, em uma realização, o calor residual a partir de gás de escape 114 facilita o aquecimento do fluido de trabalho 122 para um estado supercrítico. Alternativamente, o fluido de trabalho 122 canalizado em direção a WHRU 116 está em um estado supercrítico antes de entrar na WHRU 116. Um fluxo de fluido supercrítico de trabalho 124 é então canalizado em direção a uma segunda turbina 120, que é alimentada expandindo-se o fluxo de fluido supercrítico de trabalho 124 para acionar um segundo gerador elétrico 126.

[015] O fluido de trabalho 122 é qualquer fluido de trabalho que permite o sistema de geração de potência 100 funcione como descrito no presente documento. Os fluidos de trabalho incluem, mas sem limitação, dióxido de carbono e vapor. Em uma realização, o fluido de trabalho 122 pode ser aquecido por qualquer fonte de calor que permita que o sistema de geração de potência 100 funcione como descrito no presente documento e pode estar em um estado não supercrítico. Por exemplo, o fluido de trabalho 122 pode ser aquecido por energia nuclear ou energia solar concentrada.

[016] A Figura 2 é uma vista em perspectiva de um conjunto de disco do rotor e pás rotativas que pode ser usado no sistema de geração de potência 100 (mostrado na Figura 1). Especificamente, o conjunto de discos do rotor e pás rotativas 200 é implantado nas turbinas 108 e 120, por exemplo. Na realização, o conjunto de discos do rotor e pás rotativas 200 inclui uma porção de disco central 202, uma borda interna 204 que circunda a porção de disco central 202, e uma pluralidade de pás de rotor 206 que se estendem radialmente para fora a partir da borda interna 204. As pás de rotor 206 são posicionadas em intervalos regularmente separados em torno da circunferência (não mostrado) da borda interna 204, e cada pá de rotor 206 tem um formato em seção transversal de aerofólio. O conjunto de discos do rotor e pás rotativas 200 inclui também um segmento de invólucro 208 acoplado integralmente a cada uma dentre a pluralidade de pás de rotor 206. Os segmentos de invólucro 208 são acoplados integralmente em qualquer localização axial ao longo das pás de rotor 206 que permite que o conjunto de discos do rotor e pás rotativas 200 funcione como descrito no presente documento. Além disso, conforme será descrito em mais detalhes abaixo, um intervalo 210 é definido entre os segmentos de invólucro adjacentes 208. O intervalo 210 tem uma geometria que permite que os segmentos de invólucro adjacentes 208 se encaixem quando a força de torção 212 for aplicada às pás de rotor 206. Em uma realização alternativa, o intervalo 210 é definido de modo que os segmentos de invólucro 208 sejam acoplados a mais de uma pá de rotor 206.

[017] Em funcionamento, o conjunto de discos do rotor e pás rotativas 200 gira em uma direção circunferencial 214 em torno de um eixo geométrico de linha central 216 quando as pás de rotor 206 são impactadas tanto pelo gás quente 110 como pelo fluido de trabalho 122 (cada um mostrado na Figura 1), por exemplo. Conforme uma velocidade de rotação do conjunto de discos do rotor e pás rotativas 200 aumenta, a força de torção 212 faz com que as pás de rotor 206 e os segmentos de invólucro 208 desviem (isto é, sem torção) em uma direção giratória 218 em torno de um eixo geométrico radial 220 do conjunto de discos do rotor e pás rotativas 200. Um tamanho do intervalo 210 é selecionado de modo que permita que as pás de rotor 206 e os segmentos de invólucro 208 se desviem na direção giratória 218, e que facilite o amortecimento de atrito entre os segmentos de invólucro adjacentes 208 quando o sistema de geração de potência 100 (mostrado na Figura 1) alcançar uma velocidade predeterminada.

[018] A Figura 3 é uma vista em perspectiva ampliada do conjunto de discos do rotor e pás rotativas 200 tomada ao longo da área 3 (mostrado na Figura 2). Como descrito acima, o intervalo 210 tem uma geometria que facilita o intertravamento de segmentos de invólucro adjacentes 208 quando a força de torção 212 (mostrada na Figura 2) é aplicada às pás de rotor 206. Na realização, o intervalo 210 tem uma configuração de entalhe em Z 222 que facilita a definição de pares de paredes laterais complementares que estão em contiguidade entre segmentos de invólucro adjacentes 208 que se estendem cada um em uma orientação diferente. Especificamente, um primeiro par de parede lateral complementar 224 inclui as primeiras paredes laterais 225, um segundo par de parede lateral complementar 228 inclui as segundas paredes laterais 229, e um terceiro par de parede lateral complementar 232 inclui as terceiras paredes laterais 233 que se estendem cada uma dentre os segmentos de invólucro adjacentes 208. O primeiro par de parede lateral complementar 224 se estende a partir de um primeiro lado 226 do conjunto de discos do rotor e pás rotativas 200, o segundo par de parede lateral complementar 228 se estende a partir de um segundo lado 230 do conjunto de discos do rotor e pás rotativas 200, e o terceiro par de parede lateral complementar 232 se estende entre o primeiro e o segundo pares de parede lateral 224 e 228. As primeiras paredes laterais 225 definem uma primeira porção de intervalo truncada 227 entre si, as segundas paredes laterais 229 definem uma segunda porção de intervalo truncada 231 entre si, e as terceiras paredes laterais 233 definem uma terceira porção de intervalo truncada 235 entre si. Além disso, cada par de parede lateral complementar 224, 228 e 232 se estende em ângulos oblíquos em relação uns aos outros. Como tal a geometria de intervalo 210 é selecionada para facilitar o contato de atrito entre as terceiras paredes laterais 233 do terceiro par de parede lateral complementar 232 à medida que as pás de rotor 206 e os segmentos de invólucro 208 se desviam na direção giratória 218.

[019] Na realização, uma orientação de intervalo 210 é selecionada para assegurar que uma interface contínua (não mostrada) seja formada entre as paredes laterais 225, 229 e 233 de segmentos de invólucro adjacentes 208 quando o sistema de geração de potência 100 (mostrado na Figura 1) alcançar uma velocidade predeterminada. Especificamente, a orientação de intervalo 210 é selecionada de modo que o terceiro par de parede lateral 232 se estenda de modo perpendicular em relação a uma linha central 236 das pás de rotor 206. Como tal, o intervalo 210 entre o terceiro par de parede lateral 232 se estende de modo perpendicular em relação à linha central 236 e a distância de intervalo é selecionada para melhorar a deflexão das pás de rotor 206 e dos segmentos de invólucro 208, o que melhora também o amortecimento de atrito entre eles. O primeiro e o segundo pares de parede lateral 224 e 228 se estendem a partir do terceiro par de parede lateral 232 em orientações que asseguram o intervalo 210 a se estender entre as pás de rotor adjacentes 206.

[020] O intervalo 210 define também uma distância D entre os segmentos de invólucro adjacentes 208 selecionados para assegurar o contato de atrito entre os segmentos de invólucro adjacentes 208 em condições de operação predeterminadas do sistema de geração de potência 100. A distância D é selecionada como uma função de pelo menos um dentre um comprimento (não mostrado) de pás de rotor 206 e uma velocidade de rotação predeterminada do conjunto de discos do rotor e pás rotativas 200. Por exemplo, a deflexão em pás de rotor 206 aumenta à medida que pelo menos um dentre o comprimento de pás de rotor 206 ou velocidade de rotação aumenta, e a deflexão nas pás de rotor 206 diminui à medida que pelo menos um dentre o comprimento de pás de rotor 206 ou velocidade de rotação diminui. Como tal, a distância D aumenta à medida que pelo menos um dentre o comprimento de pás de rotor 206 ou velocidade de rotação do conjunto de discos do rotor e pás rotativas 200 aumenta para facilitar o aumento de deflexão e para assegurar o contato de atrito entre os segmentos de invólucro adjacentes 208.

[021] A Figura 4 é um diagrama de fluxo esquemático que ilustra uma sequência 300 de etapas de processo de fabricação do conjunto de disco do rotor e pás rotativas 200. Na realização, o conjunto de disco do rotor e pás rotativas 200 é fabricado a partir de um lingote cilíndrico único 302 de material. O lingote 302 é forjado ou moldado a partir de qualquer material que permita que o conjunto de disco do rotor e pás rotativas 200 funcione conforme descrito no presente documento. Os recursos do conjunto de disco do rotor e pás rotativas 200 são definidos subsequentemente usando qualquer método adequado de remoção de material, incluindo, mas sem limitação, moagem de controle numérico computadorizado (“CNC”), usinagem eletroquímica (“ECM”) e usinagem por descarga elétrica (“EDM”).

[022] Por exemplo, na realização, a sequência 300 inclui uma primeira etapa de remoção de material 304 e uma segunda etapa de remoção de material 306. Em cada uma dentre a primeira e a segunda etapas de remoção de material 304 e 306, o material é removido usando qualquer um dos métodos de remoção de material acima mencionados. A primeira etapa de remoção de material 304 inclui remover o material a partir do lingote 302 para formar um conjunto de disco do rotor e pás rotativas intermediário 308. Especificamente, o material é removido a partir do lingote 302 em um processo tal como torneamento ou moagem, de modo que a porção de disco central 202, um invólucro integral contínuo 310, e uma borda interna 312 estendendo-se entre a porção de disco central 202 e o invólucro integral 310 sejam definidos a partir dos mesmos.

[023] A segunda etapa de remoção de material 306 inclui remover o material a partir do conjunto de disco do rotor e pás rotativas intermediário 308 para facilitar a formação do conjunto de disco do rotor e pás rotativas 200. Especificamente, o material é removido a partir da borda interna 312 e do invólucro integral 310 em um processo como ECM ou EDM para facilitar a definição de pás de rotor 206 e segmentos de invólucro 208, respectivamente. A definição de segmentos de invólucro 208 a partir do invólucro integral 310 inclui a definição de intervalos 210 que têm configurações de entalhe em Z 222 no invólucro integral 310. Em uma realização alternativa, o conjunto de disco do rotor e pás rotativas 200 é formado usando-se técnicas de fabricação aditivas.

[024] A Figura 5 é um diagrama de fluxo esquemático que ilustra uma sequência 314 de etapas de processo de definição de intervalo 210 entre os segmentos de invólucro adjacentes 208. Conforme descrito acima, a distância de intervalo D (mostrada na Figura 3) é selecionada como uma função de pelo menos um dentre um comprimento de pás de rotor 206 e uma velocidade de rotação predeterminada do conjunto de discos do rotor e pás rotativas 200. Quando pelo menos um dentre o comprimento de pás de rotor 206 ou a velocidade de rotação predeterminada do conjunto de disco do rotor e pás rotativas 200 é comparativamente baixo, a distância D necessária para assegurar o contato de atrito entre os segmentos de invólucro adjacentes 208 é também comparativamente pequena. Como tal, a definição de intervalos 210 no invólucro integral 310 em um processo como ECM ou EDM pode não ter a capacidade de definir os intervalos 210 que têm a distância comparativamente pequena D que irá assegurar o contato de atrito entre os segmentos de invólucro adjacentes 208.

[025] A sequência 314 inclui uma etapa de remoção de material 316 e uma etapa de inserção de material 318. A etapa de remoção de material 316 inclui remover o material a partir do invólucro integral 310 de modo que um espaço 320 seja definido entre os segmentos de invólucro adjacentes 208. O espaço 320 é dimensionado para receber uma primeira inserção de invólucro 322 e uma segunda inserção de invólucro 324 no mesmo. A etapa de inserção de material 318 inclui inserir a primeira e a segunda inserções de invólucro 322 e 324 dentro do espaço 320, e acoplar a inserção de invólucro 322 e 324 nos respectivos segmentos de invólucro 208. As inserções de invólucro 322 e 324 são pré-formadas de modo que as paredes laterais 326 de cada inserção de invólucro 322 e 324 definam o intervalo 210. As inserções de invólucro 322 e 324 são acopladas aos respectivos segmentos de invólucro 208 em um processo como, mas sem limitação, brasagem. Como tal, a pré-formação e inserção de inserções de invólucro 322 e 324 dentro do espaço 320 facilitam a definição dos intervalos 210 de tamanhos cada vez menores entre os segmentos de invólucro adjacentes. Por exemplo, o intervalo 210 definido pela sequência 314 é tanto um intervalo zero como um encaixe por interferência, de modo que os segmentos de invólucro adjacentes 208 sejam acoplados juntamente com um encaixe por interferência mesmo quando a força de torção 212 (mostrada na Figura 2) não for aplicada às pás de rotor 206.

[026] O conjunto e métodos descritos no presente documento se referem aos conjuntos de disco do rotor e pás rotativas de turbina projetados para terem características de amortecimento vibratório aprimoradas. Especificamente, os conjuntos de disco do rotor e pás rotativas de turbina descritos no presente documento incluem um invólucro integral acoplado a cada pá de rotor. Um intervalo que tem uma geometria predeterminada é definido entre os segmentos de invólucro adjacentes. O intervalo permite que as pás de rotor e os segmentos de invólucro se desviem à medida que a velocidade de rotação do conjunto de disco do rotor e pás rotativas de turbina aumenta em direção a uma velocidade de rotação predeterminada. Como tal, o tamanho de intervalo e a geometria são selecionados de modo que os segmentos de invólucro se encaixem na velocidade de rotação predeterminada, o que fornece amortecimento de atrito à montagem de conjunto de disco do rotor e pás rotativas de turbina.

[027] Um efeito técnico dos conjuntos e métodos descritos no presente documento inclui pelo menos um dentre: (a) fornecer um projeto de conjunto de disco do rotor e pás rotativas sem as fendas de cauda de andorinha abordadas; (b) fornecer o amortecimento de atrito ao conjunto de disco do rotor e pás rotativas; e (c) fornecer uma sequência de etapas de processo para o uso na formação de um intervalo de contato de atrito entre os segmentos de um conjunto de disco do rotor e pás rotativas integral quando a distância de intervalo desejada for menor que as tolerâncias de usinagem conhecidas.

[028] As realizações do conjunto de disco do rotor e pás rotativas de turbina são descritas acima em detalhes. O conjunto não é limitado às realizações específicas descritas no presente documento, mas ao invés disso, os componentes de sistemas e/ou as etapas dos métodos podem ser utilizados independente e separadamente a partir de outros componentes e/ou etapas descritas no presente documento. Por exemplo, o conjunto de disco do rotor e pás rotativas de turbina descrito no presente documento pode ser usado também em combinação com outros processos, e não se limita a praticar apenas motores de turbina e métodos relacionados como descritos no presente documento. Ao invés disso, a realização pode ser implantada e utilizada em conexão com muitas aplicações em que um conjunto de disco do rotor e pás rotativas de turbina é operável com um fluido de trabalho.

[029] Embora recursos específicos de várias realizações da presente invenção possam ser mostrados em alguns desenhos e não em outros, isso se dá somente por conveniência. De acordo com o escopo das realizações da presente invenção, qualquer recurso de um desenho pode ser denominado e/ou reivindicado em combinação com qualquer recurso de qualquer outro desenho.

[030] Esta descrição escrita usa exemplos para revelar as realizações da presente invenção, inclusive o melhor modo e, também, para permitir que qualquer técnico no assunto pratique as realizações da presente invenção, incluindo a fabricação e uso de quaisquer dispositivos ou sistemas e realizando quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável das realizações descritas no presente documento é definido pelas reivindicações e pode incluir outros exemplos que ocorrem aos técnicos no assunto. Tais outros exemplos se destinam a estar dentro do escopo das reivindicações se os mesmos tiverem elementos estruturais que não se diferenciem da linguagem literal das reivindicações, ou se os mesmos incluírem elementos estruturais equivalentes com diferenças insubstanciais da linguagem literal das reivindicações. LISTA DE COMPONENTES

Claims

1. CONJUNTO DE DISCO DO ROTOR e pás rotativas (200) de turbina que compreende: uma borda interna (204); uma pluralidade de pás de rotor (206) adjacentes que se estendem radialmente para fora a partir da borda interna (204); um segmento de invólucro (208) integralmente acoplado a cada uma da pluralidade de pás de rotor (206) adjacentes, desse modo, formando uma pluralidade de segmentos de invólucro (208) adjacentes; e um intervalo (210) definido entre cada um dos segmentos de invólucro (208) adjacentes, caracterizado pelo intervalo (210) ter uma geometria de uma configuração de entalhe em Z (222) que é definida por um primeiro par de parede lateral complementar (224) que inclui primeiras paredes laterais (225), um segundo par de parede lateral complementar (228) que inclui segundas paredes laterais (229), e um terceiro par de parede lateral complementar (232) que inclui terceiras paredes laterais (233) que se estendem cada uma dentre os segmentos de invólucro adjacentes (208), em que o primeiro par de parede lateral complementar (224) se estende a partir de um primeiro lado (226) do conjunto de discos do rotor e pás rotativas (200), o segundo par de parede lateral complementar (228) se estende a partir de um segundo lado (230) do conjunto de discos do rotor e pás rotativas (200), e o terceiro par de parede lateral complementar (232) se estende entre o primeiro e o segundo pares de parede lateral (224, 228), em que cada par de parede lateral complementar (224, 228, 232) se estende em ângulos oblíquos em relação uns aos outros, de modo que tal geometria facilita o intertravamento da pluralidade de segmentos de invólucro (208) adjacentes quando uma força de torção (212) é aplicada a pluralidade de pás de rotor (206) adjacentes.

2. CONJUNTO DE DISCO DO ROTOR e pás rotativas (200) de turbina, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por pelo menos uma das paredes laterais (225, 229, 233) estar em contato de atrito quando a força de torção é aplicada à pluralidade de pás de rotor (206) adjacentes.

3. CONJUNTO DE DISCO DO ROTOR e pás rotativas (200) de turbina, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por pelo menos uma das paredes laterais (225, 229, 233) se estender de forma perpendicular em relação a uma linha central de cada uma da pluralidade de pás de rotor (206) adjacentes.

4. CONJUNTO DE DISCO DO ROTOR e pás rotativas (200) de turbina, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo intervalo (210) definir uma distância entre cada um dos segmentos de invólucro (208) adjacentes selecionados como uma função de pelo menos um comprimento da pluralidade de pás de rotor (206) adjacentes ou uma velocidade rotacional predeterminada do conjunto de disco do rotor e pás rotativas (200) de turbina.

5. CONJUNTO DE DISCO DO ROTOR e pás rotativas (200) de turbina, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo intervalo (210) definir pelo menos dentre um intervalo zero ou um encaixe por interferência entre os segmentos de invólucro (208) adjacentes.

6. SISTEMA DE GERAÇÃO DE POTÊNCIA (100) caracterizado por compreender: uma fonte de fluido de trabalho (118); e uma turbina acoplada a jusante a partir da fonte de fluido de trabalho (118), em que a turbina (108, 120) compreende pelo menos um conjunto de disco do rotor e pás rotativas (200) de turbina, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5.

7. MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE UM CONJUNTO DE DISCO DO ROTOR e pás rotativas (200) de turbina, em que o método é caracterizado por compreender as etapas de: fornecer um lingote (302) sólido de material; definir uma borda interna (204) a partir do lingote (302) sólido de material; definir uma pluralidade de pás de rotor (206) adjacentes a partir do lingote (302) sólido de material, em que a pluralidade de pás de rotor (206) adjacentes se estende radialmente para fora a partir da borda interna (204); definir um invólucro (310) a partir do lingote (302) sólido de material, em que o invólucro (310) é acoplado integralmente à pluralidade de pás de rotor (206) adjacentes; e definir um intervalo (210) no invólucro (310) para formar um segmento de invólucro (208) acoplado integralmente a cada uma dentre a pluralidade de pás de rotor (206) adjacentes, desse modo, formando uma pluralidade de segmentos de invólucro (208) adjacentes, em que o intervalo (210) possui uma geometria de uma configuração de entalhe em Z (222) que é definida por um primeiro par de parede lateral complementar (224) que inclui primeiras paredes laterais (225), um segundo par de parede lateral complementar (228) que inclui segundas paredes laterais (229), e um terceiro par de parede lateral complementar (232) que inclui terceiras paredes laterais (233) que se estendem cada uma dentre os segmentos de invólucro adjacentes (208), em que o primeiro par de parede lateral complementar (224) se estende a partir de um primeiro lado (226) do conjunto de discos do rotor e pás rotativas (200), o segundo par de parede lateral complementar (228) se estende a partir de um segundo lado (230) do conjunto de discos do rotor e pás rotativas (200), e o terceiro par de parede lateral complementar (232) se estende entre o primeiro e o segundo pares de parede lateral (224, 228), em que cada par de parede lateral complementar (224, 228, 232) se estende em ângulos oblíquos em relação uns aos outros, de modo que tal geometria facilita o intertravamento da pluralidade de segmentos de invólucro (208) adjacentes quando uma força de torção (212) é aplicada à pluralidade de pás de rotor (206) adjacentes.

8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pela definição de uma pluralidade de pares de paredes laterais complementares (224, 228, 232) compreender a extensão de pelo menos uma dentre a pluralidade de pares de paredes laterais complementares (224, 228, 232) de modo perpendicular em relação a uma linha central (236) de cada uma dentre a pluralidade de pás de rotor (206) adjacentes.

9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pela definição de um intervalo (210) compreender selecionar uma distância entre cada uma dentre a pluralidade de segmentos de invólucro (208) adjacentes como uma função de pelo menos um dentre um comprimento da pluralidade de pás de rotor (206) adjacentes ou uma velocidade rotacional predeterminada do conjunto de disco do rotor e pás rotativas (200) de turbina.

10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pela definição de um intervalo (210) compreender: remover (316) material a partir do invólucro (310) para definir um espaço (320) entre cada uma dentre a pluralidade de segmentos de invólucro (208) adjacentes; e inserir (318) os elementos de inserção de invólucro (322, 324) dentro do espaço (320) de modo que o intervalo (210) esteja definido entre os elementos de inserção de invólucro (322, 324).

11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por compreender adicionalmente a etapa de pré-formar os elementos de inserção de invólucro (322, 324) de modo que as paredes laterais (326) de cada elemento de inserção de invólucro (322, 324) definam o intervalo (210).

12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por compreender adicionalmente a etapa de remover (316) o material a partir do lingote (302) sólido de material através de pelo menos uma dentre a moagem de controle numérico computadorizado, usinagem eletroquímica, ou usinagem por descarga elétrica.