ES2229068T3 - Montaje de sectores de distribucion en una turbomaquina. - Google Patents

Abstract

Ensamblaje de sectores (20) de un distribuidor en un cárter (21), en una turbomáquina, comprendiendo los sectores dos bridas (22, 23) que se apoyan en el extremo sobre el cárter (21) mediante caras de apoyo mutuo (26, 27) orientadas en dirección radial, y mediante caras de apoyo planas (28, 29) orientadas en direcciones axiales y opuestas, un gancho (32) que se encuentra bajo un borde doblado (24) de una de las bridas (22) para sostener los sectores (20) contra movimientos centrípetos, caracterizado porque comprende un anillo de sujeción (30) móvil y situado entre las bridas (22, 23), y teniendo en su borde el gancho (32) dirigido hacia adelante, medios de fijación (37) del anillo de sujeción en el cárter, comprendiendo el anillo de sujeción (30) y el cárter (21) caras planas (31) de apoyo mutuo orientadas en dirección axial, comprendiendo los medios de fijación pasadores (37) que atraviesan el cárter radialmente y estando el anillo de sujeción retenido entre el cárter y los pasadores.

Description

Montaje de sectores de distribuidor en una turbomáquina.

El objeto de este invento es un ensamblaje de sectores de un distribuidor, portador de álabes fijos, que asegura el enderezamiento de la circulación de los gases en una turbomáquina, en un cárter que envuelve el estator de esta máquina.

La vena exterior de circulación de los gases de las turbomáquinas está delimitada por los sectores de distribuidor y los sectores de la virola que alternan a lo largo de la máquina y que están ensamblados entre sí y al cárter por imbricaciones de ganchos principalmente. Con referencia a la figura 1, que representa un ensamblaje ya conocido, un sector 1 de enderezador lleva un par de bridas de ensamblaje 2 y 3, respectivamente delante y detrás, y que las dos están provistas de ganchos de extremidad 4 y 5, que se extienden en la dirección longitudinal de la máquina. El gancho de extremo 4 delantero está apoyado sobre un gancho 6 de un cárter 7 por un par de caras de apoyo mutuo 8, que retienen los sectores 1 contra movimientos radiales centrípetos de la máquina; el gancho de extremo 5 de la otra brida 3 hace tope radialmente hacia el exterior contra el cárter 7 mediante un par de caras 9, y hacia detrás, contra un segundo gancho 10 del cárter 7, mediante un par de caras planas de tope 11. Un clip 12 está colocado alrededor del segundo gancho 10 hasta bajo el segundo gancho de extremo 5 para prevenir aquí también los sectores 1 contra los movimientos centrípetos. Los sectores 1 comprenden además salientes 13 hacia adelante que rodean la parte trasera de los segmentos de virola 14 ellos y los primeros ganchos.

Este ensamblaje mantiene los sectores 1 contra los movimientos producidos por las fuerzas radiales y axiales orientadas hacia atrás que sufren durante el funcionamiento. El montaje no es muy cómodo de realizar, puesto que es preciso presentar los sectores 1 inclinados en el cárter 7 para que el labio 3 trasero pase al interior del segundo gancho 10 antes de hacerlo pivotar alrededor del gancho de extremo 4 hacia adelante para que el gancho de extremo 5 entre detrás de los ganchos 10 por un movimiento radial hacia el exterior. Para realizar este montaje, es preciso tener dos ensamblajes rotor-estator importantes en vena interior, que son perjudiciales para las estanquidades entre rotor y estator. Finalmente, el inconveniente probablemente más grave de este ensamblaje es debido a la existencia misma de los ganchos 6 y 10 de una sola pieza con el cárter 7, que están sometidos a solicitaciones mecánicas y térmicas importantes, puesto que están próximos a la vena de los gases calientes. Es necesario construirlos de un material suficientemente resistente, así como el propio cárter 7, que no tendría necesidad de ello puesto que está sometido a una temperatura menos elevada; y en los ganchos 6 y 10 pueden aparecer grietas de fisuración por fatiga, pudiéndose propagar hasta hacer preciso reemplazar totalmente el cárter 7.

La patente de EE.UU. 5.131.813 A muestra además un enderezador de este tipo, en el que un extremo exterior de álabe tiene en el lado trasero un elemento de brida que coopera con una ranura del cárter que lleva una parte de bloqueo sobre la que está fijado por tornillo un elemento de enclavamiento.

Convendría pues poner remedio a una concepción a la vez costosa y frágil del cárter permitiendo montar sectores de enderezador de una forma más sencilla y obteniendo un ensamblaje más rígido y menos complejo. El invento satisface estas diversas exigencias. En su forma más general, se refiere a un ensamblaje de sectores de un anillo distribuidor en un cárter, comprendiendo los sectores dos bridas que se apoyan en el extremo sobre el cárter mediante caras de apoyo mutuo orientadas en dirección radial, y mediante caras de apoyo planas orientadas en direcciones axiales y opuestas, viniendo un gancho bajo un borde doblado de una de las bridas para sostener los sectores contra movimientos centrípetos, caracterizado porque comprende un anillo de sujeción móvil y colocado entre las bridas, y que lleva en su borde el gancho dirigido hacia adelante, medios de fijación del anillo de sujeción sobre el cárter, comprendiendo el anillo de sujeción y el cárter caras planas de apoyo mutuo orientadas en dirección axial, comprendiendo los medios de fijación pasadores que atraviesan radialmente el cárter, estando el anillo de sujeción retenido entre el cárter y los pasadores.

El gancho, que es la parte del ensamblaje más solicitada, puede ser construido con mucha más libertad ahora que está sobre un anillo de sujeción móvil y, por tanto, separada del cárter; puede ser fácilmente reemplazado en caso de necesidad; y finalmente, el montaje se realiza por un movimiento lineal del anillo de sujeción único, más sencillo que un movimiento de pivotamiento conjunto de los sectores.

El montaje es muy fácil si el gancho comprende una cara exterior cónica al menos en una parte central bajo el borde doblado y se adelgaza hacia la brida que tiene dicho borde doblado.

Se debe observar que las patentes de EE.UU. 0.892.497 A y 5.681.161 A revelan disposiciones en las que los sectores de distribuidor son retenidos por placas portadoras que tienen un gancho que está, por tanto, separado del cárter, pero los anillos de sujeción están colocados de otra forma y no son montados mediante una traslación sino por un basculamiento. Por tanto, deben estar divididas en sectores: la disposición y el montaje siguen siendo complicados.

Otras disposiciones, que se pueden adaptar además de las precedentes, aumentan las ventajas que el invento aporta. Sus diversos aspectos se verán mejor en la descripción de las figuras siguientes:

- la figura 1, ya descrita, se refiere a un ensamblaje anterior,

- la figura 2 representa el ensamblaje del invento, y

- la figura 3 muestra el modo de ensamblaje.

El cárter tiene la referencia 21 ahora, pero su forma general se parece a la del precedente: su diámetro disminuye hacia adelante y su forma es pues casi cónica en el lugar del invento.

Los nuevos sectores de enderezador tienen la referencia 20 y comprenden como anteriormente las bridas 22 y 23 delantera y trasera provistas de ganchos de extremo 24 y 25, los dos doblados hacia atrás; los ganchos de extremo 24 y 25 están aquí apoyados en el cárter 21 mediante caras de apoyo mutuo 26 y 27 orientadas en dirección radial, y mediante caras de apoyo planas 28 y 29 orientadas en direcciones axiales y opuestas. Contrariamente a la concepción precedente, el ensamblaje es mucho más estable. Un elemento esencial del invento es un anillo de sujeción 30 igualmente en apoyo sobre el cárter 21 mediante caras planas de apoyo mutuo 31 orientadas en dirección axial, y que tiene en su borde un gancho 32 dirigido hacia adelante y que pasa bajo el gancho de extremo 24 de la primera brida 22. El anillo de sujeción 30 se extiende en una vuelta completa. Como anteriormente, los sectores de enderezador 20 tienen hacia delante un saliente 33 destinado a retener los sectores de virola 34 contiguos por la parte inferior. Otro saliente 35 puede ser observado; se encuentra bajo el segundo gancho de extremo 25 y sirve para sostener sectores de virola 36 opuestos a los precedentes.

Los pasadores 37 están ajustados a través del cárter 21 en dirección radial y mantienen el anillo de sujeción 30 apoyado contra el cárter 21 aplicándose detrás de éste para bloquearlo axialmente.

El gancho 6 del cárter 7 precedente ha desaparecido, siendo reemplazado por el gancho 32 del anillo de sujeción 30, de forma que se ha suprimido un punto débil del cárter 7. El gancho 10 para la otra brida 3 no ha desaparecido completamente, puesto que el segundo gancho de extremo 25 está situado detrás de un nervio 19 del cárter 21 que asegura las mismas funciones de apoyo a la brida 23, pero es preciso resaltar que el nervio 19, más macizo y menos saliente que el gancho 10, está mucho menos solicitado. Tal modificación del gancho 10 en la concepción de la figura 1 hubiera sido útil mientras siguiera existiendo el gancho 6 que debería ser muy saliente para permitir el montaje de los sectores de enderezador 1 mediante un movimiento axial y luego pivotante. Para resumir, la supresión del punto débil del cárter 7 constituido por el gancho 6 permite interesarse con ventaja de la supresión del otro punto débil constituido por el gancho 10.

La supresión de los ganchos 6 y 10 o su sustitución por estructuras más sencillas disminuye las solicitaciones y los riesgos en el cárter 21, simplificando su fabricación. Puede ser construido de un material menos noble que el cárter 7. Solamente el gancho 32 y su anillo de sujeción 30 siguen estando sometidos a calentamientos importantes que imponen su construcción de un material adaptado.

Los sectores de enderezador 20 se montan mediante un movimiento puramente radial hacia el exterior (figura 3), implicando un deslizamiento de los pares de caras de apoyo 28 y 29 y que se pueda producir desplazando el anillo de sujeción 30 hacia adelante hasta que se establezca el tope de las caras 31: el gancho 32 está provisto de una cara exterior de la que una superficie 38 central, al menos, es cónica, que se adelgaza hacia adelante, haciendo que el primer gancho de extremo 24 se eleve sobre esta superficie 38 a medida que avanza el gancho 32. Cuando el gancho de extremo 24 supera esta superficie 38 para reposar sobre una parte trasera 39 cilíndrica de la superficie superior del gancho 32, los sectores de enderezador 20 han sido colocados. Es suficiente entonces introducir los pasadores 37 en sus taladros para bloquear axialmente el anillo de sujeción 30.

El movimiento del anillo de sujeción 30 hacia adelante puede ser producido muy fácilmente por un utillaje especializado como el que se encuentra muchas veces para realizar los trabajos de montaje y de desmontaje de las turbomáquinas: un utillaje conveniente podrá estar compuesto por una pletina montada en el cárter, que sostiene los sectores de enderezador 1, así como empujadores para hacer presión sobre la parte trasera del anillo de sujeción 30 a través de las lumbreras 42, evitando la otra brida 23.

Es preciso resaltar que una de las solicitaciones principales que se ejercen sobre los sectores de enderezador 1 ó 20 es una fuerza hacia atrás producida por la circulación del aire a través de ellos. Esta fuerza se traduce en un movimiento de basculamiento alrededor de los puntos de apoyo de los sectores del cárter 7 ó 21 y en una fuerza radial centrípeta sobre el gancho 6 ó 32, que lo hace vulnerable; pero las consecuencias de una rotura serían menos graves en el gancho 32 que en el gancho 6, puesto que bastaría en adelante sustituir el anillo de sujeción 30 en lugar del cárter 7 completo. El gancho 32 ofrece un apoyo radial hacia el interior en los sectores 20, como el gancho 6 en los sectores 1, puesto que el gancho de extremo 24 está apoyado sobre él; pero ofrece un ensamblaje más rígido que el gancho 6, aunque no sea de una sola pieza con el cárter 21, manteniendo el gancho de extremo 24 presionado contra el cárter 21 en las caras de apoyo 26; el diámetro de la parte trasera 39 de su superficie puede elegirse para ejercer la fuerza de prensado deseada en este lugar.

La conicidad de la superficie 38 permite siempre colocar el anillo de sujeción 30 sin dificultad, desempeñando el gancho 32 el papel de una cuña. El ensamblaje se hace además rígido, a la vez que se ha simplificado, si los sectores de virola 36 hacia atrás comprenden un extremo delantero 43 en saliente, apoyado en el saliente 35 e introducido en el gancho de extremo 25 de la brida 23, en lugar del clip 12.

Si el anillo de sujeción 30 ha de ser reemplazado, es fácil extraerlo si se ponen agarres tales como roscas hembra 53, que permiten agarrarlo por los ejes fileteados introducidos a través de las lumbreras 42 y de extraerlo tirando de él hacia atrás hasta que los sectores de enderezador 20 sean aflojados.

Se habrá observado que el gancho de extremo 24 de la primera brida 22 estaba dirigido hacia atrás, y que el gancho 32, en el que está montada la primera brida, estaba dirigido hacia adelante, contrariamente a la disposición tradicional de la figura 1: esta inversión, hecha posible por la supresión del movimiento de pivotamiento en el montaje de los sectores de enderezador 20, tiene la ventaja de que el gancho 32 y su anillo de sujeción 30 están alojados entre las bridas 22 y 23, en un volumen aislado de la temperatura de los gases por el sector de distribuidor 20.

Claims (4)

1. Ensamblaje de sectores (20) de un distribuidor en un cárter (21), en una turbomáquina, comprendiendo los sectores dos bridas (22, 23) que se apoyan en el extremo sobre el cárter (21) mediante caras de apoyo mutuo (26, 27) orientadas en dirección radial, y mediante caras de apoyo planas (28, 29) orientadas en direcciones axiales y opuestas, un gancho (32) que se encuentra bajo un borde doblado (24) de una de las bridas (22) para sostener los sectores (20) contra movimientos centrípetos, caracterizado porque comprende un anillo de sujeción (30) móvil y situado entre las bridas (22, 23), y teniendo en su borde el gancho (32) dirigido hacia adelante, medios de fijación (37) del anillo de sujeción en el cárter, comprendiendo el anillo de sujeción (30) y el cárter (21) caras planas (31) de apoyo mutuo orientadas en dirección axial, comprendiendo los medios de fijación pasadores (37) que atraviesan el cárter radialmente y estando el anillo de sujeción retenido entre el cárter y los pasadores.

2. Ensamblaje de sectores en un cárter según la reivindicación 1, caracterizado porque el gancho comprende una cara exterior cónica al menos en una parte central (38) bajo el borde doblado (24) y haciéndose más delgado hacia la brida (22) que tiene dicho borde doblado (24).

3. Ensamblaje de sectores en un cárter según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque las caras de apoyo de las bridas (22, 23) sobre el cárter (21) comprenden dos caras (26, 27) de orientación radial y dos caras (28, 29) de orientación axial opuestas.

4. Ensamblaje de sectores en un cárter según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque extremos salientes (43) de sectores de virola (36) contiguos a los sectores (20) de enderezadores se encuentran bajo un borde doblado (25) de la otra de las bridas (23), y sobre salientes (35) de la otra de las bridas (23).