ES2231660T3 - Sistema de purga de aire de un compresor. - Google Patents

Abstract

Sistema de purga de aire de un compresor de motor de avión a través de un forro (10) de un cárter (1) que delimita una vena de flujo del aire, que comprende orificios (20, 21) practicados en una envuelta externa (9) de un cárter que delimita una pluralidad de cavidades (11, 12) con el forro, llegando el aire de purga a los orificios después de haber atravesado el forro, y que comprende, también, conductos (5, 6) de extracción conectados con la envuelta externa en torno a orificios, en el que el aire de purga recorre dos de las cavidades y los conductos (5, 6) de extracción se extienden, mediante embocaduras (7, 8), en torno a pares de los orificios, conduciendo los orificios de cada par, respectivamente, a dichas dos cavidades recorridas por el aire de purga, caracterizado porque el forro (10) comprende una hendidura (13), única, situada delante de las pestañas (16, 17) que delimitan las dos cavidades recorridas por el flujo de aire, en cuyas pestañas hay practicados orificios (18, 19) parala entrada del aire a dichas cavidades.

Description

Sistema de purga de aire de un compresor.

La invención se refiere a un sistema de purga de aire de un compresor.

Los motores de aeronaves comprenden turbinas de gas en las que se comprime el aire que entra en la composición de la mezcla combustible. Parte del aire comprimido se extrae del compresor para diversos usos, por ejemplo, la presurización de la cabina, la retirada de escarcha y la ventilación de la turbina del motor, a fin de refrigerarla.

La extracción del aire comprimido se hace a través del cárter del estator, que se compone, en particular, de una envuelta externa, que aporta su rigidez al conjunto, y de un forro interno, que delimita la vena de flujo del aire, y se compone, esencialmente, de segmentos anulares asociados entre sí, soportando unos los álabes fijos del compresor, y extendiéndose los otros, que alternan con los anteriores, delante de las álabes móviles del rotor. Hay orificios practicados en este forro para que entre por ellos parte del aire que fluye por la vena; si el caudal a extraer es elevado, estos orificios pueden ser reemplazados por una hendidura circular completa. Los orificios comunican con una cavidad prevista entre la envuelta externa y el forro interno del cárter, y puede entenderse, por tanto, que sea suficiente practicar orificios a través de la envuelta externa para acceder a esta cavidad y extraer de ella el aire que allí haya fluido, permitiéndole que salga por un conducto que lleve allí donde se requiera.

Pero, cuando el caudal de aire extraído tenga que ser elevado, surgen problemas. Con frecuencia, al ser limitada la velocidad del flujo de aire, solamente puede aumentarse el caudal aumentando la sección ofrecida al flujo de extracción en todos los puntos de este flujo. Puede contribuir a satisfacer esta exigencia la ampliación de los orificios que atraviesen el forro interno y la envuelta externa del cárter, así como el conducto de evacuación; pero es imposible ampliar las cavidades intermedias, entre la envuelta externa y el forro interno, que el aire extraído recorre en la dirección tangencial del motor, para acumularse bajo el orificio externo, ya que, por otras razones, la sección de las cavidades anulares está determinada por las formas que hay que proporcionar a la envuelta externa y al forro interno.

Es, pues, frecuente que la sección de la cavidad de extracción sea insuficiente para permitir el paso del caudal de aire demandado. Es posible, también, que la cavidad no facilite el recorrido al aire extraído, por estar compartimentada o por cualquier otra razón. Una solución clásica a este problema consistía, hasta ahora, en disponer un tubo circular, denominado colector, en torno a la cavidad, cuyo papel era suplir esta cavidad ofreciendo una sección suficiente al flujo anular de aire que se acumulaba en el conducto final de purga. El aire, entonces, atravesaba la cavidad en dirección sensiblemente radial, y salía por un grupo de orificios, en número suficiente, que conducían al interior del colector. Pero el colector es una pieza de fabricación e instalación relativamente costosas y, a veces, el entorno del cárter estaba demasiado sobrecargado para poder recibirlo. Un diseño equivalente, expuesto en la patente FR 2 616 890 A, consistía en reemplazar el colector por un gran número de conductos distintos, cada uno de ellos conectado con uno de los orificios que atraviesan la envuelta externa del cárter. Otro diseño, representado por la patente US 5 351 478, es un término medio entre el diseño precedente y un diseño con conducto de extracción único: se recomienda disponer cuatro conductos de extracción, en cruz, en torno a la envuelta externa, a fin de reducir el movimiento del aire, en dirección tangencial, en la cavidad.

Por tanto, la técnica anterior ha dado a conocer que el movimiento tangencial en la cavidad puede reducirse a voluntad multiplicando los orificios de purga, de tal modo que la sección de flujo o la conformación de la cavidad no afecten al flujo. Sin embargo, la ramificación del flujo puede considerarse desventajosa si es excesiva, en virtud de las restricciones de diseño impuestas por un colector que rodee a los orificios, o un gran número de conductos separados de extracción.

El objeto de la invención es, entonces, permitir la extracción de aire comprimido a través de un cárter que comprende una envuelta externa y un forro interno y que, en su interior y en dirección tangencial, el caudal de aire que puede admitir es limitado, pero en el que, no obstante, se evita una ramificación excesiva del flujo, y en el que el dispositivo de extracción en torno al cárter es simple y ocupa poco espacio. La ramificación en dirección tangencial se sustituye por una ramificación combinada, tangencial y longitudinal, lo que permite simplificar ventajosamente el sistema. El documento US A-4 329 114 propone una ramificación axial del flujo, pero dicha ramificación no resulta conveniente para caudales de purga elevados puesto que, para empezar, el aire es purgado, únicamente, en una de las cavidades; por otro lado, la ramificación axial solamente se considera como una posibilidad secundaria, previéndose, de modo principal, un flujo unificado de aire a través de cualquiera de las dos cavidades, estableciéndose el trayecto mediante una válvula regulable.

De ese modo, la invención se refiere a un sistema de purga de aire de un compresor de motor de avión a través de un forro de un cárter que delimita una vena de paso del aire, que comprende orificios practicados en una envuelta externa de cárter que delimita una pluralidad de cavidades con el forro, llegando el aire de purga a los orificios después de haber atravesado el forro, y que comprende, también, conductos de extracción conectados con la envuelta externa en torno a los orificios, en el que el aire de purga recorre dos de las cavidades, los conductos de extracción se extienden, mediante embocaduras, en torno a pares de los orificios y los orificios de cada uno de los pares conducen, respectivamente, a dichas dos cavidades recorridas por el aire extraído. Dicho sistema es original porque el forro comprende una hendidura única situada delante de las pestañas que delimitan las dos cavidades recorridas por el flujo de aire, cuyas pestañas están atravesadas por orificios para la entrada del aire a dichas cavidades: el aire purgado en un mismo punto del compresor es homogéneo en las dos cavidades, y se mezcla, sin turbulencia, en los conductos.

Estos y otros aspectos de la invención serán descritos a continuación con más detalle, en relación con las figuras siguientes:

- la figura 1 es una vista general que representa la disposición de la invención,

- la figura 2 representa, en detalle, el modo de extracción, y

- la figura 3 muestra la disposición de los orificios en los conductos de purga.

La figura 1 representa un cárter 1 de compresor, separado de un rotor 2 concéntrico por una vena 3 de flujo de aire comprimido. Se extrae aire comprimido del compresor a través de dos conductos 5 y 6, que se emplean con fines idénticos, como la presurización de la cabina del avión, conectándose con el cárter 1 mediante dos embocaduras 7 y 8 diametralmente opuestas. Los conductos 5 y 6 no están unidos, o lo están, pero lejos del cárter 1.

Como la continuación de la descripción se aplica tanto a la zona de la embocadura 8 como a la de la embocadura 7, solamente se describirá ésta última. Con referencia a la figura 2, puede verse que el cárter 1 se compone de una envuelta externa 9 y un forro 10 separados por cavidades, dos de las cuales, con las referencias 11 y 12, se muestran en los dibujos. La embocadura 7 está fijada en la envuelta externa 9, mientras que el forro 10 delimita la vena 3. El forro 10 comprende orificios, en este caso una hendidura circular 13, única, a fin de extraer aire comprimido a través de la vena. La hendidura 13 está prevista entre un anillo enderezador 14 y un anillo 15 de virola, que forman parte del forro 10 y están conectados con la envuelta externa 9 mediante pestañas orientadas, con preferencia, en dirección radial, cuyas referencias son, respectivamente, 16 y 17, y que se extienden por detrás de la hendidura 13; la cavidad 11 se extiende por detrás de la pestaña 16 y, la cavidad 12, por detrás de la pestaña 17.

Las pestañas 16 y 17 cuentan con orificios 18 y 19 a fin de permitir que pase por ellos el aire comprimido que haya sido tragado por la hendidura 13 situada entre las cavidades 11 y 12. El aire atraviesa las cavidades 11 y 12 y la mitad de ese aire sale por los orificios 20 y 21, atravesando la envuelta externa 9 para llegar a la embocadura 7, llegando la otra mitad, de igual modo, a la embocadura 8.

Según el diseño del documento US 5 351 478 A, cuatro conductos de extracción tendrían que comunicar con la cavidad 11 (por ejemplo) a través de un número igual de orificios, con sección suficiente, repartidos de modo regular, en ángulo recto. En este caso, los orificios se han agrupado de modo diferente, en dos filas que comprenden, cada una, un orificio 20 y un orificio 21, que están orientados en la dirección longitudinal del compresor, estando rodeada cada una de las filas por una de las embocaduras 7 y 8. La superficie de los orificios 20 y 21 puede ser la misma que la que se habría previsto con un colector. Se pueden proponer orificios 20 y 21 de forma oblonga, alargados en la dirección tangencial del compresor, lo que permite emplear embocaduras 7 y 8 con sección de conexión rectangular, y casi cuadrada, que se conecten con los conductos 5 y 6, cuya sección es más pequeña, mediante una reducción progresiva de sección, lo que les proporciona forma general de campana.

La utilización de una pluralidad de conductos 5 y 6 de extracción reduce el caudal de aire que recorre las cavidades 11 y 12, tangencialmente, para acceder a las embocaduras 7 y 8, y el reparto del flujo de extracción entre las dos cavidades 11 y 12 reduce adicionalmente este caudal tangencial. De ese modo ya no existe la preocupación de ver la extracción limitada por una sección insuficiente de las cavidades 11 y 12. Una gran ventaja de la invención es, también, que el agrupamiento de los orificios 20 y 21, por pares adyacentes, bajo embocaduras relativamente grandes permite suprimir la mitad de los conductos de extracción de los diseños anteriores.

Por otro lado, la figura 3 representa otros orificios 22 practicados en la envuelta externa 9 y situados en la fila de los orificios 21, es decir, que conducen a la misma cavidad 12. Se trata de orificios de extracción, para otras utilizaciones, de parte del aire comprimido extraído a través de la hendidura 13 y que ha llegado a la cavidad 12. De ese modo, la contribución conjunta de las cavidades 11 y 12 para la entrega de aire destinado a una utilización determinada (en este caso, la cabina) no excluye la utilización de estas cavidades para entregar un caudal de aire adicional destinado a otros usos.

Claims (4)

1. Sistema de purga de aire de un compresor de motor de avión a través de un forro (10) de un cárter (1) que delimita una vena de flujo del aire, que comprende orificios (20, 21) practicados en una envuelta externa (9) de un cárter que delimita una pluralidad de cavidades (11, 12) con el forro, llegando el aire de purga a los orificios después de haber atravesado el forro, y que comprende, también, conductos (5, 6) de extracción conectados con la envuelta externa en torno a orificios, en el que el aire de purga recorre dos de las cavidades y los conductos (5, 6) de extracción se extienden, mediante embocaduras (7, 8), en torno a pares de los orificios, conduciendo los orificios de cada par, respectivamente, a dichas dos cavidades recorridas por el aire de purga, caracterizado porque el forro (10) comprende una hendidura (13), única, situada delante de las pestañas (16, 17) que delimitan las dos cavidades recorridas por el flujo de aire, en cuyas pestañas hay practicados orificios (18, 19) para la entrada del aire a dichas cavidades.

2. Sistema de purga de aire según la reivindicación 1, caracterizado porque los orificios (20, 21) son oblongos, alargados en la dirección tangencial del compresor, y están dispuestos, en filas, en la dirección longitudinal del compresor.

3. Sistema de purga de aire según la reivindicación 2, caracterizado porque las embocaduras (7, 8) se ensanchan, a modo de campana de sección casi cuadrada, en dirección a la envuelta externa.

4. Sistema de purga de aire según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los conductos (5, 6) son dos y están opuestos diametralmente en el cárter.