ES2240670T3 - Alabe de turbina con alma de estanqueidad. - Google Patents

Alabe de turbina con alma de estanqueidad.

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ES2240670T3 ES02291315T ES02291315T ES2240670T3 ES 2240670 T3 ES2240670 T3 ES 2240670T3 ES 02291315 T ES02291315 T ES 02291315T ES 02291315 T ES02291315 T ES 02291315T ES 2240670 T3 ES2240670 T3 ES 2240670T3
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Abstract

Álabe (2) de una etapa móvil de rotor de turbina que consta de una cara interna (8) y de una cara externa (10) dispuestas a una parte y otra parte de un eje de álabe (XX¿), constando el mencionado álabe (2), además de un talón (6) situado en su extremo periférico externo y de al menos una alma de estanqueidad (12, 14) formada sobre el mencionado talón (6), estando dispuesta la mencionada alma de estanqueidad (12, 14) transversalmente a las caras interna (8) y externa (10) y presentando una primera parte de extremo (16, 18) en la cara externa (10) y una segunda parte del extremo (20, 22) en la cara interna (8), teniendo la mencionada primera parte de extremo (16, 18) una altura más importante que la altura de la mencionada segunda parte de extremo (20, 22), presentando la mencionada alma un vértice de alma (26) entre las mencionadas partes de extremo primera (16, 18) y segunda (20, 22), caracterizado por el hecho de que el mencionado vértice de alma (26) presenta una superficie convexa (28)que se extiende entre las mencionadas primera y segunda partes de extremo.

Description

Álabe de turbina con alma de estanqueidad.
La invención se refiere a un álabe de una etapa móvil de rotor de turbina que consta de una cara interna y de una cara externa dispuestas a una y otra parte de un eje de álabe, constando el mencionado álabe además de un talón situado en su extremo periférico externo y de al menos un alma de estanqueidad formada sobre el mencionado talón, estando dispuesta la mencionada alma de estanqueidad transversalmente a las caras interna y externa y presentando una primera parte de extremo en la cara externa y una segunda parte de extremo en la cara interna, teniendo la mencionada primera parte de extremo una altura más importante que la altura de la mencionada segunda parte de extremo, presentando la mencionada alma un vértice de alma entre las mencionadas primera y segunda partes de extremo.
Los rendimientos óptimos de las turbomáquinas, destinadas a la aviación u otras producciones industriales, son mejorados continuamente. Por ejemplo, es posible aumentar la eficacia de una etapa de la turbina o de compresión constituida de álabes móviles, mejorando la estanqueidad entre el rotor y el estator en los extremos de los álabes y asegurando una adaptación en el funcionamiento de las piezas móviles y fijas.
Según las condiciones de funcionamiento del motor, se han observado ciertos fenómenos de inestabilidad vibratoria de los álabes móviles. Principalmente, las vibraciones pueden provenir de las condiciones de circulación aerodinámica en el nivel de los vértices de los álabes.
Generalmente, existe un juego entre el vértice de los álabes y el estator asociado. En funcionamiento, los rozamientos entre los álabes y la virola, que pueden conducir a deterioros en el nivel de los extremos de los álabes y/o de la superficie de la virola y a la variación del juego citado anteriormente, surgen por varias razones. En efecto, por una parte, el rotor y la virola que le es concéntrica no tienen formas perfectamente circulares. Por otra parte, existen unas variaciones de la dilatación térmica diferenciadas entre el rotor y la virola. Y finalmente, las deformaciones mecánicas provienen de las presiones que se ejercen sobre las piezas móviles del rotor o sobre las piezas fijas del estator asociado.
Para disminuir estos rozamientos, es conocido colocar guarniciones de estanqueidad y de desgaste formadas de materiales "susceptibles de abrasión" sobre las superficies internas del estator enfrente de los álabes móviles. Estas superficies son susceptibles de abrasión, lo que significa que están revestidas de un material que va a desgastarse o a sufrir abrasión en función del paso de los álabes hasta acomodarse con estos. Los álabes son entonces portadores de almas sobre su periferia que están destinadas a cooperar con las guarniciones susceptibles de abrasión. Las almas se presentan bajo la forma de elementos perfilados en material abrasivo; tal dispositivo está descrito en el documento EP-A-287371.
Es conocido colocar las almas en diente de sierra de un álabe a otro para evitar su desgaste. Sin embargo, estas almas presentan un vértice rectilíneo que entraña una sección de fugas residuales importante.
El objetivo de la invención es proponer unos álabes que constan de almas que permiten disminuir esta sección de fugas residuales, permitiendo así aumentar el rendimiento de la turbina y por tanto disminuir el consumo específico del motor.
La invención alcanza su objetivo por el hecho de que el vértice del alma presenta una superficie convexa que se extiende entre las partes de extremo primera y segunda.
Siendo el vértice del alma convexo, la sección disponible entre el vértice y la superficie de la virola se encuentra disminuida.
La superficie convexa presenta ventajosamente una sección transversal circular que tiene un eje mediano, un centro y un radio.
Para facilitar la realización de las almas, es ventajoso escoger un arco de círculo como forma del vértice.
Ventajosamente, el eje mediano está desviado en un ángulo con relación al eje del álabe, estando el ángulo orientado de la cara interna hacia la cara externa, y el centro está descentrado en una distancia medida perpendicular al eje del álabe.
La primera parte de extremo tiene una altura más importante que la segunda parte de extremo para guardar el efecto de diente de sierra entre dos álabes consecutivos. Por esta razón, es necesario orientar la curvatura del arco de círculo si se desea unir las dos partes de extremo entre ellas con la sola y única superficie curvilínea.
La distancia es ventajosamente al menos igual a la mitad de la separación entre la mencionada primera parte de extremo y la mencionada segunda parte de extremo.
Para tener un destalonado del alma que permita evitar su desgaste, es preferible desviar el centro de curvatura del vértice en un medio-paso con relación al eje del álabe.
Ventajosamente, la diferencia de altura entre la mencionada primera parte de extremo y la mencionada segunda parte de extremo es de al menos 0,2 mm.
Esta diferencia de altura permite conservar el efecto de diente de sierra entre dos álabes consecutivos.
El álabe consta ventajosamente de dos almas sensiblemente paralelas para generar un laberinto para el aire que circula entre los álabes y la virola, permitiendo disminuir las inestabilidades vibratorias.
Otras características y ventajas de la invención se desprenderán de la lectura de la siguiente descripción hecha a título de ejemplo no limitativo y con referencia a los dibujos anexos, en los cuales:
- la figura 1 es una vista en perspectiva de un álabe de turbina que consta de dos almas.
- la figura 2 es una vista desde arriba de la figura 1,
- la figura 3 es un corte transversal de varios álabes montados sobre un rotor dispuesto en una virola, y
- la figura 4 es una vista simplificada mostrando un álabe en contacto con la virola.
La figura 1 muestra un álabe 2 de turbomáquina que consta de un pie del álabe 4 en su extremo interno y de un talón 6 en su extremo periférico externo. Para favorecer la circulación axial, el álabe 2 se extiende a lo largo de un eje X-X' perpendicular al eje del rotor sobre el que está montado el mencionado álabe 2, según un perfil que tiene una cara interna 8 y una cara externa 10. Dos almas 12 y 14 están formadas sobre la cara externa del talón 6.
Las figuras 1 y 2 muestran que las almas 12 y 14 están dispuestas transversalmente a las caras interna 8 y externa 10. Las almas 12 y 14 tienen cada una primera parte de extremo 16, respectivamente 18, situada en la cara externa 10 y una segunda parte de extremo 20, respectivamente 22, situada en la cara interna 8.
La figura 3 representa varios álabes 2 montados sobre un rotor no representado situado en un estator 24 y cuyo sentido de rotación está indicado por una flecha F. Los álabes constan todos de almas 12 y 14. Las almas 12 y 14 están dispuestas en unos planos paralelos perpendiculares al eje de rotación del rotor y se extienden periféricamente sobre un ángulo igual a un paso angular entre álabes con el fin de formar un laberinto con la pared interna del estator 24. Solo las almas 12 son visibles sobre esta figura 3.
La primera parte de extremo 16 tiene una altura superior a la altura de la segunda parte de extremo 20 a fin de formar un efecto de diente de sierra de un alma 12 formada sobre un primer álabe 2 del alma 12 formada sobre el álabe 2 siguiente. Se escoge de preferencia una diferencia de altura d igual a 0,2 mm para evitar un desgaste del alma 12.
El estator 24 consta sobre su pared interna de un material susceptible de abrasión que en el curso del funcionamiento va a permitir que el estator al ser sometido a abrasión se adapte a la forma de las almas 12 y 14 rozando contra él. Así, se encuentra que los rozamientos están disminuidos después de la adaptación de las superficies entre ellas, lo que permite disminuir las fugas.
Para disminuir las fugas residuales, entre los vértices 26 de las almas 12 y 14 y el estator 24, los vértices 26 presentan una superficie convexa en el sentido de la circunferencia. Las partes sombreadas sobre la figura 3 muestran la disminución de las superficies de fuga con relación a la técnica anterior.
En particular, la sección del vértice 26 se presenta bajo la forma de un arco de círculo 28 de centro O y de radio R. La primera parte de extremo 16 esta unida a la segunda 20 por el vértice 26, cuyo arco de círculo 28 está inclinado, puesto que las dos partes de extremo 16 y 20 son de altura diferente. De este modo, el centro O del arco del círculo 28 está descentrado en una distancia L con relación al centro \Omega de rotación de los álabes cuando están montadas sobre el rotor 24. La distancia L es al menos igual a la mitad de la longitud del alma, lo que corresponde a un medio-paso, es decir a la mitad de la separación entre dos álabes 2 consecutivos.
En realidad, el eje mediano x-x' del alma está desviado en un ángulo \alpha orientado con relación al eje del álabe X-X' hacia la cara externa 10. La orientación del ángulo \alpha es pues opuesta al sentido de rotación del rotor 24 indicado por la flecha F. El radio de curvatura R del arco del círculo 28 puede ser igual o inferior al radio de la virola.

Claims (7)

1. Álabe (2) de una etapa móvil de rotor de turbina que consta de una cara interna (8) y de una cara externa (10) dispuestas a una parte y otra parte de un eje de álabe (XX'), constando el mencionado álabe (2), además de un talón (6) situado en su extremo periférico externo y de al menos una alma de estanqueidad (12,14) formada sobre el mencionado talón (6), estando dispuesta la mencionada alma de estanqueidad (12,14) transversalmente a las caras interna (8) y externa (10) y presentando una primera parte de extremo (16,18) en la cara externa (10) y una segunda parte del extremo (20,22) en la cara interna (8), teniendo la mencionada primera parte de extremo (16,18) una altura más importante que la altura de la mencionada segunda parte de extremo (20,22), presentando la mencionada alma un vértice de alma (26) entre las mencionadas partes de extremo primera (16,18) y segunda (20,22),
caracterizado por el hecho de que el mencionado vértice de alma (26) presenta una superficie convexa (28) que se extiende entre las mencionadas primera y segunda partes de extremo.
2. Álabe (2) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la mencionada superficie convexa (28) presenta una sección transversal circular que tiene un eje mediano (xx'), un centro (O) y un radio (R).
3. Álabe (2) según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que el mencionado eje mediano (xx') está desviado un ángulo (\alpha) con relación al eje del álabe (XX'), estando orientado el mencionado ángulo (\alpha) de la cara interna (8) hacia la cara externa (10) y por el hecho de que el centro (O) está descentrado en una distancia (L) medida perpendicular al eje del álabe (XX').
4. Álabe (2) según la reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que la distancia (L) es al menos igual a un medio-paso correspondiente a la mitad de la separación entre la mencionada primera parte de extremo (16,18) y la mencionada segunda parte de extremo (20,22).
5. Álabe (2) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que la diferencia de altura (d) entre la mencionada primera parte de extremo (16,18) y la mencionada segunda parte de extremo (20,22) es de al menos 0,2 mm.
6. Álabe (2) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por el hecho de que consta de dos almas (12,14).
7. Álabe (2) según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que las dos almas (12,14) son sensiblemente paralelas.
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Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004025321A1 (de) 2004-05-19 2005-12-08 Alstom Technology Ltd Strömungsmaschinenschaufel
US7549841B1 (en) 2005-09-03 2009-06-23 Florida Turbine Technologies, Inc. Pressure balanced centrifugal tip seal
FR2893268B1 (fr) * 2005-11-15 2008-02-08 Snecma Sa Procede de realisation d'un rebord situe a l'extremite libre d'une aube, aube obtenue par ce procede et turbomachine equipee de cette aube
US20090097979A1 (en) * 2007-07-31 2009-04-16 Omer Duane Erdmann Rotor blade
FR2923524B1 (fr) * 2007-11-12 2013-12-06 Snecma Aube metallique fabriquee par moulage et procede de fabrication de l'aube
DE102008061800A1 (de) * 2008-12-11 2010-06-17 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Segmentierte Dichtlippen für Labyrinthdichtungsringe
FR2950104B1 (fr) * 2009-09-11 2011-12-09 Snecma Roue de turbomachine
US8613596B2 (en) * 2009-12-28 2013-12-24 Rolls-Royce Corporation Vane assembly having a vane end seal
US9151166B2 (en) 2010-06-07 2015-10-06 Rolls-Royce North American Technologies, Inc. Composite gas turbine engine component
EP2412927A1 (en) * 2010-07-29 2012-02-01 Alstom Technology Ltd Turbine blade
RU2010150602A (ru) * 2010-12-09 2012-06-20 Альстом Текнолоджи Лтд (Ch) Бандаж лопатки ротора
EP2604797B1 (de) * 2011-12-13 2020-01-22 MTU Aero Engines GmbH Laufschaufel mit einer Rippenanordnung mit abrasiver Beschichtung
FR2985759B1 (fr) * 2012-01-17 2014-03-07 Snecma Aube mobile de turbomachine
US20130230379A1 (en) * 2012-03-01 2013-09-05 General Electric Company Rotating turbomachine component having a tip leakage flow guide
CN102926819A (zh) * 2012-10-23 2013-02-13 如皋透平叶片制造有限公司 一种汽轮机叶片防窜动叶冠
FR3001759B1 (fr) 2013-02-07 2015-01-16 Snecma Rouge aubagee de turbomachine
US10167729B2 (en) 2013-03-15 2019-01-01 United Technologies Corporation Knife edge with increased crack propagation life
FR3072121B1 (fr) * 2017-10-06 2021-07-30 Safran Aircraft Engines Dispositif d'etancheite entre rotor et stator de turbomachine
FR3073595B1 (fr) 2017-11-15 2020-02-07 Safran Helicopter Engines Joint a labyrinthe comprenant une lechette dotee d'un deflecteur
GB201801296D0 (en) * 2018-01-26 2018-03-14 Rolls Royce Plc Circumferental seal
FR3095025B1 (fr) * 2019-04-12 2021-03-05 Safran Aircraft Engines Joint d’étanchéité à labyrinthe comportant un élément abradable à densité variable de cellules
FR3128970A1 (fr) 2021-11-05 2023-05-12 Safran Aircraft Engines Dispositif d’etancheite a labyrinthe pour une turbomachine d’aeronef
FR3139856B1 (fr) * 2022-09-21 2024-09-06 Safran Aircraft Engines Roue de turbomachine

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1159965B (de) * 1961-08-10 1963-12-27 Bbc Brown Boveri & Cie Einrichtung zur Schwingungsdaempfung an einem Turbinen- oder Verdichter-Schaufelkranz
US3339933A (en) * 1965-02-24 1967-09-05 Gen Electric Rotary seal
GB1194061A (en) * 1968-01-17 1970-06-10 Rolls Royce Improvements relating to Pressure Exchanger Rotors
SU792014A1 (ru) * 1978-12-13 1980-12-30 Предприятие П/Я М-5906 Лабиринтное уплотнение
US4576551A (en) * 1982-06-17 1986-03-18 The Garrett Corporation Turbo machine blading
US4822248A (en) * 1987-04-15 1989-04-18 Metallurgical Industries, Inc. Rebuilt shrouded turbine blade and method of rebuilding the same
FR2615254A1 (fr) * 1987-05-13 1988-11-18 Snecma Aube mobile de soufflante comportant une depouille en extremite
DE4015206C1 (es) * 1990-05-11 1991-10-17 Mtu Muenchen Gmbh
JP2001055902A (ja) * 1999-08-18 2001-02-27 Toshiba Corp タービン動翼
DE10047307A1 (de) * 2000-09-25 2002-08-01 Alstom Switzerland Ltd Dichtungsanordnung

Also Published As

Publication number Publication date
CA2448802A1 (fr) 2002-12-05
DE60203214T2 (de) 2006-03-23
EP1262633A1 (fr) 2002-12-04
US6939104B2 (en) 2005-09-06
EP1262633B1 (fr) 2005-03-16
RU2296226C2 (ru) 2007-03-27
JP2004526899A (ja) 2004-09-02
RU2003134537A (ru) 2005-05-10
FR2825411A1 (fr) 2002-12-06
FR2825411B1 (fr) 2003-09-19
US20040146404A1 (en) 2004-07-29
DE60203214D1 (de) 2005-04-21
WO2002097241A1 (fr) 2002-12-05
CA2448802C (fr) 2009-01-13
JP4074244B2 (ja) 2008-04-09

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