ES2245671T3 - Amortiguador de alabes y procedimiento de fabricacion del mismo. - Google Patents
Amortiguador de alabes y procedimiento de fabricacion del mismo.Info
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Abstract
Un amortiguador (50) de álabes de motor (10) de turbina para amortiguar las vibraciones de los álabes (12) en un motor (10) de turbina, comprendiendo dicho amortiguador (50) de álabes: un cuerpo alargado (52) que se extiende entre un extremo delantero (54) y un extremo trasero (56) opuesto a dicho extremo delantero (54), cuyo cuerpo (52) tiene una forma y unas dimensiones para alojarse dentro de una separación (46), formada entre las plataformas adyacentes (22) de los álabes (12), de manera que el cuerpo (52) encaja a rozamiento con dichas plataformas adyacentes (22) para amortiguar las vibraciones de dichos álabes (12) y para impedir que pase aire a través de dicha separación (46) durante el funcionamiento del motor (10); y una fijación (70) montada al menos en uno de dichos extremos delantero (54) y trasero (56) del cuerpo (52), teniendo la fijación (70) una forma y unas dimensiones para alojarse dentro de un rebaje (72) formado al menos en uno de los álabes adyacentes (12) para mantenerel cuerpo (52) entre los álabes (12), teniendo dicha fijación (70) una forma y unas dimensiones para impedir que pase aire entre los álabes (12) y la fijación (70) durante el funcionamiento del motor (10).
Description
Amortiguador de álabes y procedimiento de
fabricación del mismo.
La presente invención se refiere genéricamente a
amortiguadores de álabes para amortiguar las respuestas vibratorias
de los álabes de motores de turbina tales como los motores de
turbina de gas para aviación.
Los motores de turbina tienen un estator y uno o
más rotores. Cada rotor tiene unas filas de álabes montados en uno o
más discos montados rotativamente sobre el estator. Los álabes y los
discos tienen unas frecuencias naturales a las cuales resuenan
cuando son excitados. Cuando los álabes y los discos resuenan, los
esfuerzos producidos en los álabes y los discos crecen y decrecen.
Con el tiempo, estos esfuerzos oscilantes pueden provocar el fallo
de los álabes y/o los discos debido a la fatiga del material. Puede
reducirse la magnitud de los esfuerzos oscilantes en los álabes y
los discos y puede aumentarse la vida de las piezas amortiguando la
respuesta vibratoria de esas piezas.
Se han desarrollado diversos tipos de
amortiguadores de álabes para amortiguar las respuestas vibratorias.
Por ejemplo, algunos álabes incluyen unos refuerzos que se extienden
entre las aletas aerodinámicas de los álabes adyacentes para
amortiguar la respuesta vibratoria. Aunque al unir con refuerzos los
álabes adyacentes puede amortiguarse afectivamente la respuesta
vibratoria, los refuerzos aumentan el peso del álabe y los
consiguientes esfuerzos. Puesto que los esfuerzos aumentan con la
velocidad de rotación, es posible que no puedan utilizarse
refuerzos en aquellos álabes que deban girar a altas velocidades,
tales como los álabes de alta presión de las turbinas de los
motores de aviación.
Se describen ejemplos de amortiguadores para
álabes de rotores de turbinas en los documentos
US-A-5.749.705 y
US-A-4.936.749.
Otro tipo de amortiguador es un amortiguador bajo
plataforma que se coloca entre el disco y el álabe. Cuando gira el
rotor, estos amortiguadores son forzados radialmente hacia el
exterior hasta que se apoyan en las superficies de los álabes
adyacentes, encaradas hacia el interior. El rozamiento entre los
amortiguadores y los álabes amortigua las vibraciones de los
álabes, reduciendo los esfuerzos vibratorios y alargando la vida
del álabe. Además, tal como apreciarán los expertos en la técnica,
los álabes portan los amortiguadores de manera que se incremente el
rozamiento entre los álabes y los discos y se incremente la carga
sobre algunas partes de los álabes y del disco. Este incremento del
rozamiento y de la carga también afecta a la respuesta vibratoria
de los álabes. Algunos de estos amortiguadores bajo plataforma
tienen la ventaja adicional de que sellan la separación entre álabes
adyacentes para mejorar el flujo de aire de refrigeración entre los
álabes y el disco.
Entre las diversas características de la presente
invención, debe observarse la provisión de un amortiguador de álabes
de motor de turbina para amortiguar las vibraciones de los álabes
en un motor de turbina. El amortiguador de álabes incluye un cuerpo
alargado que se extiende entre un extremo delantero y un extremo
trasero opuesto al extremo delantero. El cuerpo tiene forma y
dimensiones para alojarse dentro de una separación, formada entre
las plataformas adyacentes de los álabes, de manera que el cuerpo
encaja a rozamiento con las plataformas adyacentes para amortiguar
las vibraciones de los álabes y para impedir que pase aire a través
de la separación durante el funcionamiento del motor. El
amortiguador incluye también una fijación montada al menos en uno
de los extremos delantero y trasero del cuerpo. La fijación tiene
forma y dimensiones para alojarse dentro de un rebaje formado al
menos en uno de los álabes adyacentes para mantener el cuerpo entre
los álabes. La fijación tiene forma y dimensiones para impedir que
pase aire entre los álabes y la fijación durante el funcionamiento
del motor.
En otro aspecto, la presente invención incluye un
procedimiento para fabricar un amortiguador de álabes de motor de
turbina para amortiguar las vibraciones de los álabes en un motor
de turbina. El procedimiento comprende las etapas de cortar un
alambre a una longitud correspondiente a una ranura formada en una
plataforma de álabe en la cual vaya a utilizarse el amortiguador, y
sujetar una fijación a un extremo del alambre.
En otro aspecto más, la presente invención
incluye un motor de turbina que comprende un disco que tiene una
periferia genéricamente circular y una pluralidad de álabes
montados sobre la periferia del disco. Cada uno de los álabes
incluye una aleta aerodinámica que se extiende hacia fuera desde
una plataforma. El motor incluye además un amortiguador para
amortiguar las vibraciones de la pluralidad de álabes. El
amortiguador incluye un cuerpo alargado y una fijación montada al
menos en un extremo del cuerpo. La fijación tiene forma y
dimensiones para alojarse en un rebaje formado al menos en uno de
los álabes adyacentes para sujetar el amortiguador entre los
álabes. La fijación impide el paso de aire entre los álabes y la
fijación durante el funcionamiento del motor.
Se describirá a continuación una realización de
la invención, a título de ejemplo, con referencia a los dibujos
adjuntos, en los cuales:
La Figura 1 es un alzado frontal fragmentario de
un disco y unos álabes representados en sección parcial para mostrar
un amortiguador de la presente invención;
La Figura 2 es una perspectiva de uno de los
álabes y de un amortiguador de la presente invención; y
La Figura 3 es un detalle de los álabes y del
amortiguador representados en la Figura 1.
En las diversas vistas de los dibujos, los mismos
números de referencia identifican a las mismas piezas.
Refiriéndose a los dibujos y en particular a la
Figura 1, una porción de un motor de turbina, tal como un motor de
turbina de gas para aviación está identificado en su totalidad por
el número de referencia 10. El motor 10 incluye una pluralidad de
álabes (genéricamente identificados por 12) montados sobre un disco
(genéricamente identificado por 14). Cada álabe 12 tiene una aleta
aerodinámica 20 (parcialmente representada) que se extiende hacia
fuera (hacia arriba según se observa la Figura 1) desde una
plataforma 22. Una cola de milano 24 tiene forma y dimensiones para
alojarse en una ranura complementaria 30 existente en el disco 14 y
definida por unos postes 32. Según se muestra en la Figura 2, una
faldilla 40 se extiende hacia dentro desde cada extremo de la
plataforma 22. Las faldillas 40 y la plataforma 22 definen una
cavidad 42 encima de cada poste 32 (Figura 1) para que el aire de
refrigeración circule por encima del poste y alrededor de la cola de
milano 24. Unas alas 44 salen de las faldillas 40 para reducir el
huelgo entre el álabe 12 y las estructuras adyacentes del estator
(no representadas), como es sabido en la técnica. Una separación 46
(Figura 1) separa la plataforma 22 de los álabes 12 adyacentes.
Según se ilustra en la Figura 1, un amortiguador,
generalmente identificado por 50, está situado entre las plataformas
22 de los álabes 12 adyacentes para amortiguar las vibraciones de
los álabes. Según se muestra en la Figura 2, el amortiguador 50
tiene un cuerpo alargado 52 que se extiende entre un extremo
delantero 54 y un extremo trasero 56 opuesto al extremo delantero.
El cuerpo 52 tiene forma y dimensiones para alojarse en la
separación 46, formada entre las plataformas adyacentes 22 de los
álabes 12, de manera que el cuerpo encaje a rozamiento con las
plataformas adyacentes para amortiguar las vibraciones de los álabes
y para impedir el paso de aire por la separación durante el
funcionamiento del motor. Aunque el cuerpo 52 puede tener otras
configuraciones sin salirse del alcance de la presente invención,
en una realización preferida, adaptada para su utilización con una
separación 46 que tenga una anchura 58 (Figura 3) aproximadamente
comprendida entre 0,127 y 0,254 mm (0,005 y 0,010 pulgadas), el
cuerpo es un alambre cilíndrico con un diámetro 60 (Figura 3) de
aproximadamente 1,143 mm (0,045 pulgadas). Así pues, el alambre
tiene un diámetro 60 mayor que la anchura 58 de la separación 46
formada entre las plataformas adyacentes 22 de los álabes 12.
Además, según se ilustra en la Figura 2, el alambre tiene una
longitud generalmente igual a las plataformas 22 de los álabes
12.
En cada extremo 54, 56 del cuerpo 52 se monta una
fijación cilíndrica 70. Según se ilustra en la Figura 2, cada
fijación 70 tiene forma y dimensiones para alojarse en un rebaje
complementario 72, formado en cada uno de los álabes 12, para
sujetar el cuerpo 52 entre los álabes, tanto radial como axialmente,
de manera que el amortiguador 50 permanezca en posición cuando el
rotor esté girando y cuando esté en reposo. Además, la fijación 70
tiene forma y dimensiones para impedir que pase aire entre los
álabes 12 y la fijación durante el funcionamiento del motor. Aunque
la fijación 70 puede tener otras configuraciones sin salirse del
alcance de la presente invención, en una realización preferida la
fijación es cilíndrica con un diámetro 74 de aproximadamente 1,905
mm (0,075 pulgadas) y una longitud 76 de aproximadamente 1,905 mm
(0,075 pulgadas). Según se ilustra en la Figura 2, el cuerpo 52
tiene un eje central 78 y la fijación 70 está desplazada con
respecto al eje central. Además, la fijación 70 forma un ángulo con
respecto al eje central 78 del cuerpo 52 para adaptarse a la forma
de la plataforma 22.
Según se muestra en la Figura 3, cada plataforma
22 de los álabes 12 tiene un lado de succión 80 y un lado de presión
82 opuesto al lado de succión. Aunque el lado de succión 80 y el
lado de presión 82 pueden tener diferentes configuraciones sin
salirse del alcance de la presente invención, en una realización
preferida el lado de succión se extiende radialmente y una parte
del lado de presión se extiende angularmente con respecto al lado de
succión. Esta configuración hace que el amortiguador apoye radial y
tangencialmente sobre los álabes adyacentes para amortiguar el
movimiento relativo tanto radial como tangencialmente. Además, el
lado de presión 82 tiene una ranura 86 formada por la parte angular
y los rebajes 72. La ranura 86 aloja el cuerpo 52 cuando el
amortiguador 50 está instalado entre los álabes 12.
Para fabricar el amortiguador 50 de la presente
invención, se corta un alambre a una longitud correspondiente a la
ranura 86 formada en la plataforma 22 del álabe. Se sujeta una
fijación 70 en cada extremo del alambre, y se dobla el cuerpo 52
para adaptarlo a la forma de la ranura 86. Aunque las fijaciones 70
pueden sujetarse mediante otros procedimientos sin salirse del
alcance de la presente invención, en una realización preferida las
fijaciones se sujetan al alambre embutiéndolas en su lugar. Puesto
que durante el funcionamiento del motor no se ejercen cargas
elevadas sobre las fijaciones 70, la embutición proporciona una
unión adecuada entre la fijación 70 y el cuerpo 52 del amortiguador
50. El cuerpo 52 y las fijaciones 70 pueden fabricarse con
cualquier material convencional, tal como Hastelloy. Hastelloy es
una marca registrada de Hynes Internacional, Inc. De Kokomo,
Indiana.
Al presentar los elementos de la presente
invención o de las realizaciones preferidas de la misma, los
artículos "un", "el" y "dicho" pretenden significar
que existen uno o más elementos. Los términos "comprende",
"incluye" y "tiene" pretenden ser inclusivos y significan
que pueden existir elementos adicionales aparte de los elementos
listados.
Claims (10)
1. Un amortiguador (50) de álabes de motor (10)
de turbina para amortiguar las vibraciones de los álabes (12) en un
motor (10) de turbina, comprendiendo dicho amortiguador (50) de
álabes:
un cuerpo alargado (52) que se extiende entre un
extremo delantero (54) y un extremo trasero (56) opuesto a dicho
extremo delantero (54), cuyo cuerpo (52) tiene una forma y unas
dimensiones para alojarse dentro de una separación (46), formada
entre las plataformas adyacentes (22) de los álabes (12), de manera
que el cuerpo (52) encaja a rozamiento con dichas plataformas
adyacentes (22) para amortiguar las vibraciones de dichos álabes
(12) y para impedir que pase aire a través de dicha separación (46)
durante el funcionamiento del motor (10); y
una fijación (70) montada al menos en uno de
dichos extremos delantero (54) y trasero (56) del cuerpo (52),
teniendo la fijación (70) una forma y unas dimensiones para
alojarse dentro de un rebaje (72) formado al menos en uno de los
álabes adyacentes (12) para mantener el cuerpo (52) entre los álabes
(12), teniendo dicha fijación (70) una forma y unas dimensiones
para impedir que pase aire entre los álabes (12) y la fijación (70)
durante el funcionamiento del motor (10).
2. Un amortiguador (50) según se establece en la
reivindicación 1, en el cual dicha fijación (70) es una fijación
delantera (70) montada en dicho extremo delantero (54) del cuerpo
(52) y el amortiguador (50) incluye también una fijación trasera
(70) montada en dicho extremo trasero (56) del cuerpo (52), teniendo
la fijación trasera (70) una forma y unas dimensiones para alojarse
dentro de un rebaje (72) formado al menos en uno de los álabes
adyacentes (12) para mantener el cuerpo (52) entre los álabes (12),
teniendo dicha fijación trasera (70) una forma y unas dimensiones
para impedir que pase aire entre los álabes (12) y dicha fijación
trasera (70) durante el funcionamiento del motor (10).
3. Un amortiguador (50) según se establece en la
reivindicación 1, en el cual el cuerpo (52) es un alambre.
4. Un amortiguador (50) según se establece en la
reivindicación 3, en el cual el alambre es cilíndrico.
5. Un amortiguador (50) según se establece en la
reivindicación 4, en el cual el alambre tiene un diámetro (60) mayor
que la anchura de la separación (46) formada entre las plataformas
adyacentes (22) de los álabes (12).
6. Un procedimiento para fabricar un amortiguador
(50) de álabes de motor (10) de turbina para amortiguar las
vibraciones de los álabes (12) en un motor (10) de turbina,
comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:
cortar un alambre a una longitud correspondiente
a una ranura (86) formada en una plataforma (22) de álabe en la cual
será utilizado el amortiguador (50); y
sujetar una fijación (70) a un extremo del
alambre.
7. Un procedimiento según se establece en la
reivindicación 6, en el cual la etapa de sujetar la fijación (70)
se efectúa embutiendo la fijación (70) sobre el alambre.
8. Un motor (10) de turbina que tiene un
amortiguador (50) de álabes según se establece en la reivindicación
1, motor (10) de turbina que comprende:
un disco (14) con una periferia genéricamente
circular; y
una pluralidad de álabes (12) montados sobre la
periferia del disco (14), incluyendo cada uno de dichos álabes (12)
una aleta aerodinámica (20) que se extiende hacia fuera desde una
plataforma (22).
9. Un motor (10) según se establece en la
reivindicación 8, en el cual la plataforma (22) de dicha pluralidad
de álabes (12) tiene un lado de succión (80) y un lado de presión
(82), y en el cual uno de dichos lados de succión (80) o lado de
presión (82) se extiende radialmente.
10. Un motor (10) según se establece en la
reivindicación 9, en el cual dicho lado de succión (80) se extiende
radialmente.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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|---|---|
| ES2245671T3 true ES2245671T3 (es) | 2006-01-16 |
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|---|---|---|---|
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