ES2250844T3 - Dsiposicion de sujecion de sectores en arco de circulo de un distribuidor portador de alabes. - Google Patents

Abstract

Disposición de sujeción de sectores (25) en arco de círculo de distribuidores portadores de álabes a una carcasa (31) de estator, que comprende caras (29, 30, 37, 38, 39) de soporte de orientación radial y axial para los sectores, repartidas sobre la carcasa y piezas autónomas de sujeción, incluyendo al menos una cara (37) de orientación radial orientada hacia el exterior y una cara (39) de orientación axial, siendo ambas caras de recuperación de esfuerzos ejercidos sobre los álabes de los sectores, sectores (32) de estanqueidad que están fijos a la carcasa y que se alternan con los sectores de los distribuidores en dirección axial, caracterizada porque dichas caras de orientación radial hacia el exterior y axial de recuperación de esfuerzos están situadas sobre los sectores de estanqueidad.

Description

Disposición de sujeción de sectores en arco de círculo de un distribuidor portador de álabes.

La presente invención se refiere a una disposición de sujeción de sectores en arco de círculo de un distribuidor.

Los distribuidores que se consideran en el presente documento se encuentran en las turbomáquinas y tienen los álabes, encargados de rectificar el paso de los gases, fijados al estator. Los sectores del distribuidor se montan en el interior de la carcasa del estator mediante imbricaciones de ganchos, haciéndolos reposar sobre caras de apoyo, de las cuales algunas deben recuperar los esfuerzos ejercidos sobre los álabes del distribuidor. En la realización conocida de la figura 1, en la que los sectores tienen la referencia 1 y la carcasa del estator la referencia 2, la corona 3 exterior de los sectores 1 del distribuidor comprenden una pata 4 aguas arriba y una pata 5 aguas abajo, ambas en forma de gancho, y la carcasa comprende patas 6 aguas arriba y patas 7 aguas abajo también en forma de gancho, y asociadas por pares a un distribuidor dado. Aguas arriba, la pata 4 del sector 1 está ajustada alrededor de la pata 6 de la carcasa 2, pero aguas abajo es la pata 7 de la carcasa la que está ajustada alrededor de la pata 5 del sector 1. Esto queda justificado si se considera que los esfuerzos F ejercidos sobre el distribuidor se dirigen esencialmente aguas abajo, y se transmiten a la carcasa 2 parcialmente en forma de un momento que comprende una fuerza radial centrípeta R1 hacia delante y una centrífuga R2 aguas abajo. Las patas 4 y 5 de los sectores 1 se apoyan por tanto sobre las patas 6 y 7 de la carcasa 2 en las caras 8 y 9 de contacto, que son caras de recuperación de esfuerzos. El componente axial de los esfuerzos F se transmite también a la carcasa 2 mediante una fuerza axial X que se ejerce aguas abajo de la pata 5, en un extremo 10 curvo con forma de gancho de la pata 7; la cara de contacto entre la pata 5 y el extremo 10 es por tanto una cara 11 axial de recuperación de esfuerzos.

Un inconveniente de este concepto es que las patas 6 y 7 de la carcasa 2 están muy cargadas, lo que es aún más preocupante porque su forma de gancho las hace frágiles y porque durante el funcionamiento están sometidas a calentamientos tanto más importantes cuanto más sobresalen hacia el interior de la corriente de gases, y porque la resistencia intrínseca de la materia que las constituye puede debilitarse. La carcasa se hace mucho más pesada a causa de las patas, que deben hacerse macizas, su fabricación es mucho más difícil debido a la complejidad de su forma y, en la práctica, debe construirse en un material bastante noble, lo que no se justifica en absoluto debido a los esfuerzos que debe soportar fuera de las patas.

Otro inconveniente de este concepto aparece en el momento del montaje: como es necesario que la pata 5 aguas abajo de los sectores 1 pase por encima del extremo 10 curvo con forma de gancho, los sectores 1 deben presentarse de manera oblicua, antes de ser girados cuando han sido ajustados detrás del extremo 10 curvo con forma de gancho, para establecer el contacto con la cara 9 de recuperación de esfuerzos aguas abajo. Las flechas Z1 y Z2 ilustran este movimiento de inclinación seguido de un enderezamiento de los sectores 1 durante el montaje. Se observa que es preciso prever un juego suficiente entre una corona 12 interior de los sectores 1 y una corona 13 interior de los escalonamientos de los álabes 14 del rotor 15, lo que obliga a comprometer la estanqueidad en este lugar.

Cuando se han colocado los sectores de los distribuidores, es posible instalar sectores 16 de estanqueidad situados aguas abajo que comprenden una corona 17 de material que puede desgastarse por fricción que coopera con rebordes 18 de los álabes 14 móviles para formar cierres laberínticos, y que comprenden adicionalmente una corona 19 de soporte cuyos extremos están configurados para adaptarse sobre las patas 6 y 7 de la carcasa 2. El sistema de sujeción es, por lo demás, similar al de los sectores 1 del distribuidor, ya que la corona 19 reposa aguas arriba sobre una cara radialmente exterior de una de las patas 7 de la carcasa 2, y aguas abajo sobre una cara radialmente interior de la otra pata 6. Finalmente, los sectores 1 y 16 del distribuidor y de estanqueidad que se alternan axialmente en la máquina se montan entre sí porque la corona 3 exterior de los sectores 1 del distribuidor comprende aguas arriba una pata 20 que se ajusta en el extremo aguas abajo de los sectores 16 de estanqueidad vecinos, y porque los sectores 16 de estanqueidad tienen igualmente una pata 21 aguas arriba que se ajusta bajo la pata 5 aguas abajo de la corona 3 vecina del distribuidor 1. Las patas 20 y 21 garantizan el que se mantenga la posición de los sectores 1 y 16.

El documento US-4.529.355-A da a conocer un elemento de sujeción en el que la carcasa soporta los sectores de estanqueidad y de los distribuidores mediante casquillos atornillados a la misma. Es por tanto lisa, pero los ganchos están sobre los casquillos, que son además pesados y voluminosos. Este concepto anterior parece, por tanto, aún menos adecuado.

Ahora, la invención se refiere a una disposición de fijación de los sectores del distribuidor de un tipo diferente, cuyo objetivo fundamental es no recurrir a patas en forma de gancho que pertenezcan a la carcasa, con el fin de simplificar ésta y hacer más cómodo el montaje del distribuidor. La idea fundamental que da origen a la invención es que las caras de recuperación de esfuerzos en las direcciones dirigidas axial y radialmente hacia el exterior se situarán a partir de ahora sobre los sectores de estanqueidad, y la carcasa sólo proporcionará esencialmente las caras de soporte no solicitadas o poco solicitadas, aunque los esfuerzos que debe resistir se reducirán considerablemente.

Una forma notable de la invención se caracteriza porque los sectores de los distribuidores y de estanqueidad comprenden patas con dos extremos axiales opuestos, estando las patas de los sectores del distribuidor encerradas entre las patas de los sectores de estanqueidad y la carcasa, y los sectores de estanquidad están fijos a la carcasa mediante una parte mediana.

En modos de realización particulares, se hace un esfuerzo para reducir los esfuerzos transmitidos a la carcasa por los sectores de estanqueidad, y sobre todo el momento resultante de los esfuerzos producidos sobre las diferentes caras de soporte.

Se descubrirán ahora todos los aspectos de la invención por medio de la comparación de las figuras siguientes:

- la figura 1, ya descrita, ilustra una disposición de sujeción de un sector de distribuidor de un tipo conocido;

- la figura 2 ilustra la disposición de sujeción según la invención en una realización preferida.

La forma en conjunto de los sectores de los distribuidores, a los que se asocia ahora la referencia 25, no está muy modificada, y comprenden ahora una corona 26 exterior provista de una pata 27 aguas arriba y una pata 28 aguas abajo. Las patas 27 y 28 se apoyan por sus caras exteriores sobre caras 29 y 30 radiales dirigidas hacia el interior de la carcasa, que tiene ahora la referencia 31. Los sectores de estanqueidad, a partir de ahora 32, están todavía dispuestos alternativamente con los sectores 25 del distribuidor y comprenden, además de una corona 33 de material que puede desgastarse por fricción, una corona 34 exterior cuyos extremos aguas abajo 35 y aguas arriba 36 sirven para encerrar las patas 27 y 28 entre sí y entre las caras 29 y 30 de soporte, respectivamente, de la carcasa 31. Más precisamente, el extremo 35 aguas abajo tiene una cara de soporte radial dirigida hacia el exterior 37 sobre la que pesa el esfuerzo radial centrípeto R_{1}, y el extremo 36 aguas arriba tiene una cara 38 de soporte radial dirigida hacia el exterior y una cara 39 axial de soporte de recuperación del esfuerzo X axial. Las coronas 34 exteriores se unen a la carcasa 31 mediante una parte mediana provista de un nervio 40 (o un resalte) que penetra en una ranura 41 (o en un hueco) de forma complementaria a la carcasa 31 para ajustar con precisión la posición de los sectores 32 de estanqueidad. Se ajustan unos tornillos 42 a través del resalte 40 y la carcasa 31 para fijar los sectores 32 de estanqueidad a la misma. Estos tornillos 42 se solidarizan a la carcasa mediante la tuerca 46. Otro medio de fijación, tal como una espiga ajustada a presión, podría cumplir la misma función.

La mayor parte de los esfuerzos que se ejercen sobre los sectores 25 de distribución es recuperada, en este caso, por los sectores 32 de estanqueidad. Estos deben por tanto estar dimensionados en consecuencia pero, sin embargo, están más bien mucho menos cargados que las patas con forma de gancho de la carcasa 2 de la realización conocida.

Las formas complicadas y frágiles de los ganchos desaparecen realmente de la carcasa 31 así como de los sectores 32 de estanqueidad. Las caras 29 y 30 de soporte de la carcasa 31 se establecen sobre partes macizas y por lo tanto resistentes. Las fuerzas R2 y X, radial y axial, ejercidas por la pata 28 aguas abajo lo hacen sobre piezas diferentes, lo que descarga a ambas.

Además, las fuerzas R_{1} y X ejercen momentos R_{1}xL y Xxl antagonistas sobre la corona 34 exterior alrededor del punto de unión del tornillo 42 a la carcasa 31, y es posible ajustar los brazos L y l de palanca de las fuerzas R y X, respectivamente, mediante una elección juiciosa de la posición del tornillo 42 para que sus momentos tengan valores comparables y para que la flexión producida sobre el tornillo 42 sea entonces muy reducida. Por otro lado, se observa que los sectores 25 del distribuidor pueden montarse tan sólo por movimientos axiales, montándose seguidamente los sectores 32 de estanqueidad detrás de éstos, lo que es más cómodo y proporciona una mayor libertad para disponer la máquina. Pueden ajustarse piezas 43 en ángulo, fijadas a la carcasa 31 mediante espigas 44, para ofrecer una cara 45 de tope axial a los sectores 25 del distribuidor.

Además, este montaje típico axial permite reducir los juegos axiales entre los álabes del estator (la corona 12 interior de los sectores 1 de la figura 1) y los álabes del rotor (la corona 13 interior de los álabes del rotor 15 de la figura 1); por consiguiente, esto permite reducir las secciones 47 de fuga entre el rotor y el estator y garantiza un mejor rendimiento del conjunto con álabes.

Aunque la vista de la figura 2 sea menos completa que la de la figura 1, se debe entender que la invención se extiende sobre un grupo de escalonamientos de sectores 25 y 23 de distribuidor y de estanqueidad, y sobre todo que un escalonamiento de sectores 25 de distribuidores se apoya por sus dos extremos sobre dos escalonamientos de sectores 32 de estanqueidad sucesivos, de la manera que se ha descrito. Se ha realizado el esfuerzo, sobre todo, de representar los sectores 32 de estanqueidad, ya que los sectores 25 de distribuidor son fundamentalmente idénticos a los de la figura 1.

Claims (5)

1. Disposición de sujeción de sectores (25) en arco de círculo de distribuidores portadores de álabes a una carcasa (31) de estator, que comprende caras (29, 30, 37, 38, 39) de soporte de orientación radial y axial para los sectores, repartidas sobre la carcasa y piezas autónomas de sujeción, incluyendo al menos una cara (37) de orientación radial orientada hacia el exterior y una cara (39) de orientación axial, siendo ambas caras de recuperación de esfuerzos ejercidos sobre los álabes de los sectores, sectores (32) de estanqueidad que están fijos a la carcasa y que se alternan con los sectores de los distribuidores en dirección axial, caracterizada porque dichas caras de orientación radial hacia el exterior y axial de recuperación de esfuerzos están situadas sobre los sectores de
estanqueidad.

2. Disposición de sujeción de sectores en arco de círculo de distribuidores según la reivindicación 1, caracterizada porque los sectores de distribuidor y de estanqueidad comprenden patas en dos extremos axiales opuestos, estando las patas (27, 28) de los sectores de distribuidor encerradas entre las patas (35, 36) de los sectores (32) de estanqueidad y la carcasa (31), y los sectores de estanqueidad están fijos a la carcasa mediante una parte mediana.

3. Disposición de sujeción de sectores en arco de círculo de distribuidores según la reivindicación 2, caracterizada porque los sectores de estanqueidad están fijos a la carcasa mediante un elemento (42) que atraviesa la carcasa y que comprende medios de posicionamiento sobre la carcasa.

4. Disposición de sujeción de sectores en arco de círculo de distribuidores según una cualquiera de las reivindicaciones 2 ó 3, caracterizada porque la cara (39) de orientación axial de recuperación de esfuerzos está situada axialmente aguas arriba de los sectores de estanqueidad, y la cara (37) de orientación radial, orientada hacia el exterior, de recuperación de esfuerzos está situada axialmente aguas abajo de los sectores de estanqueidad.

5. Disposición de sujeción de sectores en arco de círculo de distribuidores según las reivindicaciones 3 y 4, caracterizada porque los sectores de estanqueidad están concebidos de manera que los esfuerzos recuperados por las caras de recuperación de esfuerzos ejercen momentos (R_{1}xL, Xxl) antagonistas de valores notablemente iguales sobre los elementos que atraviesan la carcasa.