ES2266330T3 - Elemento estanco para sellar una separacion, y turbina de combustion que incorpora tal elemento estanco. - Google Patents
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Abstract
Un elemento estanco (1), para sellar una separación de fuga (5) entre componentes separados espacialmente primero y segundo (2, 3) de una turbo maquinaria (22), componentes primero y segundo (2, 3) que tienen superficies interior y exterior (9, 10) opuestas, situadas fuera de la separación de fuga (5), comprendiendo el mencionado elemento estanco (1): a) una pieza (4) de sellado, en general impermeable al gas, b) una capa (6) que comprende fibras cerámicas, y cubre por lo menos parcialmente la mencionada pieza de sellado (4), caracterizado por la capa (6) definiendo una superficie de sellado (21) para contactar, fuera de la mencionada separación (5), las mencionadas superficies externas (10) de los mencionados componentes primero y segundo (2, 3), de la mencionada turbo maquinaria (22).
Description
Elemento estanco para sellar una separación, y
turbina de combustión que incorpora tal elemento estanco.
La invención se refiere a un elemento estanco
para sellar una separación, que puede estar formada entre
componentes primero y segundo, separados espacialmente, de una turbo
maquinaria, en concreto de una turbina de combustión. La invención
también se refiere a una turbina de combustión que tiene un elemento
estanco.
En las plantas industriales, en concreto en las
máquinas termo-mecánicas y en las plantas químicas,
en las que se utiliza diferentes fluidos, puede ser necesario
mantener tales fluidos separados entre sí dentro de las plantas. Por
ejemplo, en las plantas de energía de combustión térmicas, las
regiones del flujo de los gases de combustión calientes, tienen que
estar separadas de forma hermética respecto de las regiones del
flujo de gases de refrigeración, de temperatura inferior. En las
plantas de turbinas de gas, con elevadas temperaturas de entrada en
la turbina, por ejemplo de más de 1000°C, las expansiones de los
componentes individuales de la planta de la turbina de gas, ocurren
de forma que en ocasiones los componentes adyacentes están separados
entre sí, mediante el uso de una separación, al efecto de evitar
tensiones térmicas elevadas, y la formación de grietas. Tales
separaciones pueden constituir conexiones, entre regiones del flujo
de gases calientes, y regiones de flujo de gases fríos. Es ventajoso
precintar la separación, para reducir el flujo entrante de gas frío,
hacia la región de flujo de gases calientes, para así no reducir la
temperatura en la región de flujo de gases calientes.
La Patente de EE.UU. Núm. 3 341 172, y la
Patente de EE.UU. Núm. 2 991 045, cada una de las cuales describe
una turbina de gas con una carcasa exterior y una carcasa interior
de dos partes, especifican correspondientemente un elemento estanco
que tiene una sección transversal con forma de una C alargada, para
precintar una separación entre las dos carcasas internas. Una
separación anular, a través de la cual es guiado el fluido
refrigerante, está formada entre la carcasa interna y la carcasa
externa. El gas caliente, para impulsar la turbina de gas, fluye
dentro de la carcasa interna.
La Patente de EE.UU. Núm. 4 537 024 describe una
planta de turbina de gas, en la que los componentes de una
estructura de inyector, están precintados a través del uso de
elementos estancos axiales y radiales. Estos elementos estancos
están concebidos para impedir que el gas caliente fluya a través de
la estructura del inyector, infiltrándose en las regiones de la
turbina fuera del conducto de gas caliente. Un elemento estanco
puede tener aproximadamente la forma de un ocho aplastado, visto en
sección transversal.
La Patente de EE.UU. Núm. 5 975 844 describe un
elemento estanco, en un conjunto que incluye dos componentes
mutuamente térmicamente móviles, que tienen cada uno una ranura como
componente, localizadas una frente a la otra. Este elemento estanco
está dirigido a lo largo de una línea principal, para sellar una
separación entre los componentes. Comprende un primer extremo, un
segundo extremo opuesto al primer extremo, y una región intermedia,
en una región transversal sustancialmente perpendicular a la línea
principal, a lo largo de una línea central, mediante lo que la
región intermedia está dispuesta entre los extremos y el elemento
estanco, teniendo una primera superficie de
entrada.
entrada.
La Patente de EE.UU. Núm. 5 657 998 se refiere a
una junta hermética contra fugas en una trayectoria de gas, para
sellar en general un espacio de fuga en una trayectoria de gas,
entre elementos primero y segundo separados espacialmente, de una
turbina de gas, en concreto segmentos primero y segundo de una
carcasa de la cámara de combustión de una turbina de gas. Esta junta
hermética comprende un ensamblaje de capa de lámina metálica, en
general no perforada, que consiste esencialmente en materiales
seleccionados entre el grupo que consiste en metales, cerámicas, y
polímeros. Esta capa de lámina metálica es impermeable al gas, y
está dispuesta en el intervalo de fuga, de la parte del gas.
Teniendo el ensamblaje de capa de lámina metálica, una primera capa
metálica con una dirección longitudinal. El precinto de fugas de gas
comprende, además, un ensamblaje de capa de tela que cubre, y
generalmente contacta con, la totalidad la superficie externa del
primer ensamblaje de lámina metálica, y consiste esencialmente en
materiales seleccionados entre el grupo que consiste en metales,
cerámicas y polímeros. Preferentemente, el ensamblaje de capa de
tela tiene dos capas, que tienen cada una un grosor de
aproximadamente 10-25 micrómetros. Las capas de tela
son, cada una, capas de tela tejida y comprenden, cada una, una
super-aleación basada en níquel, de alta
temperatura, como Inconel X-750. El ensamblaje
estanco se fija, bien en ranuras de partes adyacentes de la turbina
de gas, o bien introducido en un reborde con forma de U de una
cámara de combustión, o se utiliza en una instalación de doble
precinto, o en una instalación de múltiples precintos. En cualquier
caso, la junta hermética queda completamente dentro del intervalo de
fugas, y proporciona un efecto de estanqueidad, bien haciendo
contacto con una superficie dentro de la separación, bien siendo
insertada en una ranura, o bien contactando con otro ensamblaje
estanco. En comparación con un precinto rígido de metal,
convencional, este precinto con dos ensamblajes de lámina metálica
reduce las fugas en la trayectoria del gas, desde el 2,4% hasta
generalmente un 1.0%, de acuerdo con la Patente de EE.UU.
Núm. 5 657 998.
Núm. 5 657 998.
Es un objetivo de la invención, proporcionar un
elemento estanco contra fugas en una trayectoria de gas, en
particular para una turbo maquinaria, como una turbina de
combustión. Es un objetivo más de la invención, proporcionar una
turbina de combustión con un elemento estanco.
Con el anterior y otros objetivos a la vista se
proporciona, de acuerdo con la invención, un elemento estanco para
precintar una separación de fugas en una trayectoria de gas, entre
componentes primero y segundo, separados espacialmente, en concreto
de una turbo maquinaria.
Los componentes primero y segundo tienen
superficies interna y externa opuestas, situadas fuera de la
separación de fugas. El elemento estanco comprende una pieza de
sellado generalmente impermeable al gas, y una capa que comprende
fibras cerámicas, capa que cubre por lo menos parcialmente la pieza
de sellado, y define una superficie de estanqueidad para contactar
fuera de la separación, con las superficies externas de los
mencionados componentes primero y segundo.
En virtud de la capa de fibras cerámicas, que
forma una parte estanca flexible y deformable, puede asegurarse un
buen comportamiento de sellado. Las fibras cerámicas pueden ser
utilizadas hasta temperaturas de aproximadamente
1 200°C, o incluso más. Por tanto, la pieza de sellado es utilizable para precintar componentes de una turbo maquinaria, de hornos, de quemadores o similares, que están expuestos a gases calientes. La pieza de sellado mejora la resistencia del elemento estanco, lo que asegura que el elemento estanco no se rompe en partes, y no cae a través de la separación. Además posicionar el elemento estanco fuera de la separación, sobre las superficies externas de los componentes, tiene la ventaja de que los propios componentes no tienen que ser fabricados con ranuras, rebajes o similares, y no necesitan incrementar su grosor en el área de la separación por razones de conducción térmica.
1 200°C, o incluso más. Por tanto, la pieza de sellado es utilizable para precintar componentes de una turbo maquinaria, de hornos, de quemadores o similares, que están expuestos a gases calientes. La pieza de sellado mejora la resistencia del elemento estanco, lo que asegura que el elemento estanco no se rompe en partes, y no cae a través de la separación. Además posicionar el elemento estanco fuera de la separación, sobre las superficies externas de los componentes, tiene la ventaja de que los propios componentes no tienen que ser fabricados con ranuras, rebajes o similares, y no necesitan incrementar su grosor en el área de la separación por razones de conducción térmica.
De acuerdo con otra característica, la capa
comprende una tela de fibra cerámica, una cinta de fibra cerámica,
una camisa de fibra cerámica, o una placa de fibra cerámica.
Preferentemente, la propia capa es un objeto fabricado por separado
respecto de la pieza de sellado. Es puesta en contacto con la pieza
de sellado para cubrir, por lo menos, una parte de la pieza de
sellado después de su propia fabricación. De forma que
preferentemente proporciona un contacto suelto con la pieza de
sellado, y puede ser retirada respecto de la pieza de sellado. En el
último caso, podría ser fácilmente remplazada durante el
mantenimiento de la una turbo maquinaria, mediante una nueva capa.
En una realización en la que se proporciona la capa como una camisa,
la pieza de sellado es introducida en la camisa, y así la totalidad
de la superficie de la pieza de sellado es cubierta por la capa de
fibras cerámicas. También es posible proporcionar una capa de fibra
cerámica ligada fuertemente a la pieza de sellado.
De acuerdo con otra característica más, la pieza
de sellado consiste esencialmente en un metal. Los metales adecuados
son aquellos que soportan altas temperaturas, por ejemplo aceros de
alta temperatura como aceros de cromo, o aleaciones de alta
temperatura basadas en níquel o cobalto. La pieza de sellado es,
preferentemente, plana y en concreto está moldeada como una plancha
metálica. Puede comprender uno o más elementos planos. El metal
proporciona a las piezas de sellado, por un lado una suficiente
resistencia mecánica, y por otro lado la suficiente elasticidad para
no romperse en varias partes, cuando se expone a cargas mecánicas,
por ejemplo a presión o fuerza.
De acuerdo con una característica más, la
mencionada capa comprende fibras cerámicas que consisten
esencialmente en un material como circonio (ZrO_{2}), silicio
(SiO_{2}) o alúmina (Al_{2}O_{3}). Se comprende que tales
materiales cerámicos podrían estar combinados, y además
estabilizados por otros materiales como óxido de itrio
(Y_{2}O_{3}). Por ejemplo las fibras cerámicas pueden consistir
esencialmente (% en peso) en 62.5% de Al_{2}O_{3}, 24.5% de
SiO_{2}, 13% de B_{2}O_{3} con una fase de cristal de tipo
mullita y materiales amorfos o exclusivamente materiales amorfos; de
70% de Al_{2}O_{3}, 28% de SiO_{2}, 2% de B_{2}O_{3} con
\gamma- Al_{2}O_{3}, mullita y SiO_{2} amorfo; de 73% de
Al_{2}O_{3}, 27% de SiO_{2} con \gamma- Al_{2}O_{3} y
SiO_{2} amorfo, de 89% de Al_{2}O_{3}, 10% de ZrO_{2}, 1% de
Y_{2}O_{3} con \gamma- Al_{2}O_{3} y circonio estabilizado
con itrio; de 85% de Al_{2}O_{3} y 15% de SiO_{2} con
\gamma- Al_{2}O_{3} y mullita; de > 99% Al_{2}O_{3}
como \gamma-Al_{2}O_{3}. Tales materiales de
fibra cerámica están, por ejemplo, disponibles en 3M (Minnesota
Mining and Manufacturing Company), St. Paul, Minnesota, EE.UU, bajo
la marca registrada "Nextel". La fabricación de fibras
cerámicas, así como la fabricación de capas que comprenden fibras
cerámicas, es conocida por las personas cualificadas en el arte. Por
lo tanto puede escogerse, por parte de las personas cualificadas en
el arte, una capa adecuada que comprenda fibras cerámicas que
satisfagan las propiedades especificadas, en concreto resistencia
térmica de unos 1 200ºC hasta unos 1 372ºC, flexibilidad y otras
características mecánicas, para proporcionar una capa ligada a, o
que solo cubra, la pieza de sellado. Puede proporcionarse otras
características como la porosidad, y el grado de impermeabilidad al
gas, en un rango predefinido.
De acuerdo con una característica añadida, el
elemento estanco comprende una parte de inserción en la separación,
para su inserción en la separación, que está conectada con la capa.
Esta parte de inserción puede servir como medio de posicionamiento,
para posicionar el elemento estanco respecto de la separación. Puede
servir además para proporcionar un efecto de sellado adicional.
Preferentemente, se extiende sobre la anchura de la separación. Y
más preferentemente tiene, bien una forma en sección transversal que
sea deformable en la dirección de la separación, y/o una estructura
interna que sea deformable. La parte de inserción puede tener una
forma de tipo lazo, de tipo círculo, o abultada. Puede estar
fabricada del mismo material que la capa, o incluso formar parte de
la capa.
De acuerdo con una característica adicional, el
elemento estanco comprende una pieza de fijación. Esta pieza de
fijación puede estar conectada permanentemente al elemento estanco,
en concreto a la pieza de sellado, o puede estar conectada de forma
desmontable al elemento estanco, y solo cuando es introducida en una
turbo maquinaria. El elemento de fijación podría ser cualquier medio
apropiado para fijar el elemento estanco a las superficies
exteriores de los componentes. Preferentemente, el elemento estanco
está en una conexión floja con las superficies exteriores. Por lo
tanto el elemento de fijación comprende, preferentemente, un
elemento de resorte, en concreto un resorte de lámina flexible. El
elemento de resorte pone presión adicional en el elemento estanco,
y provoca que la superficie de sellado esté en estrecho contacto con
las superficies exteriores, y además asegura que durante el
funcionamiento de una turbo maquinaria, el elemento estanco está en
una posición fija con respecto a las superficies exteriores de
los
componentes.
componentes.
De acuerdo con otra característica más, el
elemento estanco está posicionado en una turbina de combustión. La
turbina de combustión comprende una pluralidad de componentes
primeros y segundos dispuestos en las direcciones axial y
circunferencial, donde por lo menos un primero y segundo de los
componentes están separados espacialmente en la dirección
circunferencial o en la dirección axial, por la separación de fugas.
Además, en las regiones de la turbina de combustión separadas
mutuamente por los componentes, existen principalmente regiones que
incluyen una región de gas caliente, y una región de gas de
refrigeración. Las superficies internas de los componentes están
expuestas a la región de gas caliente, y las superficies exteriores
están expuestas a la región de gas refrigerante. La superficie de
sellado del elemento estanco está situada en las superficies
exteriores a los componentes primero y segundo adyacentes, y de ese
modo sellan la separación de fugas. El elemento estanco puede ser
utilizado para sellar una separación, bien entre componentes primero
y segundo en la dirección axial, o entre componentes primero y
segundo en la dirección circunferencial. El elemento estanco está
presionado en las superficies externas, debido a la superior presión
del gas refrigerante, en comparación con la presión inferior del gas
caliente que fluye en la región de gas caliente. Para incrementar la
presión en el elemento estanco y, así, aumentar la eficiencia del
sellado, una pieza de fijación pone una fuerza mecánica adicional
sobre el elemento estanco. Puesto que el elemento estanco define una
superficie de sellado en contacto con las superficies exteriores de
los componentes de la turbina de combustión, y existe sólo un
pequeño solapamiento de la pieza de sellado con las superficies
exteriores de los componentes, se asegura una refrigeración de los
componentes en el área de la separación. Por lo tanto, los
componentes en la separación pueden tener el mismo grosor que en el
área alejada respecto de la separación. Además, no se necesita
ranuras, rebajes o similares, en los componentes para recibir y
fijar el elemento estanco.
De acuerdo con otro objetivo de la invención, se
proporciona una turbina de combustión que comprende una pluralidad
de componentes dispuestos en direcciones axial y circunferencial.
Los componentes incluyen placas de paleta directriz, de las paletas
directrices. Tales placas de paleta directriz son también
denominadas refuerzos. Otros componentes, son componentes de pared,
que también son denominados componentes de anillo de sellado. Por lo
menos los componentes primero y segundo, están separados
espacialmente en la dirección circunferencial, o en la dirección
axial, por la separación de fugas. Cada uno de los componentes tiene
superficies interior y exterior opuestas, situadas fuera de la
separación de fugas. La turbina de combustión comprende además
regiones separadas entre sí, por los componentes, donde las regiones
incluyen una región de gas caliente y una región de gas
refrigerante, donde las superficies internas están expuestas a la
región de gas caliente, y las superficies externas están expuestas a
la región de gas refrigerante, y selladas respecto de la región de
gas caliente. Un elemento estanco que tiene una pieza de sellado
generalmente impermeable al gas, y una capa que comprende fibras
cerámicas, sirve para sellar la separación de fugas. La capa cubre
por lo menos parcialmente la pieza de sellado, y define una
superficie de sellado, mediante lo cual la superficie de sellado
está en contacto con la superficie exterior de los componentes
primero y segundo, y de ese modo sella la separación de fugas. El
elemento estanco está presionado sobre las superficies exteriores
mediante la diferencia de presión, entre la presión de elevada del
gas refrigerante y la presión menor del gas caliente. El elemento
estanco puede además estar asegurado a las superficies externas por
medio de una pieza de fijación
adicional.
adicional.
De acuerdo con otra característica más, la pieza
de fijación está dispuesta entre una estructura de pared, también
denominada carcasa, de la turbina de gas, y las superficies externas
de los componentes. La pieza de fijación presiona, preferentemente,
el elemento estanco sobre las superficies externas.
De acuerdo con otra característica añadida más,
una turbina de combustión comprende una placa de impacto localizada
en la región de gas refrigerante, entre la estructura de la pared y
las superficies externas. La pieza de fijación está conectada con la
placa de impactos en un lado, y con el elemento estanco en el otro
lado. La pieza de fijación puede comprender un elemento de resorte.
Este es de tipo muelle. El elemento de resorte puede comprender un
resorte de lámina flexible.
Aunque la invención está ilustrada y descrita
aquí, como realizada en un elemento estanco para sellar una
separación en una turbina de combustión, no obstante no se concibe
estando limitada a los detalles mostrados, puesto que puede
realizarse varios cambios estructurales y modificaciones, sin
apartarse del espíritu de la invención, y dentro del alcance y el
rango de los equivalentes de las reivindicaciones.
No obstante, la construcción y el sistema de
funcionamiento de la invención, junto con los objetivos y ventajas
adicionales de esta, se comprenderán mejor a partir de la siguiente
descripción de realizaciones específicas, cuando sea leída en
conexión con los dibujos anexos.
La figura 1 es una vista en sección
longitudinal, incompleta, ampliada, de una turbina de combustión,
y
la figura 2 es una vista incompleta, ampliada,
de una parte II de la figura 1 que muestra un elemento estanco, en
una turbina de combustión.
En referencia ahora las figuras de los dibujos,
en detalle, y primero en particular en referencia a la figura 1 de
éstos, se ve una turbina de combustión (en lo que sigue, denominada
también turbina de gas) 22, dirigida a lo largo de un eje principal
14. La turbina de gas 22 tiene paletas directrices 16 y paletas
móviles 15, alternas en la dirección axial en una estructura de
pared 17 (en lo que sigue, denominada también carcasa). Las paletas
directrices o álabes 16 están dirigidas a lo largo de un eje 18
perpendicular al eje principal 14, y están dispuestas a lo largo de
la circunferencia de la turbina de gas 22, para formar un círculo.
Las paletas directrices 16 están, cada una, conectadas a la carcasa
17 de la turbina de gas 22, a través de una placa 12 de paleta
directriz. Una placa 12 de paleta directriz es también aludida como
refuerzo, o banda de sellado en los álabes de la turbina. Su
objetivo es proporcionar rigidez a los álabes, reducir la recreación
y proporcionar en alguna medida un sellado entre etapas.
Las paletas directrices 16 adyacentes están
separadas entre sí, a lo largo de la circunferencia, mediante el uso
de una respectiva separación de fugas 5 (véase la figura 2), con el
resultado de que pueden, libremente, expandirse térmicamente. La
placa 12 de paleta directriz, separa una región de gas caliente 11
formada alrededor del eje principal 14 de la turbina de gas 22,
respecto de una región de gas refrigerante 8 formada entre la placa
12 de paleta directriz y la carcasa 17 de la turbina. Las paletas
móviles 15 se extienden a lo largo de un respectivo eje principal
19 que es, asimismo, esencialmente ortogonal al eje principal 14 de
la turbina de gas 22. Las paletas móviles 15 caen por completo
dentro de la región de gas caliente 11. Esta región de gas caliente
11 está separada respecto de la región de aire de refrigeración 8,
mediante una pluralidad de componentes de pared 13, también
denominados componentes de un anillo de sellado, a lo largo de la
circunferencia de la turbina de gas 22. En este caso los componentes
de pared 13 son, cada uno, adyacentes a las paletas móviles 15. Los
componentes de pared 13 están conectados a la carcasa 17 de la
turbina. Por claridad, se muestra en cada caso solo una paleta
directriz 16, una paleta móvil 15 y un componente de pared 13. Un
respectivo componente de pared 13, está separado respecto de una
respectiva paleta directriz 16, en concreto respecto de la placa 12
de paleta directriz en la dirección axial, mediante el uso de una
separación 5.
La separación 5 está cerrada por medio de un
elemento estanco 1, mediante lo que se impide en buena medida un
flujo de gas refrigerante, de fuera de la región de gas refrigerante
8 hacia la región de gas caliente 11, y se impide que el gas
caliente fluya a través de la separación 5, en la región de gas
refrigerante 8. En este caso, la placa 12 de paleta directriz
constituye un primer componente 2, y la parte de pared 13 un segundo
componente 3. Los componentes primero y segundo 2, 3 tienen, cada
uno, una respectiva superficie externa 10 dirigida hacia la región
de gas refrigerante 8, y una superficie interna 9 dirigida a hacia
la región de gas caliente 11. El elemento estanco 1 está colocado en
estrecho contacto con las superficies externas 10 de los
componentes adyacentes primero y segundo 2, 3. Siendo los
componentes 2, 3 móviles térmicamente entre sí. Así, tiene lugar un
cierre de la región de gas refrigerante 8 respecto de la región de
gas caliente 11, entre las placas 12 (refuerzos) de paletas
directrices adyacentes y los componentes de pared 13, en una
dirección axial y, en cada caso, tiene lugar el cierre entre dos
placas 12 de paletas directrices adyacentes, y correspondientemente
entre 2 componentes 13 de pared, adyacentes en una dirección
circunferencial.
La figura 2 muestra una vista en sección
transversal ampliada, del área indicada la figura 1, con un elemento
estanco 1 posicionado entre una placa de impacto 23 y componentes
primero y segundo 2, 3. El elemento estanco 1 sirve para cerrar una
separación 5, que tiene una anchura D en la dirección axial de la
turbina de gas 22, entre un primer componente 2 que es una placa 12
de paleta directriz, y un segundo componente 3 que es un componente
de pared 13 de la turbina de gas 22. El elemento estanco 1 comprende
una pieza de sellado 4, que en general es impermeable al gas. Esta
pieza de sellado 4 es una pieza plana, en concreto una banda de
metal formada de una plancha metálica. La anchura de la banda de
metal es mayor que la anchura D de la separación 5. La pieza de
sellado 4 proporciona al elemento estanco 1, una buena elasticidad y
resistencia mecánica, de forma que puede además resistir cargas de
alta presión, y se evita el riesgo de que se rompa en partes y caiga
a través de la separación. El metal escogido es, preferentemente, un
acero resistente al calor o una aleación de NiCr de alta
temperatura. La pieza de sellado 4 es cubierta en todas los caras
con una capa 6, que comprende fibras cerámicas. La capa 6 de fibras
cerámicas está fabricada de una camisa de fibras cerámicas, camisa
en la cual es introducida la pieza de sellado 4. La capa 6 de fibras
cerámicas define una superficie de sellado 21 flexible y deformable.
La pieza de sellado 4 se pone con su superficie de sellado 21 en
estrecho contacto con ambas superficies exteriores 10 de los
componentes adyacentes primero y segundo 2, 3, de forma que las
fibras cerámicas están presionadas sobre las superficies exteriores
10, para cerrar la separación 5. Las fibras consisten
preferentemente en una mezcla de sílice SiO_{2} y alúmina
Al_{2}O_{3}, por ejemplo (% en peso) de 73% de Al_{2}O_{3} y
27% de SiO_{2} con \gamma- Al_{2}O_{3} y SiO_{2}
amorfo.
El elemento estanco 1 comprende además una parte
de inserción 7, que está conectada con la superficie de sellado 21,
y se extiende en la separación 5. La parte de inserción forma una
suerte de bulto y tiene, vista en sección transversal, una forma del
lazo para extenderse sobre la anchura D de la separación 5. Está
fabricada del mismo material que la capa 6, y esto se debe a su
forma, así como a la estructura de la fibra flexible y deformable
elásticamente. Cualquier movimiento lateral de los componentes 2, 3
debido a expansión o a contracciones térmicas, podría por lo tanto
ser compensado mediante la parte de inserción 7. Sirve también para
cerrar la separación 5, y posicionar el elemento estanco 1 con
respecto a la separación 5.
El elemento estanco 1 está presionado sobre las
superficies externas 10, mediante el suministro de gas de
refrigeración, en la región de gas de refrigeración 8. La presión
del gas de refrigeración 25 es mayor que la presión del gas caliente
(no mostrado), que fluye a través de la turbina 22, en la región de
gas caliente 11. Por lo tanto, existe una diferencia de presión que
provoca que el elemento estanco 1 esté presionado sobre las
superficies externas 10.
En la región de gas refrigerante 9, la placa de
impacto 23 está colocada de forma que tiene aberturas 24 en
perforaciones concretas, a través de las cuales es suministrado el
gas refrigerante 25 a los componentes 2, 3, con propósitos de
refrigeración. Entre la placa de impacto 23 y el elemento estanco 1,
se prevé una pieza de fijación 20. Esta pieza de fijación 20 está
conectada en un lado a la placa de impacto 23, y en el otro lado
está conectada con el elemento estanco 1. La pieza de fijación 20
tiene forma de resorte de lámina flexible, con su parte de curva en
contacto con el elemento estanco 1. Así, la pieza de fijación 20
incrementa la presión sobre el elemento estanco 1, para mejorar la
eficacia del sellado y fijar la posición del elemento estanco 1.
Los componentes 2, 3 tienen bordes redondeados,
que van desde la separación 5 a las superficies externas 10, los
cuales facilitan la inserción de la parte de inserción 7 en la
separación 5, y reducen la posibilidad de daños y, así, reducen la
eficiencia del elemento estanco 1. El elemento estanco 1 cubre sólo
una pequeña parte de las superficies exteriores 10, de forma que
mantienen una refrigeración eficiente de los componentes 2, 3
mediante el fluido refrigerante 25, incluso en los bordes 26. No es
necesaria ninguna construcción especial de los componentes 2, 3
cerca de la separación 5, por ejemplo un engrosamiento del
componente 2, 3 cerca de la separación 5, por razones de conducción
térmica.
- 1
- elemento estanco
- 2
- primer componente
- 3
- segundo componente
- 4
- pieza de sellado
- 5
- separación de fugas
- 6
- capa de fibras cerámicas
- 7
- parte de inserción de la separación
- 8
- región de gas refrigerante
- 9
- superficie interna
- 10
- superficie externa
- 11
- región de gas caliente
- 12
- placa de paleta directriz, refuerzo
- 13
- componentes de pared, componentes de anillo de guía
- 14
- eje principal de la turbina
- 15
- paletas móviles
- 16
- paletas directrices
- 17
- estructura de la pared, carcasa
- 18
- eje de las paletas directrices
- 19
- eje principal de las paletas móviles
- 20
- pieza de fijación
- 21
- superficie de sellado
- 22
- turbo maquinaria, turbina de combustión
- 23
- placa de impacto
- 24
- aberturas, perforaciones, orificios
- 25
- fluido refrigerante, gas refrigerante
- 26
- bordes redondeados de componentes 2, 3
- D
- anchura de la separación 5
Claims (17)
1. Un elemento estanco (1), para sellar una
separación de fuga (5) entre componentes separados espacialmente
primero y segundo (2, 3) de una turbo maquinaria (22), componentes
primero y segundo (2, 3) que tienen superficies interior y exterior
(9, 10) opuestas, situadas fuera de la separación de fuga (5),
comprendiendo el mencionado elemento estanco (1):
- a)
- una pieza (4) de sellado, en general impermeable al gas,
- b)
- una capa (6) que comprende fibras cerámicas, y cubre por lo menos parcialmente la mencionada pieza de sellado (4),
caracterizado por
la capa (6) definiendo una superficie de sellado
(21) para contactar, fuera de la mencionada separación (5), las
mencionadas superficies externas (10) de los mencionados componentes
primero y segundo (2, 3), de la mencionada turbo maquinaria
(22).
2. Un elemento estanco (1) acorde a la
reivindicación 1, en el que la mencionada capa (6) comprende un
tejido de fibra cerámica, una cinta de fibra cerámica, una camisa de
fibra cerámica, o una placa de fibra cerámica.
3. Un elemento estanco (1) acorde con
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la
mencionada capa (6) está conectada de forma suelta, con la
mencionada pieza de sellado (4).
4. Un elemento estanco (1) acorde con
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la
mencionada pieza de sellado (4) consiste en un metal, en concreto en
una plancha metálica.
5. Un elemento estanco (1) acorde con
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la
mencionada capa (6) comprende fibras cerámicas que consisten en
ZrO_{2}, SiO_{2}, Al_{2}O_{3}.
6. Un elemento estanco (1) acorde con
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además
una parte de inserción (7) de la separación, conectada con la
mencionada capa (6), para la inserción en la mencionada separación
(5).
7. Un elemento estanco (1) acorde con la
reivindicación 6, en el que la mencionada parte de inserción (7) de
la separación, comprende fibras cerámicas.
8. Un elemento estanco (1) acorde con las
reivindicaciones 6 o 7, en el que la mencionada parte de inserción
(7) de la separación, se extiende sobre la anchura (D) de la
mencionada separación (5).
9. Un elemento estanco (1) acorde con
cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que la mencionada
parte de inserción (7) de la separación, tiene una forma en sección
transversal tal que es deformable en la dirección de la anchura (D)
de la separación (5).
10. Un elemento estanco (1) acorde con la
reivindicación 9, en el que la mencionada parte de inserción (7) de
la separación, tiene una forma en sección transversal, de tipo
lazo.
11. Un elemento estanco (1) acorde con
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende además una
pieza de fijación (20) para presionar la mencionada capa (6) sobre
las superficies externas (10) de los mencionados componentes (2, 3),
de la mencionada turbo maquinaria (22).
12. Un elemento estanco (1) acorde con la
reivindicación 11, en el que la mencionada pieza de fijación (20)
comprende una pieza de resorte, en concreto un resorte de lámina
flexible.
13. Un elemento estanco (1) acorde con
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en una turbina de
combustión (22), comprendiendo la mencionada turbina de combustión
(22) una pluralidad de los mencionados componentes primero y segundo
(2, 3), dispuestos en la dirección axial y/o circunferencial,
separados especialmente, por lo menos un primer y un segundo de los
mencionados componentes (2, 3), en la dirección circunferencial o en
la dirección axial, mediante la mencionada separación de fuga (5);
comprendiendo además regiones (11, 8) separadas mutuamente por los
mencionados componentes (2, 3), incluyendo las mencionadas regiones
(11, 8) una región de gas caliente (11) y una región de gas
refrigerante (8),
donde las mencionadas superficies internas (9)
están expuestas a la región de gas caliente (11), y las mencionadas
superficies externas (10) están expuestas a la región de gas
refrigerante (8),
estando la mencionada superficie de sellado
(21), en contacto con las mencionadas superficies externas (10) de
los mencionados componentes primero y segundo (2, 3), mediante lo
que sellan la mencionada separación de fuga (5).
14. Una turbina de combustión (22), que
comprende:
- una pluralidad de componentes (2, 3) dispuestos a en dirección axial y circunferencial, incluyendo los mencionados componentes placas (12) de paleta directriz, de las paletas directrices (16), y componentes de pared (13), por lo menos un primero y un segundo de los mencionados componentes (2, 3), separados espacialmente en la dirección circunferencial o en la dirección axial, por medio de una separación de fuga (5), y teniendo cada uno de los mencionados componentes (2, 3) superficies opuestas interna y externa (9, 10), situadas fuera de la separación de fuga (5);
- regiones (11, 8) separadas mutuamente mediante los mencionados componentes (2, 3), incluyendo las mencionadas regiones (11, 8) una región de gas caliente (11) y una región de gas refrigerante (8), donde las mencionadas superficies internas (9) están expuestas a la región de gas caliente (11), y las mencionadas superficies externas (10) están expuestas a la región de gas refrigerante (8), y cerradas respecto de la mencionada región de gas caliente (11),
- un elemento estanco (1) acorde con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, estando la mencionada superficie de sellado (21) en contacto con las mencionadas superficies externas (10) de los mencionados componentes primero y segundo (2, 3), mediante lo que sellan la mencionada separación de fuga (5).
15. Una turbina de combustión (22) acorde con
la reivindicación 14, que comprende una estructura de pared (17) que
rodea a los mencionados componentes primero y segundo (2, 3),
comprendiendo además una pieza de fijación (20) dispuesta entre la
mencionada estructura de pared (17) y las mencionadas superficies
externas (2, 3), para presionar el mencionado elemento estanco (1)
sobre las mencionadas superficies externas (10).
16. Una turbina de combustión (22) acorde con
la reivindicación 15, que comprende una placa de impacto (23)
localizada en la región de gas refrigerante (8), entre la mencionada
estructura de pared (17) y las mencionadas superficies externas
(10), con la mencionada pieza de fijación (17) conectada a la
mencionada placa de impacto (23).
17. Una turbina de combustión (22) acorde con
cualquiera de las reivindicaciones 14 a 16, en la que la mencionada
pieza de fijación (17) es de tipo resorte, y en concreto comprende
un resorte de lámina flexible.
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