ES2290863T3 - Turbomaquina que comprende dos subconjuntos ensamblados bajo tension axial. - Google Patents
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Abstract
turbomáquina que comprende, al menos, dos subconjuntos ensamblados entre sí y que definen entre ellos una cámara anular (18) que aloja una junta de estanqueidad, donde dos partes anulares en contacto, que pertenecen, respectivamente, a los dos subconjuntos y que definen la citada cámara, están solicitadas una hacia la otra, de modo en sí conocido, con tensión axial, y caracterizada porque entre sus superficies empalmadas está insertada una pieza intercalar anular (50).
Description
Turbomáquina que comprende dos subconjuntos
ensamblados bajo tensión axial.
La invención se refiere, en general, a una
turbomáquina, especialmente un trubocompresor encargado de
suministrar el aire comburente, a presión, a la cámara de
combustión de un motor de avión de reacción. Ésta se refiere, de
modo más particular, a un perfeccionamiento que refuerza la
estanqueidad de la unión entre dos subconjuntos de una máquina de
este tipo, por ejemplo la unión bajo tensión entre un cárter y un
soporte de álabes fijos del estator.
En un trubocompresor del tipo indicado
anteriormente, el estator está ensamblado a un cárter exterior. Para
evitar las fugas de aire, dos subconjuntos, del cárter y del
estator, están conformados para definir entre ellos una cámara
anular en la cual está insertada una junta. Ésta se apoya entre dos
paredes anulares enfrentadas una a otra, que pertenecen,
respectivamente, a los dos subconjuntos. Las dos partes anulares en
contacto de los dos subconjuntos están aplicadas una contra la otra
con tensión axial. Una turbomáquina de acuerdo con la técnica
anterior es conocida por el documento FR 2646221. La tensión puede
expresarse en milímetros, designando este valor la interferencia
axial que existiría entre los dos subconjuntos, si estos no
estuvieran empalmados bajo tensión. Hasta ahora, se han puesto en
práctica tensiones relativamente pequeñas, clásicamente del orden de
0,3 mm. Más recientemente, esta tensión en el montaje ha sido
llevada a 0,75 mm.
Durante ciertas fases de funcionamiento, la
cámara que aloja la junta puede abrirse bajo el efecto de
deformaciones de origen térmico. Por otra parte, en funcionamiento,
la junta sufre deformaciones y desgastes que pueden llegar hasta la
pérdida de fragmentos, que, arrastrados por la diferencia de
presión, se acuñen entre las caras enfrentadas de la cámara anular.
Estas caras se deterioran y las fugas de aire aumentan.
La invención tiene por objeto evitar la apertura
de la cámara para evitar la liberación de trozos de la junta y la
degradación de las superficies contra las cuales ésta reposa.
De modo más particular, la invención se refiere
a una turbomáquina que comprende, al menos, dos subconjuntos
ensamblados entre sí y que definen entre ellos una cámara anular que
aloja una junta de estanqueidad, donde dos partes anulares en
contacto, que pertenecen, respectivamente, a los dos subconjuntos y
que definen la citada cámara, están solicitadas una hacia la otra,
de modo en sí conocido, con tensión axial, y caracterizada porque,
entre sus superficie empalmadas, está insertada una pieza intercalar
anular.
Cuando una pieza intercalar anular de este tipo
(denominada pieza "mártir") está instalada entre los dos
subconjuntos, se puede aumentar notablemente la tensión axial. Ésta
puede estar comprendida, especialmente, entre 1,5 mm y 3 mm. Un
valor de tensión preferido actualmente es próximo a 2,25 mm. Esta
elevada tensión en el montaje permite absorber las variaciones de
origen térmico y, así, evita la apertura de la cámara y la
destrucción de la junta. Esta pieza, si se deteriora, es poco
costosa y fácil de cambiar. Por consiguiente, los dos subconjuntos
quedan protegidos y no corren en riesgo de ser dañados. La
disposición es tal que se aumenta la superficie de contacto entre
los dos subconjuntos empalmados. Se obtiene, así, una disminución de
la presión de montaje y un mejor comportamiento frente a los
desplazamientos relativos entre los subconjuntos. Además, es
relativamente fácil realizar un tratamiento de superficie de esta
pieza intercalar, mejorando su resistencia. La invención se aplica
de modo muy particular a la unión entre un cárter exterior y un
elemento de estator que lleva los álabes fijos de un
trubocompresor.
La invención se comprenderá mejor, y otras
ventajas de ésta se pondrán de manifiesto más claramente, a la luz
de la descripción que sigue, dada únicamente a título de ejemplo y
hecha refiriéndose a los dibujos anejos, en los cuales:
- la figura 1 es una vista esquemática que
ilustra dos subconjuntos ensamblados y que constituyen una parte de
un trubocompresor, siendo el ensamblaje clásico, con tensión axial
en la proximidad de una cámara de junta;
- la figura 2 es una vista esquemática a escala
mayor del encarte 2 de la figura 1;
- la figura 3 es una vista análoga a la figura 2
que ilustra el perfeccionamiento de acuerdo con la invención;
- y la figura 4 es una vista análoga a la figura
3 que ilustra una variante.
Considerando de modo más particular las figuras
1 y 2 relativas a la técnica anterior, se ha representado una parte
de un trubocompresor 11 que entra en la constitución de un reactor
de motor de avión. Dos subconjuntos 14, 16 están ensamblados bajo
tensión axial definiendo entre ellos una cámara anular 18 en cuyo
interior está insertada una junta 20. El subconjunto 14 constituye
un cárter exterior mientras que el subconjunto 16 constituye el
soporte de una pluralidad de álabes fijos 22 del trubocompresor.
Los álabes móviles, no representados, se sitúan entre los álabes
fijos. El soporte de álabes fijos está constituido por varios
segmentos 26 ensamblados uno a continuación de otro, llevando cada
segmento una serie de álabes fijos. El conjunto del soporte está
fijado a un cárter interior 27. Este cárter interior se prolonga
radialmente hacia el exterior por tres coronas anulares, una
primera corona 30 está fijada por un conjunto de pernos 31 a un
primer larguero interno 32 del cárter exterior, una segunda corona
34 se apoya sin tensión contra un segundo larguero 36 del cárter
exterior, extendiéndose hacia el interior. La tercera corona. 37
está fijada por un conjunto de pernos 38 a un larguero interno 39
del cárter exterior 14.
Como se ve de modo más particular en la figura
2, la segunda corona 34 comprende una superficie anular plana 40
que se extiende radialmente hacia el interior, prolongada por una
porción cilíndrica axial 42 que se apoya por su campo circular 43
contra el citado segundo larguero 36. De modo más particular, éste
comprende otra superficie anular plana 45 que está frente a la de
la corona, sobre la cual está montada una excrecencia 46
aproximadamente tubular que recubre con holgura una parte cilíndrica
exterior de la segunda corona. Esta disposición define, por tanto,
la cámara anular 18 en cuyo interior está instalada la junta 20 que
se apoya entre las dos superficie planas 40, 45. Como se mencionó
anteriormente, el dimensionamiento de los subconjuntos 14, 16 es
tal que el montaje se efectúa con una tensión provocada por el
apriete de los pernos 31. Esta tensión se ejerce, por tanto, entre
el campo circular 43 de la segunda corona y la extremidad interior
de la superficie plana 45 del segundo larguero. La disposición
descrita hasta ahora es clásica. Sin embargo, la tensión de montaje
era relativamente pequeña, del orden de 0,3 mm. En ciertos casos, la
tensión ha llegado a ser de hasta 0,75 mm sin poder resolver
completamente el problema de las fugas y de la destrucción de la
junta, como se explicó anteriormente.
La invención aparece en la figura 3 y propone
disponer una pieza intercalar anular 50 entre las superficies
empalmadas de los dos subconjuntos, es decir, en este caso, entre el
campo circular 43 de la corona 34 y la extremidad circular de la
superficie plana 45 del larguero 36. La presencia de esta pieza 50
permite aumentar la tensión de montaje que a partir de ahora puede
situarse entre 1,5 mm y 3 mm, típicamente en los alrededores de
2,25 mm. En efecto, se ve que la pieza intercalar 50 está conformada
para aumentar la superficie de contacto en la extremidad de, al
menos, una de las partes anulares, en este caso, de modo más
particular, la superficie plana 45 del citado segundo larguero 36.
Además, la porción cilíndrica axial 42 de la corona permite guiar
el posicionamiento de la pieza intercalar 50 debido a que ésta
comprende una superficie cilíndrica 52 que se ajusta a la citada
porción cilíndrica 42. Una porción radial 54 de la pieza intercalar
se apoya contra la superficie plana 45 del segundo larguero.
Globalmente, como aparece claramente en la figura 3, la sección
radial de la pieza intercalar 50 tiene, por tanto, la forma de una
L. La pieza intercalar puede ser sometida a un tratamiento de
superficie, antes del montaje, que refuerce su resistencia. El
tratamiento puede corresponder, especialmente, a la porción radial
54, no es, por tanto, necesario aplicar un tratamiento de este tipo
a la corona o al larguero.
En variante, como muestra la figura 4, la pieza
intercalar 50a se prolonga por una parte que forma un deflector 56,
hacia el interior. En el ejemplo, esta parte tiene una forma
sensiblemente cónica. Así, en caso de fuga residual, el aire
caliente no golpea localmente el cárter interior, sino que se
difunde en la cámara 58 definida entre el cárter y el soporte de
álabes.
Claims (7)
1. Turbomáquina que comprende, al menos, dos
subconjuntos ensamblados entre sí y que definen entre ellos una
cámara anular (18) que aloja una junta de estanqueidad, donde dos
partes anulares en contacto, que pertenecen, respectivamente, a los
dos subconjuntos y que definen la citada cámara, están solicitadas
una hacia la otra, de modo en sí conocido, con tensión axial, y
caracterizada porque entre sus superficies empalmadas está
insertada una pieza intercalar anular (50).
2. Turbomáquina de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizada porque la citada tensión axial entre las
dos partes anulares antes citadas está comprendida entre 1,5 mm y 3
mm, preferentemente, próxima a 2,25 mm.
3. Turbomáquina de acuerdo con las
reivindicaciones 1 o 2, caracterizada porque la citada pieza
intercalar (50) está conformada para aumentar la superficie de
contacto en la extremidad de, al menos, una de las partes
anulares.
4. Turbomáquina de acuerdo con una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque una de las
partes anulares comprende una porción cilíndrica (42) y porque la
citada pieza intercalar comprende una superficie cilíndrica (52)
que se ajusta a la citada porción cilíndrica y una porción radial
(54) que se apoya contra una superficie plana (45) de la otra parte
anular.
5. Turbomáquina de acuerdo con la reivindicación
4, caracterizada porque la sección radial de la pieza
intercalar (50) es en forma de L.
6. Turbomáquina de acuerdo con una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la citada
pieza intercalar se prolonga por una parte que forma un deflector
(56).
7. Turbomáquina de acuerdo con una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque los dos
subconjuntos constituyen, respectivamente, un cárter y un elemento
de estator.
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