ES2291833T3 - Retencion de un alabe con fijacion asimetrica de martillo en raiz usando tensores de plataforma. - Google Patents
Retencion de un alabe con fijacion asimetrica de martillo en raiz usando tensores de plataforma. Download PDFInfo
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Abstract
Un disco con álabes de turbomáquina que incluye unos álabes (1) que se extienden en una vena cónica y que son retenidos en una garganta periférica (7) de dicho disco (12) por unas fijaciones de tipo martillo, incluyendo cada uno de dichos álabes además una plataforma (30) cuya cara radialmente exterior (30a) delimita la vena del flujo gaseoso y cuya cara radialmente interior (30b) presenta una nervadura aguas arriba (32) y una nervadura aguas abajo (33) dispuestas en unos planos perpendiculares al eje de rotación de dicho disco y que lindan respectivamente con un anillo aguas arriba (20) y un anillo aguas abajo (21) formados en la periferia de dicho disco (12) a una parte y a otra de dicha garganta (7), a fin de asegurar la estanqueidad en esas zonas, caracterizado porque el espesor de la nervadura de aguas abajo (33), en la dirección axial, es superior al espesor del anillo de aguas abajo (21).
Description
Retención de un álabe con fijación asimétrica de
martillo en raíz usando tensores de plataforma.
La invención se refiere a un disco con álabes de
turbomáquina que se extiende en una vena cónica y que es retenido
en una garganta periférica de dicho disco por unas fijaciones de
tipo martillo, incluyendo cada uno de dichos álabes además una
plataforma cuya cara radialmente exterior delimita la vena del flujo
gaseoso y cuya cara radialmente interior presenta una nervadura
aguas arriba y una nervadura aguas abajo dispuestas en unos planos
perpendiculares al eje de rotación de dicho disco y que lindan
respectivamente con un anillo aguas arriba y un anillo aguas abajo
formados en la periferia de dicho disco a una parte y a otra de
dicha garganta a fin de asegurar la estanqueidad en esas zonas.
En los turborreactores con una gran tasa de
dilución, el radio de la vena del flujo primario disminuye de aguas
arriba a aguas abajo en el compresor de baja presión. La conicidad
de esta vena es muy elevada al nivel de las últimas etapas de este
compresor. Los álabes de estas etapas se extienden oblicuamente en
la vena con respecto al plano perpendicular al eje de rotación del
compresor, es decir, oblicuamente con respecto a la dirección
radial de las fuerzas centrífugas.
La invención se refiere más precisamente a los
discos con álabes de este tipo, en los cuales los álabes son
retenidos por unas fijaciones de tipo martillo en una garganta
periférica del disco estando delimitada esta garganta por un labio
aguas arriba y un labio aguas abajo, cuyas superficies unidas al
fondo de la garganta forman unos apoyos en los cuales los flancos
de los pies de álabe se apoyan durante el funcionamiento de la
turbomáquina, soportando estos apoyos unos esfuerzos de reacción
cuya resultante está preferentemente en el plano de las fuerzas
centrífugas a las cuales están sometidos los álabes.
Para obtener este resultado, el documento EP 0
695 856 ha propuesto una fijación de martillo asimétrico, es decir
que el ángulo del apoyo del labio de aguas arriba, que tiene el
mayor diámetro, con respecto a un plan perpendicular al eje de
rotación, es superior al ángulo formado entre el apoyo del labio de
aguas abajo y dicho plano. La figura 4B de este documento muestra
el enlace álabe-disco en el caso en el que el álabe,
sometido a una solicitación axial importante, como consecuencia de
un choque de un residuo ingerido por la turbomáquina, tiene
tendencia a pivotar alrededor de un centro de rotación C situado en
el extremo de aguas arriba del apoyo del labio de aguas abajo.
Debido a la conformación de la garganta y del pie del álabe, en caso
de choque importante se puede desprender el álabe.
El documento EEUU 5 271 718 describe unos álabes
de tipo de fijación de martillo simétrico que presentan unas
plataformas que tienen en su cara radialmente interior unas
nervaduras que se extienden en el sentido axial y que están
destinadas a evitar las resonancias vibratorias, cooperando dos de
estas nervaduras circunferenciales con unos anillos formados en la
periferia del disco para asegurar la estanqueidad en estas zonas. El
espesor axial de estas nervaduras es sensiblemente igual al espesor
de los anillos. Este documento muestra que las nervaduras axiales
formadas en la cara radialmente interior de las plataformas tienen
una altura inferior a la de las nervaduras que cooperan con los
anillos. En caso de solicitación axial importante, la nervadura
situada aguas abajo soporta una gran parte de los esfuerzos
generados y puede patinar axialmente sobre el anillo de aguas
abajo, lo que puede provocar el desprendimiento del álabe.
Además, en caso de solicitación tangencial, los
extremos de estas nervaduras pueden resbalar en los anillos, lo
cual además de traer consigo el desprendimiento del álabe, puede
suponer un cabalgamiento de los bordes adyacentes de dos álabes
vecinos.
Estos desórdenes pueden producirse especialmente
en un disco con álabes del tipo mencionado en la introducción de la
presente memoria, en el cual los álabes se extienden en una vena
fuertemente cónica.
El objeto de la invención es proponer un álabe
modificado que permite paliar estos inconvenientes.
Se alcanza según la invención tal como se define
por la reivindicación 1 por el hecho de que el espesor de la
nervadura de aguas abajo, en la dirección axial es superior al
espesor del anillo de aguas abajo.
Esta disposición permite ofrecer una superficie
de contacto plana y homogénea entre la nervadura y el anillo del
disco que presenta eventualmente una garganta para recibir un
junquillo de estanqueidad.
Según otra característica ventajosa, el espesor
de la nervadura de aguas arriba en la dirección axial es superior
al espesor del anillo de aguas arriba.
Preferentemente, la altura de estas nervaduras
es suficientemente grande para limitar la posibilidad de
cabalgamiento de las plataformas.
Otras características y ventajas de la invención
surgirán de la descripción siguiente hecha a título de ejemplo y
con referencia a los dibujos anexos, en los cuales:
- la figura 1 es una vista en corte, según un
plano que contiene el eje de rotación, de un enlace álabe/disco
según la invención, extendiéndose el álabe en una vena fuertemente
cónica, y siendo la fijación del tipo martillo asimétrico, y
- la figura 2 es una vista en perspectiva y por
debajo de dos álabes adyacentes 1a y 1b.
La figura 1 muestra un álabe 1 cuyo pie 2 en
forma de cola de golondrina incluye un flanco aguas arriba 3a y un
flanco aguas abajo 3b cuyas superficies se apoyan en unos apoyos 4a,
4b de las caras internas de un labio aguas arriba 5 y de un labio
de aguas abajo 6 que delimitan una garganta 7 formada en la
periferia de un disco 12 y cuyo fondo 8 se une a los apoyos 4a y 4b
por unas superficies redondeadas respectivamente 9a y 9b.
En caso de solicitaciones axiales importantes
como consecuencia de un choque de un residuo en la parte
aerodinámica del álabe 1, éste tiene una tendencia a pivotar
alrededor del extremo aguas arriba C del apoyo 4b del labio de
aguas abajo 6. El extremo 10 del talón 11 del pie del álabe 1, el
más alejado del centro de rotación C, es solicitado para describir
un círculo geométrico C.
Debe observarse que el álabe 1 se extiende en
una vena fuertemente cónica, es decir, que el labio aguas arriba 5
tiene un diámetro mayor que el labio de aguas abajo 6, y los apoyos
forman, con el plano perpendicular al eje de rotación del disco 2,
unos ángulos diferentes.
El disco 12 presenta aguas arriba una primera
extensión radial 20, denominada anillo de aguas arriba en la
presente memoria, de escaso espesor radial, y en aguas abajo una
segunda extensión radial 21, denominada anillo de aguas abajo, que
incluye una garganta 22 destinada a recibir un junquillo de
estanqueidad no mostrado en los dibujos en aras de la claridad.
Los anillos de aguas arriba 20 y de aguas abajo
21 presentan unas superficies periféricas 20a y 21a cilíndricas, de
revolución alrededor del eje de rotación del disco 12.
El álabe 2 presenta entre el pie 2 y la parte
aerodinámica una plataforma 30 cuya cara radialmente exterior 30a
delimita la vena cónica, y cuya cara radialmente interior 30b
incluye una nervadura de aguas arriba 32 y una ranura de aguas
abajo 33 que se extienden circunferencialmente a la vecindad
inmediata de las superficies periféricas 20a y 21a de los anillos
de aguas arriba 20 y aguas abajo 21.
Estas nervaduras 32 y 33 presentan especialmente
unas partes de superficie cilíndricas, respectivamente 32a y 32b,
de revolución alrededor del eje de rotación del disco 1 que recubren
las superficies periféricas 20a y 21a de los anillos de aguas
arriba 21 y aguas abajo 22, y cuya anchura en el sentido axial es
superior a la anchura de las superficies periféricas 20a y 21a.
En caso de una solicitación axial del álabe 1
como consecuencia del choque de un residuo, el álabe 1 tiene una
tendencia a pivotar alrededor del punto C. Esta solicitación supone
un apoyo positivo de la nervadura de aguas abajo 33 en el anillo de
aguas abajo 21.
Debido a que la superficie 32b es cilíndrica y
amplia en el sentido axial, esta superficie no puede resbalar sobre
la superficie periférica 21a del anillo 21. Esta disposición impide
que el pie de álabe 2 escape de la garganta 7 porque limita el
abatimiento del álabe 1.
En caso de una solicitación importante, los
extremos de las dos nervaduras 32 y 33 están en apoyo positivo en
las superficies periféricas 20a y 21a de los anillos de aguas arriba
20 y de aguas abajo 21.
La anchura de las superficies 32a y 33a se
calcula de manera que ofrezca siempre un asiento suficiente en los
anillos 20 y 21 en todos los intervalos de desplazamiento del álabe
1 en funcionamiento.
Se calcula la altura de las nervaduras 32 y 33
de tal manera que, sea cual fuere el desplazamiento de los álabes
adyacentes, como consecuencia de una solicitación tangencial, los
bordes adyacentes de las plataformas 30 de los dos álabes
consecutivos 1a y 1b no puedan situarse en cabalgamiento, tal como
se muestra en la figura 2.
Esta figura 2 muestra unos álabes 1a y 1b que
presentan además otras nervaduras de rigidificación, dispuestas
entre la nervadura de aguas arriba 32 y la nervadura de aguas abajo
33.
Este álabe podría incluir igualmente unas
nervaduras dirigidas axialmente sin salir del marco de la
invención.
Claims (3)
1. Un disco con álabes de turbomáquina que
incluye unos álabes (1) que se extienden en una vena cónica y que
son retenidos en una garganta periférica (7) de dicho disco (12) por
unas fijaciones de tipo martillo, incluyendo cada uno de dichos
álabes además una plataforma (30) cuya cara radialmente exterior
(30a) delimita la vena del flujo gaseoso y cuya cara radialmente
interior (30b) presenta una nervadura aguas arriba (32) y una
nervadura aguas abajo (33) dispuestas en unos planos
perpendiculares al eje de rotación de dicho disco y que lindan
respectivamente con un anillo aguas arriba (20) y un anillo aguas
abajo (21) formados en la periferia de dicho disco (12) a una parte
y a otra de dicha garganta (7), a fin de asegurar la estanqueidad en
esas zonas, caracterizado porque el espesor de la nervadura
de aguas abajo (33), en la dirección axial, es superior al espesor
del anillo de aguas abajo (21).
2. Disco según la reivindicación 1,
caracterizado porque el espesor de la nervadura de aguas
arriba (32), en la dirección axial, es superior al espesor del
anillo de aguas arriba (20).
3. Disco según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque la altura de las nervaduras es
suficientemente grande para limitar la posibilidad de cabalgamiento
de las plataformas.
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