ES2314589T3 - Dispositivo de mantenimiento axial de sector de tirante para un anillo de un turbina de alta presion de turbomaquina. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de mantenimiento axial de sector de tirante (16) para un anillo (12) de una turbina de alta presión (2) de turbomáquina, comprendiendo el citado sector de tirante (16): una pared radial aguas arriba (18) provista de un gancho aguas arriba externo (20) destinado a cooperar con una entalladura aguas arriba (22) correspondiente de un cárter (14) de la turbina de alta presión (2) y de un gancho aguas arriba interno (24) destinado a cooperar con una entalladura aguas arriba (26) correspondiente de un sector de anillo (12); y una pared radial aguas abajo (28) provista de un gancho aguas abajo externo (30) destinado a cooperar con una entalladura aguas abajo (32) correspondiente del cárter (14) de la turbina de alta presión y de un gancho aguas abajo interno (34) destinado a estar fijado al sector de anillo (12), comprendiendo el dispositivo una chapa longitudinal (46) que forma pantalla térmica dispuesta, aguas arriba de la pared radial aguas arriba (18) del sector de tirante (16), contra una superficie interna del cárter (14); caracterizado porque la chapa (46) está en apoyo axial contra la pared radial aguas arriba (18) del sector de tirante (16) y está fijada al cárter (14) de tal modo que asegura el mantenimiento axial del sector de tirante.
Description
Dispositivo de mantenimiento axial de sector de
tirante para una anillo de una turbina de alta presión de
turbo-
máquina.
máquina.
La presente invención se refiere al ámbito
general de los tirantes de soporte de anillo del estátor de una
turbina de alta presión de turbomáquina. De modo más particular,
ésta se refiere a un dispositivo de mantenimiento de un sector de
tirante que permite asegurar un bloqueo axial del sector de tirante
contra el estátor y una protección térmica.
En relación con la figura 3, la turbina de alta
presión 100 de una turbomáquina se compone especialmente de una
pluralidad de álabes móviles 102 dispuestos en la vena de flujo 105
de los gases calientes procedentes de la cámara de combustión (no
representada).
Una pluralidad de álabes fijos 104 que forman un
distribuidor de alta presión están dispuestos igualmente en la vena
de flujo 105, aguas arriba de los álabes móviles 102 de la
turbina.
Los álabes móviles 102 de la turbina están
rodeados por un anillo de estátor formado por una pluralidad de
sectores de anillo 106. Los sectores de anillo 106 están fijados a
un cárter 108 de la turbina por intermedio de una pluralidad de
sectores de tirante 110.
Los sectores de anillo 106 definen una holgura J
con el vértice 102a de los álabes móviles 102 de la turbina que es
necesario reducir todo lo posible con el fin de aumentar el
rendimiento de la turbina.
Con este objeto, se monta alrededor del cárter
108 de la turbina un dispositivo 112 de control de la holgura J.
Este dispositivo de control 112 se compone especialmente de rampas
anulares 114 de circulación de aire que permiten descargar aire
sobre aletas anulares 116 del cárter 108 con el fin de modificar su
temperatura.
De acuerdo con las necesidades en términos de
control de la holgura J, la variación de la temperatura de las
aletas 116 provoca dilataciones o contracciones térmicas del cárter
108 que se traducen en un aumento o en una disminución del diámetro
del anillo de estátor.
Tal disposición de la turbina de alta presión,
visible en el documento EP555082A, presenta inconvenientes, en
términos de calentamiento del cárter 108 y de mantenimiento axial de
los sectores de tirante 110.
En la práctica, se constata, en efecto, que la
parte del cárter 108 que se sitúa aguas arriba de las aletas 116 se
calienta bajo el efecto de la radiación térmica de los álabes fijos
104 del distribuidor de alta presión.
Esta radiación térmica, que está ilustrada por
las flechas 118, proviene de las elevadas temperaturas de los gases
de combustión, que se propagan hasta el cárter por gradiente térmico
a través de los álabes fijos 104 del distribuidor de alta presión.
Un recalentamiento del cárter es particularmente perjudicial para la
duración de la vida de servicio útil de la turbina.
Se constata, igualmente, que existe un problema
de mantenimiento axial de los sectores de tirante 110. De modo más
particular, el mantenimiento axial hacia aguas arriba de los
sectores de tirante contra el cárter 108 no está asegurado.
Resulta, así, un riesgo de pérdida del mantenimiento radial de estos
sectores de tirante.
La presente invención pretende, entonces, paliar
tales inconvenientes, proponiendo un dispositivo de mantenimiento
axial para sector de tirante de turbina de alta presión que permite
a la vez limitar el recalentamiento del cárter y mantener
axialmente el sector de tirante.
A tal efecto, está previsto un dispositivo de
mantenimiento axial de sector de tirante para un anillo de una
turbina de alta presión de turbomáquina, comprendiendo el sector de
tirante una pared radial aguas arriba provista de un gancho externo
destinado a cooperar con una entalladura aguas arriba
correspondiente de un cárter de la turbina de alta presión y de un
gancho aguas arriba interno destinado a cooperar con una entalladura
aguas arriba correspondiente de un sector de anillo, y una pared
radial aguas abajo provista de un gancho aguas abajo externo
destinado a cooperar con una entalladura aguas abajo correspondiente
del cárter de la turbina de alta presión y de un gancho aguas abajo
interno destinado a estar fijado al sector de anillo, comprendiendo
el dispositivo de mantenimiento una chapa longitudinal que forma
pantalla térmica dispuesta aguas arriba de la pared radial aguas
arriba del sector de tirante contra una superficie interna del
cárter, caracterizado porque la chapa está en apoyo axial contra la
pared radial aguas arriba del sector de tirante y está fijada al
cárter de tal modo que asegura un mantenimiento axial del sector de
tirante.
De este modo, la chapa longitudinal que forma
una pantalla térmica contra la radiación de los álabes fijos del
distribuidor de alta presión permite igualmente realizar un
mantenimiento axial del sector de tirante.
Ventajosamente, el dispositivo de mantenimiento
axial del sector de tirante puede comprender, además, un aislante
térmico interpuesto entre la superficie interna del cárter y la
chapa longitudinal. Este aislante permite aumentar la protección
del cárter contra la radiación térmica.
Siempre con el fin de limitar el calentamiento
del cárter, el dispositivo de mantenimiento axial de sector de
tirante puede comprender, igualmente, un revestimiento reflectante
dispuesto en una superficie interna de la chapa longitudinal.
Otras características y ventajas de la presente
invención se deducirán de la descripción hecha a continuación,
refiriéndose a los dibujos anejos que ilustran un ejemplo de
realización de ésta desprovisto de cualquier carácter limitativo.
En las figuras:
- la figura 1 es una vista parcial en corte
longitudinal de una turbina de alta presión de turbomáquina que
muestra el emplazamiento de un dispositivo de acuerdo con la
invención;
- las figuras 2A y 2B representan dos variantes
posibles de realización de un dispositivo de acuerdo con la
invención; y
- la figura 3 es una vista en corte longitudinal
de una turbina de alta presión de acuerdo con la técnica
anterior.
La figura 1 representa, en corte longitudinal,
una turbina de alta presión de turbomáquina de eje longitudinal
X-X.
La turbina de alta presión 2 se compone,
especialmente, de una pluralidad de álabes móviles 4 dispuestos en
una vena de flujo 6 de los gases calientes procedentes de una cámara
de combustión (no representada) de la turbomáquina.
Los álabes móviles 4 están dispuestos aguas
abajo de los álabes fijos 8 con respecto a la dirección de flujo 10
de los gases en la vena de flujo 6. Estos álabes fijos 8 que forman,
así, un distribuidor de alta presión están montados entre
plataformas superiores 9 y plataformas inferiores (no
representadas).
Los álabes móviles 4 de la turbina de alta
presión 2 están rodeados por una pluralidad de sectores angulares
de anillo 12 que están dispuestos circunferencialmente alrededor del
eje X-X de la turbina y que forman una superficie
circular y continua.
Los sectores de anillo 12 están montados en un
cárter anular 14 de la turbina de alta presión, igualmente de eje
longitudinal X-X, por intermedio de una pluralidad
de sectores angulares de tirante 16 que forman soporte.
Cada sector de tirante 16 comprende una pared
radial aguas arriba 18 provista de un gancho aguas arriba externo
20 que está destinado a cooperar axialmente con una entalladura
aguas arriba 22 correspondiente del cárter 14. La pared radial
aguas arriba 18 está provista igualmente de un gancho interno 24 que
está destinado a cooperar axialmente con una entalladura aguas
arriba 26 correspondiente del sector de anillo 12
correspondiente.
Cada sector de tirante 16 comprende, igualmente,
una pared radial aguas abajo 28 provista de un gancho aguas abajo
externo 30 que está destinado a cooperar axialmente con una
entalladura aguas abajo 32 correspondiente del cárter 14 y de un
gancho aguas abajo interno 34 destinado a estar fijado al sector de
anillo 12 correspondiente.
De modo más particular, el gancho aguas abajo
interno 34 de la pared radial aguas abajo 28 está fijado al sector
de anillo 12 correspondiente por medio de una pinza 36 de tipo clip
en C. La pinza 36 forma, así, una entalladura de mantenimiento para
el gancho aguas abajo interno 34.
Con el fin de aumentar el rendimiento de la
turbina de alta presión 2, está previsto un dispositivo de control
38 que permite reducir todo lo posible la holgura radial J dejada
entre la superficie interna 12a de los sectores de anillo 12 y el
vértice 4a de los álabes móviles 4.
El dispositivo de control 38 comprende una caja
de circulación de aire 40 que rodea el cárter 14 de la turbina de
alta presión y unida a rampas anulares 42. Estas rampas 42 descargan
aire sobre aletas o resaltes anulares 44 del cárter 14 que se
extienden radialmente hacia el exterior desde una superficie externa
de éste.
De acuerdo con la invención, está previsto un
dispositivo de mantenimiento axial para cada sector de tirante 16.
Un dispositivo de mantenimiento axial de este tipo se compone,
especialmente, de una chapa longitudinal 46 que está dispuesta
aguas arriba de la pared radial aguas arriba 18 del sector de
tirante 16 contra una superficie interna del cárter 14.
Esta chapa 46, además de su función de
mantenimiento axial del sector de tirante 16, permite, igualmente,
formar una pantalla térmica. En efecto, las elevadas temperaturas de
los gases de combustión que fluyen por la vena 6 forman una
radiación térmica que tiene tendencia a propagarse a través de los
álabes fijos 8 y de sus plataformas superiores 9 hasta el cárter
14. La chapa 46 permite, así, protegerse de una radiación térmica
de este tipo que es particularmente perjudicial para la duración de
vida de servicio útil de la turbina.
La chapa longitudinal 46 del dispositivo de
mantenimiento axial del sector de tirante 16 es una pieza metálica
que se extiende axialmente en una distancia al menos equivalente a
la longitud axial de las plataformas superiores 9 de soporte de los
álabes fijos 8. Sin embargo, su longitud puede adaptarse en función
de las necesidades, especialmente, en función de la longitud del
distribuidor de alta presión con el fin de formar una protección
perfecta contra las radiaciones térmicas del distribuidor de alta
presión hacia el cárter.
Por otra parte, la chapa longitudinal 46 del
dispositivo de mantenimiento axial del sector de tirante 16 está en
apoyo axial contra la pared radial aguas arriba 18 del sector de
tirante 16, y está fijada al cárter 14 de tal modo que asegura un
bloqueo axial del sector de tirante.
Como está ilustrado en las figuras, la chapa 46
está, a nivel de su extremidad aguas abajo 46a, en apoyo axial
contra la pared radial aguas arriba 18 del sector de tirante 16.
La fijación de la chapa 46 al cárter 14 permite,
a la vez, mantener la chapa 46 contra la superficie interna del
cárter y la extremidad aguas abajo 46a de ésta contra la pared
radial aguas arriba 18 del sector de tirante 16. La fijación puede
realizarse por medio de uno o varios sistemas 48 de tipo
tornillo/tuerca.
De esta manera, siendo mantenida la chapa 46 en
apoyo contra el sector de tirante 16, éste queda bloqueado en
posición y no puede desplazarse axialmente. En particular, como los
ganchos 20, 24, 30 y 34 del sector de tirante 16 están vueltos
hacia aguas abajo, las entalladuras 22, 26, 32 y 36 con las cuales
cooperan evitan cualquier desplazamiento axial del sector de
tirante hacia aguas abajo. La chapa longitudinal 46 que está en
apoyo axial contra la pared aguas arriba 18 impide, igualmente,
cualquier desplazamiento del sector de tirante 16 hacia aguas
arriba.
De este modo, el dispositivo de mantenimiento
axial del sector de tirante 16 ejerce una doble función: por una
parte, permite realizar un mantenimiento axial del sector de tirante
16 y, por otra, forma una pantalla térmica contra las radiaciones
del distribuidor de alta presión.
De acuerdo con una característica ventajosa de
la invención ilustrada en la figura 2A, el dispositivo de
mantenimiento axial de cada sector de tirante 16 puede comprender,
igualmente, un aislante térmico 50 interpuesto entre la superficie
interna del cárter 14 y la chapa longitudinal 46.
El aislante térmico 50 permite, así, mejorar la
eficacia de la pantalla térmica formada por la chapa longitudinal
46. Por ejemplo, éste puede estar compuesto por fibras (por ejemplo
tejidas) o por un aglomerante aislante, que tienen una baja
conductividad térmica.
De acuerdo con otra característica ventajosa de
la invención ilustrada en la figura 2B, el dispositivo de
mantenimiento axial de cada sector de tirante 16 puede comprender,
además, un revestimiento reflectante 52 dispuesto contra una
superficie interna de la chapa longitudinal 46.
Igualmente que para el aislante térmico, el
revestimiento reflectante 52 que está dispuesto directamente
enfrente de las radiaciones térmicas del distribuidor de alta
presión mejora la eficacia de la pantalla térmica formada por la
chapa longitudinal 46. Por ejemplo, este revestimiento puede estar
compuesto por un material cerámico que tenga una baja conductividad
térmica y/o una gran capacidad para reflejar el calor.
Se observará, igualmente, que el aislante
térmico 50 y el revestimiento reflectante 52 pueden utilizarse
independientemente uno del otro o bien conjuntamente con el fin de
reforzar la eficacia de la pantalla térmica 46.
Claims (4)
1. Dispositivo de mantenimiento axial de sector
de tirante (16) para un anillo (12) de una turbina de alta presión
(2) de turbomáquina, comprendiendo el citado sector de tirante
(16):
una pared radial aguas arriba (18) provista de
un gancho aguas arriba externo (20) destinado a cooperar con una
entalladura aguas arriba (22) correspondiente de un cárter (14) de
la turbina de alta presión (2) y de un gancho aguas arriba interno
(24) destinado a cooperar con una entalladura aguas arriba (26)
correspondiente de un sector de anillo (12); y
una pared radial aguas abajo (28) provista de un
gancho aguas abajo externo (30) destinado a cooperar con una
entalladura aguas abajo (32) correspondiente del cárter (14) de la
turbina de alta presión y de un gancho aguas abajo interno (34)
destinado a estar fijado al sector de anillo (12),
comprendiendo el dispositivo una chapa
longitudinal (46) que forma pantalla térmica dispuesta, aguas arriba
de la pared radial aguas arriba (18) del sector de tirante (16),
contra una superficie interna del cárter (14);
caracterizado porque la chapa (46) está
en apoyo axial contra la pared radial aguas arriba (18) del sector
de tirante (16) y está fijada al cárter (14) de tal modo que asegura
el mantenimiento axial del sector de tirante.
2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque comprende, además, un aislante
térmico (50) interpuesto entre la superficie interna del cárter
(14) y la chapa longitudinal (46).
3. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque comprende,
además, un revestimiento reflectante (52) dispuesto contra una
superficie interna de la chapa longitudinal (46).
4. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la chapa
(46) está fijada al cárter (14) por al menos un sistema (48) de
tornillo y tuerca.
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