ES2316524T3 - Accionador de alabes. - Google Patents

Abstract

Un accionador de álabes para su uso en un motor de turbina, comprendiendo el motor de turbina un miembro de soporte angularmente amovible que incorpora una pluralidad de álabes, siendo el miembro de soporte angularmente amovible, en uso, para variar la posición de los álabes con respecto al flujo de aire que atraviesa el motor, comprendiendo el accionador de álabes una disposición de accionamiento (10) y caracterizado porque la disposición de accionamiento (10) es una disposición de accionamiento eléctrico (10) que comprende un eje de entrada (34) el cual está dispuesto para accionar un eje de salida (30) acoplado, en uso, al miembro de soporte y una disposición de frenado (36) dispuesta para practicar una carga de frenado al eje de entrada (34) en el caso de que el funcionamiento de la disposición de accionamiento eléctrico (10) sea interrumpido para impedir que el eje de entrada (34) sustancialmente deje de moverse.

Description

Accionador de álabes.

La invención se refiere a un accionador de álabes para su uso en el control del movimiento de una pluralidad de álabes de guía o de estator de un motor de turbina de combustión.

Un compresor multietapa de flujo axial para un motor de turbina de combustión típicamente incluye unas filas alternadas de palas rotatorias (rotor) y de álabes fijos (estator) o de guía para acelerar y difundir el flujo de aire hacia la turbina. Como cada etapa de un compresor multietapa tiene unas características de flujo de aire diferentes de las de las etapas precedentes y subsecuentes, es necesario asegurar que las características de cada etapa se correspondan cuidadosamente. Con el fin de conseguir una correspondencia razonable a lo largo de una amplia gama de situaciones operativas, los álabes son accionables para dirigir el flujo de aire sobre los álabes del rotor subsecuente en un ángulo aceptable.

Un mecanismo de accionamiento típico de los álabes de guía o de estator variables de un compresor multietapa se muestra en la Figura 1. Los álabes (no mostrados) están acoplados sobre un anillo de retención o de soporte 10 (también conocido como anillo unísono) que es accionado, mediante un varillaje apropiado, por medio de una disposición de accionador que comprende un primer accionador, accionador maestro 12 y un segundo accionador, accionador esclavo 14.

Cada uno de los primero y segundo accionadores 12, 14 incluye una servoválvula electrohidráulica que está dispuesta para controlar el flujo del fluido a presión hacia las respectivas primera y segunda cámaras de un pistón de accionamiento lineal acoplado al anillo de soporte 10. La servoválvula es alimentada con una corriente eléctrica que energiza un devanado de la servoválvula para controlar la posición de una válvula de carrete y, con ello, el flujo de fluido hacia las primera y segunda cámaras. Mediante el control de la posición de la servoválvula, la presión de fluido dentro de las primera y segunda cámaras puede variarse para accionar el anillo de soporte 10, y con ello de los álabes de guía hasta la posición requerida. Durante la mayor parte de su vida de servicio, el sistema de accionamiento hidráulico sirve para retener los álabes variables en una posición fija adecuada a la velocidad de crucero del motor. Durante el despegue y el aterrizaje, el sistema de accionamiento hidráulico es accionado para ajustar la posición de los álabes de guía para compensar las variaciones del flujo de aire que atraviesa el compresor.

Un problema asociado con los sistemas de accionamiento hidráulico es que, en el caso de pérdida de control del sistema o de la presión dentro de las primera y segunda cámaras de control, los álabes de guía quedan libres para moverse dentro del flujo de aire del compresor. Con el fin de evitar la posibilidad de una sobreaceleración del motor en el supuesto de un fallo de este tipo, el motor se detendrá automáticamente.

El documento US 4780054 describe una disposición de turbosoplante para automóviles en la cual una serie de álabes son ajustables mediante el ajuste de un varillaje conectado a los álabes. El varillaje es amovible por medio de un accionador lineal neumático. El documento US 4603594 describe un accionador activado por motor eléctrico que incluye una disposición de frenado que posibilita que el accionador se mantenga en una o más posiciones predefini-
das.

Constituye un objetivo de la presente invención proporcionar un accionador apropiado para su uso en el movimiento de álabes variables de un motor de turbina de combustión que elimine o alivie el problema anteriormente mencionado.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un accionador de álabes para su uso en un motor de turbina, comprendiendo el motor de turbina un miembro de soporte angularmente amovible que incorpora una pluralidad de álabes, siendo el miembro de soporte angularmente amovible en uso, para variar la posición de los álabes con respecto al flujo de aire que atraviesa el motor, comprendiendo el accionador de álabes una disposición de accionamiento caracterizada porque la disposición de accionamiento es una disposición de accionamiento eléctrico que comprende un eje de entrada que está dispuesto para accionar un eje de salida acoplado, en uso, al miembro de soporte y una disposición de frenado dispuesta para aplicar una carga de frenado sobre el eje de entrada en el supuesto de que se interrumpa el funcionamiento de la disposición de accionamiento eléctrico para impedir que el eje de entrada sustancialmente siga moviéndose.

La invención proporciona la ventaja de que, en el supuesto de la aparición de un fallo en la disposición de accionamiento eléctrico, por ejemplo debido a un fallo en el suministro eléctrico, un freno de desactivación de la potencia aplica una fuerza de frenado sobre el eje de entrada.

La aplicación de la fuerza de frenado sobre el eje de entrada sirve para bloquear el miembro de soporte, y por tanto de los álabes en una posición fija con respecto al flujo de aire. Por consiguiente, se evita sustancialmente el movimiento no deseado de los álabes. Así, en el caso de un fallo en el suministro eléctrico, no hay riesgo de la urgencia o la necesidad de adoptar la precaución de inmediatamente parar el motor como previsión de una sobreacelaración del motor.

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Una ventaja adicional de la presente invención es que el sistema de accionamiento activado eléctricamente en las aeronaves ofrece la posibilidad de un incremento en la fiabilidad y la eficiencia de la aeronave y una reducción del peso y del coste de mantenimiento y de fabricación.

Preferentemente, el eje de salida tiene un extremo de accionamiento de entrada que está acoplado al eje de entrada mediante una disposición de engranaje y un extremo accionado de salida que está acoplado al miembro de soporte. El miembro de soporte preferentemente tiene la forma de un anillo de soporte.

En una forma de realización preferente, la disposición de accionamiento eléctrico comprende un motor, siendo el eje de entrada susceptible de rotación bajo la influencia del motor.

La disposición de frenado, preferentemente comprende una pluralidad de primeros elementos de frenado que son rotatorios con el eje de entrada y que pueden conectarse con unos elementos respectivos de una pluralidad de segundos elementos de frenado para controlar la carga de frenado aplicada al eje de entrada.

Preferentemente, la disposición de frenado comprende también un accionador electromagnético que comprende un inducido que es soportado por el eje de entrada y que es amovible bajo la influencia de un campo magnético generado por un devanado energizable.

El accionador electromagnético puede estar dispuesto de tal forma que la energización del devanado provoque que el inducido sea atraída hacia el devanado, provocando de esta forma que los primero y segundo elementos de frenado se desconecten entre sí para retirar la carga de frenado del eje de entrada, provocando la desenergización que los primero y segundo elementos de frenado resulten conectados entre sí bajo la acción de un muelle de retorno de forma que la carga de frenado se aplique al eje de entrada.

El accionador de álabes puede incluir un accionador de tornillo de bola que comprende un miembro de entrada angularmente amovible tras la rotación del eje de entrada, siendo el eje de salida amovible axialmente tras el movimiento angular del miembro de entrada. El eje de salida puede estar acoplado a un varillaje, estando el varillaje dispuesto para transmitir un movimiento angular sobre el anillo de soporte tras el movimiento axial del eje de salida.

El miembro de entrada puede estar provisto de una formación de filete de rosca que incluye un surco helicoidal, siendo soportados unos elementos esféricos por el eje de salida y situándose en una conexión de rodamiento dentro de dicho surco helicoidal para formar un acoplamiento de tornillo de bola entre el miembro de entrada y el eje de salida.

El miembro de entrada del accionador de tornillo de bola puede estar provisto de una brida a la cual esté acoplado el eje de entrada mediante una disposición de engranaje.

Preferentemente, el accionador de tornillo de bola comprende un medio de protección de la sobrecarga para aplicar una fuerza de frenado sobre el miembro de entrada en el caso de que se aplique una sobrecarga axial al eje de salida, para impedir de esta forma la carga de la disposición de accionamiento eléctrico.

Por ejemplo, el accionador puede estar provisto de unas primera y segunda superficies de apoyo, siendo una región del miembro de entrada, por ejemplo una brida, conectable con una u otra de las primera y segunda superficies de apoyo en el caso de que se aplique la sobrecarga al eje de salida, provocando el encaje de fricción entre la región del miembro de entrada y las primera o segunda superficies de salida que la carga de frenado sea aplicada al miembro de entrada para detener su rotación.

Dado que se impide la rotación del miembro de entrada tras la conexión entre la brida y las primera y segunda superficies de apoyo, cualquier carga de la disposición de accionamiento eléctrico o de engranaje, que en otro caso podría provocar un cambio sustancial de la posición de los álabes, queda limitad a un nivel aceptable.

En una forma de realización alternativa, el accionador puede incluir un accionador rotatorio.

En una forma de realización preferente, el accionador incluye unos primero y segundo accionadores de tornillo de bola que tienen unos respectivos ejes de salida, estando cada uno de los ejes de salida acoplados al miembro de soporte y estando acoplados conjuntamente mediante un eje de sincronización y accionamiento común para asegurar que el movimiento axial de los miembros de salida esté sustancialmente sincronizado.

La aparición de una situación de fallo en la disposición de accionamiento eléctrico puede originarse o bien dentro de la misma disposición de accionamiento eléctrico o bien generarse externamente a la disposición de accionamiento eléctrico, y típicamente puede surgir como resultado de un fallo en el suministro eléctrico ya sea total o parcial.

El suministro eléctrico puede ser intencionadamente interrumpido durante situaciones operativas del motor fijas.

A continuación se describirá la invención, únicamente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los cuales:

La Figura 1 es una vista en planta de un anillo de soporte que forma parte de un accionador de álabes convencional,

la Figura 2 es un diagrama esquemático de un sistema de control que incluye un accionador de álabes de la presente invención,

las Figuras 3, 4 y 5 son vistas en sección de partes respectivas de un accionador de álabes de acuerdo con una primera forma de realización de la invención, y

la Figura 6 es un diagrama esquemático de un sistema de control que incluye una forma de realización alternativa del accionador de álabes a la mostrada en las Figuras 3, 4 y 5.

Con referencia a la Figura 2, en ella se muestra un sistema de control que incluye un accionador de álabes que comprende una disposición de accionamiento eléctrico, designada genéricamente con la referencia numeral 10 para activar unos primero y segundo accionadores de tornillo de bola 12, 14, respectivamente. Cada uno de los primero y segundo accionadores de tornillo de bola 12, 14 está acoplado a un anillo de retención o soporte (no mostrado) mediante un apropiado varillaje, incorporando el anillo de soporte una pluralidad de álabes de estator o de guía de un compresor multietapa. Típicamente, el primer accionador de tornillo de bola 12 está acoplado al anillo de soporte en un punto diametralmente opuesto al punto en el que está acoplado al anillo de soporte el segundo accionador de tornillo de bola 14.

La primera y segunda disposiciones de engranaje 16, 18 están cada una provistas de un sensor 20, 22 de la posición, que típicamente consisten en un RVDT (Transductor Diferencial Variable Rotatorio) o un LVDT (Transductor Diferencial Variable Lineal). Los RVDTs 20, 22, generan unas señales de posición 20a, 22a, respectivamente, indicativas de la posición de las disposiciones de engranaje 16, 18 y, con ello, de los primero y segundo accionadores de tornillo de bola 12, 14. Las señales de posición 20a, 22a son retroalimentadas hasta un controlador electrónico 24 que está dispuesto para suministrar las señales de control a la disposición de accionamiento eléctrico 10 en respuesta a una señal de demanda de la posición procedente de un Controlador de Motor Electrónico (EEC) 25 y las señales 20a, 22a de retroalimentación de la posición para desplazar los accionadores de tornillo de bola 12, 14 hasta la posición demandada. Las primera y segunda disposiciones de engranaje 16, 18 están acopladas entre sí mediante un eje de sincronización común 28 para asegurar que el movimiento de los accionadores de tornillo de bola 12, 14 esté sustancialmente sincronizado.

Las Figuras 3 y 5 muestran vistas en sección de los primero y segundo accionadores de tornillo de bola 12, 14, respectivamente. Con referencia a la Figura 3, el primer accionador de tornillo de bola 12 incluye un eje de salida 30 amovible axialmente, un extremo accionado 30a a partir del cual se extiende a través de una carcasa 17 del accionador y que está adaptado para ser acoplado al anillo de soporte. Convenientemente, el eje de salida 30 está acoplado al anillo de soporte mediante un varillaje separado y está dispuesto para transmitir un movimiento angular sobre el anillo de soporte tras el movimiento axial del eje de salida 30. El accionador de tornillo de bola 12 incluye también un miembro de entrada 32 provisto de una formación de filete de rosca que incluye un surco helicoidal, estando el miembro de entrada 32 acoplado al eje de entrada 34, de forma que el movimiento rotatorio del eje de entrada 34 sea transmitido al miembro de entrada 32. Una pluralidad de bolas son soportadas por el miembro de salida 30 estando las bolas en conexión de rodamiento dentro del surco helicoidal para formar un acoplamiento de tornillo de bola entre el miembro de entrada 32 y el eje de salida 30 mediante el cual el movimiento rotatorio del miembro de entrada transmite el movimiento axial al eje de salida 30.

El eje de accionamiento de entrada 34 es susceptible de rotación, en uso, bajo la influencia de un rotor 35 que forma parte de la disposición de accionamiento eléctrico 10. Un miembro de soporte 50 está fijado a o conformado de manera integral con la carcasa 17, incorporando el miembro de soporte 50 un cojinete 52 que sirve para guiar el eje de entrada 34 para su movimiento rotatorio dentro de la carcasa 17 del accionador. El eje de entrada 34 está acoplado a una brida 32a dispuesta sobre el miembro de entrada 32 a través de la primera disposición de engranaje 16 de forma que, cuando el eje de entrada 34 rota bajo la influencia del motor 35, el miembro 32 es obligado a rotar para transmitir un movimiento axial al eje de salida 30.

El eje de entrada 34 está provisto de una disposición de frenado, designada genéricamente con la referencia numeral 36, que comprende una pila de unos primero y segundo elementos de frenado 38a, 38b, respectivamente, consistente en unos discos de freno. Unos elementos alternados de los discos de freno 38a (el primer conjunto de discos de freno) están enchavetados al eje de entrada 34 de forma que pueden rotar con el eje de entrada 34 y son libres de desplazarse axialmente con respecto al eje, hasta una cantidad limitada, predeterminada. Los discos de freno restantes 38b (el segundo conjunto de discos de freno) están enchavetados a una pieza 44 de la carcasa 17 del accionador y pueden desplazarse axialmente con respecto a la pieza 44 de la carcasa. Una superficie terminal de la pieza 44 de la carcasa actúa como superficie de apoyo para el primer conjunto de discos de freno 38a.

La disposición de accionamiento eléctrico 10 incluye también un accionador eléctrico 47 que comprende un devanado o bobina energizable 46 actuable para controlar el movimiento de un inducido 48. Un muelle de retorno 49 está dispuesto para aplicar una fuerza presionante sobre el inducido 48 y sirve para forzar a el inducido a conectar con un extremo de los primeros discos de freno 38a, forzando de esta manera a los primeros discos de freno a entrar en contacto con los segundos discos de freno 38b para aplicar una carga de frenado sobre el eje de entrada 34 para impedir su rotación. El accionador electromagnético 47 está dispuesto de tal forma que la energización del devanado 46 provoca que el inducido 48 sea atraída hacia el devanado 46, contra la fuerza producida por el muelle 49, provocando de esta forma que la carga compresiva aplicada a los primero discos de freno 38a sea retirada. Los primero y segundos discos de freno 38a, 38b quedan, por consiguiente, desconectados y la carga de frenado es retirada del eje de retirada 34. Cuando el devanado 46 es desenergizado, el inducido 48 es forzada a situarse en conexión con un extremo de los primeros discos de freno bajo la fuerza del muelle 49.

En la ilustración mostrada en la Figura 3, la brida 32a dispuesta sobre el miembro de entrada 32 está separada de las primera y segunda superficies de apoyo 54a, 56a de los primero y segundo miembros de apoyo 54, 56, respectivamente, que forman parte de o que están montadas de forma no rotatoria sobre la carcasa 17 del accionador. Unos primero y segundo manguitos 58, 60, respectivamente, presionados por un muelle, son soportados por el miembro de entrada 32 y unos pertinentes cojinetes 66, 68 están dispuestos para guiar los manguitos 58, 60 y el miembro de entrada 32 para su movimiento rotatorio dentro de la carcasa 17 del accionador. Unos primero y segundo muelles 62, 64 están dispuestos para actuar sobre los primero y segundo manguitos 58, 60, respectivamente, siendo seleccionadas las fuerzas del muelle para asegurar que, en uso normal, la brida 32a se mantenga en una posición sustancialmente central en la cual esté separada de las primera y segunda superficies de apoyo 54a, 56a, limitándose el movimiento de los manguitos 58, 60 mediante unos primero y segundo topes 70, 72, respectivamente. Los primero y segundo manguitos 58, 60 quedan libres para desplazarse axialmente con el miembro de entrada 32, contra la acción de los primero y segundo muelles 62, 64, respectivamente, en el caso de que una sobrecarga axial externa, se aplique al eje de salida 30, como se describirá con mayor detalle más adelante.

Además de estar acoplado al eje de entrada 34 mediante la primera disposición de engranaje 16, el miembro de entrada 32 está también acoplado al eje de sincronización 28 mediante una disposición de engranaje adicional 74. Como puede apreciarse en la Figura 5, el eje de transmisión 28 está también acoplado a un segundo accionador de tornillo de bola 14 mediante la segunda disposición de engranaje 18, comprendiendo el segundo accionador de tornillo de bola 14 un segundo miembro de entrada 132 dispuesto para transmitir un movimiento axial a un segundo eje de salida 130. Una región terminal, accionada 130a del segundo eje de salida 130 está adaptada para quedar acoplada a un varillaje incorporado por el anillo de soporte, como se describió anteriormente. La provisión del eje de sincronización 28 asegura que el accionamiento transmitido al primer accionador 12 sea transmitido y sustancialmente quede sincronizado con el transmitido al segundo accionador 14 para impedir que se induzcan esfuerzos indeseables en el anillo de soporte. El segundo accionador de tornillo de bola 14 está provisto de una disposición sustancialmente idéntica de manguitos presionados por muelle y de superficies de apoyo a la mostrada en la Figura 3, que comprende unos primero y segundo manguitos 158, 160, unos primero y segundo muelles 162, 164 y unas primera y segunda superficies de apoyo 154a, 156a de la brida 132a. Unos respectivos primero y segundo topes 170, 172 están también dispuestos
para limitar el movimiento de los primero y segundo manguitos 158, 160, de acuerdo con lo anteriormente prescrito.

En uso, cuando se necesita variar la posición de los álabes, el devanado 46 de la disposición de accionamiento eléctrico 10 es energizado, provocando de esta forma que el inducido 48 sea atraída hacia el devanado 46, contra la fuerza del muelle de retorno 49, para retirar la fuerza compresiva aplicada a los discos de freno 38a, 38b. El eje de entrada 34 queda por consiguiente libre de rotar bajo la influencia del rotor 35. El movimiento rotatorio del eje de entrada 34 es transmitido mediante la primera disposición de engranaje 16 al miembro de entrada 32 de primer accionador 12, transmitiendo de esta forma un movimiento axial al eje de salida 30. Así mismo, el movimiento rotatorio del eje de entrada 34 es transmitido mediante el eje de transmisión 28 y la disposición de engranaje 18 al miembro de entrada 132 que forma parte del segundo accionador 14. El eje de salida 130 del segundo accionador 14 es por consiguiente desplazado también axialmente hasta una cantidad sustancialmente equivalente.

Cuando los sensores 20, 22 de la posición proporcionan unas señales de retroalimentación 20a, 22a hasta el controlador electrónico 24 para indicar que los primero y segundo accionadores 12, 14, y de ahí al anillo de soporte y a los álabes de guía del motor, han sido desplazados hasta la posición requerida, el devanado 46 puede ser desenergizado. El inducido 48 es por consiguiente forzada a la derecha en la ilustración mostrada bajo la fuerza del muelle 49, provocando de esta forma que una carga compresiva sea aplicada a los primero y segundos discos de freno 38a, 38b. Una carga de frenado es por consiguiente aplicada al eje de entrada 34, impidiendo el frenado del eje de entrada 34 un movimiento axial ulterior de los ejes de salida 30, 130 de tal forma que el anillo de soporte queda retenido en la posición requerida.

En el caso de que se produzca un fallo de suministro eléctrico o cualquier problema de carácter interno o externo sobre la disposición de accionamiento eléctrico 10 de forma que el devanado 46 sea obligado a desenergizarse, el inducido 48 será presionada apartándose del devanado 46 bajo la fuerza del muelle de retorno 49 para provocar que los primero y segundo discos de freno 38a, 38b sean presionados hasta contactar entre sí. Por tanto, en el caso de que se produjera un problema o fallo mientras que los álabes están siendo desplazados hasta su posición requerida, se aplicará una fuerza de frenado sobre el eje de entrada 34 para mantener los álabes en una posición fija. En los sistemas actuales, si existe el riesgo de un movimiento descontrolado de los álabes debido al movimiento del flujo de aire, puede producirse una sacudida y es necesario detener el funcionamiento del motor para evitar la posibilidad de una sobreaceleración del motor. La presente invención elimina la necesidad de detener el funcionamiento del motor en el caso del fallo de este tipo.

Otra ventaja proporcionada por la presente invención es que no hay necesidad de suministro continuo de energía durante el funcionamiento del motor a velocidad constante (crucero) en cuanto los álabes son mantenidos en posición tras la desenergización del devanado 46. Al utilizar los sistemas de accionamiento hidráulicos, se necesita suministrar continuamente un combustible de alta presión al sistema de accionamiento y ello requiere el suministro continuo de energía. El uso de la disposición de accionamiento eléctrico 10 suprime también la necesidad de tuberías de flujo hidráulico hasta los álabes de forma que se reduce el riesgo de fugas de combustible de alta presión. El peso del accionador puede también reducirse debido a la eliminación de tubos hidráulicos. Así mismo, durante las operaciones de mantenimiento, se elimina la necesidad de drenar y a continuación cebar el circuito eléctrico de los accionadores, reduciendo la duración de las operaciones de mantenimiento.

En el caso de que se aplique una carga axial externa excesiva a uno cualquiera de los primero o segundo ejes 30, 130, por ejemplo debido a una sobrepresión del motor que fuerce a los álabes y a los anillos de soporte a desplazarse, una carga angular indeseable se aplicará mediante los miembros de entrada 32, 132 a las primera y segunda disposiciones de engranaje 16, 18 y con ellas a la disposición de accionamiento eléctrico 10 provocando un cambio posicional en el sistema de accionamiento. Si se aplica una carga axial externa al eje de salida 30 para forzar al eje 30 hacia la derecha en la ilustración mostrada en las Figuras 3 y 4, una carga angular inversa transmitida al miembro de entrada 32 provoca que la brida 32a sea forzada a conectar con la segunda superficie de apoyo 56a contra la fuerza producida por el segundo muelle 64. La conexión de fricción entre la brida 32a y el segundo miembro de apoyo 56 sirve para ofrecer resistencia a la rotación del miembro de entrada 32 de forma que solo se transmitirá una carga limitada sobre la primera disposición de engranaje 16 y, por tanto, a la disposición de accionamiento eléctrico 10. Esta fuerza de fricción impedirá el desplazamiento de los álabes fuera de la posición prefijada.

Si se aplica una carga axial externa al eje de salida 30 para forzar al eje de salida 30 hacia la izquierda en la ilustración mostrada en las Figuras 3 y 4, la carga transmitida al miembro de entrada 32 sirve para forzar al primer manguito 58 hacia la izquierda, contra la fuerza producida por el primer muelle 62, provocando de esta forma que la brida 32a conecte con la primera superficie de apoyo 54a. De acuerdo con lo anteriormente descrito, la conexión de fricción entre la brida 32a y la primera superficie de apoyo 54a sirve para ofrecer resistencia a la rotación del miembro de entrada 32 y, por tanto, reduce la carga transmitida a la primera disposición de engranaje 16 y, por tanto, a la disposición de accionamiento eléctrico 10. La provisión de los primero y segundo manguitos 58, 60 y de las primera y segunda superficies de apoyo 54a, 56a proporciona por tanto una disposición de protección de la sobrecarga bidireccional que sirve para limitar cualquier desplazamiento de las primera y segunda disposiciones de engranaje 16, 18 y de la disposición de accionamiento eléctrico 10 en el caso de que se aplicara una sobrecarga axial indeseable a través del eje de salida 30 hasta el miembro de entrada 32.

Típicamente, la carga axial aplicada al eje de salida 30 mediante los álabes puede producirse debido a una sobrepresión dentro del compresor. Una vez que la situación ha pasado, la carga axial es retirada del eje 30 y la brida 32a será forzada hacia su posición central (como se muestra en la Figura 3) bajo la influencia o bien del primero o del segundo muelles 62, 64.

Debe apreciarse que los primero y segundo muelles 62, 64 pueden ser seleccionados para proporcionar características de frenado diferentes para las cargas externas dirigidas en direcciones opuestas aplicadas al eje de salida 30. Debe también apreciarse que las fuerzas suministradas por los primero y segundo muelles 62, 64 deben ser seleccionadas para asegurar que, durante el funcionamiento normal, cuando el movimiento rotatorio del eje de entrada 34 sea transmitido al miembro de entrada 32 para provocar el movimiento axial del eje de salida 30, cualquier ligera carga contra los muelles 62, 64 no es suficiente para determinar que la brida 32a del miembro de entrada 32 conecte con la primera o la segunda superficies de apoyo 54a, 56a.

En una forma de realización alternativa a la mostrada en la Figura 5, el miembro de entrada 132 del segundo accionador 14 puede ser engranado con el eje de entrada 34 a través de la brida 132a, más que a través del eje de sincronización 28. La provisión del eje de sincronización 28 proporciona, sin embargo, la ventaja de que el movimiento axial de los primero y segundo ejes de salida 30, 130 resulta sustancialmente sincronizado.

Los accionadores 12, 14 no necesitan adoptar la forma de los accionadores de tornillo de bola, como se muestra en las Figuras 3 y 5, sino que pueden, como una alternativa, adoptar la forma de unos accionadores rotatorios 80, 82 como se muestra en la Figura 6. Los accionadores rotatorios 80, 82 son accionados por el eje de sincronización común 28 como se describió anteriormente, y están dispuestos para transmitir un movimiento angular al anillo de soporte 84 que incorpora los álabes de guía. Cada uno de los accionadores rotatorios 80, 82 de un dispositivo 86, 88 de limitación del par de la forma acostumbrada. La disposición de accionamiento eléctrico 10 está provista de un sensor 90 que proporciona una señal de retroalimentación 90a a la electrónica 19 de accionamiento del motor. Los sensores 92, 94 de la posición, consistentes típicamente en RVDTs, están dispuestos sobre los primero y segundo accionadores rotatorios 80, 82, respectivamente, y suministran unas señales de retroalimentación 92a, 94a, respectivamente, de la posición al controlador electrónico 24. En respuesta a las señales de retroalimentación 92a de la posición y a la señal de demanda 26 de la posición, el controlador electrónico 24 envía una señal 96 de demanda de velocidad a la electrónica 19 de accionamiento del motor para provocar la rotación del eje de entrada a la velocidad requerida para mover los álabes en la posición requerida.

Aunque la disposición de accionamiento eléctrico 10 descrita en los párrafos precedentes incluya una disposición de frenado que comprende un accionador electromagnético del tipo de energización atractiva, debe apreciarse que puede emplearse un accionador electromagnético de tipo de energización repulsiva. Un freno a motor parado del tipo de energización atractiva se describe en nuestra Solicitud de Patente europea pendiente con la actual No. 1061282A. Según se describió en nuestra solicitud de patente europea pendiente con la actual, los elementos de freno 38a, 38b de la disposición de accionamiento eléctrico 10 pueden, pero no necesitan, estar provistos de una superficie de recubrimiento para incrementar el coeficiente de fricción de los elementos de freno hasta un valor mayor de 0.2.

Aunque ello no es esencial, las primera y segunda superficies de apoyo, 54a, 154a y 56a, 156a, respectivamente, pueden también estar provistas de un recubrimiento de fricción para mejorar la carga de frenado aplicada a los medios de entrada 32, 132, en el caso de que la sobrecarga axial sea transmitida a los ejes de salida 30, 130.

Debe apreciarse que, aunque el accionador de álabes descrito en los párrafos precedentes comprende dos accionadores del anillo de soporte, se contemplan también determinadas formas de realización de la invención en las cuales solo se emplea un accionador o en las cuales se emplean más de dos accionadores. En este último caso, una disposición de accionamiento eléctrico común puede disponerse para activar todos los accionadores, o pueden disponerse unas disposiciones de accionamiento eléctrico provistas cada una con un freno a motor parado apropiado para activar los accionadores respectivos.

Claims (13)

1. Un accionador de álabes para su uso en un motor de turbina, comprendiendo el motor de turbina un miembro de soporte angularmente amovible que incorpora una pluralidad de álabes, siendo el miembro de soporte angularmente amovible, en uso, para variar la posición de los álabes con respecto al flujo de aire que atraviesa el motor, comprendiendo el accionador de álabes una disposición de accionamiento (10) y caracterizado porque la disposición de accionamiento (10) es una disposición de accionamiento eléctrico (10) que comprende un eje de entrada (34) el cual está dispuesto para accionar un eje de salida (30) acoplado, en uso, al miembro de soporte y una disposición de frenado (36) dispuesta para practicar una carga de frenado al eje de entrada (34) en el caso de que el funcionamiento de la disposición de accionamiento eléctrico (10) sea interrumpido para impedir que el eje de entrada (34) sustancialmente deje de moverse.

2. El accionador de álabes de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el eje de salida (30) tiene un accionamiento de entrada (32) el cual está acoplado al eje de entrada (34) mediante una disposición de engranaje (16), y un extremo accionado de salida (30a) el cual está acoplado al miembro de soporte.

3. El accionador de álabes de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en el que la disposición de accionamiento eléctrico (10) comprende un motor (35), siendo el eje de entrada (34) susceptible de rotación bajo la influencia del motor (35).

4. El accionador de álabes de acuerdo con cualquier reivindicación precedente en el que la disposición de frenado (36) comprende una pluralidad de primeros elementos de frenado (38a) los cuales son susceptibles de rotación con el eje de entrada (34) y los cuales pueden conectarse con los respectivos elementos de una pluralidad de segundos elementos de frenado (38b) para controlar la carga de frenado aplicada al eje de entrada (34).

5. El accionador de álabes de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que la disposición de frenado (36) comprende también un accionador electromagnético (47) que comprende un inducido (48) la cual es soportada por el eje de entrada (34) y que es amovible bajo la influencia de un campo magnético generado por un devanado energizable (46).

6. El accionador de álabes de acuerdo con la reivindicación 5, en cuanto dependiente de la reivindicación 4, en el que el accionador electromagnético (47) está adaptado para que la energización del devanado (46) provoque que el inducido (48) sea atraída hacia el devanado (46), provocando de esta forma que los primero y segundo elementos de frenado (38b) se desconecten entre sí para retirar la carga de frenado del eje de entrada (34), y la desenergización del devanado (46) provoca que los primero y segundo elementos de frenado (38a, 38b) se desplacen para quedar conectados entre sí bajo la acción de un muelle de retorno (49) de forma que la carga de frenado es aplicada al eje de entrada (34).

7. El accionador de álabes de acuerdo con cualquier reivindicación precedente que incluye un accionador de tornillo de bola (12, 14) , comprendiendo dicho accionador de tornillo de bola (12; 14) un miembro de entrada (32) el cual es angularmente amovible con al rotación del eje de entrada (34), siendo el eje de salida (30) axialmente amovible con el desplazamiento angular del miembro de entrada (32).

8. El accionador de álabes de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el eje de salida (30) está acoplado a un varillaje, estando el varillaje dispuesto para transmitir un movimiento angular al miembro de soporte tras el desplazamiento axial del eje de salida (30).

9. El accionador de álabes de acuerdo con las reivindicaciones 7 u 8, en el que el miembro de entrada (32) está provisto de una formación de filete de rosca que incluye un surco helicoidal y que comprende también unos elementos esféricos (31) soportados por el eje de salida (30) en una conexión de rodamiento dentro de dicho surco helicoidal para formar un acoplamiento de tornillo de bola entre el miembro de entrada (32) y el eje de salida (30).

10. El accionador de álabes de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9 en el que el eje de entrada (32) del accionador de tornillo de bola (12; 14) está provisto de una brida (32a) a la cual está acoplado el eje de entrada (34) mediante una disposición de engranaje (16).

11. El accionador de álabes de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, en el que el accionador de tornillo de bola (12; 14) comprende un medio de protección de la sobrecarga para aplicar una fuerza de frenado al miembro de entrada (32) en el caso de que se aplique una sobrecarga axial al eje de salida (30), para impedir con ello la carga de la disposición de accionamiento eléctrico (10).

12. El accionador de álabes de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que los accionadores incluyen unos primero y segundo accionadores de tornillo de bola (12; 14) que tienen unos respectivos ejes de salida (30, 130) estando cada uno de los ejes de salida (30, 130) acoplado al miembro de soporte y estando acoplados conjuntamente mediante un eje de sincronización común (28) de accionamiento para asegurar que resulte sustancialmente sincronizado el movimiento axial de los ejes de salida (30, 130).

13. El accionador de álabes de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que incluye al menos un accionador rotatorio (80, 82) para transmitir un movimiento angular al miembro de soporte.