ES2317168T3 - Turborrector con doble soplante que tiene los alabes directores de calado variable. - Google Patents
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Abstract
Turborreactor de triple cuerpo, doble flujo, con gran tasa de dilución, que incluye delante de un cárter intermedio (2) que presenta una rejilla estructural externa (30) en la vena del flujo secundario (F2) y una rejilla estructural interna (31) en la vena del flujo primario (F1), una soplante delantera (3) y una soplante posterior (5), cuyas palas (10, 14) se extienden radialmente hacia el exterior hasta un cárter de soplante (12), que delimita exteriormente la vena del flujo secundario (F2), así como un compresor de baja presión (7) destinado a comprimir el aire que entra en el canal (8) del flujo primario (F1), siendo accionadas dichas soplantes delantera (3) y posterior (5) en rotación directa y separadamente por dos árboles coaxiales (4, 6), estando dispuesto un compresor de baja presión (7) axialmente entre las palas (10) de la soplante delantera (3) y las palas (14) de la soplante posterior (5) e incluyendo al menos una corona de álabes móviles (40) que se extienden en la periferia de una rueda (41) accionada en rotación por el árbol de accionamiento (4) de la soplante delantera (3), caracterizado porque al menos dos rejillas de álabes fijos (45, 46) están dispuestas axialmente a una y a otra parte de dicha corona de álabes móviles (40) y radialmente en el interior de un anillo portador de rejillas (47), estando soportado dicho anillo (47) por una rejilla exterior (48) dispuesta en la vena del flujo secundario (F2) y a su vez soportada por el cárter de soplante (12), y porque un estator de calado variable (50) destinado a garantizar una adaptación aceptable de la soplante posterior (5) está dispuesto aguas abajo de dicha rejilla exterior (48).
Description
Turborreactor con doble soplante que tiene los
álabes directores de calado variable.
La invención se refiere a un turborreactor de
triple cuerpo, doble flujo, con una gran tasa de dilución, que
incluye, aguas arriba de un cárter intermedio que presenta una
rejilla estructural externa en la vena del flujo secundario y una
rejilla estructural interna en la vena del flujo primario, una
soplante delantera y una soplante posterior cuyas palas se
extienden radialmente hacia la exterior hasta un cárter de soplante,
que delimita exteriormente la vena del flujo secundario, así como
un compresor de baja presión destinado a comprimir el aire que
entra en el canal del flujo primario, siendo accionadas dichas
soplantes anterior y posterior en rotación directa y separadamente
por dos árboles coaxiales.
En los turborreactores modernos con gran tasa
dilución y gran potencia, la soplante tiene un gran diámetro, y la
velocidad periférica en la cabeza de la pala es proporcional a este
diámetro y a la velocidad de rotación de la soplante. Ahora bien
para obtener un buen rendimiento, esta velocidad periférica debe ser
inferior a la velocidad del sonido. Se puede obtener esto en un
turborreactor clásico que tiene un único soplante, intercalando un
reductor entra el árbol de accionamiento y la soplante. Pero un
reductor provoca un aumento apreciable de la masa del motor y una
pérdida de rendimiento. Otra solución consiste en equipar el
turborreactor con dos soplantes, una soplante delantera y una
soplante posterior, montadas delante del cárter intermedio, que son
accionadas cada una por un árbol de accionamiento a baja velocidad
sin interposición de un reductor. Cada soplante proporciona el aire
que circula en el canal del flujo secundario, sensiblemente la mitad
de la energía de propulsión del flujo secundario.
El estado de la técnica se ilustra en particular
por los documentos US 3.861.139 y US 4.860.537 que revelan unos
turborreactores del tipo mencionado en la introducción, que tienen
dobles soplantes contrarrotativas asociadas a un compresor de baja
presión también contrarrotativo de doble rotor, siendo accionado uno
de los rotores por el árbol de accionamiento de la soplante
delantera y otro por el árbol de accionamiento de la soplante
posterior. Se calcula el calado fijo de las palas de las dos
soplantes a fin de obtener una adaptación óptima de las dos
soplantes a un régimen particular del motor. En los otros regímenes,
hay necesariamente una pérdida de rendimiento.
El objetivo la invención es permitir un máximo
aprovechamiento de la adaptación de la soplante posterior a
diversos regímenes de motor.
Se alcanza el objetivo según la invención porque
el compresor de baja presión está dispuesto axialmente entre las
palas de la soplante delantera y las palas de la soplante posterior
e incluye al menos una corona de álabes móviles que se extienden en
la periferia de una rueda accionada en rotación por el árbol de la
soplante delantera, y al menos dos rejillas de álabes fijos
dispuestos axialmente a una y a otra parte de dicha corona de álabes
móviles y radialmente dentro de un anillo portador de rejillas,
estando soportado dicho anillo por una rejilla exterior dispuesta
en la vena del flujo secundario y a su vez soportada por el cárter
de soplante, y porque se dispone un estator de calado variable
destinado a asegurar una adaptación aceptable de la soplante
posterior aguas abajo de dicha rejilla exterior.
Por otra parte, se adoptan preferiblemente las
disposiciones ventajosas siguientes.
La rejilla exterior incluye una pluralidad de
brazos radiales fijos y el estator de calado variable incluye una
pluralidad de brazos radiales móviles, susceptibles de girar sobre
un eje alrededor de ejes radiales, estando dispuesto cada brazo
radial móvil inmediatamente a la llegada de un brazo radial
fijo.
- -
- Cada brazo radial móvil incluye un pivote radialmente interior encastrado en el anillo portador de rejillas.
- -
- Cada brazo radial móvil incluye un pivote radialmente exterior encastrado en el cárter de soplante.
El pivote radialmente exterior está equipado con
un brazo de maniobra cuyo extremo libre se articula sobre un anillo
de control.
Muy ventajosamente, la soplante delantera y la
soplante posterior son contrarrotativas.
Otras ventajas y características de la invención
surgirán de la lectura de la descripción siguiente hecha a título
de ejemplo y con referencia al dibujo anexo, en el cual:
La figura única es un semicorte esquemático de
la parte delantera de un turborreactor conforme a la invención.
El dibujo muestra esquemáticamente la parte
delantera 1 de un turborreactor de eje X, que incluye en la parte
delantera de un cárter intermedio 2, una soplante delantera 3
accionada por un árbol de accionamiento interior 4, una soplante
posterior 5 accionada por un árbol de accionamiento intermedio 6
coaxial con el árbol interior 4 y que rodea a este último, y un
compresor de baja presión 7 destinado a comprimir el aire que
penetra en el canal 8 del flujo primario F1 y dispuesto axialmente
entre la soplante delantera 3 y la soplante posterior 5.
La soplante delantera 3 incluye unas palas 10
que se extienden en la periferia de una rueda 11 hasta un cárter de
soplante 12 que delimita exteriormente el canal 13 del flujo
secundario F2.
La soplante posterior 5 incluye también unas
palas 14 que se extienden en la periferia de una rueda 15 hasta el
cárter de soplante 12, a través del canal 8 del flujo primario F1 y
el canal 13 del flujo secundario F2.
La rueda 11 de la soplante delantera 3 se
conecta por un cono 16 al árbol interior 4, y la rueda 15 de la
soplante posterior 5 se conecta por un cono 17 el árbol intermedio
6.
Entre el árbol interior 4 y el árbol intermedio
6 se interponen un tope inter árboles 18 y un rodamiento inter
árboles 19. El árbol intermedio 6 es soportado por el cárter
intermedio 2 por medio de un cojinete de tope 20 y un rodamiento
21. La referencia 22 designa un cojinete de tope que permite al
cárter intermedio 2 soportar el árbol de accionamiento 23 del
compresor de alta presión 24 situado detrás del cárter intermedio
2.
El cárter intermedio 2 presenta una rejilla
estructural externa 30 en la vena del flujo secundario F2 y una
rejilla estructural interna 31 en la vena del flujo primario F1. Se
conecta la rejilla estructural externa 30 exteriormente al cárter
de soplante 12. Se interponen un cajón anular 32 entre la rejilla
estructural externa 30 y la rejilla estructural interna 31, aguas
debajo de un pico separador 33 del flujo primario F1 y del flujo
secundario F2. Este pico separador 33 se sitúa a su vez aguas abajo
de las palas 14 de la soplante posterior 5.
El compresor a baja presión 7 está situado entre
la soplante delantera 3 y la soplante posterior 5. Incluye en la
vena del flujo primario F1 una corona de álabes móviles 40 que se
extienden a la periferia de una rueda 41 conectada estructuralmente
al cono 16 por un cono invertido 42 y a las plataformas de las palas
10 de la soplante delantera 3 por un cubrimiento 43 que delimita
internamente el canal 8 de flujo primario F1, y dos rejillas de
álabes fijos, 45 y 46, dispuestas axialmente a una y a otra parte de
la corona de álabes móviles 40.
Las dos rejillas de álabes fijos, 45 y 46, se
extienden radialmente en el taladro de un anillo portador de
rejillas 47 soportado a su vez por el cárter de soplante 12 por
medio de una rejilla estructural exterior 48 cuyos brazos 49 se
extienden radialmente a través del canal 13 del flujo secundario F2.
Los extremos radialmente interiores de los brazos 49 se conectan a
la parte delantera del anillo portador de rejillas 47.
Se dispone un estator 50 de calado variable
inmediatamente aguas abajo de la rejilla estructural exterior 48.
Este estator 50 incluye una pluralidad de brazos radiales 51
móviles, de forma aerodinámica, susceptibles de girar al unísono
alrededor de ejes radiales y que se extienden a través del canal 13
de flujo secundario F2. El número de brazos móviles 51 es igual al
número de brazos fijos 49 de la rejilla estructural exterior 48 y
cada brazo móvil 51 está dispuesto inmediatamente aguas abajo de un
brazo fijo 49. Cada brazo móvil 51 incluye un pivote radialmente
interior 52 encajado en el anillo portador de rejillas 47, y un
pivote radialmente exterior 53 encajado en el cárter de soplante
12. Los pivotes radialmente exteriores 53 están equipados con
brazos de maniobra 54, cuyos extremos libres 55 se articulan sobre
un anillo de control 56 de eje X. El desplazamiento axial del
anillo de control 56 por medio de gatos, no mostrados en el dibujo,
incluye el giro del conjunto de brazos de maniobra 54 alrededor de
ejes radiales definidos por los pivotes 52 y 53 y el calado del
estator 50, en función de parámetros de vuelo y, en particular, de
las velocidades de rotación de las dos soplantes 3 y 5 a los
diversos regímenes de motor.
El hecho de que el compresor a baja presión 7
incluya un estator y un rotor solidario en rotación con la soplante
delantera 3, permite que las dos soplantes 3 y 5 puedan girar en el
mismo sentido. Pero las dos soplantes 3 y 5 pueden también ser
contrarrotativas y accionadas por dos rotores de turbina
contrarrotativos cuyas coronas de álabes estén imbricadas
axialmente, lo que permite disminuir la longitud de la turbina de
trabajo y su masa, a causa de la ausencia de un estator de
turbina.
Claims (6)
1. Turborreactor de triple cuerpo, doble flujo,
con gran tasa de dilución, que incluye delante de un cárter
intermedio (2) que presenta una rejilla estructural externa (30) en
la vena del flujo secundario (F2) y una rejilla estructural interna
(31) en la vena del flujo primario (F1), una soplante delantera (3)
y una soplante posterior (5), cuyas palas (10, 14) se extienden
radialmente hacia el exterior hasta un cárter de soplante (12), que
delimita exteriormente la vena del flujo secundario (F2), así como
un compresor de baja presión (7) destinado a comprimir el aire que
entra en el canal (8) del flujo primario (F1), siendo accionadas
dichas soplantes delantera (3) y posterior (5) en rotación directa
y separadamente por dos árboles coaxiales (4, 6), estando dispuesto
un compresor de baja presión (7) axialmente entre las palas (10) de
la soplante delantera (3) y las palas (14) de la soplante posterior
(5) e incluyendo al menos una corona de álabes móviles (40) que se
extienden en la periferia de una rueda (41) accionada en rotación
por el árbol de accionamiento (4) de la soplante delantera (3),
caracterizado porque al menos dos rejillas de álabes fijos
(45, 46) están dispuestas axialmente a una y a otra parte de dicha
corona de álabes móviles (40) y radialmente en el interior de un
anillo portador de rejillas (47), estando soportado dicho anillo
(47) por una rejilla exterior (48) dispuesta en la vena del flujo
secundario (F2) y a su vez soportada por el cárter de soplante (12),
y porque un estator de calado variable (50) destinado a garantizar
una adaptación aceptable de la soplante posterior (5) está
dispuesto aguas abajo de dicha rejilla exterior (48).
2. Turborreactor según la reivindicación 1,
caracterizado porque la rejilla exterior (48) incluye una
pluralidad de brazos radiales fijos (49) y el estator de calado
variable (50) incluye una pluralidad de brazos radiales móviles
(51), susceptibles de girar sobre ejes radiales, estando dispuesto
cada brazo radial móvil (51) inmediatamente detrás de un brazo
radial fije (49).
3. Turborreactor según la reivindicación 2,
caracterizado porque cada brazo radial móvil (51) incluye un
pivote radialmente interior (52) encajado en el anillo portador de
rejillas (47).
4. Turborreactor según la reivindicación 3,
caracterizado porque cada brazo radial móvil (51) incluye un
pivote radialmente exterior (53) encajado en el cárter de soplante
(12).
5. Turborreactor según la reivindicación 4,
caracterizado porque el pivote radialmente exterior (53) está
equipado con un brazo de maniobra (54) cuyo extremo libre (55) se
articula sobre un anillo de control (56).
6. Turborreactor según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la soplante
delantera (3) y la soplante posterior (5) son contrarrotativas.
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