ES2317437T3 - Calzo para alabe de turborreactor. - Google Patents
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Abstract
Calzo (20) para álabe (14) de turbomáquina que comprende dos brazos (21A, 21B) adecuados para envolver a los flancos del pie (16) del álabe, y dos patillas (22) que se extienden respectivamente a partir de un extremo de los dos brazos, caracterizado porque estas dos patillas están unidas entre sí para que no se puedan desplegar.
Description
Calzo para álabe de turborreactor.
El invento tiene por objeto un calzo para álabe
de turbomáquina que comprende dos brazos adecuados para envolver
los flancos del pie del álabe.
Más en concreto, el invento se puede referir a
un calzo para álabe de ventilador de turborreactor. El calzo y el
pie del álabe están destinados a ser colocados en el interior de un
alojamiento conformado por una ranura axial situada en el disco de
ventilador. Este alojamiento está abierto aguas arriba pero
delimitado aguas abajo por una pared. Dicha pared está formada por
la cara situada aguas arriba del tambor del compresor de baja
presión del turborreactor. Se destacará que dicho tambor es
normalmente de espesor relativamente pequeño en este lugar.
En la presente solicitud, una dirección axial se
define como una dirección paralela al eje de giro del ventilador.
Además, las posiciones aguas arriba y aguas abajo de una pieza se
definen con respecto al sentido normal de flujo de los gases en el
interior del turborreactor.
Con los calzos clásicos uno se encuentra con el
siguiente inconveniente: durante el giro del ventilador, el calzo
de desplaza siguiendo un movimiento axial de vaivén en el interior
de su alojamiento y choca repetitivamente con el tambor del
compresor de baja presión. Los choques repetidos del calzo contra el
tambor dañan a este último y reducen su vida útil. Normalmente se
advierte la formación sobre el tambor de una huella que constituye
una zona de comienzo de fisura. Este fenómeno es tanto más molesto
en cuanto que el tambor es una pieza relativamente cara.
Para evitar un inconveniente de este tipo, es
conocido el proporcionar sobre el calzo dos patillas que se
extienden respectivamente a partir del extremo situado aguas arriba
de los brazos de éste, estando estas patillas plegadas la una hacia
la otra. Estas patillas hacen tope contra la cara delantera del pie
de álabe cuando el calzo se desplaza hacia aguas abajo. De esta
manera, las patillas retienen al calzo antes de que éste choque
contra el tambor.
Sin embargo, estas patillas tienen tendencia a
desplegarse bajo el efecto de las fuerzas de empuje que ejerce
sobre ellas el pie del álabe. Una vez desplegadas, dichas patillas
ya no desempeñan su función de tope, de manera que el calzo ya no
es retenido y choca contra el tambor.
Se conoce del documento FR 1281033 un calzo de
acuerdo con la técnica anterior.
El invento tiene por objetivo evitar este último
problema proporcionando un calzo para álabe de turbomáquina que
comprende dos brazos adecuados para envolver a los flancos del pie
del álabe, y dos patillas que se extienden respectivamente a partir
de un extremo de los dos brazos, estando estas dos patillas plegadas
la una hacia la otra, caracterizado porque las citadas patillas
están unidas entre sí para que no se puedan desplegar.
De acuerdo con una primera realización, las
citadas patillas son suficientemente largas para estar plegadas la
una sobre la otra y estar unidas directamente entre sí. Por ejemplo,
dichas patillas pueden estar unidas por soldadura, remachado,
mediante fijación por pernos o también por encaje de una dentro de
la otra.
De acuerdo con una segunda realización el calzo
comprende una pieza de unión que une a dichas patillas de forma que
se impida que se desplieguen. Esta segunda realización permite
fabricar patillas más cortas y, generalmente, de forma menos
compleja que las de la primera realización.
La pieza de unión utilizada puede tener
diferentes formas. Por otro lado, la pieza de unión puede estar
fijada a las patillas, es decir, puede estar ensamblada a las
patillas de forma que se impida cualquier movimiento relativo entre
ella y las patillas o, por el contrario, puede estar ensamblada a
las patillas con una cierta libertad de movimiento relativo.
Durante las investigaciones que han conducido al
invento se ha podido comprobar que, para limitar el desgaste del
disco de ventilador y/o del pie de álabe, era preferible que el pie
de álabe se pudiera mover en el interior del calzo en direcciones
diferentes a la dirección axial.
De esta manera, de acuerdo con una realización
ventajosa, la pieza de unión está ensamblada a las patillas de
manera que permita la separación de los brazos del calzo (lo que
equivale a permitir la separación de dichas patillas) y, por lo
tanto, los movimientos "laterales" del pie de álabe en el
interior del calzo.
Así, a modo de ejemplo, la pieza de unión puede
ser una deslizadera que aloja a las citadas patillas en el interior
de sus dos extremos.
Para permitir la separación de dichas patillas,
o bien las dos patillas se ensamblan a los extremos de la
deslizadera para que queden las dos libres en traslación según la
dirección de separación de los brazos del calzo, o bien una de
dichas patillas se fija a la deslizadera, por ejemplo mediante
soldadura, mientras que la otra queda libre en traslación.
El invento y sus ventajas se comprenderán mejor
después de la lectura de la descripción que sigue. Esta descripción
hace referencia a las figuras adjuntas, en las cuales:
- la figura 1 representa de forma esquemática un
conjunto no ensamblado que comprende una parte de disco de
ventilador, una cuña, un ejemplo de calzo de acuerdo con el invento,
y un pie de álabe de ventilador;
- la figura 2 es una vista de frente según la
flecha II del conjunto de la figura 1, una vez ensamblado éste;
- la figura 3 es una sección axial según
III-III del conjunto de la figura 2;
- la figura 4 es una vista de detalle en
perspectiva, según la flecha IV, de la pieza de unión del calzo de
las figuras 1 a 3;
- la figura 5 es una sección según el plano
V-V, de la pieza de unión de la figura 4;
- la figura 6 es una sección análoga a la de la
figura 5 que muestra otro tipo de pieza de unión;
- la figura 7 es una vista de detalle en
perspectiva que muestra un ejemplo de calzo de acuerdo con el
invento equipado de otro tipo de pieza de unión;
- la figura 8 es una vista de detalle en
perspectiva que muestra un ejemplo de calzo según el invento
desprovisto de pieza de unión; y
- la figura 9 es una vista de detalle en
perspectiva que muestra otro ejemplo de calzo según el invento
desprovisto de pieza de unión.
En las figuras 1 a 3 están representados: un
disco 2 de ventilador que presenta en su periferia numerosas
ranuras 4 axiales que definen con la cara 8 situada aguas arriba del
tambor 6 de compresor de baja presión un alojamiento 10 susceptible
de alojar una cuña 12, un calzo 20 y el pie 16 de un álabe 14. Se
señalará que existen montajes análogos desprovistos de cuña 12.
El calzo 20 comprende dos brazos 21A y 21B
laterales y es adecuado para envolver al pie 16 del álabe. Como se
representa en la figura 2, el calzo 20 descansa sobre la cuña 12. El
pie 16 de álabe, la cuña 12, el tambor 6 y el disco 2 de ventilador
están fabricados, por ejemplo, en aleación de titanio. El calzo 20,
por su parte, es una pieza de desgaste fabricada en una aleación
más dura tal como la aleación conocida bajo la marca Inconel 718, y
tiene por función limitar el desgaste del pie 16 de álabe y del
disco 2 de ventilador. Al ser el calzo 20 de un material más duro
que el del tambor 6, choques repetidos entre estos dos elementos
dañarían al tambor.
Para evitar choques de este tipo, el calzo 20
presenta dos patillas 22 que se extienden a partir de su extremo
situado aguas arriba, a cada lado del pie de álabe y que están
plegadas la una hacia la otra. Estas patillas 22 están unidas por
una pieza 24 de unión que impide que se desplieguen. Los lados aguas
arriba y aguas abajo del calzo y de las otras piezas se definen con
respecto al sentido de flujo normal de los gases en el interior del
turborreactor, representado por la flecha F en la figura 3.
De acuerdo con una realización, las patillas 22
están fijadas por soldadura, remachado, mediante fijación por
pernos, o cualquier otro medio de fijación apropiado, a los extremos
de la pieza 24 de unión. En el ejemplo de las figuras 4 y 5, un
punto 26 de soldadura está aplicado entre cada patilla 22 y la pieza
24. Por otro lado, la pieza 24 de unión es adecuada para estirarse
siguiendo la dirección de separación de los brazos 21A y 21B, es
decir, siguiendo una dirección paralela al eje transversal A
representado en la figura 4.
Para permitir este estiramiento, la pieza 24 de
unión puede ser una lámina flexible, en la que al menos una de sus
partes está curvada o doblada. En el ejemplo de las figuras 4 y 5,
la pieza 24 de unión es una lámina flexible que presenta varios
pliegues 28 en su zona media, de manera que la pieza 24 está
abombada hacia aguas abajo, es decir, hacia el pie 16 del álabe.
Cuando los brazos 21A, 21B y sus patillas 22 respectivas se intentan
separar siguiendo el eje A, la parte abombada de la pieza 24 se
aplana de manera que la pieza 24 se estira y permite la separación
de los brazos 21A y 21B.
El hecho de que la pieza 24 esté abombada hacia
el pie 16 de álabe alojado en el interior del calzo 20, es decir,
en este caso hacia aguas abajo, permite amortiguar los choques entre
el calzo 20 y el pie 16 del álabe dado que la parte 25 abombada se
deforma (se aplana) cuando hace tope contra el pie 16 del álabe.
Además, la parte abombada mantiene a las soldaduras 26 y a las
patillas 22 a distancia del pie 16 del álabe y, por lo tanto,
protege a estas partes de los choques.
De acuerdo con otro ejemplo representado en la
figura 6, la pieza 124 de unión puede estar abombada hacia aguas
arriba. En este caso, la parte 125 abombada no entra en contacto con
el pie 16 de álabe (dicha parte no tiene función de
amortiguamiento) pero siempre permite que la pieza 124 se
estire.
En cuanto a la sección de la parte 25, 125
abombada, ésta puede presentar pliegues y/o al menos un tramo curvo.
En la figura 6, la parte 125 abombada está formada por un tramo
curvo mientras que en la figura 5 la parte 25 abombada presenta
cinco lados planos separados por cuatro pliegues. Se señalará que
cuantos más pliegues presenta la parte 25 abombada, más fácilmente
se deforma, lo cual favorece el estiramiento de la pieza 24 y el
amortiguamiento del calzo 22 sobre el pie 16 de álabe.
De acuerdo con otra realización, representada en
la figura 7, la citada pieza de unión es una deslizadera 224 que
aloja a las citadas patillas 22 en el interior de sus dos extremos.
Esta deslizadera 224 se puede fabricar, por ejemplo, plegando una
placa sobre sí misma. En el ejemplo de la figura 7, una de las
patillas 22 está fijada a uno de los extremos de la pieza 224 de
unión mientras que la otra patilla 22 está ensamblada al otro
extremo de la pieza 224 de unión de forma que queda libre en
traslación según la dirección de separación de los brazos, es
decir, en paralelo al eje A' de traslación.
Para facilitar la introducción de la patilla 22
libre en traslación en el interior de la deslizadera 224, el
extremo correspondiente de dicha deslizadera está cortado en
bisel.
El hecho de fijar al menos una de las patillas
22 a la pieza 24 de unión permite tener un único conjunto que
manipular. Además, se evita cualquier riesgo de liberación de la
pieza de unión durante el funcionamiento.
Haciendo referencia a las figuras 8 y 9, se van
a describir ahora dos ejemplos de calzos desprovistos de pieza de
unión.
En el ejemplo de la figura 8, las dos patillas
22 del calzo 20 se montan una encima de otra y están fijadas entre
sí. Estas patillas se pueden fijar entre sí, por ejemplo, mediante
un punto 26 de soldadura. Para permitir que el calzo se estire
según la dirección A'' de separación de los brazos 21A, 21B, al
menos una de las citadas patillas es una lámina flexible en la que
al menos una sus partes está curvada o plegada. En el ejemplo, para
no crear desequilibrio, las dos patillas 22 presentan una parte 325
abombada orientada hacia aguas abajo y formada por un tramo curvo.
De forma alternativa, dicha parte 325 abombada podría presentar
pliegues y/o estar orientada hacia aguas arriba. El hecho de que la
parte 325 abombada esté orientada hacia el interior del calzo 20,
es decir, hacia el pie 16 de álabe, permite amortiguar los choques
entre el calzo 20 y el pie 16 de álabe dado que la parte 325
abombada se deforma cuando hace tope contra el pie 16 de álabe.
En el ejemplo de la figura 9, las dos patillas
22 del calzo 20 se montan una encima de la otra y se encajan para
que queden libres en traslación según la dirección de separación de
los brazos. En este ejemplo, una de las patillas 22 presenta dos
alas 23 superior e inferior plegadas para que formen una deslizadera
en cuyo interior puede deslizar la otra patilla 22.
Según otro ejemplo, no representado, una de las
patillas 22 presenta una abertura oblonga en el interior de la cual
desliza un tetón. O bien este tetón está fijado a la otra patilla
22, o bien desliza también en el interior de una abertura oblonga
situada en esta otra patilla 22.
Anteriormente en este documento se han descrito
ejemplos de calzo para álabes de ventilador de turborreactor. Sin
embargo, estos calzos se podrían utilizar para otros tipos de álabe
de turbomáquina como, por ejemplo, un álabe de compresor de baja
presión de turborreactor.
Por otro lado, en estos ejemplos, la parte del
turborreactor a proteger, es decir, el tambor 6 del compresor de
baja presión, está situada aguas abajo del calzo. Por consiguiente,
las patillas 22 se extienden a partir del extremo situado aguas
arriba del calzo 20. Sin embargo, se podría imaginar casos en que la
parte del turborreactor a proteger estaría situada aguas abajo del
calzo. En este caso, las patillas 22 se extenderían a partir del
extremo situado aguas abajo del calzo 20.
Claims (12)
1. Calzo (20) para álabe (14) de turbomáquina
que comprende dos brazos (21A, 21B) adecuados para envolver a los
flancos del pie (16) del álabe, y dos patillas (22) que se extienden
respectivamente a partir de un extremo de los dos brazos,
caracterizado porque estas dos patillas están unidas entre sí
para que no se puedan desplegar.
2. Calzo para álabe de turbomáquina de acuerdo
con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende una
pieza (24, 124, 224) de unión que une las citadas patillas para
impedir que se desplieguen.
3. Calzo de acuerdo con la reivindicación 2,
caracterizado porque la citada pieza (24, 124, 224) de unión
está ensamblada a las citadas patillas (22) para permitir la
separación de los brazos (21A, 21B) del calzo.
4. Calzo de acuerdo con la reivindicación 2 ó 3,
caracterizado porque la citada pieza (224) de unión es una
deslizadera que aloja a las citadas patillas (22) en el interior de
sus dos extremos.
5. Calzo de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque una de las
citadas patillas (22) está fijada a uno de los extremos de la pieza
(224) de unión mientras que la otra patilla (22) está ensamblada al
otro extremo de la pieza (224) de unión para que quede libre en
traslación según la dirección de separación de los brazos (21A,
21B).
6. Calzo de acuerdo con la reivindicación 2 ó 3,
caracterizado porque las dos patillas (22) están fijadas a
los extremos de la pieza (24, 124) de unión y porque la citada pieza
de unión es adecuada para estirarse según la dirección de
separación de los brazos (21A, 21B).
7. Calzo de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 2, 3 y 6 caracterizado porque la citada
pieza (24, 124) de unión es una lámina flexible en la que al menos
una (25, 125) de sus partes está curvada o plegada.
8. Calzo de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque las citadas patillas (22) se montan una
encima de la otra y están fijadas entre sí y porque al menos una de
dichas patillas (22) es una lámina flexible, en la que al menos una
(325) de sus partes está curvada o plegada.
9. Calzo de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque las citadas patillas (22) están
encajadas para que queden libres en traslación según la dirección
de separación de los brazos (21A, 21B).
10. Calzo de acuerdo con la reivindicación 7 u
8, caracterizado porque la citada parte (25, 125, 325)
curvada o plegada de la citada pieza (24, 124) de unión o de la
citada patilla (22), está abombada hacia el interior del calzo
(20).
11. Álabe (14) de ventilador cuyo pie (16) está
envuelto por un calzo (20) de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10.
12. Turborreactor caracterizado porque
comprende un álabe (14) de ventilador cuyo pie (16) está envuelto
por un calzo (20) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones
1 a 10.
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