ES2335763T3 - Dispositivo de conexion entre un distribuidor y su recinto de alimentacion de fluido de refrigeracion en una turbomaquina. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo que incluye un distribuidor (2) y un recinto de alimentación (4, 5) de al menos un inyector de fluido de refrigeración en una turbomáquina, y al menos un casquillo (23, 30) montado deslizante por sus extremos axiales abiertos en unos orificios de una pared de distribuidor (2) y de una pared del recinto de alimentación (4, 5), y unos medios de retención (28, 31) axial del casquillo, caracterizado porque dichos medios de retención (28, 31) incluyen unos medios de tope formados por un collarín anular externo que forma un saliente sobre una superficie cilíndrica externa del casquillo (23, 30) entre los extremos axiales del casquillo y a cierta distancia de estos extremos, estando dispuesto este collarín entre la pared del distribuidor y la pared del recinto de alimentación y estando destinando a ponerse a tope sobre estas paredes para impedir que el casquillo salga de los orificios de estas paredes.
Description
Dispositivo de conexión entre un distribuidor y
su recinto de alimentación de fluido de refrigeración en una
turbomáquina.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de conexión entre un distribuidor y un recinto de
alimentación de al menos un inyector de fluido de refrigeración en
una turbomáquina, tal como un turborreactor o uno turbopropulsor de
avión.
El documento
EP-A-0 890 710 describe un sistema
de refrigeración de un álabe móvil de una turbina de gas.
En las turbomáquinas, los inyectores pueden
estar dispuestos radialmente en el interior y en el exterior con
respecto a los distribuidores, y también pueden estar dispuestos
unos recintos de alimentación de los inyectores con dispositivos de
conexión a los distribuidores radialmente en el interior y en el
exterior con respecto a los distribuidores.
Los dispositivos de conexión conocidos están
formados por unos casquillos cilíndricos que están encajados en sus
extremos en unos orificios de paredes del distribuidor y de los
recintos de alimentación y que pueden deslizarse en estos orificios
(véase por ejemplo el documento
US-B1-6.443.694). Se han previsto
medios de retención axial para impedir que estos casquillos salgan
de estos orificios y están formados por una parte por un
ensanchamiento de un extremo de los casquillos y por un placa
intermedio montado en el recinto de alimentación bajo el
distribuidor, por lo que se refiere a los casquillos montados en las
cámaras internas, y por otra parte por la utilización de arandelas
de retención que requieren, para su fijación, el mecanizado de una
ranura anular en el interior de un casquillo intermedio alojado en
la pared del recinto de alimentación sobre el distribuidor y en el
cual una parte del dispositivo de conexión está encajada, por lo que
se refiere a los casquillos montados en las cámaras externas.
Estos dispositivos de formas múltiples aumentan
el riesgo de error en cuanto a la elección del buen dispositivo de
conexión a montar en la turbomáquina, y no permiten optimizar los
costos de mecanizado de los dispositivos. Además, cada parte
adicional de forma diferente es una nueva referencia que debe ser
gestionada en términos, por ejemplo, de duración tal como el plazo
de mecanizado o de transporte, de disponibilidad, por ejemplo la
disponibilidad de las piezas en stock para la realización o el
mantenimiento de las turbomáquinas, o en términos de calidad que es
necesario supervisar para responder a las especificaciones estrictas
que conoce el ámbito de la aeronáutica. La gestión de cada nueva
pieza es costosa.
Adicionalmente, las limitaciones de masa y de
costo a las cuales deben responder las turbomáquinas, imponen a los
fabricantes la realización de dispositivos de conexión y de medios
de bloqueo de los movimientos axiales de estos dispositivos que
sean a la vez simples, ligeros y poco costosos. La técnica conocida
para responder a las limitaciones antes citadas consiste en
realizar la retención axial del dispositivo de conexión en dirección
del rotor de la turbomáquina con la ayuda de una placa intermedia
en el interior del recinto de alimentación bajo el distribuidor,
que sirve también para preservar la estanqueidad del recinto de
alimentación. Esta placa intermedia está conformada para presentar
una superficie de apoyo destinada a entrar en contacto con el
extremo axial del dispositivo de conexión por el lado del rotor de
la turbomáquina.
Aunque esta técnica de bloqueo sea muy simple,
presenta el inconveniente de reducir la sección transversal del
recinto de alimentación al nivel de la desembocadura del dispositivo
de conexión en el interior del recinto de alimentación. Esta
reducción provoca en el caudal de gas que sale del dispositivo de
conexión unas pérdidas de carga importantes. Estas pérdidas de
cargas disminuyen la presión de alimentación de los inyectores y por
consiguiente la calidad de la inyección que debe realizarse a alta
presión.
Además la utilización de una placa intermedia
para formar un tope axial sobrecarga el recinto de alimentación y
aumenta por tanto la relación masa/potencia de la turbomáquina que
siempre se pretende disminuir.
Un objetivo la invención es evitar los
inconvenientes antes citados y aportar una solución, técnicamente
simple y poco costosa, a los problemas de retención axial de los
dispositivos de conexión entre distribuidores y recintos de
alimentación de los inyectores disminuyendo al mismo tiempo las
pérdidas de carga en el interior de los recintos de alimentación
bajo el distribuidor.
La invención propone a tal efecto un dispositivo
que incluye un distribuidor y un recinto de alimentación de al
menos un inyector de fluido de refrigeración en una turbomáquina, y
al menos un casquillo montado deslizante por sus extremos axiales
abiertos en unos orificios de una pared del distribuidor y una pared
del recinto de alimentación, y unos medios de retención axial del
casquillo, donde dichos medios de retención comprenden unos medios
de tope formados por una collarín anular externo que forma un
saliente sobre una superficie cilíndrica externa del casquillo
entre los extremos axiales del casquillo y a distancia de estos
extremos, disponiéndose este collarín entre la pared del
distribuidor y la pared del recinto de alimentación y estando
destinado para ponerse a tope sobre estas paredes a fin de impedir
que el casquillo salga de los orificios de estas paredes.
Por la expresión "retención axial del
casquillo", es necesario comprender la retención del casquillo en
una dirección paralela a su eje de revolución.
Una característica interesante del casquillo
según la invención es que puede realizarse íntegramente y en una
única pieza por mecanizado o por deformación mecánica, por ejemplo
por hidroconformación o por estampado.
En otro modo de realización según la invención,
el casquillo está formado por un elemento tubular en el cual se
encaja y se fija un disco anular que forma el collarín antes
citado.
En una variante de realización de la invención,
el casquillo está constituido por dos elementos que incluyen cada
uno un borde anular en un extremo, habiéndose aplicado los dos
bordes anulares el sobre el otro y estando fijados entre sí, por
ejemplo por soldadura, para formar el collarín anular del casquillo
antes citado.
Según otra característica de la invención, el
collarín anular se extiende radialmente desde la superficie
cilíndrica externa del casquillo aproximadamente a igual distancia
de los dos extremos axiales del casquillo.
El casquillo puede ser entonces de forma
simétrica con respecto a un plan mediano que pasa por el collarín
anular para evitar, por ejemplo, todo error de localización del
casquillo en su montaje en la turbomáquina.
Los elementos tubulares que permiten formar el
casquillo pueden realizarse por mecanizado, deformación plástica,
hidroconformación, estampado o torneado hidráulico.
Una ventaja de la invención es utilizar los
mismos casquillos para establecer una conexión entre el distribuidor
y un recinto de alimentación bajo el distribuidor, dispuesta
radialmente en el interior del distribuidor, y para establecer una
conexión entre el distribuidor y un recinto de alimentación sobre el
distribuidor, dispuesta radialmente en el exterior del
distribuidor.
El montaje deslizante de los casquillos en los
orificios de las paredes del distribuidor y del recinto de
alimentación permite reducir las dificultades mecánicas a las cuales
se someten estos casquillos a causa de sus dilataciones térmicas y
de las de los elementos circundantes, en funcionamiento.
El dispositivo de conexión según la invención es
de mecanizado simple y permite evitar la realización, a los niveles
de los extremos axiales del casquillo, de medios específicos y
suplementarios dedicados al bloqueo del casquillo en sus dos
direcciones axiales. En efecto, con este casquillo que se puede
retener fácilmente por su collarín mediano, ya no es necesario
formar por una parte una superficie de apoyo en el placa intermedio
que sirve para preservar la estanqueidad del recinto de
alimentación, y por otra parte tampoco es necesario mecanizar una
ranura anular para fijar una arandela de retención en el casquillo
intermedio, necesaria para la retención axial del casquillo.
La placa intermedia que era necesaria hasta
entonces para formar el apoyo axial del casquillo puede ser
sustituida por una junta de estanqueidad elástica de forma anular,
montada en el recinto de alimentación entre un borde del orificio
que recibe el casquillo y una pared posterior o de aguas abajo del
recinto.
Una notable ventaja vinculada a la modificación
o a la supresión de la placa intermedia es disminuir las pérdidas
de carga del gas que alimenta los inyectores evitando bloquear
parcialmente las desembocaduras de los casquillos en el recinto de
alimentación de los inyectores.
Se comprenderá mejor la invención y aparecerán
más claramente otras características, detalles y ventajas de ésta
mediante la lectura de la descripción que sigue, hecha a título de
ejemplo haciendo referencia a los dibujos anexos, en los
cuales:
- la figura 1 es una vista en corte longitudinal
esquemático de los dispositivos de conexión interna y externa según
la técnica conocida en un turbomáquina parcialmente
representada;
- la figura 2 es una vista a mayor escala de una
parte de la figura 1;
- la figura 3 es una vista a mayor escala de
otra parte de la figura 1;
- la figura 4 es una vista en corte longitudinal
esquemático de un primer modo de realización de un dispositivo de
conexión según la invención;
- la figura 5 es una vista en corte longitudinal
esquemático del segundo modo de realización de un dispositivo de
conexión según la invención;
- la figura 6 es una vista que corresponde a la
figura 1, pero con dispositivos de conexión interna y externa según
la invención;
- la figura 7 es una vista a mayor escala de la
parte de la figura 6 que incluye el dispositivo de conexión interno
según la invención.
La figura 1 ilustra la técnica anterior y es una
vista parcial de una etapa de turbina en un turborreactor, que
representa, en particular, un sector de distribuidor y dos recintos
de alimentación de inyectores de fluido de refrigeración. El
conjunto del distribuidor 2 forma en el turborreactor un conducto
anular en torno al eje de rotación 3 del rotor del turborreactor 1.
Un primer recinto 4 de alimentación de inyectores (no representados)
se dispone radialmente en el interior del distribuidor 2 y se
denominará en lo sucesivo recinto de alimentación bajo el
distribuidor 4, y un segundo recinto 5 de alimentación de inyectores
(no representados) se dispone alrededor y radialmente en el
exterior del distribuidor 2 y se denominará en lo sucesivo recinto
de alimentación sobre el distribuidor 5. El recinto bajo el
distribuidor 4 incluye dos paredes 6, 7 formadas por una placa
posterior o placa de aguas abajo 6 que está colocada aguas abajo con
relación al flujos de gases en el interior del distribuidor 2, y
por una placa delantera o placa de aguas arriba 7 que se coloca
aguas arriba con relación al flujo de gases dentro del distribuidor
2.
Los recintos de alimentación 4, 5 están
conectados al distribuidor 2 por dispositivos de conexión 8, 9
tubulares. El flujo de gases que circula en el distribuidor 2
penetra por los dispositivos de conexión 8, 9 en los recintos 4, 5
de alimentación de los inyectores.
El dispositivo de conexión, que se ve mejor en
la figura 2, que conecta el distribuidor 2 con el recinto de
alimentación bajo el distribuidor 4, está formado por un casquillo 8
montado deslizante por uno de sus extremos axiales abiertos 10 en
un orificio 11 de una pared del distribuidor 2, y por su otro
extremo axial abierto 12 en un orificio 13 de un reborde anular de
la placa de aguas arriba 7 del recinto de alimentación bajo el
distribuidor 4.
El dispositivo de conexión, que se ve mejor en
la figura 3, que conecta el distribuidor 2 con el recinto de
alimentación sobre el distribuidor 5, está formado por un casquillo
9 montado deslizante por uno de sus extremos axiales abiertos 14 en
un primer casquillo intermedio 15 fijado en un orificio formado en
una pared del distribuidor 2 y por su otro extremo axial abierto 17
en un segundo casquillo intermedio 18 fijado en un orificio 19
formado en una pared del recinto de alimentación sobre el
distribuidor 5.
Los casquillos de conexión 8, 9 tienen unos
medios de retención axial diferentes y en consecuencia formas
diferentes. El medio de retención axial del casquillo 8 está
constituido, en la técnica conocida, por un ensanchamiento 20
formado en el extremo 12 del casquillo que puede apoyarse en una
placa intermedia 21 montada en el recinto de alimentación bajo el
distribuidor 4. La placa intermedia 21 está montada de manera
estanca sobre el reborde de la placa de aguas arriba 7 que lleva el
casquillo 8. El medio de retención axial del casquillo 9 está
constituido, en la técnica conocida, por una arandela de retención
22, montada en una garganta anular del casquillo intermedio 18, no
presentando el casquillo 9 un ensanchamiento en uno de sus
extremos.
Se hace ahora referencia a la figura 4 que
representa un primer modo de realización de un dispositivo de
conexión según la invención, que incluye un casquillo 23 formado
por dos elementos tubulares 24, 25 idénticos que se pueden obtener
por hidroconformación, torneado hidráulico o estampado y que
incluyen cada uno en un extremo axial un reborde anular 26, 27.
Para formar el casquillo 23, los dos elementos tubulares 24, 25 se
juntan a tope y sus bordes anulares 26, 27 que se aplican el uno
sobre el otro se juntan por soldadura para formar un collarín
anular 28 sobre el casquillo 23.
La figura 5 representa un segundo modo de
realización del dispositivo de conexión según la invención en el
cual un casquillo 30 cilíndrico se deforma mecánicamente y se fija
en una arandela anular 31 que rodea el casquillo 30. Una
deformación del casquillo 30 situada al nivel del disco 31, por
hidroconformación o deformación mecánica permite encajar el
material del casquillo 30 en una ranura anular 32 formada en la
superficie cilíndrica interna del disco 31.
La figura 6 es una vista parcial de una etapa de
turbina en un turborreactor, que incluye los dispositivos de
conexión según la invención, y representa, en particular, un sector
de distribuidor y dos recintos de alimentación de inyectores de
fluido de refrigeración. Los dispositivos de conexión 8, 9 de la
técnica anterior, visibles en las figuras 1, 2 y 3, fueron
sustituidos por los dispositivos de conexión según la invención, en
los cuales la superficie cilíndrica externa de cada casquillo 23 ó
30 incluye entre los extremos axiales del casquillo, un collarín
anular 28 ó 31 que se extiende radialmente desde la superficie
externa del casquillo.
El casquillo externo 23 ó 30 se coloca entre el
recinto 30 de alimentación sobre el distribuidor 5 y el distribuidor
2 de modo que el collarín 28 ó 31 esté dispuesto entre el primer
casquillo intermedio 15 y el segundo casquillo intermedio 18 antes
citados y puede colocarse a tope sobre uno y/u otro de estos dos
casquillos intermedios 15,18 impidiendo al casquillo 23 ó 30 salir
de los orificios en los cuales está encajado, al ser la dimensión
radial de los medios de tope formados por el collarín 28, 31
superior a las dimensiones radiales de los orificios en los cuales
se encaja el casquillo.
El casquillo interno 23 ó 30 se coloca entre el
recinto de alimentación bajo el distribuidor 4 y el distribuidor 2
de modo que el collarín 28 ó 31 esté dispuesto entre el orificio 11
formado en la pared del distribuidor 2 y el reborde anular de la
placa de aguas arriba 7 del recinto de alimentación bajo el
distribuidor 4 y puede colocarse a tope sobre el distribuidor 2 y/o
sobre este reborde anular impidiendo al casquillo salir de los
orificios en los cuales está montado deslizante.
La retención axial del casquillo interno 23 ó 30
con ayuda del collarín anular 28 ó 31 permite apartar la placa
intermedia 21 de la desembocadura del casquillo 23 ó 30 en el
recinto 4, y reducir en consecuencia las pérdidas de carga a la
salida del casquillo 23 ó 30.
Es también posible, como se representa en la
figura 7, sustituir la placa intermedia 21 por una junta elástica
de estanqueidad 35 de forma anular, montada en el recinto de
alimentación bajo el distribuidor 4 entre el reborde 36 del
orificio 13 que recibe el casquillo 23 ó 30 y la placa posterior o
de aguas abajo 6. Esta junta 35, simple, ligera y poco costosa
permite obtener un gran volumen libre en torno a la desembocadura
del casquillo 23 ó 30 y una buena estanqueidad del recinto 4.
Claims (11)
1. Dispositivo que incluye un distribuidor (2) y
un recinto de alimentación (4, 5) de al menos un inyector de fluido
de refrigeración en una turbomáquina, y al menos un casquillo (23,
30) montado deslizante por sus extremos axiales abiertos en unos
orificios de una pared de distribuidor (2) y de una pared del
recinto de alimentación (4, 5), y unos medios de retención (28, 31)
axial del casquillo, caracterizado porque dichos medios de
retención (28, 31) incluyen unos medios de tope formados por un
collarín anular externo que forma un saliente sobre una superficie
cilíndrica externa del casquillo (23, 30) entre los extremos axiales
del casquillo y a cierta distancia de estos extremos, estando
dispuesto este collarín entre la pared del distribuidor y la pared
del recinto de alimentación y estando destinando a ponerse a tope
sobre estas paredes para impedir que el casquillo salga de los
orificios de estas paredes.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque los medios de tope (28, 31) tienen una
dimensión radial superior a las de los orificios en los cuales se
encajan los extremos (10, 12, 14, 17) del casquillo (23, 30).
3. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 ó 2, caracterizado porque el casquillo (23, 30) se obtiene
por mecanizado o deformación mecánica.
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 ó 2, caracterizado porque el casquillo (23) está
constituido por dos elementos tubulares (24, 25), cada uno de los
cuales comprende un borde anular (26, 27) en un extremo, estando
aplicados los dos bordes anulares (26, 27) el uno sobre el otro y
fijados el uno al otro, por ejemplo por soldadura, para formar el
collarín anular (28) antes citado del casquillo (23).
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 ó 2, caracterizado porque el casquillo (30) comprende un
elemento tubular sobre el cual se coloca y fija una arandela anular
(31) que forma el collarín antes citado.
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 5, caracterizado porque el casquillo (23, 30) establece
una comunicación entre el distribuidor (2) y un recinto de
alimentación (4) dispuesto radialmente en el interior del
distribuidor.
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 5, caracterizado porque el casquillo (23, 30) establece
una comunicación entre el distribuidor (2) y un recinto de
alimentación (5) dispuesto radialmente en el exterior del
distribuidor.
8. Dispositivo según el conjunto de las
reivindicaciones 6 y 7, caracterizado porque los casquillos
(23, 30) dispuestos radialmente en el exterior y en el interior del
distribuidor son idénticos.
9. Dispositivo según la reivindicación 7,
caracterizado porque el casquillo (23, 30) está encajado en
un casquillo intermedio (18) fijado en un orificio (19) formado en
una pared del recinto de alimentación (5).
10. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el extremo (12)
de cada casquillo (23, 30) que desemboca en el recinto de
alimentación (4) está a cierta distancia de la pared del recinto
(4).
11. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque se monta una
junta elástica de estanqueidad (35) de forma anular en el recinto
de alimentación bajo el distribuidor (4) entre el borde (36) del
orificio (13) que recibe el casquillo (23, 30) y la placa posterior
o de aguas abajo (6).
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