ES2367614A1 - Turbina con paletas abatibles. - Google Patents

Abstract

Turbina con paletas abatibles, que comprende una carcasa (1) cilíndrica con bocas de entrada (6) y salida (7) para un fluido motriz, situadas en la pared cilíndrica y separadas circunferencialmente un ángulo menor de 180°. Dentro de la carcasa va montado en posición coaxial un rotor compuesto por un núcleo cilíndrico (2) portador de paletas (3) abatibles, basculantes alrededor de un eje (5) de articulación. Entre las bocas (6 y 7) de entrada y salida se determina, entre la pared cilíndrica de la carcasa (1) y la superficie lateral del núcleo (2), una cámara (8) a través de la que circula el fluido motriz con las paletas (3'') en posición extraída.

Description

Turbina con paletas abatibles.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a una turbina con paletas abatibles, que comprende una carcasa a través de la que circulará un fluido motriz y en la que se aloja un rotor, disponiendo dicha carcasa de una boca de entrada y otra de salida para dicho fluido motriz.

Más concretamente la turbina de la invención es del tipo que comprenden una cámara cilíndrica y un rotor compuesto por un núcleo, también cilíndrico, que es portador de paletas abatibles, contra las que actúa el fluido motriz a lo largo de un determinado tramo o trayecto.

Antecedentes de la invención

Ya son conocidas turbinas del tipo indicado en las que el núcleo que conforma el rotor es de menor diámetro que el interno de la carcasa y va montado dentro de dicha carcasa en posición excéntrica. El núcleo dispone de cavidades radiales de pequeña anchura, en cada una de las cuales va montada una paleta curva adaptada al radio del tambor central que va impulsada constantemente hacia el exterior, de modo que el canto externo de las paletas apoya constantemente contra la superficie interna de la carcasa. La carcasa dispone de una boca de entrada y otra de salida para el fluido motriz, situadas de modo que este fluido actúe sobre las paletas a lo largo del trayecto en el que dichas paletas sobresalen en máxima magnitud del rotor.

Con esta constitución se produce un roce constante de todas las paletas contra la superficie interior de la carcasa, lo cual supone una reducción en el rendimiento de la turbina y un deterioro prematuro de las paletas.

Por otro lado, el desplazamiento radial constante de las paletas produce también un roce constante entre dichas paletas y las paredes de las cavidades radiales.

Descripción de la invención

La presente invención tiene por objeto una turbina del tipo inicialmente expuesto, constituida de modo que se eliminen los rodamientos entre las paletas y la carcasa, al menos cuando dichas paletas están retraídas, y también entre las paletas y el núcleo, todo lo cual redundará en un aumento del rendimiento, en una mayor duración del conjunto y en una menor necesidad de operaciones de mantenimiento.

De acuerdo con la invención, la turbina comprende una carcasa cilíndrica dentro de la que va montado en posición coaxial un rotor compuesto por un núcleo cilíndrico que es portador de paletas abatibles.

La carcasa dispone en la pared cilíndrica de una boca de entrada y otra de salida para el fluido motriz, separadas circunferencialmente un ángulo menor de 180º. Entre las bocas de entrada y salida se determina, entre la pared de la carcasa y la superficie lateral del núcleo del rotor, una cámara a través de la cual circulará el fluido motriz y a lo largo de la cual actuará sobre las paletas del núcleo.

En cuanto al núcleo cilíndrico esta dotado en su periferia de una serie de alojamientos que quedan consecutivamente enfrentados a las bocas de entrada y salida de la carcasa. En cada alojamiento va articulada una paleta según un eje que es paralelo al eje del núcleo, pudiendo las paletas bascular sobre este eje entre una posición extraída y otra retraída. Las paletas ocupan la posición extraída a lo largo de la cámara citada y sobresalen radialmente del alojamiento en una porción de longitud aproximadamente igual a la anchura de la cámara citada en dirección radial. En la posición retraída la paleta queda dentro del alojamiento, sin rozar sobre la superficie interna de la cámara cilíndrica.

El conjunto de la turbina descrita dispone de medios para provocar la basculación de las paletas desde la posición retraída hasta la posición extraída, cuando dichas paletas alcanzan la boca de entrada del fluido motriz, y de medios para provocar la basculación de las paletas desde la posición extraída hasta la posición retraída, cuando las paletas sobrepasan la boca de salida del fluido motriz.

El núcleo cilíndrico del rotor puede ser de diámetro aproximadamente igual al interno de la carcasa, presentando dicha carcasa, entre la boca de entrada y salida, un tramo de mayor diámetro interno que limita con el núcleo la cámara a través de la que circula el fluido motor y a lo largo de la cual las paletas se desplazan en la posición extraída.

Según una variante de ejecución, el núcleo cilíndrico puede ser de menor diámetro que el interno de la carcasa para definir entre ambos la cámara a través de la que circulará el fluido motor. La cámara quedará interrumpida en una zona situada entre las bocas de salida y entrada en el sentido de giro del núcleo, de modo que la circulación de fluido se produzca desde la boca de entrada a la boca de salida en sentido opuesto al de desplazamiento de las agujas del
reloj.

Preferentemente las bocas de entrada y de salida, así como los alojamientos para las paletas y las propias paletas, serán de longitud coincidente en la dirección axial de la turbina.

Las bocas de entrada y salida estarán situadas una a cada lado del plano diametral vertical de la carcasa, estando la boca de entrada situada antes de la boca de salida, en el sentido de giro del núcleo. Entre la carcasa y el núcleo irán dispuestos medios de estanquidad situados entre la boca de salida y entrada, en el sentido de giro del núcleo.

Las paletas, que en la posición retraída quedan totalmente dentro de los alojamientos, sin sobresalir respecto de la superficie cilíndrica del núcleo, van articuladas a dicho núcleo, dentro de cada alojamiento, por el lado anterior de las paletas, en sentido de giro del núcleo. De este modo las paletas se desplazarán por gravedad desde la posición retraída hasta la posición extraída al alcanzar la boca de entrada de la carcasa, y de la posición extraída a la retraída, al sobrepasar la boca de salida, constituyendo esta circunstancia los medios para provocar el desplazamiento de las paletas de una a otra posición. Además las paletas pueden estar impulsadas hacia la posición extraída mediante un resorte.

Según una variante de ejecución, los medios para impulsar las paletas desde la posición extraída hacia la posición retraída pueden incluir además un tope elásticamente retráctil situado al final de la boca de salida, contra el que chocarán las paletas durante el giro del motor, al alcanzar este punto.

Breve descripción de los dibujos

En los dibujos adjuntos se muestra una turbina constituida de acuerdo con la invención, dada a titulo de ejemplo no limitativo.

En los dibujos:

La figura 1 es una sección vertical, según un eje perpendicular al eje del rotor, de una turbina constituida de acuerdo con la invención.

La figura 2 muestra en perspectiva el rotor dispuesto entre las paredes circulares de la carcasa.

La figura 3 muestra en perspectiva las paredes planas circulares de la carcasa, junto con el soporte en que van montadas.

La figura 4 es una perspectiva de la pared cilíndrica de la carcasa.

La figura 5 es una sección similar a la figura 1, mostrando una variante de ejecución.

Descripción detallada de un modo de realización

Las características antes expuestas, así como otras propias de la invención, podrán comprenderse mejor con la siguiente descripción, hecha con referencia a los dibujos antes relacionados.

En la figura 1 se muestra una turbina constituida de acuerdo con la invención, que comprende una carcasa 1 cilíndrica, dentro de la que va montado en posición coaxial un rotor compuesto por un núcleo cilíndrico 2 que es portador en su periferia de paletas abatibles 3. El núcleo 2 es de radio aproximadamente igual al interno de la carcasa 1 y dispone en la superficie cilíndrica, a lo largo de la misma, de alojamientos 4, dentro de cada uno de los cuales va articulada una paleta 3 según un eje 5 alrededor del cual puede bascular entre una posición retraída, que se indica con la referencia 3, y una posición extraída que se indica con la referencia 3'.

El núcleo 2 del rotor gira en el sentido opuesto al de las agujas del reloj y el eje de articulación 5 de las palas 4 va situado en el extremo anterior de las mismas, en el sentido de giro del núcleo.

La carcasa 1 dispone de una boca de entrada 6 y una boca de salida 7 para el fluido motriz. Entre estas bocas la carcasa 1 presenta un tramo 1' de mayor diámetro que determina con el núcleo 2 una cámara 8 a lo largo de la cual circulará el fluido motriz y también a lo largo de la cual las paletas discurrirán en la posición extraída 3' para recibir la acción de dicho fluido.

Según puede apreciarse en la figura 2, el núcleo 2 va montado en la carcasa 1, sobre las paredes circulares planas 9 de dicha carcasa, mediante un eje 10, con interposición de cojinetes y/o rodamientos 11.

En la figura 3 se muestra el montaje de la turbina, a través del eje 10, sobre un soporte 12, también mediante cojinetes o rodamientos 13.

En la figura 4 se muestra en perspectiva la pared cilíndrica 15 de la carcasa que se fijará a las paredes circulares planas 9, mostradas en las figuras 2 y 3, por cualquier sistema.

Según puede apreciarse mejor en la figura 1, las bocas de entrada 6 y salida 7 quedan situadas una a cada lado del plano diametral vertical de la turbina, estando la boca de entrada situada antes que la boca de salida en el sentido de giro del núcleo 2 del rotor. Además las bocas de entrada 6 y salida 7 quedan separadas circunferencialmente entre sí un ángulo menor de 180º.

Para lograr la máxima captación de energía del fluido motriz, las bocas de entrada 6 y salida 7 del fluido, así como los alojamientos 4 de las paletas 3 y las propias paletas serán de longitud aproximadamente coincidente, en dirección axial de la turbina.

Las paletas 3 están constituidas de modo que al alcanzar la boca de entrada 6, dichas paletas basculen por su propio peso desde la posición retraída 3 hasta la posición extraída 1', mientras que al sobrepasar la boca de salida 7, por la misma gravedad recuperen la posición retraída 3. Para ayudar a la retracción de las paletas, desde su posición extraída, la carcasa 1 puede disponer interiormente, al final de la boca de salida 7, de un tope elásticamente retráctil 16, contra el que chocarán dichas paletas al alcanzar esta posición, ayudando a su basculación hacia la posición retraída.

Las paletas pueden además estar impulsadas hacia la posición extraída 3' mediante un resorte, no mostrado.

Entre el núcleo 2 y la superficie interna de la carcasa puede disponerse un taco direccional de fuerzas 17 que sirva además como elemento de estanquidad, para asegurar la circulación del fluido motriz en el sentido de las flechas.

Como puede comprenderse, el núcleo de alojamientos 4 y palas 3 podrá variar, respecto del número de ellas representados en los dibujos, siendo en todos los casos el eje 5 de articulación de dichas palas paralelo al eje 10 del rotor. Del mismo modo las bocas de entrada 6 y salida 7 del fluido motriz pueden ir dotadas de compuertas para regular el caudal.

En la figura 5 se muestra una variante de ejecución, en la cual el núcleo cilíndrico 2 del rotor es de menor diámetro que la pared cilíndrica de la carcasa 1, disponiéndose entre dicho núcleo y carcasa un cuerpo 17' que impedirá la circulación del fluido motriz en el sentido de giro de las agujas del reloj, asegurando su circulación en el sentido de las flechas, de igual forma que en la figura 1.

Por lo demás, la turbina de la figura 5 coincide con la turbina de la figura 6, en la existencia de las bocas de entrada 6 y salida 7 de fluido de la carcasa. Igualmente el núcleo 2 dispone en su periferia de alojamientos 4 en los que van montadas las paletas que pueden ocupar una posición retraída 3 o una posición extraída 3'.

Tanto en el caso de la figura 1 como en el de la figura 5, las paletas presentan una superficie externa aproximadamente cilíndrica, coincidente con la superficie cilíndrica del núcleo 2 cuando ocupan la posición retraída 3, de modo que al ocupar las paletas esta posición retraída no sobresalgan respecto de la superficie cilíndrica del núcleo 2.

En la realización de la figura 1, el tramo 1' de la carcasa de mayor diámetro se prolonga a partir de la boca de salida 7 en un tramo 1' de radio decreciente.

Con la constitución descrita, se logra una turbina compacta, de elevado rendimiento, al reducirse el rozamiento entre los elementos móviles del rotor y la carcasa prácticamente al tramo en el que las paletas circulan en la posición 3' extraída.

Claims (11)

1. Turbina con paletas abatibles, que comprende una carcasa con bocas de entrada y salida para un fluido motriz, dentro de la que va montado en posición coaxial un rotor compuesto por un núcleo cilíndrico que es portador de paletas abatibles, caracterizado porque las bocas de entrada y salida de la carcasa, situadas en la pared cilíndrica, están separadas circunferencialmente un ángulo menor de 180º y entre las mismas se determina, entre la pared cilíndrica y la superficie lateral del núcleo del rotor, una cámara a través de la cual circulará el fluido motriz; estando dotado el núcleo cilíndrico en su periferia de una serie de alojamientos que quedan consecutivamente enfrentados a las bocas de entrada y salida de la carcasa, en cada uno de los cuales va articulada una paleta, según un eje paralelo al del núcleo, la cual puede bascular entre una posición extraída, a lo largo de la cámara citada, en la cual sobresale radialmente de dicho alojamiento en una porción de longitud aproximadamente igual a la anchura de la cámara citada en dirección radial, y una posición retraída, en la cual la paleta queda dentro del alojamiento; disponiendo el conjunto de medios para provocar la basculación de las paletas desde la posición retraída hasta la posición extraída, al alcanzar dichas paletas la boca de entrada del fluido motriz, y de medios para provocar la basculación de las paletas desde la posición extraída hasta la posición retraída, al sobrepasar las paletas la boca de salida del fluido motriz.

2. Turbina según la reivindicación 1, caracterizada porque el núcleo cilíndrico es de diámetro aproximadamente igual al interno de la carcasa y dicha carcasa presenta, entre las bocas de entrada y salida, un tramo de mayor diámetro interno que limita con el núcleo la cámara a través de la que circulará el fluido motriz.

3. Turbina según la reivindicación 1, caracterizada porque el núcleo cilíndrico es de menor diámetro que el interno de la carcasa para definir entre ambos la cámara a través de la que circulará el fluido motriz, cuya cámara queda interrumpida en una zona situada entre las bocas de salida y entrada, en el sentido de giro del núcleo.

4. Turbina según las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las bocas de entrada y de salida, así como los alojamientos para las paletas y las propias paletas, son de longitud coincidente en dirección axial.

5. Turbina según la reivindicación 1, caracterizada porque dispone de medios de estanquidad entre la carcasa y el núcleo, dispuestos entre las bocas de salida y entrada, en el sentido de giro del núcleo.

6. Turbina según la reivindicación 1, caracterizada porque las bocas de entrada y salida están situadas, una a cada lado del plano diametral vertical de la carcasa, estando la boca de entrada situada antes de la boca de salida, en el sentido de giro del núcleo.

7. Turbina según la reivindicación 1, caracterizada porque las paletas presentan, en la posición retraída, una superficie externa cilíndrica, de radio igual al del núcleo del rotor.

8. Turbina según la reivindicación 2, caracterizada porque la zona de mayor diámetro de la carcasa se prolonga circunferencialmente, a continuación de la boca de salida, en un tramo de radio decreciente.

9. Turbina según la reivindicación 1, caracterizada porque las paletas van articuladas al núcleo, dentro de cada alojamiento, por el lado anterior, en el sentido de giro del núcleo, y se desplazan por gravedad desde la posición retraída hasta la posición extraída, al alcanzar la boca de entrada de la carcasa, y de la posición extraída a la retraída, al sobrepasar la boca de salida.

10. Turbina según las reivindicaciones 1 y 6, caracterizada porque las paletas están impulsadas hacia la posición extraída mediante un resorte.

11. Turbina según la reivindicación 1, caracterizada porque los medios para impulsar las paletas desde la posición extraída hacia la posición retraída incluyen un tope elásticamente retráctil situado al final de la boca de salida, contra el que chocan las paletas durante el giro del rotor.