ES2620486T3 - Soporte de componente y turbomáquina - Google Patents
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Abstract
Soporte de componente de una turbomáquina, con al menos dos componentes (32) esencialmente anulares, en el lado de estator, que se sitúan en apoyo axial entre sí, en donde el primer componente (1) tiene una superficie anular de apoyo (38) y el segundo componente tiene una multiplicidad de secciones de asiento (34, 36) distribuidas sobre su circunferencia con las que se sitúa en apoyo con la superficie anular de apoyo (38), caracterizado porque en la superficie anular de apoyo (38) está incorporada una multiplicidad de escotaduras (40, 42, 44, 46) esencialmente radiales de tipo acanaladura, que tienen una relación de profundidad y anchura (d:w) de 1:5 a 1:20, en donde cada sección de asiento (34, 36) se sitúa en superposición con una escotadura (40, 42, 44, 46) con sus dos zonas de borde lateral (58, 60) y entre las respectivas secciones de asiento (34, 36) adyacentes se extiende una zona de superficie anular de apoyo (50) no contorneada en la que se prosigue un contorno original de la superficie anular de apoyo (38).
Description
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DESCRIPCION
Soporte de componente y turbomaquina
La invencion se refiere a un soporte de componente segun el preambulo de la reivindicacion 1 y a una turbomaquina.
En las turbomaquinas, como turbinas de vapor, turbinas de gas estacionarias o motores de avion, pueden aparecer movimientos relativos entre dos componentes en el lado de estator, que se situan en contacto entre sf, debido a vibraciones, dilataciones termicas diferentes y similares. En la figura 1 esta esbozado un soporte de componente conocido entre dos componentes en el lado de estator, que se situan en apoyo. A este respecto, los componentes solo estan esbozados por secciones y de forma muy simplificada. El un componente 1 es un anillo de carcasa que esta orientado de forma coaxial respecto a uno eje de maquina x que discurre en el plano del dibujo. El segundo componente es, por ejemplo, una carcasa de turbina intermedia, que esta orientada igualmente de forma coaxial al eje de maquina x y esta apoyada a traves de una multiplicidad de secciones de asiento 2, 4 que se extienden radialmente hacia fuera en una superficie anular de apoyo 6 del primer componente. Para evitar efectos de borde entre las secciones de asiento 2, 4 y la superficie anular de apoyo 6, en la superficie anular de apoyo 6 se introducen una multiplicidad de escotaduras 8, 10, l2, con las que las secciones de asiento 2, 4 se situan en superposicion con las zonas de borde lateral 14, 16. Las escotaduras 8, 10, 12 estan espaciadas unas de otras de forma uniforme en la direccion circunferencial y espaciadas unas de otros respectivamente sobre una seccion de superficie anular de apoyo 18, 20 no contorneada y que recibe las secciones de asiento 2, 4. Estan orientadas radialmente respecto al eje de maquina X y por consiguiente en la direccion de movimiento de la carcasa de turbina intermedia. Las escotaduras 8, 10, 12 son respectivamente de tipo ranura y tienen dos paredes laterales 22, 24 empinadas que estan conectadas entre sf a traves de una base plana 26. Las zonas de transicion 28, 30 entre las paredes laterales 22, 24 y las secciones de superficie anular de apoyo 18, 20 estan configuradas proporcionalmente de arista viva. Mediante estas escotaduras de tipo ranura se pueden reducir al menos los efectos de borde, no obstante, las escotaduras de tipo ranura conducen a una modificacion de la mecanica estructural del anillo de carcasa en la zona de la superficie anular de apoyo. Ademas, al incorporar las escotaduras se pueden incorporar tensiones en el anillo de carcasa.
En el documento JP 59018213 A se muestra una turbomaquina con una ranura anular para la recepcion de una corona de alabes directores. La ranura anular tiene una base de ranura plana y dos paredes laterales empinadas. En las zonas de transicion entre las paredes laterales y la base de ranura estan incorporadas oquedades.
Otro ejemplo se muestra en el documento FR-2887920.
El objetivo de la invencion es crear un apoyo de componente alternativo de una turbomaquina, que elimine las desventajas mencionadas anteriormente y con el que se impida un efecto de borde entre dos componentes en el lado de estator que se situan en apoyo. Ademas, el objetivo de la invencion es crear una turbomaquina con un soporte de componente optimizado.
Este objetivo se consigue mediante un apoyo de soporte con las caractensticas de la reivindicacion 1 y mediante una turbomaquina con las reivindicaciones de la reivindicacion 11.
Un soporte de componente segun la invencion de una turbomaquina tiene al menos dos componentes esencialmente anulares en el lado de estator, que se situan en apoyo axial entre sf y estan configurados preferentemente de forma coaxial uno respecto a otro. El primer componente tiene una superficie anular de apoyo y el segundo componente tiene una multiplicidad de secciones de asiento distribuidas sobre su circunferencia, con las que se situa en apoyo con la superficie anular de apoyo.
Segun la invencion en la superficie anular de apoyo se incorporan una multiplicidad de escotaduras de tipo acanaladura, esencialmente radiales que tienen una relacion de profundidad y anchura de 1:5 a 1:20, situandose cada seccion de asiento con sus dos zonas de borde lateral en superposicion con una escotadura, y entre las respectivas secciones de asiento adyacentes se extiende una zona de superficie anular de apoyo no contorneada en la que se prosigue un contorno original de la superficie de apoyo.
Gracias al apoyo segun la invencion se impiden los efectos de borde en la superficie anular de apoyo y en las secciones de asiento en el caso de un movimiento relativo de los componentes, por ejemplo, debido a diferentes dilataciones termicas, entre sf. Debido a las escotaduras de tipo acanaladura en combinacion con las zonas de superficie anular de apoyo no contorneadas entre las secciones de asiento no se produce una modificacion o modificacion esencial de la mecanica estructural del primer componente, de modo que debido a las escotaduras de tipo acanaladura no se incorporan tensiones adicionales en el primer componente, tampoco en su incorporacion en el primer componente. Ademas, las escotaduras de tipo acanaladura se pueden fabricar de forma sencilla tecnicamente en la fabricacion. Por ejemplo, las escotaduras de tipo acanaladura se elaboran mediante un mecanizado mecanico como fresado o un mecanizado electroqmmico o galvanico.
A este respecto, la profundidad de las escotaduras se marca en la direccion axial y la anchura en la direccion circunferencial. En un ejemplo de realizacion especialmente favorable, la relacion de profundidad y anchura es de
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1:10. A este respecto, la anchura se marca desde un plano central radial de las escotaduras, de modo que las escotaduras tienen una anchura total que es igual a 2 veces la anchura, similar a un diametro respecto a un radio.
Preferiblemente las escotaduras tienen una anchura total que es 0,25 veces a 2 veces una anchura de las secciones de asiento.
Se puede conseguir una adaptacion optima del primer componente a una carga de apoyo a absorber dado que las escotaduras presentan respectivamente diferentes radios de transicion en la zona de transicion respecto a las zonas de superficie anular de apoyo no contorneadas y a las secciones de superficie anular de apoyo en las que estan apoyadas las secciones de asiento o reciben las secciones de apoyo.
En un ejemplo de realizacion alternativo, las escotaduras tienen respectivamente los mismos radios de transicion en la zona de transicion a las zonas de superficie anular de apoyo no contorneadas y a las secciones de superficie anular de apoyo que reciben las secciones de asiento. Un ejemplo de realizacion de este tipo se puede producir de forma mas sencilla debido a los mismos radios de transicion que el ejemplo de realizacion precedente con los radios de transicion diferentes.
Desde el punto de vista mecanico estructural es favorable que los radios de transicion se corresponden a 0,1 veces a 1 vez un radio base de las escotaduras.
Alternativamente las zonas de transicion de las escotaduras a las zonas de superficie anular de apoyo no contorneadas y a las secciones de superficie anular de apoyo que reciben las secciones de asiento estan configuradas como chaflanes o bordes. Los chaflanes o bordes se deben configurar de forma sencilla tecnicamente en la fabricacion.
En un ejemplo de realizacion el radio base esta interrumpido por un punto plano.
Los al menos dos componentes estan orientados ventajosamente de forma coaxial uno respecto a otro.
En particular los al menos dos componentes pueden estar configurados de forma simetrica en rotacion. Esto facilita la orientacion de los componentes entre sf
Una turbomaquina segun la invencion tiene al menos un apoyo de componente segun la invencion, por lo que se impiden los efectos de borde entre componentes en el lado de estator que se situan en apoyo.
Otros ejemplos de realizacion ventajosos de la invencion son objeto de otras reivindicaciones dependientes.
A continuacion se explica mas en detalle un ejemplo de realizacion preferido de la invencion mediante representaciones esquematicas. Muestran:
Figura 1 un fragmento de un apoyo conocido de dos componentes de una turbomaquina.
Figura 2 un fragmento de un apoyo de componente segun la invencion de una turbomaquina, y Figura 3 una representacion de la figura 2.
En la figura 2 se muestra un fragmento de un apoyo de componente segun la invencion de una turbomaquina. La turbomaquina es preferiblemente una turbina de gas estacionaria y en particular un motor de avion. El apoyo de componente se situa en el lado de turbina en la turbomaquina y se forma, por ejemplo, por una carcasa anular 32 en el lado de estator y una carcasa de turbina intermedia anular en el lado de estator. La carcasa de turbina intermedia tiene una multiplicidad de salientes 34, 36, que se extienden radialmente hacia fuera, los cuales sirven como secciones de asiento y mediante los que esta apoyada en una superficie anular de apoyo 38 axial de la carcasa 32. En el ejemplo de realizacion aqrn mostrado, la carcasa 32 y la carcasa de turbina intermedia estan orientadas de forma simetrica en rotacion y coaxial respecto al eje de maquina X de la turbomaquina, que se extiende en el plano del dibujo, y a saber de forma ortogonal a la superficie anular de apoyo 38.
Para evitar los efectos de borde en la zona de las secciones de asiento 34, 36, en la superficie anular de apoyo 38 estan incorporadas una multiplicidad de escotaduras 40, 42, 44, 46 anulares. Las escotaduras 40, 42, 44, 46 estan espaciadas unas de otras de forma uniforme en la direccion circunferencial y estan espaciadas unas de otras a traves de las areas de superficie anular de apoyo 48, 50, 52 no contorneadas.
El termino “no contorneado” significa en el sentido de la presente invencion, que las areas de superficie anular de apoyo 48, 50, 42 prosiguen esencialmente un contorno original de la superficie anular de apoyo 38. Evidentemente las depresiones estan comprendidas en las areas de superficie anular de apoyo 48, 50, 52. Las areas de superficie anular de apoyo 48, 50, 52 tambien pueden presentar una rugosidad de superficie condicionada por la fabricacion, que no se ha alisado o solo por secciones mediante mecanizado de acabado. Por ejemplo, las superficies de las areas de superficie anular de apoyo 48, 52, que soportan las secciones de asiento 34, 36, pueden alisarse o haberse alisado mediante etapas de mecanizado de precision, como por ejemplo, rectificado de precision o mediante revestimiento, mientras que la superficie del area de superficie anular de apoyo 50 situada en medio presenta
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esencialmente una rugosidad superficial original condicionada por la fabricacion.
Las secciones de asiento 34, 36 estan distribuidas de forma uniforme sobre la circunferencia. En la direccion circunferencial tienen una division tal que estan en contacto respectivamente con un area de superficie anular de apoyo 48, 52 y, a este respecto, estan espaciadas unas de otras a traves de un area de superficie anular de apoyo 50. Entre las respectivas secciones de asiento 34, 36 adyacentes siempre se situa por consiguiente un area de superficie anular de apoyo 50 no contorneada. Por motivos de claridad las areas de superficie anular de apoyo 48, 52, en las que estan apoyadas las secciones de asiento 34, 36, se designan como secciones de superficie anular de apoyo. Las areas de superficie anular de apoyo 50 sin secciones de asiento se designan como zonas de superficie anulares de apoyo.
Por motivos de claridad a continuacion solo se numeran correspondientemente la seccion de asiento 34 izquierda mostrada en la figura 2. Las secciones de asiento 34, 36 tienen una extension de este tipo en la direccion circunferencial o anchura B, que se situan en superposicion con respectivamente una escotadura 40, 42 con sus zonas de borde lateral 58, 60. De este modo las secciones de asiento 34, 36 casi estan espaciadas de la superficie anular de apoyo 38 con sus zonas de borde lateral 58, 60, de modo que, en el caso de un movimiento relativo de la carcasa de turbina intermedia respecto a la carcasa 32, las zonas de borde lateral 58, 60 no se pueden introducir en la carcasa o no se pueden deteriorar por sf mismas. Las secciones de asiento 34, 36 aqrn tienen una seccion transversal rectangular con una superficie de apoyo 62 plana, a traves de la que se situa en contacto con la seccion de superficie anular de apoyo 48, 52 correspondiente, y dos superficies laterales 64, 66 que se extienden en la direccion radial y que con la superficie de apoyo 62 forman respectivamente las zonas de borde lateral 58, 60.
Segun se clarifica en la representacion en detalle en la figura 3 mediante la escotadura 42 de forma representativa para todas las escotaduras 40, 42, 44, 46, las escotaduras 40, 42, 44, 46 tienen respectivamente un perfil de tipo acanaladura y se extienden en la direccion radial referido al eje de maquina X. Por consiguiente estan orientadas en la direccion de un movimiento relativo de la carcasa de turbina intermedia. Este contorno de tipo acanaladura es constante en la direccion radial. Tienen respectivamente una base 68 con un radio base R1 que, en el ejemplo de realizacion mostrado, acaba directamente en la seccion de superficie anular de apoyo 48 correspondiente y la zona de superficie anular de apoyo 50. Las escotaduras 40, 42, 44, 46 casi no presentan por consiguiente paredes laterales o las paredes laterales de las escotaduras 40, 42, 44, 46 se convierten sin escalones o de forma enrasada en la base 68. Las zonas de transicion 70, 72 entre las escotaduras 40, 42, 44, 46 y la seccion de superficie anular de apoyo 48 y la zona de superficie anular de apoyo 50 estan provistas preferiblemente de respectivamente un radio de transicion R2, R3.
Las escotaduras 40, 42, 44, 46 tienen una relacion de profundidad y anchura d:w de 1:5 a 1:20, preferiblemente de aproximadamente 1:10. A este respecto, la anchura w se marca desde un plano central 74 radial de las escotaduras 40, 42, 44, 46. La profundidad se marca desde la zona de corte del plano central 74 con la base 68 respecto a la seccion de superficie anular de apoyo 48 o zona de superficie anular de apoyo 50. Preferiblemente las escotaduras 40, 42, 44, 46 tienen una anchura total W, que es 0,25 veces a 2 veces la anchura B de las secciones de asiento 34, 36. La relacion de profundidad y anchura d:w se ajusta en particular a traves del radio R1.
A este respecto, el radio base R1 puede estar interrumpido respectivamente por un punto plano no mostrado.
Los radios de transicion R2, R3 pueden estar realizados iguales como en el ejemplo de realizacion aqrn mostrado. Los radios de transicion R2, R3 son diferentes en un ejemplo de realizacion alternativo, no mostrado. Los radios de transicion R2, R3 se corresponden preferiblemente a 0,1 veces a 1 vez en el radio base R1. Alternativamente las zonas de transicion 70, 72 pueden estar realizadas como chaflan o borde.
Junto a la aplicacion aqrn explicada a modo de ejemplo del apoyo de componente segun la invencion para el apoyo de una carcasa de turbina intermedia en un anillo de carcasa, el apoyo de componente tambien se puede utilizar evidentemente en otros componentes en el lado de estator. En particular los componentes pueden ser simetricos en rotacion.
Se da a conocer un apoyo de componente de una turbomaquina, en particular un motor de avion con al menos dos componentes esencialmente anulares en el lado de estator, que se situan en apoyo axial entre sf, y preferentemente estan orientadas de forma coaxial respecto al eje de maquina, en donde el primer componente presenta una multiplicidad de escotaduras radiales de tipo acanaladura, con las que el segundo componente se situa lateralmente en superposicion con sus secciones de asiento de tipo saliente, y en donde entre las respectivas secciones de asiento adyacentes esta configurada una seccion de superficie anular de apoyo no contorneada, asf como una turbomaquina.
Lista de referencias
1 Anillo de carcasa
2 Saliente / seccion de asiento
4 Saliente / seccion de asiento
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R1
R2
R3
Superficie anular de apoyo
Escotadura de tipo ranura
Escotadura de tipo ranura
Escotadura de tipo ranura
Zona de borde lateral
Zona de borde lateral
Seccion de superficie anular de apoyo
Seccion de superficie anular de apoyo
Pared lateral
Pared lateral
Base
Zona de transicion Zona de transicion Carcasa
Seccion de asiento
Seccion de asiento
Superficie anular de apoyo
Escotadura
Escotadura
Escotadura
Escotadura
Area de superficie anular de apoyo / seccion de superficie anular de apoyo
Area de superficie anular de apoyo / seccion de superficie anular de apoyo
Area de superficie anular de apoyo / seccion de superficie anular de apoyo
Zona de borde lateral
Zona de borde lateral
Superficie de apoyo
Superficie lateral
Superficie lateral
Base
Zona de transicion Zona de transicion Plano central Radio base Radio de transicion Radio de transicion
B Anchura de seccion de asiento
d Profundidad de escotadura
w Anchura de escotadura, marcada desde la lmea central
W Anchura total de escotadura
5 X Eje de maquina
Claims (11)
- 5101520253035REIVINDICACIONES1. Soporte de componente de una turbomaquina, con al menos dos componentes (32) esencialmente anulares, en el lado de estator, que se situan en apoyo axial entre sf, en donde el primer componente (1) tiene una superficie anular de apoyo (38) y el segundo componente tiene una multiplicidad de secciones de asiento (34, 36) distribuidas sobre su circunferencia con las que se situa en apoyo con la superficie anular de apoyo (38), caracterizado porque en la superficie anular de apoyo (38) esta incorporada una multiplicidad de escotaduras (40, 42, 44, 46) esencialmente radiales de tipo acanaladura, que tienen una relacion de profundidad y anchura (d:w) de 1:5 a 1:20, en donde cada seccion de asiento (34, 36) se situa en superposicion con una escotadura (40, 42, 44, 46) con sus dos zonas de borde lateral (58, 60) y entre las respectivas secciones de asiento (34, 36) adyacentes se extiende una zona de superficie anular de apoyo (50) no contorneada en la que se prosigue un contorno original de la superficie anular de apoyo (38).
- 2. Soporte de componente segun la reivindicacion 1, en donde las escotaduras (40, 42, 44, 46) tienen una relacion de profundidad y anchura (d:w) de aproximadamente 1:10.
- 3. Soporte de componente segun la reivindicacion 1 o 2, en donde las escotaduras (40, 42, 44, 46) tienen una anchura total (W) que es 0,25 veces a 2 veces una anchura (B) de las secciones de asiento (34, 36).
- 4. Soporte de componente segun la reivindicacion 1, 2 o 3, en donde las escotaduras (40, 42, 44, 46) tienen respectivamente diferentes radios de transicion (R2, R3) en la zona de transicion (70, 72) a las zonas de superficie anular de apoyo (50) no contorneadas y a las secciones de superficie anular de apoyo (48, 52) que reciben las secciones de asiento (34, 36).
- 5. Soporte de componente segun la reivindicacion 1, 2 o 3, en donde las escotaduras (40, 42, 44, 46) tienenrespectivamente los mismos radios de transicion (R2, R3) en la zona de transicion (70, 72) a las zonas de superficieanular de apoyo (50) no contorneadas y a las secciones de superficie anular de apoyo (48, 52) que reciben las secciones de asiento.
- 6. Soporte de componente segun la reivindicacion 4 o 5, en donde los radios de transicion (R2, R3) secorresponden con 0,1 veces a 1 vez un radio base (R1) de las escotaduras (40, 42, 44, 46).
- 7. Soporte de componente segun la reivindicacion 1, 2 o 3, en donde las zonas de transicion (70, 72) de lasescotaduras (40, 42, 44, 46) a las zonas de superficie anular de apoyo (50) no contorneadas y a las secciones de superficie anular de apoyo (48, 42) que reciben las secciones de asiento (34, 36) estan configuradas como chaflanes o bordes.
- 8. Apoyo de componente segun una de las reivindicaciones anteriores, en donde el radio base (R1) esta interrumpido por un punto plano.
- 9. Apoyo de componente segun una de las reivindicaciones anteriores, en donde los al menos dos componentes (32) en el lado de estator estan orientados esencialmente de forma coaxial uno respecto a otro.
- 10. Apoyo de componente segun una de las reivindicaciones anteriores, en donde los al menos dos componentes (32) en el lado de estator estan configurados esencialmente con simetna de rotacion.
- 11. Turbomaquina con un soporte de componente segun una de las reivindicaciones anteriores.
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| Publication number | Publication date |
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| EP2860361B1 (de) | 2017-03-01 |
| EP2860361A1 (de) | 2015-04-15 |
| US20150098799A1 (en) | 2015-04-09 |
| US9752455B2 (en) | 2017-09-05 |
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