ES2623823T3 - Turbina de gas con un anillo de fijación ranurado - Google Patents

Turbina de gas con un anillo de fijación ranurado Download PDF

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Abstract

Turbina de gas con una disposición de palas de guía (2) y un anillo de fijación (1), que presenta un borde radial interior (1B) y una muestra radial continua (10), que se extiende desde el borde radial exterior (1A) hasta el borde radial interior (1B) y un primer flanco con una sección marginal (12) al menos esencialmente plana radialmente interior y con un receso (11) al menos esencialmente plano, en el que el primer flanco retrocede en dirección circunferencial durante un avance desde el borde radialmente interior (1B) hacia el borde radialmente exterior (1A), así como un segundo flanco (13) opuesto al primer flanco en dirección circunferencial, que está configurado al menos esencialmente plano y paralelo al receso (11) del primer flanco, en el que la sección marginal (12) radialmente interior y el receso (11) forman en común todo el primer flanco, que presenta de manera correspondiente un pandeo, y en el que la sección marginal radialmente interior forma con el borde radialmente interior un ángulo (α) del al menos 50º, en el que el borde radialmente exterior (1A) está dispuesto en una ranura (3.1) en el lado de la carcasa y el borde radialmente interior (1B) está dispuesto fuera de la ranura (3.1), de manera que el anillo de fijación (1) fija y apoya la disposición de palas de guía (2) en dirección axial.

Description

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DESCRIPCION
Turbina de gas con un anillo de fijacion ranurado
La presente invencion se refiere a una turbina de gas con una disposicion de palas de gma y con un anillo de fijacion para la fijacion axial de la disposicion de palas de gma asf como a un procedimiento para la fabricacion de una turbina de gas de este tipo.
Por la practica interna de servicio se conoce suspender segmentos de palas de gma (los llamados "vane cluster") en el lado de la carcasa. Para seguro contra cafda, se aseguran los segmentos de palas de gma suspendidos axialmente por medio de un anillo de fijacion, que se inserta a tal fin en una ranura circunferencial, de tal manera que una seccion parcial radialmente interior se proyecta desde la ranura y asegura un lado frontal de los segmentos de palas de gma.
Para insertar el anillo de fijacion en la ranura circunferencial, se deforma este elasticamente. A tal fin, presenta una muesca continua, cuya anchura interior se reduce durante esta deformacion elastica, de manera que se pueden solapar los lados frontales radiales.
El documento US 5 411 369 publica una turbina de gas con una disposicion de palas de gma y con un anillo de fijacion con una muesca radial continua, que se extiende desde el borde radialmente exterior hasta el borde radialmente interior y presenta dos flancos opuestos, ambos con una seccion marginal plana, radialmente exterior y con un receso trasero, en el que retroceden los flancos en la direccion circunferencial durante un avance desde el borde radialmente exterior hacia el borde radialmente interior.
Otros anillos de fijacion ranurados se muestran en los documentos FR 970 315, US 4 875 786 y JP 07071430.
Un cometido de una forma de realizacion de la presente invencion es proporcionar una turbina de gas mejorada y/o mejorar la fabricacion de una turbina de gas.
Este cometido se soluciona por medio de una turbina de gas con las caractensticas de la reivindicacion 1 y por medio de un procedimiento con las caractensticas de la reivindicacion 4. Las formas de realizacion ventajosas de la invencion son objeto de las reivindicaciones dependientes.
De acuerdo con un aspecto de la presente invencion, una turbina de gas, en particular una turbina de gas de un motor de avion, presenta al menos una fase de compresor o fase de turbina con al menos una disposicion de palas de gma. La disposicion de palas de gma presenta en una forma de realizacion varios segmentos de palas de gmas dispuestos adyacentes entre sf en la direccion circunferencial, que presentan en un desarrollo, respectivamente, una o varias palas de gmas o bien hojas de palas de gma para la desviacion de una circulacion de trabajo. En una forma de realizacion, la disposicion de palas de gma esta suspendida con una pestana, especialmente curso arriba de la corriente, en particular en union positiva y/o en union por friccion, en un receso del lado de la carcasa de la turbina de gas.
La disposicion de palas de gma se fija o bien esta fijada axialmente, en particular en union positiva y/o en union por friccion, por medio de un anillo de fijacion. Por una fijacion axial se entiende en este caso especialmente un seguro contra una cafda de la disposicion de palas de gma, especialmente suspendida. El anillo de fijacion apoya la disposicion de palas de gma tambien en direccion axial, especialmente cuando un rotor se apoya, como consecuencia de una rotura del arbol, por su parte, en direccion axial en la disposicion de palas de gma. En una forma de realizacion, el anillo de fijacion esta dispuesto curso abajo de la corriente detras de la disposicion de palas de gma.
El anillo de fijacion presenta, especialmente en una seccion axial perpendicularmente a un eje de giro de la turbina de gas, un borde radialmente exterior que se dispone, especialmente en union positiva y/o en union por friccion, en una ranura circunferencial en el lado de la carcasa y se extiende de manera correspondiente en una forma de realizacion, al menos esencialmente, en la direccion circunferencial. El anillo de fijacion presenta, ademas, un borde radialmente interior opuesto, que se dispone o bien esta dispuesto fuera de la ranura, para fijar axialmente la disposicion de palas de gma, especialmente en union positiva y/o en union por friccion, especialmente para contactar con un lado frontal, con preferencia curso abajo de la corriente, de la disposicion de palas de gma, especialmente en union positiva y/o en union por friccion.
Desde el borde radialmente exterior hasta el borde radialmente interior se extiende una muesca radial continua. Esta presenta un primer flanco y un segundo flanco, que esta opuesto al primer flanco en direccion circunferencial. Un flanco en el sentido de la presente invencion designa de manera correspondiente un lado frontal del anillo de fijacion ranurado en direccion circunferencial.
El primer flanco presenta, visto en direccion radial, un receso. Por ello se entiende que el primer flanco retrocede en direccion circunferencial cuando se avanza desde el borde radialmente interior hacia el borde radialmente exterior. Con otras palabras, el primer flanco presenta al menos una seccion, que esta desplazada fuera de la muesca en direccion circunferencial frente al borde radialmente interior.
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A traves del receso se puede retirar en una forma de realizacion el anillo de fijacion de manera ventajosa fuera de la ranura. A tal fin, se interviene por detras del receso a traves de una herramienta correspondiente, especialmente del tipo de gancho y se extrae radialmente fuera de la ranura.
El receso se extiende hasta el borde radialmente exterior. De esta manera, se puede fabricar de manera ventajosa en una forma de realizacion.
En otro desarrollo, la seccion puede estar configurada como chaflan, que forma con el borde radialmente exterior un angulo de al menos 110°. Tal seccion del primer flanco o bien tal receso se pueden configurar o bien pueden estar configurados por un chaflan o bien por una muesca inclinada en contra de la direccion radial.
El primer flanco presenta una seccion marginal radialmente interior, que forma con el borde radialmente interior un angulo de al menos 50°.
De esta manera se puede reducir, con preferencia impedir, en una forma de realizacion una expulsion automatica o bien una extraccion del anillo de fijacion, cuando este migra en el funcionamiento, condicionado por ejemplo por la tecnica de vibracion y/o la tecnica de la circulacion, en direccion circunferencial y en este caso la seccion marginal radialmente interior del primer flanco choca sobre un canto de la disposicion de palas de grna, especialmente un segmento de pala de grna adyacente en la direccion circunferencial. Por una seccion marginal radialmente interior se entiende especialmente una seccion con un flanco, que se extiende, partiendo desde el borde radialmente interior, hacia fuera. La seccion marginal radialmente interior es al menos esencialmente lisa y se extiende hasta el receso. Por lo tanto, de esta manera, la seccion marginal radialmente interior y el receso forman en comun todo el primer flanco, que presenta un pandeo o bien dos chaflanes inclinados uno con respecto al otro.
Puesto que la seccion marginal radialmente interior forma con el borde radialmente interior un angulo de al menos 50°, en una forma de realizacion se puede reducir, con preferencia evitar una expulsion como consecuencia de un tope de la seccion marginal.
En una forma de realizacion, la seccion marginal radialmente interior forma con el borde radialmente interior un angulo de al menos 60°, en particular de al menos 70°, con preferencia de al menos 85°, en particular de al menos 110°. En particular, en el caso de parejas de materiales habituales se puede conseguir de esta manera con ventaja una auto-inhibicion mecanica de una expulsion como consecuencia de un tope de la seccion marginal.
En particular, la seccion marginal radialmente interior puede formar con el borde radialmente interior un angulo de al menos esencialmente 90° o bien se extienden en direccion radial. Tal seccion marginal radialmente interior del primer flanco se puede configurar o puede estar configurado especialmente por una muesca parcial radial del anillo de fijacion. Cuando la muesca, especialmente el receso, se configura o esta configurada en una forma de realizacion como muesca biselada o bien inclinada en contra de la direccion radial del anillo de fijacion, una seccion marginal al menos esencialmente radialmente interior se puede configurar o bien puede estar configurada por medio de una retirada siguiente, en particular por arranque de virutas, por corte y/o especialmente por erosion termica de una zona de flancos radialmente interior, en particular por medio de fresado, rectificado, estampacion, erosion o similar.
El segundo flanco esta configurado al menos esencialmente plano y paralelo al chaflan del receso del primer flanco. De esta manera, en una forma de realizacion, el receso se puede configurar o bien esta configurado de manera ventajosa por medio de una muestra inclinada continua.
Un aspecto de la presente invencion se refiere a un procedimiento para la fabricacion de una turbina de gas, como ya se ha explicado anteriormente, o bien una turbina de gas, que se fabrica o bien esta fabricada de acuerdo con tal procedimiento. Por una fabricacion se entiende en este casi especialmente una fabricacion (por primera vez) de una turbina de gas (nueva). De la misma manera, por una fabricacion se entiende en este caso una restauracion (nueva) de una turbina de gas existente, en particular un nuevo montaje para fines de mantenimiento y/o de reparacion.
Una fabricacion o restauracion por primera vez comprende la insercion del anillo de fijacion deformado elasticamente a tal fin en la ranura mediante la reduccion de la anchura interior de la ranura. El anillo de fijacion insertado en la ranura se puede expandir en una forma de realizacion a continuacion mediante el incremento correspondiente de la anchura interior de la ranura, al menos parcialmente, en direccion circunferencial, con preferencia hasta un apoyo total en la ranura.
En una forma de realizacion se configura, especialmente en primer lugar, el receso y especialmente a continuacion se configura la seccion marginal radialmente interior. El receso y/o la seccion marginal radialmente interior se pueden configurar y/o pueden estar configurados especialmente por medio de mecanizacion por arranque de virutas, por corte y/o especialmente por erosion termica, en particular a traves de fresado, rectificado, estampacion, erosion o similar. Como se ha explicado anteriormente, de acuerdo con un aspecto de la presente invencion, se puede configurar en primer lugar una muesca inclinada, siendo erosionada a continuacion una punta interior, al menos parcialmente, en particular por medio de un fresado radial o similar. Especialmente de esta manera se puede configurar de forma ventajosa una muesca que posibilita, por una parte, una retirada del anillo de fijacion a traves de enganche por detras del receso y al mismo tiempo se reduce, con preferencia se impide una extraccion no deseada
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como consecuencia de una migracion del anillo de fijacion en la direccion circunferencial en la ranura.
Otros desarrollos ventajosos de la presente invencion se deducen a partir de las reivindicaciones dependientes y de la descripcion siguiente de formas de realizacion preferidas. A tal fin se muestra de forma esquematica lo siguiente:
La figura 1 muestra una parte de una turbina de gas de acuerdo con una forma de realizacion de la presente invencion en una seccion media; y
La figura 2 muestra una seccion a lo largo de la lmea II-II en la figura 1.
La figura 1 muestra una parte de una turbina de gas de motor de avion de acuerdo con una forma de realizacion de la presente invencion en la seccion media con una carcasa 3 (representada solo parcialmente) y con una disposicion de palas de grna con varios segmentos de palas de grnas 2 dispuestos adyacentes entre sf en la direccion circunferencial, uno de los cuales se representa esquematicamente en la figura 1. Esta esta suspendida con una pestana 2.2 curso arriba de la corriente (a la izquierda en la figura 1) en un receso 3.2 en el lado de la carcasa de la turbina de gas.
En una pestana 2.1 opuesta se fija o esta fijada axialmente una disposicion de palas de grna por medio de un anillo de fijacion 1 dispuesto curso abajo de la corriente detras de la disposicion de palas de grna (a la derecha en la figura 1), en particular esta asegurada contra cafda y especialmente esta apoyada en el caso de una rotura del arbol en direccion axial.
El anillo de fijacion presenta, como se puede reconocer especialmente en la seccion axial de la figura 2 a lo largo de la lmea II-II en la figura 1, un borde 1A radialmente exterior, que se dispone o bien esta dispuesto en una ranura circunferencial 3.1 en el lado de la carcasa y se extiende en direccion circunferencial (desde la izquierda hacia la derecha en la figura 2). El anillo de fijacion presenta, ademas, un borde 1B opuesto radialmente interior, que se dispone o bien esta dispuesto fuera de la ranura 3.1 (cuyo borde radial interior se indica con lmea de trazos en la figura 2), para fijar axialmente un lado frontal curso abajo de la corriente de la pestana 2.1 de la disposicion de palas de grna.
Desde el borde radial exterior hasta el borde radial interior se extiende una muesca radial continua 10. Esta presenta un primer flanco (a la derecha en la figura 2) y un segundo flanco (a la izquierda en la figura 2), que esta opuesto al primer flanco en la direccion circunferencial.
El primer flanco presenta, visto en direccion radial (desde abajo hacia arriba en la figura 2) un receso 11. Se reconoce en la figura 2 que el primer flanco retrocede en direccion circunferencial (hacia la derecha en la figura 2), cuando avanza desde el borde radialmente interior hacia el borde radialmente exterior.
A traves del receso 11 se puede alejar el anillo de fijacion de manera ventajosa fuera de la ranura. A tal fin, el receso es agarrado por detras por una herramienta correspondiente, especialmente del tipo de gancho y es extrafdo radialmente fuera de la ranura (no se representa).
El receso se extiende hasta el borde radialmente exterior y se forma por una seccion marginal plana 11, radialmente exterior del primer flanco. La seccion marginal 11 forma con el borde radialmente exterior un angulo p de aproximadamente 135°o bien esta configurada como chaflan 11 del primer flanco.
El primer flanco presenta, ademas, una seccion marginal 12 radialmente interior, que forma con el borde radialmente interior un angulo a de 90°.
De esta manera se puede reducir, con preferencia impedir una expulsion automatica no deseada o bien una extraccion del anillo de fijacion, cuando este migra en el funcionamiento, por ejemplo condicionado por la tecnica de vibracion y/o por la tecnica de la circulacion, en direccion circunferencial y en este caso la seccion marginal radialmente interior del primer flanco choca sobre un canto de la disposicion de palas de grna, especialmente un segmento de las palas de grna vecino en direccion circunferencial.
La seccion marginal radialmente interior 12 se extiende partiendo desde el borde radialmente interior radialmente hacia fuera. Es plana y se extiende hasta el receso o bien chaflan 11, con el que forma en comun todo el primer flanco, que presenta de esta manera un pandeo o bien esta constituido por dos chaflanes 11, 12 inclinados uno con respecto al otro.
El segundo flanco 13 es plano continuo y esta configurado paralelo al chaflan del receso 11 del primer flanco.
Para la fabricacion del anillo de fijacion 1 se configura en primer lugar por mecanizacion por arranque de virutas una muesca inclinada, que define el segundo flanco 13 y el receso 11. A continuacion se retira una punta radialmente interior remanente en este caso del primer flanco a traves de un fresado radial, de manera que resulta la seccion marginal radialmente interior 12, que forma con el borde radialmente interior 1B el angulo a.
De esta manera, se puede configurar la ranura 10 de manera sencilla segun la tecnica de fabricacion que posibilita, por una parte, un alejamiento del anillo de fijacion a traves del enganche detras de receso 11 y al mismo tiempo
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impide una extraccion no deseada como consecuencia de una migracion del anillo de fijacion en la direccion circunferencial en la ranura.
A continuacion, especialmente en el caso de una restauracion o de un mantenimiento o reparacion, se puede insertar el anillo de fijacion 1 deformado elasticamente a tal fin en la ranura 3.1 mediante la reduccion de la anchura interior de la muesca 10, como se indica esto en la figura 1. En este caso, se pueden superponer los lados frontales o bien los flancos opuestos entre sf de la muesca en direccion circunferencial.
Aunque en la descripcion anterior se han explicado formas de realizacion ejemplares, hay que indicar que es posible una pluralidad de modificaciones. Ademas, hay que indicar que en las formas de realizacion ejemplares solamente se trata de ejemplos, que no deben limitar de ninguna manera la zona de proteccion, las aplicaciones y la estructura. Mas bien se da al tecnico a traves de la descripcion precedente una orientacion para la aplicacion de al menos una forma de realizacion ejemplar, pudiendo realizarse diversas modificaciones, especialmente con respecto a la funcion y la disposicion de los componentes descritos, sin abandonar el alcanza de proteccion, como resulta a partir de las reivindicaciones y de estas combinaciones de caractensticas equivalentes.
Lista de signos de referencia
1
Anillo de fijacion
1A/B
Borde radial exterior / interior
2
Segmento / disposicion de palas de grna
2.1,2.2
Pestana
3
Carcasa
3.1
Ranura
3.2
Receso en la carcasa
10
Muesca
11
Receso del primer flanco de la muesca
12
Seccion marginal radial interior del primer flanco de la muesca
13
Segundo flanco de la ranura

Claims (6)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    REIVINDICACIONES
    1. - Turbina de gas con una disposicion de palas de gma (2) y un anillo de fijacion (1), que presenta un borde radial interior (1B) y una muestra radial continua (10), que se extiende desde el borde radial exterior (1A) hasta el borde radial interior (1B) y un primer flanco con una seccion marginal (12) al menos esencialmente plana radialmente interior y con un receso (11) al menos esencialmente plano, en el que el primer flanco retrocede en direccion circunferencial durante un avance desde el borde radialmente interior (1B) hacia el borde radialmente exterior (1A), asf como un segundo flanco (13) opuesto al primer flanco en direccion circunferencial, que esta configurado al menos esencialmente plano y paralelo al receso (11) del primer flanco, en el que la seccion marginal (12) radialmente interior y el receso (11) forman en comun todo el primer flanco, que presenta de manera correspondiente un pandeo, y en el que la seccion marginal radialmente interior forma con el borde radialmente interior un angulo (a) del al menos 50°, en el que el borde radialmente exterior (1A) esta dispuesto en una ranura (3.1) en el lado de la carcasa y el borde radialmente interior (1B) esta dispuesto fuera de la ranura (3.1), de manera que el anillo de fijacion (1) fija y apoya la disposicion de palas de gma (2) en direccion axial.
  2. 2. - Turbina de gas de acuerdo con la reivindicacion anterior, caracterizada por que la seccion marginal radialmente interior forma con el borde radialmente interior un angulo (a) de al menos 85°.
  3. 3. - Turbina de gas de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el receso presenta un chaflan (11), que forma con el borde radialmente exterior un angulo (P) de al menos 110°.
  4. 4. - Procedimiento para la fabricacion de una turbina de gas de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por la etapa:
    insercion del anillo de fijacion (1) deformado elasticamente en la ranura (3.1) mediante la reduccion de la anchura interior de la muesca.
  5. 5. - Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion anterior, caracterizado por las etapas:
    configuracion del receso (11); y
    configuracion de la seccion marginal (12) radialmente interior.
  6. 6. - Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion anterior, caracterizado por que el receso y la seccion marginal radialmente interior se configurada por medio de mecanizacion por arranque de virutas, por corte y/o especialmente por erosion termica.
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