ES2632065T3

ES2632065T3 - Lámina de álabe para una turbomáquina con perfilado de borde posterior, álabe y rotor integralmente alabeado

Info

Publication number: ES2632065T3
Application number: ES14162553.3T
Authority: ES
Inventors: Günter RAMM; Christine Lang
Original assignee: MTU Aero Engines AG
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 2013-04-09
Filing date: 2014-03-31
Publication date: 2017-09-08
Anticipated expiration: 2034-03-31
Also published as: US20140301860A1; US9657576B2; EP2789798A2; DE102013206207A1; EP2789798A3; EP2789798B1

Abstract

Lámina de álabe (100) para una turbomáquina con un lado de succión (5), un lado impulsión (7) y un borde posterior de álabe (200), en cuyo caso la lámina de álabe (100) presenta en la zona del borde posterior del álabe (200), al menos por segmentos, un perfil (9) que se extiende por el lado de succión (5) y el lado de impulsión (7) del borde posterior de álabe (200), en cuyo caso el perfil (9) presenta depresiones (1a, 1b) que tienen respectivamente dos delimitaciones laterales que se conectan con una base de la depresión, caracterizada por que la anchura en la base de la depresión es más amplia que la abertura de la depresión (1a, 1b).

Description

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DESCRIPCION

Lamina de alabe para una turbomaquina con perfilado de borde posterior, alabe y rotor integralmente alabeado

La presente invencion se refiere a una lamina de alabe para una turbomaquina, principalmente una pala de turbina a gas, con un lado de succion, un lado de impulsion y un borde posterior del alabe de acuerdo con la reivindicacion 1. Ademas, la presente invencion se refiere a un alabe de acuerdo con la reivindicacion 11, asf como a un rotor integralmente alabeado de acuerdo con la reivindicacion 12.

De la practica se conocen laminas de alabes para turbomaquinas o palas de turbinas con diferentes geometnas de bordes posteriores del alabe con el fin de lograr, por ejemplo, una reduccion de ruido y/o una mayor eficiencia. Por la publicacion EP 1 112 928 A2, por ejemplo, se conoce una lamina de alabe de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1. Por integridad tambien deben indicarse ademas las publicaciones EP 0 273 851 B1, EP 0 375 296 A1, US 2008/050243 A1 y US 2010/150731 A1.

Un objetivo de la presente invencion es proponer otra lamina de alabe para turbomaquinas con un borde posterior de alabe perfilado al menos en un sector. Tambien es objetivo de la presente invencion proponer un alabe asf como un rotor integralmente alabeado.

El objetivo de la invencion puede lograrse mediante una lamina de alabe con las caractensticas de la reivindicacion 1. Tambien puede lograrse por medio de un alabe con las caractensticas de la reivindicacion 11, asf como por medio de un rotor alabeado integralmente con las caractensticas de la reivindicacion 12.

Por lo tanto, de acuerdo con la invencion se propone una lamina de alabe que presenta un perfil en el sector del borde posterior del alabe, al menos por secciones, el cual se extiende por el lado de succion y el lado de impulsion del borde posterior del alabe. Una lamina de alabe de este tipo puede emplearse como alabe de estator y/o alabe rotor en turbomaquinas y/o turbinas y/o blisks (abreviatura de “blade integrated disk” o disco integrado al alabe) y/o blings (abreviatura de “bladed ring” o anillo alabeado) y configurarse de manera correspondiente.

En todas las realizaciones anteriores y siguientes, el uso de las expresiones “puede ser” y “puede tener”, etc. debe entenderse como sinonimo de las expresiones “es preferiblemente” y “tiene preferiblemente” y tiene la intencion de ilustrar las realizaciones de acuerdo con la invencion.

Los desarrollos adicionales ventajosos de la presente invencion son respectivamente objeto de las reivindicaciones dependientes y realizaciones.

Las realizaciones de acuerdo con la invencion pueden presentar una o varias de las siguientes caractensticas mencionadas a continuacion.

La expresion “perfil”, tal como se usa en la presente memoria, designa una estructura o una forma geometrica que se extiende tanto por los sectores del lado de succion como tambien por los sectores del lado de impulsion en la region del borde posterior del alabe. Por lo tanto, un “perfil” se extiende de acuerdo con la invencion tanto sobre el lado de succion como tambien sobre el lado de impulsion. En este caso pueden proporcionarse sectores parciales del perfil configurado de manera diferente sobre el lado de succion y sobre el lado de impulsion. Sobre el lado de succion, en determinadas realizaciones de acuerdo con la invencion, el sector parcial del perfil puede presentar, a manera de ejemplo, rugosidades estructuradas de la superficie o depresiones en la superficie y sobre el lado de impulsion pueden estar dispuestos, a manera de ejemplo, bordes, curvaturas o niveles, o viceversa.

Un perfil puede presentar estructuras o formas con el fin de generar caractensticas funcionales determinadas, por ejemplo, con el fin de influenciar de manera dirigida un flujo del borde posterior del alabe. A manera de ejemplo, puede lograrse un borde de separacion de flujo por medio del perfil.

En algunas realizaciones de acuerdo con la inversion, se extiende corriente abajo del borde de separacion de flujo al menos un segmento de una llamada zona de estela, la cual puede estar delimitada localmente. Esta zona de estela se forma debido al agrandamiento en seccion transversal causado por el borde de separacion de flujo. El flujo o, por ejemplo, su perfil laminar o turbulento puede no seguir este agrandamiento discontinuo en la seccion transversal. Por lo tanto, ademas del perfil de flujo (laminar o turbulento) continuo, se genera otra zona de flujo que puede denominarse zona de estela. En esta zona de estela pueden estar formados o pueden formarse vortices cerrados.

Una zona de estela corriente abajo de un borde de separacion de flujo puede denominarse como “depresion de estela”.

En algunas realizaciones de la presente invencion se produce la denominada “via de vortice de Karman” por medio del perfil. En mecanica de fluidos, el termino “via de vortice de Karman” se refiere a un fenomeno en el cual se forman vortices que fluyen en sentido contrario por detras de un cuerpo.

En determinadas realizaciones de acuerdo con la invencion, una “via de vortice de Karman” se ve influenciada de manera dirigida por el perfil de acuerdo con la invencion. A manera de ejemplo, la frecuencia de desprendimientos del vortice puede modificarse en la “via de vortice de Karman”.

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Si en lo sucesivo se describen vortices longitudinales o vortices de cola u otras formaciones de vortice corriente abajo del perfil, por estos terminos tambien se entienden posibles separaciones de flujo y/o zonas de estela subsiguientes.

Los perfiles en el borde posterior del alabe pueden hacerse mediante diferentes procedimientos de fabricacion, que incluyen por ejemplo moldeo primario (por ejemplo, fundicion), moldeo secundario (por ejemplo forja, prensado, laminado, plegado, embuticion a la copa) o separacion (por ejemplo molienda o perforacion), etc.

En determinadas realizaciones ejemplares de acuerdo con la invencion, despues de que los perfiles han sido fabricados por medio de uno de los procedimientos de fabricacion descritos en la presente memoria, estos son terminados, por ejemplo, mediante lijado, pulido, alisado, etc.

En algunas realizaciones de acuerdo con la invencion, el perfil de la lamina de alabe es disenado para acortar los vortices de cola que se forman en la direccion de flujo en o detras del borde posterior del alabe. En la practica, los vortices, principalmente los vortices longitudinales, pueden formarse en los bordes posteriores de las laminas de alabe en un flujo fluido. Un acortamiento de estos vortices longitudinales en la direccion de fluido por medio de los perfiles, de acuerdo con la invencion, en la zona del borde del alabe puede dar lugar ventajosamente a una reduccion de ruido y/o a una reduccion en la resistencia de la lamina de alabe de la invencion.

Para este fin, en determinadas realizaciones de acuerdo con la invencion, el borde posterior del alabe de la lamina de alabe presenta, al menos en sectores, una altura variable perpendicular a la direccion de flujo y/o perpendicular a la direccion longitudinal del borde posterior del alabe. En esta realizacion direccion de flujo se denomina la direccion resultante de flujo corriente abajo del borde posterior del alabe. Este flujo resultante esta compuesto de los flujos del lado de succion, tambien denominado lado superior del alabe, lado de baja presion, y el lado de impulsion, que tambien se denomina lado inferior de la lamina de alabe.

Como sinonimos de la expresion “altura” tambien pueden usarse las expresiones “grosor”, “espesor del material” o “extension transversal”.

El borde posterior del alabe presenta en algunas realizaciones ejemplares de acuerdo con la invencion, debido al perfil de acuerdo con la invencion, una altura diferente. Por ejemplo, una zona de perfil sobre el lado de succion y/o sobre el lado de impulsion puede presentar una ranura, una cavidad, un deposito de material (por ejemplo, un puntal soldado o pegado) o similares, de lo cual en esta zona del perfil resulta una altura mas pequena o mas grande.

En determinadas realizaciones ejemplares de acuerdo con la invencion, el borde posterior del alabe de la lamina del alabe termina en un segmento longitudinal recto de la lamina del alabe u obtiene un segmento longitudinal recto. La expresion “segmento longitudinal recto” se usa para referirse a un segmento longitudinal cuya altura puede variar a lo largo de su longitud pero no tiene cortes, preferiblemente ninguno significativo, en una direccion opuesta a la direccion de flujo. La expresion “sin cortes significativos” significa que el segmento longitudinal no tiene, por ejemplo, cortes estructurales pero puede tener irregularidades de fabricacion, desgaste, cambios superficiales, etc. Los cortes estructurales senan, por ejemplo, aserrados, similares a resortes, con forma de grieta y similares. Estos disminuyen el ancho respectivo de la lamina de alabe en la zona del corte. Un “segmento longitudinal recto” del borde posterior del alabe puede describirse ademas con las siguientes expresiones: borde continuo (de altura variable) o estructura continua. Igualmente pueden describirse un “segmento longitudinal recto” por la distancia entre el borde anterior del alabe (el borde que recibe el flujo de la lamina de alabe) y el borde posterior del alabe es esencialmente constante a traves de la anchura de la lamina del alabe. Adicionalmente o como una alternativa, un “segmento longitudinal recto” puede describirse porque en el segmento considerado del borde posterior del alabe todos los puntos que se encuentran, por ejemplo, 3 cm antes (corriente arriba) del borde posterior del alabe sobre el lado de succion, se encuentran sobre una lmea recta.

En las realizaciones de la invencion, el perfil tiene depresiones sobre el borde posterior del alabe de la lamina del alabe. Estas depresiones no deben entenderse como cortes que se extienden en una direccion opuesta a la direccion de flujo y estrechan la anchura de la lamina de alabe, sino como depresiones perpendiculares a la superficie del borde posterior del alabe y, por lo tanto, en el espesor del borde posterior del alabe. Las depresiones pueden hacerse por medio de perforacion, fresado, embuticion en copa, corte con laser, fundicion, etc.

En algunas realizaciones ejemplares de acuerdo con la invencion, al menos algunas de las depresiones de la lamina de alabe se moldean con forma de cuna al menos en segmentos de la misma. Las depresiones con forma de cuna pueden estrecharse en una direccion opuesta a la direccion de flujo.

En determinadas realizaciones ejemplares de acuerdo con la invencion, las depresiones con forma de cuna tienen un estrechamiento continuo al menos parcialmente en una direccion opuesta a la direccion de flujo. Se entiende por un estrechamiento continuo un estrechamiento cuya delimitacion lateral se extienda en lmea recta (vease Fig. 5).

En determinadas realizaciones de acuerdo con la invencion, las depresiones con forma de cuna tienen un estrechamiento no continuo, al menos parcialmente, en una direccion opuesta a la direccion de flujo. Por estrechamiento no continuo se entiende un estrechamiento cuya delimitacion lateral se extiende en lmea curva, no en lmea recta. Una realizacion de un estrechamiento no continuo se representa en la Fig. 6.

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En algunas realizaciones de acuerdo con la invencion, las depresiones se estrechan en una direccion opuesta a la direccion de flujo de manera tal que las superficies laterales de delimitacion del estrechamiento no convergen; o, en otras palabras, no se fusionan. Es decir, permanece una abertura como una entrada de flujo a la depresion con forma de cuna. Por lo tanto, una parte del flujo en el lado de succion y/o el lado de impulsion puede pasar a las depresiones con forma de cuna (vease Figura 7 como ejemplo de realizacion).

En determinadas realizaciones de acuerdo con la invencion, la transicion desde la superficie del lado de succion y/o del lado de impulsion al estrechamiento con forma de cuna es continua; es decir, sin bordes. Las superficies del lado de succion y/o del lado de impulsion, por una parte, y de la depresion con forma de cuna (su superficie base), por otra parte, se fusionan fluidamente entre sn

En algunas realizaciones de acuerdo con invencion, las depresiones que pueden tener forma de cuna, forma de canal o tener otra forma, se encuentran desplazadas frente a las depresiones sobre el lado de impulsion. Los desplazamientos estan dispuestos perpendiculares a la direccion de flujo y/o paralelos al borde posterior del alabe o longitudinales al borde posterior del alabe (vease Fig. 4).

En algunas realizaciones de acuerdo con la invencion, el perfil presenta depresiones con forma de canal, al menos en segmentos del mismo. Las depresiones con forma de canal presentan un corte transversal constante, de preferencia continuo o al menos en porciones del mismo (vease Fig. 2).

En determinadas realizaciones de acuerdo con la invencion, el perfil presenta depresiones con forma de canal al menos en porciones del mismo. Las depresiones con forma de canal se encuentran dispuestas de manera tal que el borde posterior del alabe forma un angulo entre 0 y 90° en relacion con el eje longitudinal del canal. A un angulo de 90° el eje longitudinal del canal se extiende en una direccion exactamente opuesta a la direccion de flujo, o paralela al mismo. A un angulo de 0°, el eje longitudinal del canal se extiende en paralelo al borde posterior del alabe. El angulo tiene preferiblemente un valor entre 5° y 85°, principalmente entre l0° y 30°. Las diferentes depresiones con forma de canal tambien pueden tener diferentes angulos. Esto aplica tanto sobre el lado de succion de la lamina de alabe en la zona del borde posterior del alabe como tambien sobre el lado de impulsion correspondiente. Ademas, los angulos pueden tener un valor determinado; de 90°, por ejemplo, sobre el lado de succion y otro valor, por ejemplo 20°, sobre el lado de impulsion. Tambien es posible otra combinacion cualquiera.

Algunas realizaciones de acuerdo con la invencion, o todas ellas, pueden tener una, varias o todas las ventajas mencionadas antes y/o a continuacion.

La lamina de alabe de acuerdo con la invencion puede emplearse ventajosamente dentro de la rejilla del alabe estator de una turbina de baja presion. Acortando los vortices longitudinales corriente abajo de la rejilla de alabe rotor usando la lamina de alabe, de acuerdo con la invencion, con los perfiles antes descritos en la zona de los bordes posteriores del alabe, puede ser posible, por ejemplo, que las subsiguientes rejillas del alabe rotor colocadas corriente abajo se vean poco afectadas o no afectadas del todo. Con esto es posible una formacion al menos reducida de ruido en los subsiguientes alabes del rotor puesto que los vortices longitudinales acortados ya no alcanzan las subsiguientes rejillas de alabe rotor. Esto conduce en general, a una reduccion ventajosa del ruido durante el flujo a traves de la turbina.

Por razones estructurales/mecanicas, el perfilamiento de los bordes posteriores del alabe es ventajosamente mas conveniente en comparacion con los alabes de estator para alabes de rotor, ya que los alabes de estator no se someten a las altas revoluciones y, por lo tanto, a ninguna carga dinamica adicional. Esta carga reducida de los alabes estaticos de estator conduce a una susceptibilidad reducida al fallo, a una duracion de vida util mas alta y en ultimas, a una econoirna incrementada de operacion cuando se usa la lamina de alabe de la invencion en comparacion con las laminas de alabe convencionales.

Empleando la lamina de alabe de acuerdo con la invencion, la distancia minima axial (en la direccion de flujo) entre las rejillas de alabe de estator y/o la rejillas de alabe de rotor puede reducirse ventajosamente debido a que los vortices de cola pueden acortarse.

Con esto se efectua ventajosamente una excitacion o afectacion mas baja de los alabes subsiguientes o adyacentes.

Ademas, al usar la lamina de alabe de acuerdo con la invencion es posible lograr ventajosamente un coeficiente de perdida mas bajo para el perfil del alabe y, por lo tanto, se reduce la longitud axial del perfil del alabe o la cantidad de alabes.

Como alternativa o de manera adicional, al emplear la lamina de alabe de acuerdo con la invencion en una longitud no modificada (extension de la longitud en direccion de flujo) del perfil del alabe o en caso de una cantidad de alabes no modificada, la eficiencia (por ejemplo la eficiencia hidraulica de la lamina de alabe) puede incrementarse usando, medida en realizaciones que no estan de acuerdo con la invencion, sin el perfil de acuerdo con la invencion.

Por lo tanto, debido a las ventajas mencionadas, un empleo de la lamina de alabe de acuerdo con la invencion puede conducir ventajosamente a una reduccion del peso del motor, a una reduccion de costes, a un acortamiento

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del area de trabajo de la turbina y/o a un incremento de la eficiencia.

La presente invencion se explica ejemplarmente en lo sucesivo por medio del dibujo adjunto en el cual los numeros de referencia identicos designan piezas de construccion que son iguales o similares. Las figuras son parcialmente muy simplificadas, de las cuales

La Fig. 1 muestra de manera esquematica una lamina de alabe de acuerdo con la invencion con depresiones en forma de cuna de una primera realizacion;

La Fig. 2 muestra esquematicamente otra lamina de alabe de acuerdo con la invencion con depresiones en forma de canal de una segunda realizacion;

La Fig. 3 muestra esquematicamente una lamina de alabe que no esta de acuerdo con la invencion, que tiene una estructura de agujeros de una tercera realizacion;

La Fig. 4a muestra esquematicamente una disposicion de depresiones con forma de cuna en el borde posterior del alabe de la primera realizacion que no esta de acuerdo con la invencion, la cual tiene delimitaciones laterales rectas en un corte transversal;

La Fig. 4b muestra una disposicion que no esta de acuerdo con la invencion de depresiones con forma de cuna que tienen delimitaciones laterales inclinadas en un corte transversal;

La Fig. 4c muestra una disposicion de acuerdo con la invencion de depresiones con forma de cuna que tienen delimitaciones laterales inclinadas en un corte transversal;

La Fig. 4d muestra una disposicion, que no esta de acuerdo con la invencion, de depresiones con forma de cuna que se extienden tanto en la direccion de flujo como perpendicularmente a los lados superior e inferior del alabe;

La Fig. 5 muestra esquematicamente la forma de una depresion con forma de cuna que se estrecha continuamente de acuerdo con una cuarta realizacion;

La Fig. 6 muestra esquematicamente la forma de una depresion con forma de cuna que tiene un estrechamiento no continuo de acuerdo con una quinta realizacion; y

La Fig. 7 muestra esquematicamente depresiones con forma de cuna en el borde posterior del alabe con formaciones de vortice.

La Fig. 1 muestra esquematicamente una lamina de alabe 100 de acuerdo con la invencion, que tiene un perfil de alabe 3, un lado de succion 5 y un lado de impulsion 7. La lamina del alabe 100 presenta depresiones 1 con forma de cuna en la zona de un borde posterior 200 del alabe.

En la zona del borde posterior 200 del alabe se representa un perfil 9, el cual presenta depresiones 1 con forma de cuna tanto sobre el lado de succion 5 (indicadas solo como rayas en la figura 1) como tambien sobre el lado de impulsion 7 respectivamente, en la zona del borde posterior 200 del alabe. Las depresiones 1 con forma de cuna se estrechan en direccion opuesta al flujo 11.

La Fig. 2 muestra esquematicamente otra lamina de alabe 100 de acuerdo con la invencion que tiene depresiones 1b con forma de canal en la zona del borde posterior 200 del alabe. Las depresiones 1b con forma de canal 1b tienen un eje longitudinal 10 de canal y terminan en forma de un semidrculo. Tales formas de canal se forman por medio de una fresa extrayendo virutas.

Las depresiones pueden estar efectuadas (depresiones 1b) a profundidad diferente tanto en la direccion de flujo (o en la opuesta) como tambien perpendicularmente a la superficie y perpendicularmente a la direccion de flujo (no representadas en la Fig. 2). Las depresiones perpendiculares a la superficie pueden efectuarse a profundidades diferentes tanto en (u opuestamente a) la direccion de flujo como tambien perpendicularmente a la direccion de flujo. Por ejemplo, de manera correspondiente una elaboracion extrayendo virutas puede efectuarse tridimensionalmente en todos los tres angulos de tratamiento (ejes x, y, z).

Las depresiones con forma de canal 1b se extienden por el lado de impulsion 7 y el lado de succion 5 (en la figura 2, las depresiones del lado de succion 5 se indican solo como rayas en el borde posterior 200 del alabe) y forman conjuntamente un perfil 9 en la zona del borde posterior del alabe 200.

La Fig. 3 muestra esquematicamente una lamina de alabe 100 que no esta de acuerdo con la invencion, que tiene una estructura de agujeros 300 en la zona del borde posterior 200 del alabe. Los agujeros individuales de esta estructura de agujeros 300 estan efectuados puramente a manera de ejemplo como agujeros de paso, aunque tambien pueden hacerse total o parcialmente como agujeros que no sean de paso (perforaciones con profundidades que van a determinarse individualmente). Estas perforaciones pueden formarse de manera diferente sobre el lado de succion 5 y el lado de impulsion 7.

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La estructura de agujeros 300 en este ejemplo de realizacion que no esta de acuerdo con la invencion se describe como series de agujeros (a manera de ejemplo aqm de 5 agujeros por serie de agujeros) en direccion de flujo 11; tambien es posible cualquier otra disposicion y queda comprendida por la invencion.

La Fig. 4a muestra esquematicamente una disposicion de depresiones 1a con forma de cuna que no estan de acuerdo con la invencion en el borde posterior del alabe 200 en una vista frontal al borde posterior del alabe 200 en una direccion opuesta a la direccion de flujo 11 (no representada aqm).

Las depresiones con forma de cuna 1a estan dispuestas, respecto de la representacion de la figura 4a, en el lado de succion 5 (parte superior) y en el lado de impulsion 7 (parte inferior) en la zona del borde posterior del alabe 200. Por lo tanto, se localizan por encima y por debajo del segmento continuo del borde posterior del alabe.

La posicion de las depresiones con forma de cuna 1a dispuesta sobre el lado de succion 5 esta desplazada frente al lado de impulsion 7, o viceversa, esta dispuesta desplazada sobre el lado de impulsion 7 frente al lado de succion 5. “Dispuesta desplazada” significa que las depresiones 1a con forma de cuna en la direccion longitudinal del borde posterior del alabe 200 no estan dispuestas en la misma posicion en la direccion longitudinal (es decir, en la direccion de izquierda a derecha de la figura 4a). La posicion desplazada de las depresiones 1a con forma de cuna puede ser regular; es decir una depresion 1a con forma de cuna sobre el lado de succion 5, luego una sobre el lado de impulsion 7, seguida de una sobre el lado de succion 5, etc., o irregular. Puede ser regularmente irregular o irregularmente irregular.

La anchura 13 de las depresiones 1a con forma de cuna en el borde posterior del alabe 200 sobre el lado de succion 5 puede ser constante o variable. Lo mismo aplica para las depresiones 1a con forma de cuna sobre el lado de impulsion 7.

De manera similar, la anchura 14 de los puntales entre las depresiones 1a con forma de cuna puede ser constante o variable sobre el lado de succion 5. Esto tambien aplica para la anchura 14 de los puntales entre las depresiones 1a con forma de cuna sobre el lado de impulsion 7.

La profundidad 15 de las depresiones 1a con forma de cuna en el borde posterior del alabe 200 tambien puede ser constante o variable sobre el lado de succion 5. Esto tambien aplica para las depresiones 1a con forma de cuna sobre el lado de impulsion 7. La profundidad 15 puede ser constante o variable a traves del perfil 9 (veanse Fig. 5 y 6); por ejemplo, la profundidad 15 puede ser mayor directamente en el borde posterior del alabe 200 y disminuir a traves del lado de succion 5 y/o a traves del lado de impulsion 7 o viceversa; es decir, puede ser mas pequena en el borde posterior del alabe 200 e incrementarse a continuacion.

La altura 17 del borde posterior del alabe 200 indica la extension transversal minima o el grosor del borde posterior continuo del alabe 200. Es decir, la dimension de referencia para la altura 15 es la altura total del borde posterior del alabe 200 menos la altura 15 de las depresiones 1a con forma de cuna sobre el lado de succion 5 y el lado de impulsion 7. La altura 17 puede ser una medida importante para la estabilidad mecanica y dinamica del borde trasero del alabe 200 y/o de toda la lamina de alabe 100.

Lo que aplica en cualquier sitio de la presente memoria (es decir no solamente respecto de la figura descrita en este sitio) para las depresiones o puntales de una geometna (por ejemplo la forma de cuna), tambien aplica para todas las otras depresiones, puntales, o formas de depresion posibles de otras geometnas (por ejemplo depresiones con forma de canal).

Simplemente a manera de ejemplo, las medidas mencionadas pueden ser tal como sigue: la anchura 13 de las depresiones 1a se encuentra en un intervalo entre 0,5 y 2 mm, de preferencia entre 0,8 y 1,2 mm, principalmente de 1 mm; la profundidad 15 se encuentra un intervalo entre una decima y una cuarta parte de la altura 17 (por ejemplo, en un intervalo entre 0,1 y 0,25 mm), principalmente una sexta parte de la altura 17 (por ejemplo 0,2 mm); la altura 17 se encuentra en un intervalo entre 0,5 y 2 mm, de preferencia entre 0,8 y 1,2 mm, principalmente de 1 mm; la anchura 14 se encuentra un intervalo entre 0,5 y 2 mm, de preferencia entre 0,8 y 1,2 mm, principalmente de 1 mm.

Todas las medidas pueden ser principalmente dependientes del tamano del alabe.

Ambas delimitaciones laterales de las depresiones 1a se extienden rectas en la realizacion ejemplar aqm mostrada, o alternativamente solo una de las mismas. Por lo tanto en este ejemplo, se extienden hacia la profundidad de la lamina de alabe 100 perpendicularmente a la superficie de la misma.

Otras posibles realizaciones de los perfiles se representan en las figuras 4b, 4c, 4d en las cuales ambas (alternativamente solamente una de las dos) delimitaciones laterales de las depresiones 1a no se extienden en lmea recta como se ven en las vistas de corte transversal de la lamina de alabe 100 mostrada en las respectivas figuras. Por lo tanto, en este ejemplo, no se extienden hacia la profundidad de la lamina de alabe 100 perpendicularmente a la superficie de la misma. En contraste con la realizacion en paralelo mostrada en la figura 4a, no son paralelas entre sf

La Fig. 4b muestra depresiones 1a que presentan inclinaciones con los angulos 16a, 16b en las delimitaciones laterales respecto del nivel del dibujo de la figura 4b. Solamente a manera de ejemplo, posibles realizaciones de los

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angulos 16a, 16b pueden encontrarse entre 30 y 60°, de preferencia entre 40 y 50°, en particular de 45°.

Los angulos 16a y 16b pueden ser iguales o diferentes.

La Fig. 4c muestra depresiones 1a que no estan de acuerdo con la invencion y que tienen inclinaciones laterales con otros angulos 16c, 16d. Solo a manera de ejemplo, posibles realizaciones de los angulos 16c, 16d se encuentran entre 120 y 150 grados, de preferencia entre 130 y 140 grados, principalmente de 135 grados.

Los angulos 16c y 16d pueden ser iguales o diferentes.

La forma de depresion 1a de acuerdo con la invencion mostrada en la figura 4c con ambas areas de delimitacion tambien puede denominarse “forma de cola de golondrina”, cuya anchura en la base de la depresion es mas ancha que en la abertura de la depresion 1a. Por construccion, esta forma tambien se denomina corte posterior que puede estar en la forma de un trapezoide, por ejemplo.

La Fig. 4d muestra una disposicion que no esta de acuerdo con la invencion de depresiones 1a con forma de cuna que se extiende tanto en direccion de flujo (perpendicular al plano del dibujo) como tambien perpendicularmente al lado superior 5 y lado inferior 7 de la lamina del alabe.

Las depresiones 1a con forma de cuna tienen angulos 18a, 18b perpendicularmente al lado superior 5 y lado inferior 7 del alabe en la direccion de expansion.

Solamente a manera de ejemplo, posibles realizaciones de los angulos 18a, 18b se encuentran entre 10 y 50 grados, de preferencia entre 20 y 40 grados, principalmente 30 grados.

Los angulos 18a y 18b pueden ser iguales o diferentes.

Las realizaciones de las figuras 4a, 4b y 4c pueden ser ventajosas desde un punto de vista de produccion ya que la profundidad 15 de las depresiones con forma de cuna pueden ser predefinidas, con lo cual tambien se establecen la altura 17 del borde posterior del alabe. En contraste, en la realizacion de la figura 4d, la altura 15 vana con los angulos 18a y 18b y mas espedficamente la altura 17 disminuye con el incremento de los angulos 18a y 18b. Ademas, la estabilidad del borde posterior del alabe 200 puede ser ventajosa en el caso de una altura 17 minima predefinida, tal como en las realizaciones de las figuras Fig. 4a, 4b y 4c.

Ademas, en el caso de todas las alturas 17 mmimas predefinidas, la estabilidad del borde posterior del alabe 200 puede ser ventajosa en particular en el caso de carga dinamica y/o relacionada con flujo del perfil 3 del alabe. Ademas, un perfil 200 del borde posterior del alabe de las realizaciones 4a a la 4c con alturas 17 mmimas establecidas puede ser ventajoso debido, por ejemplo, a que en el caso de grosores pequenos de material (pequena altura 17) un maquinado con remocion de virutas de las depresiones 1a requiere al menos un esfuerzo adicional al sujetar la pieza de trabajo.

La Fig. 5 muestra esquematicamente la forma de una depresion 1a con forma de cuna que tiene un estrechamiento 19 continuo sobre el lado de succion 5 y/o sobre el lado de impulsion 7 en la zona del borde posterior del alabe 200 en una vista del plano del lado de succion 5 y/o del lado de impulsion 7.

La longitud 21 indica que tan lejos se extiende la depresion 1a con forma de cuna comenzando en el borde posterior del alaves 200 sobre el lado de succion 5 y/o el lado de impulsion 7.

Simplemente a manera de ejemplo, posibles realizaciones de la longitud 21 son de 1,2 mm; como alternativa se encuentra en un intervalo entre 0,9 y 1,8 mm.

La Fig. 6 muestra esquematicamente la forma de una depresion 1a con forma de cuna que tiene un estrechamiento 23 no continuo sobre el lado de succion 5 y/o el lado de impulsion 7 en la zona del borde posterior del alabe 200 en una vista de plano desde arriba (del lado de succion 5) o desde abajo (del lado de impulsion 7).

La descripcion de la longitud 21 se aplica de manera analoga a la figura 5.

La Fig. 7 muestra esquematicamente depresiones 1a con forma de cuna en el borde posterior del alabe 200 con formaciones de vortice en una vista en perspectiva (desde arriba) y en una vista orientada al borde posterior del alabe 200 visto desde corriente abajo.

La depresion 1a con forma de cuna se representa por medio de un estrechamiento no continuo (en una direccion opuesta a la direccion del flujo 11, vease figura 6).

La direccion de flujo 11 fluye tanto a traves del lado de succion 5 como tambien del lado de impulsion 7. Por ejemplo, una porcion del flujo fluye desde el lado de succion 5 a la depresion 1a con forma de cuna. La superficie del lado de succion se fusiona sin etapas con la depresion 1a con forma de cuna. En otras palabras, la transicion entre las dos superficies es continua sin bordes.

Al fluir a traves de las depresiones 1a con forma de cuna, se forman vortices 25 en las dos paredes laterales de las depresiones 1a con forma de cuna. La formacion de estos vortices 25 puede depender de la velocidad de flujo y/o de la forma de la ampliacion de las depresiones 1a con forma de cuna. Una forma que se amplfa mas puede promover la formacion de vortices mas que una forma que se amplfa menos.

5 La formacion de pares de vortices 25 (en las dos paredes laterales de las depresiones 1a respectivas con forma de cuna) da lugar a una mezcla fuerte de todo el flujo desde los lados de succion y depresion en la zona de depresiones 1a con forma de cuna en la subsiguiente zona de flujo corriente abajo del borde posterior del alabe 200. Esta mezcla se ilustra por medio de vortices adicionales 27 corriente abajo del borde posterior del alabe 200. Esta mezcla reduce la longitud de los vortices de cola corriente abajo del borde posterior del alabe 200. Tal como ya se 10 ha discutido en la presente memoria (previamente), por la expresion vortice de cola se entienden, entre otros, vortices longitudinales y principalmente zonas de estela.

El acortamiento del vortice de cola y/o de las zonas de estela conduce a las ventajas de acuerdo con la invencion descritas antes tales como, por ejemplo, una formacion reducida de ruido y/o una mayor eficiencia y/o una excitacion menor de vibracion de los alabe subsiguientes localizados mas adelante corriente abajo.

15 Listado de signos de referencia

Signo de referencia: Descripcion

100: Lamina de alabe para una turbomaquina, alabe de turbina

200: Borde posterior de alabe

300: Estructura de agujeros

1a: Depresion con forma de cuna

1b: Depresion con forma de canal

3: Perfil de alabe

5: Lado de succion; lado superior de alabe

7: Lado de impulsion; lado inferior de alabe

9: Perfil en la zona del borde posterior del alabe

10: Eje longitudinal del canal

11: Direccion de flujo

13: Anchura de la depresion con forma de cuna en el borde posterior del alabe

14: Anchura de los puntales entre las depresiones 1a con forma de cuna

15: Profundidad de la depresion con forma de cuna en el borde posterior del alabe

16a, 16b, 16e, 16d: Angulos de las delimitaciones laterales (inclinaciones) de las depresiones 1a

17: Altura del borde posterior del alabe

18a, 18b: Angulos de las depresiones 1a con forma de cuna

19: Estrechamiento continuo de una depresion con forma de cuna en la zona del borde posterior del alabe

21: Longitud de la depresion con forma de cuna en el borde posterior del alabe

23: Estrechamiento no continuo de una depresion con forma de cuna en la zona del borde posterior del alabe

Signo de referencia: Descripcion

25: Vortice/zona de estela en la depresion con forma de cuna

27: Vortice/zona de estela corriente abajo del borde posterior del alabe

Claims

5

10

15

20

25

30

REIVINDICACIONES

1. Lamina de alabe (100) para una turbomaquina con un lado de succion (5), un lado impulsion (7) y un borde posterior de alabe (200), en cuyo caso la lamina de alabe (100) presenta en la zona del borde posterior del alabe (200), al menos por segmentos, un perfil (9) que se extiende por el lado de succion (5) y el lado de impulsion (7) del borde posterior de alabe (200), en cuyo caso el perfil (9) presenta depresiones (1a, 1b) que tienen respectivamente dos delimitaciones laterales que se conectan con una base de la depresion, caracterizada por que la anchura en la base de la depresion es mas amplia que la abertura de la depresion (1a, 1b).
2. Lamina de alabe (100) de acuerdo con la reivindicacion 1, en la cual el perfil (9) esta formado para cortar vortices de cola que se forman en direccion de flujo (11).
3. Lamina de alabe (100) de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, en la cual el borde posterior de alabe (200) tiene al menos en segmentos del mismo una altura diferente en direccion perpendicular a la direccion de flujo (11) y perpendicular a la direccion longitudinal del borde posterior del alabe (200).
4. Lamina de alabe (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la cual el borde posterior del alabe (200) termina con un segmento longitudinal recto de la lamina de alabe (100).
5. Lamina de alabe (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la cual las depresiones (1a) tienen forma de cuna y se estrechan en direccion opuesta a la direccion de flujo (11).
6. Lamina de alabe (100) de acuerdo con la reivindicacion 5, en la cual las depresiones (1a) con forma de cuna tienen al menos por segmentos un estrechamiento (19) continuo en direccion opuesta a la direccion de flujo (11).
7. Lamina de alabe (100) de acuerdo con la reivindicacion 5, en la cual las depresiones (1a) con forma de cuna tienen al menos por segmentos un estrechamiento (23) no continuo en direccion opuesta a la direccion de flujo (11).
8. Lamina de alabe (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, en la cual las depresiones (1a, 1b) se encuentran dispuestas desplazadas en el lado de succion (5) frente a las depresiones (1a, 1b) en el lado de impulsion (7), en cuyo caso las posiciones desplazadas se encuentran dispuestas perpendicularmente a la direccion de flujo (11) y/o en paralelo al borde posterior del alabe (200) o a lo largo de estos.
9. Lamina de alabe (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, en la cual el perfil (9) presenta al menos por segmentos depresiones (1b) con forma de canal en direccion opuesta a la direccion de flujo (11).
10. Lamina de alabe (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, en la cual el perfil (9) tiene al menos por segmentos depresiones (1b) con forma de canal y en la cual las depresiones (1b) con forma de canal se encuentran dispuestas de manera tal que el borde posterior del alabe (200) forma un angulo entre 0 y 90° con el eje longitudinal del canal (10).
11. Alabe con una lamina de alabe (100), de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10.
12. Rotor integralmente alabeado con al menos una lamina de alabe (100), de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, o al menos un alabe de acuerdo con la reivindicacion 11.