ES2891084T3 - Conjunto de paletas de turbomaquinaria - Google Patents
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Abstract
Conjunto de paletas de turbomaquinaria que comprende una primera paleta de turbomaquinaria (10), una segunda paleta de turbomaquinaria (20) adyacente a esta, y al menos un carcasa guía del cuerpo de sintonización (30) que tiene al menos una hendidura en la que se dispone al menos un cuerpo de sintonización (5) con holgura de movimiento con respecto al contacto de impacto con la carcasa guía del cuerpo de sintonización, en donde la carcasa guía del cuerpo de sintonización se dispone al menos parcialmente en una hendidura (11) de la primera paleta de turbomaquinaria (10), caracterizado porque la segunda paleta de turbomaquinaria (20) tiene al menos una primera nervadura (21) para fijar la carcasa guía del cuerpo de sintonización (30) dispuesta en la hendidura (11).
Description
DESCRIPCIÓN
Conjunto de paletas de turbomaquinaria
Nota sobre la financiación
Los trabajos que dieron lugar a esta invención se financiaron en virtud del Acuerdo de Subvención Núm. CSJU-GAM-Sa Ge-2008-001 del Séptimo Programa Marco de la Unión Europea (FP7/2007-2013) para la Iniciativa Tecnológica Conjunta Clean Sky.
Campo técnico
La presente invención se refiere a un conjunto de paletas de turbomaquinaria que comprende una primera paleta de turbomaquinaria y una segunda paleta de turbomaquinaria adyacente a esta, una etapa de turbomaquinaria, en particular una etapa de compresor o de turbina, que comprende el conjunto de paletas de turbomaquinaria, y una turbomaquinaria, en particular una turbina de gas, que comprende la etapa de turbomaquinaria.
Estado de la técnica
La solicitud de patente europea propia con número de solicitud 15190023.0 se refiere a un conjunto de paletas de turbomaquinaria con una paleta de turbomaquinaria y una carcasa guía del cuerpo de sintonización con cavidades en las que se alojan los cuerpos de sintonización provistos para el contacto con la carcasa guía del cuerpo de sintonización, en donde la carcasa guía del cuerpo de sintonización se dispone en una hendidura de la paleta de turbomaquinaria y está asegurada por una placa de seguridad.
Un conjunto de paletas de turbomaquinaria con una carcasa guía del cuerpo de sintonización dispuesta entre dos paletas de turbomaquinaria se conoce nuestra propia patente europea núm. EP 2484870 A1.
Objetivo y objeto de la invención
Un objetivo de una modalidad de la presente invención es mejorar una turbomáquina.
Este objetivo se consigue mediante una disposición de álabes de turbomáquina con las características de la reivindicación 1. Las reivindicaciones 14, 15 proporcionan protección para una etapa de turbomaquinaria que comprende uno o más de los conjuntos de paletas de turbomaquinaria descritos en este documento o una turbomaquinaria que comprende una o más etapas de turbomaquinaria descritas en el presente documento. Las modalidades ventajosas de la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes.
Descripción de la invención
De acuerdo con una modalidad de la presente invención, un conjunto de paletas de turbomaquinaria comprende una primera paleta de turbomaquinaria y una segunda paleta de turbomaquinaria adyacente o contiguo a esta, en particular en la dirección circunferencial y/o en la posición de instalación.
Las indicaciones de dirección, en particular "axial" o "dirección axial", "radial" o "dirección radial" y "dirección circunferencial", se refieren en particular a una posición de instalación del conjunto de paletas de turbomaquinaria o de la etapa de la turbomaquinaria y/o a un eje (principal o de rotación) de la turbomaquinaria o de la etapa de la turbomaquinaria. Por consiguiente, en una modalidad, una dirección axial es paralela al eje (principal o de rotación) de la (etapa de) turbomaquinaria, una dirección radial es perpendicular a este, y una dirección circunferencial es una dirección de rotación alrededor del eje (principal o de rotación) o de la dirección axial.
En una modalidad, las paletas de turbomaquinaria son, en particular, palas del rotor o paletas guía para una etapa de turbomaquinaria, en particular una etapa de compresor o una etapa de turbina, para una turbomaquinaria, en particular una turbina de gas, en particular una turbina de gas de motor de avión. En otra modalidad, las paletas de turbomaquinaria se pueden fijar, en particular se fijan, en particular de forma no destructiva, en particular por fricción y/o por adherencia de forma, o de forma no destructiva, en particular por adherencia de material, a una carcasa o a un rotor de la etapa de turbomaquinaria, en una mejora, por medio de raíces de paleta que se disponen en una ranura de la carcasa o del rotor o que diseñada para este fin. En una modalidad, las paletas de turbomaquinaria son conformadas, en particular mediante fundición.
De acuerdo con una modalidad de la presente invención, que se define únicamente por la reivindicación independiente 1 que se adjunta, el conjunto de paletas de turbomaquinaria tiene al menos una carcasa guía del cuerpo de sintonización con una o más cavidades, en donde en la o una o más cavidades (respectivamente) se dispone al menos un cuerpo de sintonización o de impulso con holgura de movimiento para el contacto de impacto con la carcasa guía del cuerpo de sintonización.
En este documento, se entiende por contacto de impacto, en particular, de manera habitual, un contacto breve o de impulso, en particular, al menos sustancialmente elástico, y/o estocástico o aleatorio. De este modo, se puede llevar a cabo un concepto novedoso del solicitante para la reducción de las vibraciones no deseadas, que no se basa esencialmente en la disipación por fricción, sino en una desintonización de las formas y frecuencias propias de los cuerpos de sintonización ocasionada por los impactos. Para más detalles sobre este concepto de desintonización, se hace referencia complementaria a la patente internacional núm. WO 2012/095067 A1 del solicitante.
De acuerdo con una modalidad de la presente invención, la carcasa guía del cuerpo de sintonización se aloja, en particular se recibe, parcial o totalmente en una hendidura o depresión, en particular en un marco de la cara frontal, de la primera paleta de turbomaquinaria, en una mejora con o sin holgura de movimiento, en particular de translación, en una o más direcciones, en particular con o sin holgura de movimiento, en particular de translación, en dirección axial, en particular con o sin holgura de movimiento, en particular de translación, en dirección radial, en particular con o sin holgura de movimiento, en particular de translación, en dirección circunferencial, en particular con o sin holgura de movimiento, en particular de translación, en una dirección de inserción o de apertura en la hendidura y/o con o sin holgura de movimiento, en particular de translación, perpendicular a la dirección de inserción. En otra modalidad, la hendidura, en particular el marco, tiene al menos una ranura, en particular una ranura axial.
De este modo, en una modalidad, se puede lograr un comportamiento operativo ventajoso de la carcasa guía del cuerpo de sintonización, en particular una desintonización ventajosa de las formas y frecuencias propias.
De acuerdo con una modalidad de la presente invención, la segunda paleta de turbomaquinaria tiene al menos una nervadura, en lo sucesivo denominada sin limitar la generalidad como primera nervadura, que fija la carcasa guía del cuerpo de sintonización dispuesta en la hendidura, en particular por adherencia de forma y/o por fricción, en particular la fija con o sin holgura de movimiento, en particular impide que sea retirada, en particular extraída, en contra de una dirección de inserción o de apertura dentro o fuera de la hendidura, en particular por adherencia de forma y/o por fricción, en una mejora limita una (re)torsión de la carcasa guía del cuerpo de sintonización en la hendidura y/o fuera de la hendidura, o está preparada o se utiliza para este fin, en particular es opuesta o adyacente a la hendidura o a la carcasa guía del cuerpo de sintonización dispuesta en ella en la dirección circunferencial y/o se solapa al menos parcialmente con esta(s).
De esta manera, en una modalidad, la carcasa guía del cuerpo de sintonización se puede asegurar ventajosamente en la hendidura, en particular sin la placa de seguridad adicional utilizada en la solicitud de patente europea 15190023.0 antes mencionada. Además, o alternativamente, en una modalidad, la hendidura puede ser ventajosamente contorneada y/o producida, en una mejora, de manera que sea fácil de desmoldar, en particular sin muescas. En particular, en una modalidad, esto puede reducir los costes de fabricación, montaje y/o desmontaje y/o mejorar una transmisión de vibraciones entre la carcasa guía del cuerpo de sintonización y la primera y segunda paletas de turbomaquinaria y, por lo tanto, realizar un comportamiento de funcionamiento ventajoso de la carcasa guía del cuerpo de sintonización, en particular un desajuste ventajoso de las formas y frecuencias propias.
En una modalidad, la segunda paleta de turbomaquinaria tiene al menos una (otra) nervadura, en lo sucesivo denominada sin limitar la generalidad como primera nervadura, que fija la carcasa guía del cuerpo de sintonización dispuesta en la hendidura, en particular por adherencia de forma y/o por fricción, en particular la fija con o sin holgura de movimiento, en particular impide que sea retirada, en particular extraída, en contra de una dirección de inserción o de apertura dentro o fuera de la hendidura, en particular por adherencia de forma y/o por fricción, en una mejora limita una (re)torsión de la carcasa guía del cuerpo de sintonización en la hendidura y/o fuera de la hendidura, o está preparada o se utiliza para este fin, en particular es opuesta o adyacente a la hendidura o a la carcasa guía del cuerpo de sintonización dispuesta en ella en la dirección circunferencial y/o se solapa al menos parcialmente con esta(s).
De este modo, en una modalidad, la carcasa guía del cuerpo de sintonización se puede asegurar aún mejor, en particular de forma más robusta, en la hendidura, en particular apoyada en diferentes áreas.
En una modalidad, la segunda nervadura está inclinada o en ángulo con respecto a la primera nervadura, en donde en otra modalidad un ángulo entre la primera y la segunda nervadura es de al menos 45°, en particular de al menos 60°, en particular de al menos 80°, y/o como máximo de 135°, en particular de al menos 120°, en particular de al menos 100°. En una modalidad, el ángulo entre dos nervaduras es, en particular, un ángulo entre dos direcciones de extensión (en particular, la máxima o principal) de las nervaduras o, en particular, las tangentes medias a estas. En una modalidad, esto permite que la carcasa guía del cuerpo de sintonización se asegure aún mejor en la hendidura, en particular contra la torsión en diferentes direcciones.
En una modalidad, un ángulo entre la primera nervadura y una o la dirección radial o axial es como máximo de 30°, en particular como máximo de 15°. En otras palabras, en una modalidad la primera nervadura se extiende al menos en secciones al menos sustancialmente en la dirección radial o axial, y en otra modalidad la segunda nervadura se extiende a la inversa al menos en secciones al menos sustancialmente en la dirección axial o radial.
En una modalidad, esto permite que la carcasa guía del cuerpo de sintonización se asegure aún mejor en la hendidura, en particular contra la torsión en diferentes direcciones.
En una modalidad, la primera nervadura es, al menos sustancialmente, recta. Adicional o alternativamente, en una modalidad, la segunda nervadura es al menos sustancialmente recta. Adicional o alternativamente, en una modalidad, la primera y segunda nervaduras están unidas o espaciadas.
En una modalidad, las nervaduras rectas y/o las nervaduras espaciadas entre sí pueden ahorrar peso y/o proporcionar un soporte ventajoso para la carcasa guía del cuerpo de sintonización.
En una modalidad, la primera nervadura está unida, en particular integrada, a una brida frontal de la segunda paleta de turbomaquinaria. Adicional o alternativamente, en una modalidad, la segunda nervadura está unida a una o a la brida frontal de la segunda paleta de turbomaquinaria, en particular de forma integral.
En una modalidad, esto puede ahorrar peso y/o costes de fabricación y/o proporcionar un soporte ventajoso para la(s) nervadura(s).
En una modalidad, la hendidura se dispone en una plataforma del lado de la raíz de la paleta y/o en un lado de presión (reotécinca) y/o en un lado de salida (reotécinca) o aguas abajo de la primera paleta de turbomaquinaria. De este modo, en una modalidad, se puede lograr un comportamiento operativo ventajoso de la carcasa guía del cuerpo de sintonización, en particular una desintonización ventajosa de las formas y frecuencias propias.
En una modalidad, la carcasa guía del cuerpo de sintonización tiene dos o más partes unidas, en particular soldadas entre sí de manera hermética al aire y/o y por adherencia de material, que definen la o las hendiduras.
En una modalidad, mediante una carcasa guía del cuerpo de sintonización que tiene varias partes se puede mejorar la colocación de los cuerpos de sintonización y/o su comportamiento de impacto; y, en particular, se puede mejorar el comportamiento de impacto de los cuerpos de sintonización dispuestos en ella mediante hendiduras cerradas herméticas al aire y/o por adherencia de material. En particular, en una modalidad, de esa manera se pueden proteger, al menos parcialmente, contra las condiciones ambientales, en particular los fluidos de trabajo, de (conjunto de paletas) la turbomaquinaria.
En una modalidad, el o uno o más de los cuerpos de sintonización son (respectivamente) esféricos y/o de metal, AhO3 y/o CrO2.
De esta manera, se puede realizar un contacto de impacto ventajoso.
En una modalidad, se dispone exactamente un cuerpo de sintonización en la hendidura o hendiduras de la carcasa guía del cuerpo de sintonización (en cada caso).
De este modo, se pueden realizar ventajosos contactos de impacto.
Teóricamente, también es concebible disponer adicional o alternativamente dos o más cuerpos de sintonización en una o más de las hendiduras.
De este modo, también se pueden realizar contactos de impacto entre los cuerpos de sintonización.
En una modalidad, el o uno o más cuerpos de sintonización (respectivamente) se disponen sin ataduras o con movimiento libre en una hendidura, que en una mejora puede estar llena de aire.
De esta manera, se puede realizar un contacto de impacto ventajoso.
En una modalidad, el o uno o más cuerpos de sintonización (respectivamente) tienen una masa de al menos 0,01 gramos (g), en particular al menos 0,02 g, y/o como máximo 0,05 g, en particular como máximo 0,03 g.
Adicional o alternativamente, en una modalidad, el o uno o más cuerpos de sintonización (respectivamente) tienen un diámetro, en particular un diámetro mínimo o máximo, que es al menos 1 mm y/o como máximo 5 mm, en particular a 20 °C. Adicional o alternativamente, en una modalidad, la holgura del movimiento del o de uno o más de los cuerpos de sintonización (respectivamente) es de al menos 0,01 mm, en particular de al menos 0,1 mm, y/o de al menos 1 % de un diámetro mínimo de dicho cuerpo de sintonización y/o de al menos 10 mm, en particular de al menos 1 mm, y/o de al menos 100 % de un diámetro máximo de dicho cuerpo de sintonización, en particular a 20 °C.
Sorprendentemente, se ha encontrado que estos parámetros o valores límite individualmente, pero especialmente en combinación de dos o más de estos parámetros o valores límite, pueden causar una desintonización
particularmente ventajosa de las formas y frecuencias propias.
Otras mejoras ventajosas de la presente invención se muestran en las reivindicaciones dependientes y en la siguiente descripción de las modalidades preferidas. Para ello se muestra, parcialmente esquematizado:
En la Figura 1 una vista en perspectiva separada de un conjunto de paletas de turbomaquinaria de una etapa de turbomaquinaria de una turbomaquinaria de acuerdo con una modalidad de la presente invención; En la Figura 2 una vista superior de una primera paleta de turbomaquinaria del conjunto de paletas de turbomaquinaria en la dirección circunferencial;
En la Figura 3 una sección a través del conjunto de paletas de turbomaquinaria a lo largo de la línea C-C de la Figura 2;
En la Figura 4 una sección a través del conjunto de paletas de turbomaquinaria a lo largo de la línea L-L de la Figura 3; y
En la Figura 5 una sección a través del conjunto de paletas de turbomaquinaria a lo largo de la línea M-M de la Figura 3.
La Figura 1 muestra una vista en perspectiva separada de un conjunto de paletas de turbomaquinaria de una etapa de turbomaquinaria de una turbomaquinaria de acuerdo con una modalidad de la presente invención.
El conjunto de paletas de turbomaquinaria tiene una primera paleta de turbomaquinaria 10 y una segunda paleta de turbomaquinaria 20 adyacente (en la posición instalada) en la dirección circunferencial, en donde se muestra los dos paletas de turbomaquinaria separados en la Figura 1 para mostrar sus caras frontales adyacentes (en la posición instalada).
El conjunto de paletas de turbomaquinaria tiene una carcasa guía del cuerpo de sintonización 30 con una pluralidad de hendiduras (ocho en el ejemplo de la modalidad), en cada una de las cuales se dispone un cuerpo de sintonización esférico o de impulso 5 con holgura de movimiento para el contacto de impacto con la carcasa guía del cuerpo de sintonización (ver Figuras 3 - 5).
La carcasa guía del cuerpo de sintonización 30 se aloja completamente en una hendidura frontal 11 (ver Figura 5) en un marco 12 (ver Figura 2) de la primera paleta de turbomaquinaria 10.
La carcasa guía del cuerpo de sintonización 30 recibida en la hendidura 11 del marco 12 se recibe en este con un holgura de movimiento de traslación en una dirección de inserción o apertura en la hendidura 11 (perpendicular al plano de proyección de la Figura 2), de modo que pueda retirarse del mismo sin la segunda paleta 20.
La hendidura 11 o el marco 12 tiene una ranura 13 (ver Figura 2).
La segunda paleta de turbomaquinaria 20 tiene una primera nervadura 21 y una segunda nervadura 22 que fijan por adherencia de forma la carcasa guía del cuerpo de sintonización 30 dispuesta en la hendidura 11, en particular impiden por adherencia de forma que se saque de la hendidura en contra de la dirección de inserción, y para ello están en cada caso opuestos a la hendidura 11 o a la carcasa guía del cuerpo de sintonización 30 dispuesta en esta en la dirección circunferencial y se superponen parcialmente a esta(s).
Las dos nervaduras 21, 22 impiden por adherencia de forma una (re)torsión de la carcasa guía del cuerpo de sintonización fuera de la hendidura 11.
El ángulo entre la segunda nervadura 22, inclinada hacia la primera, y la primera nervadura es de aproximadamente 90°.
La primera nervadura 21 se extiende sustancialmente en dirección radial, en correspondencia la segunda nervadura 22 se extiende en dirección axial.
En consecuencia, la primera nervadura 21 limita en particular una torsión de la carcasa guía del cuerpo de sintonización 30 en el plano de proyección de la Figura 4, la primera y segunda nervaduras 21, 22 limitan en particular una torsión de la carcasa guía del cuerpo de sintonización 30 en el plano de proyección de la Figura 3. La primera y segunda nervaduras son sustancialmente rectas, están separadas entre sí e integradas a una brida frontal 23 de la segunda paleta de turbomaquinaria.
La hendidura 11 se dispone en una plataforma del lado de la raíz de la paleta en un lado de presión y en un lado de salida o aguas abajo de la primera paleta de turbomaquinaria 10.
La carcasa guía del cuerpo de sintonización 30 tiene dos partes 31, 32 que están unidas entre sí de manera hermética al aire y por adherencia de material y definen las hendiduras.
Aunque en la descripción anterior se han explicado modalidades ilustrativas, cabe señalar que son posibles diversas variaciones. Además, hay que tener en cuenta que las modalidades ilustrativas son solo ejemplos y no pretenden limitar en absoluto el ámbito de protección, las aplicaciones y la estructura. Más bien, la descripción anterior proporciona al experto una guía para la implementación de al menos una modalidad ejemplar, mediante la cual se pueden realizar diversas modificaciones, en particular con respecto a la función y la disposición de los componentes descritos, sin abandonar el ámbito de protección que resulta de las reivindicaciones y estas combinaciones equivalentes de características.
Lista de referencia de los dibujos
10 primera paleta de turbomaquinaria
11 Hendidura
12 Marco
13 Ranura
20 segunda paleta de la turbomaquinaria
21 primera nervadura
22 segunda nervadura
23 Brida frontal
30 Carcasa guía del cuerpo de sintonía
31, 32 Parte de la carcasa guía del cuerpo de sintonización
5 Cuerpo de sintonización
Claims (15)
1. Conjunto de paletas de turbomaquinaria que comprende una primera paleta de turbomaquinaria (10), una segunda paleta de turbomaquinaria (20) adyacente a esta, y al menos un carcasa guía del cuerpo de sintonización (30) que tiene al menos una hendidura en la que se dispone al menos un cuerpo de sintonización (5) con holgura de movimiento con respecto al contacto de impacto con la carcasa guía del cuerpo de sintonización, en donde la carcasa guía del cuerpo de sintonización se dispone al menos parcialmente en una hendidura (11) de la primera paleta de turbomaquinaria (10),
caracterizado porque
la segunda paleta de turbomaquinaria (20) tiene al menos una primera nervadura (21) para fijar la carcasa guía del cuerpo de sintonización (30) dispuesta en la hendidura (11).
2. Conjunto de paletas de turbomaquinaria de acuerdo con la reivindicación anterior,
caracterizado porque la segunda paleta de turbomaquinaria (20) tiene al menos una segunda nervadura (22) para fijar la carcasa guía del cuerpo de sintonización (30) dispuesta en la hendidura (11).
3. Conjunto de paletas de turbomaquinaria de acuerdo con la reivindicación anterior,
caracterizado porque la segunda nervadura (22) está inclinada con respecto a la primera nervadura (21), en donde el ángulo entre la primera y la segunda nervadura es en particular de al menos 45° y/o como máximo 135°.
4. Conjunto de paletas de turbomaquinaria de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque un ángulo entre la primera nervadura y una dirección radial o axial es como máximo de 30°.
5. Conjunto de paletas de turbomaquinaria de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la primera y/o la segunda nervadura está unida, en particular integrada, a una brida frontal (23) de la segunda paleta de turbomaquinaria (20).
6. Conjunto de paletas de turbomaquinaria de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la hendidura (11) se dispone en una plataforma del lado de la raíz de la paleta y/o en un lado de presión y/o de salida de la primera paleta de turbomaquinaria (10).
7. Conjunto de paletas de turbomaquinaria de acuerdo con la reivindicación anterior,
caracterizado porque la carcasa guía del cuerpo de sintonización (30) tiene al menos dos partes (31, 32) que están unidas entre sí, en particular de manera hermética al aire y/o por adherencia de material, y definen la hendidura.
8. Conjunto de paletas de turbomaquinaria de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos un cuerpo de sintonización (5) es esférico.
9. Conjunto de paletas de turbomaquinaria de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque exactamente un cuerpo de sintonización (5) o al menos dos cuerpos de sintonización se disponen en al menos una hendidura de la carcasa guía del cuerpo de sintonización (30).
10. Conjunto de paletas de turbomaquinaria de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos un cuerpo de sintonización (5) se dispone sin ataduras en una hendidura.
11. Conjunto de paletas de turbomaquinaria de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos un cuerpo de sintonización (5) tiene una masa de al menos 0,01 g y/o como máximo 0,05 g.
12. Conjunto de paletas de turbomaquinaria de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos un cuerpo de sintonización (5) tiene un diámetro, en particular un diámetro mínimo o máximo, que es de al menos 1 mm y/o de al menos 5 mm.
13. Conjunto de paletas de turbomaquinaria de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la holgura de movimiento de al menos un cuerpo de sintonización (5) es de al menos 0,01 mm y/o al menos el 1 % de un diámetro mínimo del cuerpo de sintonización y/o como máximo 10 mm y/o como máximo el 100 % de un diámetro máximo del cuerpo de sintonización.
14. Etapa de turbomaquinaria, en particular etapa de compresor o turbina, que comprende al menos un conjunto de paletas de turbomaquinaria de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
15. Turbomaquinaria, en particular turbina de gas, en particular turbina de gas de motor de avión, con al menos una etapa de turbomaquinaria de acuerdo con la reivindicación anterior.
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