ES2894281T3

ES2894281T3 - Turbomaquinaria y etapa de turbomaquinaria

Info

Publication number: ES2894281T3
Application number: ES11194441T
Authority: ES
Inventors: Inga Mahle; Jochen Gier; Kai Körber; Karl Engel
Original assignee: MTU Aero Engines GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2022-02-14
Anticipated expiration: 2031-12-20
Also published as: US9863251B2; US20130156563A1; EP2607626A1; EP2607626B1

Abstract

Etapa de turbomaquinaria que tiene paletas guía (1, 3), plataformas de paletas radial interiores y/o radial exteriores, que juntas forman una rejilla guía, y que tiene palas del rotor (2, 3), plataformas de paletas radial interiores y/o radial exteriores que juntas forman una rejilla móvil adyacente a la rejilla guía, plataformas de paletas que tienen áreas de rejilla (10.1, 20.1) que se extienden entre paletas adyacentes en la dirección circunferencial, y áreas entrehierro (10.2T, 20.2L, 20.3, 30.2), en donde las áreas entrehierro tienen sustancialmente la forma de un rebajo radial, cuya superficie lateral orientada hacia las rejillas y cuya superficie frontal orientada hacia la otra rejilla respectiva delimitan radialmente y axial una separación axial entre las rejillas móvil y guía, respectivamente, en donde un contorno de un área entrehierro del borde trasero (10.2T) de la rejilla guía, es decir, su cara frontal orientada hacia la rejilla móvil, varía en la dirección axial a lo largo de la circunferencia, de modo que las generatrices de la cara frontal que se extienden desde el eje de rotación de la turbomaquinaria hasta el borde circunferencial del rebajo radial tienen diferentes posiciones axiales, en donde, en correspondencia, también un contorno de un área entrehierro del borde delantero (20.2L) de la rejilla móvil, es decir, su cara frontal orientada hacia la rejilla guía anterior, que varía en la dirección axial a lo largo de la circunferencia, en donde las generatrices de las caras frontales están inclinadas con respecto al eje de rotación de la turbomaquinaria en un ángulo que varía en la dirección circunferencial, en donde una extensión máxima de dicho contorno en la dirección axial desde la rejilla que está circunferencialmente separada de un borde de paleta de dicha rejilla es como máximo un 50 % del paso de paleta de dicha rejilla, en donde una variación máxima de dicho contorno en la dirección axial es como máximo 50 % del paso de paleta de dicha rejilla.

Description

DESCRIPCIÓN

Turbomaquinaria y etapa de turbomaquinaria

La presente invención se refiere a una turbomaquinaria, en particular a una turbina de gas, preferentemente una turbina de gas de motor de avión, que tiene al menos una etapa de turbomaquinaria, en particular una etapa de compresor o de turbina, que tiene una rejilla guía y una rejilla móvil, y a dicha etapa de turbomaquinaria.

Una etapa de turbomaquinaria tiene una rejilla móvil con palas del rotor giratorias, así como una rejilla guía adyacente aguas arriba y/o aguas abajo. Las paletas terminan en el extremo dela raíz en una plataforma de paletas. También se puede disponer una plataforma de paletas en el lado de la punta, por ejemplo, como un anillo de refuerzo de las paletas guía o de las palas del rotor.

Entre la rejilla guía y la rejilla móvil se forma un entrehierro axial. Cuando la rejilla móvil gira, se inducen gradientes de presión en este entrehierro que varían a lo largo de la circunferencia y provocan flujos secundarios. Por ejemplo, una rejilla móvil de turbina puede forzar el fluido de trabajo en el entrehierro axial en su lado de presión y, a la inversa, transportarlo fuera del entrehierro en su lado de succión, lo que resulta en un flujo de compensación. Esto empeora la eficiencia de la turbomaquinaria.

De la patente europea núm. EP 2372 102 A2 se conoce una turbina de gas con palas del rotor sin anillo de refuerzo. Se propone un contorno no simétrico, en particular radial y/o axialmente ondulado, para las plataformas radiales interiores de las paletas guía y las palas del rotor. La publicación no da ninguna indicación sobre el tamaño y/o la posición de las crestas y las depresiones de las ondas. De acuerdo con los dibujos, se forman depresiones de ondas en las proximidades de los bordes delantero y trasero de las paletas guía y de las palas del rotor, respectivamente.

La patente europea núm. EP 2 136033 A1 divulga una etapa de turbomaquinaria que tiene paletas guía que forman una rejilla guía con plataformas de paletas radial interiores y/o radial exteriores. Además, la etapa de la turbomaquinaria tiene paletas guía que forman una rejilla guía con plataformas de paletas radial interiores y/o radial exteriores. Entre la rejilla guía y la rejilla guía hay un entrehierro axial delimitado por áreas entrehierro de las plataformas de paletas de la rejilla guía y la rejilla guía. De este modo, el contorno del área entrehierro de la plataforma de paletas de la rejilla móvil varía en dirección radial y/o axial a lo largo de la circunferencia.

La patente europea núm. EP 1067273 A1 divulga una etapa de turbomaquinaria con una pala del rotor, la plataforma de paleta radial exterior asociada a la pala del rotor tiene un contorno que varía en la dirección axial, mientras que la plataforma de paleta radial exterior asociada a un paleta guía tiene un contorno que no varía en la dirección axial.

De las patentes europeas núm. EP 2136033 A1, EP 1515000 A1 y EP 2369 138 A1 se conocen ejemplos de etapas de turbomaquinaria.

El objetivo de la presente invención es mejorar la eficiencia de una turbomaquinaria, en particular de una turbina de gas de un motor de avión.

Para lograr este objetivo, una etapa de turbomaquinaria de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 se mejora mediante su rasgo característico. La reivindicación 6 proporciona protección para una turbomaquinaria que tiene una o más de estas etapas de turbomaquinaria, y las reivindicaciones dependientes se refieren a otras mejoras ventajosas.

Una etapa de turbomaquinaria de acuerdo con la invención tiene una pluralidad de palas del rotor, preferentemente distribuidas equidistantemente a lo largo de la circunferencia, que están conectadas, en particular integradas, a plataformas de paletas radial interiores en el lado de la raíz o del rotor. En el lado de la punta o en el lado de la carcasa, las palas del rotor se pueden conectar, en particular integrar, a plataformas de paletas radial exteriores. Las palas del rotor se pueden conectar de forma desmontable o no desmontable, en particular integrar, a un (una parte del) rotor de la turbomaquinaria, ya sea individualmente o en grupos.

Aguas arriba y/o aguas abajo de la rejilla móvil formada por estas palas del rotor, una pluralidad de paletas guía, preferentemente distribuidas de forma equidistante a lo largo de la circunferencia, se fijan de forma desmontable o no desmontable, en particular se integran, a una (parte de) carcasa de la turbomaquinaria. Para ello, las paletas guía se conectan, en particular se integran, a plataformas de paletas radial exteriores en el lado de la raíz o de la carcasa. En el lado de la punta o del rotor, las paletas guía se pueden conectar, en particular integrar, a plataformas de paletas radial interiores.

Las plataformas de paletas guía y/o palas del rotor en la dirección circunferencial de las paletas adyacentes se pueden conectar entre sí de forma desmontable o no desmontable, en particular se pueden integrar.

Las áreas de las plataformas de paletas que se extienden axialmente entre los bordes delantero y trasero de las paletas y en la dirección circunferencial entre las paletas adyacentes definen, junto con las propias paletas y, en su caso, las superficies de la carcasa o del rotor, los canales de flujo para el fluido de trabajo y, por tanto, la rejilla móvil o la rejilla guía. Por lo tanto, estas áreas de las plataformas de paletas se denominan en lo sucesivo áreas de rejilla. Sin embargo, las plataformas de paletas se pueden proyectar axialmente aguas arriba y/o aguas abajo más allá de estas áreas de rejilla o de los bordes delantero o trasero de las paletas. Estas áreas de las plataformas de paletas delimitan un entrehierro axial que se extiende axial entre la rejilla guía y la rejilla móvil, por lo que en lo sucesivo se denominarán colectivamente áreas entrehierro de la plataforma de paletas.

Una plataforma de paletas puede tener varias de estas áreas entrehierro. Por ejemplo, las plataformas de paletas radial interiores de una rejilla móvil, las llamadas plataformas del rotor, pueden tener un rebajo radial, cuya superficie lateral delimita radialmente el entrehierro axial, y cuya cara frontal delimita axialmente el entrehierro axial.

Si en una modalidad preferida, se proporciona en una extensión de la plataforma axial del rotor, una llamada "ala", en forma de una brida anular que se dispone radial más adentro que el área de rejilla que define la rejilla móvil, esta brida anular también puede formar un área entrehierro en el sentido de la presente invención. Del mismo modo, una brida anular axial de las plataformas de paletas radial interiores dispuestas radial más hacia afuera que dicha extensión de la plataforma del rotor puede formar un área entrehierro en el sentido de la presente invención. Las bridas anulares axiales formadas en las plataformas de paletas radial exteriores, es decir, alejadas del rotor, de las paletas guía y/o de las palas del rotor, también pueden formar un área entrehierro en el sentido de la presente invención.

Si, en una modalidad preferida, las puntas o los anillos de refuerzo de las paletas se disponen, en particular de forma hermética, en un rebaje del lado de la carcasa, la parte de la carcasa en la que se forma el rebaje puede formar un área entrehierro de las plataformas de paletas guía en el sentido de la presente invención. Del mismo modo, una plataforma de paletas radial exterior dispuesta en el rebaje lateral de la carcasa puede formar un área entrehierro en el sentido de la presente invención.

En general, en particular, un componente radial interior o exterior conectado a al menos una paleta guía o una pala del rotor, cuyo contorno delimita radial y/o axialmente el entrehierro axial entre las rejillas móvil y guía - posiblemente junto con otros contornos - puede ser un área entrehierro de una plataforma de paletas en el sentido de la presente invención.

Una plataforma de paletas puede tener áreas entrehierro con varias secciones. Por ejemplo, las plataformas de paletas de una rejilla guía o móvil pueden tener uno o más rebajes radiales cuyas superficies laterales delimitan radialmente el entrehierro axial y cuyas caras frontales delimitan axialmente el entrehierro axial. En el caso de estas áreas entrehierro con varias secciones, las siguientes explicaciones pueden referirse a una o varias, en particular a todas las secciones de un área entrehierro. Así, por ejemplo, cuando se habla de una variación de un área entrehierro en dirección radial o axial, pueden variar los contornos de una o más superficies laterales en dirección radial o de una o más caras frontales en dirección axial.

De acuerdo con la invención, un contorno de una o más áreas entrehierro, visto sobre la circunferencia, varía en la dirección axial y opcionalmente también en la dirección radial. Por variación en la dirección radial se entiende, de manera habitual, en particular un radio exterior R del contorno que varía en coordenadas polares con el ángulo circunferencial $ alrededor del eje de rotación de la etapa de la turbomaquinaria, y en correspondencia se entiende por variación en la dirección axial en particular una coordenada axial X del contorno que varía con el ángulo circunferencial. Preferentemente, el contorno varía periódicamente, en particular de forma sinusoidal:

en donde

o también de forma asimétrica.

Como se ha explicado anteriormente, esta variación, que a continuación también se denomina ondulación, puede formarse exclusivamente en la dirección axial o también en las direcciones axial y radial. Por ejemplo, el contorno de un área entrehierro cilíndrica con una cara frontal plana y una superficie lateral ondulada varía exclusivamente en la dirección radial, el de un área entrehierro cilíndrica con una cara frontal ondulada y una superficie lateral plana varía exclusivamente en la dirección axial y el de un área entrehierro cilíndrica con una cara frontal ondulada y una superficie lateral ondulada, así como el de un área entrehierro cónica con una superficie lateral ondulada, varía tanto en la dirección axial como en la radial.

Un contorno que varía en dirección radial sobre la circunferencia tiene una extensión máxima y mínima en dirección radial hacia la rejilla del contorno.

Si el contorno de un área entrehierro radial interior, es decir, de una plataforma de raíz de una pala del rotor o de un anillo de refuerzo de una paleta guía, varía en la dirección radial, entonces el contorno tiene el radio máximo en el área de máxima extensión en la dirección radial hacia la rejilla móvil o guía del contorno, es decir, radial hacia afuera, por ejemplo Ro AR, en el caso de la variación sinusoidal explicada anteriormente, y el radio mínimo en el área de mínima extensión, por ejemplo Ro - AR en el caso de una variación sinusoidal.

Si el contorno de un área entrehierro radial exterior, es decir, una plataforma de raíz de una paleta guía o una anillo de refuerzo de una pala del rotor, varía en la dirección radial, entonces, a la inversa, las extensiones máximas en la dirección radial hacia la rejilla móvil o guía del contorno, es decir radial hacia adentro, tienen los radios o distancias mínimas con respecto al eje de rotación de la etapa de turbomaquinaria, por ejemplo Ro - AR, en el caso de la variación sinusoidal explicada anteriormente, en correspondencia, las extensiones mínimas tienen los radios máximos, por ejemplo Ro AR en el caso de una variación sinusoidal.

Para una representación más compacta, las crestas de las ondas radial exteriores de un área entrehierro ondulada radial interior y las depresiones de las ondas radial interiores de un área entrehierro ondulada radial exterior se designan de conjunto como extensión máxima en la dirección radial hacia la rejilla.

En correspondencia, la variación máxima es la diferencia entre la extensión máxima y la mínima, por ejemplo 2 ^ AR en el caso de la variación sinusoidal explicada anteriormente.

Por tanto, un contorno que varía en la dirección axial sobre la circunferencia tiene una extensión mínima y una extensión máxima en la dirección axial que se aleja de la rejilla del contorno. Si el contorno de un área entrehierro radial interior o exterior de una paleta guía o pala del rotor varía en la dirección axial, entonces, la extensión máxima en la dirección axial desde la rejilla guía o móvil, es decir, axial hacia afuera, desde una extensión mínima en la dirección axial, tiene una distancia o una variación axial máxima, por ejemplo 2 * AX en el caso de la variación sinusoidal explicada anteriormente.

De acuerdo con la invención, dicha variación máxima en dirección radial es como máximo de 50 %, preferentemente como máximo de 40 % y en particular como máximo de 30 % del paso de paleta de dicha rejilla, en donde la extensión máxima en dirección radial hacia la rejilla del contorno en dirección circunferencial de un borde de paleta de dicha rejilla se encuentra como máximo a 50 %, en particular como máximo a 25 % del paso de paleta de dicha rejilla.

Adicional o alternativamente, una variación máxima en dirección axial es como máximo de 50 %, preferentemente como máximo de 40 % y en particular como máximo de 30 % del paso de paleta de dicha rejilla, en donde la extensión máxima en dirección axial desde la rejilla del contorno en dirección circunferencial de un borde de paleta de dicha rejilla se encuentra como máximo a 50 %, en particular como máximo a 25 % del paso de paleta de dicha rejilla.

En este caso, se designa como paso de paleta en particular la distancia en la dirección circunferencial entre los bordes de paletas adyacentes, en particular los bordes delantero y trasero. En particular, puede corresponder a una circunferencia nominal dividida por el número de paletas n (2nR0/n).

Mediante esta disposición de las extensiones axial y/o radial máxima cerca del borde de la paleta y la limitación simultánea de las variaciones axial y/o radial máxima, se puede mejorar el flujo a través de la etapa de turbomaquinaria.

En una modalidad preferida, una extensión radial y/o axial máxima se dispone en un área del lado de presión de un borde delantero de la paleta, es decir, en la dirección circunferencial en la mitad del lado de presión, en particular el cuarto del lado de presión del paso de paleta. Adicional o alternativamente, una extensión radial y/o axial máxima puede estar dispuesta en un área del lado de succión de un borde trasero de la paleta, es decir, en la dirección circunferencial en la mitad del lado de succión, en particular el cuarto del lado de succión del paso de paleta.

La ondulación se puede formar exclusivamente en una o más áreas entrehierro de las plataformas de paletas guía radial interior y/o exterior, exclusivamente en una o más áreas entrehierro de las plataformas de palas del rotor radial interior y/o exterior o también en ambas en una o más áreas entrehierro de las plataformas de paletas guía y/o de palas del rotor radial interior y/o exterior. En este caso, un contorno de un área entrehierro de una plataforma de paletas de una de las rejillas guía y móvil y un contorno de un área entrehierro de una plataforma de paletas de la otra de las rejillas guía y móvil, cuyo contorno es axial y/o radial opuesto a la misma, pueden variar sobre la circunferencia preferentemente de la misma manera, en particular paralelamente o con un desfase que es preferentemente al menos 45°, en particular al menos 90°, preferentemente al menos 135° y/o preferentemente como máximo 270°, en particular como máximo 210° y preferentemente como máximo 180°.

Un área entrehierro puede tener dos contornos opuestos, como una superficie circunferencial interior y otra exterior de una brida anular como, en particular, una extensión de la plataforma del rotor. Estos dos contornos opuestos pueden variar circunferencialmente, preferentemente de manera diferente o similar, en particular paralelos o con un desfase que es preferentemente de al menos 45°, en particular de al menos 90°, preferentemente de al menos 135° y/o preferentemente de al menos 270°, en particular de al menos 210° y preferentemente de al menos 180°. Si los dos contornos varían en paralelo, el grosor de la pared del área entrehierro permanece constante. Asimismo, se puede prever que en el caso de contornos opuestos también sólo varíe un contorno, en el caso de una extensión de plataforma de rotor en forma de brida anular preferentemente el contorno radial interior, mientras que el otro es constante a lo largo de la circunferencia.

Por lo general, todo el contorno de un área entrehierro, por ejemplo, toda la superficie exterior de una brida anular, puede variar a lo largo de la circunferencia. Del mismo modo, también es posible que sólo una sección parcial del contorno presente ondulaciones, por ejemplo, que la superficie circunferencial exterior de una brida anular varíe sólo en una o más secciones axiales en la dirección radial, o que una superficie frontal varíe sólo en una o más secciones radiales en la dirección axial.

Una variación radial de un contorno de un área entrehierro de una plataforma de paletas de una rejilla puede ser constante en la dirección axial, de modo que las depresiones y/o las crestas de la onda estén alineados paralelamente al eje de rotación de la etapa de turbomaquinaria. Del mismo modo, una variación radial de un contorno de un área entrehierro de una plataforma de paletas de una rejilla también puede variar en la dirección axial, de modo que las depresiones y/o las crestas de la onda sean oblicuos al eje de rotación. En particular, se puede prever un desfase que varía con la posición axial x, preferentemente de forma lineal:

Del mismo modo, una variación axial de un contorno de un área entrehierro de una plataforma de paletas de una rejilla puede ser constante en la dirección radial, de modo que las depresiones y/o las crestas de la onda estén orientados perpendicularmente al eje de rotación de la etapa de turbomaquinaria. Del mismo modo, una variación axial de un contorno de un área entrehierro de una plataforma de paletas de una rejilla también puede variaren dirección radial, de modo que las depresiones y/o las crestas de la onda se inclinen oblicuamente con respecto al eje de rotación. También aquí se puede prever en particular un desfase que varía con la posición radial r, preferentemente de forma lineal:

En una modalidad preferida, además de al menos un área entrehierro, el área de rejilla de la plataforma de paletas también varía, al menos en secciones, a lo largo de la circunferencia en una de las formas explicadas anteriormente. En una mejora ventajosa, un área entrehierro cuyo contorno varía a lo largo de la circunferencia tiene entonces una transición suave en esta área de rejilla, en particular de manera que una depresión de onda del contorno del área entrehierro se funde en una depresión de onda del área de rejilla, una cresta de onda del contorno del área entrehierro se funde en una cresta de onda del área de rejilla. De manera habitual, una transición suave se refiere en particular a una transición sin bordes afilados o torceduras, preferentemente con una curvatura continua.

Otras características y ventajas se desprenden de las reivindicaciones dependientes y de las modalidades. Para ello se muestra, parcialmente esquematizado:

En la Figura 1: una proyección de una parte de una etapa de turbina de gas con una rejilla guía y una móvil con plataformas de paletas radial interiores cuyo contorno de área entrehierro varía en la dirección axial sobre la circunferencia;

En la Figura 2: una vista en planta axial de una rejilla guía o móvil de una etapa de turbina de gas que tiene plataformas de paletas radial interiores cuyo contorno del área entrehierro varía en la dirección radial alrededor de la circunferencia; y

En la Figura 3: una sección meridiana de una etapa de turbina de gas de acuerdo con la invención con una extensión de plataforma de paletas en forma de brida anular.

La Figura 1 muestra la proyección de una parte de una etapa de turbina de gas con una rejilla guía estacionaria 1 y una rejilla móvil que gira en sentido contrario con palas de rotor 2. La rotación se indica con una flecha vertical rellena, el flujo de fluido de trabajo con una flecha vacía en el área de la rejilla guía. Esta configuración es puramente a modo de ejemplo a efectos de explicación, la presente invención se puede aplicar igualmente a etapas de turbinas y compresores en las que la rejilla guía está situada aguas arriba y/o aguas abajo de la rejilla móvil.

Integradas a las paletas 1, 2 se encuentran las plataformas de paletas radiales, vistas desde arriba en la Figura 1. Cada paleta puede tener su propia plataforma de paletas, o varias o todas las paletas de una rejilla pueden estar conectadas, en particular integradas, a la misma plataforma de paletas, que luego se puede dividir mentalmente en plataformas de paletas individuales asignadas a las paletas individuales en el sentido de la presente invención. Por lo tanto, en la Figura 1 no se muestran los límites de la plataforma de paletas en la dirección circunferencial (vertical en la Figura 1).

Axialmente entre el borde delantero (a la izquierda en la Figura 1) y el borde trasero (a la derecha en la Figura 1) hay un área de rejilla 10.1 o 20.1 de las plataformas de paletas guía o de palas del rotor, que se indica en la Figura 1 mediante un sombreado que cae desde arriba a la izquierda hasta abajo a la derecha.

Esta se funde en un área entrehierro de la placa de la paleta 10,2T o 20,2L que sobresale axialmente por encima de la parte trasera de la paleta guía o de los bordes delanteros de la pala del rotor, lo que se indica en la Figura 1 mediante un sombreado que se eleva desde abajo a la izquierda hasta arriba a la derecha. Esta área entrehierro 10.2T o 20.2L tiene esencialmente forma de un rebajo radial, cuya superficie lateral orientada hacia las rejillas y cuya superficie frontal orientada hacia la otra rejilla correspondiente delimitan radial o axialmente un entrehierro axial interior entre las rejillas móvil y guía.

El contorno del área entrehierro del borde trasero 10.2T de la rejilla guía, en particular su cara frontal orientada hacia la rejilla móvil, varía en la dirección axial, como se puede ver en la vista en planta o en la proyección de la Figura 1, a lo largo de la circunferencia, es decir, en la Figura 1 en la dirección vertical. Es decir, las generatrices de la cara frontal que se extienden desde el eje de rotación de la turbomaquinaria hasta el borde circunferencial del rebajo radial tienen diferentes posiciones axiales, de modo que la cara frontal tiene una extensión axial máxima en la dirección axial en ciertas posiciones circunferenciales y una extensión axial mínima lejos de la rejilla en otras posiciones circunferenciales, es decir, a la derecha en la Figura 1. En el ejemplo de modalidad, las posiciones axiales de las generatrices varían sinusoidalmente con una amplitud de Amáx, -it/2, resultando en una variación axial máxima de Amáx, 1T mostrada en la Figura 1.

En este caso, la máxima extensión axial del área entrehierro del borde trasero 10,2T de la rejilla guía se encuentra en las proximidades de un borde trasero de la paleta. Para ello, la Figura 1 indica un área a-iT, que es 50 % del paso de la paleta guía A1 (a-iT = 0,5 * A1). Se puede observar que la máxima extensión axial del área entrehierro del borde trasero 10,2T de la rejilla guía se encuentra en esta área a-iT alrededor del borde trasero de la paleta guía, es decir, a un máximo de 50 % del paso de la paleta guía A1.

En correspondencia, el contorno del área entrehierro del borde delantero 20.2L de la rejilla guía, en particular su cara frontal orientada hacia la rejilla guía aguas arriba, también varía en la dirección axial a lo largo de la circunferencia, de manera que la cara frontal tiene una extensión axial máxima en la dirección axial en ciertas posiciones circunferenciales y una extensión axial mínima lejos de la rejilla guía en otras posiciones circunferenciales, es decir, hacia la izquierda en la Figura 1. En el ejemplo de la modalidad, las posiciones axiales de las generatrices varían sinusoidalmente con una amplitud de Amáx, 2l/2, resultando en una variación axial máxima Amáx, 2l, mostrada en la Figura 1.

En este caso, la máxima extensión axial del área entrehierro del borde delantero 20.2L de la rejilla móvil se encuentra en la proximidad de un borde delantero de la paleta guía. Para ello, la Figura 1 indica un área a2L, que es 50 % del paso de la paleta guía A2 (a2L = 0,5 * A2). Se puede observar que la máxima extensión axial del área entrehierro del borde delantero 20,2L de la rejilla móvil se encuentra en esta área a2L alrededor del borde delantero de la pala del rotor, es decir, a un máximo de 50 % del paso de la paleta guía A2.

De acuerdo con la invención, las generatrices están inclinadas con respecto al eje de rotación de la turbomaquinaria en un ángulo que varía en la dirección circunferencial.

La Figura 2 muestra una vista superior en dirección axial de una rejilla guía o móvil de una etapa de turbina de gas con plataformas de paletas radial interiores cuyo contorno de área entrehierro varía en dirección radial a lo largo de la circunferencia. En particular, se puede tratar de la etapa de turbina de gas explicada anteriormente con referencia a la Figura 1, de modo que se combinan las ondulaciones en las direcciones radial y axial. Por lo tanto, a continuación se hace referencia a la descripción anterior y solo se tratan los aspectos de la ondulación radial. Del mismo modo, también es posible proporcionar sólo la ondulación axial como se ha explicado anteriormente con referencia a la Figura 1, o sólo la ondulación radial como se explica a continuación.

La Figura 2 muestra una vista en planta axial de bordes resaltados de las paletas 3 de una rejilla de una turbina de gas. En este caso puede tratarse por igual de bordes delanteros y traseros de las paletas guía o de las palas del rotor, por lo que la Figura 2 muestra una vista superior en o contra la dirección del flujo. A este respecto, la Figura 2 representa de forma compacta diferentes aspectos. Por ejemplo, se puede entender como una vista superior en dirección de flujo de las palas del rotor, los bordes resaltados en negrita corresponden entonces a los bordes delantero, las paletas 3 por ejemplo a las palas del rotor 2 de la Figura 1, el área entrehierro radial interior 30.2 su área entrehierro de borde delantero 20.2L, en donde se mira esencialmente el lado de presión de la pala del rotor correspondiente. Del mismo modo, la Figura 2 también se puede entender, por ejemplo, como una vista superior de las paletas guía en contra de la dirección del flujo, los bordes resaltados en negrita corresponden entonces a los bordes de salida, las paletas 3, por ejemplo, a las paletas guía 1 de la Figura 1, el área entrehierro radial interior 30.2 a su área entrehierro de borde trasero 10.2T, en donde se mira sólo el lado de succión de la paleta guía correspondiente.

La superficie lateral del área entrehierro 30.2 tiene extensiones radiales máxima y mínima alternadas hacia el exterior, es decir, hacia la rejilla (hacia arriba en la Figura 2). Se observa que la superficie circunferencial del área entrehierro 30.2 varía sinusoidalmente con una amplitud Rmáx, 3/2. La máxima extensión radial del área entrehierro 30.2 se encuentra cerca del borde de la paleta 3. Para ello se indica en la Figura 2 un área p que es 50 % del paso de la paleta guía A (p = 0,5 * A). Se observa que la máxima extensión radial del área entrehierro 30,2 hacia la rejilla (hacia arriba en la Figura 2) se sitúa en esta área p alrededor del borde de la paleta, es decir, a una distancia máxima de 50 % del paso de paleta A.

Si la Figura 2 se entiende, por ejemplo, como una vista superior en la dirección del flujo de las palas del rotor, la extensión radial máxima del área entrehierro del borde delantero 30.2 se encuentra (justo) en la mitad del lado de presión del segmento entre dos bordes delanteros sucesivos de las palas del rotor. Si la Figura 2 se entiende, por ejemplo, como una vista superior en contra de la dirección del flujo en las paletas guía, la extensión radial máxima del área entrehierro del borde trasero 30.2 está (todavía) dispuesta en la mitad del lado de succión del segmento entre dos bordes traseros de paletas guía sucesivos.

Además o alternativamente al área entrehierro en forma de rebajo radial 20.2L, las plataformas de paletas interiores pueden tener una extensión de plataforma de paletas 20.3. Se trata preferentemente de una brida anular, como se muestra en la Figura 3. La superficie lateral radial exterior (arriba en la Figura 3) y/o radial interior (abajo en la Figura 3) de esta brida anular 20.3 puede tener una ondulación radial en toda su longitud o sólo en secciones, como se ha explicado anteriormente con referencia al área entrehierro 20.2L, pero que no se ha mostrado en la Figura 3 para mayor claridad. En particular, la brida anular 20.3 puede tener un grosor de pared constante en el sentido de que ambas superficies laterales varían paralelamente alrededor de la circunferencia.

Adicional o alternativamente, la cara frontal axial de la brida anular 20.3 y/o la superficie lateral radial interior del área entrehierro 10.2T opuesta a ella pueden tener también una ondulación.

Además o alternativamente al área entrehierro en forma de rebajo radial 20.2L y/o a la extensión de la plataforma de paletas 20.3, las áreas entrehierro de las plataformas de paletas radial exteriores y/o las áreas entrehierro de las plataformas de paletas guía radial exteriores que reciben las plataformas de paletas radial exteriores pueden tener una ondulación radial y/o axial (no mostrada). En una variación que tampoco se muestra, las áreas entrehierro del borde delantero de las paletas guía y/o las áreas entrehierro del borde trasero de las palas del rotor pueden presentar adicional o alternativamente ondulaciones radiales y/o axiales, como se ha descrito anteriormente con referencia a las Figuras 1, 2.

Lista de referencia de los dibujos

1 Paleta guía

2 Pala del rotor

3 (borde) de la paleta guía o la pala del rotor

10.1/20.1 Área de rejilla de la plataforma de paletas radial interior de la rejilla guía/móvil

10.2T Área entrehierro del borde trasero ("Trailing edge") de la plataforma de paletas radial interior de la rejilla guía/móvil

20.2L Borde delantero ("Leading edge") de la plataforma de paletas radial interior de las paletas guía

30.2 Área entrehierro de una plataforma de paletas radial interior de una rejilla (guía o móvil)

20.3 Extensión de la plataforma ("Ala", área entrehierro) de la plataforma de la pala del rotor

Amáx, 1T variación/extensión axial máxima del área entrehierro del borde delantero

Amáx, 2L variación/extensión axial máxima del área entrehierro del borde delantero

Rmáx, 3 variación/extensión radial máxima

A(1/2) Paso de paleta (de la rejilla guía/móvil)

Claims

REIVINDICACIONES

i. Etapa de turbomaquinaria que tiene paletas guía (1, 3), plataformas de paletas radial interiores y/o radial exteriores, que juntas forman una rejilla guía, y que tiene palas del rotor (2, 3), plataformas de paletas radial interiores y/o radial exteriores que juntas forman una rejilla móvil adyacente a la rejilla guía, plataformas de paletas que tienen áreas de rejilla (10.1, 20.1) que se extienden entre paletas adyacentes en la dirección circunferencial, y áreas entrehierro (10.2T, 20.2L, 20.3, 30.2), en donde las áreas entrehierro tienen sustancialmente la forma de un rebajo radial, cuya superficie lateral orientada hacia las rejillas y cuya superficie frontal orientada hacia la otra rejilla respectiva delimitan radialmente y axial una separación axial entre las rejillas móvil y guía, respectivamente, en donde un contorno de un área entrehierro del borde trasero (10.2T) de la rejilla guía, es decir, su cara frontal orientada hacia la rejilla móvil, varía en la dirección axial a lo largo de la circunferencia, de modo que las generatrices de la cara frontal que se extienden desde el eje de rotación de la turbomaquinaria hasta el borde circunferencial del rebajo radial tienen diferentes posiciones axiales, en donde, en correspondencia, también un contorno de un área entrehierro del borde delantero (20.2L) de la rejilla móvil, es decir, su cara frontal orientada hacia la rejilla guía anterior, que varía en la dirección axial a lo largo de la circunferencia, en donde las generatrices de las caras frontales están inclinadas con respecto al eje de rotación de la turbomaquinaria en un ángulo que varía en la dirección circunferencial, en donde una extensión máxima de dicho contorno en la dirección axial desde la rejilla que está circunferencialmente separada de un borde de paleta de dicha rejilla es como máximo un 50 % del paso de paleta de dicha rejilla, en donde una variación máxima de dicho contorno en la dirección axial es como máximo 50 % del paso de paleta de dicha rejilla.
2. Etapa de turbomaquinaria de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque esta extensión máxima se dispone en el área del lado de presión de un borde delantero de una paleta o en el área del lado de succión de un borde trasero de una paleta.
3. Etapa de turbomaquinaria de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque un contorno de un área entrehierro (10.2) de una plataforma de paletas de una de las rejillas guía y móvil y un contorno de un área entrehierro (20.2) de una plataforma de paletas de la otra de las rejillas guía y móvil, cuyo contorno se encuentra axial y/o radialmente opuesto a la rejilla guía y móvil, varían a lo largo de la circunferencia, en particular de la misma manera.
4. Etapa de turbomaquinaria de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque una variación radial de un contorno de un área entrehierro de una plataforma de paletas de una rejilla es variada o constante en la dirección axial y/o porque dos contornos opuestos radialmente, que varían circunferencialmente de un área entrehierro varían en la circunferencia de la misma manera con un desfase o de manera diferente y/o porque una extensión máxima de dicho contorno en dirección radial hacia la rejilla de dicho contorno se encuentra separada en dirección circunferencial de un borde de paleta de dicha rejilla como máximo a 50 % del paso de paleta de dicha rejilla, en donde una variación máxima de dicho contorno en dirección radial es como máximo 50 % del paso de paleta de dicha rejilla.
5. Etapa de turbomaquinaria de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque un área entrehierro (20.2) de una plataforma de paletas de una rejilla, cuyo contorno varía a lo largo de la circunferencia, se funde suavemente con el área de rejilla (20.1) de la plataforma de paletas, cuyo contorno varía en la dirección radial y/o axial a lo largo de la circunferencia al menos en secciones.
6. Turbomaquinaria, en particular turbina de gas, preferentemente turbina de gas de motor de avión, que tiene al menos una etapa de turbomaquinaria, en particular una etapa de compresor o de turbina, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores.