ES2957618T3 - Ensamblaje de turbomáquina - Google Patents

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Abstract

La presente invención se refiere a un conjunto de turbomáquina con rejilla de flujo en forma de anillo que tiene una pluralidad de álabes (11-16; 111-116; 311-316) que están dispuestos distribuidos en dirección circunferencial, y un dispositivo de desafinación (50; 200; 300) para diferentes desafinaciones de frecuencias naturales de las palas, presentando el dispositivo de desafinación un anillo (200; 300) que discurre en dirección circunferencial o presentando el dispositivo de desafinación todos los elementos de desafinación (50) dispuestos de forma móvil en las palas, que uno tras otro en fila en dirección circunferencial y está diseñado de tal manera que las primeras láminas (11-16; 13, 16) de la rejilla de flujo contactan cada una como máximo con un elemento de desafinación móvil (50), en particular ninguno. del dispositivo de desafinación durante el funcionamiento. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Ensamblaje de turbomáquina
La presente invención hace referencia a un ensamblaje de turbomáquina, una turbomáquina, en particular, una turbina de gas, en particular, una turbina de gas de motor aeronáutico con el ensamblaje de turbomáquina, así como a un método de producción del ensamblaje de turbomáquina.
Del documento WO 2012/038406 A1 se conoce una disposición de álabe, en la cual entre todas las parejas de álabes directamente contiguos está dispuesto respectivamente un elemento amortiguador, donde para desintonizar las frecuencias naturales de los álabes al menos dos parejas de álabes presentan diferentes elementos amortiguadores.
Otras disposiciones de álabes se conocen de los documentos JP 2006144575A, EP2159379A2, EP3181824A1, WO2008041889A1, JP2004100553A, EP2977553A1, EP2806105A1 y EP3231998A1.
Un objetivo de una forma de realización de la presente invención es mejorar el funcionamiento de una turbomáquina.
Este objetivo se resuelve mediante un ensamblaje de turbomáquina con las características de la reivindicación 1. Las reivindicaciones 5-7 son para proteger una turbomáquina con o un método de producción de (al menos) un ensamblaje de turbomáquina descrito en este documento. Formas de realización ventajosas de la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes.
Según una forma de realización de la presente invención, un ensamblaje de turbomáquina presenta una rejilla de flujo anular con varios álabes, que están dispuestos distribuidos en una dirección perimetral.
En una forma de realización, los álabes son álabes móviles que estando en funcionamiento rotan en torno a un eje de rotación o de máquina (principal) de la turbomáquina y están previstos o se utilizan para este fin, en particular, están o son diseñados, en una forma de realización, unidos a un rotor de turbomáquina. Debido a las rotaciones, una desintonización de las frecuencias naturales de álabes móviles es una aplicación especialmente ventajosa de la presente invención.
En otra forma de realización, los álabes son álabes directores fijos o unidos a una carcasa o están previstos o se utilizan, en particular, están diseñados para ese fin. Debido a las vibraciones de carcasa y/o al flujo de entrada, una desintonización de las frecuencias naturales de álabes directores es una aplicación especialmente ventajosa de la presente invención.
En una forma de realización están unidos dos o más, en particular, todos los álabes unos con otros y/o están diseñados de forma integrada a un disco anular común o unidos en arrastre de material. Con ello, en una forma de realización, la cascada de álabes puede estar diseñada como el llamado blisk (disco con álabes integrados) o en forma de los llamados clústeres de álabes sucesivos, configurados cada uno con dos álabes o más diseñados de forma integrada unos con otros o unidos en arrastre de material.
En una forma de realización, los álabes están fijados a un disco anular común de forma desacoplable y no destructiva, individualmente o por grupos, en particular, por tanto, también como álabes separados o en forma de los llamados clústeres de álabes sucesivos con cada uno dos o más álabes diseñados de forma integrada unos con otros o unidos en arrastre de material.
Según una forma de realización de la presente invención, el ensamblaje de turbomáquina presenta un dispositivo de desintonización de una o varias piezas, a través del cual o con ayuda del cual se desintonizan o se desplazan de forma diferente las frecuencias naturales, es decir, las mismas frecuencias naturales de flexión y/o torsión, de los álabes, o que está previsto o se utiliza, en particular, está destinado a ese fin. Gracias a la desintonización diferente o las frecuencias naturales diferentes entre sí que esta provoca, en una forma de realización, se pueden reducir las resonancias y/o las cargas de los componentes.
Según la presente invención, el dispositivo de desintonización presenta todos los elementos de desintonización dispuestos para moverse en los álabes, que se suceden en fila uno tras otro en dirección perimetral y está diseñado de tal manera, que los álabes de la rejilla de flujo, que en este caso, sin pérdida de la generalidad, se consideran igualmente análogos a los primeros álabes, estando en funcionamiento entran en contacto en cada caso con a lo sumo uno, en particular con ningún elemento de desintonización móvil de este dispositivo de desintonización, en una forma de realización, por tanto, están libres de elementos de desintonización móviles de este dispositivo de desintonización. Con otras palabras, los álabes de la cascada de álabes seleccionados, en una forma de realización, no se equipan deliberadamente o solo en un lado o con un elemento de desintonización.
Este se basa en la idea de que, en lugar de disponer como en el caso del documento WO 2012/038406 A1 un elemento de desintonización móvil a ambos lados respectivamente de cada uno de los álabes con la misma funcionalidad básica y, en su caso, diferente estructura; suprimir o prescindir de uno o varios (primeros) álabes a uno o ambos lados de forma deliberada o prevista en la distribución de tales elementos de desintonización móviles.
De esta manera, en una forma de realización opuesta al documento WO 2012/038406 A1, los álabes se pueden desintonizar entre sí de forma más intensa. Un tal dispositivo de desintonización con elementos de desintonización móviles que se suceden en fila uno tras otro en dirección perimetral, que no están dispuestos o no se disponen o no por duplicado o a ambos lados en los primeros álabes de forma deliberada o prevista, es particularmente ventajoso para la desintonización de álabes independientes, no obstante, sin estar limitado a ello, en particular, también puede usarse ventajosamente en caso de blisks o clústeres.
Según la invención, está dispuesto o se dispone al menos otro álabe de la cascada de álabes entre al menos dos de estos primeros álabes sucesivos.
En una forma de realización está/n dispuesto/s o se dispone/n a lo sumo otros dos álabes, en particular, al menos otros dos y/o a lo sumo otro de la cascada de álabes entre al menos dos de estos primeros álabes sucesivos. Por tanto, en un perfeccionamiento, debajo de a lo sumo cada tercer álabe deliberadamente en dirección perimetral puede estar dispuesto o disponerse respectivamente a un lado o a ambos lados un elemento de desintonización móvil. Entonces, en una forma de realización, debajo de al menos uno de dos álabes contiguos a estos terceros álabes no está dispuesto ninguno de los elementos de desintonización móviles del dispositivo de desintonización.
Según la invención, el dispositivo de desintonización que presenta todos los elementos de desintonización dispuestos para moverse en los álabes, que se suceden en fila uno tras otro en dirección perimetral, está diseñado de tal manera que en un álabe de la rejilla de flujo, que en este caso, sin pérdida de la generalidad, se considera igualmente análogo al segundo álabe, están dispuestos al menos dos de los elementos de desintonización móviles.
Sorprendentemente, se ha comprobado que se pueden realizar desintonizaciones particularmente ventajosas mediante estos límites mínimos y máximos respectivos, en particular, combinándolos.
Como se ha explicado con anterioridad, para una presentación más compacta, los álabes, en cada uno de los cuales está dispuesto a lo sumo un elemento de desintonización móvil del dispositivo de desintonización que los contiene, álabes bajo los cuales un anillo circunferencial de un dispositivo de desintonización que los contiene presenta una (gran) cavidad radial, así como álabes con los cuales el anillo circunferencial del dispositivo de desintonización que los contiene presenta otro ajuste o una superficie de contacto menor, se designan respectivamente como primeros álabes (de la forma de realización respectiva); álabes en cada uno de los cuales están dispuestos al menos dos elementos de desintonización móviles del dispositivo de desintonización que los contiene, álabes, bajo los cuales el anillo circunferencial del dispositivo de desintonización que los contiene no presenta ninguna cavidad radial o presenta una más pequeña, así como álabes con los cuales el anillo circunferencial del dispositivo de desintonización que los contiene presenta un ajuste más preciso o una superficie de contacto mayor, son respectivamente segundos álabes (de la forma de realización respectiva).
En una forma de realización está dispuesto o se dispone el dispositivo de desintonización radialmente hacia dentro en la rejilla de flujo, en un perfeccionamiento debajo de una banda de recubrimiento radialmente hacia dentro o una plataforma radialmente hacia dentro. En una forma de realización están dispuestos o se disponen los elementos de desintonización móviles del dispositivo de desintonización en cavidades de plataformas, en particular, de álabes contiguos.
Sorprendentemente, se ha comprobado que, de esta manera, se pueden realizar desintonizaciones particularmente ventajosas.
Debido al comportamiento de flujo y de vibraciones, la invención se aplica con particular ventaja en (etapas de) compresores o (etapas de) turbinas de turbinas de gas, en particular, turbinas de gas de motor aeronáutico.
Según una forma de realización de la presente invención, para o durante la producción de un ensamblaje de turbomáquina descrito en el presente documento, las frecuencias naturales de los álabes se desintonizan de forma diferente a través del dispositivo de desintonización y, para ello, los elementos de desintonización móviles se distribuyen en dirección perimetral excluyendo al menos parcialmente los primeros álabes, de tal manera que los primeros álabes de la rejilla de flujo estando en funcionamiento entran en contacto en cada caso con a lo sumo uno, en particular con ningún elemento de desintonización móvil del dispositivo de desintonización.
En una forma de realización, una dirección axial es paralela a un eje de máquina (principal) o de rotación de la turbomáquina, una dirección perimetral es una dirección circunferencial o de rotación en torno a este eje, una dirección radial es perpendicular a la dirección axial y perimetral.
Otros perfeccionamientos ventajosos de la presente invención resultan de las reivindicaciones dependientes y de la siguiente descripción de realizaciones preferidas. Para ello muestra, de manera parcialmente esquemática:
La Fig. 1 una parte de un ensamblaje de turbomáquina según una forma de realización de la presente invención en una vista meridiana;
la Fig. 2 una parte de un ensamblaje de turbomáquina, según otra forma de realización de la presente divulgación en una vista axial desde arriba; y
la Fig. 3 una parte de un ensamblaje de turbomáquina según otra forma de realización de la presente divulgación en una vista axial desde arriba.
La Fig. 1 muestra una parte de un ensamblaje de turbomáquina según una forma de realización de la presente invención en una vista meridiana.
El ensamblaje de turbomáquina presenta una rejilla de flujo anular mostrada solo parcialmente en la Fig. 1 con varios álabes 11-16 individuales, que están dispuestos distribuidos en una dirección perimetral (horizontal en la Fig. 1) y fijados de forma desacoplable en un disco 20 anular común.
Un dispositivo de desintonización del ensamblaje de turbomáquina presenta todos los elementos 50 de desintonización dispuestos para moverse en los álabes, que se suceden en fila uno tras otro en dirección perimetral y están dispuestos en cavidades 40 debajo de plataformas 30 de los álabes y está diseñado de tal manera, que los álabes 11, 12, 14 y 15 en funcionamiento pueden entrar en contacto respectivamente con uno de los elementos 50 de desintonización móviles del dispositivo de desintonización, los álabes 13, 16, por el contrario, con ninguno de los elementos de desintonización móviles. Correspondientemente, en una forma de realización, los álabes 11-16, en otra forma de realización, solo los álabes 13, 16 representan primeros álabes en el sentido de la presente invención.
La Fig. 2 muestra una parte de un ensamblaje de turbomáquina, según otra forma de realización de la presente divulgación, en una vista axial desde arriba.
En esta forma de realización, la cascada de álabes está diseñada con los álabes 111-116 como blisk, donde está dispuesto radialmente hacia dentro (como en la Fig. 1 abajo) un dispositivo de desintonización en forma de un anillo 200 circunferencial.
Este presenta debajo de los primeros álabes 111, 113, 115 de la rejilla de flujo una cavidad 210 radial (en la Fig. 2 representada de forma desproporcionada) y debajo de los álabes 112, 114, 116 de la rejilla de flujo no presenta ninguna cavidad radial.
La Fig. 3 muestra una parte de un ensamblaje de turbomáquina, según otra forma de realización de la presente divulgación, en una vista axial desde arriba.
En esta forma de realización, la cascada de álabes está diseñada con los álabes 311-316 en forma de clúster (311 313), (314- 316), donde está dispuesto radialmente hacia dentro (como en la Fig. 2 abajo) un dispositivo de desintonización en forma de un anillo 300 circunferencial.
Este presenta con segundos álabes 312, 314, 316 respectivamente un segundo ajuste y/o superficie de contacto y con los primeros álabes 311, 313, 315 respectivamente un primer ajuste indicado en la Fig. 3 de forma discontinua y designado con 310, que, posteriormente, es el segundo ajuste, y/o una primera superficie de contacto menor que la segunda superficie de contacto.
Aunque en la siguiente descripción se han explicado realizaciones a modo de ejemplo, cabe señalar que es posible una pluralidad de modificaciones. Además, cabe indicar que las realizaciones a modo de ejemplo únicamente son ejemplos que, de ningún modo, van a restringir el ámbito de protección, las aplicaciones y la estructura. Más bien, gracias a la descripción anterior, se ofrece al experto en la materia una guía para implementar al menos una forma de realización a modo de ejemplo, donde se pueden efectuar diversos cambios, en particular, en cuanto al funcionamiento y disposición de los componentes descritos.
Lista de referencias
11-16 (cascada de) álabes
20 disco anular
30 plataforma
40 cavidad
50 elemento de desintonización móvil
111-116 (cascada de) álabes
200 anillo
210 cavidad radial
311-316 (cascada de) álabes
300 anillo
310 otro ajuste/superficie de contacto menor

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Ensamblaje de turbomáquina con una rejilla de flujo anular que presenta una pluralidad de álabes (11-16;
111-116; 311-316) con las mismas frecuencias naturales cada uno, es decir, con las mismas frecuencias naturales de flexión y/o torsión, que están dispuestos distribuidos en dirección perimetral y un dispositivo (50; 200; 300) de desintonización para desintonizar de forma diferente las mismas frecuencias naturales respectivas de los álabes, caracterizado por que el dispositivo de desintonización presenta todos los elementos (50) de desintonización dispuestos para moverse en los álabes que se suceden en fila uno tras otro en dirección perimetral y está diseñado de tal manera que estando en funcionamiento los primeros álabes (11-16; 13, 16) de la rejilla de flujo entran en contacto en cada caso con a lo sumo uno, en particular con ningún elemento (50) de desintonización móvil del dispositivo de desintonización, donde entre al menos dos de estos primeros álabes (13, 16) sucesivos está dispuesto al menos un segundo álabe (11, 12, 14, 15) de la cascada de álabes, en el cual están dispuestos al menos dos de los elementos de desintonización móviles.
2. Ensamblaje de turbomáquina, según la reivindicación anterior, caracterizado por que entre al menos dos de estos primeros álabes (13, 16) sucesivos está(n) dispuesto(s) a lo sumo dos, en particular al menos dos y/o a lo sumo uno, segundos álabes (11, 12, 14, 15) de la cascada de álabes.
3. Ensamblaje de turbomáquina, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que al menos dos, en particular todos los álabes están diseñados de forma integrada unos con otros y/o con un disco (20) anular común o están unidos en arrastre de material, o los álabes están fijados individualmente o por grupos de forma desacoplable y no destructiva a un disco anular común.
4. Ensamblaje de turbomáquina, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los álabes son álabes móviles o directores y/o el dispositivo de desintonización está dispuesto radialmente hacia dentro en la rejilla de flujo, en particular los elementos de desintonización móviles están dispuestos en cavidades de plataformas de álabes adyacentes.
5. Turbomáquina, en particular turbina de gas, con al menos un ensamblaje de turbomáquina según una de las reivindicaciones anteriores.
6. Turbina de gas, en particular turbina de gas de motor aeronáutico, con al menos un compresor, que presenta al menos un ensamblaje de turbomáquina, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 y/o al menos una turbina, que presenta al menos un ensamblaje de turbomáquina, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.
7. Método de producción de un ensamblaje de turbomáquina, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde las frecuencias naturales de los álabes se desintonizan de forma diferente a través del dispositivo de desintonización y, para ello, los elementos (50) de desintonización móviles se distribuyen en dirección perimetral excluyendo al menos parcialmente los primeros álabes, de tal manera que los primeros álabes de la rejilla de flujo estando en funcionamiento entran en contacto en cada caso con a lo sumo uno, en particular con ningún elemento de desintonización móvil del dispositivo de desintonización.
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