ITCO20130002A1

ITCO20130002A1 - Metodo e sistema per autobloccare una pala di chiusura in una macchina rotativa

Info

Publication number: ITCO20130002A1
Application number: IT000002A
Authority: IT
Inventors: Marco Pieri
Original assignee: Nuovo Pignone Srl
Priority date: 2013-01-23
Filing date: 2013-01-23
Publication date: 2014-07-24
Also published as: RU2700309C2; US20140205460A1; CN105723053A; JP2016507020A; US9422820B2; CN105723053B; KR20150108420A; WO2014114589A1; RU2015129008A; BR112015017539A2; EP2948637A1

Description

TITLE/TITOLO

METHOD AND SYSTEM FOR SELF-LOCKING A CLOSURE BUCKET IN A ROTARY MACHINE/ METODO E SISTEMA PER AUTOBLOCCARE UNA PALA DI CHIUSURA IN UNA MACCHINA ROTATIVA

ARTE NOTA

L'oggetto divulgato di seguito riguarda metodi e sistemi per autobloccare una pala di chiusura in una macchina rotativa come le turbomacchine.

Le turbomacchine o sistemi rotativi, come compressori assiali e turbine (ad es. compressori assiali per turbine a gas, turbine a vapore ecc.) possono generalmente includere una porzione rotore che ruota attorno a un asse durante il funzionamento del sistema. Per esempio, in un compressore assiale o turbina a vapore, la porzione rotore (ad es. il disco di uno stadio) potrebbe includere diverse pale (ad es. palette rotanti) disposte intorno a un albero. Le pale sono disposte nel senso della circonferenza adiacenti l'una all'altra intorno alla porzione rotore. Spesso queste pale sono caricate sulla porzione rotore in una direzione tangenziale. L'ultima pala caricata sulla porzione rotore è detta pala di chiusura. La pala di chiusura è fissata alla porzione rotore per bloccare le pale in posizione sul rotore e per interdire il movimento nel senso della circonferenza delle pale lungo la porzione rotore (ovvero rispetto alla porzione rotore). Tuttavia i meccanismi utilizzati per fissare la pala di chiusura alla porzione rotore possono determinare una concentrazione di sollecitazioni per il rotore e/o significativa rilavorazione a macchina del rotore durante il riassemblaggio dello stadio (ad es., lo stadio turbina di una turbina a vapore o lo stadio compressore).

BREVE DESCRIZIONE

Di seguito sono riassunte alcune forme di realizzazione commisurate per campo di applicazione all'invenzione originariamente rivendicata. Queste forme di realizzazione non intendono limitare il campo di applicazione dell'invenzione rivendicata ma, piuttosto, queste forme di realizzazione intendono fornire soltanto un breve compendio di possibili forme dell'invenzione. Di fatto l'invenzione può comprendere una varietà di forme che potrebbero essere simili alle forme di realizzazione qui descritte o essere differenti dalle stesse.

Secondo una prima forma di realizzazione, un sistema include una turbomacchina. La turbomacchina include almeno una ruota del rotore che include una porzione periferica disposta intorno a un asse rotativo dello stadio o disco (almeno uno) del rotore. La porzione periferica include una scanalatura che si estende nel senso della circonferenza attorno alla porzione periferica. La scanalatura ha una prima superficie della scanalatura e una seconda superficie della scanalatura ubicata in posizione opposta alla prima superficie della scanalatura. La turbomacchina include anche almeno una pala disposta nella scanalatura. La turbomacchina include inoltre una pala di chiusura in posizione adiacente alla almeno una pala nella scanalatura. La pala di chiusura ha una prima superficie che si interfaccia con la prima superficie della scanalatura e una seconda superfìcie ubicata in posizione opposta alla prima superficie. La pala di chiusura interdice il movimento nel senso della circonferenza della almeno una pala nella scanalatura in relazione allo stadio o disco (almeno uno) del rotore. La turbomacchina include inoltre, ulteriormente, un singolo cuneo disposto tra la seconda superficie della pala di chiusura e la seconda superficie della scanalatura e a contatto con le stesse, per fissare la pala di chiusura nella scanalatura.

Secondo una seconda forma di realizzazione, un sistema include un gruppo di bloccaggio pale per fissare molteplici pale in una scanalatura di uno stadio o disco del rotore di una turbomacchina, per interdire il movimento circolare delle molteplici pale rispetto allo stadio o disco del rotore. Il gruppo di bloccaggio pale include una pala di chiusura configurata in modo da essere disposta tra pale adiacenti nella scanalatura. La pala di chiusura ha una prima superficie configurata per interfacciarsi con una prima superficie della scanalatura e una seconda superficie ubicata in posizione opposta alla prima superficie. La pala di chiusura è configurata in modo da interdire il movimento nel senso della circonferenza delle molteplici pale nella scanalatura rispetto allo stadio o disco del rotore. Il gruppo di bloccaggio pale include anche un singolo cuneo configurato per essere disposto tra e la seconda superficie della pala di chiusura e una seconda superficie della scanalatura e a contatto con le stesse, per fissare la pala di chiusura nella scanalatura. Il singolo cuneo è soggetto a una forza assiale sulla seconda superficie della pala di chiusura per fissare la pala di chiusura nella scanalatura.

Secondo una terza realizzazione, viene fornito un metodo per fissare le pale in una scanalatura di uno stadio o disco del rotore di una turbomacchina. Il metodo include la disposizione di un singolo cuneo in una porzione di scanalatura di chiusura della scanalatura, laddove la porzione di scanalatura di chiusura include una prima superficie della scanalatura, una seconda superficie della scanalatura e una terza superficie della scanalatura, il singolo cuneo è disposto tra le superfici prima e seconda della scanalatura, la prima superficie della scanalatura include molteplici incavi e il singolo cuneo include una prima superficie del cuneo e una seconda superficie del cuneo. Il metodo include inoltre l'inserimento radiale di una pala di chiusura avente una prima superficie e una seconda superficie ubicate in posizione opposta alla seconda superficie nella porzione di scanalatura di chiusura, in modo che la seconda superficie sia a contatto con una superficie esterna del rotore adiacente alla scanalatura di chiusura, laddove la pala di chiusura include molteplici protrusioni che si estendono dalla prima superficie. Il metodo include inoltre lo spostamento assiale della pala di chiusura fino a che la prima superficie entri in contatto con la prima superficie della scanalatura, lo spostamento in senso radiale della pala di chiusura fino a che le molteplici protrusioni siano allineate con i molteplici incavi della prima superficie della scanalatura, e lo spostamento assiale della pala di chiusura fino a che la prima superficie si interfacci con la prima superficie della scanalatura e le molteplici protrusioni si inseriscano nei molteplici incavi. Il metodo comprende inoltre, ulteriormente, lo spostamento in senso radiale del singolo cuneo dalla terza superficie della scanalatura fino a che la prima superficie del cuneo entri in contatto con la seconda superficie della pala di chiusura e la seconda superficie del cuneo entri in contatto con la seconda superficie della scanalatura per fissare la pala di chiusura nella porzione di scanalatura di chiusura per interdire il movimento nel senso della circonferenza delle pale in relazione allo stadio o disco del rotore.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Queste e altre caratteristiche, aspetti e vantaggi della presente invenzione saranno meglio compresi leggendo la seguente descrizione dettagliata, facendo riferimento ai disegni allegati, in cui caratteri simili rappresentano parti simili in tutti i disegni, laddove:

La FIG. 1 è una vista laterale in sezione trasversale di una forma di realizzazione di un sistema di turbomacchina (ad es. un sistema di turbina a gas) comprendente un compressore con rotore a dischi accoppiati, avente un gruppo di pala di chiusura autobloccante per ciascuno stadio o disco del rotore.

La FIG. 2 è una vista in prospettiva laterale parziale di una forma di realizzazione di un gruppo pala di chiusura autobloccante disposto in una scanalatura dello stadio o disco del rotore.

La FIG. 3 è una vista in prospettiva posteriore parziale di una forma di realizzazione del gruppo pala di chiusura autobloccante della FIG. 2 disposto nella scanalatura dello stadio o disco del rotore tra pale adiacenti.

La FIG. 4 è una vista in prospettiva anteriore parziale di una forma di realizzazione del gruppo pala di chiusura autobloccante della FIG. 2 disposto nella scanalatura dello stadio o disco del rotore tra le pale adiacenti.

La FIG. 5 è una vista dall'alto di una forma di realizzazione del gruppo pala di chiusura autobloccante della FIG. 2 disposto nella scanalatura dello stadio o disco del rotore.

La FIG. 6 è una vista laterale in sezione trasversale di una forma di realizzazione di una porzione di scanalatura per le pale, lungo la linea 6-6 della FIG. 5.

La FIG. 7 è una vista laterale in sezione trasversale di una forma di realizzazione di una porzione di scanalatura di chiusura per il gruppo pala di chiusura autobloccante, lungo la linea 7-7 della FIG. 5.

Le FIGG. 8A-F sono una serie di viste laterali parziali, che illustrano l'assemblaggio del gruppo pala di chiusura autobloccante della FIG. 2 nella porzione della scanalatura di chiusura secondo una forma di realizzazione.

La FIG. 9 è una vista laterale in sezione trasversale di una forma di realizzazione di un sistema di turbomacchina (ad es. un sistema di turbina a gas) comprendente un compressore con un rotore monopezzo, dotato del gruppo pala di chiusura autobloccante della FIG. 2 per ciascuno stadio e

la FIG. 10 è una vista laterale in sezione trasversale di un sistema di turbomacchina (ad es. un sistema di turbina a vapore) comprendente una turbina con un rotore monopezzo avente il gruppo pala di chiusura autobloccante della FIG. 2 per ciascuno stadio.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA

Saranno descritte di seguito una o più forme di realizzazione specifiche della presente invenzione. Al fine di fornire una descrizione concisa di queste forme di realizzazione, è possibile che non tutte le caratteristiche di un'implementazione effettiva siano descritte nelle specifiche. Va inteso che nello sviluppo di qualsivoglia implementazione effettiva, come in qualsiasi progetto tecnico, devono essere adottate numerose decisioni specifiche per l'implementazione, al fine di realizzare gli obiettivi specifici degli sviluppatori, come la conformità con limitazioni relative ai sistemi e di natura commerciale, che possono variare da un'implementazione all'altra. Inoltre va compreso che una tale attività di sviluppo potrebbe essere complessa e dispendiosa in termini di tempo, ma sarebbe, ciononostante, un'attività di routine nella progettazione, fabbricazione e produzione per le persone di ordinaria competenza che beneficiano di questa divulgazione.

Nell'introdurre elementi di varie forme di realizzazione della presente invenzione, gli articoli "un", "uno/a", "il/la" e "detto/i" sono intesi a significare che vi sono uno o più degli elementi. I termini "comprendente", "includente" e "avente" esprimono il concetto di inclusione e indicano che possono essere presenti ulteriori elementi oltre a quelli elencati.

La presente descrizione riguarda turbomacchine che includono gruppi pala di chiusura autobloccante. Per esempio, la turbomacchina può essere un motore a turbina a gas, un motore a turbina a vapore, un compressore o qualsiasi altro tipo di macchina rotativa (ad es., una turbomacchina). Il gruppo pala di chiusura autobloccante può essere utilizzato per bloccare il movimento nel senso della circonferenza delle altre pale (ad es., pale a coda di rondine a ingresso tangenziale) in una scanalatura di uno stadio o disco del rotore (ad es., lo stesso stadio o fila). In particolare, il gruppo pala di chiusura autobloccante include una pala di chiusura (ad es., una pala rotativa con una porzione base di montaggio) e soltanto un singolo cuneo disposto nella stessa porzione della scanalatura (ad es. la porzione di scanalatura di chiusura) per fissare la pala di chiusura nella scanalatura di chiusura. La porzione di scanalatura di chiusura include una prima superficie della scanalatura, una seconda superficie della scanalatura disposta in posizione opposta alla prima superficie della scanalatura, e una terza superficie disposta tra le superfici prima e seconda della scanalatura. La pala di chiusura include una prima superficie (ad es. di un elemento maschio a coda di rondine munito di protrusioni) che si interfaccia con la prima superficie della scanalatura (ad es., avente incavi per le protrusioni) e una seconda superficie disposta in posizione opposta alla prima superficie per entrare in contatto o interfacciarsi con il singolo cuneo. Il singolo cuneo può essere pre-inserito o disposto nella porzione di scanalatura di chiusura (ad es., contro la terza superficie della scanalatura). Il gruppo pala di chiusura può includere una vite non-caricata (ad es., un fissaggio filettato) che si estenda lungo un asse longitudinale del cuneo attraverso il cuneo. La vite consente al cuneo di essere spostato radialmente da una terza superficie della scanalatura fino a una posizione tra la pala di chiusura e la porzione di scanalatura di chiusura. Per esempio, il cuneo spostato radialmente può interfacciarsi o entrare in contatto con entrambe la seconda superficie della pala di chiusura e la seconda superficie della scanalatura della scanalatura di chiusura. In condizioni operative, unitamente alla forza centrifuga, una forza assiale esercitata sul singolo cuneo contro la seconda superficie della pala di chiusura (e la seconda superficie della scanalatura della scanalatura di chiusura) fissa la pala di chiusura nella scanalatura di chiusura. Il gruppo pala di chiusura autobloccante consente di fissare la pala di chiusura nella scanalatura di chiusura senza utilizzare una vite di bloccaggio che si estenda attraverso la pala di chiusura (ad es., porzione a coda di rondine) nel rotore (ad es., stadio o disco del rotore). Di conseguenza, è possibile evitare concentrazioni di sollecitazioni nel rotore dovute a una vite di bloccaggio convenzionale. Inoltre il gruppo pala autobloccante può consentire di riassemblare lo stadio o fila senza danneggiare o dover rilavorare a macchina il rotore (ad es., durante la manutenzione di uno stadio di compressore o turbina). Passando ora ai disegni, la FIG. 1 illustra una forma di realizzazione di un sistema turbomacchina 10 (ad es., sistema di turbina a gas avente un compressore assiale 14 con rotori a dischi accoppiati) avente un gruppo pala di chiusura autobloccante (ad es., gruppo pala autobloccante) per ciascuno stadio o disco di rotore 12. Il gruppo pala di chiusura autobloccante, descritto in maggiore dettaglio di seguito, utilizza il momento centrifugo a cui è soggetta la pala di chiusura in conseguenza della sua forma asimmetrica, per fissare la pala di chiusura stessa in una scanalatura del rispettivo stadio o disco di rotore 12 e per interdire il movimento circolare delle altre pale nella stessa fila, stadio, o scanalatura. La funzione del cuneo è di reagire a una forza assiale che deriva dal momento centrifugo della pala di chiusura e di trasmettere la forza assiale alla scanalatura (ad es., superficie di scanalatura a valle). Il gruppo pala di chiusura autobloccante elimina la necessità di una vite di bloccaggio disposta attraverso una porzione a coda di rondine della pala di chiusura e nello stadio o disco del rotore 12. Quindi è possibile evitare le potenziali concentrazioni di sollecitazioni dovute a tale vite di fissaggio. Inoltre il gruppo pala di chiusura autobloccante consente il riassemblaggio di uno stadio senza danneggiare o dover rilavorare a macchina lo stadio o disco del rotore 12. Il gruppo pala di chiusura autobloccante può essere utilizzato in qualsiasi turbomacchina come, ma non solo, motori a turbina a gas, motori a turbina a vapore, idroturbine, compressori o qualsiasi altra macchina rotativa.

Il sistema 10 include un compressore 14 (ad es., macchina rotativa) e una turbina 20. Nella forma di realizzazione illustrata, il compressore 14 include pale o lame di compressore 32. Le pale di compressore 32 nel compressore 14 sono accoppiate allo stadio o disco del rotore 12 e ruotano quando lo stadio o disco del rotore 12 del compressore 14 (che forma un albero) viene indotto in rotazione dalla turbina 20. Oltre al compressore assiale 14 del sistema 10 della FIG. 1, il gruppo pala di chiusura autobloccante può essere utilizzato anche nel compressore assiale 14 della FIG. 9, che illustra un sistema di turbina a gas 150, avente il compressore assiale 14, con un rotore monopezzo 152. Inoltre il gruppo pala di chiusura autobloccante può essere usato anche in un sistema di turbina a vapore 160 (ad es., turbina a vapore con scarico assiale) avente un rotore monopezzo 162 come illustrato nella FIG. 10. Il sistema di turbina a vapore della FIG. 10 include una sezione turbina 164 che include molteplici stadi 166. Ciascuno stadio 166 include una pluralità di lame 168, disposte in file che si estendono nel senso della circonferenza attorno a un albero 318. Nella seguente trattazione potrà essere fatto riferimento a diverse direzioni, come una direzione assiale o asse 38, una direzione radiale o asse 40 e una direzione circolare o asse 42, rispetto all'asse rotativo o longitudinale 28 del sistema 10.

La FIG. 2 è una vista in prospettiva laterale parziale di una forma di realizzazione del gruppo pala di chiusura autobloccante 44 disposto in una scanalatura 46 (ad es., la porzione di scanalatura di chiusura 48) dello stadio o disco 12 del rotore. La scanalatura 46 si sviluppa nella direzione circolare 42, lungo una porzione periferica 50 disposta intorno all'asse di rotazione 28 dello stadio o disco 12 del rotore (vedasi la FIG. 1). La scanalatura 46 include le superfici della scanalatura 52, 54, 56. La superficie della scanalatura 52 è ubicata in posizione opposta alla superficie della scanalatura 54. La superficie della scanalatura 56 è disposta in corrispondenza della porzione di fondo o base 58 della scanalatura 46 tra le superfici della scanalatura 52, 54. La superficie della scanalatura 52 della scanalatura di chiusura 48 include una pluralità di incavi 60 (ad es., ganci) che si estende assialmente 38 nella superficie della scanalatura 52 (vedasi la FIG. 7). Il numero di incavi 60 può variare da 1 a 5 o più incavi 60. Come raffigurato, la superficie della scanalatura 52 include due incavi 60. La superficie della scanalatura 54 della scanalatura di chiusura 48 include un singolo incavo 62, che si estende assialmente 38 nella superficie della scanalatura 54 (vedasi la FIG. 7). Assieme, le superfici 52, 54 della scanalatura formano una piattaforma assiale 63 che si interfaccia con il gruppo pala di chiusura 44 per fissare il gruppo 44 nella scanalatura di chiusura 48. Come descritto in maggiore dettaglio di seguito, un'area di sezione trasversale della scanalatura di chiusura 48 è maggiore dell'area di sezione trasversale della porzione di scanalatura per le altre pale.

Il gruppo pala di chiusura 44 include una pala 64 (ad es., pala di chiusura 64), un singolo cuneo 66 e una vite o fissaggio filettato 68 (ad es. una vite di fissaggio non caricata) disposti nella stessa porzione di scanalatura di chiusura 48 (piuttosto che in porzioni di scanalatura assialmente adiacenti, che si estendono nella direzione circolare 42). La pala 64 include una porzione superiore 65 (ad es. lama o profilo aerodinamico 67) e una porzione inferiore 69 (ad es., porzione di montaggio o configurazione a maschio a coda di rondine 70). La porzione inferiore 69 include la superficie 71 (ad es., la superficie a monte) e la superficie 72 (ad es., la superficie a valle). La superficie 71 include una pluralità di protrusioni 74 (ad es., protrusioni assiali o ganci) che si estende assialmente 38 dalla superficie 71. Il numero di protrusioni 74 può variare da 1 a 5 o può comprendere più protrusioni 74. Come raffigurato, la superficie della scanalatura 52 include tre protrusioni 74. Almeno alcune delle protrusioni 74 sono configurate in modo da inserirsi negli incavi 60 della superficie della scanalatura 52 per interdire il movimento della pala dì chiusura 64 nella direzione radiale 40, mentre altre protrusioni 74 possono essere a contatto con la superficie della scanalatura 52 senza interagire con gli incavi 60. La superficie 72 include una pluralità di incavi 76 che si estende assialmente nella superficie 72. Uno degli incavi 76 interagisce con il singolo cuneo 66. La pala di chiusura 64 è configurata in modo da essere inserita radialmente 40 e quindi, attraverso una serie di spostamenti assiali 38 e radiali 40, la pala 64 viene posizionata nella scanalatura di chiusura 48 per interdire il movimento nel senso della circonferenza 42 delle altre pale nella scanalatura 46 in relazione allo stadio o disco del rotore 12.

Il singolo cuneo 66 include le superfici del cuneo 78, 80, 82, 84. La superficie del cuneo 78 è disposta in posizione opposta alla superficie del cuneo 80, mentre la superficie del cuneo 82 (ad es., la superficie superiore) è disposta in posizione opposta alla superficie del cuneo 84 (ad es., la superficie inferiore). Le superfici del cuneo 78, 80 si estendono tra le superfici del cuneo 82 e 84. La vite 68 si estende lungo un asse longitudinale 85 del cuneo 66, attraverso il cuneo 66. La vite 68 è configurata in modo da spostare in senso radiale 40 il cuneo 66 tramite la rotazione 88 della vite 68 attorno all'asse longitudinale 85. Inoltre la vite 68 è necessaria soltanto per evitare che il cuneo 66 perda la posizione d'esercizio quando lo stadio o disco del rotore 12 non ruota. La vite 68 non è caricata (ovvero non vengono esercitate forze contro la vite 68). Perciò, durante la rotazione 88 della vite 68, la vite 58 è esente da sollecitazioni. In alcune forme di realizzazione la vite 68 può includere una bussola esagonale 81 (o qualsiasi altra interfaccia per utensile adatta) ubicata all'estremità superiore 83 della vite 68, per consentire a un utensile (ad es. una chiave esagonale) di ruotare la vite 68 per spostare il cuneo 66 verso l'alto/il basso lungo le viti 68. Il cuneo 66 è configurato in modo da essere inserito nella porzione di scanalatura di chiusura 48 prima della pala di chiusura 64, con la superficie 84 a contatto con la superficie della scanalatura 56 e il cuneo 66 ubicato su una porzione inferiore 86 della vite 68 (vedasi la FIG. 8). In seguito alla rotazione 88 della vite 68, il cuneo 66 viene spostato radialmente in una porzione superiore 89 della vite 68 fino a che la superficie del cuneo 78 entra in contatto o si interfaccia con la superficie 72 (ad es., uno degli incavi 68) della pala di chiusura 64 e la superficie del cuneo 88 entra in contatto o si interfaccia con la superficie della scanalatura 54 (ad es., incavo 62) come illustrato nella FIG. 2. Entrambe le superfici 54, 72 interdicono l'ulteriore movimento radiale 40 del cuneo 66. Quando viene spostato radialmente 40 per entrare in contatto con la superficie 54, 72, il cuneo 66 include una porzione superiore 90 disposta tra e a contatto sia con la pala 64 sia con la superficie della scanalatura 54. In questa posizione, in condizioni d'esercizio, la porzione superiore 90 è soggetta a una forza assiale (dovuta al momento centrifugo della pala di chiusura) contro la superficie della scanalatura 54. Unitamente alla forza centrifuga esercitata sulla pala 64 durante la rotazione circolare 42 dello stadio o disco del rotore 12 e della pala 64, la forza assiale esercitata sul cuneo 66 fissa la pala di chiusura 64 nella scanalatura di chiusura 48. Ciò evita l'uso di una vite di bloccaggio disposta attraverso la pala 64 nel rotore 12 e l'eventuale associata concentrazione di sollecitazioni nel rotore 12. Inoltre lo stadio delle pale può essere riassemblato senza danneggiare o dover rilavorare a macchina il rotore 12.

In alcune forme di realizzazione il materiale del cuneo 66 può avere un diverso coefficiente di espansione termica rispetto alla pala di chiusura 64. Per esempio, il cuneo 66 può avere un coefficiente di espansione termica maggiore rispetto alla pala di chiusura 64. Il maggiore coefficiente di espansione termica del cuneo 66 può consentire al cuneo 66 (conferendo, inoltre, nel contempo al cuneo 66 un maggiore attrito) di espandersi maggiormente durante il funzionamento del sistema di turbomacchina sia contro la pala 64 sia contro la scanalatura di chiusura 48. In alcune forme di realizzazione il cuneo 66 e/o la pala di chiusura 64 possono essere congelati (ad es., in azoto liquido) prima del'assemblaggio del gruppo pala di chiusura 44, per restringere provvisoriamente il cuneo 66 e/o la pala 64 onde consentire un migliore accoppiamento a interferenza con il riscaldamento e l'espansione del cuneo 66 e/o della pala 64.

Le FIGG. 3 e 4 sono viste parziali in prospettiva posteriore (ad es., verso valle) e anteriore (ad es., verso monte) di una forma di realizzazione del gruppo pala di chiusura autobloccante 44 della FIG. 2 disposto nella scanalatura 46 dello stadio o disco 12 del rotore tra pale adiacenti 92. Come illustrato, la pala di chiusura 64 è appoggiata contro le pale adiacenti 92, interdicendo il movimento nel senso della circonferenza 42 della pala 92 in relazione allo stadio o disco del rotore 12. Le pale adiacenti 92 includono pale a coda di rondine a ingresso tangenziale. Come la pala di chiusura 64, le pale 92 includono ognuna una porzione superiore 94 (ad es. lama rotativa o profilo aerodinamico 96) e una porzione inferiore 98 (ad es., porzione di montaggio o configurazione a maschio a coda di rondine 100). La porzione inferiore 98 è configurata in modo da essere inserita in o rimossa dalla scanalatura di chiusura 48 della scanalatura 12 prima della rimozione o ingresso tangenziale nella porzione di scanalatura 102 della scanalatura 12. La porzione di scanalatura 102 si estende circolarmente 42 lungo la scanalatura 12 da un lato 104 della porzione di scanalatura di chiusura 48 all'altro lato 106 della porzione di scanalatura di chiusura 48. La porzione di scanalatura 102 include le superfici della scanalatura 52, 54. La porzione di scanalatura di chiusura 48 ha un'area di sezione trasversale maggiore rispetto all'area di sezione trasversale della porzione di scanalatura 102 (vedasi le FIGG. 6 e 7). La minore aerea di sezione trasversale della porzione di scanalatura 102 (nonché la disposizione) interdice il movimento circolare 42 della pala di chiusura 64 dalla porzione di scanalatura di chiusura 48 alla porzione di scanalatura 102.

La porzione inferiore 98 di ciascuna pala 92 include la superficie 108 (ad es., la superficie a monte) e la superficie 110 (ad es., la superficie a valle). Come nella pala di chiusura 64, la porzione inferiore 98 di ciascuna pala 92 include protrusioni 112 (ad es. sporgenze assiali) che si estendono assialmente verso l'esterno da entrambe le superfici 108, 110. Il numero di protrusioni 112 che si estendono da ciascuna superficie 108, 110 può variare da 1 a 5 o essere maggiore. Come illustrato, la superficie 108 di ciascuna pala 92 include una sporgenza assiale superiore 114 e una sporgenza assiale inferiore 116, mentre la superficie 110 di ciascuna pala 92 include anche una sporgenza assiale superiore 118 e una sporgenza assiale inferiore 120. La porzione di scanalatura 102 include una pluralità di incavi 122 per alloggiare le protrusioni 112 delle pale 92. Per esempio, la superficie di scanalatura 52 della porzione di scanalatura 102 include incavi 124, 126 e la superficie di scanalatura 54 della porzione di scanalatura 102 include gli incavi 128, 130. Gli incavi 124, 126, 128, 130 alloggiano le sporgenze assiali 114, 116, 118, 120, rispettivamente. Assieme, le superfici 52, 54 della scanalatura formano la piattaforma assiale 63 che si interfaccia, fissandola, con ciascuna pala 92 nella scanalatura di chiusura 102. Per esempio, la disposizione delle sporgenze assiali inferiori 116, 120 negli incavi 116, 120 interdice il movimento radiale 40 di ciascuna pala 92.

Come illustrato, la porzione inferiore 69 della pala di chiusura 64 e il cuneo 66 sono disposti a un angolo 132 rispetto a una linea centrale 134 della scanalatura 46 che si estende circolarmente 42 attorno allo stadio o disco del rotore 12 (vedasi la FIG. 5, una vista dall'alto del gruppo pala di chiusura autobloccante 44 nella scanalatura di chiusura 48) nella porzione di scanalatura di chiusura 48. Le porzioni inferiori 69, 98 delle rispettive pale 64, 92 sono disposte allo stesso angolo 132 rispetto alla linea centrale 134. L'angolo 132 può variare da circa 0 a 60 gradi, da 0 a 30 gradi, da 30 a 60 gradi, da 15 a 45 gradi e in tutte le sottogamme comprese tra detti valori. Per esempio, l'angolo 132 potrebbe misurare circa 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, o 60 gradi, o qualsiasi altro valore. La FIG. 6 è una vista laterale in sezione trasversale di una forma di realizzazione di una porzione di scanalatura 102 per le pale 92, lungo la linea 6-6 della FIG. 5, mentre la FIG. 7 è una vista laterale in sezione trasversale di una forma di realizzazione della porzione di scanalatura di chiusura 48 per il gruppo pala di chiusura autobloccante 44 presa lungo la linea 7-7 della FIG. 5. La porzione di scanalatura di chiusura 48 e la porzione di scanalatura 102 corrispondono alla descrizione fornita in precedenza nella FIGG. 2-5. Inoltre, una profondità o altezza 136 di ciascuna porzione di scanalatura 48, 102 sono uguali misurate da una porzione superiore 138 delle porzioni di scanalatura 48, 102 alla porzione inferiore 58. Come mostrato nella FIG. 6, la porzione di scanalatura 102 include una larghezza 140 tra le superfici 52, 54 a livello degli incavi 124, 128 e una larghezza 142 tra le superfici 52, 54 a livello degli incavi 126, 130. La larghezza 140 è maggiore della larghezza 142. Come mostrato nella FIG. 7, la porzione di scanalatura di chiusura 48 include la stessa larghezza 140 tra le superfici 52, 54 sopra gli incavi 60, 62 adiacente alla porzione superiore 138. In alcune forme di realizzazione la larghezza 140 può variare. La porzione di scanalatura di chiusura 48 include una larghezza 144 tra le superfici 52, 54 che inizia a livello dell'incavo superiore 60 della superficie 52 e termina a livello della porzione inferiore 58. La larghezza 142 della porzione di scanalatura 102 è raffigurata nella porzione di scanalatura di chiusura 48. Come illustrato, la larghezza 144 della porzione di scanalatura di chiusura 48 dall'incavo superiore 60 alla porzione inferiore 58 è maggiore della larghezza 142 della porzione di scanalatura 102. Inoltre, come menzionato precedentemente, la porzione di scanalatura di chiusura 48 ha un'area di sezione trasversale 146 maggiore dell'area della sezione trasversale 148 della porzione di scanalatura 102. La minore aerea di sezione trasversale 148 della porzione di scanalatura 102 (nonché la disposizione) interdice il movimento nel senso della circonferenza 42 della pala di chiusura 64 dalla porzione di scanalatura di chiusura 48 alla porzione di scanalatura 102. Inoltre la maggiore area della sezione trasversale 146 della porzione di scanalatura di chiusura 48 consente l'ingresso e rimozione tangenziale delle pale 92 dalla porzione di scanalatura 102 alla porzione di scanalatura di chiusura 48.

Le FIGG. 8A-F sono una serie di viste laterali parziali che illustrano l'assemblaggio del gruppo pala di chiusura autobloccante 44 della FIG. 2 nella porzione di scanalatura di chiusura 48 dello stadio o disco del rotore 12. Il gruppo pala di chiusura 44 e la porzione di scanalatura di chiusura 48 sono conformi alle descrizioni fornite in precedenza. Come mostrato nella FIG. 8A, il cuneo 66 viene inserito nella porzione di scanalatura di chiusura 48 prima della pala di chiusura 64, con la superficie 84 a contatto con la superficie della scanalatura 56 nell'incavo 62 e il cuneo 66 ubicato su una porzione inferiore 86 della vite 68. Nella FIG. 8B, la pala di chiusura 64 viene inserita radialmente 40 nella porzione di scanalatura di chiusura 48 fino a che la superficie 72 (ad es., incavo superiore 76) viene a contatto o si appoggia contro lo stadio o disco del rotore 14. Nella FIG. 8C, la pala di chiusura 64 viene mossa o spostata assialmente 38 fino a che la superficie 71 (ad es., protrusione intermedia 74) viene a contatto con la superficie della scanalatura 52 o vi si appoggia. Nella FIG. 8D, la pala di chiusura 64 viene mossa o spostata radialmente 40 fino a che le protrusioni 74 (ad es., le protrusioni intermedia e inferiore 74) sono allineate con i rispettivi incavi 60 nella superficie della scanalatura 52. Nella FIG. 8E, la pala di chiusura 64 viene mossa o spostata assialmente 38 fino a che le protrusioni 74 (ad es., le protrusioni intermedia e inferiore 74) vengono a contatto con la superficie della scanalatura 52 e vengono disposte nei rispettivi incavi 60. Nella FIG. 8F, la vite 68 viene ruotata 88 (ad es., con un utensile come una chiave esagonale) attorno all'asse longitudinale 85 per spostare radialmente 40 la porzione superiore 89 del cuneo 66 fino a che la superficie del cuneo 78 viene a contatto con o si interfaccia con la superficie 72 (ad es., uno degli incavi 68) della pala di chiusura 64 e la superficie del cuneo 80 viene a contatto o si interfaccia con la superficie della scanalatura 54 (ad es., incavo 62). Entrambe le superfici 54, 72 interdicono l'ulteriore movimento radiale 40 del cuneo 66. . In questa posizione, in condizioni d'esercizio, la porzione superiore 90 del cuneo 66 è soggetta a una forza assiale (dovuta al momento centrifugo della pala di chiusura) contro la superficie della scanalatura 54. Unitamente alla forza centrifuga esercitata sulla pala 64 durante la rotazione circolare 42 dello stadio o disco del rotore 14 e della pala 64, la forza assiale esercitata sul cuneo 66 fissa la pala di chiusura 64 nella scanalatura di chiusura 48. Ciò evita l'uso di una vite di bloccaggio disposta attraverso la pala 64 nel rotore 12 e l'eventuale associata concentrazione di sollecitazione nel rotore 12. Inoltre lo stadio delle pale può essere riassemblato senza danneggiare o dover rilavorare a macchina il rotore 12. La scomposizione del gruppo pala di chiusura 44 può avvenire eseguendo in ordine inverso alcune o tutte le operazioni suddette. Inoltre, come si è detto precedentemente, il cuneo 66 può avere un coefficiente di espansione termica maggiore rispetto alla pala di chiusura 64. E ancora, in alcune forme di realizzazione, il cuneo 66 e/o la pala di chiusura 64 possono essere congelati (ad es., in azoto liquido) prima dell'assemblaggio del gruppo pala di chiusura 44 per restringere provvisoriamente il cuneo 66 e/o la pala 64 onde consentire un migliore accoppiamento a interferenza con il riscaldamento e l'espansione del cuneo 66 e/o della pala 64.

Gli effetti tecnici delle forme di realizzazione descritte includono la fornitura di un gruppo pala di chiusura autobloccante 44 per interdire il movimento circolare delle pale 92 nella medesima scanalatura 42 (ad es., stadio o fila) dello stadio o disco del rotore 14. In particolare, il gruppo pala di chiusura autobloccante 44 include la pala di chiusura 64, il singolo cuneo 66 e la vite 68 (ad es., vite di fissaggio non caricata) configurati in modo da essere disposti nella stessa porzione di scanalatura di chiusura 48. In seguito allo spostamento radiale 40 del cuneo 66 (ad es., mediante la vite 68) tra la superficie 72 della pala di chiusura 64 e la superficie della scanalatura 54, il cuneo 66 assialmente 38 esercita una forza contro entrambi la pala 64 (ad es. la superficie 72) e la superficie del rotore 54. . In questa posizione, in condizioni d'esercizio, la porzione superiore 90 del cuneo 66 è soggetta a una forza assiale (dovuta al momento centrifugo della pala di chiusura) contro la superficie della scanalatura 54. Ciò evita l'uso di una vite di bloccaggio disposta attraverso la pala 64 nel rotore 12 e le eventuali concentrazioni di sollecitazioni associate nel rotore 12. Inoltre lo stadio delle pale può essere riassemblato senza danneggiare o dover rilavorare a macchina il rotore 12.

La presente descrizione scritta si avvale di esempi per divulgare l'invenzione, inclusa la modalità migliore, nonché per consentire a qualsiasi esperto in materia di attuare l'invenzione, compresi la realizzazione e l'utilizzo di qualsiasi dispositivo o sistema nonché l'esecuzione di qualsiasi metodo incluso. Il campo di applicazione brevettabile dell'invenzione è definito dalle rivendicazioni e può includere altri esempi che dovessero presentarsi agli esperti in materia. Detti altri esempi sono intesi a rientrare nell’ambito delle rivendicazioni, se caratterizzati da elementi strutturali che non differiscono dal linguaggio letterale delle rivendicazioni, oppure nel caso in cui includano elementi strutturali equivalenti con differenze non significative rispetto ai linguaggi letterali delle rivendicazioni.

Claims

CLAIMS/RIVENDICAZIONI 1. Sistema comprendente: una turbomacchina, comprendente: almeno uno stadio o disco del rotore comprendente una porzione periferica disposta intorno a un asse di rotazione dell'almeno uno stadio o disco del rotore, laddove la porzione periferica comprende una scanalatura che si estende circolarmente attorno alla porzione periferica, laddove la scanalatura ha una prima superficie della scanalatura e una seconda superficie della scanalatura disposta in posizione opposta alla prima superficie della scanalatura; almeno una pala disposta nella scanalatura; una pala di chiusura disposta in posizione adiacente alla almeno una pala nella scanalatura, laddove la pala di chiusura ha una prima superficie che si interfaccia con la prima superficie della scanalatura e una seconda superficie disposta in posizione opposta alla prima superficie, e la pala di chiusura interdice il movimento circolare dell'almeno una pala nella scanalatura rispetto all'almeno uno stadio o disco del rotore e un singolo cuneo disposto tra la seconda superficie della pala di chiusura e la seconda superficie della scanalatura, e a contatto con le stesse, per fissare la pala di chiusura nella scanalatura. 2. Il sistema della rivendicazione 1 , laddove la scanalatura comprende una prima porzione dotata di una prima area di sezione trasversale e una seconda porzione dotata di una seconda area di sezione trasversale maggiore della prima area di sezione trasversale. 3. Il sistema della rivendicazione 2, laddove la pala di chiusura e il singolo cuneo sono entrambi disposti nella seconda porzione della scanalatura. 4. Il sistema della rivendicazione 3, laddove la scanalatura comprende una terza superficie della scanalatura disposta tra le superfici prima e seconda della scanalatura e il singolo cuneo è configurato in modo da muoversi radialmente dalla terza superficie della scanalatura per interfacciarsi con la seconda superficie della pala di chiusura e la seconda superficie della scanalatura per fissare la pala di chiusura nella seconda porzione della scanalatura. 5. Il sistema della rivendicazione 4, laddove la turbomacchina comprende una vite che si estende lungo un asse longitudinale attraverso il singolo cuneo per consentire al singolo cuneo di muoversi radialmente. 6. Sistema comprendente: un gruppo di bloccaggio pale per fissare una pluralità di pale in una scanalatura di uno stadio o disco del rotore di una turbomacchina per interdire il movimento circolare della pluralità di pale rispetto allo stadio o disco del rotore, laddove il gruppo di bloccaggio pale comprende: una pala di chiusura configurata in modo da essere disposta in posizione adiacente alle pale nella scanalatura, laddove la pala di chiusura ha una prima superficie configurata per interfacciarsi con una prima superficie della scanalatura e una seconda superficie disposta in posizione opposta alla prima superficie, e la pala di chiusura è configurata per interdire il movimento circolare della pluralità di pale nella scanalatura rispetto all'almeno uno stadio o disco del rotore e un singolo cuneo configurato in modo da essere disposto tra e venire a contatto con la seconda superficie della pala di chiusura e una seconda superficie della scanalatura per fissare la pala di chiusura nella scanalatura, laddove il singolo cuneo è soggetto a una forza assiale sulla seconda superficie della pala di chiusura per fissare la pala di chiusura nella scanalatura. 7. Il sistema della rivendicazione 6, laddove la pala di chiusura e il singolo cuneo sono configurati in modo da essere entrambi disposti in una stessa porzione della scanalatura. 8. Il sistema della rivendicazione 6, laddove il singolo cuneo è configurato in modo da essere disposto nella scanalatura prima della pala di chiusura. 9. Il sistema della rivendicazione 6, laddove il gruppo di bloccaggio pale comprende una vite non caricata che si estende lungo un asse longitudinale attraverso il singolo cuneo per consentire al singolo cuneo di muoversi radialmente per interfacciarsi con la seconda superficie della pala di chiusura e la seconda superficie della scanalatura per fissare la pala di chiusura nella scanalatura. 10. Metodo per fissare le pale in una scanalatura di uno stadio o disco del rotore di una turbomacchina, comprendente: la disposizione di un singolo cuneo in una porzione di scanalatura di chiusura della scanalatura, laddove la porzione di scanalatura di chiusura include una prima superficie della scanalatura, una seconda superficie della scanalatura e una terza superficie della scanalatura, il singolo cuneo è disposto tra le superfici prima e seconda della scanalatura e contro la terza superficie della scanalatura disposta tra le superfici prima e seconda della scanalatura, la prima superficie della scanalatura include una pluralità di incavi, e il singolo cuneo include una prima superficie del cuneo e una seconda superficie del cuneo; l'inserimento radiale di una pala di chiusura avente una prima superficie e una seconda superficie disposta opposta alla seconda superficie nella porzione di scanalatura di chiusura in modo tale che la seconda superficie entri a contatto con la superficie esterna del rotore adiacente alla scanalatura di chiusura, laddove la pala di chiusura include una pluralità di sporgenze che si estendono dalla prima superficie; lo spostamento assiale della pala di chiusura finché la prima superficie non entra a contatto con la prima superficie della scanalatura; lo spostamento radiale della pala di chiusura finché la pluralità di sporgenze non si allineano con la pluralità di incavi della prima superficie della scanalatura; lo spostamento assiale della pala di chiusura finché la prima superficie non si interfaccia con la prima superficie della scanalatura e finché la pluralità di sporgenze non si inseriscono nella pluralità di incavi; e lo spostamento radiale del singolo cuneo dalla terza superficie della scanalatura finché la prima superficie del cuneo non entra a contatto con la seconda superficie della pala di chiusura e la seconda superficie del cuneo non entra a contatto con la seconda superficie della scanalatura per fissare la pala di chiusura all'interno della porzione di scanalatura di chiusura per bloccare il movimento circonferenziale delle pale rispetto allo stadio o disco del rotore. CLAIMS/RIVENDICAZIONI 1. A system, comprising: a turbomachine, comprising: at least one rotor disk or stage comprising a peripheral portion disposed about a rotational axis of the at least one rotor disk or stage, wherein the peripheral portion comprises a groove that extends circumferentially about the peripheral portion, wherein the groove has a first groove surface and a second groove surface disposed opposite the first groove surface; at least one bucket disposed within the groove; a closure bucket disposed adjacent the at least one bucket within the groove, wherein the closure bucket has a first surface that interfaces with the first groove surface and a second surface disposed opposite the first surface, and the closure bucket blocks circumferential movement of the at least one bucket within the groove relative to the at least one rotor disk or stage; and a single wedge disposed between and contacting the second surface of the closure bucket and the second groove surface to secure the closure bucket within the groove.
2. The system of claim 1, wherein the groove comprises a first portion having a first cross-sectional area and a second portion having a second cross-sectional area greater than the first cross-sectional area.
3. The system of claim 2, wherein the closure bucket and the single wedge are both disposed within the second portion of the groove.
4. The system of claim 3, wherein the groove comprises a third groove surface disposed between the first and second groove surfaces, and the single wedge is configured to move radially from the third groove surface to interface with the second surface of the closure bucket and the second groove surface to secure the closure bucket within the second portion of the groove.
5. The system of claim 4, wherein the turbomachine comprises a screw that extends along a longitudinial axis through the single wedge to enable the single wedge to move radially.
6. A system, comprising: a bucket locking assembly for securing a plurality of buckets within a groove of a rotor disk or stage of a turbomachine to block circumfential movement of the plurality of buckets relative to the rotor disk or stage, wherein the bucket locking assembly comprises: a closure bucket configured to be disposed between adjacent buckets within the groove, wherein the closure bucket has a first surface configured to interface with a first groove surface of the groove and a second surface disposed opposite the first surface, and the closure bucket is configured to block circumferential movement of the plurality of buckets within the groove relative to the rotor disk or stage; and a single wedge configured to be disposed between and to contact the second surface of the closure bucket and a second groove surface of the groove to secure the closure bucket within the groove, wherein the single wedge is subject to axial force on the second surface of the closure bucket to secure the closure bucket within the groove.
7. The system of claim 6, wherein the closure bucket and the single wedge are configured to both be disposed within a same portion of the groove.
8. The system of claim 6, wherein the single wedge is configured to be disposed within the groove prior to the closure bucket.
9. The system of claim 6, wherein the bucket locking assembly comprises an unloaded screw that extends along a longitudinal axis through the single wedge to enable the single wedge to move radially to interface with the second surface of the closure bucket and the second groove surface to secure the closure bucket within the groove.
10. A method for securing buckets within a groove of a rotor disk or stage of a turbomachine, comprising: disposing a single wedge into a closure groove portion of the groove, wherein the closure groove portion includes a first groove surface, a second groove surface, and a third groove surface, the single wedge is disposed between first and second groove surfaces and against the third groove surface disposed between the first and second groove surfaces, the first groove surface includes a plurality of recesses, and the single wedge includes a first wedge surface and a second wedge surface; radially inserting a closure bucket having a first surface and a second surface disposed opposite the second surface into the closure groove portion so that the second surface contacts an outer surface of the rotor adjacent the closure groove, wherein the closure bucket includes a plurality of protrusions that extend from the first surface; axially displacing the closure bucket until the first surface contacts the first groove surface; radially displacing the closure bucket until the plurality of protrusions align with the plurality of recesses of the first groove surface; axially displacing the closure bucket until the first surface interfaces with the first groove surface and the plurality of protrusions insert into the plurality of recesses; and radially displacing the single wedge from the third groove surface until the first wedge surface contacts the second surface of the closure bucket and the second wedge surface contacts the second groove surface to secure the closure bucket within the closure groove portion to block circumferential movement of the buckets relative to the rotor disk or stage.