ES2236465T3 - Dispositivo de fijacion de uniones con laminas de estanqueidad. - Google Patents

Abstract

Una turbomáquina que comprende un distribuidor interpuesto axialmente entre dos elementos de estructura, estando constituido dicho distribuidor de varios sectores que tienen palas o álabes directores que se extienden entre elementos de plataforma interior y exterior, de tal manera que al menos uno de dichos elementos de plataforma comprende una lámina de estanqueidad (30), dispuesta radialmente dentro de un espacio que separa dicho elemento de plataforma de un elemento de estructura adyacente, con el fin de garantizar la estanqueidad a los fluidos entre dichos elementos, estando las láminas correspondientes de dos sectores adyacentes en contacto o unidas entre sí y estando sus juntas de unión recubiertas por un cubrejuntas (31), dispuesto entre dichas láminas y un órgano de sujeción de dichas láminas en posición de estanqueidad, caracterizada por el hecho de que el órgano de sujeción está constituido por una pata (33), soportada por un sector (S1) y que se extiende circunferencialmente en la periferia de dicho sector, de tal manera que el extremo libre (32) de dicha pata (33) se apoya sobre el cubrejuntas (31), en una zona angular exterior a dicho sector (S1).

Description

Dispositivo de fijación de uniones con láminas de estanqueidad.

La invención hace referencia al problema de la estanqueidad en una turbomáquina, entre una vena o torrente aerodinámico en cuyo seno pasan gases calientes, y una caja o recinto de alimentación de aire de refrigeración de, por ejemplo, un distribuidor.

Esta se refiere, más precisamente, a un dispositivo de sujeción de juntas de láminas en un distribuidor interpuesto axialmente entre dos elementos de estructura, estando dicho distribuidor constituido por varios sectores que tienen palas o álabes directores que se extienden entre elementos de plataforma interior y exterior, de tal manera que al menos uno de dichos elementos de plataforma comprende una lámina de estanqueidad, dispuesta radialmente dentro de un espacio que separa dicho elemento de plataforma de un elemento de estructura adyacente, con el fin de garantizar la estanqueidad a los fluidos entre dichos elementos, estando las láminas correspondientes de los dos sectores adyacentes en contacto o unidas entre sí, y estando su junta de unión recubierta por un cubrejuntas dispuesto entre dichas láminas unidas entre sí y un órgano de mantenimiento o sujeción de dichas láminas en posición de estanqueidad.

Los dispositivos de estanqueidad de láminas se utilizan por lo común para asegurar la estanqueidad a los fluidos entre los recintos anulares interno y externo de la cámara de combustión, por los que circulan el aire de refrigeración de los distribuidores y de los álabes móviles, y la vena de gases calientes suministrada por la cámara de combustión.

Estas láminas se disponen en el interior de espacios anulares que separan elementos de plataforma de un elemento de estructura y que se apoyan, en la posición de estanqueidad, sobre generatrices de dichos elementos.

Estas láminas se ven sometidas a las presiones existentes sobre sus dos caras. En general, la presión de los gases de refrigeración es superior a la presión de los gases calientes, y las láminas se disponen de tal manera que la diferencia de presiones actúa favorablemente sobre la estanqueidad que se pretende. Sin embargo, al estar las turbomáquinas de aviación sometidas a condiciones de funcionamiento extremadamente variables, pueden sobrevenir numerosos problemas debidos, en particular, a las dilataciones, a las vibraciones y a las pequeñas diferencias de presión que se producen en ciertas fases del vuelo.

Esta es la razón por la que los dispositivos de estanqueidad comprenden medios de solicitación destinados a empujar constantemente las láminas en la posición de estanqueidad.

El documento FR 2.649.463 describe, de esta forma, una junta de estanqueidad de láminas en la cual las láminas se montan de manera que puedan deslizar sobre chavetas axiales, y son cargadas por medio de muelles o resortes que comprenden una parte montada sobre la clavija.

El documento FR 2.786.222 describe unas escuadras de sujeción de las láminas, que comprenden un extremo que se apoya contra la lámina de estanqueidad y un segundo extremo recurvado en forma de horquilla y acoplado dentro de una ranura existente en uno de los elementos de la estructura, a fin de asegurar la colocación axial. Las láminas y las escuadras de sujeción comprenden patas recurvadas, a fin de que las escuadras aseguren, además, la colocación axial de las láminas. Este documento contempla una escuadra de sujeción que es soportada por dos sectores de distribuidor adyacentes, al objeto de apoyarse sobre un cubrejuntas.

En estas dos realizaciones, los elementos elásticos actúan sobre la lámina portada o incorporada en el sector sobre el cual se encuentra montado el resorte o la escuadra de sujeción.

El dispositivo de sujeción de acuerdo con la invención se caracteriza por el hecho de que está constituido por una pata soportada por cada uno de los sectores, y que se extiende circunferencialmente en la periferia de dicho sector, de tal manera que el extremo libre de dicha pata está apoyado sobre el cubrejuntas en una zona angular externa de dicho sector.

La pata está, preferiblemente, retenida sobre el sector por medio de dos uniones desviadas o escalonadas angularmente. Una de las uniones es, ventajosamente, una unión de corredera circunferencial.

Esta disposición permite limitar los desplazamientos angulares de la pata y supervisar o controlar la posición del punto de apoyo.

Las uniones se aseguran, de forma preferida, por medio de remaches axiales cuyos vástagos atraviesan unas aberturas practicadas en la pata. Las láminas se encuentran igualmente montadas de forma deslizante sobre los vástagos de los remaches.

La unión a deslizamiento se dispone, de preferencia, en el extremo de la pata opuesto a su extremo libre, y se encuentra axialmente fija. Por el contrario, la otra unión de la pata se asegura por medio de un sistema de horquilla que solicita continuamente dicha pata en dirección a la lámina.

Otras ventajas y características de la invención se pondrán de manifiesto a partir de la lectura de la siguiente descripción, dada a modo de ejemplo y con referencia a los dibujos que se acompañan, en los cuales:

la Figura 1 representa una vista en corte de una parte de una turbomáquina, que ilustra un ejemplo del entorno en el que puede ser utilizado el dispositivo de estanqueidad de acuerdo con la invención;

la Figura 2 es una vista radial, tomada desde arriba, del dispositivo de sujeción de las láminas de dos sectores adyacentes de un distribuidor;

la Figura 3 es una vista axial y desarrollada o desplegada del dispositivo de sujeción de la Figura 2;

la Figura 4 es una vista en perspectiva de la pata de sujeción de acuerdo con la invención;

la Figura 5 muestra en perspectiva el dispositivo de fijación por remache y horquilla de la pata de la Figura 4; y

la Figura 6 es una vista axial de un cubrejuntas.

La turbomáquina 1 que se muestra en la Figura 1 comprende una cámara de combustión 2 y una turbina de alta presión 3, compuesta de una o varias etapas. Cada etapa de la turbina comprende una fila o hilera de álabes directores 4 y una hilera de álabes móviles 5, dispuestas alternativamente de manera conocida. La turbina de alta presión está soportada por una estructura que comprende, del lado radialmente más exterior, un cárter exterior 6, perteneciente a la cámara de combustión, un anillo exterior 7 de la turbina y un cárter 8 de la turbina, unidos entre sí por pernos. Del lado radialmente más interior de la turbina 3, un cárter interior 9 de la turbina está unido a un cárter interior 10 de la cámara de combustión. La cámara de combustión 2 es anular y está delimitada por una camisa exterior 11 y por una camisa interior 12. De manera convencional, circula aire de refrigeración a alta presión en torno a la cámara de combustión anular 2, dentro del recinto anular exterior 13 delimitado por el cárter exterior 6 y por la camisa exterior 11 de la cámara de combustión 2, y dentro del recinto anular interior 14 delimitado por el cárter interior 10 y por la camisa interior 12 de la cámara de combustión 2. El aire de refrigeración fluye, aguas abajo, a través de unos orificios 15 practicados en la pared 16 que une los extremos de aguas abajo del cárter exterior 6 y de la camisa exterior 11 de la cámara de combustión 2, con el fin de refrigerar los álabes directores 4, y a través de unos orificios 17, practicados en al pared 18 que une los extremos de aguas abajo del cárter interior 10 y de la camisa interior 12 de la cámara de combustión 2, al objeto de refrigerar las plataformas interiores 19 de los álabes directores 4.

De manera conocida, la hilera de álabes directores 4 se realiza con la forma de sectores S de un solo bloque, o monobloque, cada uno de los cuales comprende una pluralidad de álabes directores 4 que unen un elemento de plataforma exterior 20 y un elemento de plataforma interior 19. Es necesario evitar cualquier fuga de aire entre los elementos de plataforma 19 y 20 de los sectores S y los elementos de estructura adyacentes.

De esta forma, se dispone una primera junta de estanqueidad interpuesta en el espacio 21comprendido entre el extremo de aguas arriba 22 de los elementos de plataforma exterior 20 y la pared 16, en el espacio 23 comprendido entre el extremo de aguas abajo 24 de los elementos de plataforma exterior 20 y el anillo exterior 7 de la turbina, y en el espacio 25 comprendido entre el extremo de aguas arriba 26 de la plataforma interior 19 y la pared 18.

Cada una de estas juntas está constituida por una pluralidad de láminas 30 de forma curva y unidas entre sí, cada una de las cuales está soportada por un sector S de distribuidor y se apoya sobre un respaldo 40 formado en el sector S, en los extremos de aguas arriba 22 y de aguas abajo 24 del elemento de plataforma exterior 20, y en el extremo de aguas arriba 26 del elemento de plataforma interior 19. Estas láminas 30 se extienden radialmente hacia el exterior, para las láminas que obturan los espacios 21 y 23, y hacia el interior, en el caso de las láminas 30 destinadas a obturar el espacio 25, y comprenden una generatriz que se apoya sobre el elemento de estructura adyacente.

Dos láminas adyacentes 30a, 30b de una misma junta están en contacto o se unen en el plano P1 que separa dos sectores consecutivos S1 y S2. Tal como se observa en la Figura 2, la junta de unión entre estas dos láminas 30a y 30b está recubierta por un cubrejuntas 31, interpuesto entre los extremos adyacentes de estas láminas y un órgano 32 que solicita la junta en posición de estanqueidad.

El órgano de sujeción 32 es el extremo libre y redondeado de una pata de sujeción 33, retenida sobre un de los sectores, por ejemplo, S1, por medio de dos remaches 40a, 40b, fijados, respectivamente, sobre zócalos 41a, 41b pertenecientes a un elemento de plataforma 19 ó 20. Los vástagos de estos remaches atraviesan unos orificios practicados en correspondencia en la pata de sujeción 33, en la lámina 30a y en unos cubrejuntas 31a y 31b. El extremo 34 de la pata 33, alejado del extremo libre 32, está recurvado en forma de U y comprende unos orificios cilíndricos 50a, 50b con el fin de garantizar una unión fija en dirección circunferencial, y, en consecuencia, este extremo 34 está inmovilizado axialmente. La unión entre el remache 40b y la pata 33 queda garantizada por un dispositivo de horquilla 43 que solicita la porción media de la pata 33 hacia la lámina 30a, de manera que esta unión es libre en dirección circunferencial. Tal como se muestra en la Figura 3, la pata 33 se extiende circunferencialmente sobre el elemento de plataforma del sector S1, si bien el extremo libre 32, que está apoyado sobre el cubrejuntas 31a, se encuentra en el exterior del sector S1 y, en el ejemplo que se muestra en las Figuras 2 y 3, en la zona angular del sector S2. En la Figura 3 puede observarse que el cubrejuntas 31 comprende, en sus extremos, unas entalladuras opuestas 35, atravesadas por los vástagos de remaches adyacentes que portan dos sectores adyacentes S1 y S2.

La Figura 4 muestra en perspectiva una pata de sujeción 33. Las ramas de su extremo 34 comprenden unos orificios cilíndricos alineados 50a y 50b, que son atravesados por el vástago del remache 40a. Se observa igualmente en esta Figura el orificio oblongo 51, atravesado por el vástago del remache 40b con el fin de garantizar una unión de corredera en dirección circunferencial.

La Figura 5 muestra el remache 40b, así como la horquilla que se sitúa a caballo sobre el zócalo 41b, de tal manera que la parte 52 de la horquilla 43 queda apoyada sobre la parte media de la pata 33 que rodea al orificio 51.

La Figura 6 muestra un cubrejuntas 31, destinado a recubrir los extremos adyacentes de dos láminas contiguas 30a y 30b. Los extremos de este cubrejuntas 31 presentan entalladuras opuestas 35, atravesadas por los vástagos de dos remaches contiguos 40a y 40b, montados sobre dos sectores adyacentes.

Claims (7)

1. Una turbomáquina que comprende un distribuidor interpuesto axialmente entre dos elementos de estructura, estando constituido dicho distribuidor de varios sectores que tienen palas o álabes directores que se extienden entre elementos de plataforma interior y exterior, de tal manera que al menos uno de dichos elementos de plataforma comprende una lámina de estanqueidad (30), dispuesta radialmente dentro de un espacio que separa dicho elemento de plataforma de un elemento de estructura adyacente, con el fin de garantizar la estanqueidad a los fluidos entre dichos elementos, estando las láminas correspondientes de dos sectores adyacentes en contacto o unidas entre sí y estando sus juntas de unión recubiertas por un cubrejuntas (31), dispuesto entre dichas láminas y un órgano de sujeción de dichas láminas en posición de estanqueidad,

caracterizada por el hecho de que el órgano de sujeción está constituido por una pata (33), soportada por un sector (S1) y que se extiende circunferencialmente en la periferia de dicho sector, de tal manera que el extremo libre (32) de dicha pata (33) se apoya sobre el cubrejuntas (31), en una zona angular exterior a dicho sector (S1).

2. Una turbomáquina de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que la pata (33) es retenida sobre el sector (31) por dos uniones desviadas o escalonadas angularmente.

3. Una turbomáquina de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada por el hecho de que una de las uniones es una unión de corredera circunferencial.

4. Una turbomáquina de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizada por el hecho de que las uniones se aseguran por medio de dos remaches axiales (40a, 40b) que atraviesan unas aberturas dispuestas en la pata (33).

5. Una turbomáquina de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizada por el hecho de que la unión de corredera se asegura por medio de un sistema de horquilla (43) que solicita continuamente dicha pata (33) en dirección hacia la lámina (30).

6. Una turbomáquina de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada por el hecho de que la otra unión de la pata se dispone en el extremo (34) de la pata (33) opuesto al extremo libre (32) y está axialmente fija.

7. Una turbomáquina de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizada por el hecho de que el cubrejuntas (31) comprende unas entalladuras (35) opuestas en sus extremos, y por el hecho de que dichas entalladuras son atravesadas por unos remaches contiguos (40a, 40b), pertenecientes a dos sectores adyacentes (S1, S2).