ES2330379T3 - Seccion axial de un rotor para un rotor de turbina. - Google Patents
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Abstract
Sección axial de rotor (12) para un rotor de turbina, con una superficie periférica exterior (16), adyacente a dos primeras superficies laterales del lado frontal (14), en la cual se encuentran dispuestas, ranuras de anclaje del álabe (18), distribuidas sobre la periferia y extendidas en sentido axial para los álabes de rodete de la turbina, y otra superficie periférica (22), la cual es adyacente, radialmente más hacia el interior, a una de las dos primeras superficies periféricas (14), en la cual se encuentra dispuesta, al menos, una ranura de obturación (24), extendida en sentido periférico y abierta radialmente hacia el exterior, que se encuentra provista de varios elementos compactos (32) insertados en ella, los cuales cubren, al menos parcialmente, las aberturas del lado frontal de las ranuras de anclaje del álabe (18), colindando una segunda superficie periférica (29) con la otra superficie periférica (22), y estando cada elemento compacto (32), provisto de un orificio (27) en la segunda superficie lateral (29), el cual penetra, extendido en sentido axial, al menos una de las paredes laterales de la ranura de obturación (24), encontrándose cada elemento compacto (32) asegurado contra un desplazamiento en sentido periférico mediante un perno (76) asentado en el orificio (27) y disponiendo, en cada caso, de un medio con el cual, cada perno (76), se encuentra asegurado contra un desplazamiento a lo largo del orificio, caracterizada porque el medio comprende una chapa de seguridad (77) con al menos un orificio (81), el cual se encuentra alineado con uno de los orificios (27) de las paredes laterales de la ranura de obturación (24), de manera que el perno (76) insertado en los orificios alineados (27, 81) respectivamente, preserve a la chapa de seguridad (77) de soltarse.
Description
Sección axial de un rotor para un rotor de
turbina.
La presente invención hace referencia a una
sección axial de rotor para un rotor de turbina, con una superficie
periférica exterior, adyacente a dos primeras superficies laterales
del lado frontal, en la cual se encuentran dispuestas ranuras de
anclaje del álabe, distribuidas sobre la periferia y extendidas en
sentido axial, para los álabes de rodete de la turbina, y otra
superficie periférica, la cual es adyacente, radialmente más hacia
el interior, a una de las dos primeras superficies periféricas, en
la cual se encuentra dispuesta, al menos una ranura de obturación,
extendida en sentido periférico y abierta radialmente hacia el
exterior, que se encuentra provista de varios elementos de
obturación insertados en ella, los cuales cubren, al menos
parcialmente, las aberturas del lado frontal de las ranuras de
anclaje del álabe.
Una sección axial de rotor para una turbina
conforme a esta categoría y/o un rotor conforme a esta categoría,
se conoce, por ejemplo, del escrito de publicación DE 1 963 364. La
sección del rotor conformada a modo de un disco de rotor, se
encuentra equipada con ranuras de anclaje para los álabes de la
turbina, que corren en sentido axial, encontrándose dispuesta del
lado frontal, una ranura receptora de circulación continua para las
chapas obturadoras. En la pared lateral de la ranura receptora, se
encuentran dispuestos varios salientes distribuidos uniformemente
en sentido periférico, que cubren parcialmente la base de la ranura
receptora. Además, una chapa obturadora con forma de placa, se
conoce del escrito de publicación, la cual presenta, en su borde
interior, dispuesto radialmente hacia el interior, un ensanchamiento
bilateral, que se corresponde, aproximadamente, al ancho de la
ranura receptora. A la vez, observado en sentido periférico, el
ancho se encuentra seccionalmente interrumpida por entalladuras,
las cuales se encuentran conformadas en forma amplia,
correspondientemente con los salientes de la ranura receptora. Por
ello, la chapa de obturación se deja insertar en la ranura
receptora, mediante un movimiento externo completamente radial y,
luego de un desplazamiento en sentido periférico, el cual se
corresponde aproximadamente con el ancho del saliente, se deja
enganchar con ella. Luego, el ensanchamiento de la chapa de
obturación sujeta por detrás a los salientes de la ranura receptora,
de manera que la chapa de obturación no se pueda mover hacia el
exterior. Para el montaje de las chapas de obturación, éstas se
insertan sucesivamente en la ranura receptora y, recién a
continuación, se desplazan conjuntamente en sentido periférico. A
causa de esto, es evitada la necesidad de una cerradura para la
chapa obturadora. Luego de la inserción y del desplazamiento de las
chapas de obturación, los álabes son encajados en sus ranuras. A
continuación, los cantos exteriores de las chapas de obturación,
son encajados en ranuras laterales de los álabes con forma de
plataforma, de manera que éstas se encuentren aseguradas contra un
desplazamiento axial. Para finalizar el montaje, las chapas de
obturación son fijadas mediante un tornillo, en su posición
levantada. Entonces, cualquier ensanchamiento está en contacto con
el saliente. Mediante esta disposición de los componentes, se puede
separar un primer espacio, el cual se encuentra entre la chapa de
obturación y el lado frontal del disco de rotor, de un segundo
espacio, que se encuentra ubicado al otro lado de la chapa de
obturación, para la conducción de diferentes medios. Para lograr un
cierre hermético especialmente bueno, la chapa de obturación con su
ensanchamiento, es adyacente a aquella pared lateral de la ranura
receptora, en la cual no se encuentre dispuesto ningún saliente.
Además, un borde interior de la ranura que corre coniformemente, se
ocupa de que la chapa de obturación sea presionada, contra la pared
lateral sin salientes, bajo influencia de fuerza centrífuga.
Una desventaja de la disposición conocida, es la
costosa construcción de las superficies laterales del disco de
rotor y de las chapas de obturación con salientes y con
entalladuras. Otra desventaja, es la utilización de un tornillo
para asegurar a las chapas de obturación de un desplazamiento en
sentido periférico. A causa del esfuerzo térmico alternativo que se
manifiesta entre la marcha y la parada y, a causa del gas caliente
que circula por la turbina, pueden llegar a surgir problemas de
corrosión y de resistencia en la atornilladura. Eventualmente, ésta
no se pueda desatornillar conforme a las disposiciones. En este
caso, el tornillo es eliminado taladrando, con lo cual este
procedimiento, normalmente, es llevado a cabo en el rotor, que
todavía se encuentra ubicado en la mitad inferior de la carcasa de
la turbina de gas. Con todo esto, puede ocurrir que caigan virutas
en la mitad inferior de la carcasa, las cuales pueden ocasionar
suciedades involuntarias en el subsiguiente funcionamiento.
Además, de la FR 2 524 933 se conoce un
dispositivo de seguridad para álabes contra el desplazamiento axial,
los cuales son sostenidos mediante una chapa desplazable en sentido
periférico. Sin embargo, la disposición mostrada, no es apropiada
para hermetizar un espacio cercano al disco frente a un espacio
existente al otro lado de la chapa.
Adicionalmente, del escrito de publicación DE 30
33 768 A1, se conoce un subgrupo del rotor para un disco de rotor
de una turbina, la cual presenta un anillo de obturación de una
pieza, para la seguridad axial de los álabes. Sin embargo, a causa
del anillo de obturación de una pieza, éste es apropiado únicamente
para turbinas de gas para aviones, ya que éstas se montan en
sentido axial a través de apilamiento. Por el contrario, turbinas
de gas industriales son armadas de dos mitades de carcasas, que
envuelven al rotor completamente montado. El anillo de obturación
de una pieza de la DE 30 33 768 A1 es enganchado, a modo de cierre
de bayoneta, con el disco de la turbina. Para ello, tanto en el
disco de la turbina, como en el anillo de obturación, se encuentran
dispuestas discontinuamente salientes y entalladuras repartidas a lo
largo de la periferia. Para el montaje, el anillo de obturación es
colocado contra el disco de rotor, enfrentándose las entalladuras y
los salientes entre sí. A continuación, éstos pueden ser enganchados
entre sí, girando mínimamente ambas partes una contra la otra.
Una sección axial de rotor con características
del concepto general, conforme a la reivindicación 1, se conoce de
la US-A-5 713 721.
Por ende, es objeto de la presente invención,
poner a disposición una sección axial de rotor para una turbina
industrial y un elemento de obturación para un rotor equipado con
álabes de una turbina, los cuales se encuentren mejorados en cuanto
al montaje y al desmontaje de elementos de obturación y de
álabes.
Este objeto es resuelto mediante una sección
axial de rotor con las características conformes a la reivindicación
1.
Conforme al concepto general de la
reivindicación 1, la sección axial del rotor se destaca
especialmente, por el hecho de que el medio, comprende una chapa de
seguridad con, al menos un orificio, el cual se encuentra alineado
con uno de los orificios de las paredes laterales de la ranura de
obturación, de manera que el perno insertado en los orificios
alineados respectivamente, preserve a la chapa de seguridad de
soltarse.
Se encuentra previsto por consiguiente, que el
perno insertado en los orificios preserve a la chapa de seguridad
de soltarse y que, a la inversa, la chapa de seguridad, preserve al
perno de soltarse. De esta manera, es posible fabricar un
dispositivo de seguridad de los elementos de obturación, contra un
desplazamiento en sentido periférico, que sea simple, rápido y
fácil de montar y/o desmontar. Por medio de la utilización de un
perno asentado en un orificio, el cual se encuentra igualmente en
arrastre de forma con cada elemento de obturación asignado a él,
puede ser declarado un componente reutilizable para la seguridad de
los elementos de obturación. Únicamente las chapas de seguridad
están conformadas a modo de repuesto para uso único, por lo cual se
permite lograr un desmontaje y un montaje económico de los álabes y
de los elementos de obturación. Además, las chapas de seguridad y
los pernos se pueden fabricar económicamente.
En las subreivindicaciones, se encuentran
detalladas ejecuciones ventajosas.
Conforme a un primer perfeccionamiento
ventajoso, se encuentra prevista, en la superficie periférica más
amplia, una ranura de seguridad adyacente a la ranura de
obturación, en la cual se encuentran insertadas las chapas de
seguridad. Si bien es cierto, que las chapas de seguridad también
pueden estar dispuestas en la ranura de obturación, conforme a la
ejecución arriba mencionada, tanto los elementos de obturación como
también las chapas de seguridad, se pueden colocar de manera mucho
más simple y con menos esfuerzo, si existe, en la sección axial del
rotor, una ranura prevista para cada uno de los dos elementos
respectivamente. En el caso arriba mencionado, el orificio donde se
encuentra asentado el perno, también se extiende a través de las
paredes laterales de la ranura de seguridad.
El asentamiento de la chapa de seguridad en una
ranura de seguridad propia, es especialmente ventajoso, cuando la
chapa de seguridad se deforma dúctilmente durante el montaje, es
decir cuando debe ser doblada. Las paredes laterales de la ranura
de seguridad son especialmente apropiadas para soportar las fuerzas
operantes en ello.
Preferentemente, la chapa de seguridad posee
forma de placa y se encuentra provista, en condición de
funcionamiento, de una extensión radial que es mayor a la
profundidad de la ranura de seguridad. La chapa de seguridad,
presenta especialmente una longitud radial de este tipo de manera
tal, que luego de insertarse en la ranura de seguridad, pueda ser
encorvada alrededor de la superficie periférica restante, hasta que,
en estado encorvado, cubra al menos parcialmente, al orificio
dispuesto en la segunda superficie lateral, a través del cual ha
sido insertado el perno. La chapa de seguridad puede estar
conformada, por ejemplo, como dos ramas de chapa. Una de las dos
ramas de chapa, presenta un orificio para la recepción del perno y
la otra rama de chapa, está diseñada como lengüeta, la cual puede
cubrir mínimamente al orificio dispuesto en la segunda superficie
lateral. Por ello, la lengüeta bloquea la abertura del orificio, de
manera que el perno se encuentre bloqueado. Entonces, éste no puede
desplazarse hacia afuera del orificio, aún con las vibraciones que
se producen durante el funcionamiento de la turbina. Para desmontar
el perno, el elemento de obturación y/o el álabe, únicamente la
lengüeta prevista en la chapa de seguridad debe doblarse hacia
atrás con un hierro plano, de manera tal, que la abertura del
orificio, en el cual se asienta el perno, sea nuevamente
desbloqueada. A continuación, se puede extraer el perno a través de
la abertura.
En otra ejecución ventajosa, un extremo del
perno, sobresale parcialmente del orificio de la segunda superficie
periférica, de manera que este extremo, pueda ser unido a la chapa
de seguridad por arrastre de forma. Por ejemplo, el lado frontal
del perno que sobresale de la sección del rotor, se encuentra
provisto de, al menos un saliente que es sujetable por detrás, por
la rama de chapa de la chapa de seguridad que cubre al orificio. De
esta manera, se garantiza que la rama de chapa de la chapa de
seguridad, sea unida fijamente al extremo del perno, lo que además
evita, que la chapa de seguridad se doble hacia arriba bajo fuerza
centrífuga. En esta ejecución, el perno se encuentra asegurado de
manera especialmente fiable contra un soltado involuntario. En
esto, el arrastre de forma puede estar diseñado de manera tal, que
la rama de chapa de la chapa de seguridad, unida al extremo
sobresaliente del perno, sea presionada contra la segunda superficie
lateral bajo fuerza centrífuga. Entonces, para la apertura del
arrastre de forma, se debe vencer una fuerza mínima de rozamiento
entre el perno y la chapa de seguridad, lo que siempre evita
fiablemente, un doblamiento involuntario hacia arriba de la chapa
de seguridad, durante el funcionamiento de la turbina de gas.
En otra ejecución de la chapa de seguridad, ésta
se encuentra diseñada en U, con dos ramas de chapa de extremos
libres, estando previsto un orificio para el perno, en cada una de
las ramas de chapa respectivamente. En esto, ambos orificios no se
encuentran exactamente enfrentados entre sí. En ello, la forma en U
de la chapa de seguridad, se encuentra diseñada de manera tal, que,
insertada en la ranura de obturación o en la ranura de seguridad,
pueda ser manipulada de manera elástico flexible, a fin de que, los
orificios de la chapa de seguridad, como así también el orificio
previsto en la segunda superficie periférica, puedan ser conformados
alineadamente, para que el perno pueda ser insertado. En esto, el
perno se encuentra provisto, en su extremo sobresaliente de la
superficie periférica, de una ranura anular, en la cual se puede
enclavar uno de los orificios de la chapa de seguridad. Con esta
ejecución, también se puede lograr una fijación autoajustable del
perno.
Conforme a otro diseño de la chapa de seguridad,
el orificio presenta una abertura del tipo de un ojo de cerradura,
con un diámetro menor y uno mayor, presentando el perno, un diámetro
exterior mayor que el diámetro menor del ojo de cerradura, y
encontrándose provisto de una ranura anular de circulación continua,
en la que la chapa de seguridad encaja con su ojo de cerradura.
Para el montaje de este dispositivo de seguridad, la chapa de
seguridad es insertada, primero, en la ranura de seguridad y, a
continuación, el perno es insertado en el orificio previsto para
ello. Así pues, la chapa de seguridad es levantada hacia el
exterior, de manera que el diámetro menor del ojo de cerradura,
encaje en la ranura anular de circulación continua del perno.
Luego, la chapa de seguridad es encorvada en la posición elevada,
para ser así fijada en esta posición. Entonces, la chapa de
seguridad es adyacente en su extremo exterior con la superficie
periférica más amplia de la sección del rotor.
Convenientemente, la sección del rotor es
conformada a modo de un disco de rotor, el cual puede ser una de
las partes del rotor de una turbina.
La invención es explicada mediante un dibujo.
Éstos muestran:
Fig. 1 el corte longitudinal a través de la
periferia externa de un disco de rotor, para la turbina de una
turbina de gas,
Fig. 2 un elemento de obturación con forma de
placa, en representación en perspectiva,
Fig. 3 el corte longitudinal a través del rotor
de la turbina de gas, con álabes de turbina insertados, y con
elementos de obturación insertados, dispuestos del lado frontal,
Fig. 4 una chapa de seguridad, conforme a una
primera ejecución, en representación en perspectiva,
Fig. 5 la chapa de seguridad conforme a la Fig.
4, en corte longitudinal,
Fig. 6 un perno adaptado, conforme a la Fig.
4,
Fig. 7 el elemento de obturación, dispuesto en
la ranura de obturación, asegurado por un perno y por una chapa de
seguridad, conforme a la primera ejecución,
Fig. 8 una chapa de seguridad, en una
representación en perspectiva, conforme a una segunda ejecución,
Fig. 9 el perno perteneciente a la chapa de
seguridad, conforme a la Fig. 8, en representación en
perspectiva,
Fig. 10, 11 los pasos del montaje, en
representaciones de corte longitudinal, para la fabricación del
dispositivo de seguridad del perno contra pérdida, conforme a la
segunda ejecución,
Fig. 12 una tercera ejecución de una chapa de
seguridad, en representación en perspectiva,
Fig. 13 el perno a unirse con la chapa de
seguridad conforme a Fig. 12 en representación en perspectiva,
Fig. 14 la chapa de seguridad, conforme a la
Fig. 12 y el perno insertado en el disco de rotor, conforme a Fig.
13 en representación montada,
Fig. 15 una cuarta ejecución de una chapa de
seguridad, en representación en perspectiva,
Fig. 16 la chapa de seguridad diseñada según
Fig. 15, en estado montado.
Las turbinas de gas y su modo de funcionar son
conocidos, en general. Los rotores de las turbinas de gas, pueden
estar formados, por ejemplo, de varios discos de rotor ubicados uno
junto a otro, los cuales se encuentran tensionados por un tensor
central, o también por varios tensores descentralizados. Así pues,
cada rotor comprende varias secciones del rotor, las cuales pueden
estar conformadas a modo de un disco de rotor respectivamente.
La Fig. 1, muestra el corte longitudinal a
través de la periferia exterior 8 de un disco de rotor, conforme a
la invención 10, el cual presenta una sección axial 12 del rotor de
turbina. El disco de rotor 10, presenta una perforación del cubo no
esquematizada, para la recepción del tensor central. La periferia
exterior 8 del disco de rotor 10, se encuentra conformada con dos
primeras superficies laterales enfrentadas del lado frontal 14, las
cuales se encuentran unidas entre sí, a través de una superficie
periférica 16. A lo largo de la periferia, se encuentran,
uniformemente distribuidas, varias ranuras de anclaje de álabes 18.
En ello, el corte a través del disco de rotor 10, se encuentra
extendido de manera tal, que éste pasa por una de las ranuras de
anclaje de álabes 18, previstas en la superficie periférica 16.
Cada ranura de anclaje del álabe 18, con forma de abeto,
representada en el corte longitudinal, se extiende en sentido axial
del rotor y, en ello, se encuentra abierta tanto radialmente hacia
el exterior, como también axialmente del lado frontal. La ranura de
anclaje del álabe 18, se encuentra prevista para la recepción de un
álabe de la turbina.
En el ejemplo representado, se encuentran
previstas, para las dos primeras superficies laterales 14, otras
superficies periféricas adyacentes, radialmente más hacia el
interior 22. La superficie periférica 22, puede estar conformada,
por ejemplo, a modo de un escalón, como se representa a la
izquierda, en el disco de rotor 10. En la superficie periférica 22,
se encuentra dispuesta una ranura de obturación 24, extendida
radialmente abierta hacia el exterior, en sentido periférico. En o
por la abertura 20 de cada ranura de obturación 24, se encuentra
previsto un saliente de circulación continua del lado frontal 28, el
cual cubre, al menos parcialmente, la abertura 20 de la ranura de
obturación 24, en sentido axial respectivamente, bajo la formación
de una muesca 30. El saliente 28, presenta una superficie de apoyo,
que indica hacia la ranura de obturación 24.
Adyacente a la ranura de obturación 24, se
encuentra prevista, en todas las otras superficies periféricas 22,
una ranura de seguridad igualmente de circulación continua 26. En
esta ranura de seguridad 26, pueden ser montadas chapas de
seguridad, mostradas más adelante, mediante las cuales son
asegurados los pernos y los elementos de obturación. Para los
pernos, se encuentran previstos orificios que se extienden en
sentido axial del rotor 27, los cuales penetran las paredes
laterales de la ranura de seguridad 26 y una pared lateral de la
ranura de obturación 24, respectivamente. En ello, los orificios
perforados 27, también se extienden por segundas superficies
laterales 29 del disco de rotor 10.
Tanto la ranura de obturación 24, como también
la ranura de seguridad 26, pueden estar conformadas, en lugar de
como un escalón, también a modo de salientes que sobresalgan hacia
el exterior, previstos en un balcón. Lo mencionado se encuentra
representado en la Fig. 1, al lado derecho del disco de rotor
10.
Cada ranura de obturación 24, está prevista para
la recepción de elementos de obturación 32, los cuales se
encuentran representados en perspectiva en la Fig. 2. El elemento de
obturación 32, comprende un cuerpo principal fundamentalmente
cuadrangular, con forma de placa 34, el cual presenta un área
central 40, ubicada entre un borde interior 36, previsto
radialmente hacia el interior en condición de funcionamiento, y
entre un canto exterior 38, previsto radialmente hacia el exterior
en condición de funcionamiento. El área central 40, se encuentra
conformada a modo de dos paredes laterales 48, 49 que,
fundamentalmente, presentan una distancia invariable entre sí, es
decir que el ancho de la pared del área central 40, es
fundamentalmente constante. El borde interior 36 y el canto
exterior 38, se encuentran unidos entre sí, por dos aristas
laterales rectilíneas 42. El borde interior 36, presenta, frente al
área central 40, un ensanchamiento abultado 44, bajo la formación
de una superficie de apoyo 46 dirigida hacia el exterior. El
ensanchamiento 44 y la superficie de apoyo 46, se extienden sobre
toda la longitud del borde interior 36, que corre en sentido
periférico, y así pues, pasan ininterrumpidamente entre ambas
aristas laterales 42.
En ello, el ensanchamiento 44, está previsto
únicamente en aquella pared lateral 48 del elemento de obturación
32, la cual se encuentra enfrentada a la primera superficie lateral
14 de la sección del rotor 12, en condición de funcionamiento. En
la primera pared lateral 49 del elemento de obturación 32, opuesta a
la primera superficie lateral 14, el área central 40 pasa, sin
desalinearse, al borde interior 36.
Además, en el elemento de obturación 32, se
encuentran previstos varios espaciadores 50, distanciados entre sí
tanto en sentido periférico, como también en sentido radial. En
ello, éstos se encuentran dispuestos en aquella pared lateral 48
del elemento de obturación 32, la cual es opuesta a la primera
superficie lateral 14 de la sección del rotor 12.
Sobre la pared lateral 49 del elemento de
obturación 32, opuesta a la primera superficie lateral 14 de la
sección del rotor 12, está prevista, en el área del canto exterior
38, una proyección 54 que se extiende transversalmente al sentido
radial. En ello, la proyección 54 presenta una punta de obturación
dirigida hacia el exterior 56, que corre en sentido periférico.
Además, el elemento de obturación 32, presenta
una entalladura 63 en el área del borde interior 36, para la
recepción de un elemento de seguridad. En ello, la entalladura 63,
se encuentra dispuesta de manera tal, que ésta no interrumpa la
superficie de apoyo exterior 46 del ensanchamiento 44.
Preferentemente, la entalladura 63 está diseñada como un agujero
ciego, y se encuentra dispuesta sólo en aquella pared lateral 49, la
cual es opuesta a la primera superficie lateral 14 del disco de
rotor 10.
La Fig. 3 muestra, tal como la Fig. 1, el corte
longitudinal a través del área externa de un disco de rotor 10,
encontrándose también representado un álabe 58, dispuesto en una
ranura de anclaje del álabe 18. El álabe 58, presenta una base 55
del lado del rotor, la cual se acopla, en una pieza, una plataforma
57 y a ésta, a continuación, una hoja de pala perfilada
aerodinámicamente 59.
La base 55 del álabe 58, posee forma de abeto en
el corte longitudinal, y se corresponde con la forma de abeto de la
ranura de anclaje del álabe 18. La representación esquemática del
contorno de la base del álabe 55, y la de la ranura de anclaje del
álabe 18, se encuentra reproducida con un giro de 90º, frente al
resto de la representación de la Fig. 3. Así pues, también la
ranura de anclaje del álabe 18, representada en la figura 3, se
extiende entre las dos primeras superficies laterales 14 de la
sección axial del rotor 12, tal como se representa correctamente en
la Fig. 1.
Además, los extremos 61 de álabes fijos 60 del
lado frontal, se encuentran esbozados esquemáticamente, los cuales
están dispuestos, observados en la dirección de corriente del medio
de trabajo de la turbina de gas, contra la corriente y con la
corriente del álabe 58. En ello, los álabes fijos 60, se encuentran
estrelladamente dispuestos en coronas. Los álabes fijos 60 de cada
una de las coronas, se encuentran estabilizados por un anillo de
fijación previsto del lado frontal 62. El anillo de fijación 62,
envuelve completamente al rotor 65 de la turbina de gas, y es
sostenido por los álabes fijos resistentes a giros 60. En ello, el
anillo de fijación 62, se encuentra dispuesto en un espacio libre
68, ubicado entre las primeras superficies laterales 14 de discos
de rotor 10 adyacentes.
A través de los elementos de obturación 32,
insertados en las ranuras de obturación 24, a ambos lados del disco
de rotor 10, se asegura al álabe 58 contra el desplazamiento axial
dentro de la ranura de anclaje del álabe 18.
El espacio libre 68, es dividido en dos espacios
70, 72 por el elemento de obturación 32. El primer espacio 70, está
limitado axialmente, por la pared lateral 48 del elemento de
obturación 32, y por la primera superficie lateral 14 de la sección
del rotor 12, enfrentada a ésta pared lateral 48. Al segundo espacio
72, le corresponde el resto del espacio libre 68, y es parcialmente
limitado por la pared lateral 49 del elemento de obturación 32.
Además, se encuentran provistos, en el disco de
rotor 10, canales de refrigeración 66 para la conducción de
refrigerante.
A continuación, se describen cuatro diferentes
ejecuciones de la invención, denominándose con números de referencia
idénticos a los mismos componentes de las diferentes ejecuciones.
Conforme a la numeración de la ejecución uno a cuatro, los números
de referencia correspondientes, se encuentran, además, provistos de
un sufijo a-d correspondiente, para la
identificación de la ejecución.
En cada ejecución, un par es descrito, compuesto
de una chapa de seguridad 77 y de un perno utilizado para ella
76.
La Fig. 4, muestra una chapa de seguridad 77a
flexible elástica, conforme a una primera ejecución. La chapa de
seguridad 77a, está diseñada en U, con dos ramas de chapa de
extremos libres 79a, 80a, estando previsto, en cada una de las
ramas de chapa 79a, 80a, un orificio 81a respectivamente, para el
perno 76a. Ambas ramas de chapa 79a, 80a, se encuentran unidas
entre sí por un puente 84a, y están ubicadas mínimamente en diagonal
entre sí, de manera que los dos orificios 81a en ese lugar
previstos, no se alineen entre sí.
Conforme a la Fig. 5, ambas ramas de chapa 79a,
80a presentan dimensiones distintas, que se diferencian en la
medida \Deltah. Esta medida, también se corresponde con el
desplazamiento de ambos orificios 81a de la chapa de seguridad
destensada 77a.
El perno 76a representado en la Fig. 6, puede
ser conjuntamente armado junto con la chapa de obturación 77a,
conforme a la Fig.4, en el disco de rotor 10, para la seguridad del
elemento de obturación 32. El perno 76a, presenta una extensión
axial entre dos extremos de pernos 82a, 83a, estando provisto el
primer extremo 82a, de un bisel 85a, para una mejorada capacidad de
montaje. El segundo extremo 83a, se encuentra provisto de una
ranura anular 87a de circulación toroidal.
En la Fig. 7, se muestra un corte longitudinal a
través de un sector de la sección axial del rotor 12, en el cual la
chapa de seguridad 77a, conforme a la Fig. 4, se encuentra montada
con un perno 76a, conforme a la Fig. 6. En el disco de rotor 10, se
encuentra dispuesto un escalón, en el cual está previsto el orificio
27 que se extiende en sentido axial, el cual finaliza en una pared
lateral de la ranura de obturación 24. Para el montaje, se debe
insertar en la ranura de obturación 24, además del elemento de
obturación 32, adicionalmente la chapa de seguridad 77a con su rama
de chapa 79a. Para esto, se debe tener en cuenta que, el orificio
27, los orificios 81a y la entalladura 63 prevista en el elemento
de obturación, se encuentren en una línea axial imaginaria. A causa
de que los dos orificios 81a de la chapa de seguridad 77a se
encuentran desplazados entre sí, los orificios 81a, 27 se
encuentran en radios diferentes, respecto del eje de rotación del
rotor. A continuación, el elemento de obturación 32, insertado en
la ranura de obturación 24, se debe mover hacia el exterior, es
decir se debe levantar. Posteriormente, el perno 76a es conducido
por el orificio 81a de la otra rama de chapa 80a y, luego, es
insertado en el orificio 27. Para facilitar la introducción del
perno 76a, una fuerza de asistencia F_{assy} orientada hacia el
interior, puede actuar sobre el puente de unión 84a de la chapa de
seguridad en U 77a, para que ésta sea doblada de manera flexible
elástica. Por el doblamiento de la chapa de seguridad flexible
elástica 77a, todo los orificios 81a, 27 llegan al mismo radio del
rotor, de manera que el perno 76a puede seguir siendo encajado sin
problemas. Después de que el perno 76a haya alcanzado su posición
de funcionamiento, conforme a la FIG: 7, y de que la fuerza de
asistencia F_{assy} se haya retirado, la rama de chapa 79a de la
chapa de seguridad 77, puede retornar elásticamente a la ranura
anular 87 prevista en el perno 76a, de manera que el perno 76a se
encuentre asegurado contra un desplazamiento radial, a causa del
arrastre de forma de la ranura anular 87a y de la rama de chapa 79a.
La chapa de seguridad 77a es sostenida por el perno 76a mismo.
Fuerzas centrífugas que aparecen aún durante el
funcionamiento, evitan que el perno 76a se pueda soltar de su
arrastre de forma. Por el contrario, la fuerza centrífuga que actúa
sobre la chapa de obturación 77a, evita que se suelte el arrastre
de forma entre, el perno 76a y la chapa de seguridad 77a.
Para desmontar el primer elemento de obturación
77a, conforme a la Fig. 4, éste se debe deformar únicamente por una
fuerza elástica F_{assy} orientada radialmente hacia el interior,
hasta que se suelte el arrastre de forma entre la chapa de
seguridad 77a y el perno 76a, en el área de la ranura anular 87a. A
continuación, el perno 76a se puede extraer del orificio 27, luego
la chapa de seguridad 77a y el elemento de obturación 32. Desde
luego, también es posible montar la chapa de seguridad 77a en la
ranura de seguridad 26.
Una segunda ejecución de la chapa de seguridad
77b, se encuentra representada en la Fig. 8. El elemento de
obturación formado antes del montaje, fundamentalmente por dos ramas
de chapa 79b, 80b, dispuestas entre sí en ángulo recto, presenta
únicamente un orificio 81b en una de las dos ramas de chapa 79b. La
otra de las dos ramas de chapa 80a, es coniforme y, con ello, posee
forma de lengüeta. El perno 76b a utilizar para este elemento de
seguridad 77b, se muestra en la Fig. 9 en representación en
perspectiva. También éste se encuentra provisto, en su primer
extremo 82b, de un bisel 85b. El perno 76b, está diseñado sólo
cilíndricamente en su extremo enfrentado 83b, y presenta un agujero
ciego 89b del lado frontal, con una rosca para un extractor.
El montaje de la chapa de seguridad 77b del
perno 76b, se encuentra representada en las figuras 10 y 11.
Contrariamente a la primera ejecución, conforme a la Fig. 7, el
escalón previsto para la formación de la ranura de obturación 24,
que corre en sentido periférico, se encuentra continuamente
ranurado, de manera que, a causa de esto, se forma la ranura de
seguridad 26. La ranura de seguridad 26, está prevista para la
recepción de la chapa de seguridad 77b, conforme a la Fig. 8. Para
el montaje, aquella rama de chapa 79b de la chapa de seguridad 77b,
en la que está prevista un orificio 81b, es insertada en la ranura
de seguridad 26. En ello, hay que tener en cuenta, que el orificio
81b se alinee con el orificio 27. A continuación, se levanta el
elemento de obturación 32, insertado en la ranura de obturación 24,
de manera que su entalladura 63 se encuentre frente al orificio 27.
Así pues, se empuja al perno 76b en el orificio 27 y por el orificio
81b, hasta que el perno 76b encaje, con su primer extremo 82b, en
la entalladura 69 de la chapa de obturación 32. Preferentemente, el
perno 76b es empujado hasta tanto, su segundo extremo 83b, esté
completamente encastrado en el orificio 27. A continuación,
mediante la aplicación de una fuerza de montaje F, orientada
radialmente hacia el interior, la segunda rama de chapa 80b es
encorvada hacia el interior, hasta que la rama antes libre 80, cubra
la abertura del orificio 27 del lado frontal, y que bloquee al
perno 76b contra un desplazamiento a lo largo del orificio 27 (Fig:
11). Para que la rama de chapa 79b provista del orificio 81b, esté
sujeta de manera segura durante la deformación plástica de la rama
de chapa con forma de lengüeta 80b, la chapa de seguridad 77b, no se
encuentra inserta, a diferencia de la solución conforme a la Fig.
7, en la ranura de obturación 24, sino en la ranura de seguridad
26. Las paredes laterales de la ranura de seguridad 26, sirven de
contrasoporte para el proceso de doblado. Para el desmontaje de la
chapa de seguridad 77b, del perno 76b y del elemento de obturación
32, se debe doblar hacia arriba la rama de chapa 79b, que bloquea
al orificio 27, únicamente con un hierro plano. A continuación, se
puede extraer el perno 76b del orificio 27, por lo que el elemento
de obturación 32 se vuelve accesible.
Una tercera ejecución de una chapa de seguridad
77c y de un perno 76c, se encuentra representada, en perspectiva en
las figuras 12 y 13, y en estado montado en la figura 14,
encontrándose los signos de referencia de elementos conocidos,
provistos ahora del sufijo c.
La chapa de seguridad 77c es, conforme a la Fig.
12 y a su montaje, fundamentalmente idéntica a la de la Fig. 8. En
la representación conforme a la Fig. 12, ya se la muestra en su
estado doblado. Sin embargo, se diferencia en su rama de chapa
libre 80c, la cual se debe curvar para el montaje y/o para la
seguridad del perno 76. Esta rama de chapa 80c, se extiende,
partiendo de la primera rama de chapa 79c, primero con forma de
lengüeta y finaliza con una cabeza en forma de martillo expandida
91c. De igual manera, el perno 76c se encuentra mínimamente
modificado frente al perno 76b. En lugar de un agujero ciego 89b del
lado frontal, en el perno 76c se encuentran previstos dos salientes
93c, que están distanciados entre sí. En ello está previsto, que la
hendidura formada por ambos salientes 93c en estado montado, tome a
la sección de la chapa de seguridad con forma de lengüeta 77c, y
que la cabeza con forma de martillo 91c de la chapa de seguridad
77c, sujete por detrás a ambos salientes 93c, tal como se encuentra
representado en la Fig. 4.
Los salientes 93c presentan, además, superficies
95c apropiadas, que están previstas para el apoyo de la cabeza con
forma de martillo 91c. En ello, las superficies 95c se encuentran
inclinadas de manera tal, que la chapa de seguridad 77c que, bajo
el efecto de fuerza centrífuga Fz, tiende hacia el exterior, se
enganche con el perno 76c de manera tal, que la rama de chapa 80c
doblada durante el montaje, sea desplazada hacia la superficie
lateral y/o hacia el disco de rotor 10, a causa de la inclinación de
los salientes 93c. En ello, el perno 76c y la chapa de seguridad
77c correspondiente, se encuentran preferentemente diseñados de
manera tal, que se debe vencer una fuerza mínima de rozamiento
entre el perno 76c y la chapa de seguridad 77c, para la abertura
del arrastre de forma de la cabeza con forma de martillo 91c y del
saliente 93c. Así pues, es posible un montaje especialmente seguro
y fiable de la chapa de seguridad 77c, como también del perno
76c.
Una cuarta y última ejecución de una chapa de
seguridad 77, se encuentra representada en las figuras 15 y 16. La
chapa de seguridad 77d, se encuentra diseñada fundamentalmente en
forma de placa, y presenta una abertura de tipo ojo de cerradura
con un diámetro menor y un mayor. El perno 76d a utilizar con esta
chapa de seguridad 77d, precisa únicamente una ranura anular 87d,
la cual, con el perno montado 76d, está posicionada de manera tal,
que ésta se encuentra en el área de la ranura de seguridad 26. Para
el montaje del perno 76d y de la chapa de seguridad 77b, la última
nombrada debe ser insertada primero en una ranura de seguridad 26.
En ello, se debe que tener en cuenta, que los orificios 81d de la
chapa de seguridad 77d, se alineen con el orificio 27 ubicado en el
disco de rotor. A continuación, se debe insertar el perno 76d en el
orificio 27 y se debe empujar profundamente hacia adentro, hasta
que éste se encuentre con su ranura anular 87d en la ranura de
seguridad 26. Luego, la chapa de seguridad 77d puede ser levantada
de manera tal, que ésta, con su diámetro menor, encaje en la ranura
anular 87d y bloquee al perno contra el desplazamiento axial. A
continuación, la chapa de seguridad 77d todavía plana, es curvada
de manera tal, que la sección saliente de la ranura de seguridad 26
en la periferia del disco de rotor 10, llegue a ser adyacente (Fig.
16).
En síntesis, con la invención se puede detallar
una sección axial de rotor 12 para un rotor de turbina, en la que
un elemento de obturación 32, previsto en una superficie lateral del
lado frontal, se encuentra asegurado contra un desplazamiento en
sentido periférico mediante un perno 76, estando el perno 76,
fiablemente asegurado contra soltado, por medio de una chapa de
seguridad 77. La ventaja especial de la invención es la
construcción, en comparación, simple así como económica, en la
conformación de la chapa de seguridad 77, el perno 76, perforaciones
y ranuras 24, 26. Además, los componentes se pueden montar y
desmontar rápidamente, debido a su geometría simple.
Claims (10)
1. Sección axial de rotor (12) para un rotor de
turbina, con una superficie periférica exterior (16), adyacente a
dos primeras superficies laterales del lado frontal (14), en la cual
se encuentran dispuestas, ranuras de anclaje del álabe (18),
distribuidas sobre la periferia y extendidas en sentido axial para
los álabes de rodete de la turbina, y otra superficie periférica
(22), la cual es adyacente, radialmente más hacia el interior, a
una de las dos primeras superficies periféricas (14), en la cual se
encuentra dispuesta, al menos, una ranura de obturación (24),
extendida en sentido periférico y abierta radialmente hacia el
exterior, que se encuentra provista de varios elementos compactos
(32) insertados en ella, los cuales cubren, al menos parcialmente,
las aberturas del lado frontal de las ranuras de anclaje del álabe
(18), colindando una segunda superficie periférica (29) con la otra
superficie periférica (22), y estando cada elemento compacto (32),
provisto de un orificio (27) en la segunda superficie lateral (29),
el cual penetra, extendido en sentido axial, al menos una de las
paredes laterales de la ranura de obturación (24), encontrándose
cada elemento compacto (32) asegurado contra un desplazamiento en
sentido periférico mediante un perno (76) asentado en el orificio
(27) y disponiendo, en cada caso, de un medio con el cual, cada
perno (76), se encuentra asegurado contra un desplazamiento a lo
largo del orificio, caracterizada porque el medio comprende
una chapa de seguridad (77) con al menos un orificio (81), el cual
se encuentra alineado con uno de los orificios (27) de las paredes
laterales de la ranura de obturación (24), de manera que el perno
(76) insertado en los orificios alineados (27, 81) respectivamente,
preserve a la chapa de seguridad (77) de soltarse.
2. Sección del rotor (12) conforme a la
reivindicación 1, en la otra superficie periférica (22), una ranura
de seguridad (26), adyacente a la ranura de obturación (24), en la
cual se encuentran insertadas las chapas de seguridad (77).
3. Sección del rotor (12) conforme a las
reivindicaciones 1 ó 2, provisto de una chapa de seguridad (77), la
cual es parcialmente doblable alrededor de una sección de la otra
superficie periférica (22).
4. Sección del rotor (12) conforme a las
reivindicaciones 1, 2 ó 3, en la que la chapa de seguridad (77), se
encuentra formada de manera tal que, en estado doblado, cubre, al
menos parcialmente, al orificio (27) en el que se asienta el perno
(76), dispuesto en la segunda superficie periférica (29).
5. Sección del rotor (12) conforme a las
reivindicaciones 1, 2 ó 3,en la que un extremo (83) del perno (76),
sobresale parcialmente del orificio (27) de la segunda superficie
periférica (29) y se encuentra unido a una chapa de seguridad (77)
por arrastre de forma.
6. Sección del rotor (12) conforme a la
reivindicación 5, en la que el lado frontal sobresaliente del perno
(76), se encuentra provisto de, al menos, un saliente (93), que es
sujetable por detrás, por el extremo de la chapa de seguridad
correspondiente al saliente (93) expuesto.
7. Sección del rotor (12) conforme a una de las
reivindicaciones 5 ó 6, en la que una fuerza mínima de rozamiento
entre el perno (77) y la chapa de seguridad (76), debe ser vencida
para la apertura del arrastre de forma.
8. Sección del rotor (12) conforme a las
reivindicaciones 1 ó 2, en la que la chapa de seguridad (77), se
encuentra diseñada en U, con dos ramas de chapa de extremos libres
(79), estando previsto un orificio (81) para el perno (76), en cada
rama de chapa (79) respectivamente.
9. Sección del rotor (12) conforme a las
reivindicaciones 1, 2 u 8, en la que el orificio (81) de la chapa de
seguridad (77), presenta una abertura del tipo de un ojo de
cerradura con un diámetro menor y mayor, y en la que el perno (76),
presenta un diámetro exterior mayor que el diámetro mayor del ojo de
cerradura, y que se encuentra provista de una ranura anular de
circulación continua (87), en la que la chapa de seguridad (77)
encaja con su ojo de cerradura.
10. Sección del rotor (12) conforme a una de las
reivindicaciones anteriores, conformada como un disco de rotor
(10).
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