ES2355167T3 - Turbina para una turbina de gas. - Google Patents
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Abstract
Turbina para una turbina de gas, sobre todo para un grupo propulsor de aviación con turbina de gas; con un rotor que comprende por lo menos una corona de alabes de rodete así como con un estator que comprende por lo menos una corona de alabes de guía; en este caso, los alabes de rodete de por lo menos una corona de alabes de rodete y/o los alabes de guía de por lo menos una corona de alabes de guía están realizados como alabes huecos que comprenden varios huecos y en por lo menos un lado de por lo menos un alabe hueco (10; 25; 21) están previstos, en una pared (11) del alabe, unos agujeros (17) que comunican varios huecos (14, 15; 26, 27; 22, 23, 24) con el entorno del alabe hueco, y esto con la formación simultánea de unos resonadores o absorbedores de sonido para la reducción del sonido que durante el funcionamiento de la turbina es irradiado por la misma y, a este efecto, el alabe hueco comprende en la dirección radial varios huecos que están separados entre sí; turbina esta que está caracterizada porque los agujeros (17) forman por lo menos una línea (18) que en el sentido radial de la respectiva pared (11) del alabe se extiende por varios huecos; así como caracterizada porque en cada uno de los huecos desembocan varios agujeros (17) de una línea de agujeros (18).
Description
Turbina para una turbina de gas.
La presente invención se refiere a una turbina
para una turbina de gas, en especial para la turbina de gas de un
grupo motopropulsor de aviación, conforme a lo indicado en el
preámbulo de la reivindicación de patente 1).
Una turbina de gas, sobre todo una turbina de
gas de un grupo motopropulsor de aviación, dispone de por lo menos
un compresor, de por lo menos una cámara de combustión como asimismo
dispone de por lo menos una turbina de gas. El sonido, que es
emitido durante el funcionamiento de una turbina de gas y que es
considerado como ruido, se produce, en su mayor parte, dentro de la
turbina o, en su caso, dentro de cada turbina de una turbina de gas,
por lo que, para una reducción en este ruido de una tal turbina de
gas, son de interés unas turbinas con una menor irradiación de
ruidos. A este efecto, según el estado de la técnica se emplean,
dentro de los canales de salida de las turbinas en las turbinas de
gas, unos elementos absorbedores de sonido que están configurados
como unas partes componentes separadas, y los mismos representan un
mayor peso así como un costo más elevado.
Según la Patente Británica Núm.
GB-A-2 361 035 y la Patente Europea
Núm. EP-A-1 548 229 es conocido
disponer en los alabes de guía y en los alabes de rodete de las
turbinas de gas unos absorbedores de sonido en forma de resonadores.
En este caso, unos huecos dentro de los alabes se encuentran unidos
con la cara exterior del alabe -y, por consiguiente, con el canal
para la corriente- a través de, por regla general, un respectivo
agujero. Estos huecos pueden estar realizados, por ejemplo, en la
configuración de alvéolos. En la mayoría de los casos, los agujeros
están distribuidos por la superficie de la cara exterior del
alabe.
alabe.
Partiendo de este estado, la presente invención
tiene el objeto de proporcionar una turbina novedosa para una
turbina de gas, la cual tenga una más reducida irradiación de
sonidos, aparte de perfeccionar aún más el principio de una
absorción sonora integrada en los alabes. Este objeto es conseguido
por medio de una turbina según lo indicado en la reivindicación de
patente 1). Conforme a la presente invención, los agujeros están
previstos en la configuración de por lo menos una línea de agujeros
que en el sentido radial se extiende por varios de los huecos; en
este caso, en cada hueco desembocan varios agujeros de una
línea.
línea.
Con la construcción de una turbina según la
presente invención es así que el sonido, irradiado por la turbina
durante su funcionamiento, puede ser reducido de una manera eficaz y
sin por ello tener que aumentar el peso de la turbina de gas. No se
produce, prácticamente, ningún costo adicional. Además, las turbinas
que ya están siendo empleadas pueden, sin ningún problema, ser
equipadas a posteriori con el sistema de la presente
invención, y esto con ocasión de su mantenimiento o reparación.
Con preferencia, los agujeros están previstos en
la pared de los alabes de rodete y/o de los alabes de guía, pero
exclusivamente por el lado de aspiración y en la forma de una línea
que se extiende en la dirección radial.
Unas preferidas ampliaciones de la forma de
realización de la presente invención pueden ser apreciadas en las
reivindicaciones secundarias y en la descripción relacionada a
continuación. Algunos ejemplos de realización de la presente
invención se explican con mayor detalle por medio de los planos
adjuntos, y sin que esta invención esté limitada a estos ejemplos.
En estos planos:
La Figura 1 muestra la vista de sección
transversal de un alabe o paleta de la turbina según la presente
invención y conforme a un primer ejemplo para la realización de la
misma;
La Figura 2 indica la vista de sección
transversal de un alabe de la turbina según la presente invención y
conforme a un segundo ejemplo de realización;
La Figura 3 muestra una vista lateral del alabe
indicado en la Figura 2;
La Figura 4 indica la vista de sección
transversal de un alabe con una forma de realización no
perteneciente a la presente invención;
La Figura 5 muestra la vista de sección
transversal de un alabe de la turbina según la presente invención y
conforme a un tercer ejemplo de realización; mientras que
La Figura 6 indica un macho de fundición para la
fabricación de un alabe para la turbina de la presente
invención.
La presente invención hace referencia a una
turbina para una turbina de gas, en especial para la turbina de gas
de un grupo motopropulsor de aviación. Estas turbinas de gas
disponen de por lo menos un compresor, de por lo menos una cámara de
combustión así como de por lo menos una tal turbina.
Una turbina comprende un rotor con por lo menos
una corona de alabes de rodete como asimismo comprende esta turbina
por lo menos un estator con una corona de alabes de guía; aquí
resulta que entre dos coronas de alabes de guía, que son fijas y
entre sí colindantes, está posicionada, por el lado del rotor, una
respectiva corona de alabes de rodete. Las coronas de alabes de
rodete del rotor están constituidas por los alabes de rodete,
mientras que las coronas de alabes de guía del estator están
formadas por los alabes de guía; en este caso, tanto los alabes de
rodete como los alabes de guía de las turbinas pueden estar
realizados en forma de unos alabes huecos. Los alabes huecos de este
tipo comprenden por lo menos un hueco.
La Figura 1 indica la vista de sección
transversal de un alabe de rodete -por el lado del rotor- de una
turbina de la presente invención, el cual está realizado como un tal
alabe hueco 10; en este caso, y según lo indicado en la Figura 1, el
alabe hueco 10 comprende una pared de alabe 11 que delimita un lado
de presión 12 al igual que un lado de aspiración 13 del alabe de
rodete 10. Según el ejemplo de realización de la Figura 1 es así que
este alabe de rodete, que está configurado como un alabe hueco 10,
dispone de dos huecos, 14 y 15, que están separados entre sí por
medio de un nervio 16, que se extiende entre el lado de presión 12 y
el lado de aspiración 13, y estos huecos se extienden, de forma
preferente, por toda la altura radial del alabe de rodete 10.
Según el ejemplo de realización de la
Figura 1, resulta que en la pared de alabe 11 están previstos,
dentro de la zona de lado de aspiración 13, unos agujeros 17 que
comunican los huecos, 14 y 15, del alabe hueco 10 con el entorno del
alabe, de tal manera que estos huecos, 14 y 15, del alabe hueco 10
puedan actuar como resonadores o absorbedores de sonido para, de
este modo, reducir -durante el funcionamiento de la turbina- al
mínimo el sonido que por esta última es irradiado hacia fuera.
En la pared 11 del alabe, y dentro de la zona de
lado de aspiración 13, estos agujeros 17 están realizados para
configurar una línea 18 que se extiende en el sentido radial del
alabe hueco 10 y, por consiguiente, también en el sentido radial de
los huecos, 14 y 15; en este caso, y según lo indicado en la Figura
1, dentro de la zona del hueco 14 como dentro de la zona del hueco
15 está prevista una respectiva línea 18 de este tipo en la pared
lateral 11. Cada una de estas líneas se compone de una multitud de
agujeros 17 que están dispuestos juntos entre sí así como uno por
encima del otro.
La anchura de estas líneas de agujeros 18, el
volumen de los huecos, 14 y 15, así como la superficie de sección
transversal, que queda definida por los agujeros de las líneas 18,
están adaptados entre sí con el fin de conseguir la óptima
impedancia del respectivo resonador o absorbedor de sonido. De este
modo, puede ser obtenida en los alabes huecos una optimada absorción
de sonidos.
Según el ejemplo de realización de la Figura 1,
el alabe de rodete, que está realizado como un alabe hueco 10,
comprende dos huecos, 14 y 15, que vistos en su sección transversal
- están dispuestos uno al lado del otro y los mismos se extienden,
tal como ya mencionado, de forma preferente por toda la altura
radial del alabe hueco 10. Sin embargo, puede ser discrecional el
número de los huecos que, en su sección transversal, están situados
uno al lado del otro. De este modo, la Figura 4 muestra un alabe de
rodete de una turbina, el cual está realizado como un alabe hueco 19
que dispone de solamente un hueco, por lo que este alabe no forma
parte del objeto de la presente invención. La Figura 5 indica,
en cambio, un alabe de rodete 21 de una turbina, el cual comprende
tres huecos 22, 23 y 24, que están situados uno por encima del
otro.
Teniendo en cuenta que los alabes de rodete, 19
y 21, de las Figuras 4 y 5 coinciden, sin embargo, con el alabe de
rodete 10 de la Figura 1 en cuanto a todos los demás detalles,
resulta que para evitar unas innecesarias repeticiones para los
mismos grupos de construcción, se emplean aquí las mismas
referencias, por lo cual se puede remitir a las formas de
realización arriba indicadas.
Las Figuras 2 y 3 indican otra variante para la
realización del alabe de rodete de una turbina, el cual está
configurado como un alabe hueco 25 que dispone, al igual que el
alabe hueco 10 de la Figura 1, de dos huecos, 26 y 27, que -vistos
en su sección transversal- están dispuestos uno al lado del otro;
sin embargo, estos huecos, 26 y 27, no se extienden por toda la
altura radial del alabe hueco 25 sino, vistos por la altura radial
del alabe hueco, varios de estos huecos 26 y 27, están dispuestos
uno por encima del otro, y los mismos están separados entre sí por
medio de unas paredes 28 que se extienden de forma vertical a la
dirección radial de la turbina. De este modo, puede ser efectuada
una adaptación de los huecos, 26 y 27 -que sirven como resonadores o
absorbedores de sonido- a la frecuencia del sonido que ha de ser
absor-
bido.
bido.
Tal como esto puede ser apreciado sobre todo en
la Figura 3, las líneas 18, formadas por los agujeros 17, se
extienden por toda la altura radial del alabe hueco 25; en este
caso, las líneas 18 se encuentran interrumpidas dentro de la zona de
las paredes 28 que separan entre sí los huecos, 26 y 27, que en el
sentido radial están situados un hueco por encima del otro.
Según las formas de realización de las Figuras 1
hasta 5 es así que por el lado de aspiración 13 se extiende, dentro
de la zona de cada hueco, una línea 18 que es formada por los
agujeros 17. Dentro de la zona de cada hueco también pueden estar
previstas varias líneas de agujeros que se extienden de forma
paralela entre sí.
En los ejemplos de realización de las Figuras 1
hasta 5, los alabes huecos aquí indicados están realizados como unos
alabes de rodete situados por el lado del rotor. Se quisiera hacer
constar que también pueden estar previstos unos alabes de guía,
situados por el lado del estator, tal como esto ha sido descrito en
relación con los alabes de rodete.
Según lo anteriormente indicado, una turbina
comprende, por regla general, varias coronas rotatorias de alabes de
rodete así como varias coronas fijas de alabes de rodete. De forma
preferente, dentro de la zona de por lo menos una corona de alabes
de rodete y/o dentro de la zona de por lo menos una corona de alabes
de guía es así que cada alabe de rodete y/o cada alabe de guía están
realizados según el principio anteriormente comentado. En este caso,
sobre todo están realizadas según los principios de construcción
arriba indicados aquellas coronas de alabes de rodete y/o aquellas
coronas de alabes de guía en las cuales se produce el sonido más
intenso o más relevante en cuanto al ruido.
Las coronas de alabes de guía y/o las coronas de
alabes de rodete, en las cuales es generado el mayor sonido o el
ruido más intenso, pueden ser identificadas por medio de un ensayo
con la turbina así como a través de una técnica de medición
modal.
Los alabes de rodete y/o alabes de guía de una
turbina, los cuales están realizados según el sentido de la presente
invención, tienen por efecto tanto una reducción en la generación
del sonido en la misma fuente generadora del sonido, como
consecuencia de una reducción en las presiones no estacionarias
sobre la superficie del alabe, las cuales se producen a causa de los
recíprocos efectos aerodinámicos entre el rotor y el estator, como
asimismo surten estos alabes el efecto de un incremento en la
amortiguación del sonido durante la propagación del sonido producido
por los alabes de la turbina o por las fases de la turbina, situados
corriente arriba.
Los alabes de guía y/o alabes de rodete de una
turbina, los cuales están realizados como alabes huecos, son
fabricados mediante la técnica de fundición, en especial de la
técnica de fundición fina, y conjuntamente con los huecos. Para la
fabricación de un alabe hueco según las Figuras 2 y 3, el cual
comprende varios huecos que, vistos en el sentido radial, están
separados entre sí, puede ser empleado el macho de fundición 29,
representado en la Figura 6. Este macho de fundición 29 de la Figura
6 comprende varios machos parciales 30 que están situados uno por
encima del otro y los mismos sirven para la realización de los
huecos; a este efecto, los machos parciales 30 se encuentran unidos
entre sí por medio de unos nervios 31. Estos nervios 31 constituyen
en las paredes 28 -que se forman durante la fundición y las que
separan entre sí los huecos del alabe- unas escotaduras; al término
de la fundición, estas escotaduras son cerradas de tal manera que
todos los huecos se encuentren completamente separados entre sí. El
cierre de los agujeros en las paredes 28 puede ser efectuado
mediante unos pernos 32 (Véase la Figura 2) que, por ejemplo, se
introducen o se atornillan dentro de las escotaduras.
Claims (5)
1. Turbina para una turbina de gas, sobre todo
para un grupo propulsor de aviación con turbina de gas; con un rotor
que comprende por lo menos una corona de alabes de rodete así como
con un estator que comprende por lo menos una corona de alabes de
guía; en este caso, los alabes de rodete de por lo menos una corona
de alabes de rodete y/o los alabes de guía de por lo menos una
corona de alabes de guía están realizados como alabes huecos que
comprenden varios huecos y en por lo menos un lado de por lo menos
un alabe hueco (10; 25; 21) están previstos, en una pared (11) del
alabe, unos agujeros (17) que comunican varios huecos (14, 15; 26,
27; 22, 23, 24) con el entorno del alabe hueco, y esto con la
formación simultánea de unos resonadores o absorbedores de sonido
para la reducción del sonido que durante el funcionamiento de la
turbina es irradiado por la misma y, a este efecto, el alabe hueco
comprende en la dirección radial varios huecos que están separados
entre sí; turbina esta que está caracterizada porque los
agujeros (17) forman por lo menos una línea (18) que en el sentido
radial de la respectiva pared (11) del alabe se extiende por varios
huecos; así como caracterizada porque en cada uno de los
huecos desembocan varios agujeros (17) de una línea de agujeros
(18).
2. Turbina conforme a la reivindicación 1) y
caracterizada porque los agujeros (17) están previstos en la
pared (11) del alabe hueco, pero exclusivamente por el lado de
aspiración (13) del mismo.
3. Turbina conforme a las reivindicaciones 1) o
2) y caracterizada porque la línea (18) o cada línea, que
está formada por los agujeros (17), se encuentra interrumpida dentro
de la zona de unas paredes (28) que delimitan entre sí los huecos
(26, 27) que en el sentido radial están situados un hueco por encima
de otro.
4. Turbina conforme a una de las
reivindicaciones 1) hasta 3) y caracterizada porque el alabe
hueco (10; 25; 19; 21) es fabricado, conjuntamente con los huecos
del alabe, mediante la técnica de fundición, sobre todo por la
técnica de fundición fina.
5. Turbina conforme a una de las
reivindicaciones 1) hasta 4) y caracterizada porque si la
turbina comprende varias coronas de alabes de rodete y varias
coronas de alabes de guía, los alabes de rodete de por lo menos una
corona de alabes de rodete y/o los alabes de guía de por lo menos
una corona de alabes de guía realizados conforme a una de las
reivindicaciones anteriormente mencionadas y esto dentro de la zona
de los alabes en la que la turbina genera el sonido más intenso o
más relevante en cuanto al ruido.
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