ES2373363T3 - Rotor de turbomáquina que comprende un tapón antidesgaste, tapón antidesgaste. - Google Patents

Rotor de turbomáquina que comprende un tapón antidesgaste, tapón antidesgaste. Download PDF

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Abstract

Rotor de turbomáquina que comprende un disco (20) con una llanta y alvéolos (21) axiales mecanizados en la llanta para el alojamiento individual de álabes, estando añadido un anillo (43) a una cara de la llanta, estando provisto el anillo de perforaciones (44) en la prolongación axial de los alvéolos, comprendiendo al menos una parte de las citadas perforaciones (44) en la prolongación de los alvéolos un tapón (50), caracterizado por el hecho de que el tapón está formado por un primer semitapón (51) realizado en un primer material metálico, resistente al desgaste, y por un segundo semitapón (52) de un segundo material, apoyándose los dos semitapones, uno en un lado del anillo (43) y el otro en el otro lado del anillo (43), y estando unidos uno al otro a través de la perforación (44).

Description

Rotor de turbomaquina que comprende un tap6n antidesgaste, tap6n antidesgaste
La presente invenci6n concierne al ambito de los motores de turbina de gas y se refiere de modo mas particular a un turborreactor de soplante delantera.
El rotor de turbosoplante de un motor que equipa a los aviones civiles comprende un disco arrastrado por el arbol de baja presi6n. En la periferia del disco se entienden radialmente una pluralidad de alabes, y los alabes quedan retenidos por su extremidad que forma su pie. De acuerdo con un tipo de estructura corriente, el pie de los alabes es de secci6n en cola de milano y estos se alojan en alveolos mecanizados en la llanta del disco segun una direcci6n axial. Inmediatamente aguas abajo del disco de soplante y formando el mismo rotor se encuentra el compresor de alimentaci6n forzada. Este tiene forma de tambor y comprende varias etapas de alabes. El disco de soplante es hecho solidario del tambor del compresor de alimentaci6n forzada por fijaci6n con pernos a una brida radial de este ultimo. La brida, por otra parte, esta provista de entallas que forman un medio de retenci6n axial de los alabes del disco de soplante. Cada pie de alabe esta provisto aguas abajo de una extensi6n axial con dos ranuras radiales y queda introducido en una entalla a nivel de las ranuras de manera que queda bloqueado contra cualquier desplazamiento axial. Otro medio de retenci6n axial esta descrito en la patente EP1400698 a nombre de la solicitante. Este documento contiene todas las caracteristicas del preambulo de la reivindicaci6n 1 y divulga medios elasticos en forma de tap6n que cooperan con una placa lateral aguas arriba para asegurar un ajuste axial de los alabes.
En funcionamiento normal, los esfuerzos aerodinamicos sobre los alabes de la soplante tienen una resultante axial dirigida hacia aguas arriba. Sin embargo, cuando el motor es arrastrado en autorrotaci6n, los esfuerzos sobre los alabes se invierten. A pesar del bloqueo axial antes citado, existe una holgura y se produce un desplazamiento hacia aguas abajo. La parte del alabe que forma el calzo, entre el pie en cola de milano y la plataforma, se apoya entonces por su borde transversal aguas abajo contra la brida aguas arriba del tambor del compresor de alimentaci6n forzada. Se ha constatado un desgaste en la brida, en su cara aguas arriba, en las zonas situadas en la prolongaci6n de los alveolos del disco de soplante.
El problema asociado a este fen6meno de desgaste viene de la presencia, en estas zonas, de perforaciones realizadas para descargar las tensiones en la brida. El alabe que se apoya sobre la brida en una zona con perforaci6n experimenta por su parte una erosi6n. El desgaste del calzo no es entonces uniforme. La superficie de la cara aguas abajo del calzo se desgasta solamente en la medida en que esta entra en contacto con la brida; la porci6n de superficie que queda enfrente de la perforaci6n no se desgasta y a la larga llega a ser prominente. Resulta asi la aparici6n de holguras entre los alabes y la brida que no son deseables.
Este problema se resuelve, de acuerdo con la invenci6n, con un rotor de turbomaquina que comprende un disco con una llanta y alveolos axiales mecanizados en la llanta para el alojamiento individual de alabes, un anillo que esta anadido a una cara de la llanta, estando provisto el anillo de perforaciones en la prolongaci6n axial de los alveolos, comprendiendo al menos una parte de las citadas perforaciones en la prolongaci6n de los alabes un tap6n, caracterizado por el hecho de que el tap6n esta formado por un primer semitap6n realizado de un primer material resistente al desgaste y por un segundo semitap6n de un segundo material, apoyandose los dos semitapones, uno en un lado del anillo y el otro en el otro lado del anillo, y estando unidos uno al otro a traves de la perforaci6n.
El tap6n mantiene igualmente la estanqueidad con la cavidad aguas abajo.
Disponiendo un tap6n de material resistente al desgaste en el lado del alveolo, se crea una superficie de apoyo para el alabe y el desgaste es asi mas homogeneo. Este problema de desgaste se resuelve asi de modo muy simple con una pieza cuyo coste es muy bajo, y que es de puesta en practica facil. Este dispositivo puede aplicarse, tanto a las turbomaquinas nuevas, como a las ya en curso de utilizaci6n.
De acuerdo con un modo de realizaci6n ventajoso, el primer semitap6n comprende una parte en forma de disco con un collarin y una parte de enganche, el segundo semitap6n una parte en forma de disco con collarin y una parte de enganche, teniendo las dos partes de enganche formas complementarias para cooperar una con la otra. Las partes de enganche pueden ser, por ejemplo, un tornillo o bien en forma de un clip, siendo la parte de enganche del primer semitap6n macho y la parte de enganche del segundo semitap6n hembra.
El tap6n es dispuesto, preferentemente, de modo que no dane el metal que constituye el tambor. En efecto, se trata de evitar, durante las intervenciones por un tecnico, la formaci6n de cualquier inicio de grieta.
Se facilitan las intervenciones con un disco con collarin del primer semitap6n que comprende un medio de accionamiento para enclavar la parte de enganche. Este medio esta formado por marcas que permiten la colocaci6n de una herramienta que asegura la fijaci6n, por ejemplo, por enroscado y desenroscado del primer semitap6n o bien por enganche a presi6n.
Las manipulaciones se facilitan todavia mas con un segundo semitap6n que comprende un medio que impide su rotaci6n alrededor del eje de su parte de enganche.
Ventajosamente, el primer semitap6n es de metal, por ejemplo de acero, y el segundo semitap6n es de material plastico. Otros materiales son posibles. Estos pueden ser identicos o no.
La invenci6n se refiere igualmente a un tap6n dispuesto para formar un dispositivo antidesgaste.
La invenci6n se refiere igualmente a un rotor de compresor de motor de turbina de gas, que comprende un disco de rotor con una llanta solidaria de un anillo, presentando la llanta del disco alveolos axiales para el alojamiento de alabes, recubriendo el anillo al menos parcialmente el borde aguas abajo de los alveolos, y que comprende perforaciones de descarga de tensiones de las cuales una parte esta dispuesta en la prolongaci6n axial de los citados alveolos, y que comprende un tap6n tal como el descrito anteriormente.
De modo mas particular, el disco de rotor de turbomaquina es un disco de soplante en un turborreactor de soplante delantera fijado a un tambor de compresor de baja presi6n. El anillo es solidario del tambor de compresor y el disco del rotor esta fijado por pernos al anillo. Los agujeros son agujeros de descarga de tensiones.
La invenci6n se aplica prioritariamente a un turborreactor que comprende una soplante delantera y un compresor de alimentaci6n forzada aguas abajo de la soplante en el cual el disco de soplante y el tambor de compresor forman el rotor de la invenci6n.
Otras caracteristicas y ventajas se deduciran de la descripci6n que sigue de un modo de realizaci6n refiriendose a los dibujos anejos, en los cuales:
La figura 1 representa visto de costado un turborreactor al cual se aplica el dispositivo antidesgaste de la invenci6n;
La figura 2 muestra en perspectiva el detalle de un rotor de soplante de turborreactor en el lado de la brida aguas arriba del compresor de alimentaci6n forzada;
La figura 3 muestra el detalle de la brida representada en la figura 2 con un dispositivo antidesgaste;
La figura 4 muestra en corte axial a traves de un agujero la disposici6n del tap6n de acuerdo con la invenci6n;
La figura 5 muestra la cabeza del semitap6n situado en el lado de los alveolos;
La figura 6 muestra la cabeza del semitap6n situado en el lado opuesto al de los alveolos.
En la figura 1 se ha representado un turborreactor 1, en corte axial. Este comprende una soplante delantera 2 con rotor carenado en el interior de un carter de soplante 3 que delimita la vena de flujo secundario. El rotor 2 de la soplante es solidario de un compresor de baja presi6n 4, designado tambien compresor de alimentaci6n forzada. El conjunto de la soplante 2 y del compresor de alimentaci6n forzada es solidario, por intermedio de un arbol central, de un conjunto de turbinas que forman la turbina de baja presi6n 8.
Aguas abajo del compresor de alimentaci6n forzada 4 el aire es comprimido todavia por el compresor de alta presi6n
5. Este ultimo es solidario en rotaci6n de la etapa de turbina de alta presi6n 7 por la cual es arrastrado. El aire comprimido entra en la camara de combusti6n 6 que produce los gases calientes para arrastrar las etapas de la turbina.
La invenci6n concierne, en este ejemplo, a la parte del motor dispuesta entre el rotor 2 de soplante y el rotor 4 del compresor de baja presi6n.
En la figura 2 se ha representado, en perspectiva, el interior de esta zona en la cual se han omitido los alabes de la soplante.
El disco 20 de soplante comprende, en su llanta, alveolos 21 orientados globalmente axialmente que en este caso son de forma curvilinea. Los alveolos son de secci6n de cola de milano. La llanta comprende bridas radiales 22 entre los alveolos para la fijaci6n de plataformas interalabes. El disco 20 es solidario del compresor de baja presi6n 4 situado aguas abajo. El compresor comprende un tambor 41 cilindrico al cual estan fijados los alabes de compresor 42 que se ven en parte. Aguas arriba, el tambor es solidario de una brida aguas arriba radial que forma un anillo 43 al cual esta fijada por pernos la llanta del disco 20. La llanta comprende bridas de fijaci6n radiales 23 entre los alveolos 21. Cada brida radial 23 esta fijada por un perno 24 a la brida aguas arriba 43 del compresor.
La brida aguas arriba 43 presenta entallas de retenci6n 43a con bordes radiales y que estan abiertas hacia el eje de la maquina. Estas entallas sirven para retener axialmente los alabes por introducci6n del pie del alabe uno enfrente de cada una. Este modo de retenci6n de los alabes esta descrito en la patente a nombre de la solicitante EP165860. Entre las bridas de fijaci6n 23, en un circulo de igual diametro, estan practicadas perforaciones 44 en la brida aguas arriba 43. La funci6n de estas perforaciones es relajar las tensiones a las cales esta sometida la pieza. Tapones de estanqueidad evitan que el aire aguas abajo, en el interior del tambor 41, escape hacia aguas arriba cuya presi6n es inferior. Estos tapones de estanqueidad son de material sintetico y no aseguran ninguna otra funci6n.
En funcionamiento, el motor puede ser puesto en autorrotaci6n con inversi6n de los esfuerzos sobre los alabes. En tal caso, los alabes se apoyan contra la brida 43 por la cara aguas abajo de su calzo. La presi6n y los desplazamientos de los alabes provocan un desgaste a la vez del alabe y de la brida aguas arriba. En este rotor se ve la traza T de desgaste dejada por el calzo del alabe en la brida. Esta traza esta situada en la prolongaci6n de los alveolos y solapa una perforaci6n 44. Resulta asi un desgaste no homogeneo del calzo con ahuecamiento del material alrededor de la zona que esta en el eje de la perforaci6n.
La invenci6n pone remedio a este problema con la colocaci6n de un tap6n antidesgaste. La figura 3 muestra la misma zona del motor que la figura 2, igualmente sin alabes. Solo esta mostrada una parte del disco de soplante 20. Esta esta asociada a la brida aguas arriba 43 del compresor de baja presi6n aguas abajo. La perforaci6n 44 que esta enfrente del alveolo 21, en su prolongaci6n, esta cerrada por un tap6n 50. Este tap6n esta dispuesto para formar una superficie de apoyo para el alabe que se encuentra en este alveolo pero que no esta representado en la figura.
Las figuras 4, 5 y 6 ilustran la soluci6n de la invenci6n.
El tap6n 50 comprende dos semitapones 51 y 52. �no a cada lado de la perforaci6n 44. El semitap6n 51 en el lado del alabe A presenta una cabeza 51a mas ancha que el diametro de la perforaci6n. La cabeza 51a es en forma de disco con collarin. Su superficie es plana de modo que constituye una superficie de apoyo ancha para el calzo del alabe A. El semitap6n 51 comprende una parte de enganche 51b que asegura la uni6n con el semitap6n 52. El semitap6n 51 es de un material resistente al desgaste, por ejemplo de metal.
Como se ve en la figura 5, que es una vista frontal del tap6n 50, la cabeza 51a comprende tambien tres marcas 51c para la introducci6n de una herramienta por la cual puede fijarse el semitap6n al vastago, por ejemplo por enroscado, pero otros medios son igualmente posibles.
El semitap6n 52, que esta realizado de un material plastico, comprende una cabeza 52a en apoyo contra la cara opuesta de la brida aguas arriba 43. La cabeza 52a es igualmente de forma de disco con collarin. El semitap6n se prolonga en la perforaci6n 44 por una parte de enganche 52b que coopera con la parte de enganche 51b del semitap6n 51 para formar una uni6n y mantener los dos semitapones apretados uno hacia el otro a una y otra parte de la brida aguas arriba 43. Por ejemplo, la parte de enganche 51b es de forma de vastago fileteado que coopera por rosca con la parte de enganche hembra 52b. Como se ve en la figura 6, que es una vista frontal del semitap6n 52, la cabeza 52a presenta un borde 52a� que forma medio antirrotaci6n que se apoya contra un resalto 43� mecanizado en la brida aguas arriba 43.
El montaje del tap6n es el siguiente.
En una fase inicial durante un montaje del motor, se coloca el semitap6n 52 en la perforaci6n por el interior del tambor. El diametro exterior de la parte de enganche hembra 52b permite un montaje con fuerza del semitap6n 52 introduciendo la parte de enganche hembra 52b en la perforaci6n 44.
A continuaci6n, se coloca el semitap6n 51 en el otro lado y se fija con la ayuda de una herramienta de tres brazos en las marcas 51c de la cabeza 51a. Desbordando la perforaci6n, la cabeza 51a forma una superficie de apoyo, suficiente para que los esfuerzos queden repartidos. La resistencia de la cabeza 51a es igualmente suficiente para que el metal no penetre en la perforaci6n.
Cuando sea necesario cambiar el tap6n, basta con desmontar el semitap6n 51 y dejar espacio para el otro semitap6n. Se resuelve asi cualquier problema de acceso a la otra cara de la brida aguas arriba.
De esta manera se ha resuelto por un medio particularmente simple y poco caro un problema de desgaste que era susceptible de tener consecuencias muy perjudiciales sobre la seguridad, el coste y las prestaciones del motor.

Claims (15)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Rotor de turbomaquina que comprende un disco (20) con una llanta y alveolos (21) axiales mecanizados en la llanta para el alojamiento individual de alabes, estando anadido un anillo (43) a una cara de la llanta, estando provisto el anillo de perforaciones (44) en la prolongaci6n axial de los alveolos, comprendiendo al menos una parte de las citadas perforaciones (44) en la prolongaci6n de los alveolos un tap6n (50), caracterizado por el hecho de que el tap6n esta formado por un primer semitap6n (51) realizado en un primer material metalico, resistente al desgaste, y por un segundo semitap6n (52) de un segundo material, apoyandose los dos semitapones, uno en un lado del anillo
    (43) y el otro en el otro lado del anillo (43), y estando unidos uno al otro a traves de la perforaci6n (44).
  2. 2.
    Rotor de turbomaquina de acuerdo con la reivindicaci6n precedente en el cual el citado tap6n (50) forma igualmente estanqueidad.
  3. 3.
    Rotor de turbomaquina de acuerdo con la reivindicaci6n 1 en el cual el primer semitap6n (51) comprende una cabeza (51a) en forma de disco con collarin y una parte de enganche (51b), el segundo semitap6n (52) una cabeza en forma de disco (52a) con collarin y una parte de enganche (52b), siendo las dos partes de enganche (51b, 52b) de formas complementarias para cooperar una con la otra.
  4. 4.
    Rotor de turbomaquina de acuerdo con la reivindicaci6n 1 en el cual las partes de enganche (51b, 52b) son de tornillo o de enganche a presi6n.
  5. 5.
    Rotor de turbomaquina de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 y 4 en el cual la parte de enganche (51b) del primer semitap6n (51) es macho y la parte de enganche (52b) del segundo semitap6n (52) es hembra.
  6. 6.
    Rotor de turbomaquina de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 y 4 en el cual la cabeza (51a) del primer semitap6n (51) esta provista de marcas (51c) exteriores para permitir la introducci6n de una herramienta para la fijaci6n del primer semitap6n (51) por el eje del agujero.
  7. 7.
    Rotor de turbomaquina de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 6 en el cual el segundo semitap6n (52) comprende un medio que impide su rotaci6n alrededor del eje de su parte de enganche.
  8. 8.
    Rotor de turbomaquina de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 7 en el cual el primer semitap6n (51) es de metal y/o el segundo semitap6n (52) es de material plastico.
  9. 9.
    Turborreactor que comprende una soplante delantera y un tambor de compresor de alimentaci6n forzada aguas abajo de la soplante en el cual el disco de soplante (20) y el tambor de compresor de alimentaci6n forzada forman un rotor de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, siendo una brida aguas arriba radial que forma el anillo
    (43) solidaria del tambor de compresor y estando fijado el disco de soplante (20) al tambor por uni6n con pernos al anillo.
  10. 10.
    Tap6n que forma un medio antidesgaste para un rotor de turbomaquina de acuerdo con la reivindicaci6n 1 caracterizado por el hecho de que comprende un primer semitap6n (51) realizado en un primer material resistente al desgaste y por un segundo semitap6n (52) de un material identico o diferente del primero, estando dispuestos los dos semitapones para apoyarse uno en un lado del anillo (43) y el otro en el otro lado del anillo y estar unidos uno al otro por el agujero.
  11. 11.
    Tap6n de acuerdo con la reivindicaci6n precedente en el cual el primer semitap6n (51) comprende una cabeza (51a) en forma de disco con un collarin y una parte de enganche (51b), el segundo semitap6n (52) una cabeza (52a) en forma de disco con collarin y una parte de enganche (52b), siendo las dos partes de enganche de formas complementarias.
  12. 12.
    Tap6n de acuerdo con las reivindicaciones 10 u 11 en el cual las partes de enganche (51b, 52b) son de tornillo o de enganche a presi6n.
  13. 13.
    Tap6n de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 12 en el cual la parte de enganche del primer semitap6n
    (51) es macho y la parte de enganche del segundo semitap6n (52) es hembra.
  14. 14. Tap6n de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 13 en el cual la cabeza del primer semitap6n (51) esta provista de marcas exteriores para permitir la introducci6n de una herramienta para la fijaci6n del primer semitap6n
    (51) tal como con rotaci6n alrededor del eje del agujero.
  15. 15. Tap6n de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 14 en el cual el primer semitap6n (51) es de metal y/o el segundo semitap6n (52) es de material plastico.
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