ES2581511T3 - Turbomáquina, segmento de sellado y segmento de álabe de guía - Google Patents
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Abstract
Turbomáquina (1) que comprende un anillo (12) de segmento de sellado entre una fila de álabes de guía delantera (4) y una fila de álabes de guía trasera (6) para sellar una rendija radial entre una sección de carcasa (10) y una fila de álabes móviles (8) que gira entre las filas de álabes de guía (4, 6), en la que el anillo (12) de segmentos de sellado tiene una gran cantidad de segmentos de sellado iguales (28) y al menos una fila de álabes de guía (4) presenta una gran cantidad de segmentos de álabe de guía iguales (14), en la que los segmentos de sellado (28) tienen cada uno de ellos varios alojamientos (50, 56, 58) yuxtapuestos en dirección periférica y destinados a cooperar con elementos de afianzamiento (46) de esta fila de álabes de guía (4), y en la que los alojamientos (50, 56, 58) y los elementos de afianzamiento (46) están distribuidos uniformemente a lo largo del perímetro, caracterizada por que los alojamientos (50, 56, 58) son un múltiplo de los elementos de afianzamiento (46) y por que cada segmento de álabe de guía (14) de esta fila de álabes de guía (4) tiene solamente un elemento de afianzamiento (46).
Description
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DESCRIPCION
Turbomaquina, segmento de sellado y segmento de alabe de grna
La invencion concierne a una turbomaquina segun el preambulo de la reivindicacion 1.
Para sellar una rendija axial entre las puntas de alabe de una fila de alabes moviles y una seccion de carcasa de una turbomaquina, tal como una turbina de gas, que rodea a la fila de alabes moviles, esta previsto usualmente un anillo de segmentos de sellado que se extiende por el lado de la carcasa entre una fila de alabes moviles delantera y una fila de alabes moviles trasera. En una junta de sellado conocida el anillo de segmentos de sellado esta constituido con una gran cantidad de segmentos de sellado iguales que presentan en su seccion de borde delantera para el afianzamiento periferico una respectiva cantidad de hendiduras para la cooperacion por union geometrica con un numero identico de salientes de la fila de alabes de grna delantera. Las filas de alabes de grna estan constituidas por una gran cantidad de segmentos de alabe de grna iguales, siendo en esta clase de afianzamiento periferico el numero de segmentos de sellado igual al numero de segmentos de alabe de grna delanteros o siendo los segmentos de alabe de grna delanteros un multiplo entero de los segmentos de sellado. Por tanto, en el caso de 15 segmentos de alabe de grna se presentan usualmente 15, 5 o 3 segmentos de sellado. En el documento US 2005002779 A1 se muestra un afianzamiento periferico de esta clase en la zona de una seccion de borde trasera de los segmentos de sellado y de una fila de alabes de grna trasera.
El cometido de la invencion consiste en crear una turbomaquina con un afianzamiento periferico de un anillo de segmentos de sellado con un numero alternativo de segmentos de sellado para sellar una rendija radial entre una seccion de carcasa y una fila de alabes moviles.
Este problema se resuelve con una turbomaquina dotada de las caractensticas de la reivindicacion 1.
Una turbomaquina segun la invencion tiene un anillo de segmentos de sellado entre una fila de alabes de grna delantera y una fila de alabes de grna trasera para sellar una rendija radial entre una seccion de carcasa y una fila de alabes moviles que se extiende entre las filas de alabes de grna. El anillo de segmentos de sellado presenta una gran cantidad de segmentos de sellado iguales y al menos una de las filas de alabes de grna tiene una gran cantidad de segmentos de alabe de grna iguales. Segun la invencion, los segmentos de sellado tienen cada uno de ellos varios alojamientos yuxtapuestos en direccion periferica para cooperar con segmentos de afianzamiento de esta fila de alabes de grna, estando los alojamientos y los elementos de afianzamiento distribuidos uniformemente a lo largo del penmetro y siendo los alojamientos un multiplos de los elementos de sellado, y cada segmento de alabe de grna de esta fila de alabes de grna tiene solamente un segmento de afianzamiento.
La invencion hace posibles el afianzamiento periferico y la formacion de un anillo de segmentos de sellado cuyo numero de tales segmentos de sellado no es una cantidad parcial entera de un numero de segmentos de alabe de grna. En el caso de 15 segmentos de alabe de grna se pueden materializar gracias a la invencion, por ejemplo, 10 segmentos de sellado. Por tanto, el numero de segmentos de sellado puede determinarse de manera optima segun aspectos mecanicos de estructura, tecnicos de fabricacion y/o referidos a costes. Como quiera que los alojamientos son un multiplo de los elementos de afianzamiento, no todos los alojamientos se encuentran acoplados con los elementos de afianzamiento en el estado montado y asf no todos esos alojamientos pueden servir para homogeneizar comportamientos de dilatacion termica diferentes de los segmentos de sellado y de los segmentos de alabe de grna.
Los segmentos de alabe de grna de la fila de alabes de grna relevante tienen solamente un elemento de afianzamiento. De este modo, cada segmento de sellado esta unido con un segmento de alabe de grna de esta fila de alabes de grna por medio de un acoplamiento de alojamiento-elemento de afianzamiento. Mediante unicamente una union geometrica por segmento de sellado y segmento de alabe de grna se impide un agarrotamiento de los componentes durante el montaje. Asimismo, mediante la simple union por segmento de sellado y segmento de alabe de grna se tienen aun mejor en cuenta las diferentes dilataciones termicas de los componentes.
Para poder montar los segmentos de alabe de grna de esta fila de alabes de grna y los segmentos de sellado en una posicion periferica cualquiera es ventajoso que cada segmento de sellado presente una misma cantidad de alojamientos y que estos y los elementos de afianzamiento esten dispuestos en posiciones identicas de los segmentos de sellado o de los segmentos de alabe de grna. Al mismo tiempo, gracias a la respectiva posicion identica de los alojamientos y de los elementos de afianzamiento se simplifican la fabricacion de los segmentos de sellado y la de los segmentos de alabe de grna.
En un ejemplo de realizacion el elemento de afianzamiento del respectivo segmento de alabe de grna y los alojamientos del respectivo segmento de sellado estan dispuestos simetricamente con relacion al respectivo eje longitudinal de los segmentos.
En un ejemplo de realizacion preferido estan previstos 1,5 mas segmentos de alabe de grna de la fila de alabes de grna que segmentos de sellado y por cada segmento de sellado estan previstos tres veces mas alojamiento que elementos de afianzamiento por segmento de alabe de grna. De este modo, cada segundo alojamiento se encuentra acoplado con un elemento de afianzamiento o los alojamientos estan ocupados alternadamente con un respectivo
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elemento de afianzamiento. Considerado a lo largo del penmetro, los alojamientos se encuentran acoplados alternadamente con un elemento de afianzamiento. El acoplamiento aqm doble debe tenerse en cuenta al disenar tolerancias y dilataciones termicas.
Un segmento de sellado segun la invencion para una turbomaquina conforme a la invencion tiene una gran cantidad de alojamientos distanciados uniformemente uno de otro en direccion periferica y destinados a cooperar con un elemento de afianzamiento correspondiente.
Un segmento de alabe de gma segun la invencion para una turbomaquina conforme a la invencion tiene solamente un elemento de afianzamiento destinado a cooperar con un alojamiento correspondiente de un segmento de sellado.
Otros ejemplos de realizacion ventajosos de la invencion son objeto de otras reivindicaciones subordinadas.
En lo que sigue se explica con mas detalle un ejemplo de realizacion preferido de la invencion ayudandose de unas representaciones esquematicas. Muestran:
La figura 1, un corte longitudinal a traves de una zona radialmente exterior de una turbomaquina y
La figura 2, una cooperacion por union geometrica de segmentos de alabe de grna y segmentos de sellado que se basa en la figura 1.
Como se muestra en la figura 1, una turbomaquina 1 segun la invencion tiene, considerado en la direccion de un gas caliente que circula por un canal 2 de gas caliente, una fila de alabes de grna delantera 4 del lado del estator y una fila de alabes de grna trasera 6 del lado del estator, entre las cuales gira una fila de alabes moviles 8 del lado del rotor alrededor de un eje de rotor no mostrado. La fila de alabes moviles 8 esta abrazada por una seccion de carcasa 10 de la turbomaquina 1, estando dispuesto un anillo 12 de segmentos de sellado entre las filas de alabes de grna 4, 6 para sellar una rendija radial entre la fila de alabes moviles 8 y la seccion de carcasa 10. La turbomaquina es especialmente una turbina de gas y preferiblemente un motopropulsor de aviacion. Las filas de alabes 4, 6, 8 y el anillo 12 de segmentos de sellado se encuentran preferiblemente en la turbina de baja presion de la turbomaquina 1.
La fila de alabes de grna delantera 4 presenta una gran cantidad de segmentos de alabe de grna iguales 14 que tienen cada uno varias palas de alabe y que encajan con union geometrica en ranuras 20 y similares de la carcasa de la turbomaquina 1 por medio de una seccion de retencion delantera 16 y una seccion de retencion trasera 18. Asimismo, la fila de alabes de grna trasera 6 presenta una gran cantidad de segmentos de alabe de grna iguales 22 que cooperan de manera correspondiente mediante una union geometrica con ranuras 26 y similares de la carcasa de la turbomaquina 1 a traves de secciones de retencion delanteras 24 y secciones de retencion traseras no mostradas.
El anillo 12 de segmentos de sellado tiene una gran cantidad de segmentos de sellado iguales 28 que presentan cada uno de ellos un cuerpo de base poligonal 30 en cuya superficie interior vuelta hacia el canal 2 de gas caliente estan dispuestos unos paneles alveolados de sellado 32 para la introduccion de nervios de sellado opuestos 34, 36 de la fila de alabes moviles 8. El anillo 12 del segmento de sellado y los nervios de sellado 34, 36 forman el llamado sello de aire exterior (OAS). Cada cuerpo de base 30 se encuentra mediante su seccion de borde delantera 38 y su seccion de borde trasera 40 en solapamiento axial con unas viseras de plataforma 42, 44 de los segmentos de alabe de grna 14, 22. Las viseras de plataforma 40, 42 se extienden sobre las respectivas secciones de borde 38, 40 o las secciones de borde 38, 40 se extienden debajo de las respectivas viseras de plataforma 42, 44. Las secciones de borde 38, 40 estan dispuestas asf radialmente por fuera con respecto a las viseras de plataforma 40, 42.
Para afianzar el anillo 12 de segmentos de sellado en direccion periferica entre las filas de alabes de grna 4, 6 los segmentos de alabe de grna delanteros 14 presenta sendos elementos de afianzamiento que en el ejemplo de realizacion aqm mostrado son unos respectivos nervios de afianzamiento 46 con los cuales cooperan los segmentos de sellado 28 mediante una union geometrica. Los nervios de afianzamiento 46 se extienden cada uno de ellos a cierta distancia de la plataforma a lo largo de un lado posterior 48 de la seccion de retencion trasera 18 del respectivo segmento de alabe de grna 14 en direccion radial hacia fuera. Para la cooperacion mediante una union geometrica con los nervios de afianzamiento 46, los segmentos de sellado 28 presentan cada uno de ellos varios alojamientos que estan configurados como hendiduras 50 en el ejemplo de realizacion aqm mostrado. Las hendiduras 50 estan abiertas aguas arriba y atraviesan cada una de ellas la seccion de borde delantera 38 de los cuerpos de base 30. Una explicacion detallada del afianzamiento periferico se efectua con referencia a la figura 2 ayudandose de cuatro segmentos de alabe de grna 14a, 14b, 14c, 14d y tres segmentos de sellado 28a, 28b, 28c en la zona de las secciones de retencion traseras 18 y las secciones de borde delanteras 38.
Cada segmento de alabe de grna 14a, 14b, 14c, 14d presenta un unico nervio de afianzamiento 46a, 46b, 46c, 46d que en el ejemplo de realizacion aqm mostrado esta posicionado centradamente en direccion periferica sobre el lado posterior 48 de las secciones de retencion traseras 18. La posicion del nervio de afianzamiento 46a, 46b no esta limitada, naturalmente, a una situacion central. Los nervios de afianzamiento 46a, 46b, 46c, 46d estan situados en posiciones identicas de los segmentos de alabe de gma 14a, 14b, 14c, 14d. Por tanto, una distancia periferica a ambos cantos laterales 52, 54 de la seccion de retencion 18 es identica. El respectivo nervio de afianzamiento unico
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Los segmentos de sellado 28a, 28b, 28c tienen cada uno de ellos tres hendiduras 50a, 56a, 58a o 50b, 56b, 58b o 50c que estan representadas como puntos en la figura 2 para diferenciar unas junturas de separacion 60, 62, 64, 66 entre segmentos de sellado contiguos 28a, 28b, 28c y segmentos de alabe de gma contiguos 14a, 14b, 14c, 14d. Ayudandose del fragmento de la figura 2 se puede ver unicamente la hendidura 50c de las tres hendiduras del segmento de sellado 28c. Las hendiduras 50a, 56a, 58a o 50b, 56b, 58b o 50c estan situadas en posiciones identicas de los segmentos de sellado 28a, 28b, 28c. El numero de hendiduras 50a, 56a, 58a o 50b, 56b, 58b o 50c por segmento de sellado 28a, 28b, 28c (aqm tres hendiduras 50, 56, 58 por segmento de sellado 28) asciende asf a un multiplo entero del numero de nervios de afianzamiento 46a, 46b, 46c, 46d por segmento de alabe de gma 14a, 14b, 14c, 14d (aqm un nervio de afianzamiento 46 por segmento de alabe de gma 14).
Las hendiduras 50a, 56a, 58a o 50b, 56b, 58b o 50c estan situadas simetricamente en direccion periferica con respecto al eje longitudinal de los segmentos de sellado 28a, 28b, 28c que se extiende aproximadamente en la direccion de flujo del gas caliente. Una hendidura 56a, 56b esta situada directamente sobre el eje longitudinal y se encuentra a la misma distancia periferica de unos cantos laterales 68, 70 del respectivo segmento de sellado 28a, 28b, 28c. Las otras dos hendiduras 50a, 58a o 50b, 58b o 50c se encuentran a ambos lados de la respectiva hendidura central 56a, 56b. Estas hendiduras laterales 50a, 58a o 50b, 58b o 50c se encuentran a una misma distancia periferica de la hendidura central 56a, 56b y, por tanto, a una misma distancia periferica del respectivo canto lateral proximo 68, 70. Por supuesto, las hendiduras laterales 50a, 58a o 50b, 58b o 50c estan situadas tambien a una misma distancia periferica del respectivo canto lateral 70, 68. Considerado a lo largo del penmetro del anillo 12 de segmentos de sellado, las hendiduras 50a, 56a, 58a o 50b, 56b, 58b o 50c estan uniformemente distanciadas una de otra. La distancia periferica de las hendiduras laterales 50a, 58a o 50b, 58b o 50c a la hendidura central 56a, 56b es en el ejemplo de realizacion mostrado el doble de grande que la distancia periferica al respectivo canto lateral proximo 68, 70.
Los segmentos de sellado 28a, 28b, 28c tienen una extension mayor en direccion periferica que los segmentos de alabe de gma 14a, 14b, 14c, 14d, con lo que las junturas de separacion 60, 62 entre los segmentos de sellado 28a, 28b, 28c estan decaladas en direccion periferica con respecto a las junturas de sellado 64, 66 de los segmentos de alabe de gma 14a, 14b, 14c, 14d. En el ejemplo de realizacion mostrado un segmento de sellado 28a, 28b, 28c tiene una extension periferica 1,5 veces mayor que la de un segmento de alabe de gma 14a, 14b, 14c, 14d. De ese modo, son necesarios, por ejemplo, 15 segmentos de alabe de gma 14a, 14b, 14c, 14d para formar la fila de alabes de gma 4 y unicamente 10 segmentos de sellado 28a, 28b, 28c para formar el anillo 12 de segmentos de sellado. O bien, en el ejemplo de realizacion aqm mostrado se presentan 1,5 veces mas segmentos de alabe de gma 14a, 14b, 14c, 14d que segmentos de sellado 28a, 28b, 28c.
En el ejemplo de realizacion mostrado cada segunda hendidura 50a, 58a, 56b, 50c del anillo 12 de segmentos de sellado se encuentra acoplada con un nervio de afianzamiento 46a, 46b, 46c, 46d. En otras palabras, cada segunda hendidura 56a, 50b, 58b esta libre. En el ejemplo de realizacion aqm mostrado el nervio de afianzamiento 46a encaja en la hendidura 50a, el nervio de afianzamiento 46b encaja en la hendidura 58a, el nervio de afianzamiento 46c encaja en la hendidura 56b y el nervio de afianzamiento 46d encaja en la hendidura 50c. Las hendiduras 56a, 50b y 58b no estan ocupadas. Considerado en direccion periferica, los nervios de afianzamiento 46a, 46b, 46c, 46d “deambulan” casi siempre adicionalmente por una hendidura 50a, 56a, 58a o 50b, 56b, 58a o 50c. Dado que cada segmento de alabe de gma 14a, 14b, 14c, 14d dispone unicamente de un nervio de afianzamiento 46a, 46b, 46c, 46d, cada segmento de alabe de gma 14a, 14b, 14c, 14d forma en este caso solamente una union geometrica con un segmento de sellado 28a, 28b, 28c o solamente un afianzamiento periferico para un segmento de sellado 28a, 28b, 28c. Sin embargo, debido al “acoplamiento ambulante” en direccion periferica algunos segmentos de sellado 28a se encuentran al mismo tiempo formando una union geometrica con varios segmentos de alabe de gma 14a, 14b. Asf, los nervios de afianzamiento 46a, 46b de los segmentos de alabe de gma 14a, 14b encajan en las hendiduras 50a, 58a del segmento de sellado 28a y establecen una union geometrica con estas.
Se ha revelado una turbomaquina con un anillo de segmentos de sellado entre una fila de alabes de gma delantera y una fila de alabes de gma trasera para sellar una rendija radial entre una seccion de carcasa y una fila de alabes moviles que gira entre las filas de alabes de gma, teniendo el anillo de segmentos de sellado una gran cantidad de segmentos de sellado iguales y teniendo al menos una de las filas de alabes de gma una gran cantidad de segmentos de alabe de gma iguales, teniendo cada uno de los segmentos de sellado varios alojamientos yuxtapuestos en direccion periferica y destinados a cooperar con elementos de afianzamiento de esta fila de alabes de gma, estando los alojamientos y los elementos de afianzamiento distribuidos uniformemente a lo largo del penmetro y siendo los alojamientos un multiplo de los elementos de afianzamiento, y se han revelado tambien un segmento de sellado y un segmento de alabe de gma.
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Lista de simbolos de referencia
- 1
- Tubomaquina
- 2
- Canal de gas caliente
- 4
- Fila de alabes de grna delantera
- 6
- Fila de alabes de grna trasera
- 8
- Fila de alabes moviles
- 10
- Seccion de carcasa
- 12
- Anillo de segmentos de sellado
- 14,
- a, b, c, d Segmento de alabe de grna
- 16
- Seccion de retencion delantera
- 18
- Seccion de retencion trasera
- 20
- Ranura de carcasa
- 22
- Segmento de alabe de grna
- 24
- Seccion de retencion delantera
- 26
- Ranura de carcasa
- 28,
- a, b, c Segmento de sellado
- 30
- Cuerpo de base
- 32
- Panel alveolado de sellado
- 34
- Nervio de sellado
- 36
- Nervio de sellado
- 38
- Seccion de borde delantera
- 40
- Seccion de borde trasera
- 42
- Visera de plataforma
- 44
- Visera de plataforma
- CD
- a, b, c, d Nervio de afianzamiento
- 48
- Lado posterior
- cn o
- a, b, c Hendidura
- 52
- Canto lateral
- 54
- Canto lateral
- 56,
- a, b, c Hendidura
- 58,
- a, b, c Hendidura
gwa
gwa
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62
64
66
68
Juntura de separacion de segmento de sellado Juntura de separacion de segmento de sellado Juntura de separacion de segmento de alabe de Juntura de separacion de segmento de alabe de Canto lateral Canto lateral
Claims (3)
- REIVINDICACIONES1. Turbomaquina (1) que comprende un anillo (12) de segmento de sellado entre una fila de alabes de gma delantera (4) y una fila de alabes de gma trasera (6) para sellar una rendija radial entre una seccion de carcasa (10) y una fila de alabes moviles (8) que gira entre las filas de alabes de gma (4, 6), en la que el anillo (12) de segmentos5 de sellado tiene una gran cantidad de segmentos de sellado iguales (28) y al menos una fila de alabes de gma (4) presenta una gran cantidad de segmentos de alabe de gma iguales (14), en la que los segmentos de sellado (28) tienen cada uno de ellos varios alojamientos (50, 56, 58) yuxtapuestos en direccion periferica y destinados a cooperar con elementos de afianzamiento (46) de esta fila de alabes de gma (4), y en la que los alojamientos (50, 56, 58) y los elementos de afianzamiento (46) estan distribuidos uniformemente a lo largo del penmetro, 10 caracterizada por que los alojamientos (50, 56, 58) son un multiplo de los elementos de afianzamiento (46) y por que cada segmento de alabe de gma (14) de esta fila de alabes de gma (4) tiene solamente un elemento de afianzamiento (46).
- 2. Turbomaquina segun la reivindicacion 1, en la que cada segmento de sellado (28) presenta una misma cantidad de alojamientos (50, 56, 58), y los alojamientos (50, 56, 58) y los elementos de afianzamiento (46) estan dispuestos15 en posiciones identicas de los segmentos de sellado (28) o de los segmentos de alabe de gma (14) de esta fila de alabes de gma (4).
- 3. Turbomaquina segun la reivindicacion 1 o 2, en la que el elemento de afianzamiento (46) del respectivo segmento de alabe de gma (14) y los alojamientos (50, 56, 58) del respectivo segmento de sellado (28) estan dispuestos simetricamente con relacion al respectivo eje longitudinal de los segmentos.20 4. Turbomaquina segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que estan previstos 1,5 veces massegmentos de alabe de gma (14) de esta fila de alabes de gma (4) que segmentos de sellado (28) y tres veces mas alojamientos (50, 56, 58) por segmento de sellado (28) que elementos de afianzamiento (46) por segmento de alabe de gma (14).
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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