ES2616886T3 - Turbomáquina que comprende un testigo de desgaste del cárter - Google Patents

Turbomáquina que comprende un testigo de desgaste del cárter Download PDF

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Abstract

Una turbomáquina que comprende una carcasa (7) con una pared interna (3i) que forma una pared de un conducto de aire (3) y al menos una abertura (7r) que atraviesa la carcasa, que destapona dicho conducto (3) y que forma un paso para un endoscopio, la abertura (7r), durante el funcionamiento de la turbomáquina, que está obturada por un tapón (8) que presenta una porción de superficie de extremo (8s) en la prolongación de la pared interna (3i), caracterizada por el hecho de que un testigo de desgaste de la pared interna del cárter está asociado con el tapón (8) o la pared interna (3i) del cárter, al nivel del borde de la abertura o destaponando la abertura.

Description

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DESCRIPCION
Turbomaquina que comprende un testigo de desgaste del carter Campo tecnico
La presente invencion se refiere al campo de las turbomaquinas, mas en particular al de los compresores de motores de turbina de gas, especialmente de compresores centrlfugos. La invencion se dirige a un medio que permite detectar, de manera simple, el estado de desgaste de ciertas partes de la turbomaquina.
Estado de la tecnica
Los motores de turbina de gas utilizados para el accionamiento de las palas del rotor de un helicoptero estan constituidos con conductos de aire de flujo radial o axial para parte de la trayectoria.
Por ejemplo, un motor conocido comprende un primer rotor compuesto de un conjunto de dos compresores centrlfugos en serie - este conjunto esta accionado por una turbina axial - y un segundo rotor de turbina libre, aguas abajo de la turbina del primer rotor, para el accionamiento de un eje de potencia.
Otro ejemplo de motor conocido comprende un primer rotor formado por un conjunto de un compresor axial de tres etapas y de un compresor centrlfugo, dispuestos en serie y accionados por dos turbinas axiales; un segundo rotor esta formado por una turbina doble que recibe el gas de la turbina del primer rotor y que acciona un eje de potencia.
Debido a los modos de utilizacion de estos tipos de aeronaves que las conducen a evolucionar en ambientes cargados de polvo o de arena, los motores estan sometidos a una fuerte erosion por las partlculas solidas aspiradas con el aire de alimentacion.
Se da gran atencion a las piezas susceptibles de ser sometidas a la erosion a fin de poder intervenir cuando sea necesario.
En los tipos de motores presentados anteriormente todo el conducto de aire puede estar sometido a la erosion, en particular los alabes, pero tambien las partes estaticas del conducto de aire como el codo en el compresor bicentrlfugo que es la zona a la salida del difusor de la primera etapa o bien la carcasa en un compresor axial- centrlfugo con o sin revestimiento que se puede desgastar en vertices opuestos de las palas en el compresor axial.
La invencion tiene por objeto un medio que permita detectar y cuantificar la erosion provocada por la ingestion de partlculas en el conducto de aire.
Igualmente tiene por objeto un medio que no debe necesitar el desmontaje del motor.
La invencion se refiere mas particularmente a ciertas zonas del conducto de aire que no estan sometidas a una fuerte erosion y para las que serla deseable una vigilancia simplificada. Se trata por ejemplo de la pared interna del codo aguas abajo del difusor del revestimiento de material que se puede desgastar o del carter sin tal revestimiento, en vertices opuestos de las palas del rotor axial.
El presente solicitante ha presentado una solicitud de patente FR 1159071 el 07 de octubre de 2011 sobre un compresor centrlfugo equipado con un marcador de medicion de desgaste. Segun esta realizacion, la tapa del impulsor del compresor que esta recubierta en su cara interna con un revestimiento que se puede desgastar comprende en una parte sustancialmente central de la misma, marcadores mecanizados en forma avellanada y de profundidades dadas en el material que se puede desgastar. El seguimiento del desgaste se efectua mediante examenes por endoscopio. Un endoscopio se introduce en el compresor y un extremo activo del endoscopio se coloca con referencia a las marcas para proporcionar una senal de imagen de las marcas. La senal endoscopica es funcion del numero de marcadores y del desgaste en el lugar; se trata de proporcionar un criterio de decision de desmontaje del motor para cambiar y reparar las piezas desgastadas. Con respecto a este problema del testigo de desgaste, se han presentado otras solicitudes de patente, tales como FR 2938651 o FR 2942267 que llevan los testigos de desgaste previstos en las palas de la rueda de un compresor o bien en la rueda en si misma.
Compendio de la invencion
Ademas del metodo de vigilancia de la evolucion del desgaste en la tapa del impulsor, ahora se propone un medio que permite conocer el desgaste de ciertas partes del conducto de aire por simple observacion directa, sin tener necesariamente que implementar cualquier aparato de control.
Conforme a la invencion, una turbomaquina que comprende una carcasa con una pared interna que delimita un conducto de aire y la carcasa que comprende al menos una abertura, que destapona dicho conducto y que forma un paso para un endoscopio, la abertura, durante el funcionamiento de la turbomaquina, que esta obturada por un tapon que presenta una parte de superficie de extremo que asegura la continuidad de la pared interna del carter, se caracteriza por el hecho de que un testigo de desgaste de la pared interna del carter esta asociado con el tapon o con la pared interna del carter, al nivel del borde de la abertura o que destapona la abertura.
Gracias a la invention, se es capaz, de manera simple y sin la implementation necesariamente de ningun aparato, de supervisar el desgaste en zonas de la turbomaquina que no son accesibles directamente y que necesitan previamente las operaciones de desmontaje y de retirada del motor. En funcion del estado del testigo de desgaste, es facil decidir el desmontaje o no de la turbomaquina para efectuar la reparation.
5 Segun un modo de realization, el testigo de desgaste tiene la forma de un avellanado mecanizado en dicha portion de superficie de extremo del tapon. Este modo de realizacion es adecuado cuando dicha porcion de superficie del tapon esta a ras de la pared interna del carter. Ventajosamente, el tapon esta realizado en el mismo material que este.
Segun otro modo de realizacion, el testigo de desgaste es una muesca mecanizada en la pared interna del carter y 10 que es visible desde el exterior a traves de dicha abertura que forma un paso de endoscopio. Segun este modo de realizacion, el tapon puede no estar a ras del conducto de aire.
La profundidad del avellanado se elige preferiblemente de manera que corresponda con el espesor de la pared interna susceptible de ser eliminada por la erosion en el caso de una erosion aceptable de la zona. De esta forma, cuando el avellanado ya no es visible, es el momento de proceder a la reparacion de la pieza.
15 Como se indico anteriormente, la invencion se dirige especialmente a un compresor centrlfugo en el que la abertura, que forma un paso para un endoscopio, con un testigo de desgaste esta situada en el codo aguas abajo del difusor, a la salida de una etapa del compresor.
La invencion se dirige igualmente a un compresor axial o la parte axial de un compresor en el que la abertura que forma el paso para un endoscopio esta situada cerca de un revestimiento que se puede desgastar en vertices 20 opuestos de las palas del rotor del compresor.
Presentacion de las figuras
La figura 1 representa un motor de turbina de gas bicentrlfugo al que se aplica la invencion;
La figura 2 representa un detalle del motor de la figura 1, en perspectiva y cortada tangencialmente segun el eje de este, a nivel del codo del conducto de aire aguas abajo del primer difusor, mostrando el tapon de endoscopio;
25 La figura 3 representa en perspectiva cortado tangencialmente segun el eje del motor y visto desde el interior, el detalle del tapon de endoscopio en position en la carcasa con un avellanado que forma el testigo de erosion del primer modo de realizacion de la invencion;
La figura 4 muestra el detalle del compresor del motor de la figura 1, en section a nivel del tapon de endoscopio, con un testigo de desgaste segun el segundo modo de realizacion de la invencion;
30 La figura 5 muestra el detalle de la figura 4 sin el tapon;
La figura 6 representa un motor de turbina de gas con un compresor axial y centrlfugo, al que se aplica igualmente la invencion.
Descripcion detallada de los modos de realizacion de la invencion.
Se ve en la figura 1, un motor de turbina de gas 1 en si mismo conocido para el accionamiento de las palas de un 35 rotor de helicoptero. Comprende una parte que forma un generador de gas con un compresor bicentrlfugo, es decir, con dos impulsores de compresion 2 y 4 respectivamente solidarios de una turbina 6 coaxial. El conducto de aire 3 al interior del carter es anular y se extiende a partir de una entrada de aire 3a que gula el aire hasta la entrada axial del compresor 2. El aire comprimido por el compresor se gula radialmente a traves del difusor 3b. El conducto de aire forma luego un codo 3c a fin de llevar el aire hacia el eje de la maquina hasta la entrada axial del segundo impulsor 40 de compresion 4. El aire se gula luego hasta la camara de combustion 5 que alimenta la turbina 6 de gas caliente. La distension de gas continua en la turbina 9 de un segundo rotor solidario de un eje de toma de potencia para el accionamiento de la carga. El conducto de aire esta delimitado por dos paredes coaxiales en la pared interna 3i del carter 7.
En la figura 2 que representa en seccion una parte del carter 7 del motor de la figura 1, se ve el codo 3c del 45 conducto de aire, aguas abajo del difusor 3b. Este codo tiene la funcion de desviar el flujo de aire derivado del difusor hacia el eje de la maquina. Una abertura radial 7r se crea en la carcasa 7 a nivel del codo 3c. Esta abertura destapona en el conducto de aire y permite el paso de un endoscopio no representado por la cual puede ser realizada una inspection del interior del conducto de aire. Esta abertura 7r esta normalmente obturada por un tapon 8 que se ve en seccion en la figura 2. El tapon comprende un tronco 8f que se ajusta en la abertura 7r a fin de llenar 50 y evitar las fugas de aire durante el funcionamiento de la maquina; el tronco es solidario a una placa de bloqueo 8v transversal por la que el tapon se fija con pernos a la carcasa 7. Por el contrario, el tronco del tapon 8 presenta una porcion de superficie de extremo 8s de acuerdo con la pared interna 3i a fin de asegurar la continuidad.
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De acuerdo con la invencion, se proporciona un testigo de desgaste en el tapon. Consiste ventajosamente en un avellanado 8l mecanizado en la porcion de superficie 8s del tapon. La forma del avellanado puede ser circular, oval o de cualquier otro perfil. Este avellanado 8l es visible en la figura 3. La profundidad del avellanado corresponde al potencial de erosion de la pared interna 3i. Por lo tanto, es muy facil de verificar el estado de desgaste de la pieza. Si el avellanado ya no es visible al desmontaje del tapon 8, eso significa que el potencial de erosion esta consumido. La pieza entonces se tiene que reparar o bien reemplazar.
En los casos en los que la porcion de superficie de extremo 8s no esta a ras con la pared interna 3i del carter, la indicacion dada por este avellanado como testigo de erosion serla menos precisa. Para remediar este problema, el testigo de erosion se dispone entonces en la pared interna 3i del carter, al nivel del borde de la abertura. Esta solucion se representa en las figuras 4 y 5.
En la figura 4, se ve que la porcion de superficie de extremo 8s del tapon esta ligeramente rebajada con relacion a la pared interna 3i. El hecho de practicar el testigo de erosion bajo la forma de una muesca 3s en la pared interna en el borde de la abertura 7r le permite no ser molestado por tal rebaje del extremo del tapon. Esta muesca 3s destaponando la abertura 7r es visible desde el exterior del carter cuando se ha quitado el tapon. Esta situacion se representa en la figura 5. Como en el caso anterior la profundidad de la muesca en la pared interna 3i corresponde al potencial de erosion de esta. Si la muesca 3s ya no es visible a simple vista o por el endoscopio, eso significa que el potencial de erosion de la pared interna esta consumido. Una reparation esta indicada.
La erosion de la pared interna no se produce de manera simetrica alrededor del eje de la maquina, ella depende de la position del motor en la aeronave o todavla de la forma de la entrada de aire. Entonces es oportuno prever una abertura para el paso del endoscopio en la zona susceptible de ser la mas afectada por la erosion. Tambien se debe tener en cuenta la accesibilidad de la abertura para el endoscopio.
En la figura 6, se representa un motor de turbina de gas 10 con un compresor 12, axial y centrlfugo; las primeras etapas 121 del compresor son axiales. En la medida en que la carcasa 17 que envuelve las primeras etapas 121 presente una abertura para el paso de un endoscopio, la presente invencion se aplica ventajosamente a la vigilancia de la erosion de la pared interna del carter en esta zona. La solucion no se ilustra en la figura, pero se deduce facilmente de la solucion descrita para la pared interna del carter en la zona del codo aguas abajo de un compresor centrlfugo.

Claims (9)

  1. 5
    10
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    20
    25
    REIVINDICACIONES
    1. Una turbomaquina que comprende una carcasa (7) con una pared interna (3i) que forma una pared de un conducto de aire (3) y al menos una abertura (7r) que atraviesa la carcasa, que destapona dicho conducto (3) y que forma un paso para un endoscopio, la abertura (7r), durante el funcionamiento de la turbomaquina, que esta obturada por un tapon (8) que presenta una porcion de superficie de extremo (8s) en la prolongacion de la pared interna (3i), caracterizada por el hecho de que un testigo de desgaste de la pared interna del carter esta asociado con el tapon (8) o la pared interna (3i) del carter, al nivel del borde de la abertura o destaponando la abertura.
  2. 2. Una turbomaquina segun la reivindicacion 1, en la que el testigo de desgaste tiene la forma de un avellanado (8l) mecanizado en dicha parte de superficie (8s) de extremo del tapon (8).
  3. 3. Una turbomaquina segun la reivindicacion 2, en la que el avellanado es de forma circular u oval.
  4. 4. Una turbomaquina segun una de las reivindicaciones 2 y 3, en la que dicha parte de superficie de extremo (8s) del tapon esta a ras de la pared interna (3i) del carter.
  5. 5. Una turbomaquina segun la reivindicacion 1, en la que el testigo de desgaste es una muesca (3s) mecanizada en la pared interna (3i) y visible desde el exterior a traves de la abertura (7r) del carter.
  6. 6. Una turbomaquina segun la reivindicacion 1, en la que el testigo de desgaste tiene la forma de un avellanado (8l) mecanizado en dicha porcion de superficie (8s) de extremo del tapon (8) o en la que el testigo de desgaste es una muesca (3s) mecanizada en la pared interna (3i) y visible desde el exterior a traves de la abertura (7r) del carter y en la que la profundidad del avellanado (8l) o de la muesca (3s) corresponde con el espesor de la pared interna del carter susceptible de ser quitada por la erosion.
  7. 7. Un compresor centrlfugo que forma una turbomaquina segun una de las reivindicaciones precedentes, en el que la abertura, que forma un paso para un endoscopio con testigo de desgaste, esta situada en el codo (3c) aguas abajo del difusor en la salida de una etapa del compresor.
  8. 8. Un compresor bicentrlfugo que forma una turbomaquina segun una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que dicha abertura (7r) esta situada en el codo aguas abajo del difusor en la salida de la primera etapa del compresor.
  9. 9. Un compresor axial que forma una turbomaquina segun una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la abertura, que forma un paso para un endoscopio con testigo de desgaste, esta situada cerca del revestimiento de material que se puede desgastar en vertices opuestos de las palas del rotor.
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