ES2618786T3

ES2618786T3 - Componente de motor de turbina de gas

Info

Publication number: ES2618786T3
Application number: ES11878063.4T
Authority: ES
Inventors: Roger SJÖQVIST
Original assignee: GKN Aerospace Sweden AB
Current assignee: GKN Aerospace Sweden AB
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2017-06-22
Anticipated expiration: 2031-12-22
Also published as: WO2013095209A1; EP2795072B1; JP5946542B2; EP2795072A4; US20150033759A1; US9689312B2; EP2795072A1; JP2015502494A

Abstract

Un componente de motor de turbina de gas (27) que comprende - un anillo exterior (21), - un anillo interior (20), - una pluralidad de elementos espaciados circunferencialmente (22) que se extienden entre el anillo interior (20) y el anillo exterior (21), en el que un canal de gas principal para el flujo de gas axial se define entre los elementos (22), en el que el componente (27) tiene un lado de entrada para la admisión de gas y un lado de salida para la descarga de gas, y - una estructura de transferencia de carga anular (23) para transferir cargas entre dichos elementos (22) y una estructura de cojinete (24) para un árbol de turbina colocado en el centro del componente (27), en el que la estructura de transferencia de carga anular (23) se extiende circunferencialmente a lo largo de un lado interior del anillo interior (20) y también hacia dentro en una dirección radial del componente (27), teniendo dicha estructura de transferencia de carga anular (23) una primera porción (23a) y una segunda porción (23b), en el que la primera porción (23a) está localizada más cerca del anillo interior (20) que la segunda porción (23b), caracterizado por que; la primera porción (23a), al menos a lo largo de una parte de la circunferencia, está inclinada en la dirección radial en relación con la segunda porción (23b), en el que las dos porciones inclinadas (23a, 23b) están conectadas en una zona de conexión (26) entre las porciones inclinadas (23a, 23b), y en el que una posición radial y/o axial de la zona de conexión (26) varía a lo largo de la circunferencia, de tal manera que la posición radial/axial de la zona de conexión en una localización que corresponde circunferencialmente al primero de dichos elementos (22a), es decir, en una primera localización circunferencial (A), es radial y/o axialmente diferente de la posición radial/axial de la zona de conexión (26) entre el primer elemento (22a) y un segundo elemento adyacente (22b), es decir, en una segunda localización circunferencial (B).

Description

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DESCRIPCION

Componente de motor de turbina de gas Campo tecnico

La presente invencion se refiere a un componente de motor de turbina de gas de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1. En particular, la invencion se refiere a una estructura de transferencia de carga anular colocada dentro de un anillo interior del componente para la transferencia de cargas entre los elementos que conectan el anillo interior con un anillo exterior y una estructura de cojinete para un arbol de turbina colocado en el centro del componente. La invencion tambien se refiere a un motor de turbina de gas que comprende dicho componente.

Antecedentes de la invencion

Un motor de turbina de gas axial, tal como un “motor a reaccion” de aeronave, comprende, en general, una entrada de aire, una seccion de compresor, una camara de combustion de combustible, una seccion de turbina, uno o varios arboles motrices rotatorios que conectan los compresores y las turbinas correspondientes, una salida de escape y unas estructuras para soportar los arboles motrices y para montar el motor en, por ejemplo, una aeronave.

Habitualmente, las estructuras de soporte son partes estaticas que incluyen una cubierta o anillo interior, para la conexion a unos cojinetes, y un arbol motriz localizado en el centro, y una cubierta o anillo exterior, para la conexion a, por ejemplo, una caja de motor, y donde los elementos circunferencialmente distribuidos (puntales, paletas) se extienden entre y se conectan con las cubiertas/anillos interiores y exteriores. Las estructuras de soporte estan disenadas para ser capaces de transferir cargas entre el arbol motriz y la caja del motor. Se permite que un flujo de gas axial fluya a traves del motor entre los elementos que, normalmente, estan disenados aerodinamicamente. Las estructuras de soporte del tipo tratado en este caso estan expuestas a cargas de equilibrio y cargas termicamente generadas bastante extremas.

La parte de la estructura de soporte colocada dentro del anillo interior, es decir, la parte que transfiere las cargas entre los asientos de cojinete de arbol y el anillo interior, incluye normalmente una estructura en forma de pared de transferencia de carga anular que esta fijada a un lado interior del anillo interior y que se extiende hacia dentro en una direccion radial hacia los cojinetes de arbol. Habitualmente, esta estructura de transferencia de carga anular se extiende tanto radial como axialmente con el fin de formar un miembro en forma de cono, tal como los conos de cojinete mostrados en los documentos US 2008/134688 y US 2008/022692.

Se conocen diferentes disenos de estructuras de transferencia de carga interior y estas pueden dividirse en estructuras abiertas y cerradas, donde el termino abierto se refiere a la posibilidad de permitir la inspeccion (para detectar danos etc.). Un cono de cojinete convencional forma normalmente una estructura abierta que puede inspeccionarse desde ambos lados. El documento EP 1482130 muestra un ejemplo de una estructura al menos parcialmente cerrada. Las estructuras cerradas pueden disenarse mas facilmente para soportar cargas elevadas pero, puesto que es muy deseable la posibilidad de inspeccionar las partes de transporte de carga, en particular en aplicaciones de aeronaves, se prefieren, en general, estructuras abiertas. En aplicaciones de aeronaves tambien es importante reducir el peso de las estructuras usadas.

Otra estructura de transferencia de carga anular abierta conocida comprende unos elementos de viga anulares paralelos primero y segundo que estan conectados al lado interior del anillo interior a una distancia axial uno de otro. La viga anular delantera/ascendente esta, a su vez, conectada al asiento de cojinete de arbol. Se proporciona una serie de resaltes distribuidos circunferencialmente que conectan los dos elementos de viga anulares con el fin de evitar que se doblen en una direccion axial y mantengan de este modo la forma de los elementos. En muchos casos, esta estructura abierta funciona bien, pero se ha descubierto que en algunas aplicaciones este diseno conduce a tensiones locales muy altas que pueden influir en la durabilidad de toda la estructura de soporte.

Todavfa hay una necesidad de mejoras con respecto a las estructuras anulares interiores del tipo anterior, en particular, hay una necesidad de reducir el peso y mejorar la durabilidad.

El documento EP 1 930 555 A2 desvela un bastidor de turbina central conectado a al menos una montura de un motor de turbina de gas para transferir una primera carga desde un primer cojinete y una segunda carga desde un segundo cojinete a la montura.

El documento EP 1 845 237 A2 desvela un bastidor de turbina central conectado a al menos una montura de un motor de turbina de gas para transferir una primera carga desde un primer cojinete y una segunda carga desde un segundo cojinete a la montura.

El documento US 2009/142182 A1 desvela unos motores de turbina de gas y unos sistemas relacionados que implican puntales de cubo desplazados.

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Sumario de la invencion

Un objeto de la presente invencion es proporcionar una estructura de soporte para un motor de turbina de gas que presente una durabilidad mejorada en comparacion con las estructuras convencionales. Este objeto se logra mediante el componente definido por las caractensticas tecnicas contenidas en la reivindicacion independiente 1. Las reivindicaciones dependientes contienen realizaciones ventajosas, desarrollos adicionales y variantes de la invencion.

La invencion se refiere a un componente de motor de turbina de gas que comprende un anillo exterior, un anillo interior, una pluralidad de elementos espaciados circunferencialmente que se extienden entre el anillo interior y el anillo exterior, en el que un canal de gas principal para el flujo de gas axial se define entre los elementos, teniendo el componente un lado de entrada para la admision de gas y un lado de salida para la descarga de gas, y una estructura de transferencia de carga anular para transferir cargas entre dichos elementos y una estructura de cojinete para un arbol de turbina colocado en el centro del componente, en el que la estructura de transferencia de carga anular se extiende circunferencialmente a lo largo de un lado interior del anillo interior y tambien hacia dentro en una direccion radial del componente, teniendo dicha estructura de transferencia de carga anular una primera porcion y una segunda porcion, en el que la primera porcion se localiza mas cerca del anillo interior que la segunda porcion.

La invencion esta caracterizada por que la primera porcion, al menos a lo largo de una parte de la circunferencia, se inclina en la direccion radial en relacion con la segunda porcion, en el que las dos porciones inclinadas estan conectadas en una zona de conexion entre las porciones inclinadas, y en el que una posicion radial y/o axial de la zona de conexion vana a lo largo de la circunferencia de tal manera que la posicion radial/axial de la zona de conexion en una localizacion que corresponde circunferencialmente al primero de dichos elementos, es decir, en una primera localizacion circunferencial, es radial y/o axialmente diferente de la posicion radial/axial de la zona de conexion entre el primer elemento y un segundo elemento adyacente, es decir, en una segunda localizacion circunferencial.

Una parte de cubo de transferencia de carga anular disenada de esta manera adquirira una forma contorneada, ondulada o corrugada, que es capaz de formar una estructura de pared muy ngida que, en comparacion con, por ejemplo, los conos de cojinete de estructura convencional, es mas capaz de distribuir la carga radial desde los elementos/paletas sobre un area mas grande, asf como de redirigir una porcion de la carga radial en una direccion tangencial que mejore la distribucion circunferencial de la carga radial. De esta manera, pueden evitarse tensiones locales muy altas, lo que mejora la durabilidad de todo el componente. El diseno detallado de la zona de conexion depende de la aplicacion; en algunas aplicaciones puede ser favorable hacer uso de una diferencia axial solo entre las localizaciones circunferenciales, en otras puede ser favorable hacer uso de diferencias de posicion radial/axial irregulares que difieren entre paletas diferentes, etc. Como disenar la zona de conexion a lo largo de la circunferencia en una aplicacion espedfica depende, por ejemplo, del angulo entre la posicion de cojinete y el anillo interior, asf como de la direccion y la magnitud de las fuerzas a transferir a traves del componente.

Ademas, la segunda porcion de la estructura de transferencia de carga se suelda habitualmente a otra parte localizada mas en el centro para la conexion al cojinete de arbol, y en una soldadura de este tipo el material necesita tener un espesor uniforme. Puesto que el espesor mmimo de tal pieza de material se determina por las tensiones locales maximas, el espesor puede reducirse significativamente mejorando la distribucion de la carga. Por lo tanto, la presente invencion tambien conduce a posibilidades significativas de hacer uso de un material mas delgado en la parte en forma de pared. A su vez, esto conduce a un menor peso del componente.

En una realizacion ventajosa de la invencion, la posicion radial de la zona de conexion esta mas distante de un punto central del componente en la primera localizacion circunferencial que en la segunda localizacion circunferencial.

En una realizacion ventajosa de la invencion, la zona de conexion en la primera localizacion circunferencial se localiza axialmente corriente abajo de la zona de conexion en la segunda localizacion circunferencial.

Una combinacion de las dos realizaciones mencionadas anteriormente proporciona una distribucion de carga ventajosa en caso de que, por ejemplo, los elementos/paletas del componente esten colocados corriente abajo del cojinete de arbol.

En una realizacion ventajosa de la invencion, la zona de conexion se extiende a lo largo de una lmea sustancialmente recta entre las localizaciones circunferenciales primera y segunda. Esto proporciona una distribucion ventajosa y controlada de las cargas.

En una realizacion ventajosa de la invencion, la posicion radial/axial de la zona de conexion en una localizacion que corresponde circunferencialmente al segundo elemento es similar a la posicion radial/axial de la zona de conexion en la localizacion que corresponde circunferencialmente al primer elemento. Esto da un area simetrica entre estos dos elementos.

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En una realizacion ventajosa de la invencion la estructura de cojinete de arbol se coloca en una posicion axial hacia delante del elemento en la direccion de flujo de gas principal a traves del componente y la segunda porcion se inclina en relacion con la direccion radial hacia la estructura de cojinete. Preferentemente, la zona de conexion entre las porciones primera y segunda esta sustancialmente mas cerca del anillo interior que de la estructura de cojinete. Tal diseno es adecuado para, por ejemplo, un bastidor trasero de turbina.

En una realizacion ventajosa de la invencion, la estructura de transferencia de carga anular esta provista de una pluralidad de miembros de transporte de carga espaciados circunferencialmente dispuestos en un lado de salida de la primera porcion de la estructura de transferencia de carga anular para formar una conexion de transporte de carga entre la estructura de transferencia de carga anular y los elementos a traves del anillo interior. Al soportar la primera porcion con los miembros de transporte de carga, es posible distribuir la carga de manera mas uniforme que con las estructuras abiertas conocidas. De esta manera, la carga se distribuye a lo largo de cierta longitud axial del miembro de transporte de carga y tambien se transfiere, al menos en parte, directamente a la segunda porcion, a traves de la zona de conexion. Un efecto general de tal distribucion y transferencia de carga es que los miembros de transporte de carga contribuyen a los efectos ventajosos logrados por el desplazamiento radial/axial de la zona de conexion.

En una realizacion ventajosa de la invencion, la zona de conexion tiene una forma poligonal que sobresale de un plano perpendicular a la direccion axial del componente. Esto proporciona un dispositivo simetrico y ngido.

La invencion tambien se refiere a un motor de turbina de gas que comprende un componente del tipo anterior. En una realizacion adicional de la invencion, la invencion de turbina de gas esta dispuesta para la propulsion de una aeronave.

Breve descripcion de los dibujos

En la descripcion de la invencion proporcionada a continuacion se hace referencia a las figuras siguientes, en las que:

Figura 1 muestra, en una vista general esquematica, un motor de turbina de gas de aeronave de flujo axial provisto de un componente de motor de turbina de gas de acuerdo con la invencion,

Figura 2 muestra, en una vista frontal en perspectiva, una realizacion del componente de motor de turbina de gas de la invencion,

Figura 3 muestra, en una vista posterior en perspectiva, la realizacion de acuerdo con la figura 2,

Figura 4 muestra una parte superior del lado frontal de la realizacion de acuerdo con la figura 2,

Figura 5 muestra una seccion transversal axial A-A en una primera localizacion circunferencial A de acuerdo

con la figura 4,

Figura 6 muestra una seccion transversal axial B-B en una segunda localizacion circunferencial B de acuerdo con la figura 4,

Figura 7 muestra la diferencia de principio de la estructura de transferencia de carga anular 23 entre las secciones A-A y B-B, y

Figura 8 muestra una vista diferente de la seccion A-A.

Descripcion de las realizaciones a modo de ejemplo de la invencion

La figura 1 muestra, en una vista general esquematica, un motor de turbina de gas de aeronave de flujo axial 1 provisto de unas estructuras de soporte 27, 37 de acuerdo con el componente de la invencion. En general, el motor de turbina de gas 1 mostrado en la figura 1 es de construccion convencional y comprende, en series de flujo axial, una entrada de aire 3, un compresor de baja presion 4, un compresor de alta presion 5, un equipo de combustion 6, una turbina de alta presion 7, una turbina de baja presion 8 y una salida de escape 9. Durante el funcionamiento, el compresor de alta presion 5 se acciona por la turbina de alta presion 7 a traves de un primer arbol hueco, el arbol de turbina de alta presion (HP) 10. De manera similar, el compresor de baja presion 4 se acciona por la turbina de baja presion 8 a traves de un segundo arbol hueco, el arbol de turbina de baja presion (LP) 11, que esta dispuesto coaxialmente dentro del primer arbol de turbina 10. Tambien se muestra un eje comun 2.

El motor de turbina de gas 1 funciona, en general, de una manera convencional, por lo que el aire introducido a traves de la entrada de aire 3 se comprime por el compresor de baja presion 4 antes de pasar al compresor de alta presion 5 donde se comprime aun mas. A continuacion, el aire comprimido fluye hacia el equipo de combustion 6 donde se mezcla con combustible y se quema la mezcla. A continuacion, los productos de combustion calientes resultantes se expanden a traves de las turbinas de alta y baja presion 7, 8 antes de expulsarse a la atmosfera a traves de la salida de escape 9.

El motor 1 comprende ademas una estructura de soporte trasera 27 y una estructura de soporte delantera 37 para soportar los arboles motrices y para montar el motor en una aeronave.

A continuacion, la invencion se describira principalmente con referencia a la estructura de soporte trasera 27. Dicha estructura de soporte se denomina habitualmente bastidor trasero de turbina (TRF), caja de escape de turbina o

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carcasa de cojinete de cola.

En general, las estructuras de soporte traseras en los motores a reaccion soportan uno o dos arboles por medio de cojinetes de rodillos, es decir, solo la carga radial se transmite a traves de la estructura (carga axial solo en el cojinete de arbol). La carga se transmite a traves de una estructura de soporte interior (cono de soporte) a un cubo interior conectado a una estructura exterior (revestimiento aerodinamico) por medio de elementos radiales. Con el fin de reducir la resistencia aerodinamica o enderezar el angulo de salida del flujo de gas principal que sale de la turbina de baja presion, estos elementos se cubren habitualmente con una estructura de perfil aerodinamico o se fabrican integrados en la estructura. Los alabes o paletas integrados se denominan a veces “puntales”. En el ejemplo descrito a continuacion se usa la expresion paletas estructurales. Las paletas estructurales son capaces de soportar tanto cargas aerodinamicas como una combinacion de cargas estructurales y termicas inducidas. La mayona de los motores a reaccion modernos utilizan dichas paletas en componentes de anillo-paleta-anillo, tales como la estructura de soporte trasera 27.

Las figuras 2 y 3 muestran una vista en perspectiva frontal y una vista en perspectiva posterior, respectivamente, de una realizacion del componente de la invencion, la estructura de soporte trasera 27, que comprende un miembro anular o anillo interior 20 en forma de una carcasa o cubo interior para recibir el segundo arbol motriz de turbina 11 y un miembro anular o anillo exterior 21, en el que los dos miembros anulares 20, 21 estan dispuestos concentricamente alrededor del eje comun 2. La estructura de soporte 27 comprende ademas una pluralidad de paletas estructurales espaciadas circunferencialmente 22 que se extienden en una direccion radial y conectan los miembros anulares interior y exterior 20, 21. Las paletas 22 definen unos pasos de flujo de gas entre los anillos 20, 21 y, en el ejemplo mostrado, cada elemento radial 22 tiene una forma de perfil aerodinamico en seccion transversal y esta estructuralmente integrado en la estructura de soporte 27. La figura 2 muestra un lado de entrada de gas del componente 27, mientras que la figura 3 muestra un lado de salida de gas. La figura 2 senala ademas un primer elemento/paleta 22a adyacente a un segundo elemento/paleta 22b.

Una estructura de transferencia de carga anular 23 se coloca dentro del anillo interior 20 para transferir cargas entre las paletas 22 y una estructura de cojinete 24 para el arbol de turbina 11 que esta colocado en el centro del componente 27. Como se muestra en las figuras 2 y 3, la estructura de transferencia de carga anular 23 se extiende circunferencialmente a lo largo de un lado interior del anillo interior 20 y hacia dentro en una direccion radial del componente 27. La estructura de transferencia de carga anular 23 tambien se extiende axialmente hacia la estructura de cojinete de arbol 24 que esta colocada en una posicion axial delantera/ascendente de las paletas 22 en una direccion de flujo de gas principal a traves del componente 27.

La figura 3 muestra que la estructura de transferencia de carga anular 23 esta provista de una pluralidad de miembros de trasporte de carga espaciados circunferencialmente 32. Estos, y la estructura de transferencia de carga anular 23, se describen adicionalmente a continuacion.

Como puede verse en la figura 3 (y, por ejemplo, en las figuras 5-6), una parte central 25 de una parte inferior de cada paleta sobresale a traves del lado interior del anillo interior 20. Como se muestra en las figuras 2, 3 y 8, el anillo exterior 21 esta provisto de unas monturas de motor 19.

Las figuras 4-8 muestran la estructura de transferencia de carga anular 23 con mas detalle. La figura 4 muestra una parte superior del lado de entrada de gas del componente 27. La figura 5 muestra una seccion transversal axial A-A en una primera localizacion circunferencial A de acuerdo con la figura 4. La figura 6 muestra una seccion transversal axial B-B en una segunda localizacion circunferencial B de acuerdo con la figura 4. La figura 7 muestra la diferencia principal de la estructura de transferencia de carga anular 23 entre las secciones A-A y B-B. La figura 8 muestra una vista diferente de la seccion A-A.

Como se muestra en las figuras 4-8, la estructura de transferencia de carga anular 23 tiene una primera porcion 23a y una segunda porcion 23b, en la que la primera porcion 23a esta localizada mas cerca del anillo interior 20 que la segunda porcion 23b. La primera porcion 23a esta conectada al anillo interior 20 en un punto/localizacion 30 (vease la figura 6). Las dos porciones 23a, 23b presentan una seccion transversal axial sustancialmente recta y la primera porcion 23a esta inclinada en la direccion radial en relacion con la segunda porcion 23b (veanse las figuras 5-8). Las dos porciones inclinadas 23a, 23b estan conectadas en una zona de conexion 26 que se extiende entre las porciones inclinadas 23a, 23b y que forma una curvatura de la estructura de transferencia de carga anular 23.

Las flechas 29 en la figura 4 indican una carga que se transfiere en una direccion radial desde la montura de motor 19, a traves de la paleta 22, a la estructura de transferencia de carga anular 23 y aun mas hacia la estructura de cojinete 24. En la zona de conexion 26, la carga se distribuye en una direccion tangencial/circunferencial antes de que se transfiera aun mas radialmente hacia dentro a la estructura de cojinete 24. Este efecto distributivo se logra debido a que una posicion radial y una posicion axial de la zona de conexion 26 vanan a lo largo de la circunferencia, de tal manera que la posicion radial/axial de la zona de conexion 26 en una localizacion que corresponde circunferencialmente a una primera de las paletas 22, es decir, en una primera localizacion circunferencial A (correspondiente a A-A en la figura 4), es radial y axialmente diferente de la posicion radial/axial de la zona de conexion 26 entre la misma paleta 22 y una segunda paleta adyacente, es decir, en una segunda

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localizacion circunferencial B (correspondiente a B-B en la figura 4). En particular, la posicion radial de la zona de conexion 26 esta mas distante de un punto central del componente 27 en la primera localizacion circunferencial A que en la segunda localizacion circunferencial B. Ademas, la zona de conexion 26 en la primera localizacion circunferencial A se localiza axialmente corriente abajo de la zona de conexion 26 en la segunda localizacion circunferencial B.

En la realizacion descrita, la zona de conexion 26 se extiende a lo largo de una lmea sustancialmente recta entre las localizaciones circunferenciales primera y segunda A, B. Ademas, la posicion radial/axial de la zona de conexion 26 en una localizacion que corresponde circunferencialmente a la segunda paleta/elemento, es decir, una paleta adyacente a la primera paleta, es similar a la posicion radial/axial de la zona de conexion 26 en la localizacion que corresponde circunferencialmente a la primera paleta/elemento. Esto significa que la zona de conexion 26 es simetrica en el area de las dos paletas adyacentes.

Como puede verse en, por ejemplo, las figuras 5-6, la estructura de cojinete de arbol 24 se coloca en una posicion axial delantera/ascendente de las paletas 22 en la direccion de flujo de gas principal a traves del componente 27 y la segunda porcion 23b esta inclinada en relacion con la direccion radial hacia la estructura de cojinete 24. Como se muestra, por ejemplo, en la figura 8, la zona de conexion 26 entre las porciones primera y segunda 23a, 23b esta sustancialmente mas cerca del anillo interior 20 que de la estructura de cojinete 24. La figura 8 tambien muestra que las paletas 22 son huecas y, por lo tanto, que las paletas 22 transfieren la carga a traves de las paredes laterales.

En la realizacion descrita en este caso, la segunda localizacion circunferencial B esta en el medio entre dos paletas adyacentes 22 y la estructura de transferencia de carga anular 23 es circularmente simetrica, por lo que la paleta 22 mostrada en la figura 4 podna ser cualquiera de las paletas 22 (incluso si todas las paletas 22 no estan colocadas rectas hacia dentro de una montura de motor 19).

El principio del concepto de la invencion se muestra en la figura 7, donde la posicion de la zona de conexion 26 en una localizacion que corresponde circunferencialmente a una paleta 22 se indica como 26A, mientras que la posicion de la zona de conexion 26 entre la misma paleta 22 y una segunda paleta adyacente se indica como 26B. El diseno de las porciones primera y segunda 23a, 23b de la estructura de transferencia de carga anular 23 en una localizacion que corresponde circunferencialmente a la paleta 22 se muestra como una parte seccional y el diseno de las porciones primera y segunda 23a, 23b se indica entre dos paletas adyacentes. Como se muestra en la figura 7, entre las dos posiciones 26A, 26B de la zona de conexion 26 hay tanto un desplazamiento radial 41 como un desplazamiento axial 42, es decir, las dos posiciones hacia dentro de una paleta 22 y en el centro entre dos paletas adyacentes 22, respectivamente. En la segunda localizacion circunferencial B, es decir, entre las paletas 22, la zona de conexion 26 (26B) se coloca hacia dentro y aguas arriba de la zona de conexion 26 (26A) en la primera localizacion circunferencial A, es decir, recta hacia dentro de una paleta 22.

La carga transferida a la estructura de transferencia de carga anular 23 de las paletas/elementos 22 se redirige parcialmente de manera tangencial (vease la figura 4) cuando alcanza la zona de conexion 26 entre las porciones inclinadas 23a, 23b (es decir, el punto 26A de la zona de conexion 26) debido a que la carga sigue parcialmente la zona de conexion 26 que se dirige hacia dentro y aguas arriba del componente 27.

La zona de conexion 26 tiene en este ejemplo una forma poligonal que sobresale de un plano perpendicular a la direccion axial del componente 27. Esto puede verse en la figura 2 (junto con las figuras 4-8).

La figura 5 muestra, ademas de, por ejemplo, las porciones inclinadas y la zona de conexion 26, parte de los miembros de transporte de carga 32 dispuestos circunferencialmente espaciados en el lado de salida de la primera porcion 23a. Los miembros de transporte de carga 32 forman una conexion de transporte de carga entre la estructura de transferencia de carga anular 23 y las paletas/elementos 22 a traves del anillo interior 20.

Los miembros de transporte de carga 32 estan dispuestos en un conjunto de pares, en el que cada uno de los pares de dicho conjunto se coloca radialmente hacia dentro de una paleta correspondiente 22 localizada en un lado exterior opuesto del anillo interior 20, de tal manera que puede transferirse una carga en una direccion radial sustancialmente recta entre un determinado par de miembros de transporte de carga 32 y un elemento 22 correspondiente a dicho par. Esto puede verse en la figura 4. Puesto que los elementos 22, en este caso, son huecos, los miembros de transporte de carga 32 estan dispuestos de tal manera que una extension axial de los miembros de transporte de carga 32 en cada uno de los pares a lo largo del anillo interior 20 corresponde sustancialmente a una extension axial de un lado primero y segundo, respectivamente, del elemento correspondiente 22 a lo largo del lado opuesto del anillo interior (20). Esto significa que la carga puede transferirse en una direccion radial recta entre un lado de un elemento 22 y un miembro de transporte de carga correspondiente 32. No significa, sin embargo, que los miembros de transporte de carga 32 se extiendan axialmente a lo largo de toda la longitud del lado del elemento, sino que un miembro de transporte de carga individual 32, que es similar a una placa, sigue sustancialmente una porcion del lado del elemento. Como puede verse en la figura 4, la seccion A- A mostrada en la figura 5 se toma entre dos miembros de transporte de carga 32 que forman uno de los pares.

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Una porcion significativa de la carga transferida entre las paletas 22 y la estructura de transferencia de carga anular 23 se transfiere a traves de los miembros de transporte de carga 32 directamente a la zona de conexion 26 y la segunda porcion 23b.

La figura 5 tambien muestra que la primera porcion 23a se extiende desde una posicion en las proximidades de un borde de ataque de las paletas 22, es decir, el borde ascendente de las paletas 22, hacia la zona de conexion 26 que esta mas cerca del borde de ataque de las paletas 22 que de un borde de salida de las paletas, es decir, el borde descendente de las paletas 22.

La figura 6 muestra la seccion B-B indicada en la figura 4. Al comparar las figuras 5 y 6 puede verse que difiere la posicion de la zona de conexion 26. En la figura 5, la primera porcion 23a se inclina en una direccion descendente, mientras que en la figura 6 se extiende en una direccion radial sustancialmente recta. Por lo tanto, la primera porcion 23b tiene una inclinacion variable en la direccion radial correspondiente a la variacion de la posicion de la lmea de conexion 26.

Como puede verse por ejemplo en la figura 6, la estructura de transferencia de carga anular 23 es una estructura de pared, es decir, una estructura relativamente delgada que se extiende sustancialmente en dos dimensiones (pero que puede, por supuesto, formar partes tridimensionales, tales como un cono). Sin embargo, el espesor es suficiente para transportar una carga sustancial, y la estructura de pared ahorra peso en relacion con estructuras mas solidas. Los miembros de transporte de carga 32 tambien son estructuras de pared.

La figura 8 muestra la seccion A-A en una vista que tambien muestra una parte del lado ascendente de las porciones primera y segunda 23a, 23b de la estructura de transferencia de carga anular 23.

La invencion no esta limitada por las realizaciones descritas anteriormente sino que puede modificarse de diversas maneras dentro del alcance de las reivindicaciones. Por ejemplo, en la realizacion descrita, se vana la posicion de la zona de conexion 26 variando la inclinacion de la primera porcion 23a y la longitud radial/axial de las porciones primera y segunda 23a, 23b. Sin embargo, en algunas aplicaciones puede ser util (ademas o en lugar de) variar la inclinacion de la segunda porcion 23b. La posicion de la zona de conexion 26 tambien puede variarse variando el espesor de la estructura de pared de transferencia de carga anular 23. Teniendo en cuenta que el centro de la zona de conexion 26 esta en el centro de la estructura de pared, el punto central de la zona de conexion 26 se desplazara aplicando material adicional en un lado de la estructura de pared. Esto puede usarse al menos para generar un desplazamiento axial de la zona de conexion 26. Sin embargo, la adicion de material no es habitualmente deseable puesto que se anade peso.

Como complemento o alternativa, la posicion de la zona de conexion 26 puede variarse a lo largo de la circunferencia variando axialmente el punto de conexion 30 entre la primera porcion 23a y el anillo interior 20 (figura 6) y variando de este modo la posicion axial de la primera porcion 23a. Por ejemplo, moviendo el punto de conexion 30 en una direccion ascendente (descendente), es decir, a la izquierda (derecha) en la figura 6, la zona de conexion 26 tambien se movera en una direccion ascendente (descendente) si se mantiene la inclinacion de la primera porcion 23a. Tambien puede efectuarse un movimiento axial de la zona de conexion 26 con algun cambio de la inclinacion de la primera porcion 23a. La posicion radial de la zona de conexion 26 en dicho movimiento ascendente o descendente de toda la primera porcion 23a puede mantenerse adaptando la inclinacion y la longitud de la segunda porcion 23b, o cambiarse adaptando las longitudes e inclinaciones de una cualquiera de las dos o de las dos porciones 23a, 23b.

Cuanto de la zona de conexion 26 debe variarse entre sus posiciones exterior e interior, o entre sus posiciones descendente y ascendente, para lograr un efecto suficiente depende de la aplicacion. Normalmente, puede lograrse un efecto significativo cuando la diferencia de la posicion radial/axial de la zona de conexion 26 entre las localizaciones circunferenciales primera y segunda A, B es al menos la mitad de un espesor medio de la estructura de transferencia de carga anular 23 en la zona de conexion. En algunas aplicaciones, esta diferencia debena ser al menos igual al espesor medio de la estructura de transferencia de carga anular 23 en la zona de conexion 26. Como puede estimarse a partir de la figura 7, esta diferencia, es decir, los desplazamientos radial y axial 41, 42, es en el ejemplo descrito alrededor de dos veces el espesor medio de la estructura de transferencia de carga anular 23 en la zona de conexion 26.

Ademas, la invencion no se limita a la estructura de bastidor trasero (TEC/TRF) 27 como se ha ejemplificado anteriormente. Tambien puede aplicarse a otras estructuras de soporte en un motor de turbina de gas, tal como el bastidor delantero (bastidor de entrada) 37, una caja intermedia (IMC) o una estructura central de turbina (TMF, TMS). Ademas, la invencion puede aplicarse a turbinas de gas estacionarias (generadores de potencia) asf como a motores de vuelo a reaccion.

Cabe senalar que cuando se dice que una localizacion “corresponde circunferencialmente a la de una paleta” o similar, significa que la localizacion corresponde aproximadamente a la de la paleta puesto que cada paleta tiene una determinada extension circunferencial que vana a lo largo de la direccion axial del componente 27 (debido a la forma aerodinamica) y puesto que cada paleta tambien se curva y se inclina ligeramente en la direccion axial.

La expresion parte en forma de pared (estructura de la pared) se usa para describir una parte que, en general, se extiende en dos dimensiones, en este caso circunferencialmente y radialmente (porcion por porcion), pero que puede formar estructuras tridimensionales. Como se ha ejemplificado anteriormente, una parte en forma de pared puede curvarse, tener porciones que se extienden en direcciones diferentes, comprender otras partes diferentes, etc. 5

Que se diga que una parte, tal como la estructura de transferencia de carga anular, se extiende en una direccion, por ejemplo, una direccion radial, no excluye que tambien se extienda en otra direccion, por ejemplo, una direccion axial.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

REIVINDICACIONES

1. Un componente de motor de turbina de gas (27) que comprende

- un anillo exterior (21),

- un anillo interior (20),

- una pluralidad de elementos espaciados circunferencialmente (22) que se extienden entre el anillo interior (20) y el anillo exterior (21), en el que un canal de gas principal para el flujo de gas axial se define entre los elementos (22), en el que el componente (27) tiene un lado de entrada para la admision de gas y un lado de salida para la descarga de gas, y - una estructura de transferencia de carga anular (23) para transferir cargas entre dichos elementos (22) y una estructura de cojinete (24) para un arbol de turbina colocado en el centro del componente (27),

en el que la estructura de transferencia de carga anular (23) se extiende circunferencialmente a lo largo de un lado interior del anillo interior (20) y tambien hacia dentro en una direccion radial del componente (27), teniendo dicha estructura de transferencia de carga anular (23) una primera porcion (23a) y una segunda porcion (23b), en el que la primera porcion (23a) esta localizada mas cerca del anillo interior (20) que la segunda porcion (23b), caracterizado por que;

la primera porcion (23a), al menos a lo largo de una parte de la circunferencia, esta inclinada en la direccion radial en relacion con la segunda porcion (23b), en el que las dos porciones inclinadas (23a, 23b) estan conectadas en una zona de conexion (26) entre las porciones inclinadas (23a, 23b), y

en el que una posicion radial y/o axial de la zona de conexion (26) vana a lo largo de la circunferencia, de tal manera que la posicion radial/axial de la zona de conexion en una localizacion que corresponde circunferencialmente al primero de dichos elementos (22a), es decir, en una primera localizacion circunferencial (A), es radial y/o axialmente diferente de la posicion radial/axial de la zona de conexion (26) entre el primer elemento (22a) y un segundo elemento adyacente (22b), es decir, en una segunda localizacion circunferencial (B).
2. Un componente de motor de turbina de gas (27) de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la posicion radial de la zona de conexion (26) esta mas distante de un punto central del componente en la primera localizacion circunferencial (A) que en la segunda localizacion circunferencial (B).
3. Un componente de motor de turbina de gas (27) de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, en el que la zona de conexion (26) en la primera localizacion circunferencial (A) esta localizada axialmente corriente abajo de la zona de conexion (26) en la segunda localizacion circunferencial (B).
4. Un componente de motor de turbina de gas (27) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la zona de conexion (26) se extiende a lo largo de una lmea sustancialmente recta entre las localizaciones circunferenciales primera y segunda (A, B).
5. Un componente de motor de turbina de gas (27) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la posicion radial/axial de la zona de conexion (26) en una localizacion que corresponde circunferencialmente al segundo elemento (22b) es similar a la posicion radial/axial de la zona de conexion (26) en la localizacion que corresponde circunferencialmente al primer elemento (22a).
6. Un componente de motor de turbina de gas (27) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la estructura de cojinete de arbol (24) esta colocada en una posicion axial hacia delante del elemento (22) en la direccion de flujo de gas principal a traves del componente (27) y la segunda porcion (23b) esta inclinada en relacion con la direccion radial hacia la estructura de cojinete (24).
7. Un componente de motor de turbina de gas (27) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la zona de conexion (26) entre las porciones primera y segunda (23a, 23b) esta sustancialmente mas cerca del anillo interior (20) que de la estructura de cojinete (24).
8. Un componente de motor de turbina de gas (27) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la estructura de transferencia de carga anular (23) esta provista de una pluralidad de miembros de transporte de carga (32) espaciados circunferencialmente dispuestos en un lado de salida de la primera porcion (23a) de la estructura de transferencia de carga anular (23) para formar una conexion de transporte de carga entre la estructura de transferencia de carga anular (23) y los elementos (22).
9. Un componente de motor de turbina de gas (27) de acuerdo con la reivindicacion 8, en el que los miembros de transporte de carga (32) estan dispuestos en un conjunto de pares, en el que cada uno de los pares de dicho conjunto esta colocado radialmente hacia dentro de un elemento correspondiente (22) localizado en un lado exterior opuesto del anillo interior (20), de tal manera que puede transferirse una carga en una direccion radial sustancialmente recta entre un determinado par de miembros de transporte de carga (32) y un elemento (22) correspondiente a dicho par.

5

10

15

20

25
10. Un componente de motor de turbina de gas (27) de acuerdo con la reivindicacion 9, en el que una extension axial de los miembros de transporte de carga (32) en cada uno de los pares a lo largo del anillo interior (20) corresponde sustancialmente a una extension axial de un primer lado y un segundo lado, respectivamente, del elemento correspondiente (22) a lo largo del lado opuesto del anillo interior (20).
11. Un componente de motor de turbina de gas (27) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la estructura de transferencia de carga anular (23) es una estructura de pared.
12. Un componente de motor de turbina de gas (27) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la diferencia (41, 42) de la posicion radial/axial de la zona de conexion (26) entre las localizaciones circunferenciales primera y segunda (A, B) es al menos la mitad de un espesor medio de la estructura de transferencia de carga anular (23) en la zona de conexion (26).
13. Un componente de motor de turbina de gas (27) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la diferencia (41, 42) de la posicion radial/axial de la zona de conexion (26) entre las localizaciones circunferenciales primera y segunda (A, B) es al menos igual a un espesor medio de la estructura de transferencia de carga anular (23) en la zona de conexion (26).
14. Un componente de motor de turbina de gas (27) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la zona de conexion (26) tiene una forma poligonal que sobresale sobre un plano perpendicular a la direccion axial del componente (27).
15. Motor de turbina de gas (1), que comprende un componente (27) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
16. Motor de turbina de gas (1) de acuerdo con la reivindicacion 15, en el que el motor de turbina de gas (1) esta dispuesto para la propulsion de una aeronave.