IT202000003895A1

IT202000003895A1 - Metodo per fornire interferenza di protezione alle lame ad entrata assiale in una macchina rotativa e macchina rotativa.

Info

Publication number: IT202000003895A1
Application number: IT102020000003895A
Authority: IT
Inventors: Marco Pieri
Original assignee: Nuovo Pignone Tecnologie Srl
Priority date: 2020-02-25
Filing date: 2020-02-25
Publication date: 2021-08-25
Also published as: JP7432743B2; JP2023514100A; BR112022014790A2; CN115023535B; WO2021170294A1; EP4111033A1; US20230093896A1; CN115023535A

Description

Metodo per fornire interferenza di protezione alle lame ad entrata assiale in una macchina rotativa e macchina rotativa.

Descrizione

CAMPO TECNICO

[0001] La presente descrizione riguarda un metodo per fornire interferenza di protezione alle pale di rotore ad entrata assiale in una macchina rotativa, in particolare una turbina a vapore, e macchina rotativa, in cui l?elemento rotativo della macchina rotativa, come un rotore, ? ottenuto mediante tale metodo.

STATO DELL?ARTE

[0002] La potenza elettrica ? diventata sempre pi? importante nella societ? moderna. Si stima che la parte principale dell?elettricit? sia generata mediante turbine a vapore, che sono macchine rotative.

[0003] Una turbina a vapore ? un dispositivo che estrae energia termica da vapore pressurizzato e la utilizza per eseguire lavoro meccanico su un albero di uscita rotante. Una turbina a vapore fornisce la migliore efficienza termodinamica usando molteplici stadi nell'espansione di vapore. Con tale quantit? sostanziale di energia elettrica che viene prodotta mediante generatori a turbina a vapore, ? nel migliore interesse della societ? realizzare questi generatori pi? efficienti possibili.

[0004] Uno dei fattori chiave che influenza l?efficienza delle turbine a vapore, e in generale delle macchine rotative, sono le pale di turbina. Questo ? particolarmente vero considerando che, per aumentare l?efficienza della macchina rotativa, i rotori rilevanti sono attualmente ruotati a una velocit? molto elevata, il che pu? causare diversi svantaggi di progettazione e di funzionamento.

[0005] Pi? specificamente, le turbine a vapore sono solitamente formate da diversi stadi di funzionamento, distinti l?uno dall?altro a seconda delle condizioni di vapore alle quali ? soggetto il rotore.

[0006] ? ben noto che ciascuno stadio comprende almeno uno statore e un rotore. Statori e rotori comprendono pale, per deviare il flusso di corrente e per causare la rotazione del rotore.

[0007] Le pale, e in particolare le pale di rotore, sono soggette a distribuzioni di pressione variabili mentre ruotano. Di conseguenza, le pale sono soggette a sollecitazioni meccaniche e dinamiche notevoli sulla superficie di profilo aerodinamico durante la loro rotazione, le quali possono essere differenti lungo la lunghezza della pala stessa.

[0008] In base a quanto sopra, ? solitamente richiesta nella progettazione di pala la prevenzione del comportamento autonomo della pala, per garantire un?efficienza migliorata della macchina rotativa. Per mantenere le pale in posizione a una velocit? di funzionamento sono utilizzate coperture di profilo aerodinamico, anche note come protezioni, al fine di mantenere le pale collegate tra di loro.

[0009] Tuttavia, ? anche noto che a una velocit? di funzionamento, le pale del rotore tendono ad allungarsi. Questo ? noto come l?allungamento centrifugo delle pale di rotore. Questo fenomeno induce la protezione di profilo aerodinamico a spostarsi verso una posizione diametrale pi? grande, e di conseguenza verso un passo pi? grande di ciascuna pala di rotore. Ci? induce le protezioni di profilo aerodinamico a non essere pi? a contatto con quelle vicine e a diventare libere a una velocit? di rotazione elevata, di conseguenza, di nuovo soggette a effetti di campo di pressione variabili. Pertanto, ? desiderabile che le pale rimangano a contatto a una velocit? di funzionamento. Inoltre, anche la tridimensionalit? di un profilo ad alta velocit? comporta il fenomeno di non svergolamento, segnatamente la perdita di contatto o interferenza tra protezioni.

[0010] Per superare questo svantaggio, la protezione di profilo aerodinamico include del materiale in eccesso, o materiale di scorta, sufficiente per mantenere la protezione di profilo aerodinamico di ciascuna pala in collegamento con quelle adiacenti.

[0011] Questa soluzione funziona effettivamente in modo appropriato; tuttavia, nelle operazioni di realizzazione o montaggio del rotore questa disposizione causa diversi svantaggi di costruzione e di funzionamento.

[0012] In particolare, ciascuna pala comprende solitamente una radice, avente una porzione a coda di rondine maschio, progettata per essere inserita in una rispettiva porzione a coda di rondine femmina ottenuta nella scanalatura di rotore, un profilo aerodinamico, per intercettare il flusso di corrente, e, in corrispondenza della sommit? del profilo aerodinamico, la protezione di profilo aerodinamico, menzionata sopra. Per montare il rotore, la coda di rondine maschio delle pale deve essere inserita in una rispettiva coda di rondine femmina lavorata lungo il perimetro della ruota di rotore. La costruzione di pale e il montaggio di file ? tale da fornire interferenza di protezione tra le pale vicine. Diversi sistemi di accoppiamento sono noti nella tecnica nota, come radice a T tangenziale e radice ad abete assiale. L?ultima soluzione, a sua volta, pu? richiedere una lavorazione di pale, apparecchiature speciali e procedure di montaggio aggiuntive complesse, poich? le protezioni di pale devono essere montate in modo tale che almeno durante il funzionamento tutte le protezioni di pale siano a contatto. Inoltre, l?inserimento dell?ultima pala della schiera ? a volte molto problematico e difficile.

[0013] Diverse soluzioni sono state proposte nella tecnica nota al fine di superare il problema tecnico di cui sopra. Esempi di metodi per inserire assialmente pale all?interno di fessure a forma di coda di rondine femmina di una ruota di rotore sono descritti per esempio nei brevetti statunitensi US 7,122,577 B2 e US 9,689.268 B2, che ad ogni modo richiedono diversi ostacoli di fabbricazione.

[0014] Ad esempio, inoltre, una soluzione secondo la tecnica nota era di presentare forme di protezione speciali caratteristiche da interbloccare. Tuttavia, questa soluzione necessita di una lavorazione di pala speciale ed ? stato difficile misurare ed infine regolare pale in una fase di montaggio. Inoltre, la soluzione mostrava un montaggio di pale complesso e un'interferenza di protezione non uniforme. Infine, per montare le pale nella ruota di rotore, ? necessaria un'attrezzatura di montaggio specifica ed ? richiesta una formazione specifica per esso.

[0015] In un'altra soluzione della tecnica nota, un metodo di interferenza di protezione ? stato applicato. Riguarda un sistema di bloccaggio a forma di Z, che blocca la protezione di profilo aerodinamico. La protezione di profilo aerodinamico ? quindi montata con uno spazio libero e l?interferenza ? ottenuta a una velocit? di rotazione elevata dovuta alla pala di rotore che non svergola. Tuttavia, questa soluzione necessita di pale con una geometria di protezione abbastanza complessa, che a sua volta comporta una lavorazione di pala complessa e un costo di fabbricazione notevole.

[0016] In un?altra soluzione secondo la tecnica nota, un dispositivo di smorzamento di attrito ? interbloccato tra due protezioni adiacenti. Questo dispositivo di smorzamento induce le protezioni a rimanere collegate meccanicamente, anche nel caso del fenomeno summenzionato di allungamento di pala di rotore.

[0017] Tuttavia, anche in questo caso, questa soluzione comporta una geometria complessa delle protezioni, che devono alloggiare i dispositivi di smorzamento. A sua volta, richiede una lavorazione di pala molto complessa. Inoltre, un componente aggiuntivo, segnatamente il dispositivo di smorzamento, ? aggiunto al rotore, aumentando cos? la complessit? del montaggio.

SOMMARIO

[0018] Un gruppo di rotore migliorato e un metodo di montaggio in grado di superare gli svantaggi e i problemi tecnici della tecnica nota sarebbe auspicabile nella tecnologia. Pi? in generale, sarebbe desiderabile fornire un metodo di montaggio che pu? essere ottenuto senza complicazioni inutili della forma delle pale, in particolare della base e della protezione di profilo aerodinamico, e al quale non serve l'aggiunta di altri componenti.

[0019] ? anche desiderabile un sistema di pala di rotore ad entrata assiale, che ? in grado di ritenere carichi centrifughi molto elevati e/o supportare condizioni di vapore gravi, come le pale a bassa pressione, le pale di stadio ad azione/controllo o le pale di stadio a sezione di pressione elevata e intermedia.

[0020] ? altres? desiderabile un modo facile, economico e robusto di fornire interferenza di protezione alla fila di pale di rotore.

[0021] In un aspetto, l'oggetto descritto nella presente ? diretto a un gruppo di elemento rotativo per una turbomacchina, includendo una ruota di rotore, destinata a ruotare intorno a un asse di rotazione. La ruota di rotore ha una pluralit? di fessure zigrinate a forma di coda di rondine femmina distanziate circonferenzialmente intorno al suo bordo con direzione di entrata assiale o con una direzione di entrata prevalentemente assiale. Inoltre, il gruppo di elemento rotativo comprende una pluralit? di pale, per intercettare la corrente di fluido di una turbomacchina.

[0022] Ciascuna pala comprende un maschio o prima coda di rondine, per adattarsi alla corrispondente femmina o prime fessure a coda di rondine della ruota di rotore, lungo una direzione di inserimento assiale o angolata rispetto all?asse di rotazione della ruota di rotore. Questo angolo viene convenzionalmente definito a un angolo di inclinazione.

[0023] Ciascuna coda di rondine maschio si inserisce all?interno di una corrispondente fessura a coda di rondine femmina lungo una direzione di inserimento, che ? convergente all'asse di rotazione della ruota di rotore, formando con essa un angolo di inserimento. Questo angolo verr? denominato nella presente angolo di convergenza.

[0024] In un altro aspetto dell?oggetto descritto nella presente, la direzione di inserimento lungo la quale ciascuna coda di rondine maschio ? inserita nelle rispettive fessure a coda di rondine femmina non ? parallela a un piano contenente l'asse di rotazione della ruota di rotore.

[0025] In un altro aspetto, viene descritta nella presente una pala, che comprende un profilo aerodinamico, una protezione di profilo aerodinamico, fissata all'estremit? libera del profilo aerodinamico. Ciascuna protezione di profilo aerodinamico di ciascuna pala fornisce un materiale di scorta, in modo tale da interferire con protezioni adiacenti, almeno quando la coda di rondine maschio ? inserita completamente nelle rispettive fessure a coda di rondine femmina della ruota di rotore.

[0026] Un ulteriore aspetto della presente descrizione ? legato a un metodo per montare un gruppo di elemento rotativo, in cui tutte le code di rondine maschio sono inizialmente inserite parzialmente all?interno di una rispettiva fessura a coda di rondine femmina, e quindi, dopo che tutte le pale sono inserite almeno parzialmente in una relativa fessura a coda di rondine femmina, tutte le code di rondine maschio sono inserite gradualmente, fino a che tutte le code di rondine maschio di ciascuna pala sono inserite completamente nella rispettiva fessura a coda di rondine femmina. Infatti, durante l?inserimento, l?interferenza di protezione aumenta. La giunzione a coda di rondine fornisce una forza di reazione all?interferenza di protezione.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

[0027] Un apprezzamento pi? completo delle forme di realizzazione descritte dell?invenzione e molti dei suoi vantaggi relativi saranno prontamente ottenuti man mano che la stessa diventa meglio compresa mediante riferimento alla seguente descrizione dettagliata quando considerata in relazione ai disegni allegati, in cui:

la Fig. 1 illustra una vista prospettica esplosa di un gruppo di pala di rotore secondo una prima forma di realizzazione;

la Fig. 2 illustra una vista montata prospettica aggiuntiva del gruppo di pala di rotore secondo la prima forma di realizzazione;

la Fig. 3 illustra una vista dall?alto della ruota di rotore del rotore lavorato senza il montaggio di pale secondo la prima forma di realizzazione;

la Fig.4 illustra una vista anteriore di un dettaglio delle fessure a coda di rondine femmina della ruota di rotore di figura 3;

la Fig. 5 illustra un piano normale rispetto all?asse di rotazione della ruota di rotore (direzione X) secondo la prima forma di realizzazione;

la Fig. 6 illustra un piano di inclinazione secondo la prima forma di realizzazione, in cui il piano di inclinazione ? ottenuto come una rotazione del piano normale rispetto all?asse di rotazione intorno alla direzione radiale (direzione z), la quantit? di rotazione ? denominata angolo di inclinazione ed ? illustrata;

la Fig. 7 illustra il punto P secondo la prima forma di realizzazione, situato sull?asse radiale Z in corrispondenza di una coordinata radiale corrispondente alla coordinata di riferimento di radice di pala di rotore, in cui un asse C secondo la prima forma di realizzazione passa attraverso il punto P, ? contenuto sul piano di inclinazione e normale rispetto all'asse z;

la Fig. 8 illustra un nuovo piano secondo la prima forma di realizzazione, denominato piano di convergenza che ? ottenuto mediante la rotazione del piano di inclinazione intorno a un asse, dove la quantit? di rotazione ? denominata angolo di convergenza ed ? illustrata;

la Fig. 9 illustra una vista dall?alto della ruota di rotore e delle pale prima del loro inserimento nelle fessure a coda di rondine femmina, secondo la prima forma di realizzazione;

la Fig.10 illustra una vista prospettica della ruota di rotore e delle pale prima del loro inserimento nelle fessure a coda di rondine femmina, secondo la prima forma di realizzazione;

la Fig.11 descrive una vista, allineata con la direzione di inserimento, della ruota di rotore e delle pale prima del loro inserimento nelle fessure a coda di rondine femmina, secondo la prima forma di realizzazione;

la Fig. 12 illustra una vista prospettica della ruota di rotore e delle pale quando le pale sono inserite parzialmente nelle fessure a coda di rondine femmina della ruota di rotore, secondo la prima forma di realizzazione;

la Fig. 13 illustra una vista dall?alto delle pale inserite completamente nelle fessure a coda di rondine femmina della ruota di rotore, secondo la prima forma di realizzazione;

la Fig. 14 illustra una vista prospettica delle pale inserite completamente nelle fessure a coda di rondine femmina della ruota di rotore, secondo la prima forma di realizzazione;

la Fig. 15 illustra una vista, allineata con la direzione di inserimento, delle pale inserite nelle fessure a coda di rondine femmina della ruota di rotore, secondo la prima forma di realizzazione; e

la Fig.16 illustra un diagramma di flusso di un metodo per montare il gruppo di rotore della prima forma di realizzazione.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELLE FORME DI REALIZZAZIONE

[0028] Si ritiene che l'inventore/gli inventori abbia/abbiano trovato un metodo nuovo e utile per montare le pale di un rotore di una turbina a vapore. La soluzione viene raggiunta inserendo la coda di rondine maschio di ciascuna pala in una corrispondente fessura a coda di rondine femmina della ruota di rotore del rotore, con un angolo di inserimento progettato per comprimere le pale della turbina a vapore, senza modificare alcune pale e/o una qualsiasi struttura di collegamento aggiuntiva.

[0029] In particolare, la macchina rotativa ottenuta in tal modo ? in grado di fornire interferenza di protezione a pale ad entrata assiale, (o con direzione di inserimento prevalentemente assiale) anche con progettazione di protezione inclinata (vale a dire, forma romboidale della protezione di profilo aerodinamico) su una macchina rotativa.

[0030] Pi? specificamente, per mezzo di una caratteristica geometrica sia delle fessure a coda di rondine femmina (anche note comunemente come scanalature lavorate assiali) della ruota di rotore di un elemento rotativo sia della coda di rondine maschio (anche nota come radice di pala), e in particolare dell?angolo di convergenza tra la direzione di scorrimento e il vettore di asse di rotore e l?angolo di inclinazione tra l'asse di rotazione e la direzione di inserimento su un piano tangente al diametro di rotore e l?angolo di interfaccia tra protezioni adiacenti, ? possibile ottenere un passo ridotto durante l?inserimento di pala.

[0031] Il metodo mira a fornire interferenza di protezione alle pale in un elemento rotativo di macchine rotative, come i rotori di una turbina a vapore. La protezione ? una copertura posta sull'estremit? libera del profilo aerodinamico di una pala. Essa pu? avere forme differenti, in modo tale da mantenere le pale collegate in modo appropriato durante la rotazione dell?elemento rotativo di un rotore, con le protezioni delle pale vicine. Le protezioni sono realizzate da una barra forgiata zigrinata in modo da ottenere il profilo aerodinamico, la protezione e la coda di rondine maschio. La protezione ? sottoposta alle stesse condizioni termodinamiche del profilo aerodinamico. Tra l?anello di copertura di protezione di rotore e le tenute di statore vi ? un piccolo spazio libero per ridurre al minimo qualsiasi fuoriuscita del fluido di lavoro (vapore, gas...).

[0032] Secondo un aspetto dell?oggetto descritto nella presente, ogni volta che la coda di rondine maschio di una pala ? inserita in una fessura a coda di rondine femmina, che ? complementare alla prima, realizzata sul perimetro di ruota di rotore, la traiettoria di inserimento non ? parallela all?asse di rotazione della ruota di rotore, ma ? sia inclinata rispetto a (segnatamente, la traiettoria di inserimento non giace sullo stesso piano in cui giace anche l'asse di rotazione della ruota di rotore), sia convergente verso l?asse di rotazione della ruota di rotore, riducendo il passo tangenziale di pale. Inoltre, l?angolo di interfaccia tra le protezioni di profilo aerodinamico ? adeguatamente dimensionato. Durante l?inserimento, le protezioni di profilo aerodinamico superano tra di loro per prima cosa lo spazio libero, contatto, e quindi l?interferenza. In questo modo, al fine di montare una ruota di rotore, ? possibile inserire parzialmente le code di rondine maschio di tutte le pale del gruppo di rotore, oppure di un elemento rotativo in generale, in una rispettiva coda di rondine femmina o scanalatura della ruota di rotore, impedendo un eccesso di interferenza di ciascuna protezione con quelle vicine, durante il processo di inserimento delle pale, in modo tale da completare l?inserimento di tutte le pale quasi allo stesso tempo, in modo da indurre un'interferenza uniforme e distribuita tra le protezioni. In questo modo, le protezioni di profilo aerodinamico risultano compresse e viene impedito ai profili aerodinamici delle pale di piegarsi in modo autonomo quando soggette a un campo di pressione mentre il gruppo di rotore ? in uso.

[0033] Questo metodo consente un inserimento graduale di ciascuna coda di rondine maschio di pala nella rispettiva fessura a coda di rondine femmina della ruota di rotore del gruppo di rotore. Di conseguenza, ? ottenuto anche un controllo dell?interferenza della protezione di profilo aerodinamico di ciascuna pala, che si comprimono l?un l?altra, assieme a un montaggio semplificato, dove non sono richiesti utensili o predisposizioni di montaggio specifici.

[0034] Come usati nella presente, i termini ?assiale? e ?assialmente? si riferiscono a direzioni e orientamenti che si estendono sostanzialmente paralleli a un asse longitudinale di un motore di turbina a vapore. Inoltre, i termini ?radiale? e ?radialmente? si riferiscono a direzioni e orientamenti che si estendono sostanzialmente perpendicolari all?asse longitudinale del motore di turbina a vapore, segnatamente dell?asse di rotazione del gruppo di rotore. Inoltre, come usati nella presente, i termini ?circonferenziale? e ?circonferenzialmente? si riferiscono a direzioni e orientamenti che si estendono ad arco intorno all?asse longitudinale della macchina rotativa.

[0035] Facendo riferimento ora ai disegni, le figure 1, 2, 3 e 4 mostrano un elemento rotativo di una macchina rotativa, e in particolare, un gruppo rotore 1, che ? destinato, senza limitare l?ambito della soluzione descritto nella presente, ad esempio, ad essere installato in una turbina a vapore (non mostrata nelle figure). La soluzione applicata ai gruppi di rotore 1 descritti nella presente secondo le forme di realizzazione illustrate pu? anche essere applicata a macchine rotative e di altri tipi di turbine, come turbine a gas e simili.

[0036] Il gruppo di rotore 1 comprende una ruota di rotore 2, che ? sostanzialmente a forma di disco. La ruota di rotore 2 ha un asse di rotazione, indicato con la lettera di riferimento R, intorno al quale ruota quando in uso.

[0037] La ruota di rotore comprende anche una pluralit? di pale 3, collegate meccanicamente alla circonferenza della ruota di rotore 2, come meglio descritto di seguito.

[0038] La ruota di rotore 2 ha anche una pluralit? di fessure (o scanalature) a coda di rondine femmina distanziate circonferenzialmente 21. Le fessure a coda di rondine femmina 21 sono distanziate circonferenzialmente l?una dall?altra intorno al margine o bordo 22 periferico della ruota di rotore 2.

[0039] Come si pu? osservare, le fessure a coda di rondine femmina 21 sono a forma di abete, in modo da impegnarsi in modo migliore con una corrispondente parte maschio o coda di rondine maschio, la quale ? meglio descritta di seguito. In altre forme di realizzazione, le fessure a coda di rondine femmina 21 possono avere una forma differente. In ogni caso, la forma delle fessure o scanalature sostanzialmente assiali in generale ? tale per cui in generale esse mantengono saldamente la pala collegata meccanicamente alla ruota di rotore 2, per controbilanciare la forza alla quale le pale 3 sono sottoposte durante il funzionamento, poich?, come discusso nel preambolo, le pale 3 sono sottoposte a forza centrifuga mentre la ruota di rotore 2, alla quale le pale 3 sono collegate, ruota.

[0040] Le fessure a coda di rondine femmina 21 sono distanziate in modo uniforme intorno al bordo 22 di ruota di rotore, cos? come di conseguenza le pale 3 collegate ad essa.

[0041] Ciascuna pala 3 del gruppo di rotore 1 comprende una piattaforma 31, avente una coda di rondine maschio 32 (anche chiamata comunemente radice). Ciascuna coda di rondine maschio 32 ha a sua volta una forma ad abete, che ? complementare a una fessura a coda di rondine femmina 21, in modo da adattarsi ad essa. Pi? in particolare, la coda di rondine maschio 32 ? destinata ad essere inserita nella fessura a coda di rondine femmina 21, come meglio spiegato in seguito.

[0042] La pala 3 comprende anche un profilo aerodinamico 33, destinato ad intercettare il vapore e avente una prima estremit? 331 e una seconda estremit? 332. La prima estremit? 331 del profilo aerodinamico 3 ? accoppiata alla piattaforma 31.

[0043] La pala 3 comprende anche una protezione di profilo aerodinamico 34, fissata alla seconda estremit? 332 del profilo aerodinamico 33.

[0044] Nella forma di realizzazione illustrata nelle figure, la protezione di profilo aerodinamico 34 ha una forma romboidale, pertanto la direzione di inserimento indicata con la lettera maiuscola I ha un angolo di convergenza ? e un angolo di inclinazione ? maggiori di zero. Pi? in particolare, in uso il profilo aerodinamico 33 di ciascuna pala 3 ? sollecitato dal campo di pressione del vapore, che, come ? ben noto, ? solitamente variabile, segnatamente non uniforme sul perimetro del gruppo di rotore 1. A causa della forma romboidale di ciascuna protezione di profilo aerodinamico 34, nel caso in cui il profilo aerodinamico 2 di due pale vicine 3 sia sottoposto a sollecitazioni piuttosto differenti, lo spostamento di una prima pala 3 ? smorzato, bloccato o almeno contenuto dall'effetto di ?ancoraggio? della seconda pala 3, che tende a mantenere la prima pala 3 per via del collegamento della protezione di profilo aerodinamico 34.

[0045] Lo stesso effetto si applica nel caso in cui l?angolo di inclinazione ? ? zero e le protezioni di profilo aerodinamico 34 sono quindi rettangolari invece di romboidali.

[0046] Ciascuna protezione di profilo aerodinamico 34 di ciascuna pala 3 fornisce un materiale di scorta, in modo tale da interferire, almeno quando la coda di rondine maschio 32 ? inserita completamente nelle rispettive fessure a coda di rondine femmina 21 della ruota di rotore 2. Il materiale di scorta garantisce che ciascuna protezione di profilo aerodinamico 34 rimanga impegnata con quelle vicine anche in caso di allungamento centrifugo delle pale di rotore 3 mentre il gruppo di rotore 1 ruota, e anche in caso di non svergolamento di profilo aerodinamico.

[0047] In una prima forma di realizzazione, e in particolare facendo riferimento a figura 3 e figura 4, le fessure a coda di rondine femmina 21 sono formate al fine di consentire una direzione di inserimento della coda di rondine maschio 32 lungo un asse o direzione di inserimento, indicata con la lettera I, che converge verso l'asse di rotazione della ruota di rotore 2 e, allo stesso tempo, giace in un piano che non contiene l'asse di rotazione R della ruota di rotore 2. In altre parole, l'asse di rotazione R della ruota di rotore 2 e l'asse o direzione di inserimento I giacciono in piani non paralleli. L?inserimento lungo la direzione I determina una distanza radiale di pala pi? vicina rispetto all'asse di ruota di rotore R, ottenendo cos? una riduzione di passo e un aumento di interferenza di protezione.

[0048] Con riferimento alle figure 5, 6, 7 e 8, viene mostrato l?orientamento del piano ortogonale rispetto alla direzione di inserimento I della coda di rondine maschio 32 all?interno della fessura a coda di rondine femmina 21.

[0049] In particolare, la figura 5 mostra il piano 41, normale rispetto all'asse di rotazione R della ruota di rotore 2, in cui l'asse di rotazione R ? allineato all'asse X di un sistema cartesiano di tre assi perpendicolari XYZ.

[0050] La figura 6 mostra un piano di inclinazione 42, ottenuto ruotando il piano normale 41 di un primo angolo intorno all?asse Z. Inoltre, in figura 7, sull?intersezione di piani 42 e 41, alla distanza Z corrispondente alla posizione radiale di 21, ? posizionato il punto P. L?angolo tra il piano normale 41 e il piano di inclinazione 42 ? l?angolo di inclinazione ?.

[0051] La figura 7 mostra un asse di convergenza C che passa nel punto P, ed ? contenuto nel piano 42 (di inclinazione), ed ? contenuto anche in un piano parallelo agli assi cartesiani X e Y, segnatamente a Z pari alla costante (la stessa che contiene il punto P). Il punto P in figura 7 ? collocato alla distanza radiale della fessura rispetto all'asse di rotore.

[0052] Infine, la figura 8 mostra un piano di convergenza 43, ottenuto come rotazione di piano di inclinazione 42 intorno all?asse di convergenza C. La direzione normale rispetto al piano 43 definisce il vettore di inserimento. L?angolo ?, che rappresenta la rotazione del piano di inclinazione 42, ? l?angolo di inserimento. In figura 8 la rotazione che ? eseguita ? ad esempio di un angolo di convergenza ? di 5?. Lo stesso si applicherebbe nel caso in cui un angolo di inclinazione sia pari a zero, con un?entrata assiale pura. In questo caso, la direzione I intersecher? l'asse di rotazione R con un angolo pari a ?.

[0053] Il metodo per montare il gruppo di rotore 1 e il relativo funzionamento sono come segue.

[0054] Con riferimento alle figure 9, 10, 11 e 12, e anche facendo riferimento alla figura 16, si pu? osservare un insieme di pale 3, le cui code di rondine maschio 32 devono essere inserite ciascuna in una rispettiva fessura a coda di rondine femmina 21, seguendo la direzione di inserimento della freccia I mostrata.

[0055] Facendo riferimento in particolare alla figura 11, ? mostrato un angolo di interfaccia ?, rispetto al quale due protezioni di profilo aerodinamico 34 adiacenti si interfacciano. L?angolo di interfaccia ? consente di controllare ulteriormente l'interferenza delle protezioni di profilo aerodinamico 34, rappresentando quindi un?opzione di progettazione aggiuntiva. A seconda dell?inclinazione dell'angolo ? rispetto alla direzione radiale Z l?interferenza summenzionata pu? aumentare o diminuire. Di conseguenza, mediante la valutazione combinata di angolo di inclinazione ?, l?angolo di convergenza ? e l?angolo di interfaccia ? che definiscono l?interferenza dello stadio sono consentiti.

[0056] Possibili combinazioni che sono in grado di fornire interferenza tra le protezioni di profilo aerodinamico sono le seguenti:

[0057] Ritornando alla procedura di inserimento, in una prima fase 51 (si veda la figura 16), le code di rondine maschio 32 di ciascuna pala 3 possono essere parzialmente inserite all?interno di una rispettiva fessura a coda di rondine femmina 21. Da un punto di vista pratico, questo inserimento viene eseguito da un utente, inserendo parzialmente una per una la coda di rondine maschio 32 di ciascuna pala 3. A questo punto, ? ancora presente lo spazio libero in corrispondenza delle interfacce di protezioni. In particolare, una prima coda di rondine maschio 32 ? inserita in una corrispondente fessura a coda di rondine femmina 21 e una seguente, in un?ulteriore rispettiva fessura a coda di rondine femmina 21, e cos? via. In questo modo, la protezione di profilo aerodinamico 34 di una pala 3 si avvicina senza entrare a contatto, con la protezione di profilo aerodinamico 34 di quella vicina.

[0058] Tuttavia, a causa della direzione di inserimento I, orientata lungo l?angolo di convergenza ?, che converge verso l'asse di rotazione R della ruota di rotore 1, e l?angolo di inclinazione ?, formato tra l'asse di rotazione R e la direzione di inserimento I proiettata su un piano tangente al diametro della ruota di rotore 22 che passa attraverso il punto P, quando la coda di rondine maschio 32 di ciascuna pala 3 non ? inserita completamente nella fessura a coda di rondine femmina 21, ciascuna pala 3 e quindi anche ciascuna protezione di profilo aerodinamico 34, rimane leggermente distanziata dalle sue pale vicine 3, consentendo in questo modo, come detto, di inserire tutte le pale 3 nelle fessure a coda di rondine femmina 21 della ruota di rotore 2. L?interferenza parziale di ciascuna protezione di profilo aerodinamico 34 con quelle vicine ? dovuta alla disposizione angolare della direzione di inserimento I rispetto all'asse di rotazione R della ruota di rotore 2. In altre parole, a causa del fatto che la direzione di inserimento I ? convergente all'asse di rotazione R nonch? inclinata, ciascuna protezione di profilo aerodinamico 34 in un determinato momento entra a contatto con la protezione di profilo aerodinamico 34 delle due pale vicine 3, mentre la coda di rondine maschio 32 di ciascuna pala 3 ? parzialmente inserita all?interno della fessura a coda di rondine femmina 21.

[0059] Dopo che tutte le pale 3 sono inserite almeno parzialmente e le loro protezioni 34 sono a contatto tra loro, la pala 3 vicina successiva ? inserita parzialmente di nuovo (si veda la fase 52 di figura 16) per un?ulteriore distanza e cos? via per l?intera circonferenza della ruota di rotore 2 del gruppo di rotore 1. Quindi, l?inserimento di ciascuna pala 3 della schiera circolare continua fino a che tutte le pale 3 sono inserite completamente nelle rispettive fessure a coda di rondine femmina 21. Poich? l?angolo di convergenza ? della direzione di inserimento I verso l'asse di rotazione R della ruota di rotore 2, ciascuna pala 3 viene compressa con quelle vicine mentre viene inserita progressivamente nelle rispettive fessure a coda di rondine femmina 21.

[0060] Al termine del processo di inserimento, e facendo riferimento ora alle figure 13, 14, 15 e 16, tutte le code di rondine maschio 32 delle pale 3 sono inserite completamente all?interno delle fessure a coda di rondine femmina 21 e la protezione di profilo aerodinamico 34 rimane compressa in modo uniforme l?una con l'altra con l?interferenza di protezione progettata, in modo che, i profili aerodinamici 33 rimangano precaricati avendo le protezioni 34 che interferiscono l?una con l?altra in modo da impedire ai profili aerodinamici 33 di essere sollecitati in modalit? autonoma mediante il campo di pressione di vapore durante il funzionamento di una turbina a vapore, in cui il gruppo di rotore 1 ? installato.

[0061] L?interferenza della protezione di profilo aerodinamico 34 aumenta, mentre le code di rondine maschio 32 dell?intera schiera circolare delle pale 3 sono inserite nelle fessure a coda di rondine femmina 21. L?interferenza ? inferiore in corrispondenza dell?inserimento parziale iniziale e aumenta quando ? inserita ciascuna coda di rondine maschio 32. Questo effetto tecnico ? dovuto alla direzione di inserimento I convergente, convergente verso l'asse di rotazione R della ruota di rotore 2.

[0062] In alcune forme di realizzazione, le fessure a coda di rondine femmina 21 sono formate in modo tale da consentire una direzione di inserimento della coda di rondine maschio 32 lungo un asse che ? convergente verso l'asse di rotazione della ruota di rotore 2 e, allo stesso tempo, la direzione di inserimento giace in un piano che contiene anche detto asse di rotazione della ruota di rotore 2. Inoltre, la coda di rondine maschio 32 ? formata in modo tale da adattarsi alla forma particolare della rispettiva fessura a coda di rondine femmina 21.

[0063] Quando il montaggio del gruppo di rotore 1 ? terminato, ? previsto un sistema o fase di bloccaggio assiale, per impedire alle pale 3, sotto la forza della pressione di vapore durante il funzionamento, oppure qualsiasi altra forza esterna, di scivolare fuori nella direzione opposta a quella della direzione di inserimento I. Di conseguenza, viene eseguita normalmente una fase di lavorazione sul gruppo di rotore 1 per bloccare le pale 3.

[0064] In alcune forme di realizzazione, questa fase di lavorazione di bloccaggio fornisce il montaggio di un cavo di acciaio singolo, disposto in modo trasversale alla direzione I, che blocca le pale 3 e impedisce loro di venire estratte. In altre forme di realizzazione, i blocchi sono installati sotto ciascuna pala 3. In un?ulteriore forma di realizzazione, le piastre sono montate per essere piegate sotto il piede di ciascuna pala 3.

[0065] ? stato osservato che un qualsiasi sistema di bloccaggio assiale delle pale 3 pu? essere fornito per bloccare le pale 3 nella loro posizione dopo la procedura di inserimento.

[0066] Mentre aspetti dell?invenzione sono stati descritti in termini di varie forme di realizzazione specifiche, sar? evidente ai tecnici del ramo che sono possibili molte variazioni, modifiche e omissioni senza discostarsi dallo spirito e dall'ambito delle rivendicazioni. Inoltre, se non specificato altrimenti nella presente, l?ordine o sequenza di una qualsiasi delle fasi del processo o del metodo pu? essere variato o riordinato secondo forme di realizzazione alternative.

[0067] Si ? fatto riferimento in dettaglio alle forme di realizzazione della descrizione, di cui uno o pi? esempi sono illustrati nei disegni. Ogni esempio ? fornito a titolo esplicativo della descrizione, non limitativo della descrizione. Infatti, sar? evidente ai tecnici del ramo che svariate modifiche e variazioni possono essere apportate nella presente descrizione senza discostarsi dall?ambito o spirito della descrizione. Il riferimento nel testo a "una forma di realizzazione" o "una forma di realizzazione? o "alcune forme di realizzazione" indica che un aspetto, una struttura, o una caratteristica particolare descritto(a) in relazione a una forma di realizzazione ? incluso(a) in almeno una forma di realizzazione dell'oggetto descritto. Quindi, l?occorrenza della frase "in una forma di realizzazione", o "in una forma di realizzazione" o "in alcune forme di realizzazione" in vari punti nel testo non fa necessariamente riferimento alla(e) stessa(e) forma(e) di realizzazione. Inoltre, gli aspetti, le strutture, o le caratteristiche particolari possono essere combinati(e) in qualsiasi modalit? idonea in una o pi? forme di realizzazione.

[0068] Quando elementi di varie forme di realizzazione vengono introdotti, gli articoli "un", "uno", "una", "il", "lo", "la", "i", "gli", "le" e "detto/a/i/e" sono volti ad indicare che vi sono uno o pi? degli elementi. I termini ?comprendente?, ?includente? e ?avente? sono volti ad essere inclusivi e indicano che vi possono essere elementi aggiuntivi diversi dagli elementi elencati.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Gruppo di elemento rotativo (1) per una turbomacchina che funziona con una corrente di fluido, il gruppo di elemento rotativo (1) comprendendo: una ruota di rotore (2) avente un bordo (22) periferico e configurato per ruotare intorno a un asse di rotazione (R), in cui la ruota di rotore (2) ha una pluralit? di fessure a coda di rondine femmina (21) distanziate circonferenzialmente intorno al bordo (22) della ruota di rotore (2); e una pluralit? di pale (3), configurate per intercettare la corrente di fluido mentre la turbomacchina ? in funzionamento, in cui ciascuna pala (3) comprende una coda di rondine maschio (32), formata in modo tale da adattarsi a una corrispondente delle fessure a coda di rondine femmina (21) della ruota di rotore (2) lungo una direzione di inserimento (I); in cui il gruppo di macchina rotativa (1) ? caratterizzato dal fatto che ciascuna delle fessure a coda di rondine femmina (21) ? formata in modo tale che la direzione di inserimento (I) di ciascuna coda di rondine maschio (32) corrispondente sia convergente all'asse di rotazione (R) della ruota di rotore (2), in modo tale da formare con essa un angolo di convergenza di inserimento (?), in modo tale che la pala (3) si sposti verso una posizione pi? vicina rispetto all'asse di rotazione (R) durante l?inserimento.
2. Gruppo di elemento rotativo (1) secondo la rivendicazione 1, in cui la direzione di inserimento (I) lungo la quale ciascuna coda di rondine maschio (32) nelle rispettive fessure a coda di rondine femmina (21) non ? parallela a un piano contenente l'asse di rotazione (R) della ruota di rotore (2), in modo da formare con essa un angolo di inclinazione (?).
3. Gruppo di elemento rotativo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascuna pala (3) comprende: un profilo aerodinamico (33), avente una prima estremit? (331), collegata alla coda di rondine maschio (32), e una seconda estremit? (332), e una protezione di profilo aerodinamico (34), fissata alla seconda estremit? (332) del profilo aerodinamico (33), in cui ciascuna protezione di profilo aerodinamico (34) di ciascuna pala (3) fornisce un materiale di scorta, in modo tale da interferire, almeno quando la coda di rondine maschio (32) ? inserita completamente nelle rispettive fessure a coda di rondine femmina (21) della ruota di rotore (2).
4. Gruppo di elemento rotativo (1) secondo la rivendicazione 3, in cui ciascuna pala (3) comprende una piattaforma (31) accoppiata alla coda di rondine maschio (32) e alla prima estremit? (331) del profilo aerodinamico (33).
5. Gruppo di elemento rotativo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la protezione di profilo aerodinamico (34) di ciascuna pala (3) ha una forma romboidale o una forma rettangolare.
6. Gruppo di elemento rotativo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui due protezioni di profilo aerodinamico (34) adiacenti si interfacciano formando un angolo di interfaccia (?), in cui l?angolo di interfaccia (?) permette di controllare ulteriormente l?interferenza delle protezioni di profilo aerodinamico (34) che dipende dall?inclinazione dell?angolo di interfaccia (?) rispetto a una direzione radiale (Z).
7. Gruppo di elemento rotativo (1) secondo la rivendicazione 6, quando dipendente dalla rivendicazione 2, in cui le combinazioni di angoli che sono in grado di fornire interferenza tra le protezioni di profilo aerodinamico (34) in modo tale da mantenere le pale (3) collegate l?una all?altra sono una delle seguenti:
8. Gruppo di elemento rotativo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui le fessure a coda di rondine femmina (21) sono distanziate uniformemente intorno al bordo (22) di ruota di rotore.
9. Gruppo di elemento rotativo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui le fessure a coda di rondine femmina (21) sono a forma di abete, e in cui le code di rondine maschio (32) sono a loro volta a forma di abete per essere complementari alla fessura a coda di rondine femmina (21).
10. Gruppo di elemento rotativo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la ruota di rotore (2) ? a forma di disco.
11. Gruppo di elemento rotativo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il gruppo di elemento rotativo (1) ? un gruppo di rotore (1).
12. Metodo per montare un gruppo di elemento rotativo (1), in cui il gruppo di macchina rotativa (1) comprende una ruota di rotore (2) avente un bordo (22) periferico e configurata per ruotare intorno a un asse di rotazione (R), in cui la ruota di rotore (2) ha una pluralit? di fessure a coda di rondine femmina (21) distanziate circonferenzialmente intorno al bordo (22) della ruota di rotore (2); e una pluralit? di pale (3), configurate per intercettare la corrente di fluido mentre la turbomacchina ? in funzionamento, in cui ciascuna pala (3) comprende una coda di rondine maschio (32), formata in modo tale da adattarsi a una corrispondente fessura a coda di rondine femmina (21) della ruota di rotore (2) seguendo una direzione di inserimento (I); in cui le fessure a coda di rondine femmina (21) sono formate in modo tale che la direzione di inserimento (I) di ciascuna coda di rondine maschio (32) sia convergente all'asse di rotazione (R) della ruota di rotore (2), in modo tale da formare con essa un angolo di convergenza di inserimento (?), in cui il metodo comprende le seguenti fasi: - inserire parzialmente (51) le code di rondine maschio (32) di ciascuna pala (3) all?interno di una rispettiva fessura a coda di rondine femmina (21); - dopo che tutte le pale (3) sono inserite almeno parzialmente nella relativa fessura a coda di rondine femmina (21), per ciascuna pala (3), continuare a inserire (52) almeno per un?ulteriore distanza ciascuna coda di rondine maschio (32) nella rispettiva fessura a coda di rondine femmina (21) e le pale (3) vicine di code di rondine maschio (32), e cos? via per tutta la circonferenza della ruota di rotore (2) del gruppo di rotore (1), fino a che la coda di rondine maschio (32) di ciascuna pala (3) ? inserita completamente nella rispettiva fessura a coda di rondine femmina (21); e - ottenere l?interferenza di protezione di profilo aerodinamico progettata.
13. Metodo secondo la rivendicazione 12, in cui il metodo comprende una fase di bloccaggio assiale, per impedire alle pale (3) di scivolare fuori nella direzione opposta a quella della direzione di inserimento (I).
14. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 12 o 13, in cui due protezioni di profilo aerodinamico (34) adiacenti si interfacciano formando un angolo di interfaccia (?), in cui l?angolo di interfaccia (?) permette di controllare ulteriormente l?interferenza delle protezioni di profilo aerodinamico (34) che dipende dall?inclinazione dell?angolo di interfaccia (?) rispetto a una direzione radiale (Z).