ALETA DE GUIA PARA TURBOMAQUINARIA GIRATORIA Campo de la invención La invención se refiere a un aleta de guía para una turbomáquina, en particular para una fase de la turbina de gas, con una lámina de aleta de guía, y con una plataforma radialmente exterior conectada a la lámina de aleta de guía y que tiene una superficie de plataforma que se encuentra enfrente radialmente lejos de la lámina de aleta de guía y en la cual se proporciona una estructura de conexión para sujetar la aleta de guía a una estructura de soporte que tiene partes de pared lateral que se proyectan radialmente hacia la superficie de plataforma y que delimitan una cavidad interior y en la cual se proporciona, por lo menos en partes, un contorno de unión que puede insertarse en una configuración de recepción contra-contorneada dentro de la estructura de soporte.
Antecedentes de la invención Las aletas de guía de una turbomáquina, en particular donde se involucra una planta de turbina de gas, se exponen directamente a los gases calientes que fluyen fuera de la cámara de combustión y en consecuencia son sometidos a altas cargas térmicas que, en plantas de turbinas de gas modernas, permanecen bien arriba de los limites que comparten cargas térmicas de material específico de los componentes
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individuales. Por esta razón, los componentes de una turbina de gas, como por ejemplo, en particular, las aletas de guía y las paletas móviles, que son expuestas directamente a los gases calientes tienen que enfriarse, de modo que pueda asegurase que los respectivos componentes no se sobre calientan y sufran algún daño irreversible provocado por deterioros de material inducidos térmicamente. Las medidas de enfriamiento de este tipo son conocidas en muchas formas distintas y normalmente involucran un suministro de aire de enfriamiento dirigido a los componentes individuales a enfriar, el aire de enfriamiento es parte del aire de combustión comprimido que emerge de la unidad compresora de la planta de turbina de gas y la cual se separa y, por consiguiente, no se encuentra disponible para otra operación de combustión. Es obvio que la cantidad de aire de enfriamiento separada del aire de suministro comprimido para propósitos de enfriamiento debe conservarse tan bajo como sea posible, para no influir permanentemente en la ejecución de la planta de turbina de gas. Además, es apropiado para la fracción de aire de enfriamiento separada ser direccionada lo más efectivo posible y sin pérdidas, en particular sin pérdidas por fugas, para los componentes individuales de la turbina de gas a enfriar. Con respecto al concepto de aleta de guía descrito anteriormente, es apropiado usar efectivamente y sin pérdidas
por fuga el aire de enfriamiento que es suministrado a una aleta de guía para propósitos de enfriamiento. Las figuras 2a y 2b respectivamente ilustran una ilustración lateral y una ilustración transversal de la región de la parte radialmente exterior de una aleta de guía 1 con una estructura de soporte 2 de estator lateral adyacente. La figura 2a muestra una vista lateral axial de un aleta de guía 1 que surge radialmente hacia el interior en el conducto de flujo K. Una paleta móvil La se indica ampliamente en forma de diagrama, fuera de límites en forma axial con respecto a la aleta de guía 1. La aleta de guía 1 tiene en una forma conocida per se un sistema de conducto interior KS que puede ser deducido de la imagen transversal ilustrada en la figura 20b y trazada a lo largo del plano seccional A-A. Para enfriar la aleta de guía 1, se suministra aire de enfriamiento comprimido L a la aleta de guía 1 a través de un conducto de suministro de aire de enfriamiento SC proporcionado sobre estator lateral. La aleta de guía 1 está compuesta de una lámina de aleta de guía 3 (vea la figura 2b) , de una plataforma 4 que adhiere la lámina de aleta de guía 3 en forma radial sobre el exterior y de una estructura de conexión 5 que permanece opuesta a la lámina de aleta de guía 3 en relación a la plataforma 4 y por medio de la cual la aleta de guía 1 es sujetada en la estructura de soporte 2 del alojamiento de la
turbomáquina o de la planta de .turbina de gas . La plataforma 4 tiene en este caso una primera superficie 41 frente al conducto de flujo K y una segunda superficie 42 enfrente lejos del conducto de flujo K. La estructura de conexión 5 se proyecta radialmente hacia el plano de la superficie de plataforma 42 y con sus partes de pared lateral 51 y 52 y las partes de pared lateral con cara plana, no ilustradas en la figura 2b, rodean una cavidad interior 6 que se conecta, de forma abierta, por un lado, al conducto de suministro de aire de enfriamiento SC , y por otro lado, al sistema de conducto de enfriamiento KS de la aleta de guía 1. El dimensionamiento lateral de la cavidad 6 en el plano de la superficie de plataforma 42 preferiblemente se selecciona de modo que la sección transversal obtenida en una proyección radial sobre la lámina de aleta de guía 3 de la aleta de guía 1 es cubierta preferiblemente por completo mediante la cavidad 6, de modo que todos los conductos de enfriamiento KS incorporados dentro de la lámina de aleta de guía 3 puedan ser suministrados con aire de enfriamiento L desde la cavidad 6. Esto asegura un suministro óptimo de aire de enfriamiento a la lámina de aleta de guía 3. La sujeción de la aleta de guía 1 dentro de la estructura de soporte 2, generalmente de diseño anular, toma lugar en los agujeros 2' que corren longitudinalmente dentro de la estructura de soporte 2 y en los cuales surgen
lateralmente los contornos de unión 7 del diseño con forma de collar que se proyectan hacia las partes de pared lateral 51 y 52 en su región superior. Las tolerancias de unión entre los agujeros 2' y los contornos de unión 7 del diseño tipo collar se seleccionan de modo que, por un lado, sea posible un ensamble rápido mediante los contornos de unión que se introducen suavemente en forma longitudinal en los agujeros de diseño con forma de ranura, pero, por otro lado, para garantizar la presión hermética al gas entre los contornos de unión y los agujeros para el calentamiento inducido operacionalmente y garantizar la expansión de material asociado, de modo que ningún aire de enfriamiento que entre a la cavidad 6 a través del conducto de suministro de aire de enfriamiento SC pueda pasar a través de la conexión de unión descrita anteriormente. Por razones operacionales y también de ensamble, se proporciona una abertura intermedia 8 entre la cara límite radialmente más alejada 9' de las partes de pared lateral 51 y 52 y el contorneado interior de la estructura de soporte 2 y se extiende, perpendicularmente al plano trazado que se ilustra en la figura 2b, encima de la extensión longitudinal total de la estructura de sujeción 5 y en consecuencia encima de las partes de pared con cara plana 53 y 54 (no ilustradas en la figura 2b) . La abertura intermedia 8, que también está formada entre las partes de pared con cara plana 53 y 54 y la
estructura de soporte 2 radialmente opuesta, otorga al flujo de aire de enfriamiento en la cavidad 6 una excelente posibilidad de escapar a través de las aberturas adyacentes. Las trayectorias de fuga, respecto a esto, pueden deducirse de la figura 2a con referencia a las ilustraciones con flechas que representan en la misma los flujos de fuga. Por lo tanto, la cavidad 6 es suministrada desde el conducto de suministro de aire de enfriamiento SC con el flujo principal de aire de enfriamiento, del cual parte de los flujos puede escapar lateralmente, en ambos lados, a través de las respectivas aberturas intermedias 8 vía los bordes superiores de las porciones de pared con cara plana 53 y 54. Las corrientes en parte de aire de enfriamiento que escapan lateralmente, por un lado, pasan entre aberturas intermedias 9 que corren radialmente entre la estructura de soporte 2 y las regiones de alojamiento de las aletas de guía axialmente adyacentes y finalmente pueden pasar, sin usarse, vía las otras aberturas intermedias dentro del conducto de flujo K (vea la ilustración de flechas con trazos) . Es apropiado evitar las pérdidas por fugas de este tipo, pero sin perjudicar el comportamiento operativo y la montabilidad de los componentes individuales.
Breve descripción de la invención El objetivo en el cual se basa la invención es, sobre el
concepto de aleta de guía descrito anteriormente, tomar medidas mediante las cuales las pérdidas por fugas de aire de enfriamiento, que en su mayoría son perdidas inútiles que se dan a través de aberturas intermedias en el conducto de flujo, se reduzcan. Las medidas a tomar no perjudican el funcionamiento o la montabilidad de los componentes individuales. Asimismo es posible que sea correspondiente mejorar las aletas de guía ya en uso, para reducir los flujos por fuga dañinos . El objetivo en el cual se basa la invención se especifica en la reivindicación 1, y las características desarrollan en forma ventajosa la idea de que las soluciones son de la materia-objeto de las sub-reivindicaciones y pueden deducirse de la otra descripción, con referencia a las modalidades ejemplares. De acuerdo a la solución, una aleta de guía para una turbomáquina, en particular para un fase de la turbina de gas, con una lámina de aleta de guía, y con una plataforma radialmente exterior conectada a la lámina de aleta de guía y que tiene una superficie de plataforma enfrente radialmente lejos de la lámina de aleta de guía y en la cual se proporciona una estructura de conexión para sujetar la aleta de guía a una estructura de soporte que tiene partes de pared lateral que se proyectan radialmente hacia la superficie de plataforma y que delimitan una cavidad interior y en la cual
se proporciona por lo menos en partes un contorno de unión que puede insertarse dentro de una configuración de recepción contra-contorneada en la estructura de soporte, la cual se diseña de tal forma que por lo menos un medio de sellado es proporcionado entre la estructura de conexión y la estructura de soporte . El medio de sellado, preferiblemente está dispuesto entre la estructura de conexión y la estructura de soporte de tal forma que esencialmente no. pueden escapar corrientes por fuga lateralmente fuera de la cavidad, que está delimitada lateralmente mediante las partes de pared lateral de la estructura de conexión, entre el borde radialmente superior de la estructura de conexión y la estructura de soporte que permanece radialmente opuesta a esta. Debido a que la estructura de conexión normalmente proporciona cuatro partes de pared lateral que se unen entre sí en una configuración rectangular y de la cual dos partes de pared lateral opuestas tienen en cada caso un contorno de unión de diseño con forma de collar que, en el estado insertado, realiza una conexión ampliamente hermética al gas con la estructura de soporte, los medios de sellado preferiblemente se proporcionan entre las partes de pared lateral con cara plan frontal y trasera, preferiblemente sobre sus caras límite, que en cada caso permanecen radialmente sobre el exterior y que se encuentran frente a la
estructura de soporte. En una modalidad preferida, es apropiado en este caso introducir, a lo largo de las ya mencionadas, caras límite radialmente exteriores de los agujeros con forma de ranura de las partes de pared lateral frontal y trasera en los cuales se pueden introducir los medios de sellado diseñados como sellos de banda o tira, los medios de sellado son diseñados para ser levantados por encima de las respectivas caras límite. Con el fin de mejorar el montaje, pero, en particular, las propiedades de sellado, de los medios de sellado de este tipo, además para cada medio de sellado individual se introduce un muelle en el agujero con forma de ranura, de modo que el respectivo medio de sellado se presiona desde la estructura de conexión mediante la acción de una fuerza del muelle en contra de una región de superficie de la estructura de soporte. La provisión de un muelle lo hace posible, por un lado, para seleccionar el dimensionamiento del agujero con' forma de ranura dentro de la respectiva parte de pared lateral y también para seleccionar el dimensionamiento de los medios de sellado de tal forma que, para propósitos de montaje, los medios de sellado puedan ser presionados completamente en el agujero con forma de ranura en dirección opuesta a la fuerza del muelle y por lo tanto no tiene una longitud de proyección hacia la cara límite radialmente exterior de la parte de pared lateral con
cara plana en cada caso. En el estado en el cual la estructura de conexión se monta, es decir se inserta, en la configuración de recepción correspondiente dentro de la estructura de soporte, el muelle permanece en cada caso en el interior de la ranura que asegura que el medio de sellado sea impulsado mediante la acción de una fuerza radialmente hacia fuera en contra de una región de superficie proporcionada en forma correspondiente sobre la estructura de soporte y de esta manera se asegura una función de sellado efectiva. Asimismo es concebible, que en vez de anexar los medios de sellado dentro de la estructura de conexión, proporcionar los medios de sellado sobre la estructura de soporte en una región que permanece opuesta a las partes de pared lateral con cara plana frontal o trasera.
Breve descripción de las figuras La invención se describe a continuación mediante un ejemplo, sin ninguna restricción de la idea general de la invención, por medio de modalidades ejemplares, con referencia a las figuras en la cuales : La figura la muestra una ilustración seccional-longitudinal en diagrama de una región de conexión entre un aleta de guía y una estructura de soporte de estator lateral en un arreglo de turbina de gas,
La figura lb muestra una ilustración parcial del anexo de un medio de sellado dentro de la parte de pared lateral en la estructura de conexión, La figura lc muestra una ilustración perspectiva de la estructura de conexión con una plataforma, La figura 2a muestra una ilustración seccional-longitudinal en diagrama a través de la región de conexión entre un aleta de guía y una estructura de soporte de estator lateral de acuerdo al arte previo, y La figura 2b muestra una ilustración transversal de la región de conexión entre un aleta de guía y una estructura de soporte de estator lateral de acuerdo al arte previo. Descripción detallada de la invención Formas de implementar la invención, aplicabilidad comercial
La figura la muestra una ilustración parcial en diagrama de una sección longitudinal a través de la región de unión de un aleta de guía 1 con una estructura de soporte que está dispuesta sobre el estator lateral y que preferiblemente está diseñada como un anillo de soporte dentro de un alojamiento de estator. En contraste al diseño de la aleta de guía de acuerdo a la figura 2a, descrita en la introducción de la descripción, la aleta de guía 1 se diseñó de acuerdo a la solución que se
proporciona en cada caso, sobre las caras límite radialmente exteriores 11 de las partes de pared lateral con cara plana frontal y trasera 53 y 54, un medio de sellado 12 en el cual el anexo y la configuración dentro de la respectiva parte de pared lateral se ilustran, agrandados, en la ilustración de detalle de acuerdo a la figura lb. Dentro de la cara límite 11 de la respectiva parte de pared lateral 53, 54 se introduce un agujero con forma de ranura 13, en el cual un muelle 14 y los medios de sellado 12 son introducidos. El agujero con forma de ranura 13 se extiende virtualmente encima de la longitud total de la cara límite radialmente exterior de las respectivas partes de pared lateral 53, 54, de modo que, en una modalidad preferida, el muelle está diseñado como un muelle plano alargado 15 y el medio de sellado 12, como si fuera adaptado a las dimensiones del agujero con forma de ranura 13, que asume una forma tipo barra. Para hacer un posible diseño preferido del muelle 14 y del medio de sellado 12 aún más claro, se debe hacer referencia a la ilustración perspectiva de acuerdo a la figura lc que muestra una vista oblicua de la superficie radialmente exterior 42 de la plataforma 4, con la estructura de conexión 5 en las que las partes de pared lateral 51 a 54 tienen en cada caso. Lo que puede verse claramente son las partes de pared lateral 51 y 52 que
corren paralelas entre sí y en el borde radialmente exterior que se proporciona en cada caso con una formación con forma de collar 6,7 que asegura una sujeción mecánica a la aleta de guía dentro de la estructura de soporte. Se incorporan sobre las partes de pared lateral con cara plan frontal y trasera 53 y 54 los agujeros con forma de ranura 13 diseñados anteriormente en los que un muelle 14 y los medios de sellado 12 de un diseño en forma de barra pueden ser introducidos en cada caso. Además de la modalidad, descrita en la figura lc, el muelle 14 del diseño de plataforma, también se pueden usar formas alternativas de muelle, como, por ejemplo, muelles helicoidales o redondos o parecidos. Se puede deducir de la ilustración detallada de acuerdo a la figura lb que el agujero con forma de ranura 13 tiene una profundidad de ranura que hace posible presionar los medios de sellado 12 completamente en el agujero de ranura 13 mediante la acción correspondiente de una fuerza externa sobre el muelle 14. La facilidad con la que la aleta de guía se monta, por consiguiente puede ser mejorada. En el estado montado, que se ilustra en la ilustración gráfica de acuerdo a la figura lb, el medio de sellado 12 se proyecta hacia arriba radialmente fuera de la ranura 13 mediante la acción de la fuerza del muelle y se presiona mediante la acción de la fuerza del
muelle en contra de la región de superficie radialmente opuesta de la estructura de soporte 2, de modo que, por consiguiente, se asegura un sellado de estancado a los fluidos en la abertura intermedia 8. Mediante el medio de sellado 12 propuesto de acuerdo a la solución que se proporciona sobre las partes de pared lateral 53, 54 de la estructura de conexión 5 de una aleta de guía 1 que está dispuesta en cada caso sobre la cara plana, la situación puede evitarse donde, de acuerdo a la figura la, la corriente de aire de enfriamiento, que entra a la cavidad 6 de la aleta de guía 1 desde el conducto de suministro de aire de enfriamiento SC, pueda escapar lateralmente dentro de las aberturas intermedias lateralmente adyacentes a la estructura de conexión 5. En vez de que, el medio de sellado 12 asegure que la corriente de aire de enfriamiento sea virtualmente direccionada por completo dentro de los sistemas de conductos de enfriamiento interiores adentro de la aleta de guía y de esta manera sirve para un enfriamiento óptimo de la aleta de guía. Debido a que preferiblemente los medios de sellado proporcionados a lo largo de las partes de pared lateral 53 y 54 son en cada caso diseñados en forma idéntica entre sí y en cada caso tienen una longitud que trae aproximadamente un sello completo de la abertura 8
proporcionada para propósitos de montaje entre la estructura de conexión 5 y la estructura de soporte 2, las medidas a tomar para sellar pueden implementarse efectivamente en costo y simplemente en términos de producción. En particular, inclusive las aletas de guía que ya se encuentran en uso pueden ser equipadas con el sistema de sellado sugerido por medio de la remaquinización correspondiente. Para este propósito, únicamente se requieren dos operaciones de fresado, que son necesarias con el fin de producir los dos agujeros con forma de ranura 13. Las modificaciones al principio del sellado descritas anteriormente, pueden, por supuesto, ser visualizadas, como, por ejemplo, en la integración de los medios de sellado dentro de la estructura de soporte 2 en la región que permanece opuesta a la cara límite exterior
11 de las partes de pared lateral con cara plana 53 y 54.
Mediante el medio de sellado 12 que se desvía radialmente debido a la fuerza del muelle, el medio de sellado 12 se presiona solamente en forma perpendicular en contra de la región de superficie de la estructura de soporte 2 que se va a cerrar. A causa de esto, únicamente las fuerzas de presión orientadas en dirección radial ocurren dentro del medio de sellado 12, con el resultado de que el medio de sellado únicamente experimenta una
carga mecánica no significativa. El fenómeno de abrasión sobre los medios de sellado, por lo tanto, puede ser descartado ampliamente, de modo que la función de sellado de los medios de sellado--. permanece virtualmente ilimitada. Para optimizar la función de sellado, es apropiado asegurar que el contorno de superficie del medio de sellado 12 sea adaptado al contorno de superficie de la región de superficie de la estructura de soporte que se va a cerrar. Lista de simbolos de referencia 1 Aleta de guía 2 Estructura de soporte 2' Configuración de recepción 3 Lámina de aleta de guía 4 Plataforma 5 Estructura de conexión 6 Cavidad 7 Contorno de Unión 8 Abertura intermedia 9 Abertura intermedia 9' Cara límite 10 Portadora de aleta de guía 11 Cara límite radialmente exterior 12 Medios de sellado 13 Agujero con forma de ranura
14 Muelle 41 Superficie de plataforma inferior 42 Superficie de plataforma superior 51 a 54 Partes de pared lateral
Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.