MX2013009701A - Rueda de turbina, turbina y uso de las mismas. - Google Patents

Abstract

Se divulga una rueda de turbina para aplicaciones con una relación de presiones baja. La relación del área de salida de la rueda (A2) con respecto al área de entrada de.la rueda (A1) es menor que aproximadamente 0.4. En una realización, la rueda es una rueda de flujo radial o mixto.

Description

RUEDA DE TURBINA, TURBINA Y USO DE LAS MISMAS Campo de la invención La presente invención se refiere a una rueda de turbina, y a una turbina, una unidad de turbohélice y un sistema de escape que comprenden una rueda de turbina de este tipo. La presente invención también se refiere al uso de una, más o la totalidad de estos artículos.

Antecedentes Una turbina es un dispositivo conectado con un eje y por medio de la cual la energía a partir de un fluido de trabajo puede transferirse al eje. Entre los diferentes tipos de turbinas, una turbina radial es una turbina en la que el flujo se introduce en una dirección radial y se gira en el paso de rotor para salir en la dirección axial. En una turbina de flujo mixto, el flujo se introduce tanto con una componente radial como con una axial, pero por lo general principalmente en una dirección radial. Una característica de este tipo de las turbinas de flujo radial y mixto las hace adecuadas para aplicaciones en las que se requiere una fuente de potencia compacta. Las aplicaciones principales pueden dividirse en tres áreas principales : generación de potencia para automoción, aerospacial, marítima, y otras aplicaciones de recuperación de energía adecuadas en las que una turbina radial es parte, por lo general, de un turbocompresor .

La turbocompresión es la forma más común de sobrealimentación de un motor de combustión interna alternativo debido a que los turbocompresores son de un tamaño más pequeño, más ligeros y más baratos que otros dispositivos disponibles. El fin principal de la sobrealimentación de un motor de combustión interna es mejorar la densidad de potencia. La sobrealimentación puede definirse como la introducción de aire (o de una mezcla de aire / combustible) en un cilindro de motor a una densidad más grande que la ambiente. Al hacer esto, puede quemarse una cantidad más grande de combustible en un ciclo de motor con una elevación consiguiente en la salida de potencia. En las aplicaciones de turbocompresor, un aumento de este tipo en la salida de potencia se consigue mediante el uso de los gases de escape generados por la combustión para alimentar la turbina y, a su vez, el compresor se alimenta. Al hacer esto, se recupera entonces la energía de los gases de escape que no se aprovecharía. un turbocompresor está constituido por tres elementos principales: el compresor, el asiento del cojinete y la turbina. Un diseño de turbocompresor típico se muestra en la figura 1. El turbocompresor tiene una espiral de compresor (CS) , un impulsor (I), un eje (S) , una voluta de turbina (TH) , y una rueda de turbina (W) . El esquema de funcionamiento de un turbocompresor se muestra en la figura 2, en la que se muestra el motor (E) , un colector de distribución de admisión (??) , un colector de distribución de escape (EN) , una turbina (T) , un compresor (C) y un eje (S) . A medida que los gases de escape salen rápidamente de los cilindros de motor (E) y fluyen al interior del colector de distribución de escape (E ) , estos se dirigen hacia la turbina (T) . A medida que los gases fluyen a través de la carcasa de turbina ( H) , estos entran en contacto con la rueda de turbina (W) . A medida que estos fluyen a través de esta trayectoria de flujo de aire y hacia el tubo de bajada de escape, los mismos hacen que la rueda de turbina gire, impartiendo una porción de su energía cinética al turbocompresor . Mediante el eje de conexión (S) , la potencia ganada en el proceso de expansión se transfiere al compresor (C) que comprime el aire entrante a través del impulsor (I) . El aire comprimido fluye entonces al interior de la espiral de compresor (CS) en la que una compresión adicional puede tener lugar y finalmente se comprimirá en el interior de los cilindros de motor a través del colector de distribución de admisión (IM) . Después de que se expandan en la turbina, los gases de escape que dejan la turbina se dirigen, por lo general, hacia el tubo de cola y se expulsan entonces al entorno ambiente. No obstante, los gases de escape que dejan la turbina aún tienen algo de energía que podría aún extraerse para potenciar adicionalmente el rendimiento del motor. Se hace referencia al uso de un dispositivo adicional para lograr esta tarea, por lo general, como "uso de turbohélice" .

A diferencia de los turbocompresores (para los cuales la energía que se extrae de los gases de escape se transfiere directamente al compresor) , una unidad de turbohélice está constituida por una turbina accionada por gases de escape que transfiere la energía que se recupera por los gases de escape directamente al cigüeñal (uso de turbohélice para fines mecánicos) o a un generador eléctrico que alimenta una batería (uso de turbohélice para fines eléctricos) a través del eje. Sin embargo, debería entenderse que la presión a partir de los gases de escape disponibles para la unidad de turbohélice no es grande debido a que la mayor parte de la expansión ya ha tenido lugar en la turbina de turbocompresor. La unidad de turbohélice ha de ser capaz de funcionar a unas relaciones de presiones muy bajas, por ejemplo, con una relación de presiones de la entrada con respecto a la salida de entre aproximadamente 1.02 y 1.2. Las turbinas de flujo radial y mixto actualmente disponibles en el mercado están diseñadas para funcionar a unas relaciones de presiones más altas para las cuales éstas proporcionan, por lo general, una eficiencia total con respecto a la estática normalizada de pico que varía de 0.9 a 1.0. Esto se muestra en la figura 3, en la que se presenta un mapa de turbina típico para una turbina de turbocompresor convencional. A partir de la figura 3 puede verse que, en las regiones de una relación de presiones (PR) más grande que 1.2, el rendimiento de turbina es tan grande como * 0.9. No obstante, tan pronto como la relación de presiones cae por debajo de 1.2, la eficiencia total con respecto a la estática normalizada de la turbina 5 cae de forma dramática a unos valores por debajo de 0.6. Una tendencia de este tipo es común a todas las turbinas de flujo radial y mixto que existen actualmente en el mercado. Debido a que una turbina con una eficiencia total con respecto a la estática normalizada por debajo de 0.6 no es adecuada para su 10 uso en las aplicaciones de recuperación de energía, las turbinas existentes no son adecuadas para su uso en el uso de turbohélice a unas relaciones de presiones bajas.

Por lo tanto, un objeto de la presente invención es abordar esta deficiencia en la tecnología de la técnica 15 anterior.

Sumario La presente invención tiene por objeto abordar las deficiencias de la técnica anterior mediante la provisión de una combinación novedosa de características en una rueda de 20 turbina de flujo radial o mixto.

Un método de provisión de una turbina de alto rendimiento y baja presión se ha desarrollado y validado con ¡ análisis computacional e investigación experimental.

De acuerdo con un primer aspecto de la presente !; 25 invención, se proporciona una rueda de turbina para aplicaciones con una relación de presiones baja, en la que la relación del área de salida de la rueda (A2) con respecto al área de entrada de la rueda (Al) es menor que aproximadamente 0.4. 5 El área de entrada puede definirse como el área que se describe haciendo que gire un primer borde de uno de los álabes de turbina alrededor de un eje de la rueda de turbina, siendo ese primer borde un primer borde dispuesto para ser i adyacente a una entrada. El área de salida puede definirse 10 como el área que se describe haciendo que gire un segundo borde de uno de los álabes de turbina alrededor del eje, siendo ese segundo borde una disposición adyacente a una salida. La entrada y / o la salida pueden ser, respectivamente, una entrada y una salida de un carenado que 15 cubre, por lo menos en parte, la rueda de turbina.

La relación de A2 / Al puede encontrarse entre aproximadamente 0.3 y aproximadamente 0.4.

De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona una turbina que comprende una rueda 20 de turbina tal como se ha definido anteriormente y que además comprende un carenado que cubre, por lo menos en parte, la rueda de turbina para definir una entrada y una salida de la turbina .

• La relación del radio de la raíz de los álabes ! 25 adyacentes a la salida con respecto al radio de la punta de los alabes adyacentes a la salida puede ser menor que aproximadamente 0.7; esta puede encontrarse entre aproximadamente 0.2 y aproximadamente 0.7. En lugar de la relación de estos dos radios, puede usarse la relación del radio (R3) de un cubo de la rueda de turbina adyacente a la salida con respecto al radio (R4) de la salida definida por el carenado, siendo los valores aproximadamente tal como acaba de darse debido a ese radio de raíz, siendo en la mayor parte de los casos sustancialmente los mismos que el radio de cubo y siendo ese radio de punta, en la mayor parte de los casos, sustancialmente los mismos que el radio de salida.

El radio de la punta de los álabes adyacentes a la salida con respecto al radio de la punta de los álabes adyacentes a la entrada puede ser menor que aproximadamente 1.0; este puede encontrarse entre aproximadamente 0.6 y aproximadamente 0.9. En lugar de la relación entre estos dos radios, puede usarse esa relación del radio (R4) de la salida definida por el carenado con respecto al radio (Rl) de la entrada definida por el carenado, dándose los valores aproximadamente debido a los radios correspondientes son, en la mayor parte de los casos, sustancialmente los mismos.

El ángulo de flujo relativo de salida puede ser menor que aproximadamente -55 grados; este puede encontrarse entre aproximadamente -41 grados y aproximadamente -55 grados.

La rueda de turbina puede ser una rueda de turbina de flujo radial; la rueda de turbina puede ser una rueda de turbina de flujo mixto. Por consiguiente, la turbina puede ser una turbina de flujo radial; la turbina puede ser una turbina de flujo mixto.

De acuerdo con uh tercer aspecto de la presente invención, se proporciona una unidad de turbohélice que comprende una turbina tal como se ha definido anteriormente en el presente documento.

De acuerdo con un cuarto aspecto de la presente invención, se proporciona un sistema de escape que comprende una turbina tal como se ha definido anteriormente en el presente documento. El sistema de escape puede comprender una unidad de turbohélice, comprendiendo la unidad la turbina. El sistema de escape puede comprender además un turbocompresor . El turbocompresor puede estar colocado en el flujo de escape aguas arriba de la turbina. El sistema de escape puede ser un sistema de escape para un vehículo. Puede concebirse que este pueda ser un sistema de escape para cualquier aplicación. Este puede ser un sistema de escape para un motor.

De acuerdo con un quinto aspecto de la presente invención, se proporciona el uso de una rueda de turbina tal como se ha definido anteriormente en el presente documento en un flujo con una relación de presiones de menos de aproximadamente 1.2. La relación de presiones puede encontrarse entre aproximadamente 1.02 y aproximadamente 1.2.

El uso puede ser en un sistema de escape tal como se ha definido anteriormente en el presente documento.

A diferencia de las turbinas de turbocompresor comercialmente disponibles, la turbina recién diseñada posibilita funcionar a unas eficiencias altas a unas relaciones de presiones muy bajas (PR ¾ 1.02 - 1.2) . En una región de una relación de presiones baja tal de mapas de turbina, las turbinas de turbocompresor convencionales experimentan una gran caída de eficiencia. Esto se muestra en la figura 3 en la que es evidente que, a unas relaciones de presiones bajas (que se corresponden con unas relaciones de velocidad altas), las turbinas convencionales no son capaces de proporcionar una respuesta adecuada con la eficiencia total con respecto a la estática normalizada cayendo por debajo de 0.8. Por el contrario, en tales regiones de los mapas de turbina, la turbina de alto rendimiento y baja presión que se propone en el presente documento tiene éxito en la obtención de una eficiencia total con respecto a la estática normalizada más alta. Por lo menos en determinadas realizaciones, esta eficiencia normalizada se encuentra por encima de 0.9.

Con el actual diseño de turbina, la optimización de la relación de áreas entre la entrada y la salida para el rotor, y una selección adecuada del ángulo de flujo relativo de salida hicieron posible conseguir una eficiencia total con respecto a la estática normalizada de pico de aproximadamente 1.0 a 1.1 a la velocidad de diseño.

Además de aplicarse al sector de la automoción, una turbina con una relación de presiones baja podría encontrar su uso en otras aplicaciones de generación de potencia en las que el uso de grandes motores con turbocompresión y unas condiciones de funcionamiento constante a lo largo de largas distancias, haría una turbina con una relación de presiones baja sumamente deseable.

Por lo menos determinadas realizaciones también proporcionan lo siguiente: • Capacidad de extraer una cantidad significativa de potencia de unos gases de escape con bajo contenido en energía; · Adaptabilidad a diferentes aplicaciones, tal como sistemas de generación de potencia para automoción, aerospaciales , marítimos, y otras aplicaciones de recuperación de energía adecuadas; • Posibilidad de explotar una solución de modificación retroactiva a la tecnología actual, debido a que es posible "añadir de forma complementaria" el concepto de los inventores de la presente invención. Idealmente, este sistema también puede contemplarse en las fases tempranas de un programa de motor; · Posibilidad de integrar la invención en una cadena cinemática "más eléctrica", en la que la energía en exceso recuperada se transforma en energía eléctrica que se encuentra entonces disponible para otros sistemas (auxiliares, de sobrealimentación etc.); · Posibilidad de ampliación a una potencia nominal más alta según lo requiera la aplicación (el presente sistema tiene un índice de recuperación de potencia bajo limitado debido a la fuerte reducción en las dimensiones del motor así como las limitaciones del sistema eléctrico: generador / batería).

Breve descripción de los dibujos Unas realizaciones específicas de la invención se describirán en lo sucesivo solo a modo de ejemplo y con referencia a los dibujos adjuntos, en los que: La figura 1 muestra un diseño de turbocompresor existente .

La figura 2 muestra una disposición típica de un motor con turbocompresión .

La figura 3 es un mapa de turbina que muestra la eficiencia total con respecto a la estática normalizada (eje vertical) frente a la relación de presiones (PR) (eje horizontal). Las curvas de eficiencia total con respecto a la estática se representan para líneas de velocidad constante, tal como se indica en la leyenda mediante el Parámetro de Velocidad (SP) dado en términos de velocidad en porcentaje equivalente. Esta figura da una comparación entre la eficiencia total con respecto a la estática normalizada que se obtiene con las aplicaciones de la técnica anterior y la que se obtiene con las realizaciones de la presente invención ("Diseño de LPT") .

La figura 4 es un diagrama que correlaciona el coeficiente de carga de álabe (?) (eje vertical) y el coeficiente de flujo (F) (eje horizontal) con la eficiencia total con respecto a la estática de la turbina (líneas de trazos) .

La figura 5 es una vista axial de una rueda de turbina que realiza la invención, y muestra también un triángulo de velocidad de flujo en la entrada para la rueda de turbina (1) En esta figura se muestran la velocidad de flujo absoluta (Cl) , la velocidad de flujo relativa ( l) , la velocidad periférica (Ul) , el ángulo de flujo absoluto (al) y el ángulo de flujo relativo (ß?) ; La figura 6 muestra la sensibilidad del ángulo de flujo absoluto (al) (eje horizontal) y la eficiencia total con respecto a la estática de la turbina normalizada (eje vertical) .

La figura 7 es una vista radial de una rueda de turbina que realiza la invención, y muestra también un triángulo de velocidad de flujo en la salida para la rueda de turbina (2) . En esta figura se muestran la velocidad de flujo absoluta (C2) , la velocidad de flujo relativa (W2) , la velocidad periférica (U2) , el ángulo de flujo absoluto (oc2) y el ángulo de flujo relativo (ß2) ; La figura 8 muestra la sensibilidad del ángulo de flujo relativo de salida (ß2) (eje horizontal) y la eficiencia total con respecto a la estática de la turbina normalizada (eje vertical) .

La figura 9 muestra un perfil de álabe que se obtiene como una proyección sobre el plano longitudinal.

La figura 10 muestra la sensibilidad del ángulo de flujo relativo de salida (ß2) (eje horizontal) con la relación entre el radio de salida (R4) y el radio de entrada (Rj.) y la relación entre el radio de cubo de salida (R3) y el radio de carenado de salida (R4) (eje vertical) .

La figura 11 es una vista isométrica de una rueda de turbina que realiza la invención: la entrada (Al) y el área de salida (A2) para la turbina que se han considerado en el diseño se indican mediante las áreas de trazos.

La figura 12 muestra la sensibilidad del ángulo de flujo relativo de salida (ß2) (eje horizontal) con la relación entre el área de salida (A2) y el área de entrada (Al) para la turbina (A2 / Al) (eje vertical) .

La figura 13 muestra la sensibilidad de la relación entre el área de salida (A2) y el área de entrada (Al) para la turbina (A2 / Al) (eje horizontal) con la eficiencia total con respecto a la estática de la turbina normalizada.

La figura 14 muestra la diferencia entre una turbina de flujo radial y mixto.

Descripción específica de determinadas realizaciones a modo de ejemplo La descripción del diseño de una turbina de baja presión se acometerá a continuación. Se pretende que el procedimiento de diseño adimensional determine la configuración de turbina global .

Las realizaciones de la invención se describen con referencia a las figuras 4 a 1 . La configuración de una turbina se inicia con dos parámetros, el coeficiente de carga de álabe y el coeficiente de flujo ?. El coeficiente de carga de álabe y de flujo son dos parámetros adimensionales ; ? se define como la relación entre los cambios de entalpia reales (U2»C2«tan a2 - Ul*Cl*tan al) y el cuadrado de la velocidad periférica (Ul) , mientras que F se define como la relación entre la componente meridional de la velocidad de flujo absoluta (CM1) y la velocidad periférica (Ul) . El coeficiente de carga de álabe y de flujo están correlacionados de forma única con la eficiencia total con respecto a la estática tal como se muestra en la figura 4.

La figura 4 muestra que la región de eficiencia total con respecto a la estática óptima cae en el intervalo de 0.1 a 0.3 para el coeficiente de flujo (F) y de 0.7 a 1.1 para el coeficiente de carga de álabe (?) .

Esto fuerza los valores del ángulo de flujo absoluto (al) (figura 5) a tener unos valores por debajo de aproximadamente 802. Esto equivale a un primer requisito.

Este requisito se muestra en la figura 6 en la que la eficiencia total con respecto a la estática se representa frente al ángulo de flujo absoluto al. La figura muestra que la eficiencia total con respecto a la estática aumenta a medida que al aumenta. No obstante, no pueden seleccionarse unos valores demasiado altos para al debido a que esto daría lugar a que la velocidad de flujo absoluta (Cl) fuera tangencial y esto daría lugar a una pérdida de incidencia elevada. Se hará referencia a esto como un "segundo requisito" .

Los requisitos que se han expuesto anteriormente fuerzan el número de álabes para variar entre 8 y 13. Esto asegura la capacidad de fabricación y evita el apiñamiento de los álabes en la salida para la turbina.

Todos los requisitos anteriores han de satisfacerse en una condición de relación de presiones baja (PR ¾ 1.02 - 1.2) que fuerza la geometría de la rueda a ser diferente de las aplicaciones de la técnica anterior de una turbina radial / mixta de tipo micro.

Un desarrollo de turbina adicional se lleva a cabo mediante la evaluación de la condición de descarga de rotor (figura 7) . Esto se determina mediante la variación del ángulo de flujo relativo de salida (ß2) (eje horizontal) con respecto a la eficiencia total con respecto a la estática de la turbina (eje vertical) , tal como se muestra en la figura 8 A partir de la figura 8 puede verse que la eficiencia total con respecto a la estática aumenta a medida que el ángulo de flujo relativo de salida ß2 aumenta. Por lo tanto, el valor de ß2 debería establecerse tan alto como fuera posible. No obstante, un ß2 grande aumentaría la cantidad de separación de flujo y los flujos secundarios que contribuyen a la pérdida de eficiencia total con respecto a la estática, limitando adicionalmente de este modo el intervalo de funcionamiento de la turbina.

Por lo tanto, es necesario definir un ángulo de flujo relativo de salida (ß2) óptimo con el fin de evitar que tengan lugar una separación de flujo y una recirculación, pero manteniendo aún una eficiencia total con respecto a la estática más alta.

La selección de ß2 tiene una incidencia directa sobre la geometría de la rueda de rotor. Los parámetros geométricos que definen esa geometría se dan en la figura 9.

En esta figura se muestran los radios en el borde delantero (Rl y R2) y el borde trasero (R3 y R4) de la rueda de turbina : Rl: diámetro de carenado de rotor (borde delantero) R2 : diámetro de cubo de rotor (borde delantero) R3 : diámetro de cubo de rotor (borde trasero) R4 : diámetro de carenado de rotor (borde trasero) La correlación entre el ángulo de flujo relativo de salida ß2 y la geometría de la rueda se muestra en la figura 10, en la que la relación entre el radio de salida de cubo (R3) y el radio de salida de carenado (R4) se determina para diferentes ángulos de flujo relativos de salida (ß2) . La figura 10 muestra que la relación de radios R3 / R4 aumenta a medida que lo hace el ángulo de flujo relativo de salida (ß2) y esto se correspondería con un aumento en la eficiencia total con respecto a la estática (figura 7) .

La relación de radios R3 / R4 ha de mantenerse en unos valores que varían en el intervalo de 0.2 a 0.7: unos valores de R3 / R4 menores que 0.2 limitarían la resistencia del eje mientras que unos valores de R3 / R4 > 0.7 se corresponderían con un gran cubo, aumentando de este modo la inercia de la rueda .

La selección de ß2 y R3 / R4 tal como se ha expuesto anteriormente también define las condiciones de salida a entrada del álabe de turbina. La relación entre el radio de salida de carenado (R4) y el radio de salida de carenado (Rl) se evalúa y se representa frente al ángulo de flujo relativo de salida (ß2) , figura 10. La figura 10 muestra que la relación de radios R4 / Rl varía de forma lineal con ß2 y no puede superar 1.0 debido a que esto daría lugar a una expansión demasiado grande a través de la rueda. Por lo tanto, la relación de radios R4 / Rl ha de variar entre 0.6 y 0.9.

Con el fin de satisfacer la condición de relación de presiones baja a la vez que aún se mantiene una eficiencia total con respecto a la estática alta, los requisitos que se han expuesto anteriormente en el presente documento pueden obtenerse manteniendo un valor bajo de la relación entre el área de salida (A2) y el área de entrada (Al), figura 11.

La figura 12 muestra la variación de la relación de áreas (A2 / Al) (eje vertical) con el ángulo de flujo relativo de salida (ß2) . Esta figura muestra que, con el fin de cumplir las condiciones de flujo requeridas para 62, ha de mantenerse un valor bajo de la relación de áreas. Esta condición está relacionada directamente con la eficiencia total con respecto a la estática de la turbina, tal como se muestra en la figura 13. La figura muestra que un aumento en A2 / Al conduce a un aumento en la eficiencia total con respecto a estática.

Como consecuencia de la correlación directa entre el ángulo de flujo relativo de salida f>2 y la relación de áreas A2 / Al, las condiciones de eficiencia total con respecto a la estática máxima se obtienen para A2 / Al menor que 0.4.

Los requisitos que se han expuesto anteriormente en el presente documento fijan la geometría de los álabes para una rueda de turbina de flujo radial o mixto que funciona en unas condiciones de baja presión. El radio de salida de carenado (Rl) , el radio de salida de carenado de entrada (R4) , el radio de salida de cubo (R3), el ángulo de flujo relativo de salida (ß2) y la condición de relación de áreas (A2 / Al) definen de forma única la geometría de los álabes .

Una vez que los resultados geométricos del cubo y el carenado se hubieron definido, se usa una curva polinómica de Bezier de 42 grado convencional para definir los perfiles de álabe comenzando por el cubo hasta el carenado y para generar unas curvas de línea de curvatura única.

La geometría de los álabes se completa finalmente mediante el uso de un método de diseño de álabes de fibra radial. La distinción entre una turbina radial y una turbina de flujo mixto es el ángulo de cono (<p) en la entrada para la turbina (figura 14) . Por definición, una turbina radial tiene un ángulo de álabe de entrada (JB = 0 y el requisito de fibra radial de álabe fuerza el ángulo de cono a estar fijo a f = 902. En una turbina de flujo mixto, la limitación de ángulo de álabe cero puede superarse barriendo en sentido radial el álabe de entrada de una turbina radial pero manteniendo aún la condición de fibra radial (f ? 902 y ß? ? 0a). Además de esto, en una turbina radial el radio de salida de carenado (Rl) es igual al radio de salida de cubo (R2), Rl = R2. No obstante, el procedimiento permanece sin alteraciones con independencia de si se diseña una turbina radial o de flujo mixto .

Se apreciará que el enfoque que se ha divulgado en el presente documento de adaptar la relación A2 / Al de tal modo que esta se encuentre por debajo de aproximadamente 0.4 contrasta con los enfoques establecidos para un rendimiento de turbina variable. Específicamente, se entenderá que los enfoques establecidos enseñan la conformación del perfil de la rueda de turbina y del carenado de turbina, y no han considerado hasta el momento la relación A2 / Al o, de hecho, la modificación de la turbina de tal modo que esta relación se encuentre por debajo de aproximadamente 0.4 para dar una turbina que sea especialmente adecuada para las aplicaciones con una relación de presiones baja.

La actual divulgación se aplica a las turbinas de flujo tanto radial como mixto.

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.

Claims (17)

REIVINDICACIONES

1. Una rueda de turbina para aplicaciones con una relación de presiones baja, en la que la relación del área de salida de la rueda (A2) con respecto al área de entrada de la rueda (Al) es menor que aproximadamente 0.4.

2. Una rueda de turbina de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la relación de A2 / Al se encuentra entre aproximadamente 0.3 y aproximadamente 0.4.

3. Una rueda de turbina de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en la que la relación del radio de la raíz de los álabes adyacentes a la salida con respecto al radio de la punta de los álabes adyacentes a la salida es menor que aproximadamente 0.7.

4. Una rueda de turbina de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en la que la relación del radio de la raíz de los álabes adyacentes a la salida con respecto al radio de la punta de los álabes adyacentes a la salida se encuentra entre aproximadamente 0.2 y aproximadamente 0.7.

5. Una rueda de turbina de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en la que el radio de la punta de los álabes adyacentes a la salida con respecto al radio de la punta de los álabes adyacentes a la entrada es menor que aproximadamente 1.0.

6. Una rueda de turbina de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en la que el radio de la punta de los álabes adyacentes a la salida con respecto al radio de la punta de los álabes adyacentes a la entrada se encuentra entre aproximadamente 0.6 y aproximadamente 0.9.

7. Una rueda de turbina de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en la que el ángulo de flujo relativo de salida es menor que aproximadamente -55 grados.

8. Una rueda de turbina de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en la que el ángulo de flujo relativo de salida se encuentra entre aproximadamente -41 grados y aproximadamente -55 grados.

9. Una rueda de turbina de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, y que además es una rueda de turbina de flujo radial.

10. Una rueda de turbina de acuerdo con una cualquiera de la reivindicación 1 a la reivindicación 8, y además una rueda de turbina de flujo mixto.

11. Una turbina que comprende una rueda de turbina de acuerdo con cualquier reivindicación anterior y que además comprende un carenado que cubre, por lo menos en parte, la rueda de turbina para definir una entrada y una salida de la turbina .

12. Una turbina de acuerdo con la reivindicación 11, en la que la relación del radio (R3) de un cubo de la rueda de turbina adyacente a la salida con respecto al radio (R4) de la salida definida por el carenado es menor que aproximadamente 0.7; y, de manera opcional, se encuentra entre aproximadamente 0.2 y aproximadamente 0.7.

13. Una turbina de acuerdo con la reivindicación 11 o la reivindicación 12, en la que la relación del radio (R4) de la salida definida por el carenado con respecto al radio (Rl) de la entrada definida por el carenado es menor que aproximadamente 1.0; y, de manera opcional, se encuentra entre aproximadamente 0.6 y aproximadamente 0.9.

14. Una unidad de turbohélice que comprende una turbina de acuerdo con una cualquiera de la reivindicación 11 a la reivindicación 13.

15. Un sistema de escape que comprende una turbina de acuerdo con una cualquiera de la reivindicación 11 a la reivindicación 13; o comprende una unidad de turbohélice de acuerdo con la reivindicación 13.

16. Uso de una rueda de turbina de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 en un flujo con una relación de presiones de menos de aproximadamente 1.2.

17. Uso de acuerdo con la reivindicación 16, en el que la relación de presiones se encuentra entre aproximadamente 1.02 y aproximadamente 1.2.