ES2243745T3 - Pala para un motor de turbina y procedimiento para la fabricacion de una pala de este tipo. - Google Patents
Pala para un motor de turbina y procedimiento para la fabricacion de una pala de este tipo.Info
- Publication number
- ES2243745T3 ES2243745T3 ES02748865T ES02748865T ES2243745T3 ES 2243745 T3 ES2243745 T3 ES 2243745T3 ES 02748865 T ES02748865 T ES 02748865T ES 02748865 T ES02748865 T ES 02748865T ES 2243745 T3 ES2243745 T3 ES 2243745T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- partial
- groove
- shovel
- blade
- shell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 8
- RLQJEEJISHYWON-UHFFFAOYSA-N flonicamid Chemical compound FC(F)(F)C1=CC=NC=C1C(=O)NCC#N RLQJEEJISHYWON-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 claims abstract description 73
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N alumane;titanium Chemical group [AlH3].[Ti] UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
- B23P15/04—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass turbine or like blades from several pieces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/147—Construction, i.e. structural features, e.g. of weight-saving hollow blades
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
- F01D5/181—Blades having a closed internal cavity containing a cooling medium, e.g. sodium
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2220/00—Application
- F05D2220/30—Application in turbines
- F05D2220/32—Application in turbines in gas turbines
- F05D2220/321—Application in turbines in gas turbines for a special turbine stage
- F05D2220/3215—Application in turbines in gas turbines for a special turbine stage the last stage of the turbine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2300/00—Materials; Properties thereof
- F05D2300/10—Metals, alloys or intermetallic compounds
- F05D2300/13—Refractory metals, i.e. Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W
- F05D2300/133—Titanium
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49316—Impeller making
- Y10T29/49336—Blade making
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49316—Impeller making
- Y10T29/49336—Blade making
- Y10T29/49339—Hollow blade
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49316—Impeller making
- Y10T29/49336—Blade making
- Y10T29/49339—Hollow blade
- Y10T29/49341—Hollow blade with cooling passage
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49826—Assembling or joining
- Y10T29/49893—Peripheral joining of opposed mirror image parts to form a hollow body
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
Pala (1) para un motor de turbina con un perfil de ala (5) de una aleación de titanio, que está constituida por una primera pieza parcial (11) en forma de cáscara y por una segunda pieza parcial (13) en forma de cáscara, estando delimitadas las piezas parciales (11, 13) en cada caso por superficies de contacto (14, 16) que, formando una zona de unión (31), están adheridas entre sí por medio de una unión a alta presión y a alta temperatura, de manera que entre las piezas parciales (11, 13) se forma una cavidad (10), que es rodeada por los lados interiores (12, 15) de las piezas parciales (11, 13), estando dispuesta una ranura (23) en la zona de unión (31) entre el primer lado interior (12) de la primera pieza parcial (11) en forma de cáscara y la primera superficie de contacto (14) y que se extiende en la dirección longitudinal de la pala, cuya pared de la ranura (27) forma con las superficies de contacto (14, 16) un ángulo de unión () mayor que 70 grados, caracterizada porque la ranura (23)está, por una parte, adyacente a la primera superficie de contacto (14) de la primera pieza parcial (11) y, por otra parte, adyacente al primer lado interior (12) de la primera pieza parcial (11), y en la que solamente la primera superficie de contacto (14) está adherida con la segunda pieza parcial (13).
Description
Pala para un motor de turbina y procedimiento
para la fabricación de una pala de este tipo.
La invención se refiere a una pala para un motor
de turbina con un cuerpo de base, que está constituido por una
aleación de titanio. Se refiere, además, a un procedimiento para la
fabricación de una pala de este tipo.
Se conoce a partir del documento US 5.063.662 una
pala de rotor de un compresor de una aleación de titanio. Las palas
a base de titanio ofrecen la ventaja de un ahorro considerable de
peso, por ejemplo, frente a las palas de acero. Sin embargo, las
aleaciones de titanio apenas se pueden fundir. Una pala forjada no
se puede realizar hueca, lo que anula de nuevo el ahorro de peso.
Una posibilidad para la fabricación de una pala de este tipo es la
adhesión de dos mitades, En este caso, las mitades son unidas entre
sí a alta presión y a alta temperatura. A continuación, se tornea la
pala. Para el mantenimiento de la formase alimenta un gas al
interior hueco de la pala a alta presión. La introducción de un
conducto de alimentación de gas en la base de una pala de titanio es
objeto del documento US 5.448.829.
Además, el documento US 5.516.593 muestra una
pala de turbina de titanio fabricada a partir de dos mitades por
medio de un proceso de adhesión por difusión. En las superficies de
contacto de las dos palas entre sí en la zona del canto de ataque de
la corriente y en el canto de salida de la corriente están previstas
ranuras opuestas, que se extienden en la extensión longitudinal de
las palas. Durante el proceso de adhesión, las cavidades formadas
por las ranuras sirven como espacio de desviación para el material
excesivo, que en otro caso conduciría a la formación de abolladura
en la superficie de la circulación de las palas de la turbina.
La invención tiene el cometido de indicar una
pala para un motor de turbina, en la que se mejora la resistencia de
una zona de unión por adhesión. Por otro lado, debe indicarse un
procedimiento especialmente adecuado para la fabricación de una pala
de este tipo.
Con relación a la pala, este cometido se
soluciona según la invención por medio de las características de la
reivindicación 1. A tal fin, la pala presenta un perfil de ala de
una aleación de titanio con una primera pieza parcial en forma de
cáscara y con una segunda pieza parcial en forma de cáscara, estando
delimitadas las piezas parciales en cada caso por superficies de
contacto que, formando una zona de unión, están adheridas entre sí
por medio de una unión a alta presión y a alta temperatura, de
manera que entre las piezas parciales se forma una cavidad, que es
rodeada por los lados interiores de las piezas parciales, estando
dispuesta una ranura en la zona de unión entre el primer lado
interior de la primera pieza parcial en forma de cáscara y la
primera superficie de contacto en la dirección longitudinal de la
pala, en la que la ranura está, por una parte, adyacente a la
primera superficie de contacto de la primera pieza parcial y, por
otra parte, adyacente al primer lado interior de la primera pieza
parcial, y en la que solamente la primera superficie de contacto
está adherida con la segunda pieza parcial y cuya pared de la ranura
forma con las superficies de contacto un ángulo de unión mayor que
70 grados.
Por lo tanto, la invención presenta una pala, en
la que no existe una unión entre el primer lado interior y la
segunda pieza parcial, es decir, que el primer lado interior no está
adherido con la segunda pieza parcial. Si éste no es el caso, es
decir, si también el primer lado interior está adherido con la
segunda pieza parcial, entonces se anula la acción realizada de
forma selectiva con la invención, a saber, una reducción de la
tensión del material en la zona de unión. De este modo, una unión
realizada allí tendría repercusiones negativas y la unión no
resistiría las cargas que se producen.
La invención se basa en el conocimiento de que la
unión a través de un proceso de adhesión en una pala puede conducir
a problemas de resistencia en ángulos agudos. Precisamente en el
caso de unión de una pala de dos mitades, que son unidas entre sí en
el canto de ataque de la corriente y en el canto de salida de la
corriente, se forman tales ángulos agudos. De esta manera, se
produce una concentración de tensión local muy alta, que puede
conducir a una rotura de la unión.
A través de la ranura dispuesta en la zona de
unión, el ángulo agudo, en el que se encontrarían normalmente la
primera pieza parcial y la segunda pieza parcial entre sí, se
modifica a un valor mayor que 70 grados. De esta manera, se reduce
la concentración de la tensión local en la zona de unión hasta el
punto de que no existe ya el peligro de una rotura de la unión entre
la primera y la segunda pieza parcial.
En otra configuración ventajosa, en la zona de
unión entre el lado interior de la segunda pieza parcial y la
segunda superficie de contacto se extiende una ranura opuesta, que
está colocada frente a la ranura que se extiende en la dirección
longitudinal de la pala, con una pared de ranura opuesta, de tal
manera que la pared de la ranura opuesta y la pared de la ranura
están colocadas adyacentes enrasadas en la zona de unión y forman el
ángulo de unión. En esta configuración, el ángulo de unión se puede
incrementar de una manera sencilla todavía por encima de 90
grados.
El ángulo de unión puede ser mayor que 120
grados, especialmente mayor que 150 grados. Es especialmente
ventajoso un ángulo de unión de aproximadamente 180 grados, en el
que la pared de la ranura y la pared de la ranura opuesta están
orientadas directamente en el borde de la ranura en ángulo recto con
respecto a la superficie de la primera y de la segunda pieza
parcial.
De una manera preferida, la aleación de titanio
comprende aluminuro de titanio. El aluminuro de titanio presenta
propiedades especialmente favorables con respecto a una resistencia
a alta temperatura. Pero también en el caso de aluminuro existe la
necesidad de una adhesión durante la fabricación de la pala. A
través de la mejora de la resistencia de la unión en la zona de
unión por medio de la ranura, el aluminuro de titanio está
disponible también para aplicaciones con grandes requerimientos de
resistencia.
En una configuración ventajosa, la ranura se
extiende a lo largo de toda la zona de unión. En efecto, también es
concebible una introducción parcial de la ranura, por ejemplo en
zonas especialmente solicitadas mecánicamente. También se pueden
prever varias ranuras. No obstante, desde el punto de vista de la
técnica de fabricación es especialmente sencillo prever una única
ranura, que se extiende a lo largo de toda la zona de unión.
De una manera más conveniente, la ranura presenta
una profundidad de la ranura que se modifica a lo largo de la
dirección de la ranura. En este caso, la primera pieza parcial y la
segunda pieza parcial forman en la zona de unión un espesor de pared
común, que se modifica a lo largo de la zona de unión, siendo la
profundidad de la ranura mayor a medida que se incrementa el espesor
de la pared. En esta configuración, la ranura está adaptada en su
dimensión al espesor de la pared. En el caso de un espesor mayor de
la pared, en virtud de la distribución local de la tensión en la
zona de unión, es necesario realizar la ranura más profunda para
provocar un desplazamiento suficiente de las fuerzas que actúan en
la zona de unión hacia ángulos mayores que 70 grados. La profundidad
de la ranura debería modificarse en este caso de forma continua con
el espesor de la pared.
Si la ranura está configurada de forma ovalada o
semicircular en la sección transversal, entonces forma en este caso
de una manera más conveniente una ranura anular con una ranura
opuesta igualmente de forma semicircular. El diámetro de esta ranura
anular se modifica de acuerdo con el espesor de la pared en la zona
de unión. En el caso de espesores mayores de la pared, está presente
un diámetro mayor.
La primera o bien la segunda pieza parcial puede
formar el lado de aspiración, mientras que entonces la segunda o
bien la primera pieza parcial forma el lado de presión.
La pala está realizada especialmente para una
última fase de una turbina de gas como para de rotor de turbina de
gas. En una pala de turbina de gas, se plantean requerimientos
especialmente altos de una alta resistencia a la temperatura. De una
manera especialmente preferida, la pala de turbina de gas presenta
en este caso una longitud de la pala mayor que 60 cm. Con palas tan
grandes, se provoca una carga de fuerza centrífuga muy grande.
Precisamente aquí es especialmente ventajoso un ahorro de peso y,
por lo tanto, una utilización de una aleación de titanio para el
cuerpo de base. Pero de nuevo en virtud de la carga mecánica
especialmente alta, no es suficiente un proceso de adhesión
convencional, para conectar con seguridad las piezas parciales entre
sí. Solamente con la ranura, que se extiende en la zona de unión, es
posible realizar la unión con suficiente seguri-
dad.
dad.
Con respecto al procedimiento, el cometido se
soluciona según la invención a través de las características de la
reivindicación 12. En este caso se adhieren entre sí una primera
pieza parcial en forma de cáscara y una segunda pieza parcial en
forma de cáscara de un perfil de ala de una aleación de titanio, que
está constituido por una primera pieza parcial en forma de cáscara,
estando delimitadas las piezas parciales en cada caso por
superficies de contacto que, formando una zona de unión, se unen
entre sí por medio de una unión a alta presión y a alta temperatura,
de manera que se forma una cavidad entre las piezas individuales,
que es rodeada por los lados interiores de las piezas parciales,
siendo realizada antes de la adhesión en al menos una pieza parcial
en la zona de unión entre el lado interior de la pieza parcial y la
superficie de contacto una ranura, que se extiende en la dirección
longitudinal de la pala, cuya pared de la ranura forma con la
superficie de contacto un ángulo de unión mayor que 70 grados.
A continuación se explican en detalle ejemplos de
realización de la invención con la ayuda de un dibujo. En éste se
muestra de forma parcialmente esquemática y no a escala lo
siguiente:
La figura 1 muestra una para de rotor de turbina
de gas en una vista lateral.
La figura 2 muestra la pala de rotor de turbina
de gas según la figura 1 en otra vista lateral.
Las figuras 3 a 9 muestran representaciones en
sección a lo largo de las líneas III-III,
IV-IV, V-V, VI-VI,
VII-VII, VIII-VIII y
IX-IX, respectivamente, en la figura 2.
La figura 10 muestra un fragmento ampliado a
través de la pala de rotor de turbina de gas según la figura 1.
La figura 11 muestra una turbina y gas, y
La figura 12 muestra en una representación según
la figura 10 una pala según el estado de la técnica.
Las partes correspondientes entre sí están
provistas en todas las figuras con los mismos signos de
referencia.
La figura 1 muestra una vista de una pala de
rotor de turbina de gas 1, que está constituida por un cuerpo de
base 2 de una aleación de aluminuro de titanio. Según la aplicación,
sobre el cuerpo de base 2 puede estar aplicada también una capa de
protección, especialmente una capa de protección contra la
corrosión. La pala de rotor de turbina de gas 1 presenta una base de
la pala 3, que está configurada en forma de un abeto para encajar de
una manera no representada en detalle en una ranura correspondiente
de un disco de rueda. En la base de la pala 3 se conecta una hoja de
pala 5, que presenta un lado de aspiración 7 y un lado de presión
9.
La pala de rotor de turbina de gas 1 está formada
por una primera pieza parcial 11 y por una segunda pieza parcial 13.
La primera pieza parcial 11 forma el lado de aspiración 7. La
segunda pieza parcial 13 forma el lado de presión 9. Las dos piezas
parciales 11, 13 en forma de cáscara, que están presentes
habitualmente en forma de chapa, están unidas entre sí por medio de
un proceso de adhesión a alta presión y a alta temperatura.
La figura 2 muestra otra vista de la pala de
rotor de turbina de gas 1. En una zona de unión 31 (ver también la
figura 10), las piezas parciales 11, 13 están unidas entre sí a
través del proceso de adhesión. En la zona de unión 31 se extiende
una ranura anular 21, a través de la cual se asegura la unión contra
una rotura.
Las figuras 3 a 9 muestran las secciones
transversales representadas en la figura 2. Se reconoce que el
espesor de pared de la pala de rotor de turbina de gas 1 se
incrementa hacia el base de la pala. De una manera correspondiente,
se incrementa también el diámetro de la ranura anular 21. Las piezas
parciales 11 y 13 forman una cavidad 10, que puede posibilitar una
refrigeración interior por medio de un fluido de refrigeración.
Además, la pala de rotor de turbina de gas 1 es comparativamente
ligera debido a la realización hueca y debido a la utilización de la
aleación de titanio para el cuerpo de base 2. De una manera
correspondiente, puede estar realizada también de tamaño grande. La
longitud de la pala L es, por ejemplo, 940 cm.
Como se puede deducir a partir de las figuras 3 a
9, las piezas parciales 11 y 13 se unen bajo un ángulo agudo. En el
caso de una unión convencional por medio de un proceso de adhesión,
se podría producir una rotura de la unión bajo cargas extremas
cuando se utiliza en una turbina de gas, condicionado por una
concentración de tensión local muy alta. Esto se impide a través de
la ranura anular 21, que incrementa el ángulo agudo de unión, como
se explica en detalle a continuación.
La figura 12 muestra una zona de unión por
adhesión 31 en un canto de entrada de la pala de acuerdo con el
estado de la técnica. Las piezas parciales 11 y 13 forman con sus
lados interiores en la zona de unión 31 un ángulo de unión \alpha.
El ángulo de unión \alpha es menor que 70 grados. De esta manera
se produce una concentración de la tensión local muy alta en el lado
interior de la zona de unión 31, lo que puede conducir de nuevo a
una rotura de la unión.
En la figura 10 se representa cómo se mejora a
través de la ranura anular 21 la unión entre las piezas parciales 11
y 13. La ranura anular 21 está formada por una ranura 23 en la
primera pieza parcial 11 y por una ranura opuesta 25, que está
colocada frente a la ranura 23, en la segunda pieza parcial 13. La
ranura 23 se extiende entre la primera superficie de contacto 14 y
el primer lado interior 12, la ranura opuesta 25 se extiende entre
la segunda superficie de contacto 16 y el segundo lado interior 15.
La ranura 23 está realizada de forma semicircular -como también la
ranura opuesta 25-, de manera que se obtiene la sección transversal
de forma circular o de forma anular de la ranura anular 21. La
ranura 23 presenta una pared de ranura 27. La ranura opuesta 25
presenta una pared de ranura opuesta 29. La pared de la ranura 27
termina enrasada con la pared de la ranura opuesta 29. A través de
la pared de la ranura 27 y a través de la pared de la ranura opuesta
29 se incrementa el ángulo de unión \alpha entre la primera pieza
parcial 11 y la segunda pieza parcial 13 aproximadamente hasta 180
grados. De esta manera, se impide en gran medida la concentración
de la tensión local y el riesgo de la rotura de la unión. Se puede
reconocer claramente que el primer lado interior 12 y el segundo
lado interior 15 no están unidos, es decir, adheridos entre sí. Un
punto de unión en este lugar anularía la acción proporcionada por la
invención, es decir, la reducción de la concentración de la tensión
en la zona de unión. La ranura 23 presenta una profundidad T de la
ranura. Medida perpendicularmente a la zona de unión 31 y en su
centro, la pala de turbina de gas 1 presenta un espesor de pared D,
que está formado por los espesores de la pared de la primera pieza
parcial y de la segunda pieza parcial 11, 13. La profundidad de la
ranura T crece en la misma medida que el espesor de la pared D a lo
largo de la zona de unión 31.
La figura 11 muestra una turbina de gas 41 con un
compresor 43, una cámara de combustión 45 y una parte de turbinas
47. El aire 51 es comprimido en gran medida por el compresor 43 y es
alimentado a la cámara de combustión 45. Allí es quemado con
combustible para formar un gas caliente 53, que circula a la parte
de las turbinas 47. Allí circula por delante de las coronas de las
palas 49 y de esta manera acciona la turbina de gas 41. Precisamente
en la última corona de las palas 49 de la parte de las turbinas 47
están dispuestas palas de rotor grandes 1, puesto que el canal de la
circulación de la parte de las turbinas 47 se ensancha cónicamente.
Estas palas de rotor 1 están expuestas a fuerzas centrífugas
especialmente altas y aquí es especialmente ventajosa una reducción
del peso a través de la utilización de una aleación de titanio.
Claims (12)
1. Pala (1) para un motor de turbina con un
perfil de ala (5) de una aleación de titanio, que está constituida
por una primera pieza parcial (11) en forma de cáscara y por una
segunda pieza parcial (13) en forma de cáscara, estando delimitadas
las piezas parciales (11, 13) en cada caso por superficies de
contacto (14, 16) que, formando una zona de unión (31), están
adheridas entre sí por medio de una unión a alta presión y a alta
temperatura, de manera que entre las piezas parciales (11, 13) se
forma una cavidad (10), que es rodeada por los lados interiores (12,
15) de las piezas parciales (11, 13), estando dispuesta una ranura
(23) en la zona de unión (31) entre el primer lado interior (12) de
la primera pieza parcial (11) en forma de cáscara y la primera
superficie de contacto (14) y que se extiende en la dirección
longitudinal de la pala, cuya pared de la ranura (27) forma con las
superficies de contacto (14, 16) un ángulo de unión (\alpha) mayor
que 70 grados, caracterizada porque la ranura (23) está, por
una parte, adyacente a la primera superficie de contacto (14) de la
primera pieza parcial (11) y, por otra parte, adyacente al primer
lado interior (12) de la primera pieza parcial (11), y en la que
solamente la primera superficie de contacto (14) está adherida con
la segunda pieza parcial (13).
2. Pala (1) según la reivindicación 1,
caracterizada porque en la zona de unión (31) entre el
segundo lado interior (15) de la segunda pieza parcial (11) y la
segunda superficie de contacto (16) está dispuesta una ranura
opuesta (25) colocada frente a la ranura (23) y que se extiende en
la dirección longitudinal de la pala, con una pared de ranura
opuesta (29), de tal manera que la pared de ranura opuesta (29) y la
pared de la ranura (27) están adyacentes enrasadas entre sí en la
zona de unión (31) y forman un ángulo de unión (\alpha) mayor que
120º.
3. Pala (1) según la reivindicación 2,
caracterizada porque el ángulo de unión (\alpha) es mayor
que 150º.
4. Pala (1) según una de las reivindicaciones 1 a
3, caracterizada porque la aleación de titanio es aluminuro
de titanio.
5. Pala (1) según una de las reivindicaciones 1 a
4, caracterizada porque la ranura (23) se extiende a lo largo
de toda la zona de unión (31).
6. Pala (1) según una de las reivindicaciones 1 a
5, caracterizada porque la ranura (23) presenta una
profundidad de ranura (T) que se modifica a lo largo de la dirección
de la ranura.
7. Pala (1) según una de las reivindicaciones 1 a
6, caracterizada porque la primera pieza parcial (11) y la
segunda pieza parcial (13) forman, en la zona de unión (31), un
espesor de pared (D) común, que se modifica a lo largo de la zona de
unión (31), siendo la profundidad de la ranura (T) mayor a medida
que se incrementa el espesor de la pared (D).
8. Pala (1) según una de las reivindicaciones 1 a
7, caracterizada porque la ranura (23) tiene forma ovalada o
semicircular en la sección transversal.
9. Pala (1) según una de las reivindicaciones 1 a
8, caracterizada porque la primera pieza parcial (11) o bien
la segunda pieza parcial (13) forma el lado de aspiración y la
segunda pieza parcial (12) o bien la primera pieza parcial (11)
forma el lado de presión (11).
10. Pala (1) según una de las reivindicaciones 1
a 9, caracterizada porque la pala está realizada como pala de
rotor de turbina de gas, especialmente para una última fase de una
turbina de gas (41).
11. Pala (1) según una de las reivindicaciones 1
a 10, caracterizada porque la longitud de la pala (L) es
mayor de 60 cm.
12. Procedimiento para la fabricación de una pala
(1) para un motor de turbina con un perfil de ala (5) de una
aleación de titanio, que está constituida por una primera pieza
parcial (11) en forma de cáscara y por una segunda pieza parcial
(13) en forma de cáscara, estando delimitadas las piezas parciales
(11, 13) en cada caso por superficies de contacto (14, 16) que,
formando una zona de unión (31), están adheridas entre sí por medio
de una unión a alta presión y a alta temperatura, de manera que
entre las piezas parciales (11, 13) se forma una cavidad (10), que
es rodeada por los lados interiores (12, 15) de las piezas parciales
(11, 13), estando dispuesta una ranura (23) en la zona de unión (31)
entre el primer lado interior (12) de la primera pieza parcial (11)
en forma de cáscara y la primera superficie de contacto (14) y que
se extiende en la dirección longitudinal de la pala, cuya pared de
la ranura (27) forma con las superficies de contacto (14, 16) un
ángulo de unión (\alpha) mayor que 70 grados, caracterizado
porque antes de la adhesión se realiza en al menos una pieza parcial
(11, 13) en la zona de unión entre el lado interior (12, 15) de la
pieza parcial (11, 13) en forma de cáscara y la superficie de
contacto (14, 16) una ranura (23) que se extiende en la dirección
longitudinal de la pala, porque después del proceso de adhesión, la
ranura (23) está colocada, por una parte, adyacente a la primera
superficie de contacto (14) de la primera pieza parcial (11) y, por
otra parte, adyacente al primer lado interior (12) de la primera
pieza parcial (11), y en la que solamente la primera superficie de
contacto (14) está adherida con la segunda pieza parcial (13).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP01119248 | 2001-08-09 | ||
| EP01119248A EP1283325A1 (de) | 2001-08-09 | 2001-08-09 | Schaufel einer Strömungsmaschine und Verfahren zur Herstellung einer solchen Schaufel |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2243745T3 true ES2243745T3 (es) | 2005-12-01 |
Family
ID=8178282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES02748865T Expired - Lifetime ES2243745T3 (es) | 2001-08-09 | 2002-07-24 | Pala para un motor de turbina y procedimiento para la fabricacion de una pala de este tipo. |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7438523B2 (es) |
| EP (2) | EP1283325A1 (es) |
| JP (1) | JP4185455B2 (es) |
| CN (1) | CN100335748C (es) |
| DE (1) | DE50203425D1 (es) |
| ES (1) | ES2243745T3 (es) |
| WO (1) | WO2003014528A1 (es) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1862640B1 (de) | 2006-05-31 | 2010-03-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Turbinenschaufel |
| US8740567B2 (en) * | 2010-07-26 | 2014-06-03 | United Technologies Corporation | Reverse cavity blade for a gas turbine engine |
| US10309232B2 (en) * | 2012-02-29 | 2019-06-04 | United Technologies Corporation | Gas turbine engine with stage dependent material selection for blades and disk |
| ITCO20120059A1 (it) * | 2012-12-13 | 2014-06-14 | Nuovo Pignone Srl | Metodi per produrre pale cave sagomate in 3d di turbomacchine mediante produzione additiva, pale cave di turbomacchina e turbomacchine |
| EP2969319A4 (en) | 2013-03-15 | 2016-11-09 | United Technologies Corp | METHOD FOR PRODUCING A GAMMA TITANALUMINIDE TURBINE COMPONENT |
| CN103752995B (zh) * | 2013-12-20 | 2016-01-27 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于阀门应力分散的焊接方法 |
| DE102017208707A1 (de) * | 2017-05-23 | 2018-11-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Herstellung einer Turbinenschaufel |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1748364A (en) * | 1928-10-09 | 1930-02-25 | Westinghouse Electric & Mfg Co | Method of making turbine blades |
| US1829179A (en) * | 1929-01-11 | 1931-10-27 | Westinghouse Electric & Mfg Co | Method of making turbine blades |
| US3083446A (en) * | 1950-06-14 | 1963-04-02 | Stalker Corp | Rotor construction |
| US3083448A (en) * | 1957-12-11 | 1963-04-02 | Ici Ltd | Articles with erosion-resistant surfaces |
| US3628226A (en) * | 1970-03-16 | 1971-12-21 | Aerojet General Co | Method of making hollow compressor blades |
| US3736638A (en) * | 1971-04-07 | 1973-06-05 | United Aircraft Corp | Method for bonding opposed parts of a hollow article together |
| FR2516165B1 (fr) * | 1981-11-10 | 1986-07-04 | Snecma | Aube de turbine a gaz a chambre de refroidissement par circulation de fluide et son procede de realisation |
| US4815939A (en) * | 1986-11-03 | 1989-03-28 | Airfoil Textron Inc. | Twisted hollow airfoil with non-twisted internal support ribs |
| US5720431A (en) * | 1988-08-24 | 1998-02-24 | United Technologies Corporation | Cooled blades for a gas turbine engine |
| US5063662A (en) | 1990-03-22 | 1991-11-12 | United Technologies Corporation | Method of forming a hollow blade |
| US5269058A (en) * | 1992-12-16 | 1993-12-14 | General Electric Company | Design and processing method for manufacturing hollow airfoils |
| US5429877A (en) * | 1993-10-20 | 1995-07-04 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Internally reinforced hollow titanium alloy components |
| US5448829A (en) | 1994-01-31 | 1995-09-12 | United Technologies Corporation | Hollow titanium blade manufacturing |
| US5516593A (en) * | 1994-04-29 | 1996-05-14 | United Technologies Corporation | Article with material absorption cavities to reduce buckling during diffusion bonding |
| GB2304613B (en) * | 1995-09-02 | 1998-06-10 | Rolls Royce Plc | A method of manufacturing hollow articles by superplastic forming and diffusion bonding |
| EP0894558A1 (de) * | 1997-07-29 | 1999-02-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Turbinenschaufel sowie Verfahren zur Herstellung einer Turbinenschaufel |
-
2001
- 2001-08-09 EP EP01119248A patent/EP1283325A1/de not_active Withdrawn
-
2002
- 2002-07-24 WO PCT/EP2002/008251 patent/WO2003014528A1/de not_active Ceased
- 2002-07-24 JP JP2003519637A patent/JP4185455B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2002-07-24 US US10/486,607 patent/US7438523B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-07-24 ES ES02748865T patent/ES2243745T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2002-07-24 CN CNB028147790A patent/CN100335748C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2002-07-24 EP EP02748865A patent/EP1421258B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-07-24 DE DE50203425T patent/DE50203425D1/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US7438523B2 (en) | 2008-10-21 |
| EP1283325A1 (de) | 2003-02-12 |
| US20050076503A1 (en) | 2005-04-14 |
| EP1421258A1 (de) | 2004-05-26 |
| CN100335748C (zh) | 2007-09-05 |
| JP4185455B2 (ja) | 2008-11-26 |
| DE50203425D1 (de) | 2005-07-21 |
| EP1421258B1 (de) | 2005-06-15 |
| CN1535350A (zh) | 2004-10-06 |
| WO2003014528A1 (de) | 2003-02-20 |
| JP2004538415A (ja) | 2004-12-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2621185T3 (es) | Pala de turbina eólica con hombro estrecho y perfiles aerodinámicos relativamente gruesos | |
| ES2629419T3 (es) | Indicador de desgaste de componente de perfil aerodinámico | |
| ES2787232T3 (es) | Aspa de ventilador y medio de fijación correspondiente | |
| ES2607190T3 (es) | Pala de turbina eólica que tiene un alerón con una separación efectiva del flujo de aire | |
| ES2583140T3 (es) | Una pala de aerogenerador que tiene un casquillo de raíz conductor | |
| ES2243745T3 (es) | Pala para un motor de turbina y procedimiento para la fabricacion de una pala de este tipo. | |
| ES2277928T3 (es) | Pala de una turbina eolica. | |
| ES2588026T3 (es) | Turbocompresor de gas de escape | |
| ES2530053T3 (es) | Pala de turbina o de compresor | |
| ES2736501T3 (es) | Una pala de turbina eólica | |
| ES2353358T3 (es) | Procedimiento para la producción de palas móviles de turbinas recubiertas. | |
| ES2652673T3 (es) | Una pala de turbina eólica que tiene una línea de unión adyacente a un panel de emparedado de la pala | |
| ES2586117T3 (es) | Inserto de corte de dos caras | |
| ES2867759T3 (es) | Pala de rotor con un borde de salida dentado | |
| ES2641559T3 (es) | Pala de turbina eólica que tiene un dispositivo de guía de flujo con altura optimizada | |
| ES2351317T3 (es) | Instalación de energía eólica. | |
| ES2339883T3 (es) | Pala de rotor de turbina eolica y turbina eolica con regulacion de paso. | |
| ES2418140T3 (es) | Acoplamiento mecánico para miembros rotatorios cooperantes | |
| US10533427B2 (en) | Turbine airfoil having flow displacement feature with partially sealed radial passages | |
| ES2983496T3 (es) | Un dispositivo generador de vórtices para una pala de turbina eólica | |
| ES2762968T3 (es) | Pala de rotor de turbina eólica | |
| ES2974827T3 (es) | Reductor de ruido para una pala de rotor de turbina eólica que tiene un diente arqueado | |
| ES2713496T3 (es) | Un sistema y método para proporcionar un alineamiento exacto al montar una pala de turbina eólica | |
| ES2995479T3 (en) | Spar cap configuration for a jointed wind turbine blade | |
| ES2359913T3 (es) | Procedimiento de fabricación de un álabe hueco para turbomáquina. |