ES2316922T3 - Turbomaquina que dispone de sectores de anillo refrigerados. - Google Patents
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Abstract
Turbomáquina (100, 200) que comprende un cárter (102) y un rotor (4), así como una pluralidad de sectores de anillo refrigerados (108, 208) interpuestos entre el citado cárter (102) y el citado rotor (4), comprendiendo cada sector de anillo (108, 208) una cavidad de refrigeración principal (162, 166, 262) y estando montado en el cárter de turbina (102) por intermedio de medios de fijación (132, 232), caracterizada porque los medios de fijación (132, 232) comprenden un tornillo de apriete (134, 234) situado en esencia radialmente y que asegura el bloqueo del sector de anillo (108, 208) contra el citado cárter (102), y porque el citado tornillo de apriete (134, 234) está atravesado por un paso de aire de refrigeración (174, 274) que comunica con la citada cavidad de refrigeración principal (162, 166, 262) del sector de anillo (108, 208).
Description
Turbomáquina que dispone de sectores de anillo
refrigerados.
\global\parskip0.950000\baselineskip
La presente invención se refiere, de una manera
general, a una turbomáquina de sectores de anillo refrigerados.
Más precisamente, la invención se refiere a una
turbomáquina que comprende un cárter, un rotor, así como una
pluralidad de sectores de anillo refrigerados, interpuestos entre el
cárter y el rotor, estando cada uno de estos sectores de anillo
provisto de al menos una cavidad de refrigeración.
Los sectores de anillo pueden ser, de manera
indiferente, sectores de anillo de turbina, preferentemente de
turbina de alta presión, o incluso sectores de anillo de compresor.
En relación con esto, se precisa que la invención encuentra una
aplicación no exclusiva, pero más particularmente cuando se refiere
a una turbina de la turbomáquina, en la medida en la que las
importantes solicitaciones térmicas ambientales requieren la
presencia de tales sectores de anillo refrigerados.
En referencia a la figura 1, se representa en
ella parcialmente una parte de turbina de alta presión de una
turbomáquina 1 de la técnica anterior, tal como la descrita en el
documento FR-A-2 800 797.
Como se puede ver en esta figura, la turbina de
alta presión comprende un cárter de turbina 2, así como un rotor 4,
una sola extremidad de cuyos álabes 6 está representada.
Por otra parte, la turbina está provista de una
pluralidad de sectores de anillo refrigerados 8, montados en el
cárter de turbina 2 y que forman un anillo alrededor de los álabes 6
del rotor 4.
Con el fin de realizar el ensamble de los
sectores de anillo 8 sobre el cárter 2, este último comprende en
primer lugar, del lado de aguas arriba, un gancho 10 destinado a
cooperar con un gancho 12 perteneciente al sector de anillo 8. Así,
una vez que los ganchos 10 y 12 están imbricados, permiten el
pivotamiento del sector de anillo 8 hasta que este establece tope
aguas abajo contra el cárter de turbina 2, por la puesta en contacto
de rebordes 14 y 16.
La sujeción en dirección axial del sector de
anillo 8 sobre el cárter 2 es asegurada entonces por un tetón 18
solidario de una parte aguas abajo de este sector, estando el tetón
18 situado aguas arriba con respecto al reborde 14 del sector de
anillo, y estando situado del lado de una cámara interior 20
parcialmente delimitada por el cárter de turbina 2.
Siempre en referencia a la figura 1, el tetón 18
está retenido por una ranura 22, formada por medio del reborde 16
del cárter, así como por una patilla elástica 24 que permite, una
vez que ha sido realizado el montaje, suprimir el juego axial del
tetón 18.
Por otra parte, el mantenimiento en la dirección
tangencial de cada sector de anillo 8 con respecto al cárter de
turbina 2 se efectúa con ayuda de una grampa o garra 26 cuyas ramas
sirven para apretar los rebordes 14 y 16, estando estos
respectivamente provistos de rebajes enfrentados 28 y 30 entre los
cuales se puede introducir el alma de la grampa 26, empujándola
hacia delante.
En consecuencia, el sistema de montaje de los
sectores de anillo sobre el cárter es de concepción muy compleja,
y origina por tanto costes relativamente importantes.
Además, el ensamble tetón/ranura realizado entre
el cárter y cada sector de anillo no permite obtener una
estanqueidad perfecta, de manera que se pueden producir fugas entre
estos dos elementos, en detrimento, naturalmente, de la
refrigeración de los sectores de anillo y de la protección térmica
del cárter de turbina.
Además, la cámara interior 20 está alimentada de
aire de refrigeración por intermedio de uno o varios orificios de
refrigeración 27 practicados de manera pasante en el cárter 2,
siendo este aire de refrigeración tomado, por ejemplo, al nivel de
uno de los compresores (no representados) de la turbomáquina 1.
Después de la introducción del aire de refrigeración en la cámara
interior 20, este atraviesa una pared perforada 23 del sector de
anillo 8 con el fin de penetrar en una cavidad de refrigeración 25
dispuesta en este último.
De este modo, resulta claro, a la vista de lo
que precede, que los medios requeridos para asegurar el
encaminamiento del aire hasta la cavidad de refrigeración, tales
como los orificios de refrigeración previstos en el cárter, vienen
a complicar todavía más la concepción de la turbomáquina.
La invención tiene pues por objeto proponer una
turbomáquina que comprende un cárter, un rotor y una pluralidad de
sectores de anillo refrigerados, interpuestos entre el cárter y el
rotor, remediando la turbomáquina, al menos parcialmente, los
inconvenientes mencionados anteriormente, relativos a las
realizaciones de la técnica anterior.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Para conseguir esto, la invención tiene por
objeto una turbomáquina que comprende un cárter, un rotor, así como
una pluralidad de sectores refrigerados, interpuestos entre el
cárter y el rotor, comprendiendo cada sector de anillo una cavidad
de refrigeración principal y estando montado en el cárter de turbina
por intermedio de medios de fijación. Según la invención, los
medios de fijación comprenden un tornillo de apriete dispuesto en
esencia radialmente y que asegura el bloqueo del sector de anillo
contra el cárter, estando este tornillo de apriete atravesado por
un paso de aire de refrigeración que comunica con la cavidad de
refrigeración principal del sector de anillo.
Ventajosamente, los medios de fijación tienen
una concepción ampliamente simplificada con respecto a la de los
medios presentados anteriormente, en la medida en que no necesitan
ya de ganchos ni de grampas de las dimensiones extremadamente
precisas, sino que, por el contrario, están esencialmente
constituidos por un simple tornillo de apriete.
Además, el tornillo de apriete dispuesto
radialmente permite obtener un posicionamiento axial y tangencial
muy preciso del sector de anillo con respecto al cárter de turbina,
limitando así considerablemente las fugas de aire de refrigeración
entre estos elementos. De esta manera, el cárter de turbina está
mejor protegido térmicamente, y los sectores de anillo pueden ser
refrigerados de manera completamente satisfactoria.
Así mismo, los medios de fijación puestos en
práctica en la invención permiten una simplicidad de montaje así
como un coste reducido con respecto a los de la técnica anterior
descrita más arriba y representada en la figura 1.
Por otra parte, el hecho de prever uno o varios
pasos de aire a través del tornillo permite combinar ventajosamente
los medios de fijación de cada sector de anillo con los medios
necesarios al encaminamiento del aire de refrigeración hasta la
cavidad de refrigeración del anillo respectivo. En efecto, con una
tal disposición, el aire de refrigeración tomado en el lugar
deseado, tal como, por ejemplo, al nivel de un compresor de la
turbomáquina, penetra por un extremo radial externo del paso de
aire, después atraviesa este último hasta ser expulsado por un
extremo radial interno, para integrarse a continuación en la
cavidad de refrigeración principal y asegurar así la refrigeración
del sector de anillo.
De preferencia, para cada sector de anillo, el
tornillo de apriete está atravesado longitudinalmente por un único
paso de aire de refrigeración, que desemboca por tanto
principalmente al nivel de la cabeza de tornillo.
Preferentemente, para cada sector de anillo, los
medios de fijación comprenden un tirante montado en el cárter y
atravesado por el tornillo de apriete, asegurando el tirante el
posicionamiento axial y tangencial del sector de anillo con
respecto al cárter, así como la tensión previa buscada. Par
conseguir esto, se puede prever que, para cada sector de anillo, el
tirante, esté provisto de un diámetro interior sensiblemente igual a
un diámetro exterior de al menos una porción del tornillo de
apriete que se sitúe frente al tirante, y/o que el tirante
comprenda un extremo inferior insertado en un ánima o taladro
practicado en el sector de anillo, disponiendo este extremo
inferior de un diámetro exterior sensiblemente igual a un diámetro
interior del ánima.
De manera preferida, para cada sector de anillo,
el tirante constituye un tope para este sector de anillo, de manera
que se asegura el posicionamiento radial de este último con respecto
al cárter. Así, con una tal configuración, un simple tirante
adecuadamente dispuesto en el cárter permite realizar un
posicionamiento muy preciso del sector de anillo con respecto a
este cárter, tanto axial como tangencial y radialmente.
De manera preferente, cada sector de anillo
comprende una porción fileteada o roscada que coopera con el
tornillo de apriete, estando la cabeza de este tornillo de apriete
a tope contra un extremo superior del tirante. A este respecto,
obsérvese que otra solución que permitiera asegurar un bloqueo del
sector de anillo contra el cárter podría consistir en hacer que
cada sector de anillo comprendiera una embutición en el interior de
la cual se alojara a tope la cabeza del tornillo apriete, cooperando
este último con una tuerca a tope contra un extremo superior del
tirante que atraviesa el cárter.
Por otra parte, cada sector de anillo puede
comprender un extremo de aguas arriba, así como un extremo de aguas
abajo, estando el extremo de aguas arriba en contacto con un
collarín circular de aguas arriba que pertenece al cárter, y
estando el extremo de aguas abajo en contacto con un collarín
circular de aguas abajo que pertenece al mismo
cárter.
cárter.
Finalmente, se puede igualmente prever que cada
sector de anillo comprenda además una cavidad de refrigeración
secundaria separada de la cavidad de refrigeración principal por una
pared, estando estas cavidades, principal y secundaria, superpuestas
radialmente.
Otras características y ventajas de la invención
se desprenderán de la descripción detallada, no limitativa, que
sigue.
Esta descripción se hará con respecto a los
dibujos adjuntos, entre los cuales:
- la figura 1, ya descrita, representa
parcialmente una turbina de alta presión de turbomáquina según una
realización de la técnica anterior,
- la figura 2 representa una vista parcial en
sección longitudinal de una turbomáquina, según un primer modo de
realización de la presente invención,
- la figura 3 representa una vista parcial en
sección tomada a lo largo de la línea III-III de la
figura 2,
- la figura 4 representa una vista ampliada de
una parte de una turbomáquina similar a la representada en la
figura 2, que constituye una alternativa al primer modo de
realización preferido de la presente invención,
- la figura 5 representa una vista parcial y
ampliada de una turbomáquina similar a la representada en la figura
2, que constituye otra alternativa al primer modo de realización
preferido de la presente invención, y
- la figura 6 representa una vista parcial en
sección longitudinal de una turbomáquina de acuerdo con un segundo
modo de realización preferido de la presente invención.
Haciendo referencia conjuntamente a las figuras
2 y 3, se representa parcialmente una turbomáquina 100 de acuerdo
con un primer modo de realización preferido de la presente
invención.
La turbomáquina 100 comprende un cárter 102 así
como un rotor 4 provisto de álabes 6. A este respecto, la
invención, que encuentra una aplicación totalmente particular cuando
se aplica a una turbina de la turbomáquina 100, se considera en lo
que sigue de la descripción que la parte representada en las figuras
2 y 3 corresponde a una turbina de alta presión de esta
turbomáquina, y que, por lo tanto, el cárter 102 y el rotor 4
corresponden respectivamente a un cárter de turbina 102 y a un
rotor de turbina 4 de álabes 6. Se hace observar que esta elección
de aplicación de la invención a una turbina, de preferencia a la
turbina de alta presión sometida a importantes solicitaciones
térmicas, será adoptada para el conjunto de los modos de realización
preferidos representados en las figuras 2 a 6, y descritos en lo
que sigue.
Se ha de entender, como ya se ha indicado
anteriormente, que la invención se podrá aplicar igualmente a un
compresor de la turbomáquina, sin salirse del marco de la
invención.
Así, siempre con referencia a las figuras 2 y 3,
se puede ver que la turbina comprende una pluralidad de sectores de
anillo refrigerados 108, montados en el cárter de turbina 102 por
intermedio de medios de fijación 132, formando los sectores de
anillo 108 un anillo en torno a los álabes 6 del rotor 4 de la
turbina.
Además, los medios de fijación 132 comprenden un
tornillo de apriete 134 situado en esencia radialmente con respecto
al cárter de turbina 102. En otros términos, el tornillo de apriete
134 está dispuesto de manea que su eje longitudinal (no
representado) es sensiblemente paralelo a una dirección radial de la
turbomáquina 100.
Para conseguir esto, los medios de fijación 132
comprenden un tirante 136, montado solidariamente o con un juego
calibrado en el cárter 102, al que atraviesa, estando este tirante
136, también denominado "casquillo de guía", atravesado por el
tornillo de apriete 134 y teniendo por tanto igualmente un eje
longitudinal dispuesto en esencia radialmente.
En este primer modo de realización preferido, el
tornillo de apriete 134 tiene de una porción 138 situada bajo la
cabeza 140 y frente al tirante 136, cuyo diámetro exterior es
sensiblemente igual al diámetro interior de este tirante 136. Así,
siendo casi nulo el juego entre el tornillo 134 y el tirante 136, el
tornillo de apriete 134 es situado entonces axial y tangencialmente
de manera muy precisa con respecto al cárter de turbina 102, en la
medida en que este es ensamblado solidariamente con el tirante 136,
por ejemplo mediante soldadura, o también montado con un juego casi
nulo.
A este respecto, obsérvese que el sector de
anillo 108 dispone de una porción fileteada 141 que coopera con la
porción fileteada 142 del tornillo de fijación 134. De esta manera,
cuando el sector de anillo 108 coopera con el tornillo de fijación
134, el mismo se sitúa igualmente axial y tangencialmente de manera
muy precisa con respecto al cárter de turbina 102.
Obsérvese, con referencia a la figura 4, que una
alternativa podría consistir igualmente en prever que, para obtener
el posicionamiento axial y tangencial del sector de anillo 108 con
respecto al cárter 102, el tirante 136 comprende un extremo
inferior 136a insertado en el interior de un ánima o taladro144
previsto en el sector de anillo 108, siendo el diámetro exterior
del extremo inferior 136a sensiblemente igual al diámetro interior
del ánima 144. Con una tal disposición, ya no es entonces necesario
prever la identidad entre el diámetro interior del tirante 136 y el
diámetro exterior de la porción 138 del tornillo de apriete 134.
Haciendo referencia de nuevo a las figuras 2 y
3, se observa que la cabeza 140 del tornillo 134 situada radialmente
al exterior con respecto a la porción fileteada 142, está a tope
contra el extremo superior 136b del tirante 136. Una chapa
anti-rotación 146 puede ser eventualmente insertada
entre este extremo superior 136b y la cabeza 140 del tornillo 134,
con el fin de que este ya no pueda aflojarse una vez ensamblado.
A este respecto, se precisa que la operación de
roscado del tornillo de apriete 134 en el interior del sector de
anillo 108 provoca un movimiento radial hacia el exterior de este
último, hasta que entra en contacto con el cárter de turbina 102.
Como se puede apreciar en la figura 2, el contacto se efectúa al
nivel de un resalte de aguas arriba 148 y un resalte de aguas abajo
150, dispuestos en una parte superior del sector de anillo 108.
Así, una vez establecido el bloqueo, el sector de anillo 108 y el
cárter 102 forman una cámara interior cerrada 120, cuyas fugas
están considerablemente limitadas con respecto a las encontradas en
las realizaciones de la técnica anterior.
Por otra parte, se precisa que el extremo
inferior 136a del tirante 136 puede constituir igualmente un tope
para el sector de anillo 108, de manera que se asegure un
posicionamiento radial muy preciso de este último con respecto al
cárter de turbina 102, o incluso una tensión previas controlada. Se
ha de entender que, en un tal caso, el tirante 136 está
dimensionado para que cuando el sector de anillo 108 se pone a tope
contra su extremo inferior 136a, los resaltes 148 y 150 de este
mismo sector se ponen simultáneamente a tope contra el cárter
102.
Por otra parte, para disminuir todavía más las
fugas de la cámara interior 120, la turbina está concebida de
manera que el sector de anillo 108 comprende un extremo de aguas
arriba o borde de aguas arriba en contacto con un collarín
circular de aguas arriba 152 que pertenece al cárter de turbina 102,
así como un extremo ovalado o borde de aguas abajo en contacto con
un collarín circular de aguas abajo 154 que pertenece al mismo
cárter. Obsérvese, a titulo de ejemplo, como se representa en la
figura 2, que los contactos establecidos por los collarines 152 y
154 con el sector 108 son preferentemente contactos planos,
pertenecientes a planos sensiblemente perpendiculares a un eje
principal longitudinal (no representado) de la turbomáquina 100.
Además, de manera relativamente convencional, se
observará que los sectores de anillo 108 están unidos unos a otros
por medio de lengüetas de estanqueidad 156, que limitan las
circulaciones de gas en las direcciones axial y radial.
En este modo de realización preferido de la
presente invención, cada sector de anillo 108 dispone de una pared
superior 158 y una pared inferior 160 superpuestas radialmente y que
definen una cavidad de refrigeración principal 162, estando estas
dos paredes indiferentemente realizadas por separado y siendo
después ensambladas entre sí, o bien realizadas en una sola
pieza.
Se puntualiza que en este primer modo de
realización preferido, representado en las figuras 2 a 4, cada
sector de anillo 108 no comprende ninguna otra cavidad de
refrigeración más que la cavidad principal 162.
Para asegurar la alimentación de aire de
refrigeración en la cavidad 162, el tornillo de apriete 134 está
provisto de uno o varios pasos pasantes de aire de refrigeración
174, de preferencia uno sólo, que está practicado de manera que se
comunique con esta misma cavidad principal 162. En efecto, el aire
de refrigeración puede ser tomado por ejemplo al nivel de un
compresor de la turbomáquina 100, y después ser encaminado hasta un
extremo radial externo (no señalado) del paso 174, estando este
extremo externo situado radialmente al exterior con respecto al
cárter de turbina 102. Además, en la medida en que la porción
fileteada 141 desemboca directamente en la cavidad de refrigeración
162, resulta pues claro que un extremo radial interno (no señalado)
del paso 174 está en comunicación con esta misma cavidad 162, de
manera que el aire expulsado por este extremo radial interno puede
penetrar entonces en el interior de la cavidad de refrigeración
principal 162, y asegura la refrigeración del sector de anillo 108.
A título ilustrativo, el trayecto del aire de refrigeración descrito
más arriba está representado esquemáticamente en la figura 3 por la
flecha 175.
De preferencia, el paso de aire de refrigeración
174 está centrado en el eje del tornillo de apriete 134, y presenta
una forma cilíndrica de sección circular. Además, se hace observar
que, para obtener el caudal de aire deseado, es posible calibrar
directamente el paso 174, o incluso situar arandelas (o plaquetas)
calibradas en el interior de estos pasos 174. Naturalmente, el
interés de esta última solución reside en el hecho de que, cuando
se desea modificar el caudal de aire de refrigeración que pasa a
través de los pasos 174, sólo es necesario proceder al cambio de
las arandelas (no representadas). Por otra parte, esta solución de
plaquetas permite igualmente disponer de caudales de aire
diferentes en función de las etapas de la turbina, utilizando
siempre tornillos perforados de las mismas dimensiones.
Haciendo referencia más concretamente a la
figura 2, la pared superior 158 participa en la limitación de la
cámara interior 120, en el interior de la cual puede igualmente ser
introducido el aire de refrigeración. Así, el aire de refrigeración
que penetra en el interior de la cámara 120 puede también alcanzar
la cavidad de refrigeración 162 pasando por orificios pasantes (no
representados) practicados en la pared superior 158, de manera que
se permite una refrigeración de los sectores de anillo 108 por
impacto directo sobre la pared de la cavidad. En un tal caso, se ha
de comprender que la cavidad de refrigeración 162 es entonces
alimentada con aire por dos flujos, tomados, por ejemplo,
respectivamente al nivel del compresor de alta presión y al nivel
del compresor de baja presión de la turbomáquina 100.
No obstante, se pueden considerar igualmente
otras soluciones para refrigerar los sectores de anillo 108 de la
turbina de alta presión.
A título de ejemplo y en referencia a la figura
5, el sector de anillo 108 comprende una pared superior 164 que
define una cavidad de refrigeración principal 166 con una pared
intermedia 168, igualmente denominada "chapa de impacto".
Además, el sector 108 dispone de una pared inferior 170 que define
una cavidad de refrigeración secundaria 172 con la ayuda de la
pared intermedia 168. De este modo, las dos cavidades 166 y 172
están superpuestas radialmente, siendo la cavidad principal 166,
por ejemplo, de dimensión más pequeña que la cavidad secundaria
172.
De esta manera, el aire de refrigeración
expulsado por el extremo radial interno del paso 174 penetra en la
cavidad principal 166 de una manera idéntica a la indicada
anteriormente, después es susceptible de alcanzar la cavidad
secundaria 172 pasando por orificios pasantes (no representados)
practicados en la pared intermedia 168. De este modo, es posible
realizar una refrigeración de los sectores de anillo 108 por impacto
o convección.
Además, incluso aquí, el aire de refrigeración
que se sitúa en la cámara interior 120 está destinado a penetrar en
el interior de la cavidad 166 por medio de orificios pasantes (no
representados) practicados en la pared superior 164. Como se puede
ver en la figura 5, la pared superior 164 está provista de la
porción fileteada 142, necesaria para la fijación del sector de
anillo 108 sobre el tornillo de apriete 134, desembocando esta
porción fileteada 141 en la cavidad principal 166.
Estos son pues dos flujos de aire que provienen
respectivamente del paso 174 y de la cámara interior 120 que son
susceptibles de penetrar en la cavidad principal 166, y después de
mezclarse en esta misma cavidad principal antes de alcanzar la
cavidad secundaria 172 pasando por los orificios pasantes
anteriormente mencionados, practicados en la pared intermedia
168.
Haciendo referencia a la figura 6, se representa
en ella parcialmente una turbomáquina de acuerdo con un segundo
modo de realización preferido de la presente invención.
En esta figura 6, los elementos que llevan las
misma referencias numéricas que las asociadas a los elementos
representados en las figuras 1 a 5, corresponden a elementos
idénticos o similares.
De esta manera, se puede apreciar que la
turbomáquina 200 de acuerdo con el segundo modo de realización
preferido de la presente invención es ampliamente similar a la
turbomáquina 100 de acuerdo con el primer modo de realización
preferido.
La principal diferencia reside en los medios de
fijación 232 de los sectores de anillo 208 al cárter de turbina
102. En efecto, si bien el tirante 136 es similar al presentado en
el primer modo de realización preferido, no es el mismo en cuanto
al tornillo de apriete 234. Este tornillo de apriete 234 comprende
efectivamente una cabeza 240 destinada a ser alojada a tope de
manera precisa en una embutición 276 que pertenece a una parte
superior del sector de anillo 208, definiendo esta embutición un
espacio 280 con una pared superior 258 del sector de anillo 208,
situada en dirección radialmente interiormente con respecto a la
embutición 276.
De este modo, la cooperación entre el tirante
136 y una porción 238 del tornillo 234 situado frente a este
tirante, asociada a la cooperación entre la cabeza 240 del tornillo
de apriete 234 y la embutición 276 del sector de anillo 208,
permite un posicionamiento axial y tangencial preciso de este último
con respecto al cárter de turbina 102.
Además, el tornillo de apriete 234 comprende una
porción fileteada 242 que forma un saliente del tirante 136 hacia
el exterior, y que coopera con una tuerca 278 situada a tope contra
el extremo superior 136b del tirante 136, estando por tanto la
tuerca 278 situada radialmente al exterior con respecto al cárter
102. En consecuencia, el apriete de la tuerca 278 origina un
movimiento radial hacia el exterior del sector de anillo 208, hasta
que entra en contacto con el cárter de turbina 102. Como se puede
apreciar en la figura 6, el contacto se efectúa al nivel del
resalte de aguas arriba 148 y del resalte de aguas abajo 150
dispuestos en la parte superior del sector de anillo 208. Por otra
parte, como se ha indicado anteriormente, el movimiento en dirección
radial del sector de anillo 208 podría ser detenido simultáneamente
por la entrada en contacto de este último con el extremo inferior
136a del tirante 136.
Por otra parte, aquí también, cada sector de
anillo 208 dispone de la pared superior 258 y de una pared inferior
260 a la que está radialmente superpuesta, definiendo estas paredes
258 y 260, entre ellas, una cavidad de refrigeración principal 262,
y estando de manera indiferente realizadas por separado y después
ensambladas entre sí, o bien realizadas en una sola pieza.
Para asegurar la alimentación de aire de
refrigeración en la cavidad 262, el tornillo de apriete 234 está
provisto de uno o varios pasos pasantes de aire de refrigeración
274, de preferencia uno sólo, que está practicado de manera que se
comunique con esta misma cavidad principal 262. En efecto, el aire
de refrigeración puede ser tomado, por ejemplo, al nivel de un
compresor de la turbomáquina 200, y después ser encaminado hasta un
extremo radial externo (no señalado) del paso 274, estando este
extremo externo situado radialmente al exterior con respecto al
cárter de turbina 102. Además, en la medida en que la cabeza 240 del
tornillo se sitúa en el interior del espacio 280, resulta por tanto
claro que un extremo radial interno (no señalado) del paso 274 está
en comunicación con este mismo espacio 280, que está él mismo en
comunicación con la cavidad 262 por intermedio de uno o varios
orificios pasantes 282 practicados en la pared superior 258. Con una
tal configuración, el paso de aire de refrigeración 274 está en
comunicación con la cavidad principal 262, de manera que el aire
expulsado por el extremo radial interno puede penetrar entonces en
el interior de esta cavidad 262, y refrigerar el sector de anillo
208. A título ilustrativo, el trayecto del aire de refrigeración
descrito más arriba está representado esquemáticamente en la figura
6 por la flecha 275.
De preferencia, el paso de aire de refrigeración
274 está centrado en el eje del tornillo de apriete 234 y presenta
también una forma cilíndrica de sección circular. Aquí también, se
ha de observar que para obtener el caudal de aire deseado, es
posible calibrar directamente el paso 274, o incluso situar
arandelas (o plaquetas) calibradas en el interior de estos pasos
274.
Se ha de entender que las alternativas
propuestas para la turbomáquina 100 según el primer modo de
realización preferido de la presente invención y representado en
las figuras 4 y 5, son igualmente aplicables a la turbomáquina 200
de acuerdo con este segundo modo de realización preferido.
Para realizar el montaje de los sectores de
anillo 208, se procede de la manera siguiente.
En primer lugar, el tornillo de apriete 234, los
diferentes sectores de anillo 208 y las lengüetas de estanqueidad
156 se sitúan en posición, antes del montaje del tirante 136 en el
cárter 102, de manera que los sectores de anillo 208 disponen cada
uno de un grado de libertad en dirección tangencial, que permite el
montaje de las lengüetas 156.
A continuación, se montan los tirantes 136 en el
cárter de turbina 102 de manera que sean atravesados por los
tornillos de apriete 234. De este modo, los sectores de anillo 208
que hayan sido situados en posición de manera desviada con respecto
a su posición final pueden entonces ser puestos en rotación hasta
que las cabezas 240 penetren en el interior de las embuticiones
respectivas 276.
Para acabar el montaje y disponer de un anillo
fijo rodeando los álabes 6 del rotor de turbina 4, es necesario a
continuación apretar el conjunto de tuercas 278 sobre las porciones
fileteadas 242 del tornillo de apriete 234.
Por supuesto, pueden ser aportadas diversas
modificaciones por las personas expertas en la materia a las
turbomáquinas 100 y 200 que se acaban de describir, únicamente a
título de ejemplos no limitativos.
Claims (12)
1. Turbomáquina (100, 200) que comprende un
cárter (102) y un rotor (4), así como una pluralidad de sectores de
anillo refrigerados (108, 208) interpuestos entre el citado cárter
(102) y el citado rotor (4), comprendiendo cada sector de anillo
(108, 208) una cavidad de refrigeración principal (162, 166, 262) y
estando montado en el cárter de turbina (102) por intermedio de
medios de fijación (132, 232), caracterizada porque los
medios de fijación (132, 232) comprenden un tornillo de apriete
(134, 234) situado en esencia radialmente y que asegura el bloqueo
del sector de anillo (108, 208) contra el citado cárter (102), y
porque el citado tornillo de apriete (134, 234) está atravesado por
un paso de aire de refrigeración (174, 274) que comunica con la
citada cavidad de refrigeración principal (162, 166, 262) del
sector de anillo (108, 208).
2. Turbomáquina (100, 200) de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizada porque, para cada sector de
anillo (108, 208), el citado tornillo de apriete (134, 234) está
atravesado longitudinalmente por un único paso de aire de
refrigeración (174, 274).
3. Turbomáquina (100, 200) según la
reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizada
porque, para cada sector de anillo (108, 208), los medios de
fijación (132, 232) comprenden un tirante (136) montado en el
cárter (102) y atravesado por el tornillo de apriete (134, 234),
asegurando el citado tirante (136) el posicionamiento axial y
tangencial del sector de anillo (108, 208) con respecto al citado
cárter (102).
4. Turbomáquina (100, 200) según la
reivindicación 3, caracterizada porque, para cada sector de
anillo (108, 208), el citado tirante (136) dispone de un diámetro
interior sensiblemente igual a un diámetro exterior de al menos una
porción (138, 238) del citado tornillo de apriete que se sitúa
frente al tirante (136).
5. Turbomáquina (100, 200) según la
reivindicación 3 o la reivindicación 4, caracterizada porque,
para cada sector de anillo (108, 208), el citado tirante (136)
comprende un extremo inferior (136a) insertado en un ánima o
taladro (144) dispuesto en dicho sector de anillo (108, 208),
teniendo dicho extremo inferior (136a) un diámetro exterior
sensiblemente igual a un diámetro interior de la citada ánima
(144).
6. Turbomáquina (100, 200) según una cualquiera
de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizada porque, para
cada sector de anillo (108, 208), el citado tirante (136) constituye
un tope para el citado sector de anillo (108, 208), de manera que
se asegure el posicionamiento radial de este último con respecto al
citado cárter (102).
7. Turbomáquina (100) según una cualquiera de
las reivindicaciones 3 a 6, caracterizada porque cada sector
de anillo (108) comprende una porción fileteada o roscada (141) que
coopera con el citado tornillo de apriete (134), estando la cabeza
(140) de este tornillo de apriete (134) a tope contra un extremo
superior (136b) del tirante (136).
8. Turbomáquina (200) según una cualquiera de
las reivindicaciones 3 a 6, caracterizada porque cada sector
de anillo (208) comprende una embutición (276), en el interior de la
cual se aloja a tope la cabeza (240) del citado tornillo de apriete
(234), cooperando este último con una tuerca (278) a tope contra un
extremo superior (136b) del tirante (136).
9. Turbomáquina (100, 200) según una cualquiera
de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque
cada sector de anillo (108, 208) comprende un extremo de aguas
arriba, así como un extremo de aguas abajo, estando el citado
extremo de aguas arriba en contacto con un collarín circular de
aguas arriba (152) que pertenece al cárter (102), y estando el
citado extremo de aguas abajo en contacto con un collarín circular
de aguar abajo (154) que pertenece a este mismo cárter (102).
10. Turbomáquina (100, 200) según una cualquiera
de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque
cada sector de anillo (108, 208) comprende además una cavidad de
refrigeración secundaria (172) separada de la citada cavidad de
refrigeración principal (166) por una pared (168), estando las
citadas cavidades principal y secundaria (166, 172) están
superpuestas radialmente.
11. Turbomáquina (100, 200) según una cualquiera
de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque
los sectores de anillo (108, 208) están unidos entre sí por
intermedio de lengüetas de estanqueidad (156).
12. turbomáquina (100, 200) según una cualquiera
de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el
citado cárter (102) es un cárter de turbina, y porque el citado
rotor (4) es un rotor de turbina.
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