ES2345303T3 - Junta de rendija para alabes de una turbomaquina. - Google Patents
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Abstract
Junta de rendija para la obturación radial de una rendija (8) que se extiende, axial- y radialmente, entre dos álabes (1, 2) de una turbomáquina adyacentes en dirección periférica (3), - en donde los dos álabes (1, 2) presentan sobre su pie de álabe (6, 7) respectivo en cada caso una ranura longitudinal (10, 11), que se extiende axialmente y está abierta hacia la rendija (8), - en donde un elemento obturador (12) en forma de banda o tira engrana con sus lados longitudinales (13, 14) en las dos ranuras longitudinales (10, 11) y puentea la rendija (8), - en donde uno de los álabes (1) presenta sobre su pie de álabe (6) un resalte (15), que sobresale del pie de álabe (6) en dirección periférica (3), que se extiende al menos en la región de la ranura longitudinal (10) correspondiente en dirección periférica (3) y radialmente y, con ello, puentea un extremo longitudinal axial de la rendija (8), - en donde de forma complementaria al resalte (15) el otro álabe (2) presenta sobre su pie de álabe (7) un rebajo (16) en forma de escalón, en el que engrana el resalte (15), caracterizada porque - el resalte (15) presenta una ranura transversal (17), que se extiende en dirección periférica (3) y está abierta hacia la rendija (8), - en donde el elemento obturador (12) engrana con un lado frontal (18) en la ranura transversal (17).
Description
Junta de rendija para álabes de una
turbomáquina.
La presente invención se refiere a una junta de
rendija para la obturación radial de una rendija que se extiende,
axial- y radialmente, entre dos álabes de una turbomáquina
adyacentes en dirección periférica.
En el caso de turbomáquinas, es decir de
compresores, turbinas, etc., están dispuestos álabes de forma
mutuamente adyacente en dirección periférica. A este respecto se
producen en la región de los pies de álabe, en el caso de álabes de
paleta dispuestos en el lado del rotor, rendijas que se extienden en
cada caso axial- y radialmente entre los pies de álabe de álabes
adyacentes. Para evitar la entrada de gases calientes en la rendija
o para evitar la salida de gas de refrigeración desde la rendija,
es necesario obturar esta rendija en dirección radial. Para esto es
posible básicamente, en cada caso con dos álabes adyacentes en
dirección periférica, aplicar a su pie de álabe respectivo en cada
caso una ranura longitudinal, que se extiende axialmente y está
abierta hacia la rendija. En estas ranuras longitudinales, que están
alineadas de forma opuesta en la rendija, puede implantarse después
un elemento obturador en forma de banda o tira, de tal modo que
engrane con sus lados longitudinales en las dos ranuras
longitudinales y, de este modo, puentee la rendija. Una junta de
rendija de este tipo se conoce del documento
EP-A2-1 221 539, el cual representa
el estado de la técnica más próximo.
En las juntas de rendija de este tipo, sin
embargo, puede existir de todas formas una rendija residual en el
extremo frontal del elemento obturador. Esto puede achacarse a
tolerancias de fabricación. Asimismo esta rendija residual puede
configurarse o aumentar, en funcionamiento de la turbomáquina, a
causa de efectos térmicos de dilatación. Del documento US
2005/0135925 A1 se conoce obturar rendijas residuales mediante
elementos de cubierta, por ejemplo placas rectangulares.
Aquí comienza el desarrollo de la presente
invención. La invención, como está caracterizada en las
reivindicaciones, se ocupa del problema de indicar para una junta
de rendija de la clase citada al comienzo una forma de ejecución
mejorada, que destaca en especial por una mayor acción
obturadora.
Este problema es resuelto conforme a la
invención mediante el objeto de la reivindicación independiente.
Formas de ejecución ventajosas son objeto de las reivindicaciones
subordinadas.
La invención se basa en la idea general de hacer
que el elemento obturador engrane también en su extremo frontal en
una ranura correspondiente, de tal modo que no quede ninguna rendija
residual. Con esta finalidad está configurado un resalte, sobre uno
de los dos álabes entre cuyos pies aparece la rendija, el cual en la
dirección periférica sobresale del pie de álabe de uno de los
álabes y con ello se extiende, al menos en la región de la ranura
longitudinal de este álabe, en dirección periférica y en dirección
radial. De forma complementaria a esto, el otro álabe presenta
sobre su pie de álabe un rebajo ajustado, en el que engrana el
resalte. De este modo el resalte puede solaparse con la rendija en
dirección periférica. En este resalte puede practicarse a
continuación una ranura transversal, en la cual puede implantarse el
lado frontal del elemento obturador. Mediante la forma constructiva
descrita puede obturarse la rendija, a continuación, también en la
región del extremo frontal del elemento obturador. La efectividad
de la junta de rendija así formada se mejora de este modo.
Conforme a una forma de ejecución preferida, el
resalte puede estar dimensionado de tal modo que, por un lado, se
solapa con la ranura longitudinal que termina axialmente de forma
abierta del otro álabe y que, por otro lado, es suficientemente
grande para configurar la ranura transversal practicada en el mismo
cerrada por sus extremos frontales. Mediante esta forma de
ejecución puede mejorarse adicionalmente la acción obturadora de la
junta de rendija.
Aparte de esto pueden estar ajustados mutuamente
el resalte y el rebajo, opcionalmente, de tal modo que el resalte
haga contacto en el rebajo axialmente con el pie de álabe del otro
álabe. En esta forma constructiva la ranura transversal en el
resalte de uno de los álabes se transforma, casi sin soldadura, en
la ranura longitudinal del otro álabe. También por medio de esto
puede mejorarse la acción obturadora de la junta de rendija.
Se obtienen otras particularidades y ventajas
importantes de la junta de rendija conforme a la invención de las
reivindicaciones subordinadas, de los dibujos y de la
correspondiente descripción de figuras con base en los dibujos.
Ejemplos de ejecución preferidos de la invención
se han representado en los dibujos y se explican con más detalle en
la siguiente descripción, en donde símbolos de referencia iguales se
refieren a componentes iguales, similares o funcionalmente iguales.
Aquí muestran, en cada caso esquemáticamente,
la figura 1 una vista en planta en dirección
radial sobre dos álabes, adyacentes en dirección periférica, en la
región de una junta de rendija,
la figura 2 una vista en corte en la región de
la junta de rendija, de forma correspondiente a las líneas de corte
II en la figura 1,
la figura 3 una vista en corte en la región de
la junta de rendija, de forma correspondiente a las líneas de corte
III en la figura 2.
En la figura 1 se han representado parcialmente
dos álabes, precisamente un primer álabe 1 y un segundo álabe 2,
que en cada caso forman parte de una turbomáquina no representada
por lo demás. Esta turbomáquina es por ejemplo una turbina o un
compresor. La turbomáquina presenta un estator y un rotor, que está
dispuesto de forma giratoria en el estator alrededor de un eje de
rotación. Los datos de dirección indicados anteriormente y a
continuación como dirección axial, dirección radial y dirección
periférica, se refieren con ello en cada caso al eje de rotación,
que define la dirección axial. En las figuras 1 a 3 las direcciones,
referidas al eje de rotación del rotor, están indicadas mediante
flechas dobles. Con 3 se ha designado con ello la dirección
periférica, con 4 se ha designado la dirección axial y 5 designa la
dirección radial. En el caso de los álabes 1, 2 puede tratarse de
álabes guía del estator. Sin embargo, de forma preferida se trata en
el caso de los álabes 1, 2 de álabes de paleta del rotor.
Los dos álabes 1, 2 aquí mostrados están
dispuestos de forma mutuamente adyacente en la dirección periférica
3. Cada álabe 1, 2 presenta un pie de álabe 6 ó 7. El pie de álabe 6
del primer álabe 1 se designa a continuación también como primer
pie de álabe 6. El pie de álabe 7 del segundo álabe 7 se designa a
continuación como segundo pie de álabe 7. A causa de la forma
constructiva de la turbomáquina se forma en la dirección periférica
3, entre álabes 1, 2 adyacentes, en la región de los pies de álabe
6, 7 una rendija 8 que se extiende en dirección axial 4 y en
dirección radial 5. Para obturar esta rendija 8 está configurada en
la región de la rendija 8 una junta de rendija 9, que se explica a
continuación con más detalle.
Para materializar la junta de rendija 9 se ha
practicado en uno de los álabes 1, es decir por ejemplo en el
primer álabe 1, sobre su pie de álabe 6 una ranura longitudinal 10,
que a continuación se designa también como primera ranura
longitudinal 10. La primera ranura longitudinal 10 se extiende
axialmente y está abierta hacia la rendija 8. Análogamente a esto
se ha practicado en el otro álabe 2, es decir aquí en el segundo
álabe 2 o en su pie de álabe 7, también una ranura longitudinal 11
que a continuación se designa como segunda ranura longitudinal 11.
La segunda ranura longitudinal 11 está también abierta hacia la
rendija 8 y se extiende axialmente. Las dos ranuras longitudinales
10, 11 están dispuestas con ello sobre el respectivo pie de álabe 6,
7, de tal modo que son mutuamente opuestas en la rendija 8 y con
ello están alineadas una con la otra.
La junta de rendija 9 comprende un elemento
obturador 12 en forma de banda o tira, que puede estar formado por
ejemplo por una pieza constructiva metálica plana. El término
"plano" define aquí que el elemento obturador 12 presenta, en
su dirección longitudinal axial y en su dirección transversal que
discurre en paralelo a la dirección periférica 3, mayores
dimensiones que en su dirección radialmente a lo ancho. El elemento
obturador 12 está dimensionado de tal modo, que engrana con sus
lados longitudinales 13, 14 en las dos ranuras longitudinales 10,
11 en la dirección periférica. Por medio de esto el elemento
obturador 12 puentea la rendija 8 en la región de un extremo
longitudinal axial.
Uno de los álabes o el primer álabe 1 presenta
sobre su pie de álabe 6 un resalte 15, que sobresale del primer pie
de álabe 6 en la dirección periférica. Este resalte 15 se extiende
con ello, al menos en la región de la ranura longitudinal 10
correspondiente, en dirección periférica 3 así como radialmente. De
forma preferida el resalte 15 se extiende por toda la altura radial
del primer pie de álabe 6. De forma complementaria al resalte 15 el
otro o segundo álabe 2 presenta sobre su pie de álabe 7 un rebajo 16
en forma de escalón, en el que engrana el resalte 15 en el estado
de montaje mostrado. Con ello el resalte 16 penetra en dirección
periférica 3 en el rebajo 16.
La junta de rendija 9 comprende a continuación,
además de esto, una ranura transversal 17 que está practicada en el
resalte 15, y precisamente de tal manera que se extiende en la
dirección periférica 3 y está abierta hacia la rendija 8. Con ello
la ranura transversal 17 está posicionada a la altura de las ranuras
longitudinales 10, 11. De forma correspondiente a esto el elemento
obturador 12 puede engranar, con un lado frontal 18 vuelto hacia el
resalte 15, axialmente en la ranura transversal 17. La junta de
rendja 9 así formada destaca por una mayor acción obturadora.
La ranura transversal 17 está configurada
conveniente de tal modo que se transforma directamente en la primera
ranura longitudinal 10. La segunda ranura longitudinal 11 está
abierta frontalmente en la región del rebajo 16, es decir está
abierta axialmente. El resalte 15 está dimensionado convenientemente
en la dirección periférica 3, de tal modo que se solapa con el
extremo abierto frontalmente de la segunda ranura longitudinal 11 en
la escotadura 16. De forma preferida el dimensionado del resalte 15
está ajustado con ello de tal modo a la segunda ranura longitudinal
11, que el resalte 15 se solapa con el rebajo 16 hasta tal punto que
la ranura transversal 17 puede estar configurada cerrada en ambos
extremos frontales. En el ejemplo mostrado el resalte 15 forma en
una región extrema de la ranura transversal 17, vuelta hacia el
segundo álabe 2, un cierre de este extremo frontal de la ranura
transversal 17. De este modo puede evitarse una fuga a través de la
ranura transversal 17.
Se prefiere la forma de ejecución aquí mostrada,
en la que el rebajo 16 y el resalte 15 están ajustados de tal modo
uno al otro, que el resalte 15 en el estado de montaje mostrado
dentro del rebajo 16 hace contacto axial con el segundo pie de
álabe 7. Aquí se prefiere un contacto de gran superficie y con ello
estanco entre el resalte 15 y el segundo pie de álabe 7. De este
modo pueden reducirse también fugas a causa de una circulación
alrededor del resalte 15 dentro del rebajo 16. Asimismo la ranura
transversal 17 puede transformarse de este modo también, sin
soldadura, en la segunda ranura longitudinal 11.
Se prefiere una forma de ejecución en la que la
ranura transversal 17 con relación a su profundidad de ranura y el
elemento obturador 12, con relación a su extensión axial, están
ajustados de tal modo una al otro que el elemento obturador 12
también puede engranar todavía con su lado frontal 18, con
suficiente profundidad, en la ranura transversal 17 para poder
garantizar una acción obturadora deseada, si las tolerancias de
fabricación habituales a esperar en el marco de la fabricación y
los procesos de dilatación térmica usuales, a esperar en
funcionamiento de la turbomáquina, presentan valores extremos y se
suman de forma desfavorable.
La junta de rendija 9 aquí propuesta puede
producir de este modo, para tolerancias de fabricación y procesos
de dilatación térmica habituales, una obturación suficiente de la
rendija 9 también en la región del lado frontal 18.
Está claro que los dos álabes 1, 2 pueden ser
básicamente idénticos, de tal modo que también el segundo álabe 2
presenta, en su lado alejado del primer álabe 1, un resalte 15 de
este tipo que después a su vez engrana en un rebajo 16 que está
configurado sobre el otro álabe que sigue en dirección periférica 3
al segundo álabe 2. Igualmente el primer álabe 1 posee sobre su pie
de álabe 6, en su lado alejado del segundo álabe 2, un rebajo 6 de
este tipo en el que engrana un resalte 15, que está configurado
sobre otro álabe adyacente al primer álabe 1 en esta dirección.
\vskip1.000000\baselineskip
- 1
- Primer álabe
- 2
- Segundo álabe
- 3
- Dirección periférica
- 4
- Dirección axial
- 5
- Dirección radial
- 6
- Pie de álabe de 1
- 7
- Pie de álabe de 2
- 8
- Rendija
- 9
- Junta de rendija
- 10
- Ranura longitudinal de 6
- 11
- Ranura longitudinal de 7
- 12
- Elemento obturador
- 13
- Lado longitudinal de 12
- 14
- Lado longitudinal de 12
- 15
- Resalte
- 16
- Rebajo
- 17
- Ranura transversal
- 18
- Lado frontal de 12
Claims (6)
1. Junta de rendija para la obturación radial de
una rendija (8) que se extiende, axial- y radialmente, entre dos
álabes (1, 2) de una turbomáquina adyacentes en dirección periférica
(3),
- -
- en donde los dos álabes (1, 2) presentan sobre su pie de álabe (6, 7) respectivo en cada caso una ranura longitudinal (10, 11), que se extiende axialmente y está abierta hacia la rendija (8),
- -
- en donde un elemento obturador (12) en forma de banda o tira engrana con sus lados longitudinales (13, 14) en las dos ranuras longitudinales (10, 11) y puentea la rendija (8),
- -
- en donde uno de los álabes (1) presenta sobre su pie de álabe (6) un resalte (15), que sobresale del pie de álabe (6) en dirección periférica (3), que se extiende al menos en la región de la ranura longitudinal (10) correspondiente en dirección periférica (3) y radialmente y, con ello, puentea un extremo longitudinal axial de la rendija (8),
- -
- en donde de forma complementaria al resalte (15) el otro álabe (2) presenta sobre su pie de álabe (7) un rebajo (16) en forma de escalón, en el que engrana el resalte (15),
caracterizada porque
- -
- el resalte (15) presenta una ranura transversal (17), que se extiende en dirección periférica (3) y está abierta hacia la rendija (8),
- -
- en donde el elemento obturador (12) engrana con un lado frontal (18) en la ranura transversal (17).
\vskip1.000000\baselineskip
2. Junta de rendija según la reivindicación 1,
caracterizada porque
- -
- la ranura longitudinal (11) del otro álabe (2) termina abierta frontalmente en el rebajo (16),
- -
- el resalte (15) está dimensionado en dirección periférica (3), de tal modo que se solapa con el extremo abierto frontalmente de la ranura longitudinal (11) del otro álabe (2) en la escotadura (16).
\vskip1.000000\baselineskip
3. Junta de rendija según la reivindicación 1 ó
2, caracterizada porque la ranura transversal (17) está
cerrada por sus extremos frontales.
4. Junta de rendija según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el resalte (15)
y el rebajo (16) están ajustados uno al otro de tal modo, que el
resalte (15) hace contacto en el rebajo (16) axialmente con el pie
de álabe (7) del otro álabe (2).
5. Junta de rendija según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque
- -
- los álabes (1, 2) son álabes de paleta de un rotor de la turbomáquina, o
- -
- porque los álabes (1, 2) son álabes guía de un estator de la turbomáquina.
\vskip1.000000\baselineskip
6. Junta de rendija según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la ranura
transversal (17) y el elemento obturador (12) están dimensionados y
ajustados de tal modo una al otro, que el elemento obturador (12)
puede engranar con su lado frontal (18), en el caso de todas las
tolerancias de fabricación usuales y todos los procesos de
dilatación térmica a esperar, con suficiente profundidad en la
ranura transversal (17) para poder garantizar la acción obturadora
deseada.
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