ES2361841T3

ES2361841T3 - Álabe de turbina y turbina de gas con un álabe de turbina de esta clase.

Info

Publication number: ES2361841T3
Application number: ES05700848T
Authority: ES
Inventors: Stefan Baldauf; Hans-Thomas Bolms; Michael HÄNDLER; Christian Lerner
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2004-01-20
Filing date: 2005-01-12
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2025-01-12
Also published as: RU2006129917A; ATE501339T1; US8251665B2; RU2333364C2; PL1706592T3; JP2007518927A; EP1706592B1; CN100400796C; CN1910344A; EP1706592A1; US20090016881A1; JP4584936B2; WO2005068786A1; DE502005011076D1; EP1557535A1

Abstract

Álabe de turbina (63) con una hoja de álabe (67) dispuesta a lo largo de un eje de álabe (73), y con una zona de plataforma (61) que presenta una plataforma (71) dispuesta en la base de la hoja de álabe, que se extiende transversalmente al eje del álabe (73), en donde la plataforma (71) presenta una primera pared de plataforma (70) que no porta la hoja de álabe y una segunda pared de plataforma (69) que porta la hoja de álabe, en donde en la base de la hoja de álabe (67), en el recorrido de una transición (65) de la hoja de álabe (67) hacia la plataforma (71), la primera pared de plataforma (70) presenta un redondeo aerodinámico (104) en su recorrido, y caracterizado porque la segunda pared de plataforma (69) presenta en su desarrollo un escalón (103) entrante, frente a la primera pared de plataforma (70) y a continuación de la hoja de álabe (67).

Description

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La presente invención hace referencia a un álabe de turbina con una hoja de álabe dispuesta a lo largo de un eje de álabe, y con una zona de plataforma que presenta una plataforma dispuesta en la base de la hoja de álabe, que se extiende transversalmente al eje del álabe, en donde la plataforma presenta una primera pared de plataforma que no porta la hoja de álabe y una segunda pared de plataforma que porta la hoja de álabe. La presente invención también hace referencia a una turbina de gas con un canal de circulación que se extiende a lo largo de un eje de la turbina de gas, con una sección transversal de forma anular para un medio de trabajo, con un segundo escalón de álabe detrás de un primer escalón de álabe dispuesto a lo largo del eje, en donde un escalón de álabe presenta una pluralidad de álabes de turbina dispuestos de forma anular, que se extienden radialmente en el canal de circulación.

En el caso de una turbina de gas de esta clase, de acuerdo con una exposición al gas caliente, en el canal de circulación se producen temperaturas que pueden encontrarse en el rango de entre 1000 °C y 1400 °C. De bido a la disposición de forma anular de una pluralidad de esta clase de álabes de turbina de un escalón de turbina, la plataforma del álabe de turbina conforma una parte del canal de circulación para un fluido de trabajo que circula en la turbina de gas en forma de gas caliente que, de esta manera, acciona el rotor axial de la turbina mediante los álabes de turbina. Un esfuerzo térmico intenso de esta clase, de la limitación del canal de circulación conformada mediante las plataformas, provoca que una plataforma se refrigere por detrás, es decir, desde la base dispuesta debajo de la plataforma de un álabe de turbina. Además, la base y la zona de la plataforma presentan generalmente una canalización apropiada para la exposición a un medio refrigerante.

De la patente DE 2 628 807 A1 deriva un sistema de refrigeración forzada para un álabe de turbina de la clase mencionada en la introducción.

En la patente DE 2 628 807 A1, se dispone un elemento de pared perforado para la refrigeración de la plataforma antes de la superficie de la plataforma opuesta al gas caliente, por lo tanto, detrás de la plataforma, es decir, entre una base del álabe y la plataforma. A través de los orificios del elemento de pared, entra aire refrigerante bajo una presión relativamente elevada, sobre la superficie de la plataforma opuesta al gas caliente, por lo que se logra una refrigeración forzada eficiente.

En la patente EP 1 073 827 B1 se revela un nuevo procedimiento de construcción de la zona de la plataforma de los álabes de turbina fundidos. La zona de la plataforma está conformada como una plataforma doble compuesta de dos paredes de plataforma enfrentadas entre sí. De esta manera, se logra que la pared de la plataforma que limita el canal de circulación, expuesta inmediatamente al canal de circulación, y de esta manera, al gas caliente, se pueda realizar de manera delgada. Con la ejecución de dos paredes de plataforma, se produce una separación de la función para las paredes de plataforma. La pared de la plataforma que limita el canal de circulación es responsable esencialmente de la canalización del gas caliente. La pared de la plataforma enfrentada, que no se expone al gas caliente, recibe las cargas provenientes de la hoja del álabe. Dicha separación de las funciones permite realizar la pared de la plataforma que limita el canal de circulación con un grosor reducido, de manera que se garantice la canalización del gas caliente, sin la necesidad de receptar, además, cargas esenciales.

Convencionalmente, en la zona de la plataforma y en la zona de la base de la hoja del álabe, entre la hoja del álabe y la plataforma, se prevé una acumulación de material relativamente elevada, provista en el caso de los álabes de turbina convencionales, debido a las condiciones límite que están dadas mediante la fabricación por fundición y mediante las exigencias de resistencia debido a un esfuerzo de un álabe de turbina. Al mismo tiempo, una acumulación de material relativamente elevada de esta clase, dificulta la salida de calor de la zona mediante los métodos de refrigeración instalados en el interior del álabe, e impide también la refrigeración directa de dicha zona con el medio refrigerante. Para la refrigeración de dicha zona, se conoce una refrigeración de película sobre la superficie exterior de un álabe, en la zona de la base de la hoja del álabe y en la zona de la plataforma. Además, en las proximidades de dichas superficies exteriores, desde un sistema de ranuras se aplica una película de refrigeración sobre dichas limitaciones del canal de circulación expuesto al medio de trabajo en forma de gas caliente. Esto es esencialmente una solución que funciona para la refrigeración de las zonas de la plataforma y de la base mencionadas anteriormente, con acumulaciones de material relativamente elevadas. Sin embargo, resulta necesaria una cantidad considerable de aire refrigerante debido a la situación compleja de la circulación secundaria en el canal de circulación, en donde las configuraciones de turbulencias de la corriente secundaria pueden provocar la elevación y la desviación de la película de refrigeración de las superficies exteriores mencionadas. Como consecuencia de ello, en el funcionamiento real de una turbina de gas, dicha forma conocida de proceder puede conducir, en dichas zonas de acceso dificultoso, a una zona de la base y a una zona de la plataforma sin refrigeración. Resulta conveniente un acondicionamiento ventajoso de dichas zonas.

En este punto, el objeto de la presente invención consiste en proporcionar un álabe de turbina y una turbina de gas, en las que se provee una refrigeración mejorada en la zona de la base de la hoja del álabe y en la zona de la

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plataforma de un álabe de turbina, y de esta manera, una refrigeración mejorada de la limitación de un canal de circulación de la turbina de gas.

El objeto se resuelve, en relación con el álabe de turbina, mediante un álabe de turbina de la clase mencionada en la introducción, en la que en la base de la hoja del álabe, en el recorrido de una transición desde la hoja del álabe hacia la plataforma, la primera pared de la plataforma presenta un redondeo aerodinámico en su recorrido, y la segunda pared de la plataforma presenta un escalón entrante, en su recorrido frente a la primera pared de la plataforma y a continuación de la hoja del álabe.

La presente invención parte de la consideración de que el empleo de una pared de plataforma delgada no portante, para la realización de la limitación de un canal de circulación, que en un estado de funcionamiento de una turbina de gas se expone a un medio de trabajo en forma de gas caliente, permite un acondicionamiento particularmente ventajoso de la plataforma. El conocimiento esencial de la presente invención consiste en que para una plataforma de pared doble de esta clase, con una primera pared de plataforma delgada no portante y una segunda pared de plataforma gruesa portante, tanto la pared de la plataforma no portante como la portante se pueden optimizar en relación con sus exigencias.

De acuerdo con una consideración anterior, la pared no portante de la plataforma se debe diseñar particularmente en relación con su función de limitación para el canal de circulación. Conforme con la presente invención, dicha pared presenta en el recorrido de la transición desde la hoja del álabe hasta la plataforma, el desarrollo de un redondeo aerodinámico. De acuerdo con la consideración anterior, la superficie posterior de la plataforma, es decir, la segunda pared portante de la plataforma se debe diseñar particularmente en relación con su función portante. Dicha pared debe proporcionar un espacio intermedio para la refrigeración de la pared no portante de la plataforma. Por este motivo, la presente invención prevé que la segunda pared de la plataforma presente un escalón entrante, en su recorrido frente a la primera pared de la plataforma y a continuación de la hoja del álabe. Como consecuencia de ello, conforme al presente concepto, la superficie posterior de la primera pared no portante de la plataforma permanece libre, y la estructura del álabe portante se optimiza en relación con su estructura de acuerdo con criterios termomecánicos, en forma de la segunda pared portante de la plataforma. Es decir que, por una parte, la segunda pared de la plataforma representa la continuación de una pared de la hoja del álabe, prácticamente con el mismo grosor que la pared de la hoja del álabe, y por otra parte, la segunda pared de la plataforma, debido al escalón entrante, proporciona un espacio intermedio suficiente que se puede exponer a un medio refrigerante para la pared de la plataforma no portante.

El esfuerzo térmico de la primera pared no portante de la plataforma se reduce mediante el desarrollo de un redondeo aerodinámico, que también reduce las medidas de refrigeración. Las propias medidas de refrigeración se optimizan particularmente mediante la estructuración de la segunda pared portante de la plataforma y del espacio intermedio mencionado, de manera tal que la zona también denominada como curva apainelada, entre la zona de la base de la hoja del álabe y la zona de la plataforma, se pueda refrigerar optimizadamente con costes reducidos.

El conocimiento esencial de la presente invención consiste en que con el acondicionamiento recomendado de una transición entre la hoja del álabe y la plataforma, por una parte, las acumulaciones de material resultan ampliamente reducidas sin poner en riesgo la estabilidad mecánica de un álabe de turbina, y por otra parte, en dicha transición se integra una refrigeración lo más efectiva posible.

Los perfeccionamientos ventajosos de la presente invención se deducen de las reivindicaciones relacionadas, y en particular, proporcionan las opciones ventajosas de diseñar la plataforma del álabe de turbina anterior dentro del concepto explicado.

De acuerdo con un perfeccionamiento particularmente preferido de la presente invención, entre el redondeo de la primera pared de la plataforma y el escalón de la segunda pared de la plataforma se conforma un espacio intermedio para la refrigeración de la plataforma, de acuerdo con un procedimiento explicado. Además, el espacio intermedio se puede seleccionar de manera apropiada principalmente con el fin de lograr una refrigeración forzada de la primera pared de la plataforma.

Convenientemente, el espacio intermedio presenta una altura invariable, definida esencialmente mediante una altura del escalón, a lo largo del recorrido completo de la plataforma. Esto presenta la ventaja de que, por una parte, en el espacio intermedio se puede lograr una conducción óptima del medio refrigerante a partir de criterios técnicos relacionados con el fluido. Por otra parte, la altura se selecciona de manera que mediante la introducción de un medio refrigerante en el espacio intermedio, a través de la segunda pared portante de la plataforma, se pueda lograr una refrigeración forzada óptima de la primera pared no portante de la plataforma.

Debido a la pluralidad de exigencias, la segunda pared de la plataforma presenta un grosor de pared que es mayor a un grosor de pared de la primera pared de la plataforma. Preferentemente, la segunda pared portante de la

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plataforma está diseñada con un grosor de pared que corresponde esencialmente al grosor de pared en la zona de la base de la hoja del álabe.

Para la refrigeración optimizada de la transición en la base de la hoja del álabe, la cantidad de pasos de refrigeración por superficie en el recorrido de la transición es mayor que en la zona de plataforma restante. De esta manera, la superficie posterior completa de la pared no portante de la plataforma, que conforma una limitación directa para el canal de circulación expuesto al gas caliente, puede acceder a medidas de refrigeración optimizadas.

De acuerdo con un perfeccionamiento particularmente preferido de la presente invención, la primera pared no portante de la plataforma se conforma mediante una pieza de chapa de deformación elástica, adyacente a la hoja del álabe. Además, la pieza de chapa se encuentra adyante a un tope en la base de la hoja del álabe, que puede estar diseñado en forma de ranura o de borde. La pared no portante de la plataforma está diseñada con un grosor de pared delgada, de manera tal que dicha pared no se perjudique en su función de limitación para el canal de circulación mediante un movimiento relativo de las piezas adyacentes, debido a su flexibilidad como consecuencia de la pieza de chapa con deformación elástica. Debido a su conformación con deformación elástica, se puede realizar un recorrido estructurado de manera particularmente ventajosa en forma de un redondeo aerodinámico.

Convenientemente, la plataforma se conforma de manera igualmente cualitativa en una primera mitad de un lado de la hoja del álabe y en una segunda mitad sobre el otro lado de la hoja del álabe. Es decir, que la plataforma se extiende de manera igualmente cualitativa a ambos lados de la hoja del álabe. Es decir, que dicha plataforma presenta en ambos lados las mismas características anteriormente mencionadas. De esta manera, se puede conformar de manera particularmente ventajosa, en el sentido del objeto anteriormente mencionado, una limitación del canal de circulación mediante una yuxtaposición de una pluralidad de álabes de turbina en un escalón del álabe.

La presente invención también hace referencia a una turbina de gas de la clase mencionada en la introducción, en la que un escalón del álabe presenta una pluralidad de álabes de turbina dispuestos de forma anular, que se extienden radialmente en el canal de circulación, que se conforman como se ha descrito anteriormente.

Convenientemente, no resulta necesario agregar en cada caso una primera pared no portante de la plataforma en la zona de la plataforma, sino que basta con un sistema separable o móvil en un saliente en la zona de la base de la hoja del álabe de turbina, o en la zona de la segunda pared portante de la plataforma.

En el caso de un funcionamiento rotatorio de un álabe de turbina, en forma de un álabe móvil en un rotor de turbina axial, se produce una fuerza centrífuga mediante la rotación, que actúa desde la base de la hoja del álabe en la dirección de la hoja del álabe. Es decir que la pieza de chapa con deformación elástica, durante el funcionamiento se presiona contra el tope mediante la fuerza centrífuga, y de esta manera, se sujeta mediante la fuerza centrífuga.

Además, en el caso de un funcionamiento de un álabe de turbina, en forma de un álabe fijo en una carcasa periférica de turbina, se produce una caída de presión mediante un medio refrigerante, desde la base de la hoja del álabe en la dirección de la hoja del álabe. Es decir que la pieza de chapa con deformación elástica, durante el funcionamiento se presiona contra el tope mediante la caída de presión, y de esta manera, se sujeta contra el tope mediante presión.

En un acondicionamiento de la turbina de gas, se presenta como una ventaja el hecho de que entre un primer álabe de turbina y un segundo álabe de turbina adyacente del mismo escalón de álabe, se conforme una limitación del canal de circulación desde una primera pieza de chapa de deformación elástica del primer álabe de turbina y desde una segunda pieza de chapa de deformación elástica del segundo álabe de turbina. De esta manera, en el interior de un escalón del álabe se conforma, de manera ventajosa, una limitación radial del canal de circulación.

En otro acondicionamiento de la turbina de gas, se presenta como una ventaja el hecho de que entre un primer álabe de turbina de un primer escalón del álabe, y un segundo álabe de turbina de un segundo escalón del álabe, dispuesto de manera axial directamente detrás del primer álabe de turbina, se conforme una limitación del canal de circulación desde una primera pieza de chapa de deformación elástica del primer álabe de turbina y desde una segunda pieza de chapa de deformación elástica del segundo álabe de turbina. De esta manera, se conforma de manera ventajosa una limitación axial del canal de circulación. En el caso de los escalones del álabe, se trata de escalones del álabe fijo, y en el caso de los álabes de turbina, se trata de álabes fijos.

Dicha clase de fijación de una segunda pared no portante de la plataforma, presenta ventajas considerables en el montaje y en la fabricación de un álabe de turbina y de un equipamiento de una turbina de gas con un álabe de turbina de esta clase.

Los ejemplos de ejecución de la presente invención se describen a continuación mediante los dibujos. Dichos dibujos no representan los ejemplos de ejecución de manera determinante, más bien los dibujos que sirven para la explicación se presentan esquemáticamente y/o de forma levemente distorsionada. Se remite al estado del arte pertinente, en relación con los complementos de los principios que se observan a simple vista a partir de los dibujos.

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En particular, los dibujos muestran:

FIG. 1 una forma de ejecución particularmente preferida de una turbina de gas, con un canal de circulación y una ejecución preferida del sistema de álabes fijos y móviles, de forma esquemática en una vista en corte transversal,

FIG. 2 una zona de plataforma de una forma de ejecución particularmente preferida de un primer álabe de turbina de un primer escalón del álabe, y de un segundo álabe de turbina de un segundo escalón del álabe, dispuesto de manera axial directamente detrás del primer álabe de turbina, en una vista en perspectiva.

La fig. 1 muestra una turbina de gas 1 con un canal de circulación 5 que se extiende a lo largo de un eje 3, con una sección transversal de forma anular para un medio de trabajo M. En el canal de circulación 5 se encuentra dispuesta una pluralidad de escalones del álabe. En particular, un segundo escalón del álabe fijo 9 se encuentra dispuesto a lo largo del eje 3, detrás de un primer escalón del álabe fijo 7. Además, un segundo escalón del álabe móvil 13 se encuentra dispuesto detrás de un primer escalón del álabe móvil 11. Además, los escalones del álabe fijo 7, 9 presentan una pluralidad de álabes fijos 21 dispuestos de forma anular en una primera carcasa periférica de turbina 15, que se extiende radialmente en el canal de circulación 5. Además, un escalón del álabe móvil 11, 13 presenta una pluralidad de álabes móviles 23 dispuestos de forma anular en un rotor axial de turbina 19, que se extiende radialmente en el canal de circulación 5. Además, la circulación de un medio de trabajo M es producida por un quemador 17 en forma de un gas caliente. En correspondencia con la sección transversal de forma anular del canal de circulación 5, alrededor del eje 3 se dispone una pluralidad de quemadores 17 de esta clase, en un espacio anular que no se muestra en el corte transversal de la fig. 1.

En la fig. 1 se muestran esquemáticamente un álabe fijo 21 y un álabe móvil 23. Un álabe fijo 21 presenta una punta de álabe 27 dispuesta a lo largo de un eje del álabe 25, una hoja de álabe 29 y una zona de plataforma 31. La zona de plataforma 31 presenta una plataforma 33 que se extiende transversalmente en relación con el eje del álabe 25, y una base del álabe 35.

Un álabe móvil 23 presenta una punta de álabe 37 dispuesta a lo largo de un eje del álabe, una hoja de álabe 39 y una zona de plataforma 41. La zona de plataforma 41 presenta una plataforma 43 que se extiende transversalmente en relación con el eje del álabe 45, y una base del álabe 47.

La plataforma 33 de un álabe fijo 21 y la plataforma 43 de un álabe móvil 23, conforman además respectivamente una sección de una limitación 49, 51 del canal de circulación 5 para el medio de trabajo M que circula a través de la turbina de gas 1. Además, la limitación periférica 49 forma parte de la carcasa periférica 15 de la turbina. La limitación 51 del lado del rotor forma parte, además, del rotor de turbina 19 que gira en el estado de funcionamiento de la turbina de gas 1.

Como se indica esquemáticamente en la fig. 1, y como se muestra en detalle en la fig. 2, la plataforma 33 de un álabe fijo 21 y la plataforma 43 de un álabe móvil 23, se conforman mediante una pieza de chapa de deformación elástica, adyacente a la hoja de álabe 29, 39.

La fig. 2 muestra, a modo representativo, una zona de plataforma 61 para una zona de plataforma 31, 41. Además, el álabe de turbina 63 que se muestra en la fig. 2 se presenta, a modo representativo, para un álabe fijo 21 de un primer escalón de álabe fijo 7, o de un segundo escalón fijo 9. El álabe de turbina 63 también se presenta, a modo representativo, para un álabe móvil 23 que se muestra en la fig. 1, de un primer escalón del álabe móvil 11, o de un segundo escalón del álabe móvil 13. En el caso del álabe de turbina 63, se trata preferentemente de un álabe fijo.

El álabe de turbina 63 presenta una hoja de álabe 67 representada en estado desmontado. En la zona de plataforma 61 en la base de la hoja del álabe 67, se conforma una plataforma 71 que se extiende transversalmente en relación con el eje del álabe 73. Además, por una parte, la plataforma 71 se conforma mediante una primera pared de plataforma 70 que no porta la hoja de álabe 67, y una segunda pared de plataforma 69 que porta la hoja de álabe.

La primera pared de plataforma 70 no portante está conformada mediante una primera pieza de chapa 77 de deformación elástica, y por otra parte, mediante una segunda pieza de chapa 79 de deformación elástica. La primera pieza de chapa 77 de deformación elástica, se encuentra dispuesta de manera adyacente a un primer tope 81, sobre un lado de la hoja del álabe 67. La segunda pieza de chapa 79 de deformación elástica, se encuentra dispuesta de manera adyacente a un segundo tope 83, sobre el otro lado de la hoja del álabe 67. Además, el primer tope 81 y el segundo tope 83 están diseñados respectivamente en forma de una ranura, en las que respectivamente la pieza de chapa 77 de deformación elástica, y la segunda pieza de chapa 79 de deformación elástica, empujan con su borde que finaliza en la hoja del álabe 67. Por otra parte, la primera pieza de chapa 77 de deformación elástica y la seguna pieza de chapa 79 de deformación elástica, se retienen en otro tope 85, 87 del álabe de turbina 63. En el caso de la presente forma de ejecución, la primera 77 y la seguna pieza de chapa 79 con deformación elástica, se encuentran unidas respectivamente con el tope 85, 87. Alternativa o adicionalmente, las piezas de chapa 77, 79 con deformación elástica, también podrían enganchar por detrás respectivamente en los demás topes 85, 87.

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De la manera indicada anteriormente, entre los álabes de turbina 21, 23 de un primer 7, 11 y de un segundo escalón del álabe 9, 13, se conforma una limitación del canal de circulación 5 mediante piezas de chapa 77, 79 con deformación elástica. De esta manera, el empleo de una plataforma 71 no portante, de pared delgada, para la representación de la limitación del canal de circulación, en forma de una primera pieza de chapa 77 con deformación elástica y de una segunda pieza de chapa 79 con deformación elástica, permite la acción simultánea de las piezas de chapa 77, 79 con deformación elástica, como un elemento de obturación. Un elemento de obturación de esta clase resulta lo suficientemente flexible como para permitir movimientos relativos de los álabes de turbina adyacentes y presenta, no obstante, un efecto de obturación suficiente. De esta manera, se evita el empleo de un elemento de obturación, como sería necesario para la obturación de juntas en el caso de las plataformas convencionales de hasta el momento. De esta manera, se evitan los diseños de alojamiento potencialmente riesgosos, y estructural y térmicamente inapropiados de un elemento de obturación de esta clase. Sobre la superficie posterior 89 de la plataforma 71 se conforman un primer espacio de refrigeración 91 y un segundo espacio de refrigeración 93 en forma de un espacio intermedio, que permiten refrigerar óptimamente la plataforma 71 en la zona de la base del álabe de turbina 63, en el recorrido de la transición desde la hoja del álabe 67 hacia la plataforma 71. De esta manera, un diseño del borde de la plataforma que convencionalmente se conforma de manera compleja, se diseña de manera simple y sin zonas expuestas a riesgos térmicos. Para el refuerzo de la refrigeración en los espacios de refrigeración 91, 93, se optimiza en relación con su estructura la continuación del diseño portante 95, 97 del álabe 63, que parte de la base de la hoja del álabe 67 hacia la base del álabe aquí no representada (símbolos de referencia 35, 47 en la fig. 1), para reforzar las medidas de refrigeración.

De acuerdo con la modalidad de funcionamiento del álabe de turbina 63, en forma de un álabe fijo 21 que se muestra en la fig. 1, o en forma de un álabe móvil 23 que se muestra en la fig.1, se produce la fijación de la primera pieza de chapa 77 con deformación elástica y de la segunda pieza de chapa 79 con deformación elástica en los topes 81, 83, 85, 87, durante el funcionamiento del álabe de turbina 63 en la turbina de gas 1. En el caso de un funcionamiento rotatorio del álabe de turbina 63, en forma de un álabe móvil 23 en un rotor de turbina axial 19, se produce una fuerza centrífuga mediante la rotación, que actúa desde la base de la hoja del álabe 67 en la dirección 99 de la hoja del álabe 67. Además, también surge una caída de presión como en el caso de un álabe fijo 21.

Durante el funcionamiento de un álabe de turbina 63, en forma de un álabe fijo 21 que se muestra en la fig. 1 en una carcasa periférica de turbina 15, se produce una caída de presión a partir de la superficie posterior 89 de una plataforma 71 mediante un medio refrigerante, desde la base de la hoja del álabe 67 en la dirección de la hoja del álabe 67.

La dirección 99 tanto de una fuerza centrífuga mencionada anteriormente para un álabe móvil 23, así como la dirección 99 de la caída de presión para un álabe fijo 21, se indican en la fig. 2 mediante la flecha 99. De acuerdo con la ejecución del álabe de turbina 63 como álabe móvil 23 o álabe fijo 21, la plataforma 71 en forma de las piezas de chapa 77, 79 con deformación elástica, se presiona contra los topes 81, 83 mediante la fuerza centrífuga o bien, mediante la caída de presión. De esta manera, las piezas de chapa 77, 79 con deformación elástica de la plataforma 71 se encuentran sujetadas mediante la fuerza centrífuga o bien, mediante presión, y simultáneamente desarrollan su acción de separación entre el canal de circulación 5 expuesto al gas caliente y la superficie posterior 89 de la plataforma 71, expuesta al medio refrigerante.

La segunda pared 69 portante de la plataforma 71 presenta una estructura portante optimizada en relación con su estructura, y debido a su acondicionamiento permite una plataforma muy accesible y refrigerada, también en sus bordes 75. En la base de la hoja del álabe 67, la transición desde la hoja del álabe 67 hacia la plataforma 71, se denomina también zona de curva apainelada.

En el recorrido de dicha transición 65, la primera pared de la plataforma 70 presenta un redondeo aerodinámico 104. Las piezas de chapa 77, 79 correspondientes con deformación elástica, debido a su diseño flexible en relación con su curvatura en la transición 65, se pueden ajustar óptimamente a las condiciones y esfuerzos que predominen allí. En particular, dicho redondeo 104 acondicionado aerodinámicamente concierne no sólo a la circulación del medio de trabajo por parte del gas caliente, sino que también concierne a la circulación del fluido refrigerante 101 sobre la superficie posterior 89 de la plataforma 71 y en los espacios de refrigeración 91, 93. El grosor de pared de la pared restante de la plataforma 70 es esencialmente más reducido que el grosor de la segunda pared de plataforma 69. La segunda pared portante 69 de la plataforma presenta un escalón 103 entrante, en su recorrido en la transición 65 frente a la primera pared de la plataforma 70 y a continuación de una pared 68 de la hoja del álabe 67. Además, el grosor de la pared 68 de la hoja del álabe permanece esencialmente invariable. De esta manera, los espacios de refrigeración 91, 93 se conforman como espacios intermedios 69 para la refrigeración de la plataforma 71. La altura 105 de los espacios de refrigeración 91, 93 se define esencialmente mediante la altura del escalón 103.

En la zona de la curva apainelada 65 se dispone una cantidad mayor de pasos de refrigeración 107 por superficie, que en la zona de la plataforma. Esto permite obtener una zona de curva apainelada óptimamente refrigerada. La condición para ello consiste, entre otros, en el redondeo 104 aerodinámico ventajoso de la primera pared no portante 70 de la plataforma, y el recorrido del escalón entrante frente a la primera pared de plataforma 70, a continuación de la pared 68 de la hoja de álabe, en forma de la segunda pared portante 69 de la plataforma. Mediante la cantidad elevada de pasos de refrigeración 107 en la transición 65, también se mantiene lo más reducida posible, de manera ventajosa, la acumulación de material en la zona de la curva apainelada.

La conducción del medio refrigerante 101 se indica en la fig. 2 mediante flechas. Además, el medio refrigerante 101 se conduce desde la superficie posterior 89 de la plataforma 71, en primer lugar, hacia la zona de la plataforma 61 y 5 hacia la zona de la curva apainelada 65, es decir, que no se suministra directamente a una refrigeración de la hoja del álabe. Además, se encuentra dispuesta una parte plana 109 correspondiente en el interior de la hoja del álabe 67, entre las segundas paredes de la plataforma 69, aproximadamente a la altura del escalón 103. Más bien, el medio refrigerante 101 utilizado para la refrigeración de la zona de la curva apainelada 65, se utiliza nuevamente para una refrigeración de la hoja del álabe 67. Con dicho fin, en la parte superior de la zona de la curva apainelada

10 65, se provee otro orificio de refrigeración 111 hacia la zona de la base de la hoja del álabe 67, a través del cual el medio refrigerante 101 entra en el interior de la hoja del álabe 67.

En resumen, para garantizar una refrigeración mejorada de una zona de plataforma y de una transición 65 desde una hoja de álabe 67 hacia una plataforma 71 de un álabe de turbina 63, y de esta manera, la refrigeración de una limitación de un canal de circulación 5 de una turbina de gas 1, en el caso de un álabe de turbina 67 con una hoja de 15 álabe 67 dispuesta a lo largo de un eje de álabe 73, y con una zona de plataforma 61 que presenta una plataforma 71 dispuesta en la base de la hoja de álabe 67, que se extiende transversalmente al eje del álabe 73, en donde la plataforma 71 presenta una primera pared de plataforma 70 que no porta la hoja de álabe 67, y una segunda pared de plataforma 69 que porta la hoja de álabe 67, en donde de acuerdo con el concepto recomendado, en la base de la hoja del álabe 67, en el recorrido de una transición 65 desde la hoja del álabe 67 hacia la plataforma 71, la

20 primera pared 70 de la plataforma presenta un redondeo aerodinámico 104 en su recorrido, y la segunda pared 69 de la plataforma presenta un escalón 103 entrante, en su recorrido frente a la primera pared 70 de la plataforma y a continuación de la hoja del álabe 67.

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15

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25

30

35

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Claims

REIVINDICACIONES

1.

Álabe de turbina (63) con una hoja de álabe (67) dispuesta a lo largo de un eje de álabe (73), y con una zona de plataforma (61) que presenta una plataforma (71) dispuesta en la base de la hoja de álabe, que se extiende transversalmente al eje del álabe (73), en donde la plataforma (71) presenta una primera pared de plataforma (70) que no porta la hoja de álabe y una segunda pared de plataforma (69) que porta la hoja de álabe, en donde en la base de la hoja de álabe (67), en el recorrido de una transición (65) de la hoja de álabe (67) hacia la plataforma (71), la primera pared de plataforma (70) presenta un redondeo aerodinámico (104) en su recorrido, y caracterizado porque la segunda pared de plataforma (69) presenta en su desarrollo un escalón (103) entrante, frente a la primera pared de plataforma (70) y a continuación de la hoja de álabe (67).
2.

Álabe de turbina (63) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque entre el redondeo (104) de la primera pared de plataforma (70) y el escalón (103) de la segunda pared de plataforma (69), se conforma un espacio intermedio (91, 93) para la refrigeración de la plataforma (71).
3.

Álabe de turbina (63) de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el espacio intermedio (91, 93) presenta una altura (105) invariable, definida esencialmente mediante una altura del escalón, a lo largo del recorrido completo de la plataforma (71).
4.

Álabe de turbina (63) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la segunda pared de plataforma (69) presenta un grosor de pared (69) que es mayor que un grosor de pared de la pared restante (70) de la plataforma.
5.

Álabe de turbina (63) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la segunda pared de plataforma (69) presenta pasos de refrigeración (107), en donde una cantidad de pasos de refrigeración (107) por superficie en el recorrido de la transición (65) es mayor que en la zona de plataforma restante.
6.

Álabe de turbina (63) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la primera pared de plataforma (70) está conformada por una pieza de chapa (77, 79) de deformación elástica, adyacente a la hoja del álabe (67).
7.

Álabe de turbina (63) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la plataforma (71) se extiende a ambos lados de la hoja del álabe (63) de manera igualmente cualitativa.
8.

Turbina de gas (1) con un canal de circulación (5) que se extiende a lo largo de un eje (3), con una sección transversal de forma anular para un medio de trabajo (M), con un segundo escalón de álabe (9, 13) detrás de un primer escalón de álabe (7, 11) dispuesto a lo largo del eje (3), en donde un escalón de álabe (7, 9, 11, 13) presenta una pluralidad de álabes de turbina (63) dispuestos de forma anular, que se extienden radialmente en el canal de circulación (5), de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes.
9.

Turbina de gas (1) de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizada porque en el caso de un funcionamiento rotatorio de un álabe de turbina (63), en forma de un álabe móvil (23) en un rotor de turbina axial, se produce una fuerza centrífuga mediante la rotación, que actúa desde la base de la hoja del álabe en la dirección (99) de la hoja del álabe, en donde la pieza de chapa (77, 79) de deformación elástica se encuentra presionada contra un tope (81, 85) mediante la fuerza centrífuga, y de esta manera, se encuentra sujetada mediante la fuerza centrífuga.
10.

Turbina de gas (1) de acuerdo con la reivindicación 8 ó 9, caracterizada porque en el caso de un funcionamiento de un álabe de turbina (63), en forma de un álabe fijo (21) en una carcasa periférica de turbina (15), se produce una caída de presión mediante un medio refrigerante, desde la base de la hoja del álabe en la dirección (99) de la hoja del álabe, en donde la pieza de chapa (77, 79) de deformación elástica se encuentra presionada contra un tope (81, 83) mediante la caída de presión, y de esta manera, se encuentra sujetada mediante presión.