ES2371095T3 - Sistema de equilibrado para rotor de turbomáquina. - Google Patents

Abstract

Sistema de equilibrado de rotor de turbomáquina (61) que comprende una brida de equilibrado (52) provista de un alma anular (64) delimitada radialmente, en un primer sentido (70), por una zona de unión (74) a partir de la cual se extiende radialmente, en dicho primer sentido (70), una pluralidad de aberturas pasantes (78) hacia una extremidad radial libre de la brida (76), presentando cada abertura pasante (78) una cima radial (80), según un segundo sentido (72) opuesto a dicho primer sentido (70), perteneciente a dicha zona de unión (74), comprendiendo dicho sistema, además, una pluralidad de masas de equilibrado (54) montadas fijamente sobre dicha brida de equilibrado (52) por medio de, por lo menos, un conjunto tornillo / tuerca (56) que atraviesa una de dichas aberturas (78), estando uno de dichos elementos tomado entre la tuerca (88) y la cabeza de tornillo (86) apoyado contra una primera cara (90) de dicha brida de equilibrado (52) y estando dicha masa de equilibrado (54) apoyada contra una segunda cara (92) de dicha brida de equilibrado, opuesta a la primera cara (90), caracterizado porque para cada una de dichas aberturas pasantes (78), dicha brida de equilibrado (52) presenta sobre su primera cara (90), un primer hueco (94) que pasa por dicha cima radial (80) y que se extiende hacia uno y otro lado de dicha zona de unión (74), estando desprovisto este primer hueco (94) de contacto con dicho elemento tomado entre la tuerca (88) y la cabeza del tornillo (86), presentando dicha brida de equilibrado (52), sobre su segunda cara (92), un segundo hueco (98) que pasa por dicha cima radial (80) y que se extiende hacia uno y otro lado de dicha zona de unión (74), estando este segundo hueco (98) desprovisto de contacto con dicha masa de equilibrado (54).

Description

Sistema de equilibrado para rotor de turbomaquina

Dominio de la tecnica

La presente invenci6n se refiere de forma general a un sistema de equilibrado de rotor de turbomaquina, asi como a un m6dulo de turbomaquina que comprende por lo menos un sistema de equilibrado como tal. Un sistema de equilibrado como tal es conocido, por ejemplo, a partir del documento EP 4 879 792.

La invenci6n concierne igualmente a una turbomaquina equipada de por lo menos un m6dulo como tal, tomando la turbomaquina, con preferencia, la forma de un turborreactor para aeronave.

Estado de la tecnica anterior

En los m6dulos de turbomaquina existentes, tales como compresores o turbinas, esta previsto habitualmente un sistema de equilibrado del rotor que comprende una brida anular de equilibrado sobre la cual se montan unas masas de equilibrado, con la ayuda de pernos alojados en unas aberturas pasantes de la brida anular. Asi, las masas pueden repartirse alrededor de la brida en la forma deseada, asegurando un buen equilibrado del m6dulo de turbomaquina asociado. Por este hecho, este tipo de sistema de equilibrado del rotor es calificado, generalmente, de modular.

Mas precisamente, la brida anular de equilibrado comprende habitualmente un alma anular delimitada radialmente, en un primer sentido, por una zona de uni6n a partir de la cual se extiende radialmente, en este primer sentido, una pluralidad de aberturas pasantes, hacia una extremidad radial libre de la brida, presentando cada abertura pasante una cima radial, segun un segundo sentido opuesto al primer sentido, perteneciente a dicha zona de uni6n. De forma general, el primer sentido es el que va radialmente hacia el interior, y el segundo sentido opuesto es el que va radialmente hacia el exterior.

Ademas, el sistema comprende, por lo tanto, una pluralidad de masas de equilibrado montadas fijamente sobre la brida anular de equilibrado por medio de, por lo menos, un conjunto tornillo / tuerca que atraviesa una de las aberturas, estando la cabeza del tornillo apoyada contra una primera cara de la brida anular de equilibrado y estando la masa de equilibrado apoyada contra una segunda cara de la brida anular de equilibrado, opuesta a la primera cara.

Durante estudios realizados en el marco de la determinaci6n de los esfuerzos sufridos por la brida de equilibrado, se ha remarcado que los esfuerzos tangenciales mas grandes estaban localizados a la altura de la cima radial de cada abertura pasante, por lo tanto, sobre y en la proximidad de la zona de uni6n citada anteriormente. A titulo indicativo, se precisa que los esfuerzos tangenciales estan ligados esencialmente a los efectos centrifugo y termico.

Ademas, se hace notar que las porciones de la brida de equilibrado muy solicitadas tangencialmente estan igualmente sometidas a esfuerzos axiales por el ajuste del conjunto tornillo / tuerca. Asi, la combinaci6n de estos esfuerzos tangenciales y axiales puede conducir a una vida util muy escasa de la brida de equilibrado, y generar, por otra parte, riesgos importantes de deterioro de esta brida.

Exposicion de la invencion

Por lo tanto, la invenci6n tiene como objetivo proponer un sistema de equilibrado de rotor de turbomaquina asi como un m6dulo de turbomaquina que resuelven los inconvenientes mencionados anteriormente, relativos a las realizaciones de la tecnica anterior.

Para lograrlo, la invenci6n tiene como objeto, en primer lugar, un sistema de equilibrado de rotor de turbomaquina que comprende una brida anular de equilibrado provista de un alma anular delimitada radialmente, en un primer sentido, por una zona de uni6n a partir de la cual se extiende radialmente, en el primer sentido, una pluralidad de aberturas pasantes, hacia una extremidad radial libre de la brida, presentando cada abertura pasante una cima radial, segun un segundo sentido opuesto al primer sentido, perteneciente a la zona de uni6n, comprendiendo ademas el sistema, una pluralidad de masas de equilibrado montadas fijamente sobre la brida anular de equilibrado por medio de, por lo menos, un conjunto tornillo / tuerca que atraviesa una de las aberturas, estando apoyado uno de los elementos tomado entre la tuerca y la cabeza del tornillo, contra una primera cara de la brida anular de equilibrado y estando apoyada la masa de equilibrado contra una segunda cara de la brida anular de equilibrado, opuesta a la primera cara.

Segun la invenci6n, para cada una de las aberturas pasantes, la brida anular de equilibrado presenta sobre su primera cara, un primer hueco que pasa por la cima radial y que se extiende a uno y otro lado de la zona de uni6n, estando desprovisto este primer hueco de contacto con el elemento tomado entre la tuerca y la cabeza del tornillo,

presentando la brida de equilibrado, sobre su segunda cara, un segundo hueco que pasa por la cima radial y que se extiende hacia uno y otro lado de la zona de uni6n, estando este segundo hueco desprovisto de contacto con la masa de equilibrado.

Asi, la invenci6n propone una soluci6n astuta que permite desviar los esfuerzos axiales derivados del ajuste del conjunto tornillo / tuerca fuera de la zona de la brida anular de equilibrado fuertemente solicitada, por otra parte, por los esfuerzos tangenciales, estando esta zona, como se mencion6 anteriormente, centrada sobre la cima radial de la abertura pasante respectiva.

En efecto, los huecos previstos estan, por lo tanto, realizados de forma tal de desembocar justo en las aberturas pasantes asociadas, realizandose estos huecos a uno y otro lado de dicha zona de uni6n, a saber, conjuntamente sobre el alma anular de la brida y sobre una porci6n denominada agujereada, igualmente anular y que integra las diferentes aberturas pasantes. De este modo, para cada una de las aberturas pasantes, dicho elemento tomado entre la tuerca y la cabeza de tornillo ya no esta apoyado contra la cima radial de la cual este esta alejada una distancia igual a la profundidad del primer hueco, lo que hace que no se genere casi ningun esfuerzo axial sobre esta cima, muy solicitada tangencialmente por los efectos centrifugo y termico.

En consecuencia, el desacoplamiento de los esfuerzos tangenciales y axiales operado en la presente invenci6n, conduce ventajosamente a aumentar la vida util de las bridas de equilibrado, e igualmente limita en gran medida los riesgos de deterioro de las mismas.

Se indica que la invenci6n preve que cada hueco se situe alrededor de la abertura pasante asociada, sobre y en la proximidad de la cima radial. Naturalmente, el hueco correspondiente, igualmente asimilable a una escotadura o a un destalonamiento, podria extenderse de forma mas importante alrededor de la abertura, incluso todo alrededor de esta ultima, sin salir del alcance de la invenci6n.

Finalmente, la brida anular de equilibrado puede, de forma indiferente, estar prevista para ser anadida de forma fija sobre un disco de rotor, en particular sobre su porci6n radial interna ensanchada de definici6n del orificio, igualmente denominado cubo del disco o "puerro", o bien, para ser confundida con una brida de uni6n cualquiera que forme parte integrante del m6dulo de turbomaquina asociada.

Con preferencia, en la secci6n transversal de la brida que pasa por las aberturas pasantes, la zona de uni6n toma la forma de un circulo centrado sobre un eje de la brida anular.

Ademas, siempre en la secci6n transversal de la brida anular que pasa por las aberturas pasantes, la cima radial de cada abertura pasante toma, con preferencia, la forma de un punto perteneciente al circulo centrado sobre el eje de la brida anular.

Preferentemente, los primeros huecos estan constituidos por una unica ranura circular practicada sobre la primera cara, de forma centrada sobre el eje de la brida anular, y los segundos huecos estan constituidos por una unica ranura circular practicada sobre la segunda cara, igualmente de forma centrada sobre el eje de la brida anular. Esta soluci6n es ventajosa en el sentido en que permite, con la ayuda de una simple y unica operaci6n de mecanizado de una de las caras de la brida anular de equilibrado, obtener la totalidad de los huecos de esta cara.

Siempre de manera preferente, cada masa de equilibrado esta montada sobre la brida de equilibrado por medio de dos conjuntos tornillo / tuerca que atraviesan respectivamente dos aberturas directamente consecutivas.

Ademas, se preve, con preferencia, para cada abertura pasante, que la cabeza del tornillo apoye contra la primera cara de la brida de equilibrado, estando entonces la tuerca apoyada contra la masa de equilibrado. Naturalmente, seria posible prever una situaci6n inversa en la que la tuerca este apoyada contra la primera cara de la brida de equilibrado y la cabeza del tornillo apoyada contra la masa de equilibrado, sin salir del alcance de la invenci6n.

Finalmente, cada abertura pasante toma la forma de un fest6n o de un agujero. A titulo indicativo, el fest6n es, de forma clasica, abierto radialmente en el primer sentido, a saber, desembocando a la altura de la extremidad radial libre de la brida, mientras que el agujero presenta, en lo que a este respecta, una secci6n cerrada.

La invenci6n tiene igualmente como objeto un disco de rotor de turbomaquina que comprende un sistema de equilibrado tal como el descrito anteriormente, siendo llevada dicha brida de equilibrado por un cubo de dicho disco, con el cual esta puede estar realizada en una sola pieza.

Por otra parte, la invenci6n igualmente tiene como objeto un m6dulo de turbomaquina que comprende por lo menos un sistema de equilibrado de rotor tal como el presentado anteriormente.

Con preferencia, el m6dulo es una turbina o un compresor de turbomaquina, de alta presi6n o de baja presi6n.

Finalmente, la invenci6n tiene como otro objeto una turbomaquina tal como un reactor de aeronave, que comprende por lo menos un m6dulo tal como el descrito anteriormente.

Otras ventajas y caracteristicas de la invenci6n se haran evidentes a partir de la siguiente descripci6n detallada no limitativa.

Breve descripcion de los dibujos

Esta descripci6n se realizara con respecto a los dibujos anexos, entre los cuales:

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la figura 1 representa una vista parcial lateral de un m6dulo de turbomaquina segun un modo de realizaci6n preferido de la presente invenci6n;

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la figura 2 muestra una vista parcial en perspectiva de la brida anular de equilibrado destinada a formar parte integrante del sistema de equilibrado de rotor perteneciente al m6dulo de turbomaquina mostrado en la figura 1;

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la figura 3 muestra una vista en corte segun la linea III -III de la figura 2, sobre la cual han sido anadidos una masa de equilibrado y sus medios de montaje asociados;

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la figura 4 muestra una vista en corte segun la linea IV - IV de la figura 3; y

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la figura 5 muestra una vista parcial en corte segun la linea V -V de la figura 1.

Exposicion detallada de los modos de realizacion preferidos

Con referencia a la figura 1, se ve una parte de un m6dulo 1 de turbomaquina segun un modo de realizaci6n preferido de la presente invenci6n, siendo aqui, este m6dulo, una turbina de alta presi6n denominada turbina HP de la turbomaquina, tomando, en lo que a esta respecto, la forma de un turborreactor para aeronave.

En la figura 1 se puede distinguir la parte de rotor de la turbina HP, situada aguas abajo de una camara de combusti6n 2 del turborreactor. A este respecto, se hace notar que las nociones de "aguas arriba" y "aguas abajo" empleadas a continuaci6n deben considerarse con respecto a una direcci6n principal de circulaci6n de los gases a traves de la turbomaquina, a la que se hace referencia esquematicamente con la flecha 4, siendo esta direcci6n sensiblemente paralela a un eje longitudinal 6 del turborreactor, correspondiente simultaneamente a un eje del m6dulo 1 y de los discos que lo componen.

En efecto, el m6dulo 1 comprende un disco principal de rotor denominado disco de soporte de alabes 8, de eje 6, que atraviesa un sistema de ejes 10 del turborreactor gracias a la presencia de un orificio 12. Mas precisamente, este orificio 12 esta realizado de forma conocida a la altura de una porci6n radial interna ensanchada 14, que constituye la porci6n de mayor espesor del disco 8, y delimitada por una cara aguas arriba 16 y una cara aguas abajo 18, ambas dos ortogonales al eje 6. La porci6n radial interna ensanchada 14 que forma el cubo del disco, igualmente denominado "puerro", presenta por lo tanto un espesor sensiblemente constante segun la direcci6n del eje 6, que es igual a la longitud del orificio 12 en esta misma direcci6n.

A la altura de una porci6n de extremidad radial externa 20 del disco 8, se encuentran montados unos alabes de turbina 22 a traves de los cuales se pueden expandir los gases que escapan de la camara de combusti6n 2.

Sobre el flanco aguas abajo 23 del disco de soporte de los alabes 8 esta dispuesta una brida anular de uni6n 24 que sirve para la fijaci6n de este disco 8 sobre una parte aguas abajo del m6dulo, no representada. Como es visible en la figura 1, la brida anular de uni6n aguas abajo 24 esta en voladizo a partir del flanco aguas abajo 23 con el cual esta esta realizada de una sola pieza, a la altura de una parte situada por encima de la porci6n radial interna ensanchada

14.

Por otra parte, sobre el flanco aguas arriba 26 del disco de soporte de los alabes 8, esta dispuesta otra brida anular de uni6n 28 que sirve para la fijaci6n de este disco 8 sobre otro m6dulo de la turbomaquina y, mas especificamente, sobre el compresor de alta presi6n, denominado compresor HP (no representado), que comprende en lo que a este respecta, una brida anular de uni6n aguas abajo 30. Todavia aqui, como es visible en la figura 1, la brida anular de uni6n aguas arriba 28 esta en voladizo a partir del flanco aguas arriba 26 con el cual esta esta realizada de una sola pieza, a la altura de una parte situada por encima de la porci6n radial interna ensanchada 14.

Mas aun, ademas de la funci6n de montaje con el compresor HP, esta brida anular de uni6n aguas arriba 28 sirve igualmente para el montaje de un disco laberintico 32 situado aguas arriba del disco de soporte de alabes 8, cuya funci6n principal, conocida por el experto en la tecnica, reside en la ayuda a la refrigeraci6n de este disco 8 y de los alabes que este lleva. En efecto, el disco 32, que comprende uno o varios dispositivos anulares de estanqueidad de tipo laberintico 34 tangentes al estator del m6dulo, permite definir un espacio anular de refrigeraci6n 36 hacia aguas abajo, entre este mismo y el disco 8 a refrigerar. Asi, el aire fresco que penetra en el interior de este espacio 36, llega a adherirse al flanco aguas arriba 26 del disco 8, antes de llegar, radialmente hacia el exterior, a un circuito de aire a traves de los alabes 22, como se muestra esquematicamente mediante la flecha 38 de la figura 1.

En este modo de realizaci6n preferida de la presente invenci6n, el disco laberintico 32 esta dispuesto entre las dos bridas anulares de uni6n 28, 30 sobre las cuales este esta montado fijamente con la ayuda de pernos 40 que sirven para el montaje de las dos bridas, y repartidos todo alrededor del eje 6.

El disco laberintico 32 atraviesa igualmente el sistema de ejes 10 del turborreactor, gracias a la presencia de un orificio 44. Mas precisamente, este orificio 44 esta realizado de forma conocida a la altura de una porci6n radial interna ensanchada 46, que constituye la porci6n de mayor espesor del disco 32, y delimitada por una cara aguas arriba 48 y una cara aguas abajo 50, ambas dos ortogonales al eje 6. La porci6n radial interna ensanchada 46 o cubo del disco, igualmente denominado "puerro", presenta por lo tanto un espesor sensiblemente constante segun la direcci6n del eje 6, que es igual a la longitud del orificio 44 en esta misma direcci6n. A este respecto, de manera conocida por el experto en la tecnica y como se representa en las figuras, el disco presenta, radialmente desde el interior hacia el exterior, el cubo 46, una cubierta o tapacubos, y finalmente una corona conformada en funci6n de las necesidades detectadas.

En este modo de realizaci6n preferida, esta dispuesta una brida anular de equilibrado 52, equipada con masas de equilibrado 54, sobre la porci6n radial interna ensanchada o cubo 46. Mas precisamente, esta brida anular de equilibrado 52 esta realizada en una sola pieza con la porci6n radial interna ensanchada 46, desde la cual esta hace voladizo hacia aguas arriba y despues radialmente hacia el interior, a partir de la cara 48. De una forma general, la brida 52 y las masas 54 que estan alli anadidas de forma determinada, forman juntas un sistema de equilibrado de rotor de turbomaquina 61.

Dado que esta brida de equilibrado 52 es distinta de las bridas de uni6n indicadas anteriormente, las masas de equilibrado 54 pueden estar entonces montadas de forma definitiva sobre esta brida 52, con anterioridad a la operaci6n de uni6n del m6dulo 1 con otro m6dulo de la turbomaquina. El fabricante de un m6dulo 1 como tal de turbomaquina es capaz, por consiguiente, de garantizar un montaje satisfactorio del sistema de equilibrado, en particular de las masas 54 sobre la brida 52 con la ayuda de los pernos 56, porque el montaje ulterior de este mismo m6dulo 1 con otro m6dulo de turbomaquina, en este caso el compresor HP, no requiere un desmontaje / montaje de las masas de equilibrado ya instaladas sobre la brida 52 prevista con este fin.

Como es visible en la figura 1, se puede procurar que la brida de equilibrado 52 este en voladizo desde la cara 48 hacia aguas arriba a la altura de la extremidad radial externa de la misma, a saber, a la altura de la intersecci6n de esta cara 48 ortogonal al eje 6, con el resto de un flanco aguas arriba 58 de este disco 32, opuesto a un flanco aguas abajo 60 que delimita el espacio de refrigeraci6n 36. Por otra parte, se hace notar que los flancos 58 y 60 estan dispuestos a la altura de una cubierta o tapacubos del disco 32.

Como consecuencia, debe comprenderse que la brida de equilibrado 52 esta desprovista de funci6n de uni6n con otro elemento de la turbomaquina, ya sea este un elemento del mismo m6dulo 1 o de un m6dulo adyacente de la turbomaquina, lo cual implica que su funci6n reside unicamente en el soporte de las masas de equilibrado 54. Asi, ningun elemento de la turbomaquina diferente que las masas de equilibrado 54 es fijado sobre esta brida anular de equilibrado 52 que, como es visible en la figura 1, esta dispuesta de forma radialmente interior con respecto a las bridas anulares de uni6n 28, 30 mencionadas anteriormente, que sirven para la fijaci6n de la turbina HP sobre el compresor HP asi como para el soporte del disco laberintico 32.

Con referencia ahora a las figuras 2 a 4, se puede ver una de las particularidades de la presente invenci6n, que reside en la concepci6n particular de la brida anular de equilibrado 52, de eje 6, igualmente denominado eje de la brida anular.

La brida anular de equilibrado 52 comprende esencialmente dos porciones contiguas y desplazadas segun una direcci6n radial 62 de la brida, a saber, un alma anular 64 que constituye la parte radial externa de esta brida, y una porci6n agujereada 66 que constituye la parte radial interna de esta ultima. El alma 64 o porci6n principal de la brida 52, es llena e integra una porci6n anular de uni6n 68 que asegura el empalme de la brida sobre la cara 48 de la porci6n radial interna ensanchada 46 del disco 32.

El alma 64 se extiende, por lo tanto, en la direcci6n radial 62 segun un primer sentido 70 correspondiente al sentido que va hacia el interior, hasta una zona denominada de uni6n, esquematizada por las lineas punteadas 74, y que separa este alma 64 de la porci6n agujereada 66, tomando con preferencia, la zona de uni6n 74, la forma de un cilindro ficticio de secci6n circular centrado en el eje 6. Debe notarse que el segundo sentido 72 asociado a la direcci6n radial 62 y mostrado en las figuras, corresponde al que va hacia el exterior.

La porci6n agujereada anular 66 se extiende, por lo tanto, radialmente a partir de la zona de uni6n 74, en el primer sentido 70, hasta una extremidad radial libre de la brida 76. Por lo tanto, esta porci6n 66 integra unas aberturas pasantes 78 que se extienden cada una radialmente a partir de la zona de uni6n 74, en el primer sentido hacia la extremidad radial libre de la brida 76. Aqui, las aberturas 78 toman la forma de festones, a saber, que se extienden radialmente sobre toda la porci6n agujereada anular 66, ya que estos desembocan radialmente hacia el interior a la altura de la extremidad radial libre de la brida 76. En otros terminos, estos presentan, cada uno, un contorno abierto, contrariamente a un orificio, que presenta un contorno cerrado. A titulo de esto, las aberturas 78 podrian tomar alternativamente la forma de un orificio, sin salir del alcance de la presente invenci6n.

Ademas, se ha indicado que cada abertura pasante 78 presenta una cima radial 80 segun el segundo sentido 72, cima que pertenece a la zona de uni6n 74 mencionada anteriormente.

Mas precisamente con referencia a la figura 4, se puede percibir que las aberturas 78 que sirven para ser atravesados por unos pernos 56, disponen todas de una forma y de dimensiones sensiblemente identicas, de manera tal que, en la secci6n transversal de la brida que pasa por estas aberturas pasantes 78, o aun en la vista en corte transversal de esta figura 4, la zona de uni6n 74 toma la forma de un circulo centrado sobre el eje 6. Ademas, se puede ver que la cima radial 80 de cada abertura pasante 78 toma la forma de un punto que pertenece al circulo 74, dado que el fondo de cada uno de los festones 78 dispone preferentemente de una ligera curvatura orientada radialmente hacia el interior, segun el primer sentido 70. A este respecto, se precisa, como se muestra en la figura 3 asimilable a un corte diametral o radial, que esta cima radial 80 toma en este corte la forma de un segmento de recta preferentemente paralela al eje 6 (no representado) y se extiende en toda la longitud de la abertura 78 segun la direcci6n de este mismo eje. Ademas, este mismo segmento de recta 80 pertenece enteramente a la zona de uni6n

74.

La figura 3 muestra que las masas de equilibrado 54 (visible s6lo una en la figura 3) estan montadas fijamente sobre la brida de equilibrado 52 por medio de uno o varios conjuntos tornillo / tuerca 56 que atraviesan cada una de las aberturas 78, estando cada masa 54, preferentemente, anadida sobre la brida 52 con la ayuda de dos conjuntos tornillo / tuerca 56 que atraviesan respectivamente dos aberturas 78 directamente consecutivas en la direcci6n tangencial de la brida 52, tal como se detallara posteriormente.

Ademas, el conjunto 56 comprende, por lo tanto, un tornillo 84 que presenta una cabeza de tornillo 86 apoyada contra una primera cara 90, o cara aguas abajo de la brida 52, sensiblemente ortogonal al eje 6 y enfrentada a la cara 48 del disco laberintico 32. El conjunto comprende igualmente una tuerca 88 montada sobre una porci6n roscada del tornillo, estando esta tuerca 88 apoyada contra una cara exterior de la masa 54 asociada, cuya cara interior esta, en lo que a esta respecta, apoyada contra una segunda cara 92, o cara aguas arriba de la brida 52, sensiblemente ortogonal al eje 6 y opuesta a la primera cara 90.

Asi, desde aguas arriba hacia aguas abajo, esta previsto un apilamiento de la tuerca 88, de la masa 54, de la brida 52 y, finalmente, de la cabeza de tornillo 86, estando estos elementos, preferentemente, en contacto dos a dos.

Como se muestra en las figuras 2 a 4, para evitar forzar demasiado la brida 52 a la altura de cada cima radial 80 de abertura, se propone desviar los esfuerzos axiales debidos al ajuste del conjunto tornillo / tuerca 56 que atraviesa la abertura en cuesti6n, practicando unos huecos posicionados juiciosamente.

Efectivamente, para cada uno de los festones 78, la brida de equilibrado 52 presenta sobre su primera cara 90, un primer hueco 94 que pasa por la cima radial 80 sometida a fuertes esfuerzos tangenciales, y que se extiende a lo largo de la zona de uni6n 74, asi como radialmente a uno y otro lado de esta. En otros terminos, el hueco 94 se extiende a la vez sobre el alma anular 64 y la porci6n agujereada 66, de forma tal que se puede considerar entonces que este desemboca dentro del fest6n correspondiente 78. Como se muestra en la figura 3, estando desprovisto el primer hueco 94 de contacto con la cabeza de tornillo 86, el apoyo de esta ultima sobre la brida de equilibrado 52 se hace, por lo tanto, sobre la primera cara 90 a cierta distancia de la cima radial 80 sometida a fuertes esfuerzos tangenciales, lo cual hace que no se aplique casi ningun esfuerzo axial a la altura de esta misma cima 80. El esfuerzo axial aplicado sobre la brida 52 y debido al ajuste del conjunto 56 es, por lo tanto, desviado radialmente, de forma ventajosa, en el segundo sentido 72, hacia el coraz6n del alma anular 64 contra la cual se apoya la cabeza de tornillo 86.

A titulo indicativo, el hueco 94 esta realizado, con preferencia, con suficiente profundidad en el primer sentido 70, con el fin de recubrir la totalidad del fondo curvado del fest6n 78. Asi, prosiguiendo en este mismo primer sentido 70, la cabeza de tornillo 86 puede recobrar el contacto con el contorno del fest6n 78, contrariamente a lo que se busca alrededor de la zona de la cima radial 80.

Por razones de facilidad de fabricaci6n y como se ve mejor en la figura 4, los primeros huecos 94 estan preferentemente constituidos por una unica ranura circular 96 practicada sobre la primera cara 90, estando centrada esta ranura 96, con preferencia, de secci6n semicircular, sobre el eje 6 y siguiendo la zona de uni6n 74 en forma de circulo.

De una forma analoga que se detallara menos a continuaci6n, la brida de equilibrado 52 presenta igualmente sobre su segunda cara 92, para cada fest6n 78, un segundo hueco 98 que pasa por su cima radial 80 y que se extiende hacia uno y otro lado de la zona de uni6n 74, estando este segundo hueco 98 desprovisto de contacto con la masa de equilibrado 52. Aqui tambien, la totalidad de los segundos huecos 98 de la cara 92 puede ser realizada por una unica ranura circular 99 practicada sobre esta segunda cara 92, estando centrada esta ranura 99, con preferencia, de secci6n semicircular, sobre el eje 6 y siguiendo la zona de uni6n 74 en forma de circulo. De una manera general, existe una semejanza entre los primeros huecos 94 y los segundos huecos 98, ya que estos son preferentemente simetricos con respecto a un plano transversal dado.

Como se muestra en la figura 3, estando desprovisto cada segundo hueco 98 de contacto con la masa 54, el apoyo de esta ultima sobre la brida de equilibrado 52 se hace, por lo tanto, sobre la segunda cara 92 a cierta distancia de la cima radial 80 sometida a fuertes esfuerzos tangenciales, lo cual hace que no se aplique casi ningun esfuerzo axial a la altura de esta misma cima 80. El esfuerzo axial aplicado sobre la brida 52 y debido al ajuste del conjunto 56 es, por lo tanto, desviado radialmente, de forma ventajosa, en el segundo sentido 72, hacia el coraz6n del alma anular 64 contra la cual se apoya la cabeza de tornillo 86.

Ahora, con referencia a la figura 5, que muestra otra particularidad que puede ser combinada con la realizaci6n de los huecos descrita anteriormente con referencia a las figuras 2 a 4, se puede ver que cada masa 54 (estando representada s6lo una esquematicamente en linea punteada) esta montada fijamente sobre la brida de equilibrado 52 con la ayuda de dos conjuntos tornillo / tuerca.

Efectivamente, esta previsto un primer conjunto tornillo / tuerca identificado como 56a, que comprende un primer tornillo 84 que atraviesa una primera abertura 78, asi como un segundo conjunto tornillo / tuerca identificado como 56b, que comprende igualmente un segundo tornillo 84 que atraviesa una segunda abertura 78, desplazada de la primera abertura 78 segun un primer sentido 104 de la direcci6n tangencial 102, opuesto este primer sentido 104 a un segundo sentido 106 y correspondiente, por lo tanto, al sentido horario sobre la figura 5.

Como esta esquematizado para la segunda abertura 78 que toma la forma de un fest6n, siendo aplicable al conjunto de las aberturas pasantes 78, se hace notar que en la secci6n transversal de la brida que pasa por estas aberturas pasantes 78, o aun en la vista en corte transversal de la figura 5, una porci6n de extremidad radial 108 de la abertura, considerada segun el segundo sentido 72, esta constituida por un arco de circulo 110 de radio R1, a uno y otro lado del cual se encuentran dos arcos de circulo 112 de radio R2 inferior al radio R1. Mas precisamente, el arco de circulo 110 constituye la mayor parte de esta porci6n de extremidad radial 108, e integra en su centro la cima radial 80 mencionada anteriormente. Por otra parte, el radio R2 de los dos arcos de circulo 112 que delimitan la porci6n de extremidad radial 108, es sensiblemente identico al radio del tornillo 84, lo cual permite obtener, eventualmente, un contacto superficial entre el tornillo 84 y uno de estos dos arcos de circulo 112.

Con preferencia, el fest6n 78 presenta un eje de simetria 114 que se extiende radialmente, es decir, segun la direcci6n 62, pasando este eje de simetria 114, por lo tanto, por el eje de disco 6 y la cima radial 80. Como consecuencia, los dos arcos de circulo 112 son, por lo tanto, simetricos con respecto al eje 114 y pueden, cada uno, ser parte integrante de un flanco de extremidad tangencial de la abertura.

A este respecto, cada una de las dos aberturas 78 presenta un primer flanco de extremidad tangencial 116, con preferencia iniciado a la altura de la uni6n entre el arco de circulo central 110 y el arco de circulo 112 situado mas hacia el extremo en el segundo sentido 106, y proseguido de forma conocida por una porci6n plana sensiblemente recta y paralela a la direcci6n radial 62 y al eje de simetria 114, hasta la extremidad radial libre de brida 76. De forma analoga, cada una de las dos aberturas 78 presenta un segundo flanco de extremidad tangencial 118, con preferencia iniciado a la altura de la uni6n entre el arco de circulo central 110 y el arco de circulo 112 situado mas hacia el extremo en el primer sentido 104, y proseguido igualmente por una porci6n plana sensiblemente recta y paralela a la direcci6n radial 62 y al eje de simetria 114, hasta la extremidad radial libre de brida 76.

Una de las particularidades de esta configuraci6n reside en el hecho de prever cada tornillo 84 de diametro mas pequeno que la anchura tangencial del fest6n 78 que este atraviesa, de manera que la porci6n de extremidad radial 108 se extiende sobre una distancia tangencial importante, permitiendo reducir la concentraci6n de tensiones sobre y en la proximidad de la cima radial 80, en particular gracias a su forma evolutiva y suavizada. Con este fin, se preve, por lo tanto, que una distancia tangencial maxima D entre los dos flancos de extremidad tangencial 116, 118, correspondiente a la distancia constante entre las dos porciones planas de estos flancos 116, 118, sea superior a una longitud tangencial maxima d de dicho tornillo 84 sensiblemente identica al valor del diametro del mismo, estando comprendida la relaci6n D / d entre 1,2 y 2 y, con preferencia, pr6ximo a 1,5.

Ademas, para asegurar la retenci6n tangencial de la masa 54 sobre la brida de equilibrado 52, en primer lugar esta previsto que el primer tornillo 84 del primer conjunto 56a este apoyado contra el primer flanco de extremidad tangencial 116 de la primera abertura pasante 78 y, mas precisamente, apoyado y en contacto contra la porci6n plana de ese flanco 116, en la proximidad de la uni6n con el arco de circulo 112, como se muestra en la figura 5. Asi, el tornillo ya no esta en contacto con este arco de circulo 112, ni en contacto con el arco de circulo central 110 que integra la cima radial 80. Por otra parte, a causa del dimensionamiento particular de los diferentes elementos mencionados anteriormente, el primer tornillo 84 se situa, por lo tanto, a una distancia del segundo flanco de extremidad tangencial 118, desde el cual este esta desplazado tangencialmente segun el segundo sentido 106. Esta disposici6n permite mantener naturalmente la masa 54 atravesada casi sin juego mediante el tornillo 84, en el segundo sentido 106 con respecto a la brida 52.

De forma analoga, tambien esta previsto que el segundo tornillo 84 del segundo conjunto 56b este apoyado contra el segundo flanco de extremidad tangencial 118 de la segunda abertura pasante 78 y, mas precisamente, apoyado y en contacto contra la porci6n plana de ese flanco 118, en la proximidad de la uni6n con el arco de circulo 112, como se muestra en la figura 5. Asi, el tornillo ya no esta en contacto con este arco de circulo 112, ni en contacto con el arco

de circulo central 110 que integra la cima radial 80. Por otra parte, siempre a causa del dimensionamiento particular de los diferentes elementos mencionados anteriormente, el segundo tornillo 84 se situa, por lo tanto, a una distancia del primer flanco de extremidad tangencial 116, desde el cual este esta desplazado tangencialmente segun el primer sentido 104. Esta disposici6n permite mantener naturalmente la masa 54, igualmente atravesada, casi sin juego

5 mediante el segundo tornillo 84, en el primer sentido 104 con respecto a la brida 52.

Finalmente, para traducir el posicionamiento "excentrico" de los tornillos 84 en sus aberturas respectivas, se percibe en la figura 5 que un eje de tornillo 120 del primer tornillo esta desplazado tangencialmente en el segundo sentido 106 con respecto al eje de simetria 114 de la primera abertura, mientras que un eje de tornillo 120 del segundo tornillo 84 esta desplazado tangencialmente en el primer sentido 104 con respecto al eje de simetria 114 de la

10 segunda abertura.

Por supuesto, diversas modificaciones pueden ser aportadas por el experto en la tecnica a la invenci6n que acaba de ser descrita, unicamente a titulo de ejemplos no limitativos. A este respecto, se hace notar que si los modos de realizaci6n preferidos han sido descritos y representados con aberturas pasantes que toman la forma de festones, estas aberturas pueden ser realizadas, alternativamente, con la ayuda de simples orificios a traves de la brida de

15 equilibrado, sin salir del alcance de la invenci6n.

Claims (11)

1. REIVINDICACIONES

   1.

   Sistema de equilibrado de rotor de turbomaquina (61) que comprende una brida de equilibrado (52) provista de un alma anular (64) delimitada radialmente, en un primer sentido (70), por una zona de uni6n (74) a partir de la cual se extiende radialmente, en dicho primer sentido (70), una pluralidad de aberturas pasantes (78) hacia una extremidad radial libre de la brida (76), presentando cada abertura pasante (78) una cima radial (80), segun un segundo sentido (72) opuesto a dicho primer sentido (70), perteneciente a dicha zona de uni6n (74), comprendiendo dicho sistema, ademas, una pluralidad de masas de equilibrado (54) montadas fijamente sobre dicha brida de equilibrado (52) por medio de, por lo menos, un conjunto tornillo / tuerca (56) que atraviesa una de dichas aberturas (78), estando uno de dichos elementos tomado entre la tuerca (88) y la cabeza de tornillo (86) apoyado contra una primera cara (90) de dicha brida de equilibrado (52) y estando dicha masa de equilibrado (54) apoyada contra una segunda cara (92) de dicha brida de equilibrado, opuesta a la primera cara (90),

   caracterizado porque para cada una de dichas aberturas pasantes (78), dicha brida de equilibrado (52) presenta sobre su primera cara (90), un primer hueco (94) que pasa por dicha cima radial (80) y que se extiende hacia uno y otro lado de dicha zona de uni6n (74), estando desprovisto este primer hueco (94) de contacto con dicho elemento tomado entre la tuerca (88) y la cabeza del tornillo (86), presentando dicha brida de equilibrado (52), sobre su segunda cara (92), un segundo hueco (98) que pasa por dicha cima radial (80) y que se extiende hacia uno y otro lado de dicha zona de uni6n (74), estando este segundo hueco (98) desprovisto de contacto con dicha masa de equilibrado (54).

2. 2.

   Sistema de equilibrado (61) segun la reivindicaci6n 1, caracterizado porque, en la secci6n transversal de la brida que pasa por dichas aberturas pasantes (78), dicha zona de uni6n (74) toma la forma de un circulo centrado sobre un eje de la brida anular (6).

3. 3.

   Sistema de equilibrado (61) segun la reivindicaci6n 2, caracterizado porque, en la secci6n transversal de la brida que pasa por dichas aberturas pasantes (78), dicha cima radial (80) de cada abertura pasante toma la forma de un punto perteneciente a dicho circulo (74) centrado sobre el eje de la brida anular (6).

4. 4.

   Sistema de equilibrado (61) segun la reivindicaci6n 2 o la reivindicaci6n 3, caracterizado porque dichos primeros huecos (94) estan constituidos por una unica ranura circular (96) practicada sobre dicha primera cara (90), de forma centrada sobre el eje de la brida anular (6), y porque los segundos huecos (98) estan constituidos por una unica ranura circular (99) practicada sobre dicha segunda cara (92), de forma centrada sobre el eje de la brida anular (6).

5. 5.

   Sistema de equilibrado (61) segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque cada masa de equilibrado (54) esta montada sobre dicha brida de equilibrado (52) por medio de dos conjuntos tornillo / tuerca (56) que atraviesan, respectivamente, dos de dichas aberturas (78) directamente consecutivas.

6. 6.

   Sistema de equilibrado (61) segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque para cada abertura pasante (78) dicha cabeza de tornillo (86) apoya contra la primera cara (90) de dicha brida de equilibrado (52), y porque dicha tuerca (88) esta apoyada contra dicha masa de equilibrado (54).

7. 7.

   Sistema de equilibrado (61) segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque cada abertura pasante (78) toma la forma de un fest6n o de un agujero.

8. 8.

   Disco de rotor de turbomaquina que comprende un sistema de equilibrado (61), segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, siendo llevada dicha brida de equilibrado (52) por un cubo de dicho disco.

9. 9.

   M6dulo (1) de turbomaquina caracterizado porque comprende por lo menos un sistema de equilibrado (61) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

10. 10.

    M6dulo (1) de turbomaquina segun la reivindicaci6n 9, caracterizado porque este es una turbina o un compresor de turbomaquina.

11. 11.

    Turbomaquina que comprende por lo menos un m6dulo (1) segun la reivindicaci6n 9 o la reivindicaci6n 10.