ES2632218T3 - Disco de rotor dotado de álabes integrados para una turbina - Google Patents
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Abstract
Disco de rotor (20) dotado de álabes integrados para una turbina, que comprende: - álabes móviles (40) que están unidos en ajuste de material con un elemento de disco (30); y - un dispositivo de sellado (60) para suprimir o reducir un paso de aire de refrigeración desde un lado de alta presión (12) del disco de rotor (20), a través de unas aberturas (24) del disco de rotor (20), hasta un lado de baja presión (14) del disco de rotor (20), estando dispuestas las aberturas (24) en forma de corona y comprendiendo el dispositivo de sellado un componente anular (60) de una o varias piezas, que está dispuesto en el lado de alta presión (12) o en lado de baja presión (14) de las aberturas (24), caracterizado por que el elemento de disco (30) y los álabes móviles (40) presentan respectivos elementos de retención (38, 48) por medio de los cuales se sujeta el componente anular (60), estando enganchado el componente anular (60) en los elementos de retención (38, 48).
Description
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DESCRIPCION
Disco de rotor dotado de alabes integrados para una turbina
La presente invencion se refiere a un disco de rotor dotado de alabes integrados (en ingles: Blisk = Bladed Disk) para una turbina, en particular para una parte de alta presion de una turbina, asf como a una turbina.
Un ejemplo de un disco de rotor dotado de alabes integrados se divulga en el documento GB 2 251 897 A.
Debido a motivos aerodinamicos aumenta el rendimiento de un motor de combustion interna con la temperatura de combustion. Por este motivo, en turbinas de gas, que se utilizan en numerosas variantes en aeronaves, o bien en otros vetnculos y en aplicaciones estacionarias, se pretenden temperaturas cada vez mas altas en la camara o camaras de combustion. En la parte de alta presion de la turbina, que se conecta inmediatamente aguas abajo a la camara o camaras de combustion, todas las superficies abiertas de alabes de grna o moviles y otros componentes que estan abiertos estan expuestos a estas altas temperaturas. Para poder hacer funcionar una turbina a la temperatura mas alta posible, los componentes expuestos a la corriente de gas caliente, en particular los alabes, se enfnan por medio de canales de refrigeracion interiores y por medio de un refrigeracion pelicular.
Los discos de rotor dotados de alabes integrados se han desarrollado para compresores que estan antepuestos a la camara de combustion y, por este motivo, no estan expuestos a las altas temperaturas de combustion. Dado que la fabricacion de un disco de rotor dotado de alabes integrados de una pieza tiene una serie de desventajas, los alabes moviles se fabrican en general de manera individual y entonces se unen en ajuste de material con un elemento de disco por medio de una soldadura de friccion o de otra manera. El documento US 2005/0232780 A1 describe un disco de rotor dotado de alabes integrados para una turbina en la que estan dispuestas unas entradas a canales de refrigeracion interiores en el respectivo vastago de un alabe. Unas plataformas dispuestas, en cada caso, entre el vastago y la pala pueden estar soldadas una con otra en direccion periferica. Alternativamente, entre los cantos de plataforma opuestos uno a otro estan dispuestas tiras de sellado.
Una desventaja del disco de rotor descrito en el documento US 2005/0232780 A1 consiste en que por entre los vastagos de los alabes moviles puede circular a traves aire de refrigeracion desde el lado de alta presion hasta el lado de baja presion del disco de rotor. Las distancias de los vastagos medidas en direccion periferica presentan, en determinados procedimientos de fabricacion y por motivos de fabricacion, unas anchuras mmimas por debajo de las cuales no puede caerse o no puede caerse sin problemas. Dado que es necesaria potencia para comprimir el aire de refrigeracion en el compresor, que se suministra luego a la turbina, cada salida no deseada de aire de refrigeracion repercute negativamente en el rendimiento y, por este motivo, debe evitarse cuando sea posible.
Un problema de la presente invencion consiste en crear un disco de rotor dotado de alabes integrados mejorado y una turbina con un disco de rotor dotado de alabes integrados.
Este problema se resuelve por medio de un disco de rotor dotado de alabes integrados y una turbina segun las reivindicaciones independientes. En las reivindicaciones subordinadas se definen unos perfeccionamientos.
La presente invencion se basa en la idea de crear, en un disco de rotor dotado de alabes integrados para una turbina, un dispositivo de sellado para suprimir o reducir un paso de aire de refrigeracion desde un lado de alta presion del disco de rotor a traves de unas aberturas hasta un lado de baja presion. Este dispositivo de sellado puede cerrar parcial o totalmente unas aberturas practicadas especialmente en forma de corona entre los vastagos de los respectivos alabes moviles contiguos. Por tanto, tambien en el caso de vastagos que presentan una longitud grande medida en direccion radial y/o una distancia grande medida en direccion periferica, es posible tambien una supresion o reduccion de un paso de aire de refrigeracion desde el lado de alta presion hasta el lado de baja presion del disco de rotor.
La presente invencion crea grados de libertad constructivos adicionales que hacen posible una optimizacion adicional del disco de rotor dotado de alabes integrados y su fabricacion. Por ejemplo, los vastagos pueden realizarse ahora mas estrechos, con lo que se mejora una afluencia de aire de refrigeracion a las entradas dispuestas en los lados de los vastagos desde los canales de refrigeracion interiores.
El dispositivo de sellado comprende un componente anular o en forma de anillo de una o varias piezas. Cuando este cierra las aberturas en el lado de baja presion del disco de rotor, el aire de refrigeracion puede fluir libremente desde el lado de alta presion hacia las entradas de los canales de refrigeracion en los alabes moviles, pero no hacia el lado de baja presion del disco de rotor. En una disposicion del dispositivo de sellado en el lado de alta presion del disco de rotor, puede ser ventajosa una disposicion de aberturas en el dispositivo de sellado, a traves de la cual puede llegar aire de refrigeracion a los vastagos de los alabes moviles y, eventualmente, a las entradas de los canales de refrigeracion interiores en los vastagos.
El componente anular consta, por ejemplo, de una o varias piezas de chapa unidas una con otra por ajuste de material, ajuste de forma o de otra manera. El componente anular esta enganchado en el elemento de retencion en el disco de rotor o se sujeta por medio de dispositivos de retencion. Los dispositivos de retencion pueden encajar, por un lado, en las aberturas y, por otro lado, sujetar el componente anular. Como tales dispositivos de retencion son
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adecuados, por ejemplo, tubos o componentes perfilados de chapa que estan dispuestos en las aberturas y, gracias a unas coronas o bordes rebordeados en sus dos extremos, sujetan el componente anular por ajuste de forma al disco de rotor.
Para ajustar el caudal masico necesario para enfriar el disco de rotor, pueden estar previstas unas aberturas en el dispositivo de sellado, cuyas superficies de seccion transversal hidraulicas determinan el caudal masico a refrigerar. Como ya se ha mencionado, sobre todo en una disposicion del dispositivo de sellado en el lado de baja presion del disco de rotor, puede entrar aire de refrigeracion desde el lado de alta presion en las entradas de los canales de refrigeracion interiores que estan dispuestos en los vastagos de los alabes moviles. Las entradas de los canales de refrigeracion pueden estas dispuestas en las superficies de los vastagos vueltas hacia el lado de alta presion y/o en las superficies laterales de los vastagos asociadas a los respectivos vastagos adyacentes y/o en las superficies de los vastagos vueltas hacia el lado de baja presion. Un suministro de aire de refrigeracion a los canales de refrigeracion a traves de una placa de cubierta, una placa de cubierta de dedos o una tobera de prevortice es especialmente ventajoso cuando las entradas de los canales de refrigeracion de un dispositivo de este tipo estan dispuestas opuestas, es decir, particularmente en los lados de los vastagos vueltos hacia el lado de alta presion.
La presente revelacion comprende ademas la idea de prever una placa de cubierta de dedos para guiar aire de refrigeracion a los alabes moviles de un disco de rotor dotado de alabes integrados. La placa de cubierta de dedos presenta en su periferia exterior unos ensanchamientos radiales similares a dedos y unas muescas radiales entre los ensanchamientos radiales similares a dedos. Por tanto, la distancia del borde exterior de la placa de cubierta de dedo desde el punto central de la placa de cubierta de dedo hasta los ensanchamientos radiales en forma de dedo es mayor que en las muescas radiales.
En el disco de rotor dotado de alabes integrados para la turbina, pueden disponerse unas entradas hacia los canales de refrigeracion en los lados de los alabes moviles o sus vastagos, pudiendo las entradas estar vueltas hacia un lado de alta presion del disco de rotor y/o hacia un lado de baja presion del disco de rotor.
La presente revelacion comprende ademas la idea de disponer en plataformas no soldadas una con otra, unos dispositivos de sellado entre los vastagos de los alabes moviles y colindantes con las plataformas, particularmente colindantes radialmente desde el interior con las plataformas. Con estos dispositivos de sellado, se puede impedir o evitar una corriente de gas en direccion radial por entre las plataformas de alabes moviles adyacentes. En particular, puede impedir o reducirse tanto un paso de aire de refrigeracion por las aberturas o espacios intermedios entre los vastagos de los alabes moviles en direccion radial hacia fuera hacia las palas como tambien una entrada de gases calientes en direccion radial hacia dentro. Debido a su disposicion entre los vastagos y estando colindantes con las plataformas, los dispositivos de sellado pueden utilizarse con coste reducido tras la union de los alabes moviles con el elemento de disco central. La accion de sellado puede reforzarse por medio de las fuerzas centnfugas que actuan en el funcionamiento de la turbina y que presionan los dispositivos de sellado contra las plataformas.
El dispositivo de sellado anteriormente descrito para sellar las aberturas entre los vastagos de los alabes moviles contra un caudal masico en direccion axial y los dispositivos de sellado descritos en ultimo lugar contra un caudal masico en direccion radial pueden combinarse de manera ventajosa. Por tanto, es posible un control completo en gran parte de las corrientes de aire de refrigeracion, que, en caso contrario, solamente sena posible con un disco de rotor complemente cerrado dentro de la plataforma o plataformas. A este fin, para el sellado en direccion radial pueden utilizarse tambien otros dispositivos de sellado.
En total, la presente invencion hace posible en diferentes desarrollos y formas de realizacion un control mejorado de la corriente de aire de refrigeracion y perdidas inferiores de aire de refrigeracion. Por tanto, pueden materializarse una necesidad de aire de refrigeracion reducida y/o una refrigeracion mejorado del disco del rotor incluyendo el elemento de disco central y los alabes moviles. La presente invencion es adecuada para turbinas, en particular para turbinas de alta presion o partes de alta presion de turbinas expuestas a temperaturas extremas en propulsores a reaccion, propulsores de corriente envolvente, turbopropulsores, propulsores de potencia de arbol y otros propulsores de aeronaves u otros vefnculos y en aplicaciones estacionarias.
A continuacion, se explican con detalle ejemplos de realizacion con referencia a las figuras adjuntas. Muestran:
La figura 1, una representacion esquematica de un disco de rotor dotado de alabes integrados;
La figura 2, otra representacion esquematica del disco de rotor dotado de alabes integrados de la figura 1;
La figura 3, una representacion esquematica de otro disco de rotor dotado de alabes integrados;
La figura 4, una representacion esquematica de otro disco de rotor dotado de alabes integrados;
La figura 5, una representacion esquematica de otro disco de rotor dotado de alabes integrados;
La figura 6, una representacion esquematica de otro disco de rotor dotado de alabes integrados;
La figura 7, una representacion esquematica de otro disco de rotor dotado de alabes integrados;
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La figura 8, una representacion esquematica de otro disco de rotor dotado de alabes integrados;
La figura 9, una representacion esquematica de otro disco de rotor dotado de alabes integrados;
La figura 10, una representacion esquematica de una placa de cubierta de dedos; y
La figura 11, una representacion esquematica de otro disco de rotor dotado de alabes integrados.
Las figuras descritas a continuacion muestran representaciones esquematicas de diferentes formas de realizacion de discos de rotor alabeados integrados. Solo esta representado respectivamente un detalle de todo el disco de rotor, principalmente una zona de un detalle de un elemento de disco que esta radialmente exterior, estando unidos
en ajuste de material con su periferia exterior unos vastagos de los alabes moviles de una corona de alabes moviles.
Asimismo, los alabes moviles, en particular sus palas, estan representados solo parcialmente. En algunas figuras, estan representados unos tambores que se conectan a los propios discos de rotor y pueden estar configurados de una pieza con estos, pero en los cuales no se entrara seguidamente con mas detalle. Las figuras 1 a 7 y 9 muestran representaciones en perspectiva, las figuras 8 y 11 muestran secciones a lo largo de un plano que contiene el eje del disco de rotor.
La figura 1 muestra un disco de rotor 20 dotado de alabes integrados con un elemento de disco 30 que esta unido en ajuste de material con los alabes moviles 40 en una zona exterior. Cada alabe movil presenta un vastago 42, una plataforma 44 y una pala 46. Los extremos radialmente interiores de los vastagos 42 estan unidos respectivamente en ajuste de material con la periferia exterior del elemento de disco 30 en un lugar de ensamble 28, por ejemplo por medio de soldaduras de friccion. Las plataformas 44 de los alabes moviles 40 presentan una distancia opuesta reducida en direccion periferica, lindan una con otra o estan soldadas una con otra o estan unidas de otra manera. La anchura de un vastago 42 medida en direccion periferica es menor o claramente menor que la anchura de una plataforma 44. Por este motivo, entre los vastagos 42 quedan unos espacios intermedios o aberturas 24 que, prescindiendo de las medidas descritas seguidamente, unen en direccion axial un lado de alta presion 12 con un lado de baja presion 14 del disco de rotor 20 dotado de alabes integrados.
En cada alabe movil 40 estan dispuestos uno o varios canales de refrigeracion 50 que conducen desde las entradas 52 en el vastago 42 del alabe movil hasta las salidas 54 en la pala 46 del alabe movil 40. Las entradas 52 estan dispuestas respectivamente en un lado del vastago 42 vuelto hacia el lado de alta presion 12 y/o en un lado del vastago 42 vuelto hacia el lado de baja presion 14 y/o en uno o ambos lados del vastago 42 vueltos hacia los respectivos alabes moviles contiguos. Las salidas 54 estan dispuestas en el ejemplo representado en un borde de la pala 46 vuelto hacia el lado de alta presion 12 del disco de rotor 20. Alternativa o adicionalmente, las salidas 54 pueden estar dispuestas en las superficies de la pala 46 vueltas hacia los alabes moviles 40 contiguos.
Un componente anular 60 en este ejemplo esta dispuesto en el lado de baja presion 14 delante de las aberturas 24. El componente anular 60 se sujeta por medio de ganchos o almas 38, 48 en el elemento de disco 30 y en los alabes moviles 40. Los ganchos 48 en los alabes moviles 40 estan dispuestos en el lado de baja presion 14 en una zona interior en direccion radial de las plataformas 44. El componente anular 60 es un dispositivo de sellado que, junto con los ganchos 38, 48 en el elemento de disco 30 y en los alabes moviles 40, evita o reduce un paso de aire de refrigeracion desde el lado de alta presion 12 a traves de las aberturas 24 hasta el lado de baja presion 14. El componente anular 60 consta, por ejemplo, de una tira de chapa anular de una pieza. Alternativamente, el componente anular 60 esta compuesto de varias partes de chapa u otras partes que estan unidas una con otra en ajuste de material, en ajuste de forma, en ajuste de fuerza o de otra manera.
La figura 2 muestra una representacion esquematica desde otra perspectiva del disco de rotor 20 dotado de alabes integrados representado anteriormente con ayuda de la figura 1. El componente anular 60 no esta representado en la figura 2 para hacer posible una representacion de los lados de los vastagos 42 vueltos hacia el lado de baja presion 14 y las entradas 52 allf dispuestas. A diferencia de las representaciones de las figuras 1 y 2, las aberturas 52 hacia los canales de refrigeracion 50 pueden estar dispuestas alternativamente en menos de todos los lados de los vastagos 42, por ejemplo solo en el lado vuelto hacia el lado de alta presion 12 y/o en el lado vuelto hacia el lado de baja presion 14.
La figura 3 muestra una representacion esquematica de un disco de rotor 20 dotado de alabes integrados que se diferencia en varios puntos del representado anteriormente con ayuda de las figuras 1 y 2. En particular, el vastago 42 de cada alabe movil 40 presenta solo una entrada 52 a un canal de refrigeracion interior no representado en la figura 3. Esta entrada 52 esta dispuesta respectivamente en el lado del vastago 42 vuelto hacia el lado de alta presion 12. Adicionalmente, otra entrada puede estar dispuesta en el lado del vastago 42 vuelto hacia el lado de baja presion 14.
Ademas, el disco de rotor 20 dotado de alabes integrados representado en la figura 3 se diferencia del representado anteriormente con ayuda de las figuras 1 y 2 en que en los espacios intermedios o aberturas 24 entre los vastagos 42 de los alabes moviles 40 estan dispuestos unos dispositivos de sellado 70. Los dispositivos de sellado 70 estan dispuestos en la proximidad inmediata de las plataformas 44 o lindan radialmente con estas desde dentro. Los dispositivos de sellado 70, gracias a su disposicion en los vastagos 42 y/o en las plataformas 44, sellan los espacios intermedios o aberturas 24 entre los vastagos 42 contra un intercambio de gas en direccion radial. Sin los
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dispositivos de sellado 70, el aire de refrigeracion podna escaparse de las aberturas 24 en direccion radial hacia fuera por entre las plataformas 44. En funcion de las condiciones de presion podnan entrar tambien gases calientes en las aberturas 24 en direccion radial hacia dentro por entre las plataformas 44. Las rendijas selladas por los dispositivos de sellado 70 que conducen radialmente hacia fuera entre las plataformas 44 estan indicadas en la figura 3 por lmeas radiales 78.
Un componente anular en este ejemplo para sellar las aberturas 24 contra un intercambio de gas en direccion axial entre el lado de alta presion 12 y el lado de baja presion 14 u otro dispositivo de sellado de funcion correspondiente no esta representado en la figura 3, pero puede combinarse ventajosamente con los dispositivos de sellado 70.
La figura 4 muestra una representacion esquematica de otro disco de rotor 20 dotado de alabes integrados que se diferencia del representado anteriormente con ayuda de la figura 3 en que en los lados de los vastagos 42 vueltos hacia el lado de baja presion 14 no esta prevista ninguna entrada para canales de refrigeracion interiores de los alabes moviles 40. En lugar de ello, el vastago 42 de cada alabe movil 40, en al menos un lado vuelto hacia un vastago 42 de un alabe movil contiguo, presenta una o varias entradas 52 hacia los canales de refrigeracion interiores no representados de nuevo en la figura 4. Los dispositivos de sellado 70 representados en la figura 4 corresponden a los representados anteriormente con ayuda de la figura 3.
La figura 5 muestra una representacion esquematica de un disco de rotor 20 dotado de alabes integrados. Este presenta, de manera similar a los discos de rotor dotados de alabes integrados representados anteriormente con ayuda de las figuras 1 a 4, un elemento de disco 30 con cuya zona exterior estan unidos por ajuste de material los extremos radialmente interiores de vastagos 42 de alabes moviles 40. Unas plataformas de los alabes moviles 40 dispuestas entre los vastagos 42 y las palas 46 lindan en direccion periferica una con otra o presentan solo una distancia pequena. La anchura de un vastago 42 medida en direccion periferica es menor o claramente menor que la anchura de una plataforma 44, de modo que entre los vastagos 42 permanecen unas aberturas que unen el lado de alta presion con el lado de baja presion del disco de rotor 20 dotado de alabes integrados. Un componente anular 60 en este ejemplo cierra en gran medida estas aberturas. El componente anular 60 presenta el mismo unas aberturas 64 con una seccion transversal claramente menor. En contraposicion con el disco de rotor dotado de alabes integrados representado anteriormente con ayuda de las figuras 1 y 2, el componente anular 60, como dispositivo de sellado, no impide completamente un caudal masico desde el lado de alta presion, a traves de las aberturas entre los vastagos 42, hasta el lado de baja presion, sino que lo restringe solamente a una medida que esta determinada por las aberturas 64.
Entre las plataformas 44 estan dispuestos unos dispositivos de sellado 70. Cada dispositivo de sellado 70 presenta, por ejemplo, una forma rectangular alargada y esta sujeto y guiado en sendas hendiduras en forma de bolsa de las dos plataformas 44 colindantes. De manera similar a los dispositivos de sellado representados anteriormente con ayuda de las figuras 3 y 4, los dispositivos de sellado 70 impiden o reducen un intercambio de gas en direccion radial por entre las plataformas 44.
La fijacion del componente anular 60 no esta representada en la figura 5. El componente anular 60 puede engancharse, por ejemplo como se representa anteriormente con ayuda de las figuras 1 y 2, en el elemento de disco 30 y los alabes moviles 40 o puede fijarse de otra manera. No obstante, el componente anular 60 puede ensamblarse tambien en el disco de rotor 20 dotado de alabes integrados o unirse con este de otro modo. En este caso, el componente anular 60 puede estar fabricado de una pieza o comprender varias partes producidas o generadas primero individualmente unidas una con otra por ajuste de material, por ajuste de forma o de otra manera.
En lugar de los dispositivos de sellado 70, entre las plataformas 44 de los alabes moviles 40 pueden estar previstos dispositivos de sellado como se ha escrito anteriormente con ayuda de las figuras 3 y 4. De manera similar a lo representado anteriormente con ayuda de las figuras 1 a 4, los alabes moviles 40 del disco de rotor 20 dotado de alabes integrados representado en la figura 5 pueden presentar canales de refrigeracion.
La figura 6 muestra una representacion esquematica de un disco de rotor 20 dotado de alabes integrados. De manera similar a los discos de rotor representados anteriormente con ayuda de las figuras 1 a 5, unos extremos radialmente interiores de vastagos de alabes moviles 40 estan unidos por ajuste de material con una periferia exterior de un elemento de disco 30. Entre los vastagos 42 y las palas 46 de los alabes moviles 40 estan dispuestas unas plataformas 44. Unas rendijas o huecos dispuestos en la direccion periferica entre las plataformas 44 estan ampliamente sellados en direccion radial contra un intercambio de gas por medio de los dispositivos de sellado 70 de manera similar a lo representado anteriormente con ayuda de la figura 5.
Entre los vastagos 42, hay unas aberturas 24 que unen un lado de alta presion 12 con un lado de baja presion 14 del disco de rotor 20 dotado de alabes integrados. Un componente anular 60 en este ejemplo se sujeta con ganchos 38, 48 al elemento de disco 30 y a los alabes moviles 40. El componente anular 60 es un dispositivo de sellado que impide o reduce la corriente de aire de refrigeracion en direccion axial desde el lado de alta presion 12 por entre las aberturas 24 hasta el lado de baja presion 14.
La figura 7 muestra una representacion esquematica de un disco de rotor 20 dotado de alabes integrados. De manera similar a los discos de rotor dotados de alabes integrados representados anteriormente con ayuda de las
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figuras 1 a 6, una zona exterior de un elemento de disco 30 esta unida en ajuste de material con extremos radialmente interiores por los vastagos de los alabes moviles 40 indicados solamente en la figura 7. Entre estos vastagos estan practicadas tambien unas aberturas indicadas solo en la figura 7. Estas aberturas, que unen el lado de alta presion con el lado de baja presion del disco de rotor 20 dotado de alabes integrados, estan cerradas en gran parte por un componente anular 60 en este ejemplo.
En una parte de las aberturas, entre los vastagos estan dispuestos unos tubos 68 como dispositivos de retencion para el componente anular 60. Un tubo 68 de este tipo presenta un cuello en el lado de alta presion que actua como tope mecanico e impide un movimiento del tubo 68 a traves de la abertura hasta el lado de baja presion del disco de rotor 20. En el lado de baja presion cada tubo atraviesa una abertura correspondiente en el componente anular 60. Un borde rebordeado hacia fuera del tubo 68 sujeta el componente anular 60 en el tubo 68 y, por tanto, en el disco de rotor 20 dotado de alabes integrados.
El lumen de cada tubo 68 forma una abertura 64 que une el lado de alta presion con el lado de baja presion del disco de rotor 20 dotado de alabes integrados. Alternativamente, los lumenes de los tubos 68 estan cerrados.
El componente anular 60 esta fabricado de una pieza, de manera similar a los discos de rotor dotados de alabes integrados representados anteriormente con ayuda de las figuras 1, 2, 5 y 6, por ejemplo un anillo de chapa, o esta compuesto de varias piezas, por ejemplo piezas de chapa, en ajuste de material, en ajuste de forma o de otra manera. Por ejemplo, el componente anular 60 consta de segmentos individuales en forma de arco de cfrculo no unidos directamente uno con otro, cuyos dos extremos perifericos se sujetan por medio de un respectivo tubo 68.
En lugar de los tubos 68 unos componentes perfilados u otros dispositivos de retencion pueden encajarse en las aberturas entre los vastagos de los alabes moviles 40 y sujetar el componente anular 60.
Las figuras 8, 9 y 11 muestran cada una de forma esquematica, el modo en que puede suministrarse aire de refrigeracion a los discos de rotor dotados de alabes integrados representados anteriormente con ayuda de las figuras 1 a 7. En este caso, una corriente de aire de refrigeracion esta representada respectivamente por una flecha 98.
La figura 8 muestra un suministro de aire de refrigeracion por medio de una placa de cubierta 82 que esta dispuesta en el lado de alta presion 12 del disco de rotor 20 dotado de alabes integrados. Entre el elemento de disco 30 y los vastagos 42 de los alabes moviles 40 asf como, por otro lado, la placa de cubierta 82, por otro lado, esta dispuesta una cavidad a traves de la cual se suministra aire de refrigeracion, que circula en los canales de refrigeracion 50 de los alabes moviles 40 y, eventualmente, tambien puede circular en pequena medida entre los vastagos 42 hasta el lado de baja presion 14.
La figura 9 muestra una representacion esquematica de un disco de rotor 20 dotado de alabes integrados con una placa de cubierta de dedos 84. A cada vastago 42 de un alabe movil 40 esta asociado un ensanchamiento radial 88 a modo de dedo de la placa de cubierta de dedos 84. Entre el lado de alta presion 12 y los vastagos 42, por un lado, y la placa de cubierta de dedos 84, por otro lado, puede circular aire de refrigeracion en los canales de refrigeracion 50 de los alabes moviles 40.
La figura 10 muestra una representacion esquematica de la placa de cubierta de dedos 84 ya representada en la figura 9. La placa de cubierta de dedos 84 presenta en su periferia exterior unos ensanchamientos radiales 88 a modo de dedo. Cada ensanchamiento radial 88 a modo de dedo se extiende aproximadamente en direccion radial. Entre cada dos ensanchamientos radiales 88 inmediatamente contiguos y semejantes a dedos esta dispuesto siempre un espacio intermedio o una muesca radial 90. Por tanto, la distancia desde el punto central 92 de la placa de cubierta de dedos 84 hasta su borde exterior 94 en los ensanchamientos radiales 88 en forma de dedo es mayor que en las muescas radiales 90.
La placa de cubierta de dedos 84 puede presentar un borde interior 94 concentricamente con respecto a su punto central 92. Cuando la placa de cubierta de dedos 84 junto con un disco de rotor 20 esta montada en una turbina, el borde interior 96 puede rodear un arbol de la turbina.
La forma de la placa de cubierta de dedos 84 y, en particular, la de sus bordes 94, 96 estan configuradas de modo que entre la placa de cubierta de dedos 84 y el disco de rotor 20 haya una cavidad que esta sellada al menos radialmente hacia fuera. Para ello, el borde exterior 94 de la placa de cubierta de dedos 84 se aplica, por ejemplo, al disco de rotor 20. Para ello, el borde exterior 94 de la placa de cubierta de dedos 84 puede estar acodada o rebordeada como puede apreciarse en la figura 9.
La placa de cubierta de dedos 84 puede estar soldada por via autogena, soldada por aporte o pegada con el disco de rotor 20 en su borde exterior 94. En la cavidad entre la placa de cubierta de dedos 84 y el disco de rotor 20 puede fluir aire de refrigeracion hacia los vastagos 42 de los alabes moviles 40 y sus canales de refrigeracion 50. Esto esta indicado con la flecha 98.
En el ejemplo representado en la figura 9, un ensanchamiento radial 88 a modo de dedo de la placa de cubierta de dedos 84 esta dispuesto en cada uno de los vastagos 42 dispuestos a modo de corona en el disco de rotor 20.
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Ademas, en este ejemplo, en cada abertura 24, esta dispuesta una muesca radial 90 de la placa de cubierta de dedos 84. De manera diferente de ello, pueden disponerse alternativamente en cada vastago 42 tambien varios ensanchamientos radiales 88 a modo de dedo. En este caso, debajo de cada ensanchamiento 88 a modo de dedo, estan dispuestas una o varias entradas 52 hacia uno o varios canales de refrigeracion 50, de modo que pueda suministrarse aire de refrigeracion a cada entrada 52 por medio de uno de los ensanchamientos radiales a modo de dedo.
La figura 11 muestra una representacion esquematica de un disco de rotor 20 dotado de alabes integrados, al que puede suministrarse aire de refrigeracion por una tobera de prevortice dispuesta en su lado de alta presion.
En los discos de rotor 20 dotados de alabes integrados representados anteriormente con ayuda de las figuras, esta dispuesto el dispositivo de sellado 60 en la zona de la union entre el elemento de disco 30 y los alabes moviles 40. En lugar de la fijacion representada anteriormente, por ejemplo con ayuda de las figuras 1, 2, 6 y 9, por medio de almas o ganchos 38, 48 tanto al elemento de disco 30 como tambien a los alabes moviles 40 es posible tambien una fijacion solo al elemento de disco 30 o solo a los alabes moviles 40. En lugar de la fijacion por medio de almas o ganchos 38, 48 o ademas de ella, es posible una fijacion por medio de una accion de apriete, una accion de enclavamiento, remaches, pasadores, tornillos o de otra forma. La fijacion puede estar configurada para una union y separacion en una o varias veces.
Como ya se ha mencionado, el dispositivo de sellado para sellar en direccion axial puede presentar, en lugar de un unico componente coherente, varios componentes no unidos uno con otro. Los segmentos en forma de arco circular representados anteriormente con ayuda de la figura 7 son para ello solo un ejemplo posible pero no el unico. Otro ejemplo son elementos individuales que estan dispuestos en o en un respectivo espacio intermedio o una abertura 24. Estos elementos individuales pueden estar fijados individualmente de una de las formas descritas al elemento de disco 30 y/o a los alabes 40. Los distintos elementos pueden estar fijados, por ejemplo, en los espacios intermedios o aberturas 24 por medio de uniones de apriete, enclavamiento, remache, tornillos o soldadura. Segun una alternativa adicional, estan fijados respectivamente varios o todos los elementos individuales por medio de un elemento de fijacion comun, por ejemplo por medio de un arco o bastidor comun.
Claims (9)
- 5101520253035REIVINDICACIONES1. Disco de rotor (20) dotado de alabes integrados para una turbina, que comprende:- alabes moviles (40) que estan unidos en ajuste de material con un elemento de disco (30); y- un dispositivo de sellado (60) para suprimir o reducir un paso de aire de refrigeracion desde un lado de alta presion (12) del disco de rotor (20), a traves de unas aberturas (24) del disco de rotor (20), hasta un lado de baja presion (14) del disco de rotor (20),estando dispuestas las aberturas (24) en forma de corona y comprendiendo el dispositivo de sellado un componente anular (60) de una o varias piezas, que esta dispuesto en el lado de alta presion (12) o en lado de baja presion (14) de las aberturas (24), caracterizado por que el elemento de disco (30) y los alabes moviles (40) presentan respectivos elementos de retencion (38, 48) por medio de los cuales se sujeta el componente anular (60), estando enganchado el componente anular (60) en los elementos de retencion (38, 48).
- 2. Disco de rotor (20) dotado de alabes integrados segun la reivindicacion anterior, que comprende ademas:- canales de refrigeracion (50) en los alabes moviles (40),estando dispuestas unas entradas (52) hacia los canales de refrigeracion (50) en lados de los alabes moviles (40) que estan vueltos hacia un lado de alta presion del disco de rotor (20), y/o en lados de los alabes (40) que estan vueltos hacia un lado de baja presion del disco de rotor (20).
- 3. Disco de rotor (20) dotado de alabes integrados segun la reivindicacion 1, en el que el componente anular (60) comprende una pieza de chapa o varias piezas de chapa unidas una con otra.
- 4. Disco de rotor (20) dotado de alabes integrados segun una de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende ademas dispositivos de retencion (64) que encajan en las aberturas (24) y sujetan el componente anular (60).
- 5. Disco de rotor (20) dotado de alabes integrados segun la reivindicacion anterior, en el que un dispositivo de retencion comprende un tubo (64) o un componente perfilado de chapa que se inserta en la correspondiente abertura (24) y sujeta el componente anular (60) con un cuello o un borde rebordeado.
- 6. Disco de rotor (20) dotado de alabes integrados segun una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que un alabe (40) presenta un respectivo vastago (42), una pala (46) y una plataforma (44) dispuesta entre el vastago (42) y la pala (46), y las aberturas (24) en el disco de rotor (20) son espacios intermedios entre los vastagos de los alabes moviles (40).
- 7. Disco de rotor (20) dotado de alabes integrados segun una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el dispositivo de sellado (60) presenta una abertura (64) a traves de la cual puede pasar aire de refrigeracion desde el lado de alta presion (12) hasta el lado de baja presion (14).
- 8. Disco de rotor (20) dotado de alabes integrados segun una de las reivindicaciones anteriores, que comprende ademas una pluralidad de dispositivos de sellado adicionales (70) que estan dispuestos entre las plataformas (44) para suprimir o reducir un paso de aire de refrigeracion por entre las plataformas (44).
- 9. Turbina con un disco de rotor (20) dotado de alabes integrados segun una de las reivindicaciones anteriores.
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