ES2857601T3 - Disposición de álabes de turbomáquina, turbomáquina y procedimiento de fabricación correspondientes - Google Patents

Abstract

Disposición de álabes de turbomáquina con un álabe de turbomáquina (1), particularmente para una turbina de gas, y al menos un contenedor de elementos amortiguadores con una carcasa (10) fijada al álabe de turbomáquina y un componente (20), donde dos primeras cavidades (31) están separadas entre sí por una pared (20; 21) del componente, en cada una de las cuales se aloja al menos un elemento amortiguador (40) que está previsto para el contacto de choque con la carcasa (10) y con el componente (20), caracterizada porque el componente (20) se dispone en una hendidura (11) de esta carcasa.

Description

DESCRIPCIÓN

Disposición de alabes de turbomáquina, turbomáquina y procedimiento de fabricación correspondientes

La presente invención se refiere a una disposición de álabes de turbomáquina, una turbomáquina, particularmente una turbina de gas, con la disposición de álabes de turbomáquina, y un procedimiento para la fabricación de la disposición de álabes de turbomáquina.

Del documento propio WO 2012/095067 A1, al que se hace referencia adicional, se conoce una disposición de álabes de turbomáquina con un álabe de turbomáquina y una carcasa cilíndrica de guía del elemento amortiguador de varias partes y con varias cavidades, en cada una de las cuales se aloja un elemento amortiguador que está previsto para el contacto de choque con la carcasa de guía del elemento amortiguador, de modo que la carcasa de guía del elemento amortiguador se dispone en una hendidura del álabe de la turbomáquina.

Un objeto de una modalidad de la presente invención es mejorar una turbomáquina.

Este objeto se consigue mediante una disposición de álabes de turbomáquina con las características de la reivindicación 1. Las reivindicaciones 10 y 11 proporcionan protección para una turbomáquina con una disposición de álabes de turbomáquina descrita en el presente documento o un procedimiento para fabricar una disposición de álabes de turbomáquina descrita en el presente documento. Las modalidades ventajosas de la invención se tratan en las reivindicaciones dependientes. Según una modalidad de la presente invención, una disposición de álabes de turbomáquina presenta un álabe de turbomáquina y uno o varios contenedores de elementos amortiguadores. En particular, el álabe de la turbomáquina puede ser un álabe móvil o fijo de una etapa de compresor o de turbina de una turbina de gas. A este respecto, la presente invención en particular puede resultar ventajosa.

En una modalidad, el contenedor de elementos amortiguadores presenta una carcasa que está fijada o se fija al álabe de la turbomáquina especialmente en unión continua, por fricción y/o por adherencia de materiales, en particular es desmontable de forma no destructiva o destructiva y/o en especial se fija a una base de álabe, una punta de álabe o una hoja de álabe del álabe de la turbomáquina. Esta fijación en particular y/o esta colocación puede mejorar de forma ventajosa el montaje y/o el funcionamiento de(l álabe de) la turbomáquina.

En una modalidad de la presente invención, el contenedor del elemento amortiguador presenta un componente que se dispone o se aloja en su totalidad o en parte en una hendidura de esta carcasa. A causa de ello, en particular se puede mejorar de forma ventajosa el soporte y/o la fijación del componente y/o un comportamiento de choque y, por tanto, el funcionamiento de(l álabe de) la turbomáquina. De este modo, en un desarrollo posterior también se puede reducir el esfuerzo cortante en una o varias soldaduras del contenedor del elemento amortiguador.

De acuerdo con una modalidad de la presente invención, dos cavidades están espaciadas o separadas entre sí por una pared del componente, y en cada una de ellas se aloja al menos un elemento amortiguador que está previsto para el contacto de choque con la carcasa y con el componente o que puede entrar en contacto con estos en repetidas ocasiones; en lo sucesivo, sin restricción de generalidad, se denominan «primeras cavidades». Dicho de otro modo, en una modalidad la pared del componente se dispone entre las dos primeras cavidades, de modo que un lado o una superficie de la pared constituye o delimita un área de la pared de una de las primeras cavidades y un lado o una superficie opuesta de la pared constituye o delimita un área de la pared de la otra primera cavidad. En una modalidad, el componente puede consistir en esta pared particularmente plana o presentar más paredes, barras o similares.

Se ha descubierto que, sorprendentemente, se puede mejorar de forma ventajosa un comportamiento de choque del elemento amortiguador dispuesto en la cavidad y, por tanto, el funcionamiento de(l álabe de) la turbomáquina separando o constituyendo o delimitando en parte dos cavidades por medio de (lados o superficies opuestos de) una pared del componente, que se dispone en la hendidura de la carcasa situada en el álabe de la turbomáquina.

En una modalidad, el contenedor de elementos amortiguadores presenta otras dos cavidades, en cada una de las cuales se aloja al menos un elemento amortiguador que está previsto para el contacto de choque con la carcasa y con el componente o que puede entrar en contacto con estos en repetidas ocasiones, y que en lo sucesivo se denominan «segundas cavidades» sin restricción de generalidad; asimismo, están espaciadas o separadas entre sí por una pared, particularmente la misma del componente. En otras palabras, en una modalidad esta pared del componente se dispone entre las dos segundas cavidades, de modo que un lado o una superficie de la pared constituye o delimita un área de la pared de una de las segundas cavidades y un lado o una superficie opuesta de la pared constituye o delimita un área de la pared de la otra segunda cavidad.

En una modalidad, el contenedor de elementos amortiguadores puede presentar otras cavidades adicionales, en cada una de las cuales se aloja al menos un elemento amortiguador que está previsto para el contacto de choque con la carcasa y con el componente o que puede entrar en contacto con estos en repetidas ocasiones, y que están espaciadas o separadas entre sí por una pared, particularmente la misma del componente. Dicho de otro modo, en una modalidad esta pared del componente se dispone entre cada una de las dos cavidades adicionales, de modo que un lado o una superficie de la pared constituye o delimita un área de la pared de una de las cavidades adicionales y un lado o una superficie opuesta de la pared constituye o delimita un área de la pared de la otra cavidad adicional. En una modalidad, en una o varias cavidades se dispone exactamente un elemento amortiguador por cada una de ellas o solo un elemento amortiguador. Por ello, se puede mejorar ventajosamente un comportamiento de choque y, por tanto, el funcionamiento de(l álabe de) la turbomáquina.

Mediante los elementos amortiguadores dispuestos en las cavidades y previstos o formados para el contacto de choque con la carcasa y con el componente, se puede mejorar de forma ventajosa un comportamiento vibratorio y, por tanto, el funcionamiento de(l álabe de) la turbomáquina; particularmente pueden desintonizarse una o varias frecuencias naturales. Con respecto a ello, así como para más detalles de este concepto, se hace referencia adicionalmente al documento WO 2012/095067 A1.

En una modalidad, uno o más elementos amortiguadores presentan cada uno un contorno esférico y/o una masa de 0,01 g como mínimo y/o 0,075 g como máximo. De forma adicional o alternativa, en una modalidad una holgura mínima de movimiento de uno o varios elementos amortiguadores mide en cada caso al menos 0,01 mm en la cavidad que lo aloja, particularmente al menos 0,1 mm, y/o una holgura máxima de movimiento de uno o varios elementos amortiguadores mide en cada caso como máximo 1,5 mm en la cavidad que lo aloja, particularmente como máximo 1,2 mm. Por ello, se puede mejorar ventajosamente un comportamiento de choque y, por tanto, el funcionamiento de(l álabe de) la turbomáquina.

En una modalidad, la carcasa, el componente y/o uno o varios de los elementos amortiguadores pueden presentar metal, y particularmente hacerse con este material. Por ello, se puede mejorar ventajosamente un comportamiento de choque y, por tanto, el funcionamiento de(l álabe de) la turbomáquina.

En una modalidad, al menos una de las primeras cavidades y una de las segundas están espaciadas o separadas entre sí por medio de una pared del componente. De forma adicional o alternativa, en una modalidad al menos una de las primeras cavidades y una de las segundas pueden estar espaciadas o separadas entre sí por medio de una pared de la carcasa. A causa de ello, se puede mejorar ventajosamente un comportamiento de choque y, por tanto, el funcionamiento de(l álabe de) la turbomáquina en cada caso.

En una modalidad, la carcasa, en particular de forma o diseño simétrico, consta de una parte o está formada por una única pieza. Por ello, en particular la estabilidad puede aumentar, además de que se puede mejorar ventajosamente un comportamiento de choque y, por tanto, el funcionamiento de(l álabe de) la turbomáquina.

En otra modalidad, la carcasa, en particular de forma o diseño simétrico, consta de dos o más partes construidas de forma idéntica o está formada por dos o más piezas. Esto puede mejorar el montaje en particular de forma ventajosa. En una modalidad, el componente, en particular de forma o diseño simétrico, consta de una parte o está formado por una única pieza. Por ello, en particular la estabilidad puede aumentar, además de que se puede mejorar ventajosamente un comportamiento de choque y, por tanto, el funcionamiento de(l álabe de) la turbomáquina.

En una modalidad se unen o en particular se sueldan entre sí al menos dos partes de la carcasa por adherencia de materiales. Por ello, en particular la estabilidad puede aumentar, además de que se puede mejorar ventajosamente un comportamiento de choque y, por tanto, el funcionamiento de(l álabe de) la turbomáquina. De forma adicional o alternativa, en una modalidad, se puede reducir el esfuerzo cortante en una o varias soldaduras del contenedor de elementos amortiguadores, particularmente mediante la colocación o la inserción del componente en la hendidura de la carcasa.

Además, o como alternativa, en una modalidad se unen o en particular se sueldan entre sí la carcasa y el componente por adherencia de materiales. Por ello, en particular la estabilidad puede aumentar, además de que se puede mejorar ventajosamente un comportamiento de choque y, por tanto, el funcionamiento de(l álabe de) la turbomáquina. De forma adicional o alternativa, en una modalidad, se puede reducir el esfuerzo cortante en una o varias soldaduras del contenedor de elementos amortiguadores, particularmente mediante la colocación o la inserción del componente en la hendidura de la carcasa.

En particular, al menos las dos partes de la carcasa y/o la carcasa y el componente pueden estar unidos por adherencia de materiales de tal modo que las cavidades están selladas herméticamente a los gases frente a un entorno exterior de la carcasa, en particular al menos las dos partes de la carcasa y/o la carcasa y el componente están sellados entre sí herméticamente a los gases. Por ello, se puede mejorar ventajosamente un comportamiento de choque y, por tanto, el funcionamiento de(l álabe de) la turbomáquina.

En una modalidad, los lados frontales de dos partes de la carcasa están unidos entre sí, de modo que uno de los lados frontales o ambos lados frontales presentan (cada uno) una depresión en la que se aloja el componente en su totalidad o en parte y, por tanto, delimitan la hendidura. Por ello, en particular la estabilidad puede aumentar, además de que se puede mejorar ventajosamente un comportamiento de choque y, por tanto, el funcionamiento de(l álabe de) la turbomáquina.

En una modalidad la carcasa presenta una hendidura abierta por un lado o con un agujero ciego o bien una hendidura abierta por dos lados o con un agujero pasante, donde se introduce el componente. Por ello, en particular la estabilidad puede aumentar, además de que se puede mejorar ventajosamente un comportamiento de choque y, por tanto, el funcionamiento de(l álabe de) la turbomáquina. De este modo, de forma adicional o alternativa se puede mejorar ventajosamente el montaje.

En una modalidad la carcasa presenta una o varias hendiduras abiertas por un lado o con un agujero ciego y/o una o varias hendiduras abiertas por dos lados o agujeros pasantes, cada una de las cuales delimita una de las cavidades. De forma adicional o alternativa, en una modalidad el componente presenta una o varias hendiduras abiertas por un lado o con un agujero ciego y/o una o varias hendiduras abiertas por dos lados o agujeros pasantes, cada una de las cuales delimita una de las cavidades. Por ello, en particular se puede mejorar ventajosamente un comportamiento de choque y, por tanto, el funcionamiento de(l álabe de) la turbomáquina. De este modo, de forma adicional o alternativa se puede mejorar ventajosamente el montaje.

En una modalidad, la carcasa tiene forma cuboide. Por ello, en particular se puede mejorar ventajosamente un comportamiento de choque y, por tanto, el funcionamiento de(l álabe de) la turbomáquina.

En una modalidad, cada uno de los agujeros pasantes del componente presenta una circunferencia o sección transversal cerradas o bien una ranura. A causa de ello se puede reducir el peso y/o conseguir un comportamiento de choque ventajoso del elemento amortiguador en las cavidades.

Para la fabricación de una disposición de álabes de turbomáquina descrita en el presente documento, de acuerdo con una modalidad de la presente invención, los elementos amortiguadores se disponen en las cavidades, particularmente en las partes de la carcasa o en el componente. Antes o después, el componente se dispone en la hendidura de la carcasa. En un desarrollo posterior se une entonces el componente con la carcasa y/o las partes de la carcasa entre sí, de modo que el componente se fija en la carcasa.

Otros desarrollos ventajosos de la presente invención se muestran en las reivindicaciones dependientes y en la siguiente descripción de las modalidades preferidas. Para ello se muestra, en parte esquematizado:

Figura 1: una parte de una disposición de álabes de turbomáquina de acuerdo con una modalidad de la presente invención en vista de perspectiva;

Figura 2: una sección paralela al plano focal de la Figura 1 o a lo largo de la línea II-II en la Figura 3 a través de un contenedor de elementos amortiguadores de la disposición de álabes de turbomáquina;

Figura 3: una sección a lo largo de la línea III-III en la Figura 2 a través del contenedor de elementos amortiguadores; Figura 4: una sección correspondiente a la Figura 2 a través de un contenedor de elementos amortiguadores de una disposición de álabes de turbomáquina de acuerdo con otra modalidad de la presente invención;

Figura 5: una sección correspondiente a la Figura 3 a través del contenedor de elementos amortiguadores de la Figura 4;

Figura 6: una sección correspondiente a las Figura 2 y 4 a través de un contenedor de elementos amortiguadores de una disposición de álabes de turbomáquina de acuerdo con otra modalidad de la presente invención; y

Figura 7: una sección correspondiente a las Figuras 3 y 5 a través del contenedor de elementos amortiguadores de la Figura 6.

La Figura 1 muestra una parte lateral de la base del álabe de una disposición de álabes de turbomáquina en vista de perspectiva de acuerdo con una modalidad de la presente invención, que presenta un álabe de turbomáquina 1 mostrado solo en parte en la Figura 1 y un contenedor de elementos amortiguadores, que en la Figura 2 se muestra en una sección paralela al plano focal de la Figura 1 y en la Figura 3 se muestra en una sección perpendicular a la misma a lo largo de la línea III-III en la Figura 2.

El contenedor de elementos amortiguadores presenta una carcasa 10, que está fijada en el álabe de turbomáquina 1 y que consta de dos partes 10A y 10B construidas de forma idéntica, y un componente 20, que se dispone en una hendidura 11 de esta carcasa, las dos primeras cavidades 31 separadas entre sí, en cada una de las cuales se aloja un elemento amortiguador 40 que está previsto para el contacto de choque con la carcasa 10 y el componente 20, que consta de una pared plana 20 en el ejemplo de modalidad de las Figuras 2 y 3.

El contenedor de elementos amortiguadores presenta dos segundas cavidades 32 y cavidades adicionales 33, en cada una de las cuales también se aloja un elemento amortiguador 40 que está previsto para el contacto de choque con la carcasa 10 y el componente 20, estando separadas entre sí las dos segundas cavidades 32 y cada una de las dos cavidades adicionales 33 por medio del componente o de la pared 20.

Como puede verse en la Figura 2, una de las primeras y una de las segundas cavidades 31, 32; una de las segundas y una de las cavidades adicionales 32, 33; y dos de las cavidades adicionales 33 están separadas entre sí en cada caso por una pared 20 de la carcasa 10.

Los lados frontales 13 de las dos partes 10A, 10B de la carcasa 10 se unen entre sí mediante una soldadura 12 circular hermética a los gases, presentando cada uno de estos dos lados frontales 13 una depresión 11 en la que se aloja en parte el componente 20 y formando juntos la hendidura 11.

La carcasa 10 presenta agujeros ciegos abiertos por un lado, cada uno de los cuales delimita una de las cavidades 31-33 o la define junto con el componente o la pared 20.

La carcasa 10 tiene forma cuboide.

Para producir la disposición de álabes de turbomáquina, en primer lugar se disponen los elementos amortiguadores 40 en los agujeros ciegos de las partes 10A, 10B de la carcasa, a continuación se sitúa el componente 20 en la hendidura 11 y después se sueldan entre sí ambas partes 10A, 10B.

Las Figuras 4 y 5 muestran las secciones correspondientes de las Figuras 2 y 3 a través de un contenedor de elementos amortiguadores de una disposición de álabes de turbomáquina de acuerdo con otra modalidad de la presente invención. Las características correspondientes se identifican mediante signos de referencia idénticos, de modo que se hace referencia a la descripción anterior y en lo sucesivo solo se mencionan las diferencias.

En la modalidad de las Figuras 4 y 5, el componente 20 está introducido en una hendidura 11 abierta por dos lados de la carcasa 10, que consta de una única pieza, y está sellado a la misma de forma hermética a los gases en cada uno de sus dos lados frontales (arriba y abajo en la Figura 4) mediante una soldadura 12 circular.

Como se muestra en la Figura 4, en esta modalidad, una de las primeras y una de las segundas cavidades 31, 32; una de las segundas y una de las cavidades adicionales 32, 33; y dos de las cavidades adicionales 33 están separadas entre sí en cada caso por una pared 22 del componente 20. Las dos primeras cavidades 31, las dos segundas cavidades 32 y cada una de las dos cavidades adicionales 33 están separadas por una pared 21 del componente 20 perpendicular a la anterior.

El componente 20 presenta agujeros pasantes abiertos por dos lados (arriba y abajo en la Figura 5), cada uno de los cuales delimita una de las cavidades 31-33 o la define junto con la carcasa 10.

Para producir la disposición de álabes de turbomáquina de las Figuras 4 y 5, los elementos amortiguadores 40 se disponen en los agujeros pasantes del componente 20 y, a continuación, el componente 20 se coloca en la hendidura 11 de la carcasa 10 y se suelda a la misma.

Las Figuras 6 y 7 muestran las secciones correspondientes de las Figuras 4 y 5 a través de un contenedor de elementos amortiguadores de una disposición de álabes de turbomáquina de acuerdo con otra modalidad de la presente invención. Las características correspondientes se identifican mediante signos de referencia idénticos, de modo que se hace referencia a la descripción anterior y en lo sucesivo solo se mencionan las diferencias.

A diferencia de la modalidad de las Figuras 4 y 5, en la modalidad de las Figuras 6 y 7 los agujeros pasantes del componente 20 no presentan ninguna circunferencia o sección transversal cerrada, sino que cada uno tiene una ranura (a la derecha y a la izquierda en las Figuras 6 y 7) que está cubierta o cerrada por la carcasa 10 al igual que las aberturas frontales opuestas entre sí (arriba y abajo en la Figura 5 o 7). A causa de ello se puede reducir el peso y/o conseguir otro comportamiento de choque del elemento amortiguador 40 en las cavidades 31-33.

Aunque en la descripción anterior se han explicado modalidades ilustrativas, cabe señalar que se pueden realizar un gran número de variaciones. Además, cabe destacar, que las modalidades ilustrativas son solo ejemplos que no deben restringir en modo alguno el alcance de la protección, las aplicaciones y la estructura. Más bien, la descripción anterior proporciona al experto una pauta para la aplicación de al menos una modalidad ilustrativa, en donde pueden introducirse diversos cambios, en particular con respecto a la función y la disposición de los componentes descritos, sin salirse del alcance de la protección resultante de las reivindicaciones y de las combinaciones de características equivalentes.

Lista de referencia de los dibujos

I álabe de turbomáquina

10 carcasa

10A, 10B parte de la carcasa

I I hendidura/depresión

12 soldadura

13 lado frontal

20 componente

21,22 pared

31 primera cavidad

32 segunda cavidad

33 cavidad adicional

40 elemento amortiguador

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Disposición de alabes de turbomáquina con un álabe de turbomáquina (1), particularmente para una turbina de gas, y al menos un contenedor de elementos amortiguadores con una carcasa (10) fijada al álabe de turbomáquina y un componente (20), donde dos primeras cavidades (31) están separadas entre sí por una pared (20; 21) del componente, en cada una de las cuales se aloja al menos un elemento amortiguador (40) que está previsto para el contacto de choque con la carcasa (10) y con el componente (20), caracterizada porque el componente (20) se dispone en una hendidura (11) de esta carcasa.

2. Disposición de álabes de turbomáquina de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizada porque las dos segundas cavidades (32) están separadas entre sí por una pared (20; 21) del componente, en cada una de las cuales se aloja al menos un elemento amortiguador (40) que está previsto para el contacto de choque con la carcasa (10) y el componente (20).

3. Disposición de álabes de turbomáquina de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizada porque al menos una de las primeras y una de las segundas cavidades (31, 32) están separadas entre sí por medio de una pared (12; 22) del componente o de la carcasa.

4. Disposición de álabes de turbomáquina de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la carcasa (10), en particular simétrica, consta de una parte o de dos o más partes (10A, 10B) construidas de forma idéntica y/o el componente (20), en particular simétrico, está formado por una parte.

5. Disposición de álabes de turbomáquina de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque al menos dos partes (10A, 10B) de la carcasa y/o la carcasa (10) y el componente (20) están unidos entre sí, particularmente sellados (12), por adherencia de materiales.

6. Disposición de álabes de turbomáquina de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los lados frontales (13) de dos partes (10A, 10B) de la carcasa (10) están unidos entre sí, presentando al menos uno de los lados frontales una depresión (11) en la que se aloja el componente (20) al menos en parte.

7. Disposición de álabes de turbomáquina de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la carcasa (10) presenta una hendidura (11) abierta por uno o dos lados, en la que está introducida el componente (20).

8. Disposición de álabes de turbomáquina de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la carcasa (10) y/o el componente (20) presentan al menos una hendidura abierta por uno o dos lados, que limita una de las cavidades (31-33).

9. Disposición de álabes de turbomáquina de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la carcasa (10) tiene forma cuboide.

10. Turbomáquina, particularmente turbina de gas, con al menos una disposición de álabes de turbomáquina de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores.

11. Procedimiento para producir una disposición de álabes de turbomáquina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, donde el elemento amortiguador (40) se sitúa en las cavidades (31-33) y el componente (20) se coloca en la hendidura (11) de la carcasa (10).