ES2891030T3 - Combinación para sellar un espacio entre las paletas de una turbomaquinaria y reducir las vibraciones de las paletas de la turbomaquinaria - Google Patents
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Abstract
Combinación que comprende una junta (36-38) para sellar un espacio (s) entre las plataformas de paletas (11, 21) de dos paletas adyacentes de una turbomaquinaria y un medio de reducción (31; 32-34) para reducir las vibraciones de al menos una de dichas paletas, en donde la junta comprende al menos una nervadura (36) que tiene un grosor de nervadura y al menos una pared (37) que tiene un grosor de pared menor que dicho grosor de nervadura, en donde la junta comprende al menos otra nervadura (38) con un grosor de nervadura mayor que el grosor de la pared, caracterizado porque la al menos otra nervadura (38) se ramifica a partir de la una nervadura (36) o cruza la nervadura (36).
Description
DESCRIPCIÓN
Combinación para sellar un espacio entre las paletas de una turbomaquinaria y reducir las vibraciones de las paletas de la turbomaquinaria
La presente invención se refiere a una combinación para sellar un espacio entre las plataformas de paletas de dos paletas adyacentes de una turbomaquinaria y reducir las vibraciones de al menos una de las paletas, a un conjunto de paletas de turbomaquinaria con dos paletas adyacentes y la combinación, a una turbomaquinaria, en particular un compresor o una turbina de una turbina de gas, que tiene el conjunto de paletas de turbomaquinaria, y a un uso de la combinación para sellar un espacio entre las plataformas de paletas de dos paletas adyacentes de una turbomaquinaria y reducir las vibraciones de al menos una de las paletas.
De nuestra propia patente europea núm. EP 3239461 A1 se conoce un conjunto de paletas de turbomaquinaria con un concepto novedoso para reducir las vibraciones de las hojas de paleta mediante una carcasa guía del cuerpo de sintonía con al menos una cavidad en la que se dispone al menos un cuerpo de sintonía con holgura de movimiento para el contacto de impacto con la carcasa guía del cuerpo de sintonía, que no se basa esencialmente en la disipación por fricción, sino en un desajuste de las formas y frecuencias naturales por impactos de los cuerpos de sintonía.
La patente de los Estados Unidos núm. US 5,803,710 A se refiere a un elemento combinado de sellado/amortiguación en el que dos amortiguadores en forma de nervaduras soportan una cinta selladora.
La patente europea núm. EP 2484 870 A1 se refiere a un cuerpo de sintonía que está construido a partir de una carcasa de cuerpo de sintonía que delimita una cavidad y una parte móvil dispuesta en la cavidad. El cuerpo de sintonía se dispone en particular en una bolsa debajo de la plataforma interior de las palas del rotor.
La patente europea núm. EP 3054 103 A1 se refiere a un elemento de sellado y amortiguación construido a partir de un amortiguador y una cinta selladora integrada a este.
Un objetivo de una modalidad de la presente invención es mejorar una turbomaquinaria, en particular un compresor o una turbina de una turbina de gas.
Este objetivo se logra mediante una combinación con las características de la reivindicación 1 o el uso de estas de acuerdo con la reivindicación 11. Las reivindicaciones 7 - 9 protegen un conjunto de paletas de turbomaquinaria o una turbomaquinaria con (al menos) una combinación como la descrita en este documento. Las modalidades ventajosas de la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes.
De acuerdo con una modalidad de la presente invención, una combinación tiene una junta de una o varias partes que sella, al menos parcialmente, un espacio entre las plataformas de paletas que son adyacentes, en particular en una dirección circunferencial, en particular sus lados opuestos entre sí en la dirección circunferencial, de una turbomaquinaria, en particular contra un fluido de trabajo de la turbomaquinaria, o se proporciona, en particular se establece, para este fin. o se prevé, en particular se dispone, o se utiliza, para este fin, y un medio de reducción de una o varias partes que reduce las vibraciones de al menos una de estas dos paletas, en particular las vibraciones de al menos una hoja de paleta de la paleta correspondiente unida a una de las plataformas de paletas, o se prevé, en particular se dispone, o se utiliza, para este fin, para desviar el flujo de un fluido de trabajo de la turbomaquinaria.
De acuerdo con una modalidad de la presente invención, la junta tiene al menos una (primera) nervadura con un grosor de nervadura, en particular mínimo, máximo o medio, y al menos una pared con un grosor de pared, en particular mínimo, máximo o medio, que es menor que este grosor de nervadura, en una modalidad es como máximo 75 %, en particular como máximo 50 %, en una modalidad es como máximo 25 % y en otra modalidad es como máximo 10 % de este grosor de nervadura.
Con ello, en una modalidad, la junta tiene una estructura biónica que puede reducir ventajosamente el peso de la junta y/o, en particular al mismo tiempo, una elasticidad definida, a través de la cual se puede reducir, en particular evitar, un acoplamiento no deseado entre las (plataformas de) paletas, y/o una solidez más alta, a través de la cual se puede mejorar la vida útil y/o la seguridad contra fallos.
Además de este aspecto de sellado, de acuerdo con una modalidad de la presente invención, el medio de reducción comprende una carcasa guía del cuerpo de sintonía de una o varias partes con precisamente una o más cavidades, en la que precisamente uno o más cuerpos de sintonía con holgura de movimiento se disponen en la cavidad o cavidades (en cada caso), cuyos cuerpos de sintonía hacen, o están provistos, en particular, de contactos de impacto con la carcasa guía del cuerpo de sintonía durante el funcionamiento.
En una modalidad, esto puede sellar ventajosamente un espacio de un conjunto de paletas de turbomaquinaria con un medio de reducción para reducir las vibraciones de las paletas, que se conoce per se de las patentes propias WO 2012/095067 A1 y EP 3239461 A1 y que no se basa esencialmente en la disipación por fricción, sino en una falta de sintonía de las formas y frecuencias naturales por los impactos de los cuerpos de sintonía, y así, en particular, mejorar
una eficiencia (del conjunto de paletas) de la turbomaquinaria y/o proteger el medio de reducción contra un fluido de trabajo de la turbomaquinaria.
Como se desprende de lo anterior, ambos aspectos se pueden combinar ventajosamente en una modalidad, por lo que, en particular, la elasticidad definida de la junta de acuerdo con el aspecto de sellado puede apoyar de forma especialmente ventajosa la reducción de las vibraciones causadas por los choques de los cuerpos de sintonía.
En una modalidad (del aspecto de sellado), el medio de reducción no tiene un cuerpo de sintonía dispuesto en una cavidad de una carcasa guía del cuerpo de sintonía, puede tener, en particular, un amortiguador de fricción, en particular un cuerpo de fricción, de una o de varias piezas, en una modalidad compacto o sin cavidad, que se monta con holgura de movimiento en o con respecto a una o ambas paletas adyacentes, en particular ser uno de estos. En una modalidad, la elasticidad definida de la junta de acuerdo con el aspecto de sellado puede apoyar de forma especialmente ventajosa la reducción disipadora de las vibraciones.
En una modalidad, la junta y el medio de reducción están unidos entre sí, en particular por un alma, en particular estar integrados entre sí. En una modalidad adicional, el alma está diseñado, en particular de forma elástica, de tal manera que permite un movimiento relativo del medio de reducción con respecto a la junta y, por lo tanto, un movimiento relativo disipador del medio de reducción con respecto a las paletas con la junta al menos sustancialmente inmóvil con respecto a las paletas.
En una modalidad, esto puede simplificar el montaje.
En una modalidad alternativa, la junta y el medio de reducción no están unidos entre sí.
En una modalidad, esto puede mejorar el sellado y/o la reducción de la vibración.
En una modalidad, la junta y/o el medio de reducción, en particular la carcasa guía del cuerpo de sintonía, se fabrican (respectivamente) total o parcialmente con la ayuda de un proceso de fabricación generativa o aditiva.
De esta manera, en una modalidad, el medio de reducción, en particular la carcasa guía del cuerpo de sintonía, o la (estructura de la) junta biónica se pueden diseñar de manera particularmente ventajosa.
Además, o alternativamente, en una modalidad, la junta y/o el medio de reducción, en particular la carcasa guía del cuerpo de sintonía, están compuestos total o parcialmente por una aleación de níquel, en particular Haynes230® y/o MARM509®.
En una modalidad, esto puede mejorar ventajosamente el peso, la vida útil y/o la seguridad contra fallos de la combinación.
De acuerdo con la invención, la junta tiene una o más nervaduras adicionales.
En otra modalidad, la(s) nervadura(s) adicional(es) tiene(n) cada una un grosor, en particular mínimo, máximo o medio, de la nervadura que es mayor que el grosor de pared mencionado, en particular mínimo, máximo o medio, de la pared, es (en cada caso) al menos 125 %, en particular al menos 200 %, en una modalidad al menos 400 % y en una modalidad adicional al menos 1000 % de este grosor de pared.
De acuerdo con la invención, la o una o más nervaduras adicionales se ramifican o cruzan la (primera) nervadura.
De acuerdo con una modalidad, la (primera) nervadura y/o la(s) otra(s) nervadura(s) y/o la pared de la junta son curvas, en particular en dirección circunferencial.
De este modo, en una modalidad, en cada caso por separado, pero en particular en combinación de dos o tres de las características mencionadas de la relación nervadura/grosor de pared, la curvatura y la ramificación o intersección de la nervadura, se puede conseguir un efecto de sellado biónico particularmente ventajoso, en una modalidad (vertebrada, en particular en forma de tórax), y por lo tanto ventajosamente se puede reducir el peso y/o, en particular al mismo tiempo, una elasticidad definida, por medio de la cual se puede reducir, en particular evitar, un acoplamiento no deseado entre las (plataformas de) paletas y/o se puede disponer de una mayor resistencia, por medio de la cual se puede mejorar la vida útil y/o la seguridad contra fallos.
De acuerdo con una modalidad de la presente invención, un conjunto de paletas de turbomaquinaria tiene dos paletas adyacentes (en la dirección circunferencial) con, en particular, plataformas de paletas radialmente interiores o exteriores y hojas de paletas unidas entre sí, en particular, por adherencia de material o integradas, en particular para desviar un fluido de trabajo de la turbomaquinaria, en donde una combinación descrita aquí para sellar un espacio entre las plataformas de paletas adyacentes, en particular sus lados frontales opuestos en la dirección circunferencial, y para reducir las vibraciones de al menos una de las paletas, en particular las hojas de paleta, se dispone en un lado de las plataformas de paletas opuesto a la hoja de paleta.
En una modalidad, una dirección axial es paralela a un eje de rotación o eje (principal) de máquina (del conjunto de paletas) de la turbomaquinaria, una dirección circunferencial es una dirección de rotación alrededor de este eje, y una dirección radial es perpendicular a las direcciones axial y circunferencial.
En una modalidad, el medio de reducción, en particular la carcasa guía del cuerpo de sintonía, está unida a al menos una de las paletas adyacentes. En una modalidad alternativa, el medio de reducción se dispone de forma móvil en una cavidad en un lado de las plataformas de paletas opuesto a la hoja de paleta.
En una modalidad, esto puede mejorar la reducción de las vibraciones, en particular mediante la fijación de la carcasa guía del cuerpo de sintonía a una o ambas paletas, la falta de sintonía de las formas y frecuencias naturales debido a los choques de los cuerpos de sintonía, o mediante la disposición móvil de un amortiguador de fricción, en particular un cuerpo de fricción, en particular compacto, su efecto disipador.
En una modalidad, la junta se dispone también o sólo, en particular, aguas abajo del medio de reducción, en particular de la carcasa guía del cuerpo de sintonía.
Adicional o alternativamente, en una modalidad, el medio de reducción se superpone al menos parcialmente con una de las dos plataformas de paletas. En otras palabras, en una modalidad, el medio de reducción se dispone bajo una sola de las dos plataformas de paletas. Esto puede mejorar, en particular, la falta de sintonía de las formas y frecuencias naturales debido a los impactos.
En una modalidad alternativa, el medio de reducción se superpone al menos parcialmente a las dos plataformas de paletas. En otras palabras, en una modalidad, el medio de reducción se dispone bajo ambas plataformas de paletas. Esto puede mejorar, en particular, el efecto disipador de un amortiguador de fricción.
De acuerdo con una modalidad de la presente invención, las paletas son palas del rotor fijadas al rotor o paletas guía fijadas a la carcasa. En una modalidad, la turbomaquinaria es un compresor o una turbina de una turbina de gas, en particular de un motor de avión. Ello representa usos particularmente ventajosos de una combinación de acuerdo con la invención.
Otras mejoras ventajosas de la presente invención se muestran en las reivindicaciones dependientes y en la siguiente descripción de las modalidades preferidas. Para ello se muestra, parcialmente esquematizado:
En la Figura 1, una parte de un conjunto de paletas de turbomaquinaria con una combinación de acuerdo con una modalidad de la presente invención en una sección axial a lo largo de la línea I-I de la Figura 2; y
En la Figura 2, una parte del conjunto de paletas de turbomaquinaria en una sección meridiana a lo largo de la línea M-M de la Figura 1;
En la Figura 3, una vista en perspectiva de la combinación; y
En la Figura 4, una sección meridiana correspondiente a la Figura 2 a través de una combinación de acuerdo con otra modalidad de la presente invención.
Las Figuras 1, 2 muestran, en una sección axial (Figura 1) perpendicular a un eje (principal) de máquina y a un eje de rotación de una turbina de gas, respectivamente, y en una sección meridiana (Figura 2) perpendicular a esta sección, respectivamente, una parte de un conjunto de paletas de turbomaquinaria con dos paletas adyacentes en la Figura 1 y en dirección circunferencial, respectivamente, con plataformas de paletas 11,21 y paletas 12, 22 unidas a ellas, así como una combinación de acuerdo con una modalidad de la presente invención, que se muestra en la Figura 3 en una vista individual en perspectiva.
La combinación tiene una junta 36-38 para sellar un espacio s entre las dos plataformas de paletas adyacentes 11,21 y un medio de reducción en forma de amortiguador de fricción compacto 31 para reducir las vibraciones de las hojas de paleta 12, 22, en donde la junta, que tiene un diseño tipo tórax, tiene una primera nervadura 36 con un grosor de nervadura y una pared 37 con un grosor de pared que es menor que el grosor de la nervadura.
La junta 36-38 y el medio de reducción 31 están unidos entre sí por un alma 35 y están integrados entre sí. El alma elástica 35 permite los movimientos relativos de disipación del amortiguador de fricción 31, al tiempo que sella el espacio s mediante la junta 36-38. En una variación no mostrada, la junta 36-38 y el medio de reducción 31 también pueden no estar unidos.
La junta tiene otras nervaduras 38, cada una de las cuales tiene también un grosor de nervadura mayor que el grosor de pared y se ramifica a partir de la una (primera) nervadura 36. Estas otras nervaduras 38 y la pared 37 de la junta están curvadas en la dirección circunferencial (véase la Figura 3).
El amortiguador de fricción 31 se recibe de forma móvil en una cavidad K en un lado de las plataformas de paletas 11, 21 opuesto a la hoja de paleta.
La junta 36-38 se dispone aguas abajo (a la derecha en la Figura 2) detrás del amortiguador de fricción 31, que se superpone a ambas plataformas de paletas 11, 21 en la dirección circunferencial respectivamente (véase la Figura 1).
La Figura 4 muestra, de forma correspondiente a la Figura 2, una combinación de acuerdo con otra modalidad de la presente invención. Las características correspondientes se identifican con números de referencia idénticos, de modo que a continuación se hace referencia a las explicaciones anteriores y sólo se comentan las diferencias.
En la modalidad de Figura 4, que en todos los otros aspectos es idéntica a las Figuras 1-3, el medio de reducción tiene una carcasa guía del cuerpo de sintonía 32 con una cavidad 33, en la que se dispone un cuerpo de sintonía 34 con holgura de movimiento para el contacto de impacto con la carcasa guía del cuerpo de sintonía 32.
El alma 35 se curva varias veces en la dirección axial (horizontalmente en las figuras 2, 4) de tal manera que pasa por el lado de la carcasa guía del cuerpo de sintonía 32 opuesto a las plataformas de paletas. Al igual que en la modalidad de las Figuras 1-3, en una variación no mostrada, la junta 36-38 y el medio de reducción 32-34 también pueden no estar unidos.
La carcasa guía del cuerpo de sintonía 32 está unida a una de las paletas adyacentes y se superpone, al menos parcialmente, a una de las dos plataformas de paletas.
Aunque en la descripción anterior se han explicado modalidades ilustrativas, cabe señalar que son posibles diversas 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 guía para la implementación de al menos una modalidad ejemplar, mediante la cual se pueden realizar diversas modificaciones, en particular con respecto a la función y la disposición de los componentes descritos, sin abandonar el ámbito de protección que resulta de las reivindicaciones y estas combinaciones equivalentes de características.
Lista de referencia de los dibujos
11, 21 Plataforma de paletas
12, 22 Hoja de paleta
31 Amortiguador de fricción
32 Carcasa guía del cuerpo de sintonía
33 Cavidad
34 Cuerpo de sintonía
35 Alma
36 primera nervadura
37 Superficie de cubierta
38 otra nervadura
K Cavidad
s Espacio
Claims (11)
1. Combinación que comprende una junta (36-38) para sellar un espacio (s) entre las plataformas de paletas (11, 21) de dos paletas adyacentes de una turbomaquinaria y un medio de reducción (31; 32-34) para reducir las vibraciones de al menos una de dichas paletas, en donde la junta comprende al menos una nervadura (36) que tiene un grosor de nervadura y al menos una pared (37) que tiene un grosor de pared menor que dicho grosor de nervadura,
en donde la junta comprende al menos otra nervadura (38) con un grosor de nervadura mayor que el grosor de la pared,
caracterizado porque la al menos otra nervadura (38) se ramifica a partir de la una nervadura (36) o cruza la nervadura (36).
2. Combinación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la junta y el medio de reducción están unidos entre sí, en particular mediante un alma (35), en particular están integrados entre sí.
3. Combinación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la junta y el medio de reducción no están unidos.
4. Combinación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el medio de reducción comprende una carcasa guía del cuerpo de sintonía (32) con al menos una cavidad (33) en la que se dispone al menos un cuerpo de sintonía (34) con holgura de movimiento para el contacto de impacto con la carcasa guía del cuerpo de sintonía.
5. Combinación de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la junta y/o el medio de reducción, en particular una carcasa guía del cuerpo de sintonía, se fabrican al menos en parte mediante un proceso de fabricación generativo y/o están compuestos al menos en parte de una aleación de níquel.
6. Combinación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque al menos una nervadura y/o pared de la junta está curvada, en particular en la dirección circunferencial.
7. Conjunto de paletas de turbomaquinaria que comprende dos paletas adyacentes que tienen plataformas de paletas (11, 21) y hojas de paletas (12, 22) unidas a ellas, en donde una combinación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores se dispone para sellar un espacio (o espacios) entre las plataformas de paletas adyacentes y para reducir las vibraciones de al menos una de las paletas en un lado de las plataformas de paletas opuesto a la hoja de paleta.
8. Conjunto de paletas de turbomaquinaria de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizada porque el medio de reducción, en particular la carcasa guía del cuerpo de sintonía, está unida a al menos una de las paletas adyacentes o se dispone de forma móvil en una cavidad (K) en un lado de las plataformas de paletas opuesto a la hoja de paleta.
9. Conjunto de paletas de turbomaquinaria de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, caracterizada porque la junta se dispone aguas abajo del medio de reducción, en particular de la carcasa guía del cuerpo de sintonía, y/o el medio de reducción se superpone al menos parcialmente a una de las dos plataformas de paletas o a ambas plataformas de paletas.
10. Turbomaquinaria, en particular compresor o turbina de una turbina de gas, que tiene al menos un conjunto de paletas de turbomaquinaria de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizada porque las paletas son palas del rotor fijadas al rotor o paletas guía fijadas a la carcasa.
11. Uso de una combinación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 para sellar un espacio (s) entre las plataformas de paletas (11,21) de dos paletas adyacentes de una turbomaquinaria y para reducir las vibraciones de al menos una de las paletas.
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