ITTO20080578A1 - Gruppo di collegamento per collegare una paletta ad un anello di supporto, in particolare ad un anello interno di uno statore di compressore - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“GRUPPO DI COLLEGAMENTO PER COLLEGARE UNA PALETTA AD UN ANELLO DI SUPPORTO, IN PARTICOLARE AD UN ANELLO INTERNO DI UNO STATORE DI COMPRESSOREâ€

La presente invenzione à ̈ relativa ad un gruppo di collegamento per collegare una paletta ad un anello di supporto, in particolare ad un anello interno di uno statore di compressore.

Com'à ̈ noto, nei compressori delle turbine a gas le palette statoriche hanno un profilo aerodinamico, una porzione di testa impegnante una relativa sede di un anello esterno, ed una porzione di piede impegnante una relativa sede di un anello interno. In una soluzione nota, l'anello interno à ̈ costituito da due pezzi anulari: le sedi per le porzioni di piede delle palette sono realizzate in un primo dei due pezzi, mentre il secondo pezzo chiude assialmente tali sedi ed à ̈ fissato tramite saldatura al primo pezzo. Il materiale attorno alle sedi à ̈ poi deformato plasticamente sui lati delle palette, al fine di migliorare il bloccaggio ed impedire le vibrazioni delle palette stesse.

Questo tipo di soluzione nota à ̈ insoddisfacente, in quanto comporta tempi e costi elevati per la lavorazione dei due pezzi dell'anello interno e per il loro fissaggio tramite saldatura. Inoltre, sono necessari tempi e costi elevati anche quando le palette sono da smontare e/o da sostituire per manutenzione: infatti, la saldatura di fissaggio tra i due pezzi dell'anello interno deve essere tagliata e, terminata la manutenzione, deve essere ripristinata.

Inoltre, il materiale acciaccato ai lati delle palette tende ad allentare la sua presa con il trascorrere del tempo, per cui le palette iniziano ad essere soggette a vibrazioni che portano rapidamente alla rottura. Per ovviare a tale allentamento, si rende necessario effettuare una saldatura aggiuntiva nelle zone attorno alla porzione di piede, con ulteriori tempi e costi di manutenzione.

Per ovviare a questi inconvenienti, à ̈ noto di utilizzare accoppiamenti di tipo filettato, ad esempio come quelli descritti nei brevetti EP780545 ed IT1123516. In particolare, nella soluzione descritta nel brevetto IT1123515, le palette di uno stadio di turbina sono prive della porzione di piede e hanno la porzione di testa definita da un codolo che viene alloggiato tra due semigusci. I due semi-gusci, accostati tra loro, definiscono un perno impegnante una sede passante realizzata in direzione radiale in un settore di anello, il quale à ̈ fissato ad una carcassa della turbina. Il perno ha una porzione terminale filettata, la quale sporge al di fuori della sede passante e porta avvitato un dado. Il dado à ̈ serrato contro una superficie esterna del settore di anello tramite l'interposizione di una rosetta, in modo da bloccare il perno, con il codolo al suo interno, e quindi bloccare la paletta che rimane a sbalzo radialmente verso l'interno.

Questa tipologia di collegamento à ̈ scarsamente soddisfacente, in quanto comporta un ingombro relativamente elevato in direzione radiale tra le palette e la carcassa della turbina e necessita di un sistema di collegamento particolare per accoppiare i settori di anello alla carcassa, a causa della posizione del dado. Inoltre, la forma dei semi-gusci che vanno a definire il perno à ̈ stabilita per accoppiarsi ad una paletta specifica, che à ̈ montata a sbalzo sull'anello esterno, per cui non à ̈ adatta alle palette statoriche ed agli anelli interni che vengono normalmente utilizzati in un compressore.

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare un gruppo di collegamento per collegare una paletta ad un anello di supporto, in particolare ad un anello interno di uno statore di compressore, il quale consenta di risolvere in maniera semplice ed economica i problemi sopra esposti. Secondo la presente invenzione viene realizzato un gruppo di collegamento per collegare una paletta ad un anello di supporto; il gruppo di collegamento comprendendo:

- un foro passante realizzato in un settore del detto anello di supporto lungo un asse ed alloggiante una estremità della detta paletta;

- un perno avente una filettatura esterna, alloggiato almeno parzialmente nel detto foro, e comprendente due porzioni sostanzialmente semi-cilindriche, diametralmente opposte e definenti tra loro una sede impegnata dalla detta estremità di paletta;

- un corpo di serraggio avvitato sulla filettatura del detto perno ed avente una superficie di battuta disposta in appoggio assiale, direttamente o indirettamente, contro uno spallamento del detto settore; caratterizzato dal fatto che la filettatura del detto perno ed il detto corpo di serraggio sono alloggiati almeno parzialmente nel detto foro.

L'invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

- la figura 1 illustra, schematicamente, una fase di montaggio per collegare palette ad un anello di supporto, in particolare ad un anello interno di statore, tramite una preferita forma di attuazione del gruppo di collegamento secondo la presente invenzione; - la figura 2 Ã ̈ analoga alla figura 1 ed illustra in prospettiva, in scala ingrandita ed in maggiore dettaglio, il gruppo di collegamento della presente invenzione;

- la figura 3 illustra il gruppo di collegamento in sezione secondo la linea III-III di figura 1, al termine del montaggio;

- la figura 4 Ã ̈ analoga alla figura 3 ed illustra una prima variante del gruppo di collegamento;

- la figura 5 Ã ̈ analoga alla figura 2 ed illustra, con parti asportate per chiarezza, una seconda variante del gruppo di collegamento; e

- la figura 6 illustra schematicamente e in sezione la variante della figura 5, al termine del montaggio.

In figura 1, con 1 à ̈ indicato, nel suo complesso, uno statore (parzialmente illustrato) di un compressore. Lo statore 1 comprende un anello 2 esterno ed un anello 3 interno, per ciascuno dei quali à ̈ mostrato solamente un relativo settore. Gli anelli 2 e 3 hanno rispettive superfici 4 e 5 che sono affacciate per delimitare un condotto anulare per un fluido. Lo statore 1 comprende, poi, una pluralità di palette 7, ciascuna delle quali à ̈ costituita da un profilo aerodinamico 8 disposto tra le superfici 4,5, da una estremità 9 definente una testa fissata in modo noto e non descritto in dettaglio all'anello 2, e da una estremità 10 definente un piede fissato all'anello 3 tramite un gruppo 11 di collegamento.

Con riferimento alla figura 2, il piede 10 si estende lungo un asse 12 a partire da una superficie 13 di base del profilo aerodinamico 8 e ha una forma appiattita con profilo laterale a martello oppure a T rovesciata. Il piede 10 Ã ̈ delimitato da due facce 14 piane, le quali sono parallele tra loro ed all'asse 12 e sostanzialmente sono un prolungamento assiale delle superfici di ventre e di dorso del profilo aerodinamico 8.

Il piede 10 comprende un gambo 15, che sporge assialmente dalla superficie 13, ed una testa 16, che ha due appendici 17 diametralmente opposte, in modo da definire due recessi 18 lungo i bordi laterali del gambo 15.

Il gruppo 11 comprende un foro 20, il quale à ̈ realizzato nel settore dell'anello 3, à ̈ passante lungo l'asse 12, à ̈ privo di filettature, e comprende due porzioni 21,22 cilindriche coassiali raccordate tra loro da uno spallamento 23 anulare ortogonale all'asse 12. La porzione 21 esce attraverso la superficie 5, mentre la porzione 22 esce attraverso una superficie 25 cilindrica interna dell'anello 3 e ha sezione trasversale maggiore di quella della porzione 21.

Con riferimento alle figure 2 e 3, il gruppo 11 comprende, inoltre, un perno o nottolino 27 ed un corpo a bicchiere 28, i quali sono avvitati tra loro, sono coassiali al foro 20, e, secondo l'invenzione, sono alloggiati almeno parzialmente nel foro 20.

Il perno 27 comprende due porzioni 29,30 sostanzialmente semi-cilindriche, le quali hanno una comune filettatura esterna, sono disposte da parti diametralmente opposte del piede 10 e sono completamente alloggiate nel foro 20.

Le porzioni 29,30 definiscono pezzi distinti aventi rispettive superfici 31,32 piane affacciate alle facce 14, in modo da delimitare una fessura 33 impegnata dal piede 10 in maniera angolarmente fissa attorno all'asse 12. Il pezzo 29 comprende due denti 34, i quali sporgono dalla superficie 31 ed impegnano i recessi 18. Il pezzo 30 comprende, invece, un dente 35, il quale sporge dalla superficie 32 ed à ̈ adiacente alla testa 16 lungo l'asse 12.

Il corpo a bicchiere 28 à ̈ cilindrico, con diametro esterno che approssima per difetto il diametro della porzione 22 del foro 20, ed à ̈ alloggiato completamente nella porzione 22. Il corpo a bicchiere 28 comprende una porzione 36 tubolare, la quale termina assialmente con una superficie 37 anulare ortogonale all'asse 12 e ha una filettatura interna avvitata alla filettatura dei pezzi 29,30 in modo da serrare assialmente la superficie 37 contro lo spallamento 23. Tale serraggio provoca una trazione assiale dei denti 34 sulle appendici 17 e, quindi, il forzamento della superficie 13 contro la superficie 5.

Il corpo a bicchiere 28 comprende una porzione 38 di base, la quale à ̈ delimitata assialmente da una faccia 39, interna al corpo a bicchiere 28, e da una faccia 40 esterna, su cui à ̈ realizzata una sede 41 esagonale per chiavi a brugola. Preferibilmente, in corrispondenza dello spigolo circolare tra la superficie 25 ed il foro 20, una porzione 43 dell'anello 3 à ̈ deformata plasticamente in modo da fare da battuta contro la faccia 40 ed evitare lo svitamento del corpo a bicchiere 28.

La figura 4 mostra una prima variante, le cui parti costituenti sono indicate, ove possibile, da i medesimi numeri di riferimento delle figure 1-3. In tale variante, il perno 27 à ̈ privo del dente 35, ma ha una sede 45 di centraggio che alloggia l'estremità assiale di un dispositivo elastico 46 interposto assialmente tra il piede 10 e la faccia 39. Il dispositivo elastico 46 à ̈ definito da una o più molle in serie, ad esempio molle a tazza, disposte a contatto contro la faccia 39, da un lato, e contro la testa 16, dall'altro lato, per eliminare i giochi tra le appendici 17 ed i denti 34 ed evitare le vibrazioni della paletta 7.

Le figure 5 e 6 mostrano una seconda variante, le cui parti costituenti sono indicate, ove possibile, da i medesimi numeri di riferimento delle figure 1-3. In tale variante, il perno 27 Ã ̈ realizzato in un sol pezzo, in quanto comprende una porzione 50 terminale che porta a sbalzo le porzioni 29,30 e definisce l'inizio della filettatura esterna delle porzioni 29,30. Il perno 27 Ã ̈ disposto a cavallo del piede 10, ossia con la porzione 50 accostata assialmente al piede 10.

Le porzioni 29,30 sono prive dei denti 34,35, e comprendono rispettive sporgenze 34a disposte a contatto contro le facce 14. Il corpo a bicchiere 28 à ̈ sostituito da una ghiera 28a, la quale comprende, ad una estremità assiale, una porzione 36a tubolare filettata internamente e, all'estremità opposta, una porzione 38a tubolare definente la sede 41 esagonale.

La porzione 36a à ̈ provvista di intagli 55, i quali definiscono circonferenzialmente tra loro una pluralità di settori 56 elasticamente deformabili e terminanti assialmente con una superficie 37a serrata contro lo spallamento 23. La superficie 37a e lo spallamento 23 sono conici con convergenza dalla superficie 25 verso la superficie 5 per svolgere una funzione di cuneo: avvitando la ghiera 28a sul perno 27, lo spallamento 23 agisce sulla superficie 37a e fa flettere verso l'interno i settori 56, i quali stringono le porzioni 29,30 in modo da pinzare e bloccare per attrito il piede 10 tra le sporgenze 34a.

La testa 16 ha una sola appendice 17 da un lato e, dall'altro lato, ha un bordo parallelo all'asse 12 e disposto in battuta in direzione radiale contro un dente 58 di riferimento che sporge nella fessura 33 da una delle porzioni 29,30.

In fase di montaggio (figura 1), dopo avere fissato le teste 9 delle palette 7 al settore dell'anello 2, i perni 27 vengono accoppiati ai rispettivi piedi 10. A loro volta, i piedi 10 di tutte le palette 7, mentre portano i perni 27, vengono inseriti contemporaneamente nei corrispondenti fori 20 del settore dell'anello 3.

Successivamente, i corpi a bicchiere 28 vengono inseriti nella porzione 22 dei fori 20, interponendo il dispositivo elastico 46 se previsto, e vengono avvitati sulle filettature dei perni 27, fino a quando le superfici 37 entrano in battuta contro gli spallamenti 23. Come spiegato sopra, il serraggio della superficie 37 contro lo spallamento 23 provoca il bloccaggio della paletta 7. Infine, la porzione 43 viene deformata plasticamente sulla faccia 40 in modo da bloccare il corpo a bicchiere 28 come dispositivo anti-svitamento. Per quanto riguarda la variante delle figure 5 e 6, Ã ̈ possibile accoppiare il perno 27 a cavallo del piede 10 dopo avere inserito il piede 10 stesso nella porzione 21 del relativo foro 20, inserendo il perno 27 assialmente nella porzione 22 dei fori 20.

Da quanto precede appare evidente come il fatto di alloggiare la filettatura esterna del perno 27 ed almeno parte del corpo a bicchiere 28 o della ghiera 28a nel foro 20 consenta di avere uno statore relativamente compatto e semplice da accoppiare ai restanti componenti del compressore. In particolare, i corpi a bicchiere 28 o le ghiere 28a rimangono completamente al di sotto della superficie 25, per cui non generano alcun ingombro lungo l'asse 12 al di fuori dell'anello 3.

Grazie a tale compattezza e grazie alle particolari caratteristiche costruttive del perno 27, il gruppo 1 può essere utilizzato con palette 7 di tipo tradizionale, mostrato nelle figure da 1 a 4, senza dovere modificare le palette 7 stesse.

Grazie agli accoppiamenti filettati, i settori dell'anello 3 sono realizzati in un sol pezzo, ed il montaggio e l'eventuale sostituzione delle palette 7 in caso di manutenzione sono relativamente semplici e veloci. Nel contempo, gli accoppiamenti filettati previsti mantengono stabile il collegamento senza vibrazioni, specialmente con l'aggiunta del dispositivo elastico 46.

Da quanto precede appare, infine, evidente che al gruppo 11 descritto possono essere apportate modifiche e varianti che non esulano dal campo di protezione della presente invenzione.

In particolare, rosette o altri dispositivi antisvitamento potrebbero essere associati alla filettatura o potrebbero essere previsti tra la superficie 37 e lo spallamento 23; e/o lo spallamento 23 potrebbe essere disposto in posizione diversa e, ad esempio, definire parte della superficie 25; e/o il corpo a bicchiere 28 o la ghiera 28a potrebbero essere sostituiti da un corpo di serraggio diverso, ad esempio con una flangia esterna definente la superficie 37.

Claims (1)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1.- Gruppo di collegamento (11) per collegare una paletta (7) ad un anello di supporto (3); il gruppo di collegamento comprendendo: - un foro passante (20) realizzato in un settore del detto anello di supporto (3) lungo un asse (12) ed alloggiante una estremità (10) della detta paletta (7); - un perno (27) avente una filettatura esterna, alloggiato almeno parzialmente nel detto foro (20), e comprendente due porzioni sostanzialmente semi-cilindriche (29,30), diametralmente opposte e definenti tra loro una sede (33) impegnata dalla detta estremità di paletta (10); - un corpo di serraggio (28;28a) avvitato sulla filettatura del detto perno (27) ed avente una superficie di battuta (37;37a) disposta in appoggio assiale, direttamente o indirettamente, contro uno spallamento (23) del detto settore; caratterizzato dal fatto che la filettatura del detto perno (27) ed il detto corpo di serraggio (28;28a) sono alloggiati almeno parzialmente nel detto foro (20). 2.- Gruppo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il detto perno (27) à ̈ completamente alloggiato nel detto foro. 3.- Gruppo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il detto spallamento (23) à ̈ disposto nel detto foro e definisce il raccordo tra due porzioni cilindriche di foro (21,22) aventi sezione trasversale diversa tra loro. 4.- Gruppo secondo la rivendicazione secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che il detto corpo di serraggio (28;28a) à ̈ completamente alloggiato nella porzione cilindrica di foro (22) avente sezione trasversale maggiore. 5.- Gruppo secondo la rivendicazione 3 o 4, caratterizzato dal fatto che il detto corpo di serraggio (28;28a) ha un diametro esterno che approssima per difetto il diametro interno della relativa porzione cilindrica di foro (22) e comprende una porzione terminale (38;38a) definente una sede esagonale interna (41). 6.- Gruppo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la detta sede à ̈ una fessura (33) definita da superfici piane (31,32) ed impegnata in maniera angolarmente fissa da una estremità di paletta (10) di forma piatta. 7.- Gruppo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che una delle dette porzioni sostanzialmente semi-cilindriche (29,30) comprende almeno un dente (34), il quale sporge nella detta fessura (33) ed impegna un recesso (18) definito dalla detta estremità di paletta (10). 8.- Gruppo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che le dette porzioni sostanzialmente semi-cilindriche (29,30) sono forzate radialmente contro la detta estremità di paletta (10) per trattenere per attrito la detta estremità di paletta (10). 9.- Gruppo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che il detto corpo di serraggio (28;28a) comprende almeno una aletta (56), la quale à ̈ elasticamente deformata per esercitare una spinta radiale contro almeno una delle dette porzioni sostanzialmente semi-cilindriche (29,30). 10.- Gruppo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che la detta aletta (56) termina assialmente con la detta superficie di battuta (37a), e dal fatto che il detto spallamento (23) e/o la detta superficie di battuta (37a) definiscono una superficie a cuneo per deformare elasticamente verso il detto asse (12) la detta aletta (56) durante l'avvitamento del detto corpo di serraggio (28a). 11.- Gruppo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il detto perno (27) à ̈ realizzato in un solo pezzo. 12.- Gruppo secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che il detto perno comprende una porzione terminale (50) portante a sbalzo le dette porzioni sostanzialmente semi-cilindirche (29,30) e definente l'inizio della filettatura esterna delle dette porzioni sostanzialmente semi-cilindriche (29,30).