Conjunto de álabe de motor de turbina de gas con sistema de retención de pasador antirrotación.

Conjunto de álabe de motor de turbina que comprende:

un álabe (107);

un anillo

(105) de refuerzo que soporta el álabe (107) y que comprende una superficie (415) externa, una superficie (420) interna y un saliente (205) formado sobre la superficie (415) externa, definiendo dicho anillo (105) de refuerzo una abertura que se extiende desde la superficie (415) externa hasta la superficie (420) interna;

una junta (110) de cavidad que comprende una superficie (405) externa de cavidad, una superficie (410) interna de cavidad y una parte (210) de recepción de saliente que se corresponde con el saliente (205) del anillo (105) de refuerzo, definiendo dicha junta (110) de cavidad una parte (500) de recepción de fijación que se extiende desde la superficie (405) externa de cavidad hasta la superficie (410) interna de cavidad, comprendiendo dicha parte (500) de recepción de fijación un elemento (300) de recepción de deformación colocado en una periferia de la parte (500) de recepción de fijación y que se extiende periféricamente alejándose de una periferia de la parte (500) de recepción de fijación; y

un mecanismo (115) de fijación que comprende un reborde (605) deformable en un primer extremo (603) y una chaveta (400) en un segundo extremo (607), estando dicho mecanismo (115) de fijación adaptado para su inserción a través de la abertura (500) y la parte (500) de recepción de fijación, en el que tras la inserción, dicha chaveta (400) sobresale de la parte (500) de recepción de fijación y la abertura en la superficie (410) interna de cavidad y la superficie (420) interna del anillo (105) de refuerzo,

pudiendo rotar dicho mecanismo (115) de fijación entre una primera configuración (1000) y una segunda configuración (2000), en el que en la segunda configuración (2000), dicha chaveta (400) se engancha en acoplamiento con el anillo (105) de refuerzo de tal manera que una superficie externa de la chaveta (400) hace tope con la superficie interna del anillo (105) de refuerzo, y

en el que cuando se ejerce una presión contra el mecanismo (115) de fijación en el primer extremo se recibe una parte del reborde (605) deformable en el elemento (300) de recepción de deformación de la junta (110) de cavidad.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2011/037860.

Solicitante: Siemens Energy, Inc.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 4400 Alafaya Trail Orlando, Florida 32826-2399 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: AFANASIEV,GENNADIY.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN... > MAQUINAS O MOTORES DE DESPLAZAMIENTO NO POSITIVO,... > Partes constitutivas, detalles o accesorios no cubiertos... > F01D25/24 (Carcasas (modificadas para el calentamiento o la refrigeración F01D 25/14 ); Elementos de la carcasa, p. ej. diafragmas, fijación de las carcasas (carcasas para máquinas o motores rotativos en general F16M))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN... > MAQUINAS O MOTORES DE DESPLAZAMIENTO NO POSITIVO,... > Estatores (aspectos distintos del de guiado del fluido... > F01D9/04 (formando un anillo o sector)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES... > DISPOSITIVOS PARA UNIR O BLOQUEAR LOS ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS... > Bulones sin rosca; Pasadores incluyendo aquellos... > F16B19/02 (Bulones o manguitos para posicionar las partes de máquinas, p. ej. pasadores cónicos de muesca, pasadores de montaje, manguitos, anillos excéntricos de ajuste)

PDF original: ES-2534197_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Conjunto de álabe de motor de turbina de gas con sistema de retención de pasador antirrotación Campo de la invención La invención se refiere a un conjunto de álabe de motor de turbina.

Antecedentes de la invención Un motor de turbina convencional tiene una sección de compresor, una sección de cámaras de combustión y una sección de turbina. En funcionamiento, la sección de compresor puede introducir aire ambiental y comprimirlo. El aire comprimido puede entrar en la sección de cámaras de combustión y puede distribuirse a cada una de las cámaras de combustión en la misma. Cuando el aire descargado del compresor entra en la cámara de combustión, se mezcla con combustible suministrado por una boquilla piloto y una pluralidad de boquillas principales que rodean la boquilla piloto. La combustión de la mezcla aire-combustible se produce aguas abajo de las boquillas en una zona de combustión, que está ampliamente encerrada dentro de un conjunto de revestimiento de cámara de combustión. Como resultado, se forma un gas de trabajo caliente. El gas de trabajo caliente puede encaminarse hacia la sección de turbina, en la que el gas puede expandirse y generar potencia que puede accionar un rotor.

Durante el funcionamiento del motor, se rotan componentes cilíndricos y componentes rotatorios para mover aire y combustible a través del motor. Tal rotación provoca vibraciones dentro del motor de turbina. Las vibraciones pueden provocar que los componentes del motor vibren saliéndose de su sitio o desalineándose. Adicionalmente, el movimiento de fluido dentro del motor también provoca cambios de temperatura dentro del motor. Tales cambios de temperatura pueden cambiar las propiedades del material de los componentes del motor, aumentando así la probabilidad de que esos componentes puedan desalinearse o desengancharse de sus acoplamientos o puntos de unión.

Los motores de turbina convencionales pueden incluir álabes rotatorios y álabes estacionarios. Normalmente, un conjunto de álabe estacionario incluye álabes individuales ensamblados entre un anillo de refuerzo interno y un anillo de refuerzo externo. El gas de combustión pasa a través de la trayectoria anular entre los anillos de refuerzo y sobre los álabes. El conjunto de álabe puede incluir salidas de refrigerante para permitir que el refrigerante fluya radialmente hacia dentro a través de los álabes hacia salidas de refrigerante. Las salidas de refrigerante pueden desembocar en una cavidad formada entre una junta de cavidad-reborde y el anillo de refuerzo externo del conjunto de álabe. Por ejemplo, en una implementación, la junta de cavidad-reborde puede ser una junta en U, y puede formarse una cámara de distribución entre la junta en U y el anillo de refuerzo externo. La cámara de distribución puede proporcionar una cavidad para el retorno o el escape del refrigerante.

La junta de cavidad-reborde y el conjunto de álabe estacionario se fijan normalmente entre sí mediante dos pasadores. Se inserta un pasador entre el anillo de refuerzo externo y la junta de cavidad-reborde para impedir la rotación del conjunto de álabe y se inserta un segundo pasador para mantener el primer pasador en su sitio y para impedir que el primer pasador se extraiga durante el funcionamiento del motor. Aunque el conjunto de dos pasadores restringe el movimiento del conjunto de álabe e impide la extracción del pasador durante el funcionamiento del motor, el conjunto de dos pasadores requiere un componente adicional, dando así como resultado un procedimiento de ensamblaje y desensamblaje problemático, caro y que requiere mucho tiempo cuando se necesita realizar el mantenimiento del conjunto de álabe estacionario.

En otro conjunto convencional, se inserta un pasador antirrotación entre el refuerzo externo y la junta de cavidadreborde y se deforma la cabeza del pasador antirrotación. En un conjunto de este tipo, se sujeta el metal alrededor del pasador. Sin embargo, aunque el pasador antirrotación deformado impide la rotación del conjunto de álabe, la vibración y el entorno térmico del motor durante el funcionamiento provoca que se desenganche el pasador antirrotación. El documento US 6.095.750 da a conocer un conjunto de boquilla de turbina que comprende un elemento de retención de pasador.

Por consiguiente, existe la necesidad de un conjunto de álabe que minimice los problemas descritos anteriormente. Para tratar las desventajas descritas anteriormente, la presente descripción proporciona un pasador antirrotación con autobloqueo mejorado para un conjunto de álabe de motor de turbina que es rentable y menos problemático de ensamblar y desensamblar en comparación con los conjuntos de álabes convencionales.

Sumario de la invención Un conjunto de álabe de motor de turbina según la presente descripción y aspectos de la invención comprende un álabe soportado por un anillo de refuerzo y fijado a una junta de cavidad mediante un mecanismo de fijación, tal como un pasador antirrotación con autobloqueo. El anillo de refuerzo puede comprender una superficie externa y una superficie interna que forman la estructura de soporte para la junta de cavidad. El anillo de refuerzo puede

definir una abertura que se extiende desde la superficie externa hasta la superficie interna para recibir el mecanismo de fijación. Además, puede formarse un saliente sobre la superficie externa del anillo de refuerzo para el enganche por interbloqueo con la junta de cavidad. La junta de cavidad puede ensamblarse en el anillo de refuerzo para proporcionar la cavidad para el refrigerante de retorno y el escape durante el funcionamiento del motor de turbina.

La junta de cavidad puede tener una superficie externa de cavidad y una superficie interna de cavidad que forman las paredes que definen la cavidad para el refrigerante de retorno y el escape. Puede formarse una parte de recepción de saliente sobre la superficie externa de cavidad. La parte de recepción de saliente se corresponde con el saliente del anillo de refuerzo y está adaptada para el enganche por interbloqueo con el saliente. La junta de cavidad puede definir una parte de recepción de fijación que se extiende desde la superficie externa de cavidad hasta la superficie interna de cavidad. La parte de recepción de fijación puede ser un orificio pasante para recibir el mecanismo de fijación. La parte de recepción de fijación también puede incluir un elemento de recepción de deformación colocado en un diámetro para la parte de recepción de fijación y que se extiende diametralmente alejándose desde la circunferencia de la parte de recepción de fijación. En otras palabras, el elemento de recepción de deformación puede formarse como una ranura que se extiende alejándose desde la circunferencia de la parte de recepción de fijación.

El mecanismo de fijación puede ser un pasador que tiene un reborde deformable en el primer extremo y una chaveta en el segundo extremo. El mecanismo de fijación puede insertarse a través de la abertura del anillo de refuerzo y la parte de recepción de fijación de la junta de cavidad para fijar el álabe a la junta de cavidad. Cuando se inserta el mecanismo de fijación a través de la abertura y la parte de recepción de fijación, la chaveta sobresale a través del mismo en la superficie interna del anillo de refuerzo y la superficie interna de cavidad. El mecanismo de fijación puede ser rotatorio entre una primera configuración y una segunda configuración. En la segunda configuración, la chaveta puede engancharse en acoplamiento con la superficie interna del anillo de refuerzo de tal manera que una superficie externa de la chaveta hace tope con la superficie interna de la chaveta. Cuando el mecanismo de fijación está en la segunda configuración, puede ejercerse una presión contra el... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Conjunto de álabe de motor de turbina que comprende:

un álabe (107) ;

un anillo (105) de refuerzo que soporta el álabe (107) y que comprende una superficie (415) externa, una superficie (420) interna y un saliente (205) formado sobre la superficie (415) externa, definiendo dicho anillo (105) de refuerzo una abertura que se extiende desde la superficie (415) externa hasta la superficie (420) interna;

una junta (110) de cavidad que comprende una superficie (405) externa de cavidad, una superficie (410) interna de cavidad y una parte (210) de recepción de saliente que se corresponde con el saliente (205) del anillo (105) de refuerzo, definiendo dicha junta (110) de cavidad una parte (500) de recepción de fijación que se extiende desde la superficie (405) externa de cavidad hasta la superficie (410) interna de cavidad, comprendiendo dicha parte (500) de recepción de fijación un elemento (300) de recepción de deformación colocado en una periferia de la parte (500) de recepción de fijación y que se extiende periféricamente alejándose de una periferia de la parte (500) de recepción de fijación; y un mecanismo (115) de fijación que comprende un reborde (605) deformable en un primer extremo (603) y una chaveta (400) en un segundo extremo (607) , estando dicho mecanismo (115) de fijación adaptado para su inserción a través de la abertura (500) y la parte (500) de recepción de fijación, en el que tras la inserción, dicha chaveta (400) sobresale de la parte (500) de recepción de fijación y la abertura en la superficie (410) interna de cavidad y la superficie (420) interna del anillo (105) de refuerzo, pudiendo rotar dicho mecanismo (115) de fijación entre una primera configuración (1000) y una segunda configuración (2000) , en el que en la segunda configuración (2000) , dicha chaveta (400) se engancha en acoplamiento con el anillo (105) de refuerzo de tal manera que una superficie externa de la chaveta (400) hace tope con la superficie interna del anillo (105) de refuerzo, y en el que cuando se ejerce una presión contra el mecanismo (115) de fijación en el primer extremo se recibe una parte del reborde (605) deformable en el elemento (300) de recepción de deformación de la junta (110) de cavidad.

2. Conjunto según la reivindicación 1, en el que la primera posición (1000) está orientada aproximadamente 90 grados alrededor de un eje (635) central desde la segunda posición (2000) .

3. Conjunto según la reivindicación 1, en el que la primera configuración (1000) es una posición desbloqueada y la segunda configuración (2000) es una posición bloqueada.

4. Conjunto según la reivindicación 1, en el que dicha chaveta (400) es un par de orejas colocadas en paralelo una con respecto a la otra y que se extienden diametralmente alejándose del segundo extremo (607) del mecanismo

(115) de fijación.

5. Conjunto según la reivindicación 1, en el que el primer extremo (603) del mecanismo (115) de fijación define una ranura (625) que se extiende a lo largo de un diámetro del primer extremo (603) , estando dicha ranura (625) orientada en el primer extremo (603) para corresponder con la primera configuración (1000) y la segunda configuración (2000) del mecanismo (115) de fijación.

6. Conjunto según la reivindicación 5, en el que, cuando se inserta el mecanismo (115) de fijación en la abertura y la parte (500) de recepción de fijación y se coloca en la segunda configuración (2000) , la ranura (625) se orienta de tal manera que la ranura (625) está perpendicular al elemento (300) de recepción de deformación.

7. Conjunto según la reivindicación 5, en el que, cuando se inserta el mecanismo (115) de fijación en la abertura y la parte (500) de recepción de fijación y se coloca en la segunda configuración (2000) , la ranura (625) se orienta de tal manera que la ranura (625) está paralela al elemento (300) de recepción de deformación.

8. Conjunto según la reivindicación 1, en el que el primer extremo (603) del mecanismo (115) de fijación tiene un primer diámetro (610) , y el segundo extremo (607) tiene un segundo diámetro (615) menor que el primer diámetro (610) .

9. Conjunto según la reivindicación 8, en el que el mecanismo (115) de fijación tiene un diámetro decreciente desde el primer diámetro (610) hasta el segundo diámetro (615) .

10. Conjunto según la reivindicación 1, en el que la protuberancia (205) y la parte (210) de recepción de saliente se interbloquean cuando se ensamblan el anillo (105) de refuerzo y la junta (110) de cavidad.