Revestimiento para cárter de compresores.

Un compresor para usar en un motor de turbina de gas, que comprende:

una carcasa del compresor

(40);

una pluralidad de álabes (56) colocadas radialmente alrededor del interior (52) de la carcasa del compresor (40); y

un revestimiento (60) en el interior (52) de la carcasa del compresor (40), el revestimiento (60) comprende una mezcla que incluye fibra de carbono, una resina, un agente de curado, un relleno de grafito, un relleno de dióxido de silicio, y un catalizador de dietilaminoetanol.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2011/038574.

Solicitante: Rookstool, Craig.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 212 N. Main, Unit D Lee's Summit Missouri 64063 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: ROOKSTOOL,CRAIG.

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))

PDF original: ES-2505468_T3.pdf

 

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Ilustración 1 de Revestimiento para cárter de compresores.
Ilustración 2 de Revestimiento para cárter de compresores.
Ilustración 3 de Revestimiento para cárter de compresores.
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Revestimiento para cárter de compresores.

Fragmento de la descripción:

Revestimiento para cárter de compresores Referencia cruzada a las solicitudes relacionadas

Esta solicitud reivindica prioridad bajo 35 U.S.C. § 119 de la solicitud provisional de los Estados Unidos con núm. de serie 61/349,939 presentada el 31 de mayo de 21, y la solicitud provisional de los Estados Unidos con núm. de serie 61/464,856 presentada el 1 de marzo de 211.

Campo de la invención

La presente invención se relaciona en general con compresores de motores de turbina de gas, y más particularmente a un nuevo revestimiento para el cárter de un compresor de motor que se puede añadir durante la reparación y revisión del motor. Un revestimiento para el cárter de un compresor se conoce por ejemplo del documento GB 1 12 49.

Antecedentes de la invención

Un motor de turbina de gas extrae energía de un flujo de gas caliente producido por la combustión de gas o aceite combustible en una corriente de aire comprimido. En su forma más simple, un motor de turbina de gas tiene un compresor de aire (con flujo radial, axial, o centrífugo) acoplado de manera fluida a una turbina con una cámara de combustión dispuesta entre ellos. La energía se libera y se realiza el trabajo cuando el aire comprimido se mezcla con combustible y se enciende en la cámara de combustión, dirigido sobre las paletas de la turbina, haciendo girar la turbina. La energía se extrae en forma de potencia en el eje (por ejemplo, motores de turboeje) y/o de aire comprimido y de empuje (por ejemplo, tu rb orreacto res/m oto res tu rbofan).

Los compresores generalmente Incluyen una rueda de compresor con una pluralidad de paletas o álabes separadas entre sí en esa rueda. La rueda del compresor se rota alrededor de un eje dentro de la carcasa del motor para recibir aire desde una entrada, acelerar y comprimir este aire, y luego descargar el aire a través de una salida. Para ser más eficiente, el aire es generalmente forzado a fluir entre el espacio definido por las paletas, el eje de rotación de la rueda del compresor y una parte de la carcasa del motor comúnmente referida como el cárter del compresor. El cárter Incluye además álabes o paletas en orientación escalonada a las paletas de la rueda para comprimir el aire.

Frecuentemente, la eficiencia del compresor es mayor cuando se mantiene una separación mínima de funcionamiento entre el cárter y las puntas de los álabes o paletas de la rueda para prevenir el escape del aire alrededor de la punta de las paletas. Sin embargo, durante el funcionamiento normal del compresor, las fuerzas centrífugas que actúan sobre la rueda del compresor causan que éstas "se incrementen" radialmente en la dirección del cárter. Por lo tanto, establecer una separación mínima de funcionamiento a velocidades de funcionamiento del compresor puede ser una tarea compleja, debido a las variables que intervienen. Un error en la posición del cárter podría resultar en una pérdida significativa de la eficiencia operativa o causar daños al compresor cuando los álabes se unen contra el casco. Por ejemplo, los álabes se pueden fracturar y ser consumidas por el motor, causando el fallo del motor Las álabes o paletas que entran en contacto con el cárter del compresor también pueden causar chispas que podrían causar que todo el motor se encienda, creando una explosión.

Por lo tanto, la adición de un recubrimiento o revestimiento ha sido incluida en los cárteres de compresores. El recubrimiento es una capa delgada, normalmente una mezcla de plástico y de resina, que minimiza la separación entre el revestimiento y las puntas de las paletas de la rueda. Además, el recubrimiento o revestimiento se fabrica para que se desgaste por abrasión, lo que permite que las paletas se extiendan en el recubrimiento si se expanden debido a las fuerzas centrífugas, u otras razones. Las paletas giratorias pueden contactar con el revestimiento sin la posibilidad de que las paletas se dañen, u ocurran chispas o Ignición.

Sin embargo, existen problemas con el revestimiento plástico del cárter del compresor. Por ejemplo, muchos de los motores de turbina de gas se utilizan en las aeronaves, tales como aviones y helicópteros. En uso, los motores pueden realizar ciclos entre las temperaturas extremas altas y bajas a partir de la puesta en marcha hasta el apagado. El número de ciclos es importante, ya que se requieren muchas reparaciones y/o inspecciones en niveles específicos del ciclo del motor o del dispositivo. Como el número de ciclos, y por lo tanto, el uso del dispositivo aumenta, existe una mayor posibilidad de cosas que fallan. Debido a la composición de los revestidos de plástico utilizados en la actualidad en los cárteres de los compresores, a medida que sea mayor el número de ciclos térmicos hace que el revestimiento se dañe. El ciclo de temperaturas altas y bajas extremas puede producir grietas en el revestimiento de plástico. Si el revestimiento no es

reparado o reemplazado durante una de las inspecciones, piezas de revestimiento podrían desprenderse y golpear las paletas u otros componentes del motor, creando daños. El daño a las paletas del compresor reduciría la eficiencia del motor. Si el daño es lo suficientemente grande, podría causar que el motor falle.

Por lo tanto, a niveles apropiados de tiempo y ciclos, el revestimiento del cárter del compresor se inspecciona en busca de grietas. Si estas existen más allá de los límites aceptables, el revestimiento agrietado debe ser eliminado, y el cárter del compresor reparado y reacondicionado con un nuevo revestimiento para un uso seguro en el motor. Sin embargo, el costo de reemplazar un cárter de compresor con un cárter reparado y reacondicionado es alto. Tener revestimientos que se agrietan a niveles menores de tiempo y ciclos hace a las aeronaves que poseen y operan con compresores incorporados muy costosas.

Por lo tanto, hay una necesidad en la técnica de un revestimiento mejorado del cárter de compresor para su uso en un motor de turbina de gas que cree una separación mínima de funcionamiento, pero que también sea abrasible. Además, existe una necesidad de un revestimiento mejorado del cárter del compresor que tenga un ciclo de vida más largo que los revestidos de plástico.

Por tanto, es un objeto principal, característica, y/o ventaja de la presente invención superar o mejorar deficiencias de la técnica.

Es otro objeto, característica, y/o ventaja de la presente invención proporcionar un revestimiento mejorado del cárter del compresor que es más fuerte que el de la técnica anterior.

Es otro objeto, función, y/o ventaja de la presente invención proporcionar un mejor revestimiento del cárter del compresor que dure más ciclos.

Es otro objeto, característica, y/o ventaja de la presente invención proporcionar un cárter del compresor que está reparado y reacondicionado con un nuevo revestimiento.

Es aún otro objeto, característica, y/o ventaja de la presente invención proporcionar un revestimiento del cárter del compresor utilizando una mezcla de fibra de carbono

Es todavía un objeto adicional, característica, y/o ventaja de la presente invención proporcionar un revestimiento del cárter del compresor que es abrasible y que no dañará las paletas del compresor.

Es aún otro objeto, característica, y/o ventaja de la presente invención proporcionar un revestimiento mejorado del cárter del compresor que incluye múltiples capas para resistencia y para cumplir las normas de la industria.

Estos y/u otros objetos, características y ventajas de la presente invención serán evidentes para los expertos en la técnica. Resumen de la invención

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un compresor para su uso en un motor de turbina de gas.... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un compresor para usar en un motor de turbina de gas, que comprende:

una carcasa del compresor (4);

una pluralidad de álabes (56) colocadas radialmente alrededor del interior (52) de la carcasa del compresor (4); y

un revestimiento (6) en el interior (52) de la carcasa del compresor (4), el revestimiento (6) comprende una mezcla que incluye fibra de carbono, una resina, un agente de curado, un relleno de grafito, un relleno de dióxido de silicio, y un catalizador de dietilaminoetanol.

2. El compresor de la reivindicación 1 que comprende además una ranura (66) circunferencialmente alrededor del interior (52) de la carcasa del compresor (4).

3. El compresor de la reivindicación 1 en donde la fibra de carbono comprende un material de tipo reforzado discontinuo con fibras de carbono orientadas al azar.

4. El compresor de la reivindicación 1 en donde el revestimiento (6) es un polímero reforzado con fibra de carbono.

5. El compresor de la reivindicación 1 en donde la pluralidad de paletas (56) se extienden hacia el interior desde la carcasa del compresor (4).

6. El compresor de la reivindicación 5 en donde la pluralidad de paletas (56) se extiende a través del revestimiento (6).

7. El compresor de la reivindicación 1 en donde el compresor de la carcasa (4) comprende una primera mitad de la carcasa (42) y una segunda mitad de la carcasa (44) del compresor.

8. El compresor de la reivindicación 1 en donde la pluralidad de paletas (56) se fijan a al menos una banda de paletas (58).

9. El compresor de la reivindicación 8 en donde al menos una banda de paletas (58) se fija en el interior (52) de la carcasa del compresor (4).

1. El compresor de la reivindicación 1 en donde el revestimiento (6) incluye una primera capa (62) de la mezcla que contiene fibra de carbono en el interior del revestimiento (6).

11. El compresor de la reivindicación 1 en donde el revestimiento (6) incluye una segunda capa (64) de la mezcla que no contiene fibra de carbono en la parte exterior del revestimiento (6).

12. Una mezcla para usar como revestimiento para una carcasa de compresor de un motor, que comprende:

una resina;

una fibra de carbono;

un agente de curado;

un relleno de grafito;

un relleno de dióxido de silicio; y

un catalizador de dietilaminoetanol.

13. La mezcla de la reivindicación 12 en donde la resina es una resina epoxi semi-sólida.

14. La mezcla de la reivindicación 12 en donde el relleno de fibra de carbono comprende un material de tipo discontinuo reforzado con fibras de carbono orientadas al azar.

15. La mezcla de la reivindicación 12 en donde el endurecedor es un agente de curado de resina epoxi.

16. Un compresor para su uso en un motor de turbina de gas, que comprende:

una carcasa de compresor (4), y la carcasa del compresor (4) tiene una forma generalmente cilindrica; una pluralidad de bandas de álabes (58) situadas adyacente al interior (52) de la carcasa del compresor (4), la pluralidad de bandas de álabes (58) incluyen una pluralidad de álabes (56) que se extienden hacia el interior desde las bandas (58) y se están posicionadas radialmente en el interior (52) de la carcasa del compresor (4); y

un revestimiento (6) posicionado adyacente a la pluralidad de bandas de álabes (58), el revestimiento (6) comprende una mezcla que incluye fibra de carbono, una resina, un agente de curado, un relleno de grafito, una carga de dióxido de silicio, y un catalizador de dietilaminoetanol;

el revestimiento (6) que incluye una primera capa (62) de fibra de carbono y mezcla de resina directamente adyacente a la pluralidad de bandas de álabes (58) y una segunda capa (64) de mezcla lisa de resina epoxi en el exterior de la capa de fibra de carbono y mezcla de resina;

la pluralidad de álabes (56) que se extiende desde la pluralidad de bandas de álabes (58) y hacia el interior a través del revestimiento (6) hacia el centro de la carcasa del compresor (4).

17. El compresor de la reivindicación 16 en donde la carcasa del compresor (4) comprende una primera mitad de la carcasa (42) y una segunda mitad de la carcasa (44) del compresor.

18. El compresor de la reivindicación 17 en donde la primera (42) y segunda mitades de la carcasa del compresor (44) son imágenes especulares entre si.

19. El compresor de la reivindicación 18 en donde la primera (42) y segunda mitades de la carcasa del compresor (44) incluyen una pluralidad de orificios (72) para fijarlas entre sí.

2. El compresor de la reivindicación 16 en donde la carcasa del compresor de (4) incluye además un extremo de entrada (46) y un extremo de salida (48).