Rotor de álabe integral y método para fabricar un rotor de álabe integral.

Rotor de álabe integral (10) para una máquina de corriente, especialmente una turbina de gas, con un cuerpo base de rotor

(12), en cuya zona del borde están previstas aberturas de descarga (28) que discurren en dirección axial, y en cada abertura de descarga (28) está previsto un elemento obturador (30), que obtura la abertura de descarga (28) en dirección axial, se caracteriza por que los elementos obturadores (30) presentan respectivamente una placa obturadora (40), que está adaptada al corte transversal de la abertura de descarga (28).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/DE2010/000223.

Solicitante: MTU Aero Engines AG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: DACHAUER STRASSE 665 80995 MÜNCHEN ALEMANIA.

Inventor/es: BÖCK,Alexander, WITTMER,JENS.

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,... > F01D11/00 (Prevención o reducción de las pérdidas internas del fluido de trabajo, p. ej. entre etapas (juntas de estanqueidad en general F16J))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN... > MAQUINAS O MOTORES DE DESPLAZAMIENTO NO POSITIVO,... > Alabes; Organos de soporte de álabes (alojamiento... > F01D5/30 (Fijación de los álabes del rotor; Raíces de álabes)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN... > MAQUINAS O MOTORES DE DESPLAZAMIENTO NO POSITIVO,... > Alabes; Organos de soporte de álabes (alojamiento... > F01D5/34 (Conjuntos rotor-álabes monobloques)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN... > MAQUINAS O MOTORES DE DESPLAZAMIENTO NO POSITIVO,... > F01D21/00 (Parada de las máquinas o motores, p. ej. en caso de emergencia; Dispositivos de regulación, control, o de seguridad no previstos en otro lugar)

PDF original: ES-2525743_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

DESCRIPCION

Rotor de álabe integral y método para fabricar un rotor de álabe integral (0001) La invención hace referencia a un rotor de álabe integral para una máquina de corriente, especialmente para una turbina de gas, así como un método para la fabricación de un rotor de álabe integral.

(0002) Rotores de turbinas de gas con álabe integral se designan dependiendo de si en el corte transversal está presente un rotor o un soporte de rotor (en adelante llamado cuerpo base de rotor) en forma de disco o en forma anular, como Blisk o Bling (en inglés) . Blisk es la abreviatura de Bladed Disk (disco de álabes) y Bling la abreviatura de Bladed Ring (anillo de álabe) .

(0003) Según el estado de la técnica es conocido el fabricar rotores de turbinas de gas con álabes integrales mediante fresado del hueco, lo cual es naturalmente muy costoso, por lo cual este método sólo ha tenido uso en pequeños rotores de turbinas de gas. Otro método usado en grandes rotores es el soldeo por fricción de un álabe fabricado separadamente, especialmente, monocristalino, a un cuerpo base de rotor, especialmente, policristalino. Para evitar tensiones térmicas en el cuerpo base de rotor, se disponen en la zona del borde radial aberturas o ranuras de descarga que discurren en dirección axial. Para que no haya desventajas técnicas de corriente a causa de las aberturas de descarga, se disponen anillos obturadores o discos obturadores delante y detrás del rotor, a través de lo cual, las aberturas o ranuras de descarga se obturan. Semejantes anillos o discos obturadores son costosos de fabricar y, por ello, son caros, y aumentan el peso del rotor.

(0004) El documento US 3 262 675 a describe un rotor de turbinas integral, que prevé aberturas en el perímetro del disco. En las aberturas se encuentra una pared, que se le hace una perforación y a continuación se sella con un material de remache y un material de relleno. Del documento US 4 872 810 A se conoce un escalón construido, en el que en aberturas dependientes de la construcción se dispone parcialmente al menos un elemento de obturación respectivamente entre los elementos de álabe individuales.

(0005) Es objetivo de la invención lograr un rotor de álabe integral, en el que se consiga un obturador de las aberturas de descarga económicamente y con poco peso, así como un método de fabricación de semejante rotor de álabe integral.

(0006) El objetivo se cumple mediante un rotor de álabe integral conforme a la invención, en particular, para una turbina de gas. El rotor comprende un cuerpo base de rotor en cuya zona del borde radial se disponen aberturas de descarga que discurren en dirección axial. En cada abertura de descarga se dispone un elemento obturador, que obtura la abertura de descarga en dirección axial. Los elementos obturadores presentan respectivamente una placa obturadora, que se adapta a la sección transversal de la abertura de descarga. La placa obturadora posibilita una obturación óptima de la abertura de descarga. De este modo, no se necesitan anillos o discos obturadores separados, con lo cual se ahorra en peso. Habida cuenta que un elemento obturador sólo está asignado a una abertura de descarga, se facilita el modo de montaje de los elementos obturadores, con lo cual se ahorran gastos.

(0007) Preferiblemente, los elementos obturadores presentan un tope, con el cual tienen contacto con un lado frontal del rotor. De este modo, se posibilita un posicionamiento sencillo de los elementos obturadores así como una fijación sencilla en el rotor.

(0008) Los elementos obturadores pueden presentar al menos una prolongación flexible, que está adyacente al lado frontal del rotor. Así, se fijan los elementos obturadores al rotor doblando la prolongación flexible.

(0009) Según una forma de ejecución preferible, los elementos obturadores están colocados como amortiguadores entre los cuellos de álabe contiguos. Esto posibilita una amortiguación mejorada de las vibraciones del rotor.

(0010) La placa obturadora se ejecuta de tal forma que el espesor de una placa obturadora es al menos en 5 veces menor que la longitud de la abertura de descarga. Esto posibilita otro ahorro de peso en la zona del borde radial del cuerpo base del rotor.

(0011) Preferiblemente, la placa obturadora está situada en la abertura de descarga. De este modo, la placa obturadora no necesita un espacio de construcción adicional.

(0012) La placa obturadora está dispuesta, por ejemplo, en dirección axial, esencialmente, en el medio de la abertura de descarga. Así, se queda la obturación de la abertura de descarga en dirección axial, también al haber pequeños desplazamientos de la placa de obturación.

(0013) Según otra forma de ejecución los elementos de obturación presentan respectivamente dos placas obturadoras. Esto posibilita una obturación mejorada de la abertura de descarga.

(0014) Preferiblemente, ambas placas obturadoras de los elementos de obturación están dispuestas de modo que en ambos extremos de la abertura de descarga crean una superficie con los lados frontales del rotor en la zona de

las aberturas de descarga, es decir, obstruye enrasado. De este modo, sólo se producen mínimas pérdidas de ventilación durante la rotación del rotor en la zona de las aberturas de descarga.

(0015) Según otra forma de ejecución, los elementos de obturación están previstos con distintos pesos. Esto 5 posibilita un equilibrado del rotor mediante los elementos de obturación.

(0016) Preferiblemente, los elementos de obturación presentan un alma radial exterior, presenta que al menos una placa obturadora que sobresale del alma y topes en ambos extremos del alma, y los topes se agarran preferiblemente a los lados frontales del rotor. De este modo, el elemento de obturación se fija mediante ambos topes a los extremos en los lados frontales del rotor, mediante lo cual se evita que se resbale la placa obturadora. Estos topes son por ejemplo, una prolongación permanente así como una prolongación flexible.

(0017) La invención hace referencia además a un método para fabricar un rotor de álabe integral con los siguientes pasos del método. En un primer paso se lleva a cabo la fijación de álabes en un cuerpo base del rotor, estando previstos en la zona del borde radial del cuerpo base del rotor aberturas de descarga, que están situadas en la zona de los cuellos de álabe contiguos a las ranuras. En un segundo paso se lleva a cabo el cierre de las aberturas de descarga mediante los elementos de obturación. Esto posibilita una fabricación sencilla del rotor, y se puede prescindir de anillos o discos de obturación caros de fabricar y pesados, mediante lo cual se ahorra en peso y en costes.

(0018) En otra variante del método se lleva a cabo el equilibrado del rotor mediante elementos de obturación de distinto peso. Esto posibilita, ejecutar la obturación de las aberturas de descarga y el equilibrado del rotor en un paso del método.

(0019) Otras características y ventajas de la invención resultan de la descripción a continuación y de los dibujos siguientes, a los cuales se hace referencia. En los dibujos se muestran:

- Figura 1: una vista en perspectiva de un rotor de álabe integral según una primera forma de ejecución de la invención;

- Figura 2: una vista en detalle de un elemento obturador según la forma de ejecución mostrada en la Figura 1;

- Figura 3: una vista superior sobre la superficie frontal del rotor mostrado en la Figura 1;

-Figura 4: una vista de corte a lo largo de la superficie de corte IV-IV mostrada en la Figura 3;

- Figura 5: una vista en perspectiva de un rotor de álabe integral según una segunda forma de ejecución... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1ª. Rotor de álabe integral (10) para una máquina de corriente, especialmente una turbina de gas, con un cuerpo base de rotor (12) , en cuya zona del borde están previstas aberturas de descarga (28) que discurren en dirección 5 axial, y en cada abertura de descarga (28) está previsto un elemento obturador (30) , que obtura la abertura de descarga (28) en dirección axial, se caracteriza por que los elementos obturadores (30) presentan respectivamente una placa obturadora (40) , que está adaptada al corte transversal de la abertura de descarga (28) .

2ª. Rotor según la reivindicación 1ª, se caracteriza por que el elemento obturador (30) presenta un tope (34) , con el 10 que tiene contacto en un lado frontal (36) del rotor (10) .

3ª. Rotor según la reivindicación 1ª ó 2ª, se caracteriza por que el elemento obturador (30) presenta al menos una prolongación flexible (38) , que tiene contacto con un lado frontal (36) del rotor (10) .

4ª. Rotor según una de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza por que el elemento obturador (30) como amortiguador está situado entre los cuellos de álabe (18) contiguos.

5ª. Rotor según la reivindicación 1ª, se caracteriza por que el espesor de la placa obturadora (40) es al menos 5 veces menor que la longitud de la abertura de descarga (28) .

6ª. Rotor según la reivindicación 1ª ó 5ª, se caracteriza por que la placa obturadora (40) está situada en la abertura de descarga (28) .

7ª. Rotor según una de las reivindicaciones 1ª ó 5ª y 6ª, se caracteriza por que la placa obturadora (40) está 25 prevista fundamentalmente en el centro de la abertura de descarga (28) en dirección axial.

8ª. Rotor según una de las reivindicaciones 1ª ó 5ª y 6ª, se caracteriza por que los elementos obturadores (30) presentan respectivamente al menos dos placas obturadoras (40) .

9ª. Rotor según la reivindicación 8ª, se caracteriza por que las placas obturadoras (40) de los elementos obturadores (30) están dispuestas de modo que, en ambos extremos de la abertura de descarga (28) , forman una superficie con los lados frontales (36) del rotor (10) en la zona de las aberturas de descarga (28) .

10ª. Rotor según una de las anteriores reivindicaciones, se caracteriza por que los elementos obturadores (30) 35 están previstos con distintas masas.

11ª. Rotor según una de las anteriores reivindicaciones, se caracteriza por que los elementos obturadores (30) presentan un alma (32) radial exterior, que presenta al menos una placa obturadora (40) que sobresale del alma (32) y presenta topes a ambos extremos del alma (32) , y los topes se encajan, preferiblemente, en los lados frontales 40 (36) del rotor (10) .

12ª. Método para la fabricación de un rotor (10) de álabe integral, que se caracteriza por los siguientes pasos del método:

-Fijación de álabes (14) a un cuerpo base de rotor (12) , estando previstas aberturas de descarga (28) en la zona del borde radial del cuerpo base de rotor (12) , que se encuentran en la zona de los cuellos de álabe contiguos a las ranuras;

- Cierre de las aberturas de descarga (28) mediante elementos obturadores (30) , presentando los elementos 50 obturadores (30) respectivamente una placa obturadora (40) , que está adaptada al corte transversal de la abertura de descarga (28) .

13ª. Método según la reivindicación 12ª, se caracteriza por que el equilibrado del rotor (10) se lleva a cabo mediante el empleo de elementos obturadores (30) de distintos pesos.