ALABE CONDUCTOR PARA UNA TURBINA DE GAS.

Turbina de gas (1) con, al menos, dos cámaras de combustión y con una turbina,

en la que se han dispuesto álabes directores (14), que están dispuestos en una corona, respectivamente con un cuerpo de base del álabe (28), abarcando cada cuerpo de base del álabe (28) un pie del álabe (18), una placa de cobertura (26) y una hoja de álabe (24) perfilada que se extiende entre medias, estando adosado sobre cada uno de los cuerpos de base del álabe (28) un cuerpo de guía del flujo (30) con una hoja deflectora anterior (32), que está conectada por delante de la hoja del álabe (24) con respecto al sentido de flujo del medio de trabajo (M) de la turbina de gas (1), caracterizada porque, al menos, dos álabes directores (14) de la corona de álabes directores presentan cuerpos de guía del flujo (30) con hojas deflectoras anteriores (32) diferentes

Álabe conductor para una turbina de gas.

La invención se refiere a una turbina de gas de conformidad con la parte introductoria de la reivindicación 1.

Las turbinas de gas son empleadas en muchos sectores para el accionamiento de generadores o de máquinas herramientas. En este caso, se aprovecha el contenido energético de un combustible para la generación de un movimiento de rotación de un árbol de una turbina. Con esta finalidad, el combustible es quemado en una pluralidad de quemadores, siendo alimentado aire comprimido por un compresor de aire. Por medio de la combustión del combustible se genera un medio de trabajo, que se encuentra bajo una presión elevada, con una elevada temperatura. Este medio de trabajo se conduce hasta una unidad de turbinas, que está conectada aguas abajo de cada uno de los quemadores, en la que se descomprime con generación de trabajo.

La unidad de turbinas, correspondiente a una turbina de gas, presenta una pluralidad de álabes del rodete giratorios, que están unidos con el árbol de la turbina, para llevar a cabo la transmisión del impulso del medio de trabajo hasta el árbol de la turbina. Los álabes del rodete están dispuestos con esta finalidad en forma de corona sobre el árbol de la turbina y forman, por consiguiente, una pluralidad de coronas de álabes del rodete o de series de álabes del rodete. La turbina y el compresor están dispuestos sobre un árbol común de la turbina, que se denomina también rotor de la turbina, con cuyo árbol está unido también el generador o bien la máquina herramienta y que está alojada, de manera giratoria, alrededor de su eje central.

De igual modo, la unidad de turbina abarca, de manera usual, una pluralidad de álabes directores, que son fijos, con el fin de llevar a cabo la conducción del flujo del medio de trabajo y para garantizar un rendimiento tan elevado como sea posible con respecto a la transmisión del impulso sobre los álabes del rodete. A su vez, estos álabes directores están fijados en forma de corona sobre una carcasa interna o sobre el estator de la turbina, con formación de coronas de álabes directores o de series de álabes directores. Los álabes del rodete sirven para el accionamiento del árbol de la turbina por medio de la transmisión del impulso desde el medio de trabajo, que fluye a través de la turbina. Los álabes directores sirven, por el contrario, para la conducción del flujo del medio de trabajo entre, respectivamente, dos series de álabes del rodete o de dos coronas de álabes del rodete, que se encuentran en posición sucesiva, visto en el sentido de flujo del medio de trabajo. En este caso, también se denomina etapa de la turbina a un par sucesivo, que está constituido por una corona de álabes directores, o por una serie de álabes directores, y por una corona de álabes del rodete, o por una serie de álabes del rodete.

Por regla general, un álabe director presenta una plataforma, que también se denomina pie del álabe, que está dispuesta sobre la carcasa interna de la turbina a modo de elemento de pared, destinado a la fijación del correspondiente álabe director, y que constituye el límite externo de un canal de gases calientes para el medio de trabajo, que pasa a través de la turbina. Para una guía eficiente del flujo del medio de trabajo en el sentido dirigido hacia la serie de álabes del rodete, que se encuentra a continuación de una serie de álabes directores, el álabe director presenta, así mismo, de manera usual una hoja de álabe perfilada, que está conformada sobre el pie del álabe. En este caso, la hoja del álabe se extiende, por un lado, entre el pie del álabe y, por otro lado, una placa de cobertura, que está conformada sobre la hoja del álabe, cuya placa de cobertura está limitada en la zona de la serie de álabes directores correspondiente al canal de los gases calientes para el medio de trabajo en el sentido dirigido hacia el árbol de la turbina. La hoja del álabe, así como el pie del álabe, que está conformado sobre la misma, y la placa de cobertura que está conformada igualmente sobre la misma, constituyen, en su conjunto, un cuerpo de base del álabe del correspondiente álabe director, que está realizado, de manera usual, en una sola pieza. Un cuerpo de base del álabe de este tipo puede ser fabricado, por ejemplo, por colada, en caso dado incluso en forma de monocristal.

En lo que se refiere a su diseño específico, es decir de manera especial en lo que se refiere a la elección de una geometría adecuada, de un dimensionado adecuado y/o de un material adecuado, es deseable adaptar dichos álabes directores específicamente a las características especiales y a las condiciones marco en su respectivo punto de aplicación, con objeto de garantizar un rendimiento tan elevado como sea posible en el momento de la conducción del flujo y en el momento de la transmisión del impulso. De manera especial, en el caso de las turbinas de gas con sistemas de cámaras de combustión, que presentan una pluralidad de cámaras de combustión tubulares que están distribuidas en la dirección periférica alrededor del árbol de la turbina, pueden producirse entonces oscilaciones locales, diferencias y faltas de homogeneidades, en lo que se refiere a las relaciones específicas de flujo y de temperatura que reinan en cada caso, en la dirección periférica alrededor del árbol de la turbina. Por consiguiente, especialmente en el caso de los álabes directores de la denominada primera serie de álabes directores, es decir de la serie de álabes directores que está dispuesta entre la cámara de combustión y la primera serie de álabes del rodete, visto en el sentido de flujo del gas caliente, la afluencia y la solicitación térmica del correspondiente álabe director dependen de una manera comparativamente pronunciada de la posición exacta de montaje del álabe director dentro de la serie de álabes directores.

Con el fin de tener en consideración estas condiciones de utilización diferentes del álabe director y, sin embargo, con objeto de garantizar un rendimiento especialmente elevado y una elevada seguridad en el trabajo para las turbinas de gas, se toma como base el caso del álabe director solicitado al máximo en la correspondiente serie de álabes directores a la hora del diseño de los álabes directores usualmente, de manera especial en lo que se refiere a la elección del material adecuado de tal manera, que los álabes directores, que están sometidos a una solicitación menor, sean diseñados usualmente con reservas de seguridad muy elevadas.

De manera alternativa, en dichas turbinas de gas pueden ser empleados también aquellos sistemas en los cuales se utilicen álabes directores adaptados de manera individual para disminuir el coste adicional de construcción y de instalación relacionado con el mantenimiento de elevadas reservas de seguridad. En tales sistemas se han previsto álabes directores que están adaptados individualmente a la respectiva posición de montaje lo cual condiciona, sin embargo, un elevado mantenimiento de piezas de repuesto y, de manera especial, en los casos de reparación condiciona una fabricación específica especial de los álabes directores adaptados a las condiciones marco individuales. De igual modo, tales sistemas únicamente pueden ser preparados con un elevado coste técnico y de instalación.

De la misma forma, se conoce por la publicación EP 1 298 286 A2 un conjunto de álabes directores para una turbina de gas destinada a una aeronave con álabes directores que pueden ser regulados durante el funcionamiento. Los álabes directores regulables abarcan en este caso, respectivamente, un cuerpo de flujo perfilado anterior y un cuerpo de flujo perfilado posterior, cuya distancia puede ser ajustada en función de la fase de vuelo de la aeronave.

Por consiguiente, la invención tiene como tarea proporcionar una turbina de gas del tipo que ha sido citado precedentemente, con la cual pueda alcanzarse un rendimiento mejorado con un coste de instalación y logístico que se mantiene especialmente bajo.

Con relación a la turbina de gas se resuelve la tarea, de conformidad con la invención, porque, al menos, dos álabes directores de la corona de los álabes directores presentan cuerpos de guía del flujo con hojas deflectoras anteriores diferentes.

La invención parte en este caso del razonamiento de que pueda extrapolarse de una manera especialmente eficaz, de conformidad con la invención, una homogeneización del perfil de flujo en el caso de una turbina de gas con una pluralidad de cámaras de combustión. Con objeto de contrarrestar en este caso de manera especialmente efectiva las faltas de homogeneidad...

1. Turbina de gas (1) con, al menos, dos cámaras de combustión y con una turbina, en la que se han dispuesto álabes directores (14), que están dispuestos en una corona, respectivamente con un cuerpo de base del álabe (28), abarcando cada cuerpo de base del álabe (28) un pie del álabe (18), una placa de cobertura (26) y una hoja de álabe (24) perfilada que se extiende entre medias, estando adosado sobre cada uno de los cuerpos de base del álabe (28) un cuerpo de guía del flujo (30) con una hoja deflectora anterior (32), que está conectada por delante de la hoja del álabe (24) con respecto al sentido de flujo del medio de trabajo (M) de la turbina de gas (1), caracterizada porque, al menos, dos álabes directores (14) de la corona de álabes directores presentan cuerpos de guía del flujo (30) con hojas deflectoras anteriores (32) diferentes.

2. Turbina de gas (1) según la reivindicación 1, cuyo cuerpo de guía del flujo (30) está fabricado con un material más resistente a la temperatura en comparación con el cuerpo de base del álabe (28).

3. Turbina de gas (1) según la reivindicación 1 o 2, cuyo cuerpo de guía del flujo (30) está insertado entre el pie del álabe (18) y la placa de cobertura (26) del cuerpo de base del álabe (28).

4. Turbina de gas (1) según la reivindicación 3, cuyo cuerpo de guía del flujo (30) está unido, por un lado, de forma material, por medio de una unión por rozamiento y/o por medio de unión positiva con el pie del álabe (18) y con la placa de cobertura (26) del cuerpo de base del álabe (28), especialmente está soldado por fusión o está estañado.