ALETA FLEXIBLE PARA TOBERA DE SECCION VARIABLE DE TURBOMAQUINA.

Aleta seguidora flexible (16) para tobera de sección variable de turbomáquina,

interpuesta entre dos aletas gobernadas adyacentes (12, 14), contra los cuales es mantenida por medios de anclaje (34), caracterizada porque comprende una pluralidad de cajones transversales independientes (30) montados uno a continuación de otro en una chapa soporte (32), estando los cajones en contacto por sus bordes longitudinales levantados (30A), y mantenidos en la chapa soporte por sus bordes laterales (30B) que están encerrados en bordes longitudinales (32A) de la chapa soporte

Aleta flexible para tobera de sección variable de turbomáquina.

Ámbito de la invención

La presente invención se refiere al ámbito general de las toberas de sección variable de las turbomáquinas y de modo más particular a las toberas constituidas por una corona de aletas.

Técnica anterior

Una arquitectura tradicional de tobera de sección variable 10 de turbomáquina está ilustrada en la figura 7. En este tipo de arquitectura, es conocido que las toberas de sección variable constituidas por una corona de aletas, se componen, a la vez, de aletas gobernadas 12, 14 y de aletas seguidoras 16. Una aleta de este tipo es conocida por el documento EP 0 644 325 A1.

Las aletas gobernadas son accionadas directamente por medios de mando con el fin de modificar el perfil del flujo primario del motor de la turbomáquina (es decir, la sección o las secciones de eyección según que se trate de un simple convergente o de una tobera convergente/divergente). De acuerdo con la configuración considerada, estos medios de mando comprenden un gato de mando 18 asociado a una cinemática más o menos compleja que pone en práctica, labios 20, horquillas de unión rotulantes 22 o también, por ejemplo, un anillo, levas y rodillos.

Las aletas seguidoras dispuestas radialmente al interior de las aletas gobernadas se apoyan en las aletas gobernadas adyacentes a una y otra parte de sus bordes longitudinales y aseguran, así, la continuidad (y estanqueidad) de la vena primaria (de donde la apelación de aletas de estanqueidad dada también a estas aletas seguidoras) durante el funcionamiento de la tobera y esto cualquiera que la sección de su abertura.

De acuerdo con la precisión de los medios de mando, y especialmente de su cinemática, aparecen, en funcionamiento, deformaciones más o menos pronunciadas, que provocan importantes desajustes en el ángulo de giro de las diferentes aletas gobernadas, es decir, en el ángulo que forma cada una de estas aletas gobernadas con respecto al eje del motor.

Resultan, así, tensiones importantes (flexión/torsión) a nivel de las aletas seguidoras cuyos dos bordes longitudinales (según el eje de la tobera) deben apoyarse en generatrices no coplanarias. Ahora bien, no pudiendo deformarse suficientemente estas aletas seguidoras para apoyarse en las dos aletas gobernadas adyacentes, especialmente cuando éstas son cortas y monobloque como muestra el ejemplo de la figura 7, se crea un fenómeno de apoyo inestable a nivel de cada una de estas aletas seguidoras, que provoca una fuga lateral 26 en el flujo primario, que tiene como consecuencia un déficit de rendimiento aeronáutico en la turbomáquina (véase la figura 8).

Objeto y Definición de la invención

La presente invención tiene entonces por objeto paliar estos inconvenientes, proponiendo una estructura de aleta seguidora suficientemente flexible para subsanar los desajustes entre las aletas gobernadas. Un objeto de la invención es también realizar una aleta seguidora flexible, capaz, no obstante, de soportar cargas importantes bajo presión y temperatura.

Estos objetos se consiguen por medio de una aleta seguidora flexible para tobera de sección variable de turbomáquina interpuesta entre dos aletas gobernadas adyacentes contra las cuales es mantenida por medios de anclaje, caracterizada porque comprende una pluralidad de cajones transversales independientes montados uno a continuación de otro, estando los cajones en contacto por sus bordes longitudinales levantados, y mantenidos en la chapa soporte por sus bordes laterales que están encerrados en bordes longitudinales de la chapa soporte.

Con esta estructura particular, se limitan prácticamente de modo completo las fugas entre aletas, así como las tensiones asociadas a las deformaciones. La duración de vida de servicio útil aumenta y su coste de fabricación disminuye.

Los bordes longitudinales de la chapa soporte que encierran los bordes laterales de los cajones definen una zona de apoyo para las aletas gobernadas adyacentes y comprenden entalladuras de ajuste para mantener en posición los cajones transversales, recibiendo cada entalladura las extremidades de los bordes longitudinales levantados de los cajones adyacentes.

Ventajosamente, un cajón de la citada pluralidad de cajones transversales comprende, además, una barra transversal de mantenimiento destinada a soportar la aleta seguidora en posición de reposo. Esta barra de mantenimiento constituye el brazo transversal terminal de un montante corto que se extiende radialmente desde un borde longitudinal del citado cajón transversal.

Preferentemente, el cajón transversal es un cajón terminal de la aleta y la chapa soporte está formada por una placa metálica de un material relativamente flexible y resistente a alta temperatura.

La invención se refiere igualmente a una tobera de sección variable de turbomáquina que comprende una pluralidad de aletas seguidoras flexibles tales como las anteriormente citadas.

Breve descripción de los dibujos

Las características y ventajas de la presente invención se deducirán mejor de la descripción que sigue, hecha a título indicativo y no limitativo, refiriéndose a los dibujos anejos, en los cuales:

- la figura 1 es una vista en perspectiva que ilustra una aleta flexible seguidora de acuerdo con la invención,

- la figura 2 es una vista en perspectiva que muestra la aleta flexible seguidora de la figura 1 apoyada en una aleta gobernada de una tobera de sección variable,

- la figura 3 es un despiece ordenado de la aleta flexible seguidora de la figura 1,

- la figura 3A ilustra un detalle de la aleta flexible seguidora de la figura 1,

- las figuras 4, 5 y 6 son vistas que ilustran la deformación en funcionamiento de la aleta flexible seguidora de la figura 1,

- la figura 7 es una vista parcial en perspectiva de una tobera de sección variable de la técnica anterior, y

- la figura 8 es un esquema que ilustra las fugas entre aletas existentes en la tobera de la figura 7.

Descripción detallada de un modo de realización preferente

La figura 1 ilustra en perspectiva una estructura de aleta seguidora de acuerdo con la presente invención. Esta aleta, calificada de flexible debido a su posibilidad de deformación, comprende varios cajones 30 independientes mantenidos uno a continuación de otro en una chapa soporte 32 que asegura igualmente la estanqueidad de la vena de gases calientes. La aleta seguidora está unida a las dos aletas gobernadas adyacentes por dos barras de mantenimiento, una aguas arriba 34 dispuesta sensiblemente a nivel de su eje de articulación teórico y destinada a situar la aleta seguidora en la tobera y la otra aguas abajo 36 dispuesta sensiblemente a nivel de su extremidad libre, opuesta a su eje de articulación teórico y destinada a retener esta aleta en posición de reposo (motor parado).

Cada cajón 30 presenta una forma rectangular con dos bordes (o alas) longitudinales 30A (de mayor longitud) que aseguran una función de rigidizar el cajón, y dos bordes laterales 30B (de menor longitud) abatidos destinados a encajarse en la chapa de estanqueidad.

El número de los cajones y su rigidez dependen de las características deseadas para la tobera y especialmente están optimizados en función de la presión y de la temperatura que se ejercen sobre la aleta, de sus dimensiones, de los materiales utilizados, de la falta de estabilidad que haya que subsanar y de la altura disponible para que las extremidades de los bordes longitudinales de los cajones no interfieran con las aletas gobernadas.

Ventajosamente, el cajón 38 terminal (es decir, aquél dispuesto en la extremidad libre de la aleta seguidora) integra la barra 36 de mantenimiento aguas abajo de la aleta seguidora. Para hacer esto, el borde longitudinal externo 38A de este cajón está prolongado en su centro por un montante corto vertical 38B que se extiende radialmente hacia el exterior de la tobera y terminado por un brazo transversal curvado 38C que forma una barra de mantenimiento. Esta barra de mantenimiento presenta una longitud superior a la anchura de la aleta seguidora de modo que sus dos extremidades 38D puedan entrar en contacto con las dos aletas gobernadas que rodean a esta aleta seguidora.

La chapa de estanqueidad está formada por una placa metálica de un material relativamente flexible y resistente a alta temperatura (superior a 1000ºC) de forma rectangular y de dimensiones compatibles con el espacio...

1. Aleta seguidora flexible (16) para tobera de sección variable de turbomáquina, interpuesta entre dos aletas gobernadas adyacentes (12, 14), contra los cuales es mantenida por medios de anclaje (34), caracterizada porque comprende una pluralidad de cajones transversales independientes (30) montados uno a continuación de otro en una chapa soporte (32), estando los cajones en contacto por sus bordes longitudinales levantados (30A), y mantenidos en la chapa soporte por sus bordes laterales (30B) que están encerrados en bordes longitudinales (32A) de la chapa soporte.

2. Aleta seguidora flexible de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque los citados bordes longitudinales de la chapa soporte que encierran los bordes laterales de los cajones definen una zona de apoyo para las aletas gobernadas adyacentes.

3. Aleta seguidora flexible de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque los citados bordes longitudinales de la chapa soporte comprenden entalladuras de ajuste para mantener en posición los cajones transversales, recibiendo cada entalladura las extremidades de los bordes longitudinales levantados de dos cajones adyacentes.

4. Aleta seguidora flexible de acuerdo con la reivindicación 2 o la reivindicación 3, caracterizada porque un cajón (38) de la citada pluralidad de cajones transversales comprende, además, una barra de mantenimiento (36) destinada a soportar la aleta seguidora en posición de reposo.

5. Aleta seguidora flexible de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizada porque la citada barra de mantenimiento constituye el brazo transversal terminal (38C) de un montante corto (38B) que se extiende radialmente desde un borde longitudinal (30A) del citado cajón transversal.

6. Aleta seguidora flexible de acuerdo con la reivindicación 4 o la reivindicación 5, caracterizada porque el citado cajón transversal es un cajón terminal de la aleta seguidora.

7. Aleta seguidora flexible de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la citada chapa soporte está formada por una placa metálica de un material relativamente flexible y resistente a alta temperatura.

8. Tobera de sección variable de turbomáquina que comprende una pluralidad de aletas flexibles de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.