DISPOSITIVO GENERADOR DE VORTICE.

Dispositivo generador de vórtice para suministrar un flujo de ataque vorticialmente solicitado a un rodete de un compresor o una bomba que tiene una carcasa y una tubería de aspiración,

en donde

- está previsto un generador de vórtice (7) que puede introducirse en la carcasa (3) y/o en la tubería de aspiración (6) y que va antepuesto al rodete (5), - la carcasa (3) está configurada por el lado de aspiración a la manera de un racor para la unión de la misma con la tubería de aspiración (6) y el generador de vórtice (7) está introducido en la zona de unión entre la tubería de aspiración (6) y la carcasa (3), y - el generador de vórtice (7) comprende una brida de fijación (12, 204) tanto para la sujeción radial dentro de la tubería de aspiración (6) o de la carcasa (3) como para la sujeción axial entre la tubería de aspiración (6) y la carcasa (3), caracterizado porque

la brida de fijación (12, 204) del generador de vórtice (7, 200) presenta radialmente en su lado exterior un labio (220) que actúa como ayuda de montaje y sirve para fines de sellado

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E03022991.

Solicitante: BAYERISCHE MOTOREN WERKE AKTIENGESELLSCHAFT.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: PETUELRING 130,80809 MUNCHEN.

Inventor/es: WIMMER, RUDOLF, STEINDL, WERNER, JURSITZKY,CHRISTIAN, KROISS,ROSWITHA.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 10 de Octubre de 2003.

Fecha Concesión Europea: 30 de Diciembre de 2009.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F01D9/06 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F01 MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN GENERAL; MAQUINAS DE VAPOR.F01D MAQUINAS O MOTORES DE DESPLAZAMIENTO NO POSITIVO, p. ej., TURBINAS DE VAPOR (motores de combustión F02; máquinas o motores de líquidos F03, F04; bombas de desplazamiento no positivo F04D). › F01D 9/00 Estatores (aspectos distintos del de guiado del fluido de la carcasa, reglaje, control o seguridad, ver los grupos apropiados). › Conductos de admisión de fluido para los inyectores u órganos análogos.
  • F04D29/42C2
  • F04D29/44C3
  • F04D29/46C
  • F04D29/62C

Clasificación PCT:

  • F01D25/24 F01D […] › F01D 25/00 Partes constitutivas, detalles o accesorios no cubiertos en los otros grupos o de un interés no tratado en los mismos. › 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).
  • F01D9/04 F01D 9/00 […] › formando un anillo o sector.
  • F02C6/12 F […] › F02 MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES CALIENTES O DE PRODUCTOS DE COMBUSTION.F02C PLANTAS MOTRICES DE TURBINAS DE GAS; TOMAS DE AIRE PARA PLANTAS DE PROPULSION A REACCION; CONTROL DE LA ALIMENTACION DE COMBUSTIBLE EN PLANTAS DE PROPULSION A REACCION QUE CONSUMEN AIRE (estructura de turbinas F01D; plantas de propulsión a reacción F02K; estructura de compresores o ventiladores F04; aparatos de combustión en los que la combustión tiene lugar en un lecho fluidizado de combustible u otras partículas F23C 10/00; elaboración de productos de combustión a alta presión o gran velocidad F23R; utilización de turbinas de gas en plantas de refrigeración por compresión F25B 11/00; utilización de turbinas de gas en vehículos, véanse las clases apropiadas relativas a vehículos). › F02C 6/00 Plantas motrices de turbinas de gas múltiples; Combinaciones de plantas motrices de turbinas de gas con otros aparatos (predominando los aspectos concernientes a tales aparatos, ver las clases apropiadas para los aparatos ); Adaptaciones de plantas de turbina de gas para usos especiales. › Turbocompresores, es decir, plantas que aumentan la potencia mecánica de salida de los pistones de los motores de combustión interna incrementando la presión de carga.
  • F02C7/04 F02C […] › F02C 7/00 Características, partes constitutivas, detalles o accesorios, no cubiertos por, o con un interés distinto que, los grupos F02C 1/00 - F02C 6/00; Tomas de aire para plantas motrices de propulsión a reacción (control F02C 9/00). › Tomas de aire para plantas motrices de turbinas de gas o plantas de propulsión a reacción.
  • F04D29/44 F […] › F04 MAQUINAS DE LIQUIDOS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO; BOMBAS PARA LIQUIDOS O PARA FLUIDOS COMPRESIBLES.F04D BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO NO POSITIVO (bombas de inyección de combustible para motores F02M; bombas iónicas H01J 41/12; bombas electrodinámicas H02K 44/02). › F04D 29/00 Partes constitutivas, detalles o accesorios (elementos de máquinas en general F16). › Guías para el fluido, p. ej. difusores.
  • F04D29/62 F04D 29/00 […] › de las bombas radiales o helicocentrífugas.

Clasificación antigua:

  • F01D9/04 F01D 9/00 […] › formando un anillo o sector.
  • F02C6/12 F02C 6/00 […] › Turbocompresores, es decir, plantas que aumentan la potencia mecánica de salida de los pistones de los motores de combustión interna incrementando la presión de carga.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.


Fragmento de la descripción:

Dispositivo generador de vórtice.

La invención concierne, según el preámbulo de la reivindicación 1, a un dispositivo generador de vórtice para suministrar un flujo de ataque vorticialmente solicitado a un rodete de un compresor o una bomba (centrífuga) que tiene una carcasa y una tubería de aspiración.

En lo que respecta a un aumento de la potencia y/o a la mejora del rendimiento, así como también a la calidad del gas de escape, es conocido el recurso de solicitar motores de combustión interna con aire comprimido; en este contexto, han dado buenos resultados, por ejemplo, los turboalimentadores que operan con gas de escape.

Debido a las mejores propiedades dinámicas, el funcionamiento de tales compresores se desarrolla frecuentemente cerca del límite de bombeo en el campo característico del compresor, lo que, no obstante, origina inconvenientes acústicos en forma de ruidos de silbidos muy molestos y, eventualmente, la inestabilidad durante un funcionamiento de larga duración en esta zona conduce incluso a daños en el rodete del compresor. Además, el funcionamiento en la zona del límite de bombeo está afectado de pérdidas en una medida especial, de modo que resulta un rendimiento muy deficiente. En relación con bombas (centrífugas) en general se plantean también los problemas descritos.

Una posibilidad de remedio reside en turboalimentadores de gas con funcionamiento regulado, diferenciándose entre regulación en el lado de la turbina y regulación en el lado del compresor. En el marco de una regulación en el lado del compresor se pueden utilizar rejillas de guía de aire antepuestas al rodete del compresor.

Por ejemplo, un generador de vórtice dispuesto en el lado de entrada del compresor influye sobre la dirección de flujo del aire a la entrada del compresor de tal manera que se produce en la zona crítica del campo característico una reducción de las pérdidas por choque de entrada en el rodete de álabes. Por tanto, se consigue un desplazamiento ventajoso de límite de bombeo en dirección a menores caudales másicos.

En este contexto, cabe citar el documento DE 42 12 880 A1, que revela una rejilla de guía regulable cuyos álabes de guía comprenden una parte basculable. Según el documento DE 42 12 880 A1, está antepuesta al compresor una corona de álabes de guía que comprende una carcasa y álabes de guía divididos. En atención a una configuración ajustada de, incluso, los componentes adyacentes, esta rejilla de guía de construcción relativamente costosa tiene que ser incorporada también en la concepción del sistema total, por lo que no es posible integrar la rejilla de guía de una manera sencilla en un sistema de compresor existente. Además, la carcasa de la corona de álabes de guía está tan sólo insuficientemente desacoplada de la carcasa del compresor, de modo que es problemático el comportamiento acústico. Por otra parte, la fabricación, el montaje y el mantenimiento de la disposición están ligados a un coste muy grande debido al gran número de piezas individuales.

Asimismo, cabe citar el documento DE 2 060 271 A1, que describe un procedimiento para ajustar automáticamente el vórtice de entrada en compresores de turboalimentadores de gas de escape, así como un aparato de guía para el mismo. El aparato de guía recorrido axialmente por fluido está dispuesto en el tubo de aspiración del compresor y está introducido hasta un tope axial en una zona con diámetro interior ensanchado, estando el aparato de guía y la carcasa del compresor en contacto de complementariedad de forma entre ellos. Desventajosamente, por un lado, es necesaria una ejecución constructiva de la carcasa del compresor que esté especialmente adaptada y tenga cotas exactas para alojar el aparato de guía, mientras que, por otro lado, las vibraciones del aparato de guía originadas por el flujo pueden propagarse sin impedimentos hasta la carcasa del compresor.

El cometido de la invención consiste en proporcionar un dispositivo generador de vórtice acústicamente optimizado que trabaje con un buen rendimiento, que sea de constitución muy sencilla y se pueda fabricar y montar así de una manera especialmente favorable y que sea integrable de manera sencilla en un sistema existente sin modificaciones determinantes de componentes adyacentes.

La solución del problema se obtiene con un dispositivo generador de vórtice dotado de las características de la reivindicación 1, en donde, según la idea que sirve de base se ha previsto un generador de vórtice enchufable en la entrada de forma de racor de la carcasa y/o en la tubería de aspiración y antepuesto al rodete, la carcasa está configurada por el lado de aspiración como un racor para establecer una unión con la tubería de aspiración y el generador de vórtice está dispuesto en la zona de unión entre la tubería de aspiración y la carcasa, y dicho generador de vórtice comprende una brida de fijación tanto para la sujeción radial dentro de la tubería de aspiración o de la carcasa como para la sujeción axial entre la tubería de aspiración y la carcasa. Según la invención, la brida de fijación presenta radialmente en el lado exterior un labio que actúa como ayuda de montaje y sirve para fines de sellado.

Ejecuciones y perfeccionamientos especialmente preferibles de la invención son objeto de las reivindicaciones subordinadas.

Según un ejemplo de realización especialmente preferido, se han previsto unos medios - tales como una junta elástica entre la tubería de aspiración y/o el generador de vórtice, por un lado, y la carcasa, por otro - para desacoplar acústicamente la tubería de aspiración y/o el generador de vórtice respecto de la carcasa.

Convenientemente, el generador de vórtice comprende una brida de fijación tanto para la sujeción radial dentro de la tubería de aspiración del aire de alimentación o de la carcasa del compresor, aplicándose el borde radialmente exterior de la brida por el lado interior a la tubería de aspiración del aire de alimentación o a la carcasa del compresor, como para la sujeción axial entre la tubería de aspiración del aire de alimentación y la carcasa del compresor, presentando la tubería de aspiración del aire de alimentación un talón axialmente dirigido que se corresponde con el extremo del racor de entrada de la carcasa del compresor.

Es muy conveniente que el generador de vórtice presente una zona radialmente exterior de forma anular - que forme eventualmente al mismo tiempo la brida de fijación citada - con álabes de guía interiores y que los álabes de guía estén dispuestos rígidamente, siendo regulables o deformables los álabes de guía, según un ejemplo de realización especialmente preferido, de modo que pueda efectuarse una adaptación correspondiente al caudal másico.

Se considera como muy ventajosa una ejecución de los álabes de guía del generador de vórtice a base de un plástico elásticamente deformable.

Según un ejemplo de realización preferido, el generador de vórtice es recorrido axialmente por un medio fluido y los álabes de guía del generador de vórtice se extienden entonces en la dirección de flujo desde un canto fijo de ataque del flujo, que está unido con la zona radialmente exterior de forma anular, y presentan una curvatura en dirección radial, de modo que puede generarse un vórtice de flujo.

Convenientemente, los álabes de guía del generador de vórtice cubren, en el estado no recorrido o poco recorrido por fluido, zonas de un total de 20 a 30% y especialmente de alrededor de un 25% de la superficie atacada por fluido. En el presente caso, la superficie atacada por fluido del generador de vórtice ha de entenderse en el sentido de una proyección axial.

Según un ejemplo de realización preferido, el generador de vórtice comprende cuatro álabes de guía que, en el estado no recorrido o poco recorrido por fluido, cubren cada uno de ellos una zona a manera de segmento circular de la superficie atacada por fluido que se extiende a lo largo de un ángulo de 35 a 45º, especialmente de alrededor de 40º.

Se considera como especialmente ventajoso que los álabes de guía del generador de vórtice sean deformables en función del caudal másico del medio fluido.

Según una ejecución preferida de la invención, los álabes de guía del generador de vórtice se deforman en sentido contrario a su curvatura radial al aumentar el caudal másico, de modo que se genera un menor vórtice de flujo. Las zonas a manera de segmentos circulares de la superficie atacada por fluido, cubiertas, debido a...

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo generador de vórtice para suministrar un flujo de ataque vorticialmente solicitado a un rodete de un compresor o una bomba que tiene una carcasa y una tubería de aspiración, en donde

- está previsto un generador de vórtice (7) que puede introducirse en la carcasa (3) y/o en la tubería de aspiración (6) y que va antepuesto al rodete (5),
- la carcasa (3) está configurada por el lado de aspiración a la manera de un racor para la unión de la misma con la tubería de aspiración (6) y el generador de vórtice (7) está introducido en la zona de unión entre la tubería de aspiración (6) y la carcasa (3), y
- el generador de vórtice (7) comprende una brida de fijación (12, 204) tanto para la sujeción radial dentro de la tubería de aspiración (6) o de la carcasa (3) como para la sujeción axial entre la tubería de aspiración (6) y la carcasa (3),

caracterizado porque

la brida de fijación (12, 204) del generador de vórtice (7, 200) presenta radialmente en su lado exterior un labio (220) que actúa como ayuda de montaje y sirve para fines de sellado.

2. Dispositivo generador de vórtice según la reivindicación 1, caracterizado porque está prevista una junta elástica (8) entre la tubería de aspiración (6) y/o el generador de vórtice (7), por un lado, y la carcasa (3), por otro.

3. Dispositivo generador de vórtice según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el generador de vórtice (7, 200) presenta una zona radialmente exterior (204) de forma anular con álabes de guía interiores (18, 202).

4. Dispositivo generador de vórtice según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los álabes de guía (18, 202) del generador de vórtice (7, 200) están rígidamente dispuestos.

5. Dispositivo generador de vórtice según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los álabes de guía (18, 202) del generador de vórtice (7, 200) son regulables y/o deformables.

6. Dispositivo generador de vórtice según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los álabes de guía (18, 202) del generador de vórtice (7, 200) consisten en un plástico elásticamente deformable.

7. Dispositivo generador de vórtice según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el generador de vórtice es recorrido axialmente por un medio fluido, caracterizado porque los álabes de guía (18, 202) del generador de vórtice (7, 200) se extienden en la dirección del flujo y presentan una curvatura en dirección radial, con lo que se puede generar un vórtice de flujo.

8. Dispositivo generador de vórtice según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los álabes de guía (18, 202) del generador de vórtice (7, 200) cubren, en un estado no recorrido o poco recorrido por fluido, unas zonas de un total de 20 a 30% y especialmente de alrededor de 25% de la superficie atacada por fluido.

9. Dispositivo generador de vórtice según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el generador de vórtice (7, 200) comprende cuatro álabes de guía (18, 202) que, en un estado no recorrido o poco recorrido por fluido, cubren cada uno de ellos una zona a manera de segmento circular de la superficie atacada por fluido que se extiende a lo largo de un ángulo de 35º a 45º, especialmente de alrededor de 40º.

10. Dispositivo generador de vórtice según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los álabes de guía (18, 202) del generador de vórtice (7, 200) son deformables en función del caudal másico del medio fluido.

11. Dispositivo generador de vórtice según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al aumentar el caudal másico se deforman los álabes de guía (18, 202) del generador de vórtice (7, 200) en contra de su curvatura radial, con lo que se genera un menor vórtice de flujo.

12. Dispositivo generador de vórtice según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las zonas (402, 404, 406, 408) a manera de segmentos circulares de la superficie atacada por fluido, cubiertas, debido a la curvatura, por los álabes de guía (18, 202) del generador de vórtice (7, 200), se reducen de tamaño al aumentar el caudal másico.

13. Dispositivo generador de vórtice según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en la zona de funcionamiento superior y máxima del compresor o de la bomba se ajusta una deformación máxima de los álabes de guía (18, 202) del generador de vórtice (7, 200).

14. Dispositivo generador de vórtice según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en la zona de funcionamiento superior y máxima del compresor o de la bomba los álabes de guía (18, 202) del generador de vórtice (7, 200) cubren, debido a la curvatura, unas zonas a manera de segmentos circulares de un total de 4 a 14% y especialmente de alrededor de 9% de la superficie atacada por fluido.

15. Dispositivo generador de vórtice según la reivindicación 9, caracterizado porque los cuatro álabes de guía (202) del generador de vórtice (7, 200) cubren cada uno de ellos en la zona de funcionamiento superior y máxima del compresor o de la bomba una zona a manera de segmento circular de la superficie atacada por fluido que se extiende a lo largo de un ángulo de 1º a 11º y especialmente de alrededor de 6º.


 

Patentes similares o relacionadas:

Estructura de soporte de rodamiento para turbina, del 13 de Febrero de 2019, de INDUSTRIA DE TURBO PROPULSORES S.A.: Estructura de soporte de rodamiento para turbina que comprende - un anillo interior en el que se aloja el rodamiento , y - un anillo exterior que comprende […]

Carcasa de canal de turbina de gas, del 2 de Mayo de 2018, de MTU Aero Engines AG: Carcasa de canal de turbina de gas, en particular para un motor de aeronave, con un primer segmento de pared , un segundo segmento de pared y una disposición […]

Intercambiador de calor, del 18 de Enero de 2017, de BAE SYSTEMS PLC: Intercambiador de calor que comprende: un conducto a través del cual puede circular un primer fluido; y uno o más álabes antiturbulencia […]

Carenado para un puntal de bastidor de turbina, del 28 de Diciembre de 2016, de GENERAL ELECTRIC COMPANY: Un carenado para su uso con un puntal de bastidor de turbina de gas, comprendiendo dicho carenado, fundido como una pieza única integral, […]

Pieza intermedia y turbomáquina, del 10 de Febrero de 2016, de MTU Aero Engines AG: Pieza intermedia para la conexión de un conducto de fluido a una sección de carcasa de una turbomáquina, con un núcleo de carcasa en el que está conformado un canal […]

Álabe de turbina, del 22 de Octubre de 2013, de SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT: Álabe de turbina que presenta una hoja de álabe perfilada, que puede ser expuesta a la circulación de ungas de trabajo , la cual presenta un borde […]

DISPOSITIVO DE CONEXION ENTRE UN DISTRIBUIDOR Y SU RECINTO DE ALIMENTACION DE FLUIDO DE REFRIGERACION EN UNA TURBOMAQUINA, del 5 de Abril de 2010, de SNECMA MOTEURS: Dispositivo que incluye un distribuidor y un recinto de alimentación de al menos un inyector de fluido de refrigeración en una turbomáquina, […]

TRAMO TRASERO DE GÓNDOLA DE AERONAVE Y GÓNDOLA EQUIPADA PARA DICHO TRAMO TRASERO, del 3 de Mayo de 2011, de AIRCELLE: Tramo trasero de góndola de aeronave formado por dos mitades (13a, 13b) que definen: - una parte central (C) destinada a recibir un turborreactor , […]

Otras patentes de BAYERISCHE MOTOREN WERKE AKTIENGESELLSCHAFT