RODETE CON ALABES PARA COMPRESOR CENTRIFUGO.

Rodete (4) con álabes para un compresor centrífugo, que está constituido por un disco del rodete (12) y por álabes (14),

que están dispuestos de manera uniforme en la dirección periférica con un borde de ataque (16) y con un borde de salida (18), siendo, al menos, una zona parcial (14) de la superficie de los álabes una zona parcial (26), que está doblemente alabeada, cuya generatriz (24a) está configurada como una línea alabeada y la zona parcial (26) alabeada esta igualmente alabeada perpendicularmente con respecto a la generatriz (24a), caracterizado porque la generatriz (24) está subdividida en una zona (24a) alabeada y en una zona (24b) de superficies regladas, siendo una línea recta la generatriz de la zona parcial con superficies regladas, transformándose progresivamente la generatriz de la zona (24b) con superficies regladas en la zona (24a) alabeada

Rodete con álabes para compresor centrífugo.

La invención se refiere a un rodete con álabes para un compresor centrífugo, que está constituido por un disco del rodete y por álabes, que están dispuestos de manera uniforme en la dirección periférica con un borde de ataque y con un borde de salida, siendo, al menos, una zona parcial de la superficie de los álabes una zona parcial, que está doblemente alabeada, cuya generatriz está configurada como una línea alabeada y la zona parcial alabeada esta igualmente alabeada perpendicularmente con respecto a la generatriz. De la misma manera la invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de un rodete con álabes para un compresor centrífugo de este tipo.

Los compresores centrífugos transforman la energía mecánica en energía de compresión, por medio del aprovechamiento de la aceleración centrífuga. Los compresores centrífugos están constituidos, de manera esencial, por un rodete con álabes, que está fijado sobre un árbol de arrastre, por un difusor y por una carcasa. El rodete con álabes presenta una pluralidad de - álabes arqueados. La realización mecánica del rodete con álabes se lleva a cabo en función de la finalidad de aplicación en forma de un rodete con álabes cerrado o de un rodete con álabes semiabierto. En el caso de los rodetes con álabes cerrados, los álabes están dotados con disco de cobertura, en el caso de los rodetes con álabes semiabiertos los álabes presentan un borde externo libre.

El gas de admisión es aspirado axialmente, de manera aproximada en el centro del compresor y es comprimido por la fuerza centrífuga, lo cual es favorecido también por medio de la deseada forma de los álabes, y es acelerado hacia el exterior. La mayor parte de la energía cinética se transforma en el difusor, que está dispuesto en el lado periférico, en presión complementaria y el gas de admisión es comprimido aún más.

La transformación de la energía en los compresores centrífugos está relacionada con pérdidas correspondientes de flujo, de rozamiento y en el intersticio, por lo que los compresores centrífugos presentan una curva característica alabeada. Además de un elevado rendimiento se pretende, por consiguiente una curva característica estable, que se caracteriza por medio de una presión de admisión creciente con un flujo de admisión menguante. Desde luego, la zona de operación de un compresor centrífugo está limitada por el denominado límite de succión. En general este límite de succión corresponde al punto de la curva característica con la cantidad mínima de admisión. Más allá del límite de succión el compresor centrífugo ya no puede ser empleado, puesto que el flujo se desprende de los álabes y ya no puede asegurarse una operación estable.

El problema de la estabilización de la curva característica de un compresor centrífugos se sido tratado, por ejemplo en la publicación DE 42 14 753 A1. Se conoce por este documento un rodete con álabes para un compresor centrífugo de conformidad con el preámbulo. Los álabes de este rodete con álabes están dotados con orificios de paso, a través de los cuales se conduce el gas de admisión desde un lado convexo de presión del álabe hasta un lado cóncavo de aspiración del álabe de tal manera, que, son evacuados por arrastre los vórtices, que se forman sobre el lado de aspiración del álabe con pequeños flujos volumétricos y elevadas relaciones de compresión.

Se conocen ya por los documentos WO 2005/090794 A, que es considerado como el estado de la técnica más próximo, y US 6,588,485 B1 rodetes con álabes para compresores centrífugos con zonas parciales de la superficie, que están doblemente asqueadas. En estas realizaciones se ha configurado el conjunto de la superficie a modo de superficie esculpida, lo cual es oneroso en lo que respecta a la descripción de la geometría, por un lado y, por otro lado, va acompañado por un gran coste de fabricación. Se conoce ya por la publicación DE 897 470 C una superficie doblemente alabeada de un álabe para compresor, que ha sido citado al principio, que es generada por medio de una superficie abombada de una fresa. Un álabe, fabricado de este modo, no puede tener en consideración la complejidad de un flujo tridimensional.

La invención tiene como tarea proporcionar un rodete con álabes para un compresor centrífugo, que posibilite una zona mayor de operación simultáneamente con un rendimiento elevado. Por otra parte, la invención tiene como tarea proporcionar un procedimiento de fabricación para un rodete con álabes para un compresor centrífugo de este tipo.

La tarea, precedentemente citada, se resuelve por medio de un rodete con álabes para un compresor centrífugo de conformidad con la reivindicación 1. Las reivindicaciones dependientes contienen desarrollos ventajosos de la invención.

Los álabes tienen un borde de ataque y un borde de salida, siendo una zona parcial de la superficie de los álabes, al menos, una zona parcial doblemente alabeada, cuya generatriz está configurada en forma de una línea alabeada y la zona parcial alabeada esta igualmente alabeada perpendicularmente con respecto a la generatriz.

En la zona parcial alabeada, la superficie está configurada con un doble alabeado es decir, que la superficie se extiende de forma alabeada a partir de un punto, que está situado sobre superficie de la zona parcial alabeada, en dos direcciones, que cubren la superficie. Por consiguiente, todas las líneas, que discurren a través de este diesen punto, están configuradas de forma alabeada y no están configuradas como rectas. La zona alabeada de la zona de parcial alabeada se caracteriza, en su conjunto, porque están alabeadas todas las líneas - con inclusión de las generatrices - sobre la superficie en esta zona parcial. Por consiguiente, esta zona forma una denominada superficie esculpida (sculptured surface).

En el caso presente se entenderá por generatriz una línea, que forma parte de la superficie en una dirección que cubre la superficie (por ejemplo la dirección x), es decir que indica y que define la trayectoria de la superficie en esta dirección. La superficie está formada y definida por el movimiento o por el desplazamiento de las generatrices en una segunda dirección, que discurre de una forma no paralela con respecto a las generatrices (por ejemplo la dirección y, perpendicular con respecto a la dirección x). En este caso, la generatriz no tiene que ser obligatoriamente estática, sino que puede modificarse en la segunda dirección en función de la posición de las generatrices.

La ventaja de la invención consiste, de manera especial, en que una superficial doblemente alabeada está mejor adaptada al desarrollo tridimensional del flujo y en que, por consiguiente se produce un comportamiento mejorada al flujo. Das comportamiento estable al flujo conduce, por su parte, a una estabilización de la curva característica del compresor y a un aumento del rendimiento del compresor centrífugo.

Por consiguiente, en la actualidad se definen muchas veces las superficies de los rodetes para álabes de los compresores centrífugos con ayuda de generatrices rectilíneas. En este contexto se habla de de superficies regladas (ruled surfaces) y respectivamente de líneas rectilíneas de las superficies regladas. Para la fabricación de estas superficies se recurre, de manera usual, a una mecanización con arranque de viruta en un procedimiento para el fresado de los flancos (flank milling) por medio de fresas madre cilíndricas o cónicas. En este caso se aplica la fresa para el ataque de tal manera, que se oriente una generatriz en la zona de corte paralelamente con respecto a las correspondientes líneas rectilíneas de las superficies regladas superficie del álabe.

En una configuración preferente se ha configurado como zona parcial con superficies regladas otra zona parcial de la superficie de los álabes, cuya generatriz es una línea recta. Esta zona parcial forma, por consiguiente, una superficie reglada de tal manera, que pase, al menos, una línea recta a través de cada punto de esta zona parcial.

Por otra parte, es progresiva, de manera preferente, la transición entre la zona parcial doblemente alabeada y la zona parcial con superficies regladas. Por consiguiente no existen puntos de acodamiento o cantos entre estas dos zonas parciales. La transición entre estas dos zonas parciales está redondeada. De este modo se garantiza que no se generan torbellinos sobre la superficie como consecuencia del desprendimiento del flujo debido a las rugosidades sobre la superficie.

De...

1. Rodete (4) con álabes para un compresor centrífugo, que está constituido por un disco del rodete (12) y por álabes (14), que están dispuestos de manera uniforme en la dirección periférica con un borde de ataque (16) y con un borde de salida (18), siendo, al menos, una zona parcial (14) de la superficie de los álabes una zona parcial (26), que está doblemente alabeada, cuya generatriz (24a) está configurada como una línea alabeada y la zona parcial (26) alabeada esta igualmente alabeada perpendicularmente con respecto a la generatriz (24a), caracterizado porque la generatriz (24) está subdividida en una zona (24a) alabeada y en una zona (24b) de superficies regladas, siendo una línea recta la generatriz de la zona parcial con superficies regladas, transformándose progresivamente la generatriz de la zona (24b) con superficies regladas en la zona (24a) alabeada.

2. Rodete (4) con álabes para un compresor centrífugo según la reivindicación 1, caracterizado porque se ha configurado otra zona parcial de la superficie de los álabes (14) en forma de una zona parcial (28) con superficies regladas, cuya generatriz (24b) está configurado como una línea recta.

3. Rodete (4) con álabes para un compresor centrífugo según la reivindicación 2, caracterizado porque es progresiva la transición desde la zona parcial (26) doblemente alabeada hasta la zona parcial (26, 28) con superficies regladas.

4. Rodete (4) con álabes para un compresor centrífugo según la reivindicación 2 o 3, caracterizado porque los álabes (14) presentan un canto del cubo (20) y un canto externo (22) aproximadamente contrapuesto, delimitando la zona parcial (26) doblemente alabeada con el canto externo (22) y delimitando la zona parcial (28) con superficies regladas con el canto del cubo (20).

5. Rodete (4) con álabes para un compresor centrífugo según una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque la zona parcial (26) doblemente alabeada y/o la zona parcial (28) con superficies regladas se extienden desde el borde de ataque (16) hasta el borde de salida (18).

6. Rodete (4) con álabes para un compresor centrífugo según una de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque la zona parcial (26) doblemente alabeada y la zona parcial (28) con superficies regladas tienen aproximadamente el mismo tamaño.

7. Rodete (4) con álabes para un compresor centrífugo según una de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizado porque la superficie de los álabes (14) presenta una pluralidad de zonas parciales (26) doblemente alabeadas, que están separadas entre sí por medio de una zona parcial (28) con superficies regladas.

8. Rodete (4) con álabes para un compresor centrífugo según la reivindicación 7, caracterizado porque se han previsto dos zonas parciales (26) doblemente alabeadas, que delimitan con el canto del cubo (20) y con el canto externo (22), entre las cuales se ha dispuesto una zona parcial (28) con superficies regladas.

9. Rodete (4) con álabes para un compresor centrífugo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque toda la superficie de los álabes (14) está alabeada y presenta una línea alabeada como generatriz (24a).

10. Rodete (4) con álabes para un compresor centrífugo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el borde de ataque (16) esta alabeado.

11. Rodete (4) con álabes para un compresor centrífugo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la trayectoria alabeada de las generatrices (24) varía desde el borde de ataque (16) en el sentido dirigido hacia el borde de salida (18).

12. Rodete (4) con álabes para un compresor centrífugo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el disco del rodete (12), los álabes (14) y/o un disco de cobertura forman unidades independientes.

13. Procedimiento para la fabricación de un rodete (4) con álabes para un compresor centrífugos, que está constituido por un disco del rodete (12) y por álabes (14), que están dispuestos de manera uniforma en la dirección periférica, caracterizado porque la superficie de los álabes (14) se ha fabricado, al menos por zonas, por medio de un fresado frontal de tal manera, que al menos una zona parcial de la superficie de los álabes (14) es zona parcial (26) alabeada, cuya generatriz (24a) está configurada como una línea alabeada y la zona parcial (26) alabeada está alabeada también perpendicularmente con respecto a la generatriz (24a), estando subdividida la generatriz (24) en una zona (24a) alabeada y en una zona (24b) con superficies regladas, siendo una línea recta la generatriz de la zona parcial con superficies regladas, convirtiéndose progresivamente la generatriz de la zona (24b) con superficies regladas en la zona (24a) alabeada.