ÁLABE PARA UNA TURBINA.

Álabe (20) para una turbina, con una pared (30, 32) del álabe y con un primer canal (36) para la conducción de un primer medio (M1) y con un segundo canal (38) para la conducción de un segundo medio (M2) que puede ser conducido al álabe (20) de la turbina independientemente del primer medio (M1),

presentando el álabe (20) de la turbina al menos una cámara (40) dispuesta en el interior o en la pared (32, 34) del álabe con objeto de llevar a cabo la combinación de los medios (M1, M2), que pueden ser conducidos independientemente, para formar una mezcla, cuya cámara está conectada con ambos canales (36, 38) respectivamente a través de un conducto de conexión (42, 44) y desembocando en el recinto (18) para el gas caliente al menos un conducto de salida (46) conectado con la cámara (40) para llevar a cabo la evacuación de la mezcla desde la cámara (40), caracterizado porque la cámara (40) y/o el conducto de salida (46) están limitados, al menos en parte, o bien están formados por un inserto (50) que está aplicado en la pared (32, 34) del álabe

La invención se refiere a un álabe para una turbina, con una pared del álabe y con un primer canal para llevar a cabo la conducción de un primer medio y con un segundo canal para llevar a cabo la conducción de un segundo medio que 5 puede ser conducido hasta el álabe independientemente del primer medio, presentando el álabe al menos una cámara dispuesta en el interior o en la pared del álabe para llevar a cabo la mezcla de ambos medios, que pueden ser conducidos independientemente, cuya cámara está conectada con ambos canales a través de un conducto de conexión respectivo.

Se conoce un álabe de turbina de este tipo, por ejemplo, por la publicación WO 2005/3517 A1. Las paredes del álabe, 10 que forman la hoja del álabe, rodean un recinto hueco, a través del cual puede fluir aire de refrigeración. Por otra parte se han previsto en la pared del álabe de la turbina otros canales para conducir un segundo medio, concretamente combustible. A través de una pluralidad de agujeros pasantes, que discurren a través de la pared del álabe de la turbina puede derramarse hacia el exterior hasta un recinto para el gas caliente el agente de refrigeración que fluye en el interior del álabe de turbina. Con objeto de preparar todavía una mezcla combustible en la pared del álabe, se han 15 previsto en dicha pared conductos de conexión, que conectan los canales que conducen el combustible con los agujeros pasantes. De este modo, el combustible puede mezclarse con el aire de refrigeración todavía en el interior de los agujeros pasantes y puede afluir en el gas caliente que circula alrededor del álabe de la turbina en forma de mezcla combustible. Con un álabe para turbina de este tipo pueden someterse a un calentamiento final tanto al aire caliente que circula a través de la turbina así como, también, al aire de refrigeración que emana del álabe de la turbina, por medio de 20 la combustión de la mezcla, lo cual se lleva a cabo, en general, con objeto de aumentar la eficiencia de la turbina de gas, con objeto de las emisiones de substancias contaminantes y con objeto de mejorar el rendimiento de la turbina de gas y lo cual es conocido como una forma de la carnotización. Esta forma del enriquecimiento energético ulterior del gas caliente en la turbina se denomina también recalentamiento del álabe in situ "in-situ blade reheat".

Por otra parte, se conoce por la publicación WO 99/46540 A1 una cámara de combustión con una pluralidad de 25 elementos porosos de escudo térmico, por medio de los cuales puede ser introducida ulteriormente una mezcla combustible en la cámara de combustión de una turbina de gas, es decir al exterior de los quemadores de la turbina de gas.

Un inconveniente en el caso de los álabes para turbinas que son conocidos por el estado de la técnica se refiere a la fabricación de los canales, de la cámara y del conducto de salida, en tanto en cuanto el álabe para la turbina y sus 30 recintos huecos sean fabricados según un procedimiento por colada. Estos recintos huecos son de fabricación comparativamente complicada en la mayoría de los casos por medio de machos de colada complejos. Con esta finalidad se requiere un macho de colada y/o una coquilla de colada estructurados de forma compleja de conformidad con la estructura deseada para el recinto hueco, que, sin embargo, requieren elevados esfuerzos económicos y que únicamente pueden ser colocados con esfuerzo de forma segura y exacta en el dispositivo de colada de tal manera, que 35 con ocasión de la colada de álabes para turbinas con tales estructuras complejas se presenta en la mayoría de las ocasiones una elevada tasa de piezas defectuosas.

Por el contrario, cuando se lleva a cabo la fabricación de los recintos huecos, que están previstos en la pared del álabe, por medio de diversos recubrimientos, constituye una etapa de trabajo especialmente complicada el enmascarado de los diferentes elementos componentes en bruto, que es necesario para esta finalidad, cuya etapa de trabajo conduce a 40 una fabricación retardada y encarecida.

Por lo tanto, la tarea de la presente invención consiste en la puesta a disposición de un álabe para turbina del tipo considerado, que puede ser fabricado de una manera especialmente sencilla y económica.

La solución, propuesta por medio de la invención, prevé que la cámara y/o que el conducto de salida estén limitados o bien que estén constituidos al menos en parte por un inserto que se asienta en la pared. 45

La invención parte del descubrimiento de que el álabe para la turbina puede ser fabricado de la forma más sencilla posible cuando los recintos huecos, que son necesarios en el interior o en la pared del álabe para la turbina con objeto de conducir o con objeto de mezclar los dos medios, no sean fabricados simultáneamente con la pared del álabe, sino que sean fabricados en una o en varias etapas de trabajo que pueden ser realizadas de forma paralela. Se propone llevar a cabo el ensamblaje del álabe para la turbina a partir de un cuerpo de base y de, al menos, un inserto, abarcando 50 el cuerpo de base a la pared del álabe para la turbina, en el que está aplicado el inserto. El inserto delimita al menos en parte a la cámara, en la que son mezclados entre sí ambos medios y/o el conducto de salida se extiende a través del inserto. De este modo es posible fabricar, respectivamente de manera económica, un cuerpo de base estructurado de manera sencilla con una escotadura, prevista para el inserto, así como un inserto con estructuras huecas complejas, con ayuda de los útiles de fabricación usuales. 55

Por lo tanto, con la invención se propone un álabe para una turbina especialmente sencillo y económico, con lo cual pueden reducirse las tasas de piezas defectuosas que se presentan durante la fabricación. De manera especial, de este

modo puede reducirse la tasa de piezas defectuosas del cuerpo de base, preferentemente colado. Por otra parte, por medio del empleo de insertos diferentes en cuerpos de base idénticos, es posible fabricar de forma económica sobre la superficie de los mismos álabes para turbinas, que actúen de manera diferente en tipos muy variables.

Otra ventaja de los componentes del álabe para una turbina, fabricados independientemente, consiste en una elevada exactitud de fabricación. Las tolerancias, tanto para el cuerpo de base así como también para el inserto, pueden ser 5 elegidas con valores estrechos sin que por ello se acreciente al mismo tiempo la tasa de las piezas defectuosas. Cuando, por ejemplo, el inserto estructurado de manera compleja no cumpla las normas constructivas, en lo que se refiere a su dimensión, únicamente el inserto es inutilizable como pieza defectuosa y no el conjunto del elemento de construcción. Esto ahorra costes de fabricación.

En las reivindicaciones dependientes se han dado configuraciones ventajosas de la invención. 10

En una primera configuración de la invención, la pared del álabe presenta en su superficie, dirigida hacia el recinto para el gas caliente, una escotadura con un contorno rectangular o, de manera especial, con un contorno circular, en la que está aplicado el inserto con un contorno correspondiente al contorno de la escotadura. Las escotaduras especialmente circulares pueden ser fabricadas en la pared del álabe de una forma especialmente sencilla y económica, por ejemplo por medio de un procedimiento con arranque de viruta. De la misma manera, puede ser conveniente fabricar un inserto 15 a partir de un cuerpo cilíndrico, por ejemplo metálico macizo, en el que pueden ser incorporados ulteriormente conductos de salida con geometrías precisas. Las escotaduras con contornos esencialmente rectangulares pueden ser fabricadas en la superficie de la pared del álabe por ejemplo por medio de un fresado.

En lugar de una escotadura, fabricada por medio de un taladrado o de un fresado, la escotadura, que aloja al inserto, puede ser fabricada directamente durante la colada por medio de una coquilla de colada o de un macho de colada, 20 moldeados de manera correspondiente, en tanto en cuanto la pared del álabe o bien el cuerpo de base sean fabricados por colada. De la misma manera, puede imaginarse emplear el inserto en forma de pieza de un macho de colada en el dispositivo de colada pero, sin embargo, llevándose a cabo la colada del inserto con el álabe de turbina que debe ser fabricado y permaneciendo en éste después de la retirada del macho de colada restante.

En una segunda configuración ventajosa se ha previsto una pluralidad de cámaras en el álabe para la turbina o en la 25 pared...

1. Álabe (20) para una turbina, con una pared (30, 32) del álabe y con un primer canal (36) para la conducción de un primer medio (M1) y con un segundo canal (38) para la conducción de un segundo medio (M2) que puede ser conducido al álabe (20) de la turbina independientemente del primer medio (M1), presentando el álabe (20) de la turbina al menos 5 una cámara (40) dispuesta en el interior o en la pared (32, 34) del álabe con objeto de llevar a cabo la combinación de los medios (M1, M2), que pueden ser conducidos independientemente, para formar una mezcla, cuya cámara está conectada con ambos canales (36, 38) respectivamente a través de un conducto de conexión (42, 44) y desembocando en el recinto (18) para el gas caliente al menos un conducto de salida (46) conectado con la cámara (40) para llevar a cabo la evacuación de la mezcla desde la cámara (40), caracterizado porque la cámara (40) y/o el conducto de salida 10 (46) están limitados, al menos en parte, o bien están formados por un inserto (50) que está aplicado en la pared (32, 34) del álabe.

2. Álabe (20) de turbina según la reivindicación 1, en el que la pared (32, 34) del álabe presenta en su superficie (51), que está dirigida hacia el recinto (18) para el gas caliente, una escotadura con un contorno especialmente rectangular o circular, en el que está aplicado el inserto (50) correspondiente al contorno de la escotadura. 15

3. Álabe (20) de turbina según la reivindicación 1 o 2, con una pluralidad de cámaras (40), que están asociadas respectivamente con, al menos, un conducto de salida (46).

4. Álabe (20) de turbina según la reivindicación 1, 2 o 3, en el que se han previsto elementos generadores de turbulencia en el conducto de salida (46).

5. Álabe (20) de turbina según una de las reivindicaciones precedentes, en el que cada cámara (40) y el conducto de 20 salida (46) respectivamente conectado con la misma, están constituidos por medio de un inserto (50) independiente.

6. Álabe (20) de turbina según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que están constituidos un grupo de cámaras (40) y los conductos de salida (46), conectados con estas cámaras (40), por medio de un inserto (50) independiente.

7. Álabe (20) de turbina según una de las reivindicaciones precedentes, en el que cada inserto (50) presenta una pluralidad de conductos de salida (46). 25

8. Álabe (20) de turbina según una de las reivindicaciones precedentes, en el que el inserto (50) está constituido por varias piezas.

9. Álabe (20) de turbina según la reivindicación 8, en el que el inserto (50) está constituido por una pluralidad de elementos estratificados (60, 62, 64) apilados.

10. Álabe (20) de turbina según una de las reivindicaciones precedentes, en el que el inserto (50) presenta por el lado 30 del gas caliente un material poroso o una espuma.

11. Álabe (20) de turbina según una de las reivindicaciones precedentes, en el que el conducto de salida (46) desemboca en una zona de la pared (30, 32) del álabe, en la que impactan ondas de choque que se presentan en el gas caliente (11).

12. Álabe (20) de turbina según la reivindicación 11, con una hoja (24) de álabe (24), abarcando dicha hoja (24) de 35 álabe una pared (30) extradós del álabe y una pared (32) intradós del álabe, extendiéndose las paredes (30, 32) del álabe a lo largo de una fibra desde un borde anterior (26) hasta un borde posterior (28) con una longitud de fibra y en el que el conducto de salida (46) – visto en el sentido de flujo del gas caliente (11), que fluye alrededor de la hoja (24) del álabe – desemboca en el tercio posterior de la longitud de la fibra en la superficie (51) de la pared (30) extradós del álabe. 40

13. Álabe (20) de turbina según una de las reivindicaciones precedentes, cuyo cuerpo de base, que forma la pared (30, 32) del álabe, está colado.

14. Álabe (20) de turbina según la reivindicación 13, en el que el inserto (50) está soldado o está estañado con el cuerpo de base.

15. Turbina de gas con un álabe (20) de turbina según una de las reivindicaciones 1 a 14. 45