ESTANQUEIDAD DE UN ANILLO DE ROTOR EN UNA ETAPA DE TURBINA.

Etapa de turbina de una turbomáquina, que comprende una rueda de rotor (18) montada en el interior de un anillo (28) sectorizado llevado por un cárter de turbina (16),

un distribuidor (12) situado aguas arriba de la rueda y formado por una fila anular de alabes fijos (14), comprendiendo este distribuidor en su extremidad aguas abajo un reborde anular externo (36) que comprende medios (38) de anclaje en el cárter de turbina, estando previstos medios de estanqueidad entre el reborde externo del distribuidor y la extremidad aguas arriba del anillo para limitar el paso de gases en dirección radial entre el reborde externo del distribuidor y el anillo, caracterizada porque los medios de estanqueidad comprenden una chapa anular (80, 80') que se extiende radialmente sensiblemente entre el reborde externo del distribuidor y la extremidad aguas arriba del anillo y que, en su periferia interna y en su periferia externa, comprende medios de apoyo axial contra una cara aguas abajo (64) del reborde externo del distribuidor, estando la parte anular media de esta chapa espaciada axialmente del reborde externo del distribuidor y estando en apoyo axial contra la extremidad aguas arriba del anillo, quedando la chapa pretensada elásticamente en dirección axial por la extremidad aguas arriba del anillo

La presente invención se refiere a la estanqueidad de un anillo de rotor en una etapa de turbina de una turbomáquina tal como un turborreactor o un turbopropulsor de avión, como se describe en el documento EP 15 38 306 A.

Típicamente, una turbina de turbomáquina comprende al menos una etapa que comprende un distribuidor 5 formado por una fila anular de alabes fijos y seguido de una rueda de rotor montada en el interior de un anillo sectorizado. El distribuidor comprende en su extremidad aguas abajo un reborde anular que se extiende radialmente hacia el exterior y que lleva medios de anclaje a un cárter de la turbina. El anillo sectorizado situado aguas abajo comprende un reborde cilíndrico aguas arriba que es mantenido radialmente sobre un carril de cárter de turbina por intermedio de un órgano anular de bloqueo de sección en forma de C o de U introducido axialmente sobre el carril 10 de cárter y sobre el reborde cilíndrico del anillo.

El reborde cilíndrico del anillo y el carril de cárter están en general protegidos térmicamente por una chapa anular que está montada entre el reborde externo del distribuidor y la extremidad aguas arriba del anillo para limitar el paso de gases desde la vena de la turbina radialmente hacia el exterior al espacio anular de alojamiento del reborde del anillo y del carril de cárter. 15

Sin embargo, la estanqueidad no es perfecta y las fugas de gases calientes que vienen de la vena de la turbina pueden hacer subir la temperatura de los ganchos de cárter y provocar la formación de grietas o fisuras susceptibles de destruir los ganchos.

Por otra parte, los alabes del distribuidor comprenden en general canales de circulación de aire de enfriamiento tomado aguas arriba del compresor de la turbomáquina. 20

Se conoce tomar una parte del aire que circula por los canales de estos alabes y reinyectar este aire en el espacio anular de alojamiento del reborde aguas arriba del anillo y del carril de cárter para reducir su temperatura. La inyección de aire en este espacio permite igualmente mantener este espacio a una presión superior a la de los gases de combustión que pasan a la turbina, lo que limita la introducción de estos gases en el espacio anular.

Sin embargo, cuando la estanqueidad entre el reborde externo del distribuidor y la extremidad aguas arriba 25 del anillo no es suficiente, el aire de enfriamiento inyectado en el espacio circular de alojamiento del reborde del anillo y del carril de cárter, tiene tendencia a pasar radialmente del exterior hacia en interior a la vena de la turbina y por tanto no participa en el enfriamiento del cárter y del anillo.

La invención tiene como objetivo especialmente responder de manera simple, eficaz y económica a estos problemas de la técnica anterior. 30

Ésta tiene por objeto una etapa de turbina que comprenda medios de estanqueidad entre el distribuidor y el anillo sectorizado que sean simples y eficaces para impedir el paso de gases en dirección radial entre el reborde externo del distribuidor y la extremidad aguas arriba del anillo.

A tal efecto, ésta propone una etapa de turbina de una turbomáquina, que comprende una rueda de rotor montada en el interior de un anillo sectorizado llevado por un cárter de turbina, un distribuidor situado aguas arriba 35 de la rueda y formado por una fila anular de alabes fijos, comprendiendo este distribuidor en su extremidad aguas abajo un reborde anular externo que comprende medios de anclaje al cárter de turbina, estando previstos medios de estanqueidad entre el reborde externo del distribuidor y la extremidad aguas arriba del anillo para limitar el paso de gases en dirección radial entre el reborde externo del distribuidor y el anillo, caracterizada porque los medios de estanqueidad comprenden una chapa anular que se extiende radialmente sensiblemente entre el reborde externo 40 del distribuidor y la extremidad aguas arriba del anillo y que, en su periferia interna y en su periferia externa, comprende medios de apoyo axial contra una cara aguas abajo del reborde externo del distribuidor, estando la parte anular media de esta chapa espaciada axialmente del reborde externo del distribuidor y estando en apoyo axial contra la extremidad aguas arriba del anillo, quedando la chapa pretensada elásticamente en dirección axial por la extremidad aguas arriba del anillo. 45

La chapa de estanqueidad de acuerdo con la invención está en apoyo axial en dirección aguas arriba, en su periferia interna y en su periferia externa, sobre el reborde del distribuidor, y su parte anular media está en apoyo elástico sobre la extremidad aguas arriba del anillo. Las tres zonas anulares de apoyo de la chapa sobre el reborde del distribuidor y sobre el anillo aseguran una buena estanqueidad entre estos elementos, y por tanto impiden el paso de gases desde la vena de turbina hacia el exterior, al espacio anular de alojamiento del reborde del anillo y del 50 carril de cárter, y las fugas de aire desde este espacio hacia el interior, a la vena de turbina.

El anillo hace tope en su extremidad aguas arriba en la parte media de la chapa, a su vez en apoyo sobre el reborde del distribuidor, lo que puede reducirse en una ligera deformación elástica en flexión de la chapa. Esta deformación está permitida por el espacio axial previsto entre el reborde externo del distribuidor y la chapa de estanqueidad, a nivel de la parte anular media de esta chapa. 55

Esta pretensión axial se determina para absorber las tolerancias de fabricación de las diferentes piezas y para, en funcionamiento, conservar los tres citados apoyos de las diferentes piezas. Así pues, la deformación en flexión de la chapa puede ser más o menos importante durante los diferentes regímenes de funcionamiento de la turbina.

Preferentemente, la chapa está fijada, por ejemplo por intermedio de remaches, al reborde externo del 5 distribuidor. La chapa está fijada por ejemplo por su periferia interna a una parte terminal radialmente interna del reborde externo del distribuidor.

En un modo de realización de la invención, la chapa es sensiblemente plana y, en posición de montaje, queda fijada firmemente a la cara aguas abajo del reborde externo de distribuidor, recubriendo una garganta de esta cara aguas abajo. 10

La garganta anular de la cara aguas abajo del reborde externo del distribuidor permite definir un espacio anular axial entre el reborde del distribuidor y la parte anular media de la chapa, permitiendo así la deformación elástica en flexión de la chapa. Esta garganta está sectorizada como el distribuidor y puede ser sensiblemente continua en 360º alrededor del eje de la turbina y es obturada por la chapa que se apoya en el reborde externo del distribuidor, radialmente al interior y al exterior de esta garganta. 15

De acuerdo con otro modo de realización de la invención, la chapa anular no es plana, sino curvada con una concavidad vuelta hacia aguas arriba. Ésta comprende por ejemplo una parte anular que tiene en sección una forma de U o de V cuya abertura está orientada hacia aguas arriba, estando esta parte anular en apoyo axial contra la extremidad aguas arriba del anillo y definiendo un espacio anular con la cara aguas abajo del reborde externo del distribuidor. 20

La chapa de estanqueidad está sectorizada como el distribuidor y puede extenderse en 360º alrededor del eje de la turbina. Ésta es preferentemente metálica.

La invención se refiere igualmente a una turbina de turbomáquina, caracterizada porque comprende al menos una etapa tal como la descrita anteriormente.

La invención se refiere también a una turbomáquina, tal como un turborreactor o un turbopropulsor de avión, 25 caracterizada porque comprende al menos una etapa de turbina del tipo antes citado.

La invención se comprenderá mejor y otras características, detalles y ventajas de ésta se pondrán de manifiesto de modo más claro con la lectura de la descripción que sigue, hecha a título de ejemplo no limitativo refiriéndose a los dibujos anejos, en los cuales:

- la figura 1 es una semivista esquemática parcial en corte axial de una turbina de turbomáquina; 30

- la figura 2 es una vista a escala mayor de una parte de la figura 1, y representa una etapa de turbina de acuerdo con la técnica anterior;

- la figura 3 es una vista agrandada del detalle I3 de la figura 2;

- la figura 4 es una vista esquemática parcial en corte axial de una etapa de turbina de acuerdo con la invención;

- la figura 5 es... [Seguir leyendo]

1. Etapa de turbina de una turbomáquina, que comprende una rueda de rotor (18) montada en el interior de un anillo (28) sectorizado llevado por un cárter de turbina (16), un distribuidor (12) situado aguas arriba de la rueda y formado por una fila anular de alabes fijos (14), comprendiendo este distribuidor en su extremidad aguas abajo un reborde anular externo (36) que comprende medios (38) de anclaje en el cárter de turbina, estando previstos medios 5 de estanqueidad entre el reborde externo del distribuidor y la extremidad aguas arriba del anillo para limitar el paso de gases en dirección radial entre el reborde externo del distribuidor y el anillo, caracterizada porque los medios de estanqueidad comprenden una chapa anular (80, 80') que se extiende radialmente sensiblemente entre el reborde externo del distribuidor y la extremidad aguas arriba del anillo y que, en su periferia interna y en su periferia externa, comprende medios de apoyo axial contra una cara aguas abajo (64) del reborde externo del distribuidor, estando la 10 parte anular media de esta chapa espaciada axialmente del reborde externo del distribuidor y estando en apoyo axial contra la extremidad aguas arriba del anillo, quedando la chapa pretensada elásticamente en dirección axial por la extremidad aguas arriba del anillo.

2. Etapa de turbina de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la chapa (80, 80') está fijada, por ejemplo por intermedio de remaches (82), al reborde externo (36) del distribuidor. 15

3. Etapa de turbina de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada porque la chapa (80, 80') está fijada por su periferia interna a una parte terminal radialmente interna del reborde externo (36) del distribuidor.

4. Etapa de turbina de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la chapa (80) es sensiblemente plana y, en posición de montaje, está fijada firmemente a la cara aguas abajo (64) del reborde externo (36) del distribuidor, recubriendo una garganta anular (88) de la cara aguas abajo (64) del reborde externo 20 (36).

5. Etapa de turbina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la chapa (80') comprende una parte anular que tiene una sección en forma de U o de V cuya abertura está orientada hacia aguas arriba, estando esta parte anular en apoyo axial contra la extremidad aguas arriba del anillo y definiendo un espacio anular (94) con la cara aguas abajo (64) del reborde externo (36) del distribuidor. 25

6. Etapa de turbina de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la chapa de estanqueidad (80, 80') está formada por sectores de chapa fijados cada uno a un sector de distribuidor.

7. Etapa de turbina de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la chapa (80, 80') está realizada de metal.

8. Turbomáquina, tal como un turborreactor o un turbopropulsor de avión, caracterizada porque comprende al 30 menos una etapa de turbina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6.