VÁLVULA CONTROLADA POR FLUÍDO PARA UNA TURBINA DE GAS Y PARA UNA CÁMARA DE COMBUSTIÓN.

Válvula controlada por fluido para una turbina de gas y para una camara de combustión. La presente invención se refiere a una válvula controlada por fluido y a una turbina, en particular una turbina de gas, con una derivación en la que está presente una válvula. Además, la invención se refiere a un generador de turbulencias, en particular a un generador de turbulencias para turbinas de gas, con un orificio de purga. Las derivaciones se usan, por ejemplo, en turbinas de gas para purgar el aire de compresor desde los quemadores de la turbina de gas o desde el compresor a la sección de turbina, en particular para el control activo de tolerancias. Para controlar el flujo de aire desde los quemadores o a la sección de turbina, respectivamente, unas válvulas de control están presentes en las derivaciones. Una turbina de gas con derivaciones usadas para el control activo de tolerancias se da a conocer, por ejemplo, en el documento SE 9801821-1. Hasta el momento se han utilizado normalmente válvulas servocontroladas para controlar el flujo de aire a través de las derivaciones. Sin embargo, estas válvulas servocontroladas comprenden partes móviles que requieren servos y señales para funcionar. Esto añade costes y puede reducir la fiabilidad de las válvulas. El documento US 3.047.208 describe un dispositivo estático que permite poner en movimiento una masa de gas por medio de otra masa mucho más pequeña de un fluido que presenta una gran cantidad de energía. En este dispositivo, están presentes una boquilla convergente divergente y un elemento anular. El elemento anular comprende una pared interior y una pared exterior y está ubicado en la sección convergente de la boquilla. Un canal de flujo anular está formado entre la pared exterior del elemento anular y la pared de boquilla. Se prevé un canal de flujo adicional mediante el espacio encerrado por la pared interior del elemento anular. Además, el dispositivo comprende una cámara con aire a presión que se descarga en el canal de flujo anular a través de una ranura. El fluido a presión sale de la ranura en la dirección hacia la sección divergente de la boquilla, y lleva consigo el aire ambiente aceptado a través del canal de flujo anular y el canal de flujo adicional previsto por el espacio encerrado por la pared interior del elemento anular. El documento US 2005/0210882 A1 describe un conducto de alimentación con limitación de flujo de baja pérdida que comprende un paso de flujo con una sección convergente y una sección divergente. Está presente un paso de limitación de flujo con una primera abertura ubicada en la sección convergente y una segunda abertura ubicada en la constricción formada entre la sección convergente y una sección divergente. Con respecto a la técnica anterior mencionada es un primer objetivo de la presente invención proporcionar una válvula ventajosa que, en particular, puede usarse en derivaciones de turbinas. Es un segundo objetivo de la presente invención proporcionar una turbina ventajosa que incluya una derivación. Un tercer objetivo de la presente invención es proporcionar un combustor ventajoso con un orificio de purga. El primer objetivo se soluciona mediante una válvula controlada por fluido según la reivindicación 1. El segundo objetivo se soluciona mediante un motor de turbina de gas con al menos una derivación según la reivindicación 7, y el tercer objetivo se soluciona mediante un combustor según la reivindicación 17 o la reivindicación 18. Las reivindicaciones dependientes contienen desarrollos adicionales de la invención. Una válvula controlada por fluido según la invención comprende un canal de flujo principal con una entrada de flujo principal, una salida de flujo y una sección de canal constreñida entre la entrada de flujo principal y la salida de flujo. La sección de canal constreñida puede implementarse, por ejemplo, como una boquilla. La válvula controlada por fluido según la invención comprende además un canal de flujo de control que tiene una entrada de control de formación de chorro, un primer canal de rama, un segundo canal de rama, una sección de canal común y una pared de canal convexa. La sección de canal común sigue la entrada de control. El primer canal de rama sale de la sección de canal común y conduce a la entrada de flujo principal mientras que el segundo canal de rama sale de la sección de canal común y conduce a la sección de canal constreñida. La pared de canal convexa se extiende desde la sección de canal común al interior del primer canal de rama. En la válvula según la invención se usa el denominado efecto Coanda para controlar el flujo principal a través del canal de flujo principal. El efecto Coanda es la tendencia de un chorro de un fluido a permanecer pegado a una superficie convexa en lugar de seguir una línea recta en su dirección original. El efecto Coanda también puede mostrarse como un fenómeno con ausencia de viscosidad. Este efecto se usa en la válvula según la invención para controlar el flujo principal a través de la válvula mediante la presión en el sistema únicamente en lugar de mediante la posición de una parte de válvula móvil. Si la velocidad del fluido que forma el chorro está por debajo de un determinado valor de velocidad el fluido sigue la superficie convexa al interior del primer canal de rama que se aleja de la sección de canal constreñida del canal de flujo principal. Por otro lado, si la velocidad del fluido que forma el chorro supera un determinado valor el chorro se separa de la superficie convexa de modo que entra en el segundo canal de rama y se conduce a la sección de canal constreñida. Si la presión y velocidad del chorro en la sección de canal constreñida es superior a la presión y velocidad del flujo principal, se restringe el trayecto de flujo principal y 2   principalmente el fluido del chorro de control pasa a través de la salida del trayecto de flujo principal. Sin embargo, el flujo másico de fluido en el chorro de control puede mantenerse mucho menor que el flujo másico del flujo principal a través del canal de flujo principal. Por tanto, en el estado cerrado de la válvula controlada por fluido la salida de masa de la válvula es considerablemente menor que si la válvula está abierta. La válvula según la invención permite controlar el flujo a través de la sección de flujo principal mediante las relaciones de presión en la válvula sin el uso de una parte de válvula móvil. Esto reduce el número de partes de válvula y los intervalos de mantenimiento puesto que no hay partes móviles que requieran una regulación o mantenimiento. La válvula controlada por fluido puede comprender además una primera resistencia de flujo que está ubicada aguas arriba de la entrada de flujo principal. Adicionalmente, una segunda resistencia de flujo puede estar ubicada aguas arriba de la entrada de control. Una segunda resistencia de flujo de este tipo tendría un valor de resistencia de flujo menor que el valor de resistencia de flujo de la primera resistencia de flujo. La primera resistencia de flujo permite reducir la presión del fluido procedente de un depósito de fluido antes de fluir a través del canal de flujo principal con respecto al fluido que forma el chorro de modo que la relación de presión entre el flujo principal y el chorro puede fijarse de manera adecuada para un funcionamiento apropiado de la válvula. Si la segunda resistencia de flujo también está presente los valores de presión absolutos también pueden fijarse a valores deseados además de la relación de presión. La segunda resistencia de flujo tiene ventajosamente una sección transversal de flujo menor que la primera resistencia de flujo para mantener la fuga de la válvula controlada por fluido reducida en el estado cerrado. Sin embargo, un flujo de control pequeño en comparación con el flujo principal también puede alcanzarse con otros medios, por ejemplo mediante un conducto con una sección transversal adecuada que conduzca desde el depósito a presión hasta la restricción de flujo. Para lograr un gran efecto de bloqueo para la sección de canal constreñida el segundo canal de rama puede estar inclinado con respecto al canal de flujo principal de modo que la dirección de flujo de un fluido que sale del segundo canal de rama incluye un ángulo con la dirección de flujo de un fluido que fluye a través del canal de flujo principal que es mayor de 90 grados. Dicho de otro modo, el chorro tendría una componente de velocidad cuya dirección es opuesta a la dirección del flujo principal, lo que lleva a una eficacia de bloqueo superior. La configuración detallada de la sección constreñida también puede adaptarse para aumentar este efecto. En una versión especial de la válvula controlada por fluido según la invención, una segunda pared de canal convexa está formada en la salida del... [Seguir leyendo]

- un canal (5) de flujo principal con una entrada (7) de flujo principal, una salida (9) de flujo y una sección (11) de canal constreñida entre la entrada de flujo principal y la salida (9) de flujo; - un canal (17) de flujo de control que tiene un primer canal (23) de rama, un segundo canal (25) de rama, una sección (21) de canal común y una pared (27) de canal convexa, en la que el primer canal de rama sale de la sección (21) de canal común y conduce a la entrada (7) de flujo principal, el segundo canal (25) de rama sale de la sección (21) de canal común y conduce a la sección (11) de canal constreñida, y la pared (27) de canal convexa se extiende desde la sección (21) de canal común al interior del primer canal (23) de rama, caracterizada porque el canal (17) de flujo de control tiene una entrada de control de formación de chorro y la sección (21) de canal común sigue la entrada (19) de control. 2. Válvula (1) controlada por fluido según la reivindicación 1, que comprende además una primera resistencia (29) de flujo que está ubicada aguas arriba de la entrada (7) de flujo principal. 3. Válvula (1) controlada por fluido según la reivindicación 1, que comprende además una segunda resistencia (31) de flujo ubicada aguas arriba de la entrada (19) de control y que tiene un valor de resistencia de flujo que es menor que el valor de resistencia de flujo de la primera resistencia (29) de flujo. 4. Válvula (1) controlada por fluido según la reivindicación 3, en la que la segunda resistencia (31) de flujo tiene una sección transversal de flujo menor que la primera resistencia (29) de flujo. 5. Válvula (1) controlada por fluido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que el segundo canal (25) de rama está inclinado con respecto al canal (5) de flujo principal de modo que la dirección de flujo de un fluido que sale del segundo canal (25) de rama incluye un ángulo con la dirección de flujo de un fluido que fluye a través del canal (5) de flujo principal que es mayor de 90 grados. 6. Válvula (1) controlada por fluido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que una segunda pared (28) de canal convexa está formada en la salida del segundo canal (25) de rama, donde el flujo de control se descarga hacia la región (11) de canal constreñida formando la segunda pared (28) de canal convexa el lado aguas arriba de la salida con respecto a la dirección de flujo del flujo principal a través del canal (5) de flujo principal. 7. Motor (100) de turbina de gas que comprende una sección (102) de compresor, una sección (104) de turbina, una carcasa (106) central ubicada entre la sección (102) de compresor y la sección (104) de turbina y que rodea un combustor con una salida de combustor, formando la sección (102) de compresor, la sección (104) de turbina y la carcasa (106) central un trayecto de flujo principal para un fluido que fluye a través de la turbina (100), y al menos una derivación (121, 221) que conecta la sección (102) de compresor a la carcasa (106) central o a la sección (104) de turbina para purgar el fluido desde la sección (102) de compresor a la carcasa (106) central o la sección (104) de turbina y/o al menos una derivación que conecta la carcasa (106) central a la sección (104) de turbina o la salida de combustor para purgar el fluido desde la carcasa (106) central a la sección (104) de turbina o la salida de combustor, respectivamente, caracterizado porque una válvula (1) controlada por fluido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 está presente en la derivación (121, 221) donde la entrada (7) de flujo principal está conectada a la sección (102) de compresor o la carcasa (106) central y la entrada (19) de control está conectada a la sección (102) de compresor o la carcasa (106) central. 8. Motor (100) de turbina de gas según la reivindicación 7, caracterizado porque la al menos una derivación conecta la sección (102) de compresor a la carcasa (106) central para purgar el fluido desde la sección (102) de compresor a la carcasa (106) central, y porque la entrada (7) de flujo principal y la entrada (19) de control de la válvula (1) controlada por fluido están conectadas a la sección (102) de compresor. 9. Motor (100) de turbina de gas según la reivindicación 8, caracterizado porque la entrada (7) de flujo principal está conectada a una ubicación de la sección (102) de compresor que está aguas arriba de la ubicación de la sección (102) de compresor a la que está conectada la entrada (19) de control. 10. Motor (100) de turbina de gas según la reivindicación 8, caracterizado por una válvula (1) controlada por fluido según la reivindicación 2, la reivindicación 3 o la reivindicación 4 y porque la entrada (7) de flujo principal y la entrada (19) de control están conectadas a la misma ubicación de la sección (102) de compresor. 11. Motor (100) de turbina de gas según la reivindicación 7, caracterizado porque la al menos una derivación (121, 221) conecta la sección (102) de compresor o la carcasa (106) central a la sección (104) de turbina para purgar el fluido desde la sección (102) de compresor o la carcasa (106) central a la sección (104) de turbina. 9   12. Motor (100) de turbina de gas según la reivindicación 11, caracterizado porque la entrada (7) de flujo principal y la entrada (19) de control de la válvula (19) controlada por fluido están conectadas a la sección (102) de compresor. 13. Motor (100) de turbina de gas según la reivindicación 12, caracterizado porque la entrada (7) de flujo principal está conectada a una ubicación de la sección (102) de compresor que está aguas arriba de la ubicación de la sección (102) de compresor a la que está conectada la entrada (19) de control. 14. Motor (100) de turbina de gas según la reivindicación 12, caracterizado por una válvula (1) controlada por fluido según la reivindicación 2, la reivindicación 3 o la reivindicación 4 y porque la entrada (7) de flujo principal y la entrada (19) de control están conectadas a la misma ubicación de la sección (102) de compresor. 15. Motor (100) de turbina de gas según la reivindicación 11, caracterizado por una válvula (1) controlada por fluido según la reivindicación 2, la reivindicación 3 o la reivindicación 4 y porque la entrada (7) de flujo principal y la entrada (19) de control de la válvula (1) controlada por fluido están conectadas a la carcasa (106) central. 16. Turbina (100) según la reivindicación 11, caracterizada porque la entrada (7) de flujo principal está conectada a la sección (102) de compresor y la entrada (19) de control está conectada a la carcasa (106) central. 17. Combustor (308) que comprende al menos un álabe (316) de generador de turbulencias, un orificio (318) de purga presente en el álabe (316) de generador de turbulencias y un conducto (321) que conduce un fluido al orificio (318) de purga o lejos del orificio (318) de purga, caracterizada porque una válvula (1) controlada por fluido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 está presente en el conducto (321). 18. Combustor (308) que comprende una cámara (310, 312) de combustión, un canal (314A) de flujo que rodea la pared exterior de la cámara (310, 312) de combustión y que está en comunicación de flujo con la cámara (310, 312) de combustión y con un espacio (110) de quemador, caracterizado porque una válvula (1) controlada por fluido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 está presente entre el espacio (110) de quemador y el canal (314A) de flujo.   11   12   13   14     16   17   18