ESTRUCTURA SOPORTE DE RODAMIENTO PARA TURBINA.

Estructura de soporte de rodamiento para turbina, con anillo interior (1) y exterior (2) conectados radialmente por vanos estructurales (5) huecos y vanos aerodinámicos (6),

dispuestos circunferencialmente entre ambos anillos (1, 2). Los vanos aerodinámicos (6) son más delgados y ligeros que los vanos estructurales (5), y el número de vanos estructurales (5) depende exclusivamente de las cargas a transmitir del rodamiento (3) alojado en la estructura a los puntos de amarre (7) del conjunto motor situados en el anillo exterior (2), y de la cantidad de fluidos de servicios que deben pasar entre el anillo interior (1) y el anillo exterior (2), mientras que el número de vanos aerodinámicos (6) y su sección depende exclusivamente de los requisitos aerodinámicos exigidos a la estructura de soporte para el enderezamiento de la corriente principal de la turbina. Así, los vanos estructurales (5) cumplen únicamente funciones estructurales y los aerodinámicos (6) únicamente funciones aerodinámicas.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200803145.

Solicitante: INDUSTRIA DE TURBO PROPULSORES S.A..

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: VAZQUEZ DIAZ,Raul, CADRECHA ROBLES,David, MONUX RODRIGO,Sergio, CRISTOBAL CAMIO,Erlantz, HERIZ AGIRIANO,Jon.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F01D25/16 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 25/00 Partes constitutivas, detalles o accesorios no cubiertos en los otros grupos o de un interés no tratado en los mismos. › Disposición de cojinetes; Soporte o montaje de cojinetes en las carcasas (cojinetes en sí F16C).
  • F16C35/00 F […] › F16 ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES PARA ASEGURAR EL BUEN FUNCIONAMIENTO DE LAS MAQUINAS O INSTALACIONES; AISLAMIENTO TERMICO EN GENERAL.F16C ARBOLES; ARBOLES FLEXIBLES; MEDIOS MECANICOS PARA TRANSMITIR MOVIMIENTO EN UNA FUNDA FLEXIBLE; ELEMENTOS DE LOS MECANISMOS DEL CIGÜEÑAL; PIVOTES; UNIONES PIVOTANTES; PIEZAS ROTATIVAS DE INGENIERIA DISTINTAS A LAS PIEZAS DE TRANSMISION MECANICA, ACOPLAMIENTOS, EMBRAGUES O FRENOS; COJINETES.Soportes rígidos de conjuntos de cojinete; Alojamientos, p. ej. casquillos, tapas (F16C 23/00 tiene prioridad).
ESTRUCTURA SOPORTE DE RODAMIENTO PARA TURBINA.

Fragmento de la descripción:

Estructura de soporte de rodamiento para turbina.

Campo técnico de la invención

La presente invención pertenece al campo técnico de las turbinas, concretamente a los elementos y configuración de las turbinas de gas, y más concretamente a los elementos estructurales de soporte y de giro de las turbinas, y la optimización de éstos para mejorar la aerodinámica del conjunto, desacoplando la función meramente estructural de la aerodinámica.

Antecedentes de la invención

Para el alojamiento de los rodamientos en turbinas de gas, se utilizan estructuras radiales en los que se alojan dichos rodamientos en su interior, y a su exterior se fija la turbina. Estas estructuras están formadas por un anillo interior en el cual se aloja el rodamiento, y un anillo exterior en el que se encuentran los puntos de amarre de la turbina y los puntos de fijación del conjunto motor que incluye a la turbina. En la actualidad, el anillo interior y el anillo exterior de estas estructuras radiales están unidos por un conjunto de álabes o vanos, con una función aerodinámica para enderezar y dirigir la corriente entrante de la forma más adecuada, una función estructural para transmitir las cargas del rodamiento a los puntos de amarre de la turbina dispuestos en el anillo exterior, y también para permitir el paso de fluidos de servicios, tales como aceite o aire entre el exterior e interior del flujo principal con un mínimo impacto aerodinámico, por lo que algunos de los vanos deben ser huecos, para permitir el paso de fluidos a través de su interior. Por tanto, el número de vanos necesarios entre el anillo interior y el anillo exterior viene determinado por el nivel de cargas a transmitir entre el rodamiento y la turbina, la cantidad y variedad de fluidos de servicio necesarios, y los requisitos aerodinámicos. Esta configuración presenta una serie de desventajas derivadas del hecho de que al depender la cantidad de vanos de tantos factores, y tan diferentes, no se puede optimizar el número, forma y sección de dicho vanos sin sacrificar alguno de los factores, por ejemplo, una mejora en la función de soporte repercutirá en un empeoramiento de las propiedades aerodinámicas, y viceversa. Es decir, si todos los vanos son iguales no se podrán optimizar todas las funciones a la vez, sino que alguna de ellas siempre quedará sacrificada por otras.

Era por tanto deseable una estructura de soporte que consiguiera un eficiente funcionamiento de la turbina, con una optimización simultánea de todas las funciones de dicha estructura, evitando los inconvenientes existentes en los anteriores sistemas del estado de la técnica.

Descripción de la invención

La presente invención resuelve los problemas existentes en el estado de la técnica mediante una estructura de soporte de rodamiento para una turbina, concretamente para el rodamiento trasero de una turbina de gas. Esta estructura de soporte está formada por un anillo interior, en el que se aloja el rodamiento, y un anillo exterior que comprende en su perímetro exterior unos puntos de fijación de la turbina y unos puntos de amarre del conjunto motor. En la presente invención, el anillo interior y el anillo exterior están conectados radialmente por medio de una serie de vanos dispuestos circunferencialmente entre ambos anillos, divididos en vanos estructurales y en vanos aerodinámicos. Los primeros se encargarán exclusivamente de funciones de soporte y de transmisión de cargas entre el rodamiento y los puntos de fijación del conjunto motor, en el anillo exterior, y del paso de fluidos de servicio tales como aceite o aire entre el exterior y el interior del flujo de trabajo de la turbina, por lo que serán huecos. Los vanos aerodinámicos, en cambio, son más ligeros que los vanos estructurales, y se encargan exclusivamente de funciones aerodinámicas, como enderezar la corriente principal de trabajo de la turbina.

Así, el número de vanos estructurales que se disponen circunferencialmente entre el anillo interior y el anillo exterior depende exclusivamente de las cargas a transmitir del rodamiento a los puntos de amarre del conjunto motor en el anillo exterior, y de la cantidad de fluidos de servicios que deben pasar entre el anillo interior y el anillo exterior, y el número de vanos aerodinámicos que se disponen y la sección de éstos depende exclusivamente de los requisitos aerodinámicos exigidos a la estructura de soporte para el enderezamiento de la corriente principal de la turbina.

Con esta separación de las funciones mecánicas y aerodinámicas mediante la división de los vanos en estructurales y aerodinámicos se consigue la optimización de la mecánica y aerodinámica de forma simultánea, actuando sobre los vanos estructurales y aerodinámicos respectivamente.

Según distintas realizaciones de la invención, los vanos aerodinámicos, que son los que permitirán la optimización aerodinámica de la turbina, se pueden unir al anillo interior, al exterior, o a ambos, mediante diferentes sistemas de unión, con el objeto de conseguir una unión firme, que además proporcione a la estructura las propiedades aerodinámicas necesarias.

Uno de estos sistemas de unión consiste en utilizar al menos una pletina metálica con sección en "L", de dos alas, de las cuales una de ellas se une al vano aerodinámico y la otra se une al anillo correspondiente. Los vanos aerodinámicos se unen a cada uno de los anillos mediante al menos una pletina metálica. Según diferentes realizaciones, se puede utilizar una pletina para la unión del vano al anillo interior y otra pletina para su unión al exterior, o utilizar más de una pletina para la unión del vano a cada uno de los anillos. Preferentemente se utilizan dos pletinas metálicas, disponiéndose una a cada uno de los lados del vano aerodinámico, lo que proporciona una unión más firme y segura.

De acuerdo con una realización particular de estas uniones mediante pletinas metálicas, los vanos aerodinámicos se unen mediante las pletinas a ambos anillos, tanto el interior como el exterior, fijándose de forma rígida a uno de ellos y simplemente apoyando contra el ala de la pletina en el otro. De esta forma, la fijación a la estructura se conseguirá de forma eficiente, y además los vanos dispondrán de cierta posibilidad de movimiento que favorecerá el alivio de esfuerzos y mejorará las propiedades aerodinámicas.

Según una realización alternativa, los vanos aerodinámicos se fijan únicamente a uno de los anillos, mediante un par de pletinas metálicas, quedando el otro extremo del vano libre, lo que favorece aun más el movimiento de éste, para casos en los que sea necesario.

Además de las pletinas metálicas, existen otros sistemas de unión de los vanos aerodinámicos a los anillos, como es el agrupamiento de los vanos aerodinámicos dispuestos entre dos vanos estructurales mediante una membrana en uno de sus extremos, que se fija a uno de los anillos, o bien mediante dos membranas, cada una de ellas en uno de los extremos de los vanos. Estas membranas se pueden unir a los anillos de forma rígida o amovible, mediante bridas, o bien realizarse integrales con los anillos. También existe la posibilidad de que en lugar de que las dos membranas se unan a los anillos, únicamente se une una de ellas a uno de los anillos, permaneciendo la otra libre, quedando así uno de los extremos con libertad de movimiento.

Los vanos aerodinámicos pueden ser continuos, o bien estar partidos, o divididos en dos partes, preferentemente por su zona central, de tal forma que una de las partes queda unida al anillo interior y la otra parte queda unida al anillo exterior.

Descripción de las figuras

A continuación, para facilitar la comprensión de la invención, a modo ilustrativo pero no limitativo se describirá una realización de la invención que hace referencia a una serie de figuras.

La figura 1 es una vista frontal de una estructura objeto de la presente invención, con la disposición circunferencial entre el anillo interior y el exterior de vanos estructurales y aerodinámicos diferenciados.

La figura 2 es una vista frontal de una estructura objeto de la presente invención, en la que de forma particular los vanos aerodinámicos se unen únicamente al anillo interior.

La figura 3 muestra con detalle la unión de un vano aerodinámico al anillo interior y al anillo exterior de la estructura según una realización particular, mediante pletinas metálicas.

La figura 4 muestra en perspectiva el agrupamiento de vanos aerodinámicos...

 


Reivindicaciones:

1. Estructura de soporte de rodamiento para turbina que comprende

- un anillo interior (1) en el que se aloja el rodamiento (3), y

- un anillo exterior (2) que comprende unos puntos de fijación (4) de la turbina y unos puntos de amarre del conjunto motor que contiene a la turbina,

dicha estructura de soporte caracterizada porque

- el anillo interior (1) y el anillo exterior (2) están conectados radialmente por medio de

- una pluralidad de vanos estructurales (5) dispuestos circunferencialmente entre ambos anillos (1, 2), que

- transmiten las cargas del rodamiento (3) a los puntos de amarre del conjunto motor en el anillo exterior (2),

- y a través de los cuales pasan fluidos de servicio entre el anillo interior (1) y el anillo exterior (2), y

- una pluralidad de vanos aerodinámicos (6) dispuestos circunferencialmente entre ambos anillos (1, 2), los cuales enderezan la corriente principal de la turbina,

- porque los vanos aerodinámicos (6) son más ligeros que los vanos estructurales (5),

- porque

- el número de vanos estructurales (5) que se disponen depende exclusivamente

- de las cargas a transmitir del rodamiento (3) a los puntos de amarre del conjunto motor en el anillo exterior (2),

- y de la cantidad y tipo de fluidos de servicios que deben pasar entre el anillo interior (1) y el anillo exterior (2),

- y el número de vanos aerodinámicos (6) que se disponen y la sección de éstos depende exclusivamente de los requisitos aerodinámicos exigidos a la estructura de soporte para el enderezamiento de la corriente principal de la turbina,

- y porque los vanos estructurales (5) cumplen únicamente funciones estructurales y los vanos aerodinámicos (6) cumplen únicamente funciones aerodinámicas.

2. Estructura de soporte de rodamiento para turbina, según la reivindicación 1, caracterizada porque los vanos aerodinámicos (6) se unen a al menos uno de los dos anillos (1, 2) mediante al menos una pletina metálica (7) de sección en "L", que comprende

- una primera ala (8) que contacta con el vano aerodinámico (6),

- y una segunda ala (9) unida rígidamente al anillo (1, 2).

3. Estructura de soporte de rodamiento para turbina, según la reivindicación anterior, caracterizada porque

- cada uno de los vanos aerodinámicos (6) se une al anillo interior (1) mediante dos pletinas metálicas (7), dispuestas una a cada lado del vano aerodinámico (6),

- y porque cada uno de los vanos aerodinámicos (6) se une al anillo exterior (2) mediante otras dos pletinas metálicas (7), dispuestas una a cada lado del vano aerodinámico (6).

4. Estructura de soporte de rodamiento para turbina, según la reivindicación anterior, caracterizada porque

- las primeras alas (8) de las pletinas metálicas (7) que unen los vanos aerodinámicos (6) al anillo interior (1) se fijan rígidamente a dichos vanos aerodinámicos (6), mientras que

- las primeras alas (8) de las pletinas metálicas (7) que unen los vanos aerodinámicos (6) al anillo exterior (2) apoyan contra dichos vanos aerodinámicos (6).

5. Estructura de soporte de rodamiento para turbina, según la reivindicación 3, caracterizada porque

- las primeras alas (8) de las pletinas metálicas (7) que unen los vanos aerodinámicos (6) al anillo exterior (2) se fijan rígidamente a dichos vanos aerodinámicos (6), mientras que

- las primeras alas (8) de las pletinas metálicas (7) que unen los vanos aerodinámicos (6) al anillo interior (1) apoyan contra dichos vanos aerodinámicos (6).

6. Estructura de soporte de rodamiento para turbina, según la reivindicación 2, caracterizada porque cada uno de los vanos aerodinámicos (6) se une únicamente al anillo interior (1) mediante dos pletinas metálicas (7), dispuestas una a cada lado del vano aerodinámico (6).

7. Estructura de soporte de rodamiento para turbina, según la reivindicación 2, caracterizada porque cada uno de los vanos aerodinámicos (6) se une únicamente al anillo exterior (2) mediante dos pletinas metálicas (7), dispuestas una a cada lado del vano aerodinámico (6).

8. Estructura de soporte de rodamiento para turbina, según la reivindicación 1, caracterizada porque los vanos aerodinámicos (6) dispuestos entre dos vanos estructurales (5) se agrupan en paquetes (10) mediante

- una membrana interior (11) en correspondencia con el anillo interior (1), a la que se fijan dichos vanos aerodinámicos (6) por uno de sus extremos, y

- una membrana exterior (12) en correspondencia con el anillo exterior (2), a la que se fijan los vanos aerodinámicos (6) por su otro extremo,

estando cada uno de los paquetes (10) de vanos aerodinámicos (6) unido a al menos uno de los anillos (1, 2).

9. Estructura de soporte de rodamiento para turbina, según la reivindicación 8, caracterizada porque cada uno de los paquetes (10) de vanos aerodinámicos (6) se fija rígidamente

- al anillo interior (1) mediante una brida (13) dispuesta en un borde de la membrana interior (11),

- y al anillo exterior (2) mediante una brida (13) dispuesta en un borde de la membrana exterior (12).

10. Estructura de soporte de rodamiento para turbina, según la reivindicación 8, caracterizada porque cada uno de los paquetes (10) de vanos aerodinámicos (6)

- se fija rígidamente al anillo interior (1) mediante una brida (13) dispuesta en un borde de la membrana interior (11), y

- se une de forma amovible al anillo exterior (2) mediante una brida dispuesta en un borde de la membrana exterior (12), que se introduce en una ranura de dicho anillo exterior (2), permitiéndose el movimiento en dirección radial de los paquetes (10) de vanos aerodinámicos (6).

11. Estructura de soporte de rodamiento para turbina, según la reivindicación 8, caracterizada porque cada uno de los paquetes (10) de vanos aerodinámicos (6) se fija al anillo interior (1) mediante una brida (13) dispuesta en un borde de la membrana interior (11), y quedando la membrana exterior (12) libre respecto del anillo exterior (2).

12. Estructura de soporte de rodamiento para turbina, según la reivindicación 8, caracterizada porque cada uno de los paquetes (10) de vanos aerodinámicos (6) se fija al anillo exterior (2) mediante una brida (13) dispuesta en un borde de la membrana exterior (12), y quedando la membrana interior (11) libre respecto del anillo interior (1).

13. Estructura de soporte de rodamiento para turbina, según la reivindicación 8, caracterizada porque cada uno de los paquetes (10) de vanos aerodinámicos (6) se fija al anillo interior (1), siendo la membrana interior (11) integral con dicho anillo interior (1), y quedando la membrana exterior (12) libre respecto del anillo exterior (2).

14. Estructura de soporte de rodamiento para turbina, según la reivindicación 8, caracterizada porque cada uno de los paquetes (10) de vanos aerodinámicos (6) se fija al anillo exterior (2), siendo la membrana exterior (12) integral con dicho anillo exterior (2), y quedando la membrana interior (11) libre respecto del anillo interior (1).

15. Estructura de soporte de rodamiento para turbina, según la reivindicación 8, caracterizada porque cada uno de los paquetes (10) de vanos aerodinámicos (6) se fija al anillo interior (1) y al anillo exterior (2), siendo la membrana interior (11) integral con dicho anillo interior (1), y la membrana exterior (12) integral con dicho anillo exterior (2).

16. Estructura de soporte de rodamiento para turbina, según la reivindicación 1, caracterizada porque los vanos aerodinámicos (6) dispuestos entre dos vanos estructurales (5) se agrupan en paquetes (10) mediante únicamente una membrana interior (11) en correspondencia con el anillo interior (1), a la que se fijan dichos vanos aerodinámicos (6) por uno de sus extremos.

17. Estructura de soporte de rodamiento para turbina, según la reivindicación 16, caracterizada porque cada uno de los paquetes (10) de vanos aerodinámicos (6) se une al anillo interior (1) mediante una brida (13) dispuesta en un borde de la membrana interior (11), y quedando el otro extremo de los vanos aerodinámicos (6) libre respecto del anillo exterior (2).


 

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