Sistema de mando de equipos de geometría variable de un motor de turbina de gas que comprende especialmente una unión por pistas de guía.

Sistema de mando de al menos dos equipos (10, 110) de geometría variable de un motor de turbina de gas,

comprendiendo el motor al menos un primer cuerpo giratorio a una primera velocidad y un segundo cuerpo giratorioa una segunda velocidad, siendo el primer equipo (10) una etapa de álabes de estátor de ángulo de ajuste variablede un compresor del primer cuerpo, que evolucionan entre una posición cerrada en ralentí y una posición abierta enrégimen elevado, siendo al menos el segundo equipo (110) una válvula de descarga de un compresor del segundocuerpo que evoluciona entre una posición abierta en ralentí y una posición cerrada en régimen elevado,comprendiendo el sistema además un accionador (24) que acciona los dos equipos caracterizado por el hecho deque comprende un disco giratorio (100) alrededor de un eje (100D) unido a los citados equipos (10, 110) por mediosde transmisión mecánica que comprenden un peón (111P1, 141P1, 141'P1) que recorre una pista de guía (100A,100B, 100C), definiendo el perfil de las pistas las leyes de accionamiento de los dos equipos cuando el disco esarrastrado en rotación alrededor de su eje por el accionador (24).

Sistema de mando de equipos de geometría variable de un motor de turbina de gas que comprende especialmente una unión por pistas de guía

La presente invención se refiere al ámbito general del mando de equipos de geometría variable de un motor de turbina de gas, especialmente un turborreactor. La invención concierne de modo más particular a la optimización del mando de varios equipos que forman parte de cuerpos distintos del motor de turbina de gas.

Por “equipo de geometría variable”, se entiende en este caso un equipo unido a un órgano de mando y cuya dimensión, forma, posición y/o velocidad es o son susceptibles de ser modificadas en función de acontecimientos detectados o de parámetros definidos, para actuar sobre el funcionamiento del motor. Ejemplos de equipos de geometría variable son válvulas de descarga de aire del compresor (de apertura variable) , álabes fijos de compresor de ángulo de ajuste variable, álabes de turbina cuya holgura en la cabeza es variable, bombas de carburante de caudal variable, etc.

El término cuerpo designa clásicamente un subconjunto del motor de turbina de gas, que comprende como órganosprincipales un compresor y una turbina ensamblados en un mismo eje. Éste puede ser multicuerpo. Un motor de doble cuerpo comprende un cuerpo designado de alta presión y un cuerpo designado de baja presión. Cada cuerpo comprende un compresor y una turbina, cuyos álabes son arrastrados en rotación alrededor del eje del árbol en el cual están montados.

En general, los diferentes cuerpos de un motor de turbina de gas están concebidos para funcionar de manera independiente uno de otro. Sus velocidades de rotación son independientes, incluso si éstas están ligadas o correlacionadas en ciertos regímenes de funcionamiento.

Para mandar equipos de geometría variable que formen parte de cuerpos diferentes, se prevén para estos equipos distintos sistemas de mando distintos: dos circuitos de mando, dos accionadores, dos fuentes de potencia, etc. Se deriva de esto que la masa, el coste y el volumen de tal sistema de mando de los equipos son relativamente elevados. Tal configuración está considerada en la solicitud de patente europea de la solicitante, publicada con el número EP 1 724 472.

Por ejemplo, el compresor del cuerpo de baja presión puede comprender una o varias válvulas de descarga de aire (designadas generalmente VBV, que es el acrónimo de su denominación inglesa “Variable Bleed Valve”) , mientras que el compresor del cuerpo de alta presión puede comprender una o varias etapas de álabes de estátor de ángulo de ajuste variable (designados generalmente VSV, que es el acrónimo de la denominación inglesa “Variable Stator Vanes”) . Para disminuir la masa de estos equipos y de sus órganos de mando, puede considerarse no instalar VBV. Si bien el ahorro así realizado es consecuente (se suprimen los accionadores, las servoválvulas, las canalizaciones, los arneses, etc., que les están asociados) , los inconvenientes son importantes, especialmente en régimen en ralentí si penetra agua o granizo en el motor, dando lugar a un mayor riesgo de apagado de éste.

La solicitud de patente FR 2 445 439 de la sociedad General Electric Company describe un medio único para mandar válvulas de descarga de aire de una etapa de baja presión y etapas de estátor de ángulo de ajuste variable de una etapa de alta presión, pero este medio manda los dos equipos esencialmente de modo secuencial, siendo accionados los álabes de estátor solamente durante el funcionamiento normal de la turbomáquina (es decir, por encima del régimen de ralentí) .

El documento DE 1 224 563 describe también un sistema de mando de al menos dos equipos de geometría variable de turbomáquina de la técnica anterior.

La invención pretende proponer un motor de turbina de gas con equipos de geometría variable que pertenecen a cuerpos diferentes del motor y un sistema optimizado de mando de estos equipos.

Así, la invención concierne a un sistema de mando de al menos dos equipos de geometría variable de un motor de turbina de gas que presenta las características de la reivindicación 1.

Al utilizar un solo accionador para el mando de varios (al menos dos) equipos de geometría variable, el sistema de mando permite reducir el número de piezas del motor y así conseguir el objetivo de la invención. Se evitan, al menos en gran parte, la masa, el volumen y el coste de un segundo sistema de mando, puesto que los equipos de los primero y segundo cuerpos son accionados por el mismo accionador.

De acuerdo con una forma de realización, el sistema de mando es apto para mandar más de dos equipos de geometría variable con la ayuda de un único accionador.

De acuerdo con una forma de realización, el accionador es mandado por la velocidad de rotación del primer cuerpo.

Así, el equipo del segundo cuerpo es mandado por la velocidad de rotación del primer cuerpo, por mediación del accionador.

De acuerdo con una forma particular de realización, el primer cuerpo es un cuerpo de alta presión y el segundo cuerpo un cuerpo de baja presión.

En particular, comprendiendo el motor de turbina de gas un compresor de baja presión y un compresor de alta presión, el equipo de geometría variable del compresor de baja presión es mandado por la velocidad de rotación del compresor de alta presión.

De acuerdo con una forma de realización, en el caso de un motor de turbina de gas con un cuerpo de alta presión y un cuerpo de baja presión, los equipos de geometría variable del cuerpo de alta presión están situados en la proximidad del cuerpo de alta presión (por ejemplo en la proximidad del lado aguas arriba del cuerpo de alta presión) .

De acuerdo con una forma de realización particular en este caso, el motor de turbina de gas es de doble cuerpo, con un cuerpo de alta presión y un cuerpo de baja presión. Preferentemente en este caso, la etapa o las etapas de álabes de estátor de ángulo de ajuste variable forma o forman parte del cuerpo de alta presión, formando parte del cuerpo de baja presión el primer equipo mandado por el sistema de mando.

De acuerdo con una forma de realización particular en este caso, la etapa de álabes comprende una pluralidad de álabes, montados cada uno de modo pivotante en un cárter del motor, y un anillo de mando que rodea al cárter está unido a cada uno de los álabes de la etapa por intermedio de palancas, siendo el accionador apto para accionar en rotación el anillo de mando de la etapa por intermedio de un órgano gobernado montado en el cárter.

De acuerdo con una forma de realización, un equipo de geometría variable es una válvula de descarga de aire del motor. Este equipo puede comprender una válvula o una pluralidad de válvulas de descarga de aire. Se trata por ejemplo de una válvula de descarga de aire de tipo VBV aguas abajo del compresor de baja presión.

En este caso particular, la invención presenta las ventajas siguientes:

Se tiene necesidad de un solo juego de accionadores en lugar de dos, así como de las servidumbres asociadas, a saber, las canalizaciones, las servoválvulas, las salidas al HMU o motor eléctrico, etc.

Se conserva un grado de libertad en las prestaciones del impulsor sin adición de geometría variable completa.

Se gana en capacidad de mantenimiento: en efecto, la supresión del accionamiento VBV elimina los riesgos de averías en esta geometría variable.

Se preserva la capacidad de evacuar agua o granizo a bajo régimen. Se deduce de esto una mayor robustez para el apagado de la cámara en ralentí con respecto a una arquitectura de impulsor sin VBV.

El sistema eléctrico resulta simplificado. Se suprime un bucle local de servocontrol: salida de calculador, arnés, sensor de retorno de posición (TBC) , dimensionamiento de calculador reducido …) .

El sistema de mando de la invención puede ser adaptado también para el mando de diferentes tipos de equipos. Además de los presentados anteriormente, los equipos de geometría variable pueden comprender especialmente o formar un elemento de uno o varios de los dispositivos siguientes:

- una válvula de descarga de aire del compresor de alta presión de apertura proporcional (designada generalmente por la expresión inglesa... [Seguir leyendo]

1. Sistema de mando de al menos dos equipos (10, 110) de geometría variable de un motor de turbina de gas, comprendiendo el motor al menos un primer cuerpo giratorio a una primera velocidad y un segundo cuerpo giratorio a una segunda velocidad, siendo el primer equipo (10) una etapa de álabes de estátor de ángulo de ajuste variable de un compresor del primer cuerpo, que evolucionan entre una posición cerrada en ralentí y una posición abierta en régimen elevado, siendo al menos el segundo equipo (110) una válvula de descarga de un compresor del segundo cuerpo que evoluciona entre una posición abierta en ralentí y una posición cerrada en régimen elevado, comprendiendo el sistema además un accionador (24) que acciona los dos equipos caracterizado por el hecho de que comprende un disco giratorio (100) alrededor de un eje (100D) unido a los citados equipos (10, 110) por medios de transmisión mecánica que comprenden un peón (111P1, 141P1, 141’P1) que recorre una pista de guía (100A, 100B, 100C) , definiendo el perfil de las pistas las leyes de accionamiento de los dos equipos cuando el disco es arrastrado en rotación alrededor de su eje por el accionador (24) .

2. Sistema de mando de acuerdo con la reivindicación 1 en el cual el primer cuerpo es un cuerpo de alta presión y el segundo cuerpo un cuerpo de baja presión.

3. Sistema de mando de acuerdo con una de las la reivindicaciones 1 o 2 en el cual el accionador (24) es mandado en función de la velocidad de rotación de uno de los cuerpos del motor.

4. Sistema de mando de acuerdo con la reivindicación 3 en el cual el accionador (24) es mandado por la velocidad de rotación del cuerpo de alta presión.

5. Sistema de mando de acuerdo con la reivindicación precedente en el cual los medios de transmisión mecánica comprenden vástagos (141, 141’, 111) de accionamiento de los citados equipos, estando dispuestas las pistas de guía (100A, 100B, 100C) en el disco giratorio (100) y siendo los peones (111P1, 141P1, 141’P1) solidarios de los vástagos (141, 141’, 111) de accionamiento de los citados equipos.

6. Sistema de acuerdo con la reivindicación precedente en el cual los vástagos (141, 141’, 111) de accionamiento de los citados equipos son móviles en traslación.

7. Sistema de mando de acuerdo con la reivindicación 3 en combinación con una de las reivindicaciones 5 a 7 en el cual el disco giratorio (100) está montado en el cárter del compresor del primer cuerpo.

8 Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones 4 a 6 en el cual el accionador (24) es un motor eléctrico.

9. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones 4 a 6 en el cual el accionador (24) es un motor hidráulico o neumático.

10. Sistema de mando de acuerdo con una de las reivindicaciones 4 a 9 en el cual las leyes de accionamiento de los equipos (10, 110) comprenden, cada una, una gama de accionamiento, estando la gama de accionamiento de uno de los equipos incluida en la gama de accionamiento del otro equipo.

11. Sistema de mando de acuerdo con una de las reivindicaciones 4 a 9 en el cual las leyes de accionamiento de los equipos (10, 110) comprenden, cada una, una gama de accionamiento, estando la gama de accionamiento del segundo equipo (110) completamente fuera de la gama de funcionamiento del primer equipo (10) .

12. Motor de turbina de gas que comprende un sistema de mando de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores.