Sistema de mando de equipos de geometría variable de una turbomáquina, especialmente por balancines.

Sistema de mando de al menos dos equipos (10, 110) de geometría variable de una turbomáquina,

incluyendo la turbomáquina al menos un primer cuerpo y un segundo cuerpo, siendo el primer equipo (10) una etapade álabes de estátor de ángulo de calaje variable de un compresor del primer cuerpo que juega entre una posicióncerrada en ralentí y una posición abierta en régimen elevado, siendo el segundo equipo (110) al menos una válvulade descarga de un compresor del segundo cuerpo que juega entre una posición abierta en ralentí y una posicióncerrada en régimen elevado, incluyendo además el sistema un actuador (24) que arrastra un órgano de reenvío (26)el cual, incluyendo al menos dos ramas, va montado con facultad de movimiento sobre el cárter (12) de laturbomáquina, con una primera rama (34) arrastrando el primer equipo (10) y una segunda rama (38) arrastrando elsegundo equipo (110), caracterizado por el hecho de que la segunda rama (38) arrastra giratoriamente a lo largo deuna parte de su carrera una pieza de accionamiento (65) del segundo equipo (110) y no la arrastra a lo largo delresto de su carrera, permaneciendo dicha pieza (65) en reposo sobre un tope (64).

Sistema de mando de equipos de geometría variable de una turbomáquina, especialmente por balancines.

La presente invención se refiere al campo general del mando de equipos de geometría variable de una turbomáquina. Más en particular, la invención concierne a la optimización del mando de varios equipos que forman parte de cuerpos diferenciados de la turbomáquina.

Por "equipo de geometría variable", se entiende en la presente memoria un equipo vinculado a un órgano de mando y cuya dimensión, forma, posición y/o velocidad es o son susceptible (s) de ser modificada (s) en función de eventos detectados o de parámetros definidos, para actuar sobre el funcionamiento de la turbomáquina. Son ejemplos de equipos de geometría variable válvulas de descarga de aire del compresor (de apertura variable) , álabes fijos de compresor con ángulo de calaje variable, álabes de turbina cuyo juego en el vértice es variable, bombas de combustible de caudal variable, etc.

El término cuerpo designa clásicamente un subconjunto de una turbomáquina, que incluye como órganos principales un compresor y una turbina ensamblados sobre un mismo eje. Típicamente, una turbomáquina puede incluir un cuerpo de alta presión y un cuerpo de baja presión. Cada cuerpo incorpora un compresor y una turbina, cuyos álabes son arrastrados giratoriamente alrededor del eje del árbol sobre el cual van montados.

En general, los diferentes cuerpos de una turbomáquina están diseñados para poder funcionar con independencia entre unos y otros. Sus velocidades de giro, aun si pueden estar relacionadas o correlacionadas en determinados regímenes de funcionamiento, son independientes.

Así pues, habitualmente, debido a esta independencia entre los diferentes cuerpos de una turbomáquina, para gobernar equipos de geometría variable que forman parte de diferentes cuerpos, se prevé para estos equipos diferenciados unos sistemas de mando diferenciados. Por este motivo, gobernar dos equipos de geometría variable de dos cuerpos diferenciados precisa en general de dos circuitos de mando, dos actuadores, dos fuentes de potencia, etc. Así resulta que la masa, el coste y la ocupación de espacio de tal sistema de mando de los equipos son relativamente elevados. Una configuración de este tipo es la que se ha elegido en la solicitud de patente europea de la firma solicitante, publicada con el número EP1724472.

Por ejemplo, la etapa de baja presión puede incluir una o varias válvulas de descarga de aire (a menudo designadas por VBV, que es el acrónimo de su denominación inglesa "Variable Bleed Valve") , en tanto que la etapa de alta presión puede incluir una o varias etapas de álabes de estátor con ángulo de calaje variable (a menudo designadas por VSV, que es el acrónimo de su denominación inglesa "Variable Stator Vanes") . Para disminuir la masa de estos equipos y de sus órganos de mando, es concebible no instalar ningún VBV. Si bien el ahorro así realizado es coherente (se suprimen con ello los actuadores, las servoválvulas, las canalizaciones, los cableados, etc., que llevan asociados) , son considerables los riesgos derivados, en particular en régimen de ralentí si penetra agua o granizo en el motor, acarreando un incremento de riesgo de apagado del mismo.

La solicitud de patente FR2445439 de la compañía General Electric Company describe un medio único para gobernar válvulas de descarga de aire de una etapa de baja presión y de las etapas de estátor con ángulo de calaje variable de una etapa de alta presión, pero este medio gobierna los dos equipos esencialmente de manera secuencial, siendo accionados solamente los álabes de estátor en el funcionamiento normal de la turbomáquina (es decir, por encima del régimen de ralentí) .

El documento DE1224563 también describe un sistema de mando de al menos dos equipos de geometría variable de turbomáquina de la técnica anterior.

La invención pretende proponer una turbomáquina con equipos de geometría variable que pertenecen a cuerpos diferenciados de la turbomáquina y un sistema de mando de esos equipos que esté optimizado.

Así pues, la invención concierne a un sistema de mando de al menos dos equipos de geometría variable de una turbomáquina que presenta las características de la reivindicación 1.

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

De acuerdo con un modo de realización, el sistema de mando es apto para gobernar más de dos equipos de geometría variable con el concurso de un único actuador.

De acuerdo con un modo de realización, un equipo de geometría variable es común para varios cuerpos de la turbomáquina.

De acuerdo con un modo de realización, al ser arrastrado el primer cuerpo a una velocidad de giro gobernable, el actuador es gobernado por la velocidad de giro del primer cuerpo.

Así, el equipo del segundo cuerpo es gobernado por la velocidad de giro del primer cuerpo, por intermedio del actuador.

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

En concreto, al incluir la turbomáquina un compresor de baja presión y un compresor de alta presión, el equipo de geometría variable del compresor de baja presión es gobernado por la velocidad de giro del compresor de alta presión.

De acuerdo con un modo de realización, en el caso de una turbomáquina con un cuerpo de alta presión y un cuerpo de baja presión, los equipos de geometría variable del cuerpo de alta presión quedan situados próximos al cuerpo de baja presión (por ejemplo próximos al lado de aguas arriba del cuerpo de alta presión) .

De acuerdo con un modo de realización particular, en tal caso, la turbomáquina es una turbomáquina de doble cuerpo, con un cuerpo de alta presión y un cuerpo de baja presión. Preferentemente, en tal caso, la o las etapas de álabes de estátor con ángulo de calaje variable forma o forman parte del cuerpo de alta presión, a la vez que el primer equipo gobernado por el sistema de mando forma parte del cuerpo de baja presión de la turbomáquina.

De acuerdo con un modo de realización particular, en tal caso, la etapa de álabes incluye una pluralidad de álabes, montados cada uno de ellos de manera pivotante sobre un cárter de la turbomáquina, y cada uno de los álabes de la etapa lleva vinculado por mediación de palancas un anillo de mando que rodea el cárter, siendo apto el actuador para arrastrar giratoriamente al anillo de mando de la etapa por mediación de un órgano piloto montado sobre el cárter.

De acuerdo con un modo de realización, un equipo de geometría variable es una válvula de descarga de aire de la turbomáquina. 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 del tipo VBV a nivel del compresor de baja presión.

El sistema de mando de la invención puede estar adaptado para el mando de diferentes tipos de equipos. Además de aquellos anteriormente presentados, los equipos de geometría variable pueden incluir o conformar en particular un elemento de uno o varios de los siguientes dispositivos:

- una válvula de descarga de aire del compresor de alta presión de apertura proporcional (a menudo designada por la expresión inglesa "Transient Bleed Valve" (de acrónimo TBV) o "Start Bleed Valve" (de acrónimo SBV) ) ;

- una válvula de descarga de aire del compresor de alta presión todo o nada (a menudo designada por la expresión inglesa "Handling Bleed Valve" (de acrónimo HBV) ) ;

- una válvula de regulación de un caudal de aire que contribuye al control de juego en una turbina de baja presión (a menudo designada por la expresión inglesa "Low Pressure Turbine Active Clearance Control" (de acrónimo LPTACC) ) , o en una turbina de alta presión (a menudo designada por la expresión inglesa "High Pressure Turbine Active Clearance Control" (de acrónimo HPTACC) ) .

De... [Seguir leyendo]

1. Sistema de mando de al menos dos equipos (10, 110) de geometría variable de una turbomáquina, incluyendo la turbomáquina al menos un primer cuerpo y un segundo cuerpo, siendo el primer equipo (10) una etapa de álabes de estátor de ángulo de calaje variable de un compresor del primer cuerpo que juega entre una posición cerrada en ralentí y una posición abierta en régimen elevado, siendo el segundo equipo (110) al menos una válvula de descarga de un compresor del segundo cuerpo que juega entre una posición abierta en ralentí y una posición cerrada en régimen elevado, incluyendo además el sistema un actuador (24) que arrastra un órgano de reenvío (26) el cual, incluyendo al menos dos ramas, va montado con facultad de movimiento sobre el cárter (12) de la turbomáquina, con una primera rama (34) arrastrando el primer equipo (10) y una segunda rama (38) arrastrando el segundo equipo (110) , caracterizado por el hecho de que la segunda rama (38) arrastra giratoriamente a lo largo de una parte de su carrera una pieza de accionamiento (65) del segundo equipo (110) y no la arrastra a lo largo del resto de su carrera, permaneciendo dicha pieza (65) en reposo sobre un tope (64) .

2. Sistema de mando según la reivindicación 1, en el que el primer cuerpo es un cuerpo de alta presión y el segundo cuerpo un cuerpo de baja presión.

3. Sistema de mando según una de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que el actuador (24) es gobernado por la velocidad de giro de uno de los cuerpos de la turbomáquina.

4. Sistema de mando según la reivindicación 3, en el que el actuador (24) es gobernado por la velocidad de giro del cuerpo de alta presión.

5. Sistema de mando según la reivindicación 4, en el que la pieza de accionamiento (65) es una palanca móvil alrededor de un eje de giro (51) relacionado con el cárter (12) , estando un primer brazo de la palanca destinado a cooperar con dicha segunda rama (38) y con dicho tope (64) a la vez que el segundo brazo arrastra el segundo equipo (110) por mediación de un órgano de unión deslizante (120) que acondiciona una carrera muerta en el accionamiento de dicho segundo equipo.

6. Sistema de mando según la reivindicación 5, en el que el órgano de unión deslizante (120) incluye un primer órgano de mando (115) que presenta un agujero rasgado (124) dentro del cual desliza un vástago (122) sustentado por un segundo órgano de mando (126) .

7. Sistema de mando según una de las reivindicaciones 5 ó 6, en el que el eje de giro (51) de la palanca (65) es desplazable a lo largo del primer brazo de dicha palanca (65) .

8. Sistema de mando según una de las reivindicaciones 6 ó 7, en el que el primer órgano de mando (115) está requerido por un medio elástico (112) hacia la posición correspondiente a la ausencia de cooperación entre la segunda rama (38) y la pieza de accionamiento (65) .

9. Sistema de mando según una de las reivindicaciones 4 a 7, en el que el margen de accionamiento del segundo equipo (110) está incluido dentro del margen de funcionamiento del primer equipo (10) .

10. Turbomáquina que incluye un sistema de mando según una de las anteriores reivindicaciones.