Canal de álabe con contornos de pared lateral y correspondiente aparato de flujo.

Canal de álabe (6) con un contorno de pared lateral en un aparato de flujo,

que está limitado en dirección delperímetro por una pared del lado de la presión (8) de una primera lámina de álabe (2) y por una pared opuesta dellado de la succión (10) de una segunda lámina de álabe adyacente (4), y que está limitada en dirección radial pordos paredes de limitación opuestas (16), y al menos una de las paredes de limitación (16) en la zona de la pared delámina de álabe del lado de la presión (8) está dispuesta con al menos una elevación del lado de la presión (18), secaracteriza por que en la pared de limitación del lado de la elevación (16) en la zona de la pared de lámina de álabedel lado de la succión (10) está dispuesta con al menos dos ahondamientos del lado de la succión (22, 24) y almenos una elevación del lado de la succión (20) y, observado desde la dirección del flujo, la elevación del lado de lasucción (20) está dispuesta entre los ahondamientos (22, 24), y las elevaciones (18, 20) y los ahondamientos (22,24) están conformados localmente y están distanciados unos de otros.

Canal de álabe con contornos de pared lateral y correspondiente aparato de flujo (0001) La invención hace referencia a un canal de álabe con contorno de pared lateral en un aparato de flujo según el concepto general de la reivindicación 1ª de la patente y un aparato de flujo con semejantes canales de álabe.

(0002) Un flujo de fluido guiado a través de un canal de fluido es desviado a través de un gradiente de presión lateral paralelo a la pared lateral. Como las capas de flujo próximas a la pared son desviadas más fuertemente que las capas alejadas de la pared, a causa de una menor velocidad, se crea un flujo secundario que se sobrepone a un flujo principal, lo cual lleva, entre otros, a pérdidas de presión. Semejantes flujos secundarios aparecen habitualmente en cascadas de álabe de aparatos de flujo, como turbinas de gas y vapor. Las cascadas se componen de una multitud de álabes, o bien, láminas de álabes, dispuestas unas junto a otras en dirección del perímetro, que están dispuestas en un canal de fluido rotativo-simétrico y entre ellas se forma respectivamente un canal de álabe, en el cual se conforman flujos secundarios al fluir el fluido. Los canales de álabe están limitados en dirección radial respectivamente por una pared lateral en el lado carcasa radial exterior o bien por una pared de limitación exterior y por una pared lateral en el lado del cubo radial interior, o bien por una pared de limitación interior. Las paredes de limitación son creadas mediante una sección de la carcasa fija, mediante una sección de rotor, mediante cubiertas de álabe radiales interiores y/ o mediante cubiertas de álabe radiales exteriores. En la dirección del perímetro, los canales de álabe están respectivamente limitados por una pared de láminas de álabe en el lado de la presión y otra en el lado de la succión. Para la reducción de los flujos secundarios o de los remolinos de canales se disponen a menudo en las paredes laterales contornos en la forma de elevaciones y/ o ahondamientos para influir el flujo.

(0003) Según el estado de la técnica, se conoce una multitud de contornos de pared lateral. Por ejemplo, en la patente internacional WO 2010/068391 A2, en EP 1681438 A2, y en EP 1 712 737 A1 se propone la disposición de una elevación en el lado de la presión del álabe y un ahondamiento en el lado de succión del álabe. En la patente EP 1 955 410 A1 y en EP 2 136 033 A1 se propone, en cambio, la disposición de una elevación tanto en el lado de la presión como en el de la succión. El contorno de pared lateral de la patente EP 1 762 700 A2 prevé la disposición de respectivamente dos elevaciones en el lado de la presión y un ahondamiento que se extiende entre las elevaciones en dirección del perímetro. El contorno de la pared lateral de la patente internacional WO 2009/112776 A2 prevé disponer un ahondamiento y una elevación respectivamente en el lado de la presión y en el lado de la succión. Estos contornos de pared lateral conocidos conllevan una reducción de los flujos secundarios, sin embargo, presentan aún un notable potencial de mejora. Otros estados de la técnica se encuentran en los documentos GB 944 166 A, US 2007/258818 A1, EP 2 204 535 A2 y EP 2 458 148 A1.

(0004) El objetivo de la invención es conseguir un canal de álabe con un contorno de pared lateral en un aparato de flujo con un flujo secundario reducido, así como lograr un aparato de flujo con un grado de efectividad mejorado.

(0005) Este objetivo se cumple mediante un canal de álabe con un contorno de pared lateral en un aparato de flujo con las características de la reivindicación 1ª y mediante un aparato de flujo con las características de la reivindicación 11ª.

(0006) Un canal de álabe específico de la invención con un contorno de pared lateral en un aparato de flujo está

limitado en la dirección del perímetro por una pared en el lado de la presión de una primera lámina de álabe y por una pared opuesta en el lado de la succión de una segunda lámina de álabe contigua. En la dirección radial, el canal de álabe está limitado por dos paredes de limitación opuestas entre sí, estando provista al menos una de las paredes de limitación en la zona de la pared de lámina de álabe en el lado de la presión con al menos una elevación en el lado de la presión. Conforme a la invención, en la pared de limitación en el lado de la elevación en la zona de la pared de lámina de álabe en el lado de la succión, están previstas al menos dos ahondamientos en el lado de la succión y al menos una elevación en el lado de la succión, y observando desde la dirección del flujo, la elevación en el lado de la succión está dispuesta entre los ahondamientos. A causa del contorno de pared lateral específica de la invención no axial-simétrico, un campo de presión estático en al menos la pared de limitación y en las paredes de lámina de álabe en la zona del borde son influidas de tal forma, que se reduce un flujo secundario,

mediante lo cual se reducen pérdidas de flujo y se mejora una conducción del flujo en una cascada de álabe situada hacia la corriente. Las elevaciones y los ahondamientos están conformados localmente y distanciadas entre sí. A través de lo cual se forman secciones de la pared de limitación sin contornos entre las elevaciones y los ahondamientos, lo que se refleja positivamente en el transcurso del flujo.

(0007) Especialmente, las elevaciones, observadas desde la dirección del perímetro, pueden estar ordenadas unas opuestas a las otras, de manera que en principio se forme entre las elevaciones una sección de canal de álabe de corte transversal puntiforme.

(0008) Las elevaciones y ahondamientos presentan respectivamente la sección más alta ó la más baja, que 65 preferentemente está distanciada de las paredes de lámina de álabe. La sección respectiva puede sin embargo limitar directamente con las paredes de lámina de álabe. Sin embargo, es preferible cuando las secciones más altas y las secciones más bajas están dispuestas hacia la corriente antes de un punto de transición en el lado de lámina de álabe.

(0009) En un ejemplo de ejecución preferible, la elevación del lado de la presión roza la pared de lámina de álabe del lado de la presión y se extiende a lo largo de ésta contra la corriente hacia ó hasta una zona del borde delantero de la primera lámina de álabe. Es especialmente ventajoso cuando el ahondamiento delantero roza la pared de lámina de álabe del lado de la presión y se extiende contra la corriente sobre el borde delantero de la segunda lámina de álabe.

(0010) En un ejemplo de ejecución alternativo preferible, la elevación del lado de la presión roza la pared de lámina de álabe del lado de la presión y se extiende contra la corriente sobre el borde delantero de una primera lámina de álabe. Así se puede mejorar la efectividad de este contorno de pared lateral, cuando el ahondamiento posterior está dispuesto en una zona entre las elevaciones. Además, es ventajoso en este ejemplo de ejecución, cuando la elevación del lado de la presión y los ahondamientos con sus ejes longitudinales, en general, están orientados en dirección del flujo.

(0011) En ambos ejemplos de ejecución preferibles es aconsejable que la elevación del lado de la succión y el 15 ahondamiento posterior rocen la pared de lámina del álabe del lado de la succión.

(0012) Un aparato de flujo conforme a la invención tiene al menos una cascada de álabe con una multitud de canales de álabe específicos de la invención. A causa de los flujos secundarios reducidos o bien de los remolinos de canales, semejante aparato de flujo se caracteriza por un grado de efectividad mejorado.

(0013) Otros ejemplos de ejecución ventajosos de la invención son objeto de las siguientes reivindicaciones.

(0014) A continuación, los ejemplos de ejecución preferibles de la invención se explican en detalle mediante representaciones esquemáticas muy simplificadas. Se muestran:

Figura 1 una vista desde arriba sobre una sección de cascada de álabe desenrollada y cortada de un primer ejemplo de ejecución conforme a la invención.

Figura 2 una vista desde arriba sobre una sección de cascada de álabe desenrollada y cortada de un segundo ejemplo de ejecución conforme a la invención.

(0015) Ambos ejemplos de ejecución se explican mediante respectivamente una cascada de álabe de una turbina de presión baja axial. La invención, sin embargo, también puede emplearse en sucesión de compresores o en sucesión de turbinas en modo de construcción radial o diagonal.

(0016) La figura 1 muestra una vista desde arriba de una representación en corte de una sección del perímetro... [Seguir leyendo]

1ª. Canal de álabe (6) con un contorno de pared lateral en un aparato de flujo, que está limitado en dirección del perímetro por una pared del lado de la presión (8) de una primera lámina de álabe (2) y por una pared opuesta del 5 lado de la succión (10) de una segunda lámina de álabe adyacente (4) , y que está limitada en dirección radial por dos paredes de limitación opuestas (16) , y al menos una de las paredes de limitación (16) en la zona de la pared de lámina de álabe del lado de la presión (8) está dispuesta con al menos una elevación del lado de la presión (18) , se caracteriza por que en la pared de limitación del lado de la elevación (16) en la zona de la pared de lámina de álabe del lado de la succión (10) está dispuesta con al menos dos ahondamientos del lado de la succión (22, 24) y al

menos una elevación del lado de la succión (20) y, observado desde la dirección del flujo, la elevación del lado de la succión (20) está dispuesta entre los ahondamientos (22, 24) , y las elevaciones (18, 20) y los ahondamientos (22, 24) están conformados localmente y están distanciados unos de otros.

2ª. Canal de álabe según la reivindicación 1ª, en el que las elevaciones (18, 20) , observadas desde la dirección del

perímetro, están dispuestas unas opuestas a las otras y entre ellas hay una sección de canal de álabe de corte transversal puntiforme.

3ª. Canal de álabe según una de las reivindicaciones 1ª ó 2ª, en el que al menos las secciones más altas individuales (28a, 28b) ó bien las secciones más profundas (30a, 30b) de las elevaciones (18, 20) y de los ahondamientos (22, 24) están distanciadas de las paredes de lámina de álabe (8, 10) .

4ª. Canal de álabe según una de las anteriores reivindicaciones, en el que las secciones más altas (28a, 28b) y las secciones más profundas (30a, 30b) están dispuestas hacia la corriente delante de un punto de transición del lado de la lámina de álabe.

5ª. Canal de álabe según una de las anteriores reivindicaciones, en el que la elevación del lado de la presión (18) roza con la pared de lámina de álabe del lado de la presión (8) y se extiende hasta el borde frontal (12a) de la primera lámina de álabe (2) .

6ª. Canal de álabe según la reivindicación 5ª, en el que el ahondamiento delantero (22) toca con la pared de lámina de álabe del lado de la succión (10) y se extiende contra corriente sobre un borde delantero (12b) de la segunda lámina de álabe (4) .

7ª. Canal de álabe según una de las reivindicaciones 1ª a 4ª, en el que la elevación del lado de la presión (18) toca con la pared de lámina de álabe del lado de la presión (8) y se extiende contra corriente sobre el borde frontal (12a) de la primera lámina de álabe (2) .

8ª. Canal de álabe según la reivindicación 7ª, en el que el ahondamiento delantero (22) está dispuesto contra corriente delante del borde frontal (12b) de la segunda lámina de álabe (4) .

9ª. Canal de álabe según la reivindicación 7ª u 8ª, en el que el ahondamiento posterior (24) se extiende entre las elevaciones (18, 20) .

10ª. Canal de álabe según una de las anteriores reivindicaciones, en el que la elevación del lado de la succión (20) 45 y el ahondamiento posterior (24) rozan con la pared de lámina de álabe del lado de la succión (10) .

11ª. Aparato de flujo con al menos una cascada de álabe (1, 45) con una multitud de canales de álabe (6) según una de las anteriores reivindicaciones.