Estructura de pared para la delimitación de una trayectoria de gas caliente.

Estructura de pared para la delimitación de una trayectoria de gas caliente (4) en una turbina de gas o en unacámara de combustión,

en particular de una turbina de gas,

- con al menos dos segmentos de pared (2, 3), que están dispuestos adyacentes entre sí en una zona deunión (5),

- en la que en la zona de unión (5) un lado frontal (6) de uno de los segmentos de la pared (2) está dispuestofrente a un lado frontal (7) del otro segmento de la pared (3),

- en la que los lados frontales (6, 7) están distanciados uno del otro y configuran entre sí un intersticio (8),que conduce desde un lado interior (9), dirigido hacia la trayectoria de gas caliente (4), de los segmentos dela pared (2, 3) hacia un lado exterior (10), alejado de la trayectoria de gas caliente (4), de los segmentos dela pared (2, 3),

- en la que los lados frontales (6, 7) presentan, respectivamente, una ranura de recepción (11) abierta haciael intersticio (8),

- en la que un elemento de obturación (15) que puentea el intersticio (8) está insertado en las ranuras derecepción (11) colocadas opuestas entre sí,

- en la que una relación de una distancia (A) medida en un fondo de ranura (12) de la ranura de recepción(11) respectiva entre dos paredes de la ranura (14) opuestas entre sí de la ranura de recepción (11)respectiva con respecto a un espesor (S) del elemento de obturación (15) es mayor o igual a 1,1,caracterizada por que un segmento de pared (3) en el lado interior (9) presenta una proyección (18) que se distanciadesde el lado frontal (7), que penetra en una escotadura (19), que está recortada en el lado frontal (6) del otrosegmento de pared (2) en su lado interior (9), en la que la proyección (18) presenta una sección transversal cónica,que se estrecha hacia el intersticio (8).

Estructura de pared para la delimitación de una trayectoria de gas caliente

Campo técnico

La presente invención se refiere a una estructura de pared para la delimitación de una trayectoria de gas caliente en una turbina de gas o en una cámara de combustión, en particular de una turbina de gas, con las características del preámbulo de la reivindicación 1.

Estado de la técnica

Se conoce a partir del documento EP 1 033 477 B1 una estructura de pared de este tipo y en concreto en forma de un anillo envolvente de turbina de gas, que está constituido por una pluralidad de segmentos de envolvente o de segmentos de pared, que están dispuestos de forma cilíndrica. En este caso, respectivamente, dos segmentos de pared están dispuestos adyacentes entre sí en una zona de unión. En esta zona de unión está dispuesto, respectivamente, un lado frontal de uno de los segmentos de la pared frente a un lado frontal del otro segmento de la pared. Los lados frontales están distanciados uno del otro y configuran entre sí un intersticio, que conduce desde un lado interior, dirigido hacia la trayectoria de gas caliente, de los segmentos de la pared hacia un lado exterior, alejado de la trayectoria de gas caliente, de los segmentos de la pared. El lado frontal de los segmentos de la pared, que está opuesto en el intersticio, presenta, respectivamente, una ranura de recepción abierta hacia el intersticio. Las ranuras de recepción están colocadas opuestas entre sí con relación al intersticio y sirven para la recepción de un elemento de obturación que puentea el intersticio. Para la refrigeración de los segmentos de la pared en la zona de unión, uno de los segmentos de la pared recibe un taladro, que conduce desde el lado exterior de un segmento de la pared hacia su lado interior o hacia su lado frontal. Para evitar una impulsión directa del elemento de obturación con los gases calientes, en la estructura de pared conocida, uno de los segmentos de la pared está equipado en el lado interior con una proyección que se distancia desde el lado frontal, que penetra en una escotadura que está recortada en el lado frontal del otro segmento de pared en su lado interior. La proyección posee en este caso una sección transversal esencialmente de forma rectangular, con lo que resulta para el intersticio una chicana con dos desviaciones rectangulares.

En la estructura de pared conocida, el elemento de obturación presenta una sección transversal rectangular. Las ranuras de recepción están formadas a tal fin esencialmente complementarias, de manera que en cada ranura de recepción se extienden dos paredes de ranura opuestas entre sí que se extienden paralelas una a la otra. Para una acción de obturación eficiente, una distancia entre las paredes de la ranura es esencialmente del mismo tamaño que un espesor del elemento de obturación. El elemento de obturación está insertado, por lo tanto, esencialmente en ajuste exacto en las ranuras de alojamiento.

La fabricación de los segmentos de la pared está afectada con tolerancia. Por lo demás, también el ensamblaje de la estructura de la pared está afectado con tolerancia. Las tolerancias de fabricación pueden conducir, en el estado ensamblado, a posiciones relativas diferentes entre segmentos de la pared adyacentes. Por lo demás, en el funcionamiento de la turbina de gas o bien de la cámara de combustión, los efectos de dilatación térmica pueden conducir de la misma manera a posiciones relativas variables en segmentos de pared adyacentes. Sin embargo, en la estructura de pared conocida, una posición relativa real, que se desvía de la posición relativa teórica deseada entre segmentos de pared adyacentes, conduce, por una parte, a un montaje difícil del elemento de obturación y, por otra parte, en el funcionamiento de la turbina de gas o bien de la cámara de combustión, a cargas elevadas y/o a daños del elemento de obturación o bien de los segmentos de la pared en la zona de unión.

Se conocen a partir de los documentos US 3 752 598, EP 1 286 021 y DE 31 19 056 estructuras de pared para la delimitación de una trayectoria de gas caliente con segmentos de pared adyacentes y dos lados frontales colocados enfrentados, configurando los lados frontales entre sí un intersticio, que conduce desde un lado interior, dirigido hacia la trayectoria de gas caliente, de los segmentos de pared hacia un lado exterior, alejado de la trayectoria de gas caliente, de los segmentos de pared. Además, se publican formas de realización, en las que los lados frontales presentan, respectivamente, una ranura de recepción abierta hacia el intersticio y en las que un elemento de obturación que puentea el intersticio está insertado en las ranuras de recepción colocadas opuestas entre sí.

Representación de la invención La invención creará aquí ayudas. La invención, como se caracteriza en las reivindicaciones, se ocupa del problema de indicar para una estructura de pared del tipo mencionado al principio, una forma de realización mejorada, en la que se reduce especialmente el peligro de daños en virtud de posiciones relativas variables entre los segmentos adyacentes de la pared.

De acuerdo con la invención, este problema se soluciona por medio de los objetos de las reivindicaciones independientes. Las formas de realización ventajosas son objeto de las reivindicaciones dependientes.

La invención se basa en la idea general de prever entre el elemento de obturación y las ranuras de recepción en la dirección del espesor del elemento de obturación un juego, que está dimensionado de tal forma que las modificaciones de las posiciones relativas condicionadas por la tolerancia y generadas por efectos de dilatación térmica entre los segmentos adyacentes de la pared pueden ser toleradas sin enclavamiento del elemento de obturación en las ranuras de alojamiento. La invención aprovecha en este caso de reconocimiento de que no es necesaria una inserción ajustada exacta del elemento de obturación en las ranuras de recepción, para conseguir un efecto de obturación suficiente. Se ha mostrado que se puede establecer un efecto de obturación suficiente ya cuando el elemento de obturación se apoya plano o lineal en cada ranura de recepción, respectivamente, en una de las paredes de la ranura. El juego mínimo necesario para esta finalidad resulta de acuerdo con la invención cuando una relación de la distancia entre las paredes opuestas de la ranura con respecto al espesor del elemento de obturación es mayor o igual a 1, 1, siendo medida a tal fin la distancia de las paredes de la ranura en el fondo de la ranura, es decir, inmediatamente delante del fondo de la ranura o bien inmediatamente delante de una transición dado el caso presente entre las paredes de la ranura y el fondo de la ranura.

En una forma de realización preferida, las paredes de la ranura se pueden extender paralelas entre sí. En tal configuración, para la relación entre la distancia y el espesor se prefieren valores, que están en un intervalo de 2, 5 a 3, 5. de esta manera, se pueden tolerar modificaciones relativamente grandes de la posición entre los segmentos de la pared acoplados entre sí a través de la zona de unión.

En otra forma de realización, las ranuras de recepción pueden presentar, respectivamente, una sección transversal cónica que se ensancha hasta una abertura de la ranura. En tal configuración de las ranuras de recepción, sus paredes de la ranura se extienden inclinadas entre sí hasta el fondo. Para la relación entre la distancia y el espesor se prefieren entonces valores que están entre 1, 2 y 1, 9. También es importante aquí que la distancia entre las paredes de la ranura sea medida en el fondo de la ranura. A través de la sección transversal de la ranura que se ensancha en forma de embudo se puede garantizar para un intervalo relativamente grande de posiciones relativas diferentes de los segmentos adyacentes de la pared una movilidad libre de enclavamiento del elemento de obturación y, por lo tanto, un efecto de obturación suficiente.

En el caso de una pareja de segmentos de pared, en la que uno de los segmentos de la pared presenta una proyección, que penetra en una escotadura configurada en el otro segmento de la pared, la invención propone dotar a la proyección con una sección transversal cómica, para que ésta se estreche hacia el intersticio. También esta medida conduce a una movilidad elevada entre los segmentos adyacentes de la pared y al mismo tiempo reduce el peligro de que se cierre el intersticio a través de movimientos relativos entre los segmentos de la pared, porque la proyección se apoya en una sección de pared de la escotadura.

Otras características y ventajas importantes de la estructura de pared de acuerdo con la invención... [Seguir leyendo]

1. Estructura de pared para la delimitación de una trayectoria de gas caliente (4) en una turbina de gas o en una cámara de combustión, en particular de una turbina de gas,

-con al menos dos segmentos de pared (2, 3) , que están dispuestos adyacentes entre sí en una zona de 5 unión (5) ,

-en la que en la zona de unión (5) un lado frontal (6) de uno de los segmentos de la pared (2) está dispuesto frente a un lado frontal (7) del otro segmento de la pared (3) ,

-en la que los lados frontales (6, 7) están distanciados uno del otro y configuran entre sí un intersticio (8) , que conduce desde un lado interior (9) , dirigido hacia la trayectoria de gas caliente (4) , de los segmentos de 10 la pared (2, 3) hacia un lado exterior (10) , alejado de la trayectoria de gas caliente (4) , de los segmentos de

la pared (2, 3) ,

-en la que los lados frontales (6, 7) presentan, respectivamente, una ranura de recepción (11) abierta hacia el intersticio (8) ,

-en la que un elemento de obturación (15) que puentea el intersticio (8) está insertado en las ranuras de 15 recepción (11) colocadas opuestas entre sí,

-en la que una relación de una distancia (A) medida en un fondo de ranura (12) de la ranura de recepción

(11) respectiva entre dos paredes de la ranura (14) opuestas entre sí de la ranura de recepción (11) respectiva con respecto a un espesor (S) del elemento de obturación (15) es mayor o igual a 1, 1,

caracterizada por que un segmento de pared (3) en el lado interior (9) presenta una proyección (18) que se distancia desde el lado frontal (7) , que penetra en una escotadura (19) , que está recortada en el lado frontal (6) del otro segmento de pared (2) en su lado interior (9) , en la que la proyección (18) presenta una sección transversal cónica, que se estrecha hacia el intersticio (8) .

2. Estructura de pared de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que

-las paredes de la anura (14) se extienden paralelas entre sí,

- la relación entre la distancia (A) y el espesor (S) está en un intervalo de 2, 5 a 3, 5.

3. Estructura de pared de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque

-cada ranura de recepción (11) presenta una sección transversal de la ranura cónica que se ensancha hacia la abertura de la ranura (13) con paredes de la ranura (14) que se extienden inclinadas entre sí hasta el fondo de la ranura (12) ,

- la relación ente la distancia (A) y el espesor (S) está en un intervalo de 1, 2 a 1, 9.

4. Estructura de pared de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizada por que una relación entre una anchura de la abertura (B) medida en la abertura de la ranura (13) y la distancia (A) medida en el fondo de la anura (12) está en un intervalo de 1, 2 a 4.

5. Estructura de pared de acuerdo con la reivindicación 3 ó 4, caracterizada por que una relación entre un fondo de 35 la ranura (T) y el espesor (S) del elemento de obturación (15) está en un intervalo de 10 a 35.

6. Estructura de pared de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que cada ranura de recepción (11) presenta una sección transversal cónica (16) , que se ensancha hacia una abertura de la ranura (13) con paredes de la ranura (14) inclinadas entre sí y una sección transversal constante (16) que se conecta en ella y que se extiende hacia el fondo de la ranura (12) con paredes de la ranura (14) paralelas entre sí.

7. Estructura de pared de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada por que la relación entre la distancia (A) y el espesor (S) está en un intervalo de 1, 2 a 1, 9.

8. Estructura de pared de acuerdo con la reivindicación 6 ó 7, caracterizada por que una relación entre una anchura de la abertura (B) medida en la abertura de la ranura (13) y la distancia (A) medida en el fondo de la ranura (12) está en un intervalo de 1, 2 a 4.

9. Estructura de pared de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizada por que una relación entre una profundidad de la ranura (T) y el espesor (S) del elemento de obturación (15) está en un intervalo de 10 a 35.

10. Estructura de pared de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizada por que una relación entre una profundidad (K) de la sección transversal cónica (16) y una profundidad de la ranura (T) está en un intervalo de 0, 1 a 0, 8.

11. Estructura de pared de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada por que el fondo de la ranura (12) está redondeado.

.

12. Estructura de pared de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizada porque

-el fondo de la ranura (12) está redondeado con un radio (R) ,

-una relación entre el radio (R) y la distancia (A) está en un intervalo de 0, 1 a 0, 5.

13. Estructura de pared de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada por que el elemento de obturación (15) presenta una sección transversal rectangular con o sin esquinas redondeadas.

14. Estructura de pared de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 13, que comprende al menos un canal de refrigeración (20) , que desemboca en una salida (21) en el intersticio (8) .

15. Estructura de pared de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizada por que una relación de una longitud (D) de la proyección (18) , con la que ésta se distancia desde el lado frontal (7) restante, con respecto a un espesor extremo (E) de la proyección (18) en su extremo (23) que se encuentra en el intersticio (8) está en un intervalo de 1, 5 a 6.

16. Estructura de pared de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizada por que una relación de una anchura del intersticio (C) entre la proyección (18) y la escotadura (19) con respecto a un espesor extremo (E) de la proyección (18) en su extremo (23) que se apoya en el intersticio (8) está en un intervalo de 1, 0 a 5.

17. Estructura de pared de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizada por que un ángulo cónico 20 (∀) de la proyección (18) está en un intersticio de 2º a 60º.