Órgano de posicionamiento para segmento de anillo.

Turbo-máquina que incluye un cárter (62), una rueda de turbina montada rotativa alrededor de un eje endicho cárter,

un anillo concéntrico con la rueda de la turbina, estando compuesto dicho anillo por al menos un primer(50) y un segundo (50') segmentos de anillos, incluyendo dicha turbo-máquina además al menos un órgano deposicionamiento (10, 110, 210, 310), que presenta:

-una porción de fijación (20, 120, 220, 314) fijaba al cárter (62);

-una porción elástica (24, 26, 28, 124, 226, 228, 318, 320) que forma un muelle;

-una porción de apoyo (30, 32, 130, 230, 232, 318a, 320a) unido a la porción elástica y tomando apoyo axialmentecontra el segmento del anillo, dicho órgano de posicionamiento está fijado al cárter ejerciendo un empuje axial sobreel menos uno de los segmentos de anillos de manera que los pegue axialmente contra una parte del cárter.

Órgano de posicionamiento para segmento de anillo El presente invento se refiere al dominio de las turbinas de turbo-máquina, y más particularmente a las que se encuentran en las turbinas de gas.

El presente invento concierne más concretamente una turbo-máquina que incluye un órgano de posicionamiento de un segmento de anillo para una rueda de turbina montada rotativa alrededor de un eje en un cárter.

Tradicionalmente, las ruedas de turbinas de turbo-máquinas, tales como las turbinas de alta presión de turbina de gas de los helicópteros, están rodeadas por un anillo concéntrico a la rueda de la turbina. Este anillo, como elemento constitutivo del estator de la turbo-máquina, forma una virola externa para la etapa de la turbina. Dicho de otro modo, los gases quemados que salen de la cámara de combustión fluyen entre el cubo de la rueda de la turbina y el anillo de manera que arrastre en rotación la rueda de la turbina.

Generalmente, el anillo está constituido por una pluralidad de segmentos de anillo, igualmente llamados sectores de anillo, dispuestos de manera contigua unos al lado de otros.

Estos segmentos de anillos no están generalmente fijados solidariamente al cárter de la turbo-máquina ya que son susceptibles de dilatarse axialmente y radialmente a causa del importante calor vehiculado por los gases quemados.

De hecho, los segmentos de los anillos se mantienen en el cárter gracias a uno o varios órganos de posicionamiento.

Por otra parte, se prevé habitualmente enfriar los segmentos del anillo haciendo circular un fluido de enfriamiento alrededor del anillo, pudiendo por ejemplo ser tomado este fluido de enfriamiento del aire comprimido que es generado por el compresor de la turbo-máquina.

Sin embargo, dicho montaje presenta el inconveniente de crear zonas de fuga y se concibe que los gases quemados puedan penetrar en el circuito de enfriamiento o bien a la inversa, el fluido de enfriamiento pueda penetrar en la vena de gases dispuesta aguas arriba o aguas abajo de la rueda de la turbina, lo que penaliza el rendimiento de la turbomáquina, con una penalización más importante en el caso de la eyección aguas abajo.

Para evitar las fugas, el documento US 5 988 975 propone una solución que consiste en realizar una estanqueidad radial gracias a un anillo que mantiene los segmentos de anillo en apoyo radial contra el cárter. El documento WO-A99 30009 describe un órgano de estanqueidad con una porción de apoyo elástica.

Un objetivo del presente invento es proponer una turbo-máquina que incluye un órgano de posicionamiento alternativo que permita asegurar la estanqueidad entre una vena de gas y el circuito de enfriamiento.

El invento alcanza su objetivo por el hecho de que el órgano de posicionamiento presenta:

-una porción de fijación destinada a ser fijada al cárter;

-una porción elástica que forma un muelle;

-una porción de apoyo unida a la porción elástica y destinada a tomar apoyo axialmente contra el segmento del anillo, de manera que, cuando dicho órgano está montado, el segmento del anillo está pegado axialmente contra una parte del cárter por el órgano de posicionamiento.

En el sentido del presente invento, los términos “axial” y “radial” son considerados haciendo referencia al eje y un radio de la rueda de la turbina, mientras que el término “aguas abajo” lo es haciendo referencia al sentido en el que fluyen los gases quemados en la turbina.

Así, de aquí en adelante cada segmento de anillo es mantenido axialmente contra una parte normal al eje de rotación (aguas arriba o aguas abajo) del cárter, gracias a la fuerza axial ejercida por la porción de apoyo del órgano de posicionamiento, resulta que la estanqueidad está realizada entre el circuito del fluido de enfriamiento y la vena de los gases.

En otros términos, estando fijado el órgano de posicionamiento al cárter por la porción de fijación, la fuerza axial generada por la porción elástica es trasmitida a la porción de apoyo y al segmento del anillo. Siendo apto este último, en ausencia del órgano de posicionamiento, para desplazarse ligeramente axialmente respecto del cárter, se concibe que la porción de apoyo empuje el segmento del anillo contra la parte del cárter, como consecuencia de lo cual, está pegado contra dicha parte del cárter. Preferentemente, la porción de apoyo empuja el segmento del anillo contra la parte aguas abajo del cárter.

Según otra variante, la porción de fijación va igualmente en apoyo contra el segmento del anillo.

Preferentemente, la porción elástica está dispuesta entre la porción de fijación y la porción de apoyo.

Preferentemente, la parte del cárter contra la cual el segmento del anillo está pegado es normal al eje de rotación de la rueda de la turbina.

Ventajosamente, el órgano de posicionamiento según el invento incluye al menos un primer brazo que mantiene la porción de fijación.

Preferentemente, este primer brazo está destinado a extenderse preferentemente de forma axial.

Según una primera variante, la porción de fijación se presenta con la forma de una pata que se extiende ortogonalmente respecto de un plano en el que se extiende el primer brazo.

Así, cuando el órgano de posicionamiento está montado, la pata se extiende radialmente. Está principalmente destinada a ser apretada entre dos partes constitutivas del cárter.

Según otra variante, la porción de fijación incluye un agujero cuyo eje se extiende ortogonalmente respecto de un plano en el que se extiende el primer brazo. En esta variante, la fijación al cárter está realizada por ejemplo, pero no exclusivamente, con la ayuda de un sistema tornillo-tuerca, de manera que el primer brazo del órgano de posicionamiento esté bloqueado axialmente respecto del cárter.

Ventajosamente, la porción elástica está constituida por una lengüeta ondulada, siendo esta lengüeta por ejemplo una placa fina metálica, por ejemplo una chapa flexible, que presenta varios pliegues sucesivos. Se podría sin embargo concebir otros tipos de porción elástica.

Por otra parte, la ondulación está preferentemente dispuesta entre la porción de fijación y la porción de apoyo.

Según un primer modo de realización, el órgano de posicionamiento se presenta con la forma de una lengüeta en la que una primera extremidad, que constituye la porción de fijación, presenta una pata ortogonal, cuya segunda extremidad, que constituye la porción de apoyo, está doblada, y cuya parte mediana dispuesta entre las primeras y segundas extremidades está ondulada de manera que constituya la porción elástica.

Según otro modo de realización, el órgano de posicionamiento incluye al menos un primer brazo que mantiene la porción de fijación, así como al menos un segundo brazo que incluye la porción elástica, esta última estando preferentemente constituida por una ondulación.

Según un aspecto ventajoso del invento, los primeros y segundos brazos son paralelos y se extienden desde una platina, la porción de fijación está situada en una extremidad del primer brazo opuesta a la platina, mientras que la porción de apoyo se sitúa en la extremidad del segundo brazo opuesto a la platina.

Un interés de que la porción de fijación (principalmente el punto de fijación del órgano de posicionamiento al cárter) sea próxima a la porción de apoyo, es que se limitan los efectos de la deformación (bajo el efecto térmico) del cárter, de los segmentos o del sistema de posicionamiento entre la porción de apoyo y la porción de fijación. Esto limita los esfuerzos aplicados a los segmentos y en consecuencia mejora la sujeción de los segmentos del anillo.

Preferentemente, el órgano de posicionamiento incluye además un tercer brazo similar al segundo brazo que se extiende desde la platina, estando situados los brazos de tal manera que el primer brazo se extiende entre los segundos y terceros brazos. Así, el órgano de posicionamiento presenta la forma de una “E”, donde los tres brazos están constituidos por el primero, segundo y tercer brazo. Más concretamente, estos tres brazos se extienden axialmente cuando el órgano de posicionamiento está montado con el segmento del anillo.

Un interés de este órgano de posicionamiento es que permite igualmente retener acimutalmente dos segmentos de anillo consecutivos. Para ello, cada uno de los segmentos de anillo es mantenido según una dirección acimutal entre el primer brazo de un primer órgano de posicionamiento situado en una de las extremidades del segmento y el primer brazo de un segundo órgano de posicionamiento situado... [Seguir leyendo]

1. Turbo-máquina que incluye un cárter (62) , una rueda de turbina montada rotativa alrededor de un eje en dicho cárter, un anillo concéntrico con la rueda de la turbina, estando compuesto dicho anillo por al menos un primer

(50) y un segundo (50’) segmentos de anillos, incluyendo dicha turbo-máquina además al menos un órgano de posicionamiento (10, 110, 210, 310) , que presenta:

-una porción de fijación (20, 120, 220, 314) fijaba al cárter (62) ;

-una porción elástica (24, 26, 28, 124, 226, 228, 318, 320) que forma un muelle;

-una porción de apoyo (30, 32, 130, 230, 232, 318a, 320a) unido a la porción elástica y tomando apoyo axialmente contra el segmento del anillo, dicho órgano de posicionamiento está fijado al cárter ejerciendo un empuje axial sobre el menos uno de los segmentos de anillos de manera que los pegue axialmente contra una parte del cárter.

2. Turbo-máquina según la reivindicación 1, caracterizada por qué el órgano de posicionamiento incluye al menos un primer brazo (14, 114, 214, 312) que tiene la porción de fijación (20, 120, 220, 314) .

3. Turbo-máquina según la reivindicación 2, caracterizada por qué la porción de fijación (320) se presenta con la forma de una pata que se extiende ortogonalmente respecto a un plano en el que se extiende el primer brazo.

4. Turbo-máquina según la reivindicación 2, caracterizada por qué la porción de fijación (20, 314) incluye una perforación cuyo eje se extiende ortogonalmente respecto a un plano en el que se extiende el primer brazo (14, 312) .

5. Turbo-máquina según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por qué la porción elástica (24, 26, 28, 124, 226, 228) está constituida por una lengüeta ondulada.

6. Turbo-máquina según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por qué el órgano de posicionamiento incluye al menos un primer brazo (14, 214) que tiene la porción de fijación, así como al menos un segundo brazo (16, 216) incluyendo la porción elástica.

7. Turbo-máquina según la reivindicación 6, caracterizada por qué los primeros (14, 214) y segundos brazos (16, 216) son paralelos y se extienden desde una platina (12, 212) , y por qué la porción de fijación (20, 220) está situada en una extremidad del primer brazo opuesta a la platina, mientras que la porción de apoyo se sitúa en el extremidad del segundo brazo opuesta a la platina.

8. Turbo-máquina según la reivindicación 6 o 7, caracterizada por qué el órgano de posicionamiento incluye además un tercer brazo (18, 218) similar al segundo brazo (16, 216) que se extiende desde la platina (12, 212) , extendiéndose el primer brazo entre los segundos y terceros brazos.

9. Turbo-máquina según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizada por qué el primer brazo (14) incluye además una segunda porción elástica (24) dispuesta entre la platina (12) y la porción de fijación (20) .

10. Turbo-máquina según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizada por qué el primer brazo (214) forma una plaqueta destinada a cubrir una unión entre dos segmentos de anillo contiguos (50, 50’) .

11. Turbo-máquina según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por qué la porción elástica (318, 320) está constituida por un par de brazos con forma de “V” que se extienden desde una platina (312) .

12. Turbo-máquina según la reivindicación 11, caracterizada por qué la porción de apoyo está constituida por las extremidades (318a, 320a) de dichos brazos.

13. Turbo-máquina según la reivindicación 1, caracterizada por qué el órgano de posicionamiento incluye una porción (20, 120, 220, 314) fijada al cárter, un segundo brazo elástico (16, 216, 318) que ejerce un empuje axial sobre el primer segmento del anillo (50) y un tercer brazo elástico (18, 218, 310) que ejerce un empuje axial sobre el segundo segmento del anillo (50’) , de manera que pegue los segmentos del anillo (50, 50’) axialmente contra una parte (62b) del cárter (62) .

14. Turbo-máquina según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada por qué incluye además al menos una plaqueta (54, 214) que recubre la unión entre los primeros y segundos del anillo (50, 50’) , estando mantenida la plaqueta radialmente contra los segmentos del anillo mediante el órgano de posicionamiento (10, 110, 210) .