Un revestimiento para una sección de turbina.

Un revestimiento (16,116) para una sección de turbina en un motor de turbina de gas,

estando dicho revestimientoadaptado para ser refrigerado por aire, comprendiendo dicho revestimiento (16,116) una primera pared (17,117), unapluralidad de bandas (19) interconectadas con y proyectándose desde dicha primera pared (17,117), y unapluralidad de canales de refrigeración (20), estando cada uno de dichos canales de refrigeración (20) delimitado pordos bandas adyacentes (19) y dicha primera pared (17,117), en el que cada canal de refrigeración (20) presenta unaaltura correspondiente a la altura de sus bandas de delimitación (19), y una anchura correspondiente a la distanciaentre sus bandas de delimitación (19), en el que al menos uno de dichos canales de refrigeración (20) tiene unaproporción anchura/altura de menos de 5, caracterizado porque el material de las bandas (19) tiene unaconductividad térmica mayor que el material de la primera pared (17,117).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/SE2006/001389.

Solicitante: GKN Aerospace Sweden AB.

Nacionalidad solicitante: Suecia.

Dirección: 461 81 Trollhättan SUECIA.

Inventor/es: BOMAN, ARNE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F02C7/12 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F02 MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES CALIENTES O DE PRODUCTOS DE COMBUSTION.F02C PLANTAS MOTRICES DE TURBINAS DE GAS; TOMAS DE AIRE PARA PLANTAS DE PROPULSION A REACCION; CONTROL DE LA ALIMENTACION DE COMBUSTIBLE EN PLANTAS DE PROPULSION A REACCION QUE CONSUMEN AIRE (estructura de turbinas F01D; plantas de propulsión a reacción F02K; estructura de compresores o ventiladores F04; aparatos de combustión en los que la combustión tiene lugar en un lecho fluidizado de combustible u otras partículas F23C 10/00; elaboración de productos de combustión a alta presión o gran velocidad F23R; utilización de turbinas de gas en plantas de refrigeración por compresión F25B 11/00; utilización de turbinas de gas en vehículos, véanse las clases apropiadas relativas a vehículos). › F02C 7/00 Características, partes constitutivas, detalles o accesorios, no cubiertos por, o con un interés distinto que, los grupos F02C 1/00 - F02C 6/00; Tomas de aire para plantas motrices de propulsión a reacción (control F02C 9/00). › Refrigeración de plantas motrices (de partes constitutivas en sí, ver las clases correspondientes, p. ej. F01D; refrigeración de motores en general F01P).
  • F02K9/64 F02 […] › F02K PLANTAS MOTRICES DE PROPULSION A REACCION (disposición o montaje de instalaciones de propulsión a reacción sobre vehículos de tierra o vehículos en general B60K; disposición o montaje de instalaciones de propulsión a reacción en buques B63H; control de la posición de aeronaves, dirección del vuelo o de la altitud, por propulsión a reacción B64C; disposición o montaje de instalaciones de propulsión a reacción en aeronaves B64D; instalaciones caracterizadas porque la potencia del fluido energético se divide entre propulsión a reacción y otra forma de propulsión, p. ej. a hélice, F02B, F02C; características de las instalaciones de propulsión a reacción comunes a las plantas de turbinas de gas o control de la alimentación de combustible en las instalaciones de propulsión a reacción que consumen aire F02C). › F02K 9/00 Plantas o instalaciones de motor cohético, es decir, instalaciones que llevan combustible y oxidante; Su control (composiciones químicas de propulsión C06B, C06D). › con dispositivos de refrigeración.
  • F02K9/97 F02K 9/00 […] › Toberas de cohetes (control del empuje o del vector de empuje F02K 9/80).

PDF original: ES-2439237_T3.pdf

 

Un revestimiento para una sección de turbina.

Fragmento de la descripción:

Un revestimiento para una sección de turbina

Campo técnico La presente invención se refiere a un revestimiento para una sección de turbina, comprendiendo dicho revestimiento una primera pared, una pluralidad de bandas interconectadas con y proyectándose desde dicha primera pared, y una pluralidad de canales de refrigeración, estando cada uno de dichos canales de refrigeración delimitado por dos bandas adyacentes y dicha primera pared, en el que cada canal de refrigeración presenta una altura correspondiente a la altura de sus bandas de delimitación y una anchura correspondiente a la distancia entre sus bandas de delimitación.

La invención también se refiere a una sección de turbina provista del revestimiento de la invención, un motor de turbina de gas provisto de una sección de turbina de acuerdo con la invención, y un avión provisto de un motor de turbina de gas de acuerdo con la invención.

Preferiblemente, la sección de turbina es un bastidor de soporte de cargas dispuesto adyacente a, al menos, una turbina de gas, posible pero no necesariamente situado entre dos turbinas adyacentes, es decir, una turbina de alta presión y una turbina de baja presión. El bastidor de soporte de cargas puede ser un, así llamado, bastidor de centro de turbina, que puede comprender una pared interna, una pared externa y una pluralidad de puntales radiales que se extienden entre dichas paredes interna y externa. Dicho bastidor forma un canal anular subdividido por dichos puntales, a través del cual pasan los gases de una cámara de combustión aguas arriba, pasando por ello dichos gases también por la turbina o turbinas del motor. El revestimiento de acuerdo con la invención puede comprender

láminas o placas que han de aplicarse como una cubierta de protección calorífica en la superficie de cualquiera de dicha pared interna, dicha pared externa y dichos puntales, siendo dicha superficie una superficie dirigida hacia dicho canal anular.

Típicamente, el diámetro de la sección de turbina de gas de la invención estará en el rango de uno a dos metros. Sin embargo, la invención se puede aplicar a secciones correspondientes de turbina de gas con dimensiones fuera de dicho rango.

Antecedentes de la invención Un llamado bastidor de centro de turbina de una sección de turbina de un motor de turbina de gas a menudo está compuesta por una parte de soporte de cargas que está provista de láminas o placas que aseguren la refrigeración de la misma. Estas placas o láminas no soportan cargas, es decir, la función de soportar cargas y la función de refrigeración están, principalmente, divididas en diferentes partes de dicha sección.

Normalmente, dichas placas o láminas comprenden una primera pared y una segunda pared divididas e interconectadas por bandas longitudinales, delimitando dichas bandas canales paralelos entre las paredes primera y segunda. La primera pared está dirigida hacia el canal a través del cual los gases calientes fluyen a través de la turbina, mientras que la segunda pared está dirigida hacia la parte a la cual está unida la placa o lámina.

Un ejemplo de técnica anterior de un revestimiento de una sección de turbina se describe en el documento US 5154352 A.

Un problema encontrado por estas placas es que su capacidad de refrigeración está delimitada debido a limitaciones inherentes de la estructura de las mismas. Normalmente, el aire de refrigeración se conduce a través de los canales de dichas placas, pero hay limitaciones en cuanto a la cantidad de aire que puede ser soplado a través de los canales, y la caída de presión del aire en los canales también establece un límite en la velocidad de refrigeración que se puede lograr. Por lo tanto, las placas se calientan mucho y, en consecuencia, están hechas convencionalmente de un material resistente a temperaturas altas.

Con el fin de bajar la temperatura de las placas, el flujo de calor a través y fuera de las placas se debe aumentar. Principalmente, sólo hay dos modos posibles accesibles con el fin de lograr tal objetivo, concretamente o bien mejorar la refrigeración, como por ejemplo se logra por medio del flujo de aire de refrigeración, o bien aumentar la conductibilidad calorífica de las placas.

Las soluciones convencionales se basan en el principio de que el aire de refrigeración extraído o soplado a través de los canales de la placa es para absorber calor a través de convección de la pared adyacente a los gases de combustión calientes. Sin embargo, como normalmente las delimitaciones del motor no permiten un gran flujo de aire de gran velocidad a través de los canales de las placas, no será fácil lograr el objetivo fijado de bajar la temperatura de la pared incrementando la refrigeración a través del medio de refrigeración en los canales.

El objeto de la invención

Es un objeto de la presente invención presentar un revestimiento como se definió inicialmente, cuyo diseño es tal que presenta una capacidad mejorada de conducir calor a través de él, de forma que, para una temperatura dada de los gases a la que se somete una pared del mismo durante el funcionamiento, la temperatura de dicha primera pared

disminuye en relación a revestimientos correspondientes de la técnica anterior.

Sumario de la invención El objeto de la invención se logra por medio del revestimiento inicialmente definido, caracterizado porque al menos uno de dichos canales de refrigeración tiene una proporción de anchura/altura por debajo de 5. La proporción anchura/altura reivindicada es notablemente inferior de lo que es común en la técnica anterior, en cuanto a lo que sabe el solicitante. Bajando dicha proporción anchura/altura en relación a técnica anterior, una proporción de calor mayor que antes será conducida hacia y a través de las bandas, y una mayor proporción del calor que antes será transferida por medio de convección desde las bandas al medio de refrigeración que fluye a través de dichos canales durante el funcionamiento del motor. Preferiblemente, el revestimiento comprende una pluralidad de canales de refrigeración paralelos, cada uno delimitado por dos bandas vecinas, donde una parte sustancial de dichos canales, preferiblemente una mayoría de los mismos, y más preferiblemente la totalidad de dichos canales presentan la proporción reivindicada de anchura/altura. También se prefiere que ambas bandas vecinas que delimitan dicho al menos un canal de refrigeración tengan sustancialmente la misma altura. Se prefiere aún más que al menos la mayoría y más preferiblemente todas las bandas presenten la misma altura, como se mide en una dirección perpendicular desde la superficie de la primera pared desde la cual se proyectan.

Preferiblemente, la proporción anchura/altura está por debajo de 3, incluso más preferiblemente por debajo de 1, o, lo más preferiblemente dicha proporción está por debajo de 0, 5. También se prefiere que la proporción anchura/altura esté por encima de 0, 1.

Preferiblemente, para dicho al menos un canal, la proporción entre la anchura de dicho al menos un canal y la anchura de al menos una de sus bandas de delimitación es <2. Preferiblemente, la anchura de dicho al menos un canal y la anchura de cada una de las bandas de delimitación es <2. Entre una pluralidad de canales paralelos,

estos rasgos se prefieren para una parte sustancial de los mismos, preferiblemente una parte mayor de los mismos, y lo más preferiblemente la totalidad de dichos canales.

De acuerdo con una realización preferida, la anchura o grosor de cada una de esas bandas que delimitan dicho al menos un canal está por debajo de 2 mm. Preferiblemente, entre una pluralidad de tales bandas, una parte sustancial de las mismas, preferiblemente una parte sustancial de las mismas, y lo más preferiblemente la totalidad de las mismas presenten dicha anchura reivindicada.

Se prefiere aún más que la altura de dicho al menos un canal esté por encima de 2 mm. y preferiblemente por debajo de 15 mm.

Preferiblemente, el revestimiento comprende una segunda pared interconectada con dicha primera pared a través de al menos algunas de dichas bandas y situada frente a dicha primera pared. Por ello, el revestimiento presenta un cierto número de canales de refrigeración separados, cada uno delimitado por la primera pared, la segunda pared y dos bandas vecinas. Preferiblemente, una parte sustancial de las bandas, más preferiblemente una parte 45 mayoritaria, y lo más preferiblemente la totalidad de dichas bandas interconectan dichas paredes primera y segunda, siendo capaces por ello de conducir el calor desde la primera pared a la segunda pared, y estabilizando también el revestimiento mecánicamente.

El objeto... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un revestimiento (16, 116) para una sección de turbina en un motor de turbina de gas, estando dicho revestimiento adaptado para ser refrigerado por aire, comprendiendo dicho revestimiento (16, 116) una primera pared (17, 117) , una 5 pluralidad de bandas (19) interconectadas con y proyectándose desde dicha primera pared (17, 117) , y una pluralidad de canales de refrigeración (20) , estando cada uno de dichos canales de refrigeración (20) delimitado por dos bandas adyacentes (19) y dicha primera pared (17, 117) , en el que cada canal de refrigeración (20) presenta una altura correspondiente a la altura de sus bandas de delimitación (19) , y una anchura correspondiente a la distancia entre sus bandas de delimitación (19) , en el que al menos uno de dichos canales de refrigeración (20) tiene una proporción anchura/altura de menos de 5, caracterizado porque el material de las bandas (19) tiene una conductividad térmica mayor que el material de la primera pared (17, 117) .

2. Un revestimiento (16, 116) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicha proporción anchura/altura es inferior a 3. 15

3. Un revestimiento (16, 116) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicha proporción anchura/altura es inferior a 1.

4. Un revestimiento (16, 116) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicha proporción 20 anchura/altura es inferior a 0, 5.

5. Un revestimiento (16, 116) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-4 caracterizado porque dicha proporción anchura/altura es superior a 0, 1.

6. Un revestimiento (16, 116) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque, para dicho al menos un canal (20) , la proporción entre la anchura de dicho al menos un canal (20) y la anchura de al menos una de sus bandas de delimitación (19) es < 2.

7. Un revestimiento (16, 116) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado porque la 30 anchura de cada una de dichas bandas (19) que delimitan dicho al menos un canal (20) es inferior a 2 mm.

8. Un revestimiento (16, 116) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, caracterizado porque la altura de dicho al menos un canal (20) es superior a 2 mm.

9. Un revestimiento (16, 116) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, caracterizado porque la altura de dicho al menos un canal (20) es inferior a 15 mm.

10. Un revestimiento (16, 116) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, caracterizado porque comprende una segunda pared (18) interconectada con dicha primera pared (17, 117) a través de al menos alguna 40 de dichas bandas (19) y situada opuesta a dicha primera pared (17, 117) .

11. Un revestimiento (116) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-10, caracterizado porque el material de la primera pared (117) tiene una resistencia de temperatura mayor que el material de las bandas (19) .

12. Un revestimiento (116) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-11, caracterizado porque el material de la primera pared (117) comprende acero.

13. Un revestimiento (116) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-12, caracterizado porque el

material de las bandas (19) comprende cobre como constituyente principal. 50

14. Una sección de turbina (2) para un motor de turbina de gas, caracterizada porque comprende un revestimiento (16, 116) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-14.


 

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