Compresor centrífugo equipado con un marcador de medición de desgaste y procedimiento de seguimiento de desgaste utilizando este marcador.

Compresor centrífugo (1) de turbina de gas (10) con entrada de aire radial (5),

que comprende un impulsor (10) equipado con palas (11) y una tapa (12) de circulación flujo de aire (F1) hacia las palas (11) y que presenta una zona anular de codo (12a) en una parte sensiblemente media, caracterizado por que la tapa (12) está recubierta de un revestimiento abrasible y por que en la parte sensiblemente media está mecanizado en el revestimiento abrasible al menos un hueco de marcado (M1 a M3, Mi) de profundidad determinada (P1 a P3) denominado marcador.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2012/052189.

Solicitante: TURBOMECA.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: B.P. 2 64511 Bordes FRANCIA.

Inventor/es: JACTAT,PAUL-ETIENNE, LEBRUSQ,PASCAL, SARRAMEA,JÉRÔME, SCUILLER,LIONEL.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F04D27/00 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F04 MAQUINAS DE LIQUIDOS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO; BOMBAS PARA LIQUIDOS O PARA FLUIDOS COMPRESIBLES.F04D BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO NO POSITIVO (bombas de inyección de combustible para motores F02M; bombas iónicas H01J 41/12; bombas electrodinámicas H02K 44/02). › Control, p. ej. regulación de las bombas, instalaciones o sistemas de bombeo especialmente adaptadas para fluídos compresibles.
  • F04D29/42 F04D […] › F04D 29/00 Partes constitutivas, detalles o accesorios (elementos de máquinas en general F16). › en bombas radiales o helicocentrífugas.

PDF original: ES-2546911_T3.pdf

 

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Compresor centrífugo equipado con un marcador de medición de desgaste y procedimiento de seguimiento de desgaste utilizando este marcador.
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Compresor centrífugo equipado con un marcador de medición de desgaste y procedimiento de seguimiento de desgaste utilizando este marcador.

Fragmento de la descripción:

Compresor centrífugo equipado con un marcador de medición de desgaste y procedimiento de seguimiento de desgaste utilizando este marcador

Ámbito técnico

La invención se refiere a un compresor centrífugo de turbina de gas, equipado con un marcador de seguimiento de desgaste, así como a un procedimiento de medición de desgaste de compresor centrífugo utilizando un marcador de este tipo.

La invención se aplica en particular a los turbomotores de helicópteros, especialmente a los turbomotores de compresores de una o dos etapas.

El desgaste por erosión afecta a las piezas principales de la vena de aire de un motor equipado con al menos un compresor centrífugo con una entrada de aire radial. Las piezas del compresor, y las zonas de estas piezas más expuestas a la erosión, son respectivamente: el impulsor, en particular los bordes de ataque de las palas principales; el difusor radial, especialmente los bordes de ataque de los álabes; y la tapa del impulsor, en particular a nivel del codo de la tapa.

La invención se refiere de modo más general al ámbito del seguimiento del buen funcionamiento de una turbina, necesitando este seguimiento la detección de la erosión provocada en general por ingestión de cuerpos extraños en la vena, en particular de arena.

Estado de la técnica

Una solución conocida es medir la erosión de un compresor en el borde de ataque de las palas principales del impulsor, en particular por endoscopia. El documento de patente FR 2 938 651 describe un procedimiento de este tipo de medición de desgaste del borde de ataque de una pala rotatoria de impulsor. A una distancia determinada del borde de ataque está realizada una marca permanente y esta distancia es seguida por un endoscopio situado en un campo de visión que incluye la marca y una parte del borde de ataque. Medios de tratamiento de las imágenes facilitadas por el endoscopio permiten deducir la posición del borde de ataque con respecto a la marca.

Sin embargo, la medición del retroceso de los bordes de ataque de las palas principales de impulsor esta caracterizada por una alta imprecisión y el acceso a las palas es difícil sin desmontaje del motor. Además, la colocación de testigo en piezas rotatorias es difícil de poner en práctica en razón de las elevadas tensiones del impulsor en funcionamiento. Además, no se dispone de referencia fiable para medir la posición del testigo con respecto a un borde de ataque de pala cuando este último está sometido totalmente a la erosión. El documento FR 2 942 267 divulga igualmente la utilización de un testigo de desgaste colocado sobre el impulsor.

De manera general, estas imprecisiones sobre la caracterización del desgaste de las piezas pueden provocar un diagnóstico erróneo sobre el estado de las piezas, y un desmontaje prematuro o tardío del motor. Tales imprecisiones no permiten elaborar un mantenimiento dirigido por pieza

Exposición de la invención

La invención está destinada a liberarse de estos inconvenientes, en particular está destinada a realizar una medición precisa de la erosión de los compresores, sin desmontaje del motor, así como una instalación fácil. Para hacer esto, aunque el desgaste de las tapas de compresor no sea crítico, lo que a priori no incita a utilizarlas como marcador, se ha destacado que implantar un testigo en la tapa puede ser útil para caracterizar el desgaste. En efecto, el codo de las tapas se erosiona y el seguimiento de esta erosión por un marcado adaptado permite tal caracterización del desgaste, no solamente de las tapas, sino igualmente de las piezas adyacentes de los compresores, en particular de las palas de impulsor.

De modo más preciso, la presente invención tiene por objeto un compresor centrífugo de turbina de gas con entrada de aire radial. Tal compresor comprende un impulsor equipado con palas y una tapa de circulación del flujo de aire hacia las palas. La tapa, que está recubierta por un revestimiento abrasible, presenta una zona anular de codo en una parte sensiblemente media. En esta zona de codo, se mecaniza en el revestimiento abrasible al menos un hueco de marcado de profundidad determinada, denominado marcador. Preferentemente, este compresor constituye la primera etapa de compresión de un turbomotor de una, dos o varias etapas.

De acuerdo con particularidades ventajosas:

- al menos dos, preferentemente al menos tres grupos de al menos dos, preferentemente al menos tres marcadores, están repartidos a lo largo de la zona de codo de la tapa;

- los marcadores de cada grupo tienen profundidades iniciales diferentes y cuantificadas;

- los marcadores de cada grupo pueden estar en alineación en la citada zona de codo y su implantación puede ser elegida entre un meridiano, un radio y una línea inclinada entre meridiano y radio;

- los marcadores son de forma elegida entre una forma cilíndrica, preferentemente un fresado de base circular u oblonga, de casquete esférico, de forma cónica, y de ranurado.

La invención se refiere igualmente a un procedimiento de seguimiento de desgaste de un compresor centrífugo del tipo descrito anteriormente. En este procedimiento:

- se realiza por mecanizado al menos un marcado de al menos un hueco de profundidad determinada en el revestimiento abrasible del codo de la tapa;

- se efectúan exámenes por endoscopia sucesivamente en el tiempo;

- en cada examen, se introduce un endoscopio en el compresor y se sitúa una extremidad activa del endoscopio enfrente de la o de las marcas para facilitar una señal de imagen de las marcas;

- un tratamiento de la señal endoscópica facilita un número de marcas restantes y se aplica un criterio de desmontaje del motor en función de este número y de datos de desgaste comparativos.

De acuerdo con modos de realización preferidos:

- las marcas presentan profundidades diferentes y se cuantifica la diferencia entre dos profundidades más próximas en correspondencia con un grado de avance de desgaste calibrado;

- las marcas están repartidas regularmente sobre la circunferencia del codo de la tapa, individualmente o por grupos de al menos dos marcas, preferentemente al menos tres;

- una comparación entre los recuentos de marcas restantes durante exámenes sucesivos facilita una medición de la velocidad de erosión y un estado de avance del desgaste de la tapa así como, por extrapolación a partir de datos memorizados relativos a correlaciones de desgaste entre las piezas de compresor, el de las otras piezas del compresor;

- el criterio de decisión compara, en cada examen, el número de marcas restantes con un número crítico establecido en función de los datos memorizados y cuando se llega al número crítico se desmonta el motor para la sustitución de las piezas desgastadas.

Presentación de las figuras

Otros datos, características y ventajas de la presente invención se pondrán de manifiesto con la lectura de la descripción no limitada que sigue, refriéndose a las figuras anejas, que representan, respectivamente:

- la figura 1, una vista en corte parcial de un turbomotor de helicóptero que comprende un compresor de acuerdo con la invención;

- la figura 2, una vista axial parcial de una tapa de acuerdo con la invención que comprende dos grupos de tres marcas alineadas sobre un radio y sobre un meridiano del codo de la tapa;

- la figura 3, una vista general axial de un ejemplo de tapa de acuerdo con la invención que comprende tres grupos de tres marcadores alineados sobre un meridiano, y -las figuras 4 y 5, vistas en corte y en perspectiva de tres marcadores de uno de los grupos precedentes, y -la figura 6, un ejemplo de organigrama de las etapas de puesta en práctica del procedimiento de medición de desgaste de acuerdo con la invención.

Descripción detallada

El turbomotor 100 ilustrado por la vista en corte de la figura 1 comprende, sensiblemente de simetría axial alrededor del eje central XX: un compresor centrífugo 1; turbinas 2 y 3 de arrastre del compresor 1 y ejes de potencia del helicóptero (hélice, caja de transmisión, etc.) a través de un árbol pasante 4; una entrada radial 5 de un manguito de circulación 50 de un flujo de aire fresco F1 y una cámara de combustión 6.

De modo más preciso, el compresor centrífugo 1 comprende principalmente un impulsor de compresión 10 provisto de palas 11 y alimentado por el aire F1, una tapa 12 que limita un canal anular por el cual fluye el flujo F1, y un difusor radial 13 de aletas 14.

En funcionamiento, el flujo de aire F1 es aspirado en primer lugar hacia la entrada de aire fresco 5, y después comprimido entre las palas 11 del impulsor... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Compresor centrífugo (1) de turbina de gas (10) con entrada de aire radial (5) , que comprende un impulsor (10) equipado con palas (11) y una tapa (12) de circulación flujo de aire (F1) hacia las palas (11) y que presenta una zona anular de codo (12a) en una parte sensiblemente media, caracterizado por que la tapa (12) está recubierta de un revestimiento abrasible y por que en la parte sensiblemente media está mecanizado en el revestimiento abrasible al menos un hueco de marcado (M1 a M3, Mi) de profundidad determinada (P1 a P3) denominado marcador.

2. Compresor centrífugo de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual al menos dos (G1, G2) , preferentemente al menos tres grupos (G3 a G5) de al menos dos, preferentemente al menos tres marcadores (M1 a M3) , están repartidos regularmente a lo largo de la zona de codo (12a) de la tapa (12) .

3. Compresor centrífugo de acuerdo con la reivindicación 2, en el cual los marcadores (M1 a M3) de cada grupo (G1 a G5) tienen profundidades iniciales (P1 a P3) diferentes y cuantificadas.

4. Compresor centrífugo de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 o 3, los marcadores (M1 a M3) de cada grupo (G3 a G5) están en alineación en la citada zona de codo (12a) y su implantación es elegida entre un meridiano (120) , un radio (121) y una línea inclinada entre meridiano y radio.

5. Compresor centrífugo de acuerdo con la reivindicación precedente, en el cual los marcadores (M1 a M3) de un mismo grupo (G1 a G5) están suficientemente próximos, al menos 10 mm, para ser aptos para poder experimentar el mismo tipo de erosión.

6. Compresor centrífugo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual los marcadores (M1 a M3, Mi) tienen una abertura máxima inferior a 1 mm con el fin de no ser obturados por la ingestión de cuerpos extraños, en particular de granos de arena.

7. Compresor centrífugo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual los marcadores (M1 a M3, Mi) son de forma elegida entre una forma cilíndrica, preferentemente un fresado de base circular u oblonga, de casquete esférico, de forma cónica, y de ranurado.

8. Procedimiento de seguimiento de desgaste de un compresor centrífugo del tipo descrito anteriormente, caracterizado por que comprende las etapas siguientes:

- se realiza por mecanizado (100) en el revestimiento abrasible del codo (12a) de la tapa al menos una marca (M1 a M3, Mi) de al menos un hueco de profundidad (P1 a P3) determinada;

- se efectúan sucesivamente en el tiempo (Tj) exámenes por endoscopia (200) ;

- en cada examen, se introduce un endoscopio en el compresor y se sitúa una extremidad activa del endoscopio enfrente de la o de las marcas (M1 a M3, Mi) para facilitar una señal de imagen de las marcas;

- un tratamiento (DTS) de la señal endoscópica (300) facilita un número de marcas restantes (Nr) y se aplica un criterio de decisión (CD) de desmontaje del motor (500) en función de este número (Nr) y de datos de desgaste comparativos (DATOS) .

9. Procedimiento de seguimiento de desgaste de acuerdo con la reivindicación precedente, en el cual las marcas (M1 a M3) presentan profundidades diferentes (P1 a P3) y la diferencia entre dos profundidades más próximas está cuantificada en correspondencia con un grado de avance de desgaste calibrado.

10. Procedimiento de seguimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 o 9, en el cual las marcas (Mi) están regularmente repartidas sobre la circunferencia del codo de la tapa (12a) , individualmente o por grupos (G3 a G5) de al menos dos marcas, preferentemente al menos tres (M1 a M3) .

11. Procedimiento de seguimiento de desgaste de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en el cual una comparación entre los recuentos de marcadores restantes (Nr) durante exámenes sucesivos facilita (400) una medición de la velocidad de erosión (Ve) y un estado de avance del desgaste de la tapa (Au) así como, por extrapolación a partir de datos (DATOS) memorizados relativos a correlaciones de desgaste entre las piezas de compresor, el de las otras piezas del compresor.

12. Procedimiento de seguimiento de desgaste de acuerdo con la reivindicación precedente, en el cual el criterio de decisión (CD) compara (500) , en cada examen, el número de marcas restantes (Nr) con un número crítico (Nrc) establecido en función de los datos memorizados (DATOS) y el motor es desmontado para la sustitución de las piezas desgastadas cuando se alcanza el número crítico (Ncr) .

 

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