Segmento de rotor para un rotor de una turbomáquina.

Segmento de rotor (10) para el rotor de una turbomáquina, sobre cuyo perímetro exterior están previstas unas ranuras de sujeción de álabe de paleta (16) que se extienden en la dirección axial del rotor,

en las cuales está dispuesto en cada caso un álabe de paleta (18) con un pie de álabe (20) correspondiente a la ranura de álabe de paleta (16), con unas superficies de asiento (34) previstas en cada caso sobre los álabes de paleta (18) y que están dirigidas radialmente hacia dentro, en donde para guiar un refrigerante a lo largo de la superficie de rotor frontal (28) unos elementos de obturación (30) en forma de chapa hacen contacto con la superficie de asiento (34), bajo la acción de la fuerza centrífuga, y en donde para proteger los elementos de obturación (30) contra un desplazamiento en dirección perimétrica al menos uno de los elementos de obturación (30) presenta una abertura (44), prevista en el elemento de obturación (30), para alojar un elemento de bloqueo (46, 62), y en donde están previstos un orificio (58) alineado con la abertura (44) y un elemento de bloqueo (46, 62) fijado en su posición que se asienta en el orificio (58) y en la abertura (44), caracterizado porque el orificio (58) está dispuesto en el pie de álabe (20) y el elemento de bloqueo (62) está protegido contra pérdidas mediante una chapa de protección (66) en forma de Z, cuyo primer extremo hace contacto entre el elemento de obturación (30) y el lado frontal (26) del pie de álabe (20).

Segmento de rotor para un rotor de una turbomáquina

La invención se refiere a un segmento de rotor conforme al preámbulo de la reivindicación 1.

Se conoce por ejemplo un segmento de rotor axial del género expuesto para una turbina o un rotor de turbina de la publicación para información de solicitud de patente alemana DE 1 963 364. El segmento de rotor, que comprende un disco de rotor, presenta sobre su perímetro exterior varias ranuras de sujeción que discurren en dirección axial para álabes de paleta de la turbina. Frontalmente sobre el disco de rotor está prevista con ello una ranura de alojamiento, que gira sin fin, para chapas de obturación. Sobre una pared lateral de la ranura de alojamiento están previstos varios resaltes distribuidos uniformemente en dirección perimétrica, que cubren parcialmente la base de ranura de la ranura de alojamiento. En la ranura de alojamiento se asientan unas chapas de obturación en forma de placa, que presentan en su arista interior dispuesta radialmente dentro un engrosamiento por ambos lados, cuya anchura se corresponde aproximadamente con la anchura de ranura de la ranura de alojamiento. El engrosamiento está interrumpido por segmentos, según se mira en dirección perimétrica, por unas escotaduras que están configuradas con una anchura correspondiente a los resaltes de la ranura de alojamiento. Por medio de esto la chapa de obturación puede insertarse en la ranura de alojamiento desde fuera, mediante un movimiento puramente radial, y después de un desplazamiento en dirección perimétrica, cuyo recorrido de desplazamiento se corresponde aproximadamente con la anchura del resalte, engancharse en el mismo. El engrosamiento de la chapa de obturación se acopla después por detrás con los resaltes de la ranura de alojamiento, de tal modo que la chapa de obturación no puede moverse hacia fuera. Para el montaje de todas las chapas de obturación éstas deben insertarse sucesivamente en la ranura de alojamiento y sólo a continuación desplazarse conjuntamente en dirección perimétrica. Por medio de esto se evita la necesidad de un cerrojo de chapa de obturación. Después de insertarse las chapas de obturación y los álabes de paleta se introducen las aristas exteriores de las chapas de obturación en unas ranuras, en el lado de la plataforma, de los álabes de paleta, de tal manera que estos últimos quedan protegidos contra un desplazamiento axial. Para finalizar el montaje las chapas de obturación se fijan mediante un tornillo en su posición elevada. Cada ampliación hace después contacto con el resalte. Mediante esta disposición de las piezas constructivas puede separarse y obturarse una primera cámara, que está situada entre la chapa de obturación y el lado frontal del disco de rotor, con relación a una segunda cámara, situada en el otro lado de la chapa de obturación para guiar diferentes medios. Para conseguir una obturación especialmente buena, la chapa de obturación hace contacto con su ampliación en aquella pared lateral de la ranura de alojamiento sobre la que no está previsto ningún resalte. Aparte de esto una arista interior, que discurre cónicamente, es responsable de que la chapa de obturación, bajo la influencia de la fuerza centrífuga, sea presionada contra la pared lateral sin resaltes de la ranura de alojamiento.

Un inconveniente de la disposición conocida estriba en la compleja estructura de las superficies laterales del disco de rotor y de la chapa de obturación, con resaltes y rebajos. Otro inconveniente estriba en la utilización de un tornillo para asegurar las chapas de obturación contra un desplazamiento en dirección perimétrica. A causa del esfuerzo térmico alternante en funcionamiento y parada y a causa del gas caliente que fluye a través de la turbina pueden producirse problemas de corrosión y resistencia en el enroscado. En ciertas circunstancias éste no puede aflojarse según lo establecido. En este caso el tornillo se taladra, en donde este proceso normalmente se lleva a cabo sobre el rotor situado todavía en la mitad de carcasa inferior de la turbina de gas. Con ello puede suceder que caigan virutas en la mitad de carcasa inferior, que pueden provocar impurezas indeseadas durante el subsiguiente funcionamiento.

Además de esto, del documento FR 2 524 933 se conoce una protección para álabes de paleta contra un desplazamiento axial, que se sujetan mediante una chapa desplazable en dirección perimétrica. La disposición allí mostrada, sin embargo, no es adecuada para obturar una cámara próxima al disco con relación a una cámara disponible más allá de la chapa.

Asimismo se conoce de la publicación para información de solicitud de patente alemana DE 30 33 768 A1 un grupo constructivo de rotor de una turbina, que presenta un anillo de obturación enterizo para una protección axial de álabes de paleta. El anillo de obturación enterizo del documento DE 30 33 768 A1 se engancha al disco de turbina a modo de un cierre de bayoneta. Para esto se disponen alternativamente unos resaltes y rebajos distribuidos a lo largo del perímetro, tanto sobre el disco de turbina como sobre el anillo de obturación. Para el montaje se coloca el anillo de obturación sobre el disco de rotor, en donde los rebajos y resaltes están situados mutuamente enfrentados. A continuación pueden engancharse estos mutuamente entre sí mediante una rotación insignificante de ambas piezas. A causa de la forma constructiva integral del anillo de obturación, éste puede utilizarse por ejemplo solamente en turbinas de avión, ya que sus turbinas se componen en dirección axial mediante apilado. Por el contrario, las turbinas de gas estacionarias se componen de dos mitades de carcasa, que rodean por completo el rotor montado.

La tarea de la invención es por ello la aportación de un segmento de rotor axial para una turbina de gas estacionaria, que esté mejorado en relación con el montaje y el desmontaje de elementos de obturación.

La tarea dirigida al segmento de rotor es resuelta mediante un segmento de rotor del género expuesto, con las particularidades de la reivindicación 1.

La invención se basa en el reconocimiento de que una protección especialmente fiable de los elementos de obturación es posible en especial si el lugar en el que se apoyan los elementos de obturación bajo la fuerza centrífuga en el rotor y el lugar en el que se protegen los diferentes elementos de obturación contra un desplazamiento en dirección perimétrica, están situados lo más cerca posible uno del otro. En otras palabras: la distancia existente en dirección radial del rotor entre aquella superficie del rotor, con la que hace contacto el elemento de obturación bajo la fuerza centrífuga, y el lugar de la protección del elemento de obturación contra un desplazamiento perimétrico debería ser lo más pequeña posible. Esto significa que los elementos de obturación que se apoyan en una superficie de asiento de un álabe de paleta deberían estar igualmente protegidos, en su región exterior, contra un desplazamiento en dirección perimétrica. Para indicar con ello la estructura más sencilla posible para una protección perimétrica, está previsto un elemento de bloqueo en forma de perno. El elemento de bloqueo se asienta por un lado en una abertura que está prevista en el elemento de obturación. Por otro lado el elemento de bloqueo en forma de perno se asienta en un orificio, el cual está dispuesto en la superficie frontal de un pie de álabe de paleta. La abertura en el elemento de obturación es con ello relativamente próxima a aquella arista del elemento de obturación, que hace contacto con la superficie de asiento del rotor. La superficie de asiento puede formar parte, de forma preferida, de un lado inferior de una plataforma del álabe de paleta. A causa del elemento de obturación que hace contacto fijo bajo la acción de la fuerza centrífuga con la superficie de asiento, entre el elemento de obturación y el pie de álabe de paleta sólo se producen unos movimientos relativos insignificantes, si es que se producen. La fijación perimétrica del elemento de obturación se realiza según esto en aquel componente, en el que se apoya el elemento de obturación en funcionamiento y que de este modo también determina la posición y el movimiento del elemento de obturación. Con ayuda de una disposición de esta clase puede evitarse con seguridad un desgaste en la superficie de asiento, en el elemento de obturación y en el elemento de bloqueo. El posicionamiento radial del elemento de bloqueo con relación al rotor se ha elegido consecuentemente de tal manera, que su posición está asentada en una región con movimiento neutro con relación al álabe de paleta, de tal modo que no es necesaria una compensación de los movimientos causados por el funcionamiento en... [Seguir leyendo]

1. Segmento de rotor (10) para el rotor de una turbomáquina, sobre cuyo perímetro exterior están previstas unas ranuras de sujeción de álabe de paleta (16) que se extienden en la dirección axial del rotor, en las cuales está dispuesto en cada caso un álabe de paleta (18) con un pie de álabe (20) correspondiente a la ranura de álabe de paleta (16), con unas superficies de asiento (34) previstas en cada caso sobre los álabes de paleta (18) y que están dirigidas radialmente hacia dentro, en donde para guiar un refrigerante a lo largo de la superficie de rotor frontal (28) unos elementos de obturación (30) en forma de chapa hacen contacto con la superficie de asiento (34), bajo la acción de la fuerza centrífuga, y en donde para proteger los elementos de obturación (30) contra un desplazamiento en dirección perimétrica al menos uno de los elementos de obturación (30) presenta una abertura (44), prevista en el elemento de obturación (30), para alojar un elemento de bloqueo (46, 62), y en donde están previstos un orificio (58) alineado con la abertura (44) y un elemento de bloqueo (46, 62) fijado en su posición que se asienta en el orificio (58) y en la abertura (44), caracterizado porque el orificio (58) está dispuesto en el pie de álabe (20) y el elemento de bloqueo (62) está protegido contra pérdidas mediante una chapa de protección (66) en forma de Z, cuyo primer extremo hace contacto entre el elemento de obturación (30) y el lado frontal (26) del pie de álabe (20).

2. Segmento de rotor (10) según la reivindicación 1, en el que en cada caso el orificio (58) está dispuesto más cerca de la superficie de asiento (34) dirigida radialmente hacia dentro, y la abertura (44) está dispuesta más cerca de aquel borde (32) del elemento de obturación (30), que hace contacto con la superficie de asiento (34) del álabe de paleta (18), que de un borde (36) interior del elemento de obturación (30).

3. Segmento de rotor (10) según la reivindicación 1 ó 2, en el que el elemento de bloqueo (46, 62) presenta una abertura frontal para el desmontaje.

4. Segmento de rotor (10) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que los elementos de obturación (30) forman en dirección perimétrica, situados unos junto a otros, un anillo de obturación que se asienta en una ranura anular (38), ranura anular (38) que está prevista sobre una superficie perimétrica, la cual está dispuesta sobre una superficie lateral frontal del rotor.