Rotor para turbomáquinas con álabes con corona.

Rotor para turbomáquinas incluyendo una fila (3) de álabes (4) teniendo cada uno una dirección (D) de movimiento del rotor (1),

un perfil delantero convexo (18) y un perfil trasero cóncavo (17); un aro exterior (5) incluyendo una pluralidad de sectores (6) adyacentes uno a otro y cada uno de los cuales está fijado al extremo libre de un álabe respectivo (4); una pluralidad de elementos amortiguadores (16) acoplados al aro exterior (5) para amortiguar las vibraciones de los álabes (4); donde cada elemento amortiguador (16) está dispuesto radialmente dentro del aro exterior (5) entre los álabes (4) de un par respectivo de álabes adyacentes (4a, 4b), tiene una superficie radialmente exterior (23, 28), que está dispuesta de manera que esté en contacto con ambos sectores (6a, 6b) fijados a los álabes (4) del par respectivo de álabes (4a, 4b), e incluye una tira delantera (19) y una tira trasera (20) que son sustancialmente transversales con respecto a la dirección (D) de movimiento y están fijadas una a otra; estando dispuestas las tiras delantera y trasera (19, 20) de manera que estén en contacto con el sector delantero (6a) y, respectivamente, el sector trasero (6b) de los dos sectores (6) fijados a los álabes (4) del par respectivo de álabes (4a, 4b); y caracterizándose el rotor (1) porque cada elemento amortiguador (16) incluye lengüetas radiales (26, 35, 39) dispuestas sustancialmente de manera que estén en contacto en parte (26) con el perfil trasero cóncavo (17) del álabe delantero (4a), en parte (35) con el perfil delantero convexo (18) del álabe trasero (4b), y en parte (39) con el perfil trasero cóncavo (17) del álabe trasero (4b) del par respectivo de álabes (4a, 4b).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/IT2009/000086.

Solicitante: GE Avio S.r.l.

Nacionalidad solicitante: Italia.

Dirección: Via I Maggio 99 Rivalta di Torino (Torino) ITALIA.

Inventor/es: GRILLO,ROSARIO, CALZA,PAOLO, SALVANO,SERGIO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F01D5/22 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F01 MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN GENERAL; MAQUINAS DE VAPOR.F01D MAQUINAS O MOTORES DE DESPLAZAMIENTO NO POSITIVO, p. ej., TURBINAS DE VAPOR (motores de combustión F02; máquinas o motores de líquidos F03, F04; bombas de desplazamiento no positivo F04D). › F01D 5/00 Alabes; Organos de soporte de álabes (alojamiento de los inyectores F01D 9/02 ); Calentamiento, aislamiento térmico, refrigeración, o dispositivos antivibración en los álabes o en los órganos soporte. › Conexiones de álabe con álabe, p. ej. por llanteado.

PDF original: ES-2542160_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Rotor para turbomáquinas con álabes con corona

Campo técnico

La presente invención se refiere a un rotor para turbomáquinas con álabes con corona, siendo dicho rotor del tipo que incluye una fila de álabes teniendo cada uno una dirección de movimiento del rotor, un perfil delantero convexo y un perfil trasero cóncavo; un aro exterior incluyendo una pluralidad de sectores, comúnmente denominados coronas, adyacentes uno a otro y cada uno de los cuales está fijado al extremo libre de un álabe respectivo y está separado de cada sector adyacente por un entrehierro; una pluralidad de elementos amortiguadores acoplados al aro exterior para amortiguar las vibraciones de los álabes; donde cada elemento amortiguador está dispuesto radialmente dentro del aro exterior entre los álabes de un par respectivo de álabes adyacentes, tiene una superficie radialmente exterior, que está dispuesta de manera que esté en contacto con ambos sectores fijados a los álabes del par respectivo de álabes, e incluye una tira delantera y una tira trasera que son sustancialmente transversales con respecto a la dirección de movimiento y están fijadas una a otra; estando dispuestas las tiras delantera y trasera de manera que estén en contacto con el sector delantero y, respectivamente, el sector trasero de los dos sectores fijados a los álabes del par respectivo de álabes.

Antecedentes de la invención Un rotor de este tipo se describe, por ejemplo, en US 5.522.705.

Es conocido que, en el uso, los álabes de un rotor del tipo anterior están sometidos a movimiento de vibración generado tanto por las fuerzas de impulso aplicadas a ellos como por cualquier desequilibrio de la fila de álabes, y que las vibraciones de los álabes pueden ser suficientes para producir repetidas colisiones o raspado de cada sector del aro exterior con los sectores adyacentes y que el raspado puede hacer de forma relativamente rápida que dicho aro exterior se desgaste.

Descripción de la invención El objeto de la presente invención es proporcionar un rotor para una turbomáquina con álabes con corona, que reduce o elimina las vibraciones y los inconvenientes asociados descritos anteriormente.

Según la presente invención se facilita un rotor para turbomáquinas con álabes con corona según lo reivindicado en la reivindicación 1 y, preferiblemente, en cualquiera de las reivindicaciones posteriores que dependen directa o indirectamente de la reivindicación 1.

Breve descripción de los dibujos La presente invención se describirá ahora con referencia a los dibujos acompañantes, que ilustran una realización no limitadora de la misma, en los que:

La figura 1 es una vista en planta parcialmente en sección transversal de un desarrollo de plano parcial de una realización preferida del rotor según la presente invención.

La figura 2 es una vista en perspectiva de la porción de rotor de la figura 1.

La figura 3 es una vista en perspectiva en escala ampliada de un detalle de las figuras 1 y 2.

Y la figura 4 es una vista en planta del detalle de la figura 3.

Mejor modo de llevar a la práctica la invención En las figuras 1 y 2, con el número 1 se designa en conjunto un rotor de una turbomáquina A. El rotor 1 está montado de manera que gire alrededor de un eje 2 en una dirección D e incluye al menos una fila 3 de álabes 4 coaxiales al eje 2; y al menos un aro exterior 5, que cubre la fila 3 y es coaxial al eje 2. El aro exterior 5 consta de una pluralidad de sectores 6, comúnmente denominados coronas, cada uno de los cuales está separado de cada uno de los sectores adyacentes 6 por medio de un entrehierro relativo 7 y está fijado al extremo libre de un álabe respectivo 4.

Cada sector 6 se define por una chapa sustancialmente plana, cuyos bordes laterales se definen por dos superficies circunferenciales planas 8 y 9 que están sustancialmente en un mismo plano y son paralelas una a otra, y por una superficie transversal delantera generalmente convexa 10 (en relación a la dirección D) y por una superficie transversal trasera generalmente cóncava 11 que son complementarias una con respecto a otra. En particular, la superficie transversal delantera 10 de un sector 6 está acoplada a la superficie transversal trasera 11 de un sector 2 5

adyacente 6 con la interposición del entrehierro respectivo 7 cuya anchura es sustancialmente constante.

Según una primera realización (no ilustrada) la anchura del entrehierro 7 es variable; preferiblemente, así, la superficie transversal delantera 10 podría entrar en contacto al menos parcialmente con la superficie transversal trasera 11.

Según otra realización alternativa (no ilustrada) las superficies transversales 10 y 11 se pueden elegir de entre un grupo de pares de superficies con diferentes geometrías; además, los entrehierros 7 de un aro exterior 5 pueden ser de anchuras diferentes.

Cada sector 6 también está provisto de una superficie radialmente exterior 12 y una superficie radialmente interior 13 que están sustancialmente a nivel y son sustancialmente paralelas una a otra. En particular, la superficie radialmente interior 13 se divide en una porción delantera 14 y una porción trasera 15 por el extremo libre del álabe relativo 4.

El rotor 1 también incluye una pluralidad de elementos amortiguadores 16, cada uno de los cuales está dispuesto de manera que esté a horcajadas de un par respectivo de sectores 6.

Por razones de sencillez, la descripción siguiente se refiere a un solo par de sectores adyacentes 6, sobre los que va a horcajadas un elemento amortiguador relativo 16; y los términos delantero y trasero se usan, como antes, en relación a la dirección D. Además, según lo ilustrado en la figura 2, en el par de sectores 6 aquí considerado, el sector 6 dispuesto en la parte delantera y los elementos integralmente conectados a él se indican por la letra índice "a", mientras que el sector 6 dispuesto en la parte trasera y los elementos integralmente conectados a él se indican por la letra índice "b".

El elemento amortiguador 16 se define por una chapa sustancialmente plana dispuesta de manera que esté en contacto con la porción trasera 15 de la superficie radialmente interior 13 del sector 6a y con la porción delantera 14 de la superficie radialmente interior 13 del sector 6b. Además, como se describirá más plenamente más adelante en este documento, un extremo delantero del elemento amortiguador 16 está dispuesto sustancialmente de manera que esté en contacto con un perfil trasero cóncavo 17 del álabe 4a que soporta el sector 6a, mientras que un extremo trasero del elemento amortiguador 16 está dispuesto sustancialmente de manera que esté en contacto con un perfil delantero convexo 18 del álabe 4b que soporta el sector 6b.

Según lo ilustrado en la figura 3, cada elemento amortiguador 16 incluye una tira delantera 19 y una tira trasera 20 que son sustancialmente transversales con respecto a la dirección D. En particular, la tira delantera 19 está conectada a una sección intermedia de la tira trasera 20 por medio de dos tiras 21, que se extienden desde respectivos extremos de la tira delantera 19, son sustancialmente paralelas a la dirección D y delimitan, con las tiras delantera 19 y trasera 20, un agujero 22.

La tira delantera 19 tiene una superficie radialmente exterior 23 y está delimitada anteriormente por un borde 24 sustancialmente paralelo al perfil trasero cóncavo 17 del álabe 4a. Dos apéndices 25 sobresalen hacia delante del borde 24 y están curvados hacia dentro en un ángulo recto de manera que definan dos lengüetas radiales 26, dispuestas sustancialmente de manera que estén en contacto con el perfil trasero cóncavo 17 del álabe 4a; mientras que un saliente 27 sobresale radialmente hacia fuera de una porción central de la superficie radialmente exterior 23 en una posición que mira a y está en contacto con la porción trasera 15 del sector 6a.

La tira trasera 20 tiene una superficie radialmente exterior 28 que está en el mismo plano que la superficie radialmente exterior 23 de la tira delantera 19 y está provista de un saliente 29, que se extiende sustancialmente a lo largo de toda la longitud de la tira trasera 20 y sobresale radialmente hacia fuera de la superficie radialmente exterior 28 en una posición que mira a y está en contacto con la porción delantera 14 del sector 6b. La tira trasera 20 está delimitada posteriormente por un borde 30 sustancialmente paralelo al perfil delantero convexo 18 del álabe 4b e incluye una porción central 31 dispuesta entre las tiras 21 y dos porciones de extremo 32 y 33 que se extienden desde los extremos opuestos de la porción central 31.

La porción central 31 está provista en el centro... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Rotor para turbomáquinas incluyendo una fila (3) de álabes (4) teniendo cada uno una dirección (D) de movimiento del rotor (1) , un perfil delantero convexo (18) y un perfil trasero cóncavo (17) ; un aro exterior (5) incluyendo una pluralidad de sectores (6) adyacentes uno a otro y cada uno de los cuales está fijado al extremo libre de un álabe respectivo (4) ; una pluralidad de elementos amortiguadores (16) acoplados al aro exterior (5) para amortiguar las vibraciones de los álabes (4) ; donde cada elemento amortiguador (16) está dispuesto radialmente dentro del aro exterior (5) entre los álabes (4) de un par respectivo de álabes adyacentes (4a, 4b) , tiene una superficie radialmente exterior (23, 28) , que está dispuesta de manera que esté en contacto con ambos sectores (6a, 6b) fijados a los álabes (4) del par respectivo de álabes (4a, 4b) , e incluye una tira delantera (19) y una tira trasera (20) que son sustancialmente transversales con respecto a la dirección (D) de movimiento y están fijadas una a otra; estando dispuestas las tiras delantera y trasera (19, 20) de manera que estén en contacto con el sector delantero (6a) y, respectivamente, el sector trasero (6b) de los dos sectores (6) fijados a los álabes (4) del par respectivo de álabes (4a, 4b) ; y caracterizándose el rotor (1) porque cada elemento amortiguador (16) incluye lengüetas radiales (26, 35, 39) dispuestas sustancialmente de manera que estén en contacto en parte (26) con el perfil trasero cóncavo (17) del álabe delantero (4a) , en parte (35) con el perfil delantero convexo (18) del álabe trasero (4b) , y en parte (39) con el perfil trasero cóncavo (17) del álabe trasero (4b) del par respectivo de álabes (4a, 4b) .

2. Rotor según la reivindicación 1, donde la tira delantera (19) se extiende transversalmente con respecto al álabe delantero (4a) del par respectivo de álabes adyacentes (4a, 4b) y a lo largo del perfil trasero cóncavo (17) del álabe delantero (4a) propiamente dicho.

3. Rotor según la reivindicación 1 o 2, donde la tira trasera (20) se extiende transversalmente con respecto al álabe trasero (4b) del par respectivo de álabes adyacentes (4a, 4b) y abraza parcialmente dicho álabe trasero (4b) ; extendiéndose la tira trasera (20) en parte a lo largo del perfil delantero convexo (18) y en parte a lo largo del perfil trasero cóncavo (17) del álabe trasero (4b) .

4. Rotor según una de las reivindicaciones anteriores, donde cada elemento amortiguador (16) , a lo largo de su superficie radialmente exterior (23, 28) , está provisto de medios de contacto primero y segundo (27, 29) , que se adhieren a una porción trasera (15) y, respectivamente, a una porción delantera (14) de superficies radialmente internas (13) de los dos sectores (6a, 6b) fijados a los álabes (4) del par respectivo de álabes (4a, 4b) .

5. Rotor según la reivindicación 4, donde los medios de contacto primero y segundo (27, 29) incluyen un primer y, respectivamente, un segundo saliente (27, 29) , que sobresalen radialmente hacia fuera de la superficie radialmente exterior (23, 28) del elemento amortiguador (16) .

6. Rotor según la reivindicación 4 o 5, donde al menos uno de dichos medios de contacto primero y segundo (27, 29) está recubierto con un material antidesgaste.

7. Rotor según una de las reivindicaciones anteriores, donde cada elemento amortiguador (16) incluye medios de acoplamiento (37, 40) para fijarlo aro exterior (5) .

8. Rotor según la reivindicación 7, donde los medios de acoplamiento (37, 40) de cada elemento amortiguador (16) enganchan el sector trasero (6b) de los dos sectores (6) fijados a los álabes (4) del par respectivo de álabes (4a, 4b) .

9. Rotor según una de las reivindicaciones anteriores, donde cada elemento amortiguador (16) incluye una chapa provista de al menos un agujero (22) , y un centro de gravedad (G) ; siendo la posición del centro de gravedad (G) y el peso del elemento amortiguador (16) una función de la forma, de la posición y de las dimensiones de dicho agujero (22) ; y eligiéndose cada elemento amortiguador (16) de entre una pluralidad de elementos amortiguadores

(16) que tienen agujeros (22) que son diferentes uno de otro.

10. Rotor según una de las reivindicaciones anteriores, donde los elementos amortiguadores (16) difieren uno de otro y se eligen de manera que equilibren dinámicamente dicho rotor (1) .

11. Rotor según una de las reivindicaciones anteriores, donde al menos un elemento amortiguador (16) se hace de un material antidesgaste.

12. Rotor según una de las reivindicaciones anteriores, donde cada sector (6) está separado, al menos parcialmente, de cada sector adyacente (6) por medio de un entrehierro (7) .

13. Rotor según la reivindicación 12, donde todos los entrehierros (7) son de la misma anchura.

14. Rotor según la reivindicación 12, donde todos los entrehierros (7) son de anchuras diferentes.

 

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