TURBINA DE GAS.

Turbina de gas, equipada con un rotor que se compone de un rotor de turbina (1),

de un eje (11) así como de un rotor compresor y, al tratarse de una turbina de gas de ejes múltiples, este rotor forma parte integrante del sistema de baja tensión; en este caso, el rotor (1) de la turbina comprende por lo menos un disco de guía (3, 4, 5) con unos alabes así como un cono de rotor (9) que desde el disco de guía (5) o de uno de los discos de guía conduce hacia el eje (11); aquel extremo del eje (11), el cual está situado corriente abajo, se encuentra apoyado de manera giratoria en un cojinete (13) con cámara de alojamiento (15) y el espacio interior (25) del eje (11) está realizado como un canal de corriente para el aire de bloqueo (19), el cual conduce hacia la cámara de alojamiento (15), mientras que el espacio (23), que corriente arriba rodea el cono de rotor (9), está realizado como una cámara de corriente para el aire refrigerante (21) que es empleado para la refrigeración de los alabes; turbina de gas ésta que está caracterizada porque el eje (11) comprende -dentro de la zona de la fijación (33) del cono (9) del rotor- un ensanchamiento (27) con un mayor diámetro interior y con un mayor diámetro exterior y por aquél extremo de este ensanchamiento, el cual está situado corriente arriba, están previstas unas aberturas (28) para la entrada del aire refrigerante (21) al ensanchado espacio interior (26) de la cámara de alojamiento (15), mientras que por el extremo del ensanchamiento, el cual está situado corriente abajo, están previstas unas aberturas (29) para la salida del aire refrigerante (21) hacia el espacio (24), situado entre la cámara de alojamiento (15) y el cono (9) del rotor; así como caracterizada porque este ensanchado espacio interior (25) se encuentra estancado -en relación con el espacio interior continuo (25) del eje (11)- por medio de una pared (31) para la separación entre el aire refrigerante (21) y el aire de bloqueo (19)

Turbina de gas.

La presente invención se refiere a una turbina de gas, equipada con un rotor que se compone de un rotor de turbina, de un eje así como de un rotor compresor y, al tratarse de una turbina de gas de ejes múltiples, este rotor forma parte integrante del sistema de baja presión; en este caso, el rotor de la turbina comprende por lo menos un disco de guía con alabes así como un cono de rotor que desde el disco de guía o desde uno de los discos de guía conduce hacia el eje, mientras que aquél extremo del eje, el cual está situado corriente abajo, se encuentra apoyado de manera giratoria en un cojinete con cámara de alojamiento; conforme a lo indicado en el preámbulo de la reivindicación de patente 1). Una forma de disposición de este tipo está descrita en la Memoria de la Patente Núm. 2 680 001 A de los Estados Unidos.

Para poder cumplir con las especificaciones exigidas, los conceptos de los grupos motopropulsores del futuro necesitan unas turbinas de baja presión de marcha rápida con un elevado contenido en AN², con unas altas temperaturas de entrada a la turbina así como con unas formas de construcción cortas y compactas. Con el fin de impedir una entrada de gas caliente, procedente de la corriente principal, así como para poder ajustar el empuje en los cojinetes fijos del sistema de baja presión, hace falta impulsar con aire el hueco (cavidad) entre la última fase de la turbina y la carcasa de salida de la turbina (TEC - Turbine Exit Case). A efectos de una realización óptima de este disco de la turbina, es necesario un diseño de equilibrio térmico (evitación de unos gradientes de temperatura axiales). En las ya realizadas turbinas de baja presión, este aire es tomado, por regla general, en el compresor de baja presión para -a través del eje de la turbina de baja presión- ser conducido hacia la cámara del cojinete posterior de la carcasa de salida. Este aire es empleado como aire de bloqueo en el cojinete así como para la ventilación de la cavidad posterior. Debido a una limitada temperatura del aire de bloqueo (fuego de aceite, carbonización, etc.), resulta que la temperatura de este aire de bloqueo es claramente más frío que el aire de refrigeración que es aplicado sobre el lado opuesto del disco de guía. Como consecuencia, se produce un gradiente de temperatura axial por todo el disco, el que dificulta una realización del disco de guía en su fijación al rotor, la cual sea optimada en cuanto al peso. A causa del cuerpo del disco, el cual se extiende extremadamente hacia dentro -lo cual es, sin embargo, necesario para los conceptos de los grupos motopropulsores de marcha rápida- así como debido a la compacta forma de construcción, resulta que solamente se puede disponer de un muy corto cono del rotor para su fijación en el eje. A causa de esta más reducida longitud de disminución, queda dificultado el diseño mecánico (vida útil de tipo LCF). Sobre todo es así que ya no puede ser aceptado un elevado gradiente de temperatura por el cono del rotor, en su fijación al eje, así como por el disco correspondiente.

La conducción del aire en una turbina convencional de baja presión está indicada, a título de ejemplo, en la Figura 1. En este caso, resulta que sobre el cono de la fijación al rotor es aplicado, por ambos lados, un aire de distintas temperaturas. Por delante de la fijación al eje rige la temperatura del aire refrigerante del alabe de guía, mientras que por detrás de la fijación al eje, en la carcasa de salida de la turbina (TEC), tenemos la temperatura del aire de bloqueo del cojinete. A causa de ello, se presentan unas diferencias en la temperatura con elevadas tensiones térmicas dentro del cono del rotor así como en el correspondiente disco de guía.

Por consiguiente, la presente invención tiene el objeto de proporcionar una turbina de gas con un rotor que se compone de un rotor de turbina, de un eje así como de un rotor compresor y, al tratarse de unas turbinas de gas de ejes múltiples, este rotor forma parte del sistema de baja presión; en este caso, gracias a un diseño de equilibrio térmico ha de ser conseguida una más elevada vida útil dentro de la zona del rotor de la turbina y de su fijación en el eje.

De acuerdo con la presente invención, este objeto es conseguido mediante las características distintivas de la reivindicación de patente 1), en combinación con las características indicadas en el preámbulo de esta reivindicación. A este efecto, el eje comprende -dentro de la zona de ser fijado el cono del rotor- un ensanchamiento con un diámetro interior y con un diámetro exterior que son mayores, y por el extremo de corriente arriba del eje están previstas unas aberturas para la entrada del aire refrigerante a la ensanchada cámara interior del eje, mientras que por el extremo de corriente abajo del eje están previstas unas aberturas para la salida del aire refrigerante hacia la cámara, que está situada entre la cámara de alojamiento y el cono del rotor. La ensanchada cámara interior del eje se encuentra estancada, en relación con la cámara interior continua del eje, por medio de una pared para la separación entre el aire refrigerante y el aire de bloqueo. Gracias a ello, se consigue que tanto sobre el cono del rotor como sobre el correspondiente disco de guía sea aplicado -por ambos lados y en el sentido de un equilibrio térmico- un aire refrigerante con aproximadamente la misma temperatura. No juega aquí ningún papel de importancia una pequeña cantidad de aire de bloqueo que, dado el caso, pueda haber salido de la cámara del cojinete y se haya mezclado con el aire refrigerante.

Unas preferidas ampliaciones de esta forma de realización están caracterizadas en las reivindicaciones secundarias.

A continuación, por medio de los planos adjuntos se explican con más detalles todavía el estado actual de la técnica así como la presente invención. A este efecto, en los planos y en una representación simplificada, efectuada no a escala:

La Figura 1 muestra la vista parcial de sección de un rotor de turbina con una fijación del eje y con su alojamiento, siendo la conducción del aire de tipo convencional; mientras que

La Figura 2 indica la vista parcial de sección de un rotor de turbina con una fijación del eje y siendo el alojamiento así como la conducción del aire conforme a la presente invención.

El rotor de la turbina de la Figura 1 comprende tres discos de guía 6, 7 y 8, provistos de unos alabes. Desde el disco de guía central 7 conduce un cono de rotor 10 hacia el correspondiente eje 12, y el mismo se encuentra embridado en éste último. Por aquél extremo suyo, el cual está situado corriente abajo, este giro 12 se encuentra apoyado, de manera giratoria, en un cojinete 14. El cojinete 14 está dispuesto dentro de una cámara de cojinete 16 que, a su vez, forma parte de la carcasa de salida 18 de la turbina. Por la entrada del eje, esta cámara de cojinete 16 está estancada -de forma no- hermética- por medio de dos juntas de obturación, 41 y 42, que están distanciadas entre si en el sentido axial. Dentro del espacio, situado radialmente por fuera del eje 12 así como corriente arriba del cono de rotor 10, fluye el aire de refrigeración 22. Debido a su aplicación para la refrigeración de los alabes, y esto dentro de las gamas de alta temperatura y de alta presión, este aire refrigerante tiene una temperatura que es más elevada, si bien es todavía apropiada para los fines de refrigeración. Por la parte interior del eje 12 se hace pasar el aire de bloqueo 20, con una temperatura que es claramente inferior a la temperatura del aire refrigerante 22. Este aire de bloqueo 20 es guiado del eje 22 hacia fuera así como entre las juntas de obturación, 41 y 42, y el mismo fluye parcialmente hacia el interior de la cámara de cojinete 16 así como en parte hacia el espacio, que está situado entre el rotor 2 de la turbina y la caja de salida 18 de la turbina. De este modo, resulta que corriente arriba del cono 10 del rotor y corriente abajo del mismo rigen unas temperaturas del aire las cuales son distintas entre si, lo cual puede conducir a tensiones térmicas así como a una más corta vida útil de la fijación del rotor.

En contraposición a ello, la solución de la presente invención, la cual está representada en la Figura 2, se distingue por unas modificaciones en la construcción, las cuales conducen a una modificada distribución de la temperatura del aire. Del rotor 1 de la turbina se pueden apreciar aquí los tres discos de guía 3, 4 y 5. Un cono de rotor 9, que forma parte del correspondiente eje 11, se encuentra íntegramente unido con el disco de guía posterior 5. El cono...

1. Turbina de gas, equipada con un rotor que se compone de un rotor de turbina (1), de un eje (11) así como de un rotor compresor y, al tratarse de una turbina de gas de ejes múltiples, este rotor forma parte integrante del sistema de baja tensión; en este caso, el rotor (1) de la turbina comprende por lo menos un disco de guía (3, 4, 5) con unos alabes así como un cono de rotor (9) que desde el disco de guía (5) o de uno de los discos de guía conduce hacia el eje (11); aquel extremo del eje (11), el cual está situado corriente abajo, se encuentra apoyado de manera giratoria en un cojinete (13) con cámara de alojamiento (15) y el espacio interior (25) del eje (11) está realizado como un canal de corriente para el aire de bloqueo (19), el cual conduce hacia la cámara de alojamiento (15), mientras que el espacio (23), que corriente arriba rodea el cono de rotor (9), está realizado como una cámara de corriente para el aire refrigerante (21) que es empleado para la refrigeración de los alabes; turbina de gas ésta que está caracterizada porque el eje (11) comprende -dentro de la zona de la fijación (33) del cono (9) del rotor- un ensanchamiento (27) con un mayor diámetro interior y con un mayor diámetro exterior y por aquél extremo de este ensanchamiento, el cual está situado corriente arriba, están previstas unas aberturas (28) para la entrada del aire refrigerante (21) al ensanchado espacio interior (26) de la cámara de alojamiento (15), mientras que por el extremo del ensanchamiento, el cual está situado corriente abajo, están previstas unas aberturas (29) para la salida del aire refrigerante (21) hacia el espacio (24), situado entre la cámara de alojamiento (15) y el cono (9) del rotor; así como caracterizada porque este ensanchado espacio interior (25) se encuentra estancado -en relación con el espacio interior continuo (25) del eje (11)- por medio de una pared (31) para la separación entre el aire refrigerante (21) y el aire de bloqueo (19).

2. Turbina de gas conforme a la reivindicación 1) y caracterizada porque la cámara de alojamiento (15) forma parte integrante de una carcasa de salida (17) de la turbina, la cual está situada corriente abajo del rotor (1) de la turbina.

3. Turbina de gas conforme a las reivindicaciones 1) o 2) y caracterizada porque dentro del espacio interior (25) del eje (11) está dispuesto -de forma coaxial así como a una distancia radial- un tubo (32) para la formación de un canal de corriente de forma anular para el aire de bloqueo (19).

4. Turbina de gas conforme a una de las reivindicaciones 1) hasta 3) y caracterizada porque el canal de corriente para el aire de bloqueo (19) conduce, a través de unas aberturas (30) previstas en el eje (11), en el sentido radial hacia fuera así como entre dos juntas de obturación no herméticas (39, 40) de la cámara de alojamiento (15), las cuales están distanciadas entre si en el sentido radial y tienen, por ejemplo, la forma de juntas de cepillo.

5. Turbina de gas conforme a una de las reivindicaciones 1) hasta 4) y caracterizada porque el cono (9) del rotor está fijado en el ensanchamiento (27) del eje (11) por medio de un dentado (34) que tiene un arrastre de forma en la dirección circunferencial; a través de unos encajes a presión (35, 36), que por ambos lados del dentado (34) están dispuestos en el sentido axial; por medio de un tope axial (37) así como a través de un atornillamiento (38) que actúa en el sentido axial.