¿Cómo se conectan los discos del compresor al eje?

Tu pregunta:

Aquí hay una vista en sección de una muestra e indiqué el área de conexión.

¿Qué tipo de elementos de conexión se utilizan allí? Cualquier cosa relacionada será útil.

Por el título de su pregunta, supongo que asume que el elemento atornillado es un rotor HPC, y es posible que se pregunte por qué un rotor estaría atornillado a un elemento estacionario, el marco del ventilador.

De hecho, esto no tendría sentido, y la explicación es que el área que señala no es un rotor HPC sino el soporte del sello trasero del sumidero delantero, un elemento estacionario cuya función es contener aceite dentro del sumidero. El enlace es de hecho una serie de pernos.

La explicación a continuación está relacionada con este sello del sumidero, pero como verá, también explica incidentalmente cómo se conectan los discos al eje, ya que esto juega un papel en el sellado.

Los rotores del motor están centrados dentro de dos marcos, el marco del ventilador y el marco de la turbina. El marco del ventilador también tiene la función de transferir el empuje del motor al ala. Estas dos funciones (centrado y transferencia de carga) se implementan utilizando rodamientos que requieren refrigeración y lubricación. El aceite es usado y contenido alrededor de los cojinetes por sumideros cerrados.

Sumidero delantero

El área en su pregunta es el final del sumidero delantero, ubicado dentro del marco del ventilador. El cárter contiene los cojinetes n.° 1 y n.° 2 en la parte delantera y el n.° 3 en la parte trasera. El cojinete n.º 3 está hecho de un cojinete de bolas para la transferencia de empuje al marco del ventilador y el punto de montaje en el pilón, y un cojinete de rodillos para centrar el eje HPC. Aquí hay una vista de esta parte para un CFM56-7B:

^{Sumidero delantero - CFM56-7B, fuente: CTC 215 , página 34}

Si no está familiarizado con los cojinetes, sumideros o sellos, o los puntos de montaje del motor, las siguientes preguntas le ayudarán:

• En un turboventilador, ¿qué sostiene el eje giratorio?
• ¿Cómo funciona un sello de laberinto cuando el motor no gira?
• ¿Qué es un sello en aeronáutica?
• ¿Cómo se montan los motores en las alas?

Sello estacionario trasero

Si nos enfocamos en la parte trasera del sumidero, vemos que el sumidero está cerrado por un sello entre el marco del ventilador y el eje HP N2:

^{CFM56-7B, sumidero delantero, sello estacionario trasero, fuente ibid, página 136}

El sello está hecho de dos elementos: un soporte estacionario que centra las pistas del sello, atornillado al cubo del marco del ventilador, y el sello laberíntico que gira con el eje HPC. Los tornillos son los que indica la flecha en tu pregunta. Esto se ve así:

^{CFM56-7B parte trasera del sumidero delantero}

El soporte del sello cierra el sumidero. Una parte del recinto del sumidero está dada por el marco del ventilador: El cubo del ventilador. Tenga en cuenta también el eje N2 rojo (magenta) que está atornillado al rotor de la 3ra etapa y centrado en el cubo del ventilador por el sello (la carga está realmente en los cojinetes dentro del sumidero).

• Por cierto, esto responde a su segunda pregunta sobre cómo se centran los discos HPC en el eje. Los discos de rotores HPC se agrupan en 3 elementos, bobina simple de etapa 1-2, disco de etapa 3, bobina simple de etapa 4-9. Los dos carretes (parecen tambores) están atornillados al disco de la etapa 3, que es el único elemento centrado en el eje como se explicó anteriormente (pero si desea obtener más detalles, lea En un turboventilador, ¿qué sostiene el eje giratorio? ) . A diferencia de otros motores, en el CFM56-7B no hay discos separados, a excepción de la etapa 3, otros discos (con dientes de sello de laberinto y ranuras en cola de milano para las cuchillas) están fundidos y mecanizados como carretes individuales. Del CTC 215 ya mencionado: ^{rotores, carretes y eje CFM56-7B HPC}
  
  
  
  

Una foto de la parte estacionaria, con las pistas en blanco (esa es la mejor foto que pude encontrar):

^{Sello de aire/aceite estacionario, fuente}

El anillo giratorio laberíntico se fija al manguito del engranaje cónico horizontal IGB que se utiliza para hacer girar la caja de accesorios.

^{Ubicación de IGB, fuente}

En la imagen de arriba podemos ver:

• El eje HPC (rojo) con su extremo frontal cónico atornillado al rotor de etapa 3 del HPC.
• Los engranajes IGB (azul), el horizontal está fijado al eje
• La cavidad del sumidero (verde).

El sello estacionario simplemente cierra la cavidad verde uniendo el eje al marco del ventilador (el marco se quitó para mostrar el sumidero).

Vea esta respuesta para más.

Los dientes del laberinto evitan que el aceite salga del sumidero, pero esto no es perfecto, por lo que también se inyecta aire en el laberinto para empujar el aceite de regreso al sumidero. Hay orificios en el anillo de laberinto para dejar entrar el aire y salir el aceite. El aire y un poco de niebla de aceite no eliminada por el filtro centrífugo se drenan en el tubo central que corre hacia el escape donde se mezclan con el aire caliente de la turbina (la ruta utilizada se indica en el dibujo de su pregunta con flechas).

Desde Airbus, la función del sello es:

El sello giratorio de aire/aceite proporciona el sellado del extremo trasero del sumidero delantero y actúa como contratuerca para el rodamiento n.º 3.

Los orificios entre los dos dientes del sello de popa permiten el paso del aire de presurización del sumidero. Los orificios que pasan por debajo de los dientes del sello delantero permiten que el aceite se drene en la cavidad del cojinete n.º 3.

El sello giratorio de aire/aceite tiene roscas internas para instalarse en el engranaje cónico horizontal y su frente

En efecto, esta pregunta está relacionada con ¿ En un turboventilador qué sostiene el eje giratorio? . Esta pregunta tiene una excelente respuesta que se relaciona estrechamente con esta pregunta (pero no es un duplicado). La siguiente figura se vuelve a publicar para una respuesta relevante. Los créditos van a los minutos del usuario .

^{Rotores HP de CFM56-7B. Adaptado del Manual de familiarización CFM56-7B}

Esta respuesta sugiere la figura dada del F110-GE-129, pero puede ser igualmente válida para otros tipos de motores (como se ve en la imagen de arriba para un motor turboventilador CFM56, la imagen es muy similar, esto se debe a que el núcleo CFM56 viene del GE F101, que fue la base del F110), nótese que se encuentran algunas diferencias, pero la idea general para ensamblar los discos del rotor es similar.

El área rodeada contiene el primer disco del rotor del compresor de alta presión (parece como si estuviera colgando libremente, pero recuerde que los discos son rotacionalmente simétricos, por lo que esto es básicamente un anillo), este disco está atornillado o, más comúnmente, soldado por inercia (reduciendo complejidad estructural y el número de piezas), al siguiente disco compresor (segundo de alta presión), que está conectado al siguiente, etc. A veces, los discos son conjuntos, por lo que varios discos se conectan a otro conjunto o se sueldan todos juntos. Tenga en cuenta que el rotor de la turbina de alta presión (oa veces los rotores) también está conectado a este tambor.

Los rotores del compresor F101 de 12 etapas soldados por inercia (y el CFM 56) tienen solo cinco partes estructurales y dos juntas de brida atornilladas.

_{de: Bernard L. Koff, Gas Turbine Technology Evolution: A Designer's Perspective, JOURNAL OF PROPULSION AND POWER, vol. 20, No. 4, julio–agosto de 2004}

El tercer disco (compresor de alta presión) se expande o se conecta a un cubo (en la imagen de arriba designado como el eje N2). Este cubo contiene una interfaz estriada que está conectada al eje de alta presión o constituye el eje de alta presión (dicha interfaz también está presente en el disco de la turbina, por lo que hay dos puntos donde el tambor se une a los cojinetes). Básicamente, todos los discos del rotor forman un tambor con una extensión para montar el tambor en el eje para formar el carrete.

He encontrado que los diagramas transversales detallados pueden ser algo confusos. Aquí hay un video de un mecánico de turbinas de gas canadiense que tiene cientos de videos de sus componentes y métodos de ensamblaje. Creo que la respuesta a su pregunta es una combinación de estrías, tuercas y tornillos. Si este video no te satisface, entonces busca en el resto de su canal, es bastante extenso.