ITMI20090781A1 - Girante centrifuga del tipo chiuso per turbomacchine, componente per tale girante, turbomacchina provvista di tale girante e metodo di realizzazione di tale girante - Google Patents

Description

GIRANTE CENTRIFUGA DEL TIPO CHIUSO PER TURBOMACCHINE, COMPONENTE PER TALE GIRANTE, TURBOMACCHINA PROVVISTA DI TALE GIRANTE E METODO DI REALIZZAZIONE DI TALE GIRANTE

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La presente invenzione riguarda giranti centrifughe del tipo chiuso per applicazioni in turbomacchine ed un metodo per la loro realizzazione. L’invenzione riguarda anche un componente per tali giranti centrifughe ed una turbomacchina ove possono essere applicate tali giranti.

Come à ̈ noto, i compressori sono particolari tipi di turbomacchine in grado di innalzare la pressione di un fluido comprimibile (gas) mediante l’impiego di energia meccanica. Tra i vari tipi di compressori utilizzati negli impianti di processo in campo industriale si annoverano i compressori cosiddetti centrifughi, nei quali l’energia al gas viene fornita sotto forma di accelerazione centrifuga dovuta alla rotazione di un rotore, composto da una o più ruote o giranti centrifughe in metallo alloggiate entro uno statore formato da opportune canalizzazioni di espansione e di ritorno per lo stesso fluido.

I compressori centrifughi possono essere provvisti di una sola girante, nella configurazione cosiddetta a singolo stadio, oppure di più giranti disposte in serie, prendendo in tal caso il nome di compressori multistadio. Più precisamente, ciascuno degli stadi di un compressore centrifugo à ̈ di norma composto da un condotto di aspirazione statorico per il gas da comprimere, da una girante, che à ̈ in grado di fornire energia cinetica al gas, e da una canalizzazione di collegamento statorica tra una girante e la successiva il cui compito à ̈ quello di convertire l’energia cinetica del gas in uscita dalla girante in energia di pressione.

Un’altra tipologia di turbomacchina à ̈ la pompa, in grado di innalzare la pressione di un fluido non comprimibile (liquido) mediante l’impiego di energia meccanica. Tra i vari tipi di pompe utilizzate negli impianti industriali si annoverano le pompe cosiddette centrifughe, nelle quali l’energia viene fornita al liquido sotto forma di accelerazione centrifuga dovuta alla rotazione del rotore, composto da una o più ruote o giranti centrifughe generalmente realizzate in metallo per turbomacchine ad elevate prestazioni. Anche le pompe centrifughe possono essere provviste di una sola girante, oppure di più giranti disposte in serie ed alloggiate entro uno statore, formato da opportune canalizzazioni di espansione e di ritorno per convertire l’energia cinetica del liquido in uscita dalla girante in energia di pressione.

Le giranti centrifughe, sia per compressori che per pompe centrifughe, sono in genere classificate in giranti “a curvatura semplice†od a “due dimensioni†oppure a “tre dimensioni†in funzione della loro geometria. In particolare, una girante centrifuga in due dimensioni 2D (figura 1A), può essere caratterizzata in generale dal fatto di presentare pale 302D presentanti uno sviluppo sostanzialmente in due dimensioni attorno ad un asse di rotazione X2D della girante. Queste pale 302D presentano in genere uno sviluppo sostanzialmente radiale dall’occhio di ingresso 200I verso un occhio di uscita 200U. In altre parole, questo tipo di pale 302D può essere generato da una traslazione lungo l’asse di rotazione X2D di un profilo aerodinamico idoneo alla specifica lavorazione del fluido, come ad esempio un profilo “a goccia†od “a cucchiaio†, oppure rettilineo o altro ancora. Questa girante 2D presenta altresì un disco posteriore 202D sostanzialmente radiale rispetto all’asse di rotazione X2D sul quale sono fissate le pale 302D.

In figura 1B Ã ̈ mostrata una girante 22D in due dimensioni simile a quella di figura 1A, ma che si differenzia da essa sostanzialmente per il fatto di presentare un disco anteriore o controdisco 102D, fissato sul lato delle pale 302D opposto rispetto al disco posteriore 202D (vedere la descrizione che segue).

In figura 1C à ̈ mostrato un particolare ingrandito in sezione della girante 22D, in cui si nota il controdisco 102D fissato sulle pale 202D presentante uno sviluppo sostanzialmente radiale, atto a conformare i vani di passaggio per il fluido ed allo stesso tempo accompagnarlo dall’occhio di ingresso 200I fino a quello di uscita 200U. In particolare, nella girante a due dimensioni 22D, il controdisco 102D presenta generalmente una forma a “piatto†, con una superficie sagomata S1 in prossimità dell’occhio di ingresso 200I per agevolare l’ingresso del fluido e consentire inoltre l’applicazione su di esso di sistemi di tenuta (non mostrati nelle figure per semplicità), ed una superficie S2 piana e radiale, presentante cioà ̈ una normale sostanzialmente parallela rispetto all’asse X2D, raccordata alla superficie S1 in modo da estendersi dall’occhio di ingresso 200I fino a quello di uscita 200U.

Una girante centrifuga in tre dimensioni 3D (figura 2A) può essere caratterizzata in generale dal fatto di presentare pale 303D presentanti uno sviluppo sostanzialmente in tre dimensioni attorno ad un asse di rotazione X3D della girante dall’occhio di ingresso 303I assiale verso un occhio di uscita 303U sostanzialmente radiale. In altre parole, questo tipo di pale 303D non viene generato da una semplice traslazione assiale di un profilo aerodinamico, come accade per le pale a due dimensioni, ma può essere realizzato con un qualsiasi profilo atto a massimizzare le prestazioni fluidodinamiche del componente. Questo tipo di girante 3D presenta altresì un disco posteriore 203D sul quale sono fissate le pale 303D.

In figura 2B Ã ̈ mostrata una girante 33D in tre dimensioni simile a quella di figura 2A, ma che si differenzia da essa sostanzialmente per il fatto di presentare un disco anteriore o controdisco 103D fissato sul lato delle pale 303D opposto rispetto al disco posteriore 203D (vedere la descrizione che segue).

In figura 2C à ̈ mostrata una sezione della girante 33D in cui si nota il controdisco 103D, fissato sulle pale 303D, presentante uno sviluppo sia assiale sia radiale, atto a conformare i vani di passaggio per il fluido ed allo stesso tempo accompagnarlo dall’occhio di ingresso 300I fino a quello di uscita 300U. In particolare, nel caso di girante a tre dimensioni, il controdisco 103D presenta in genere una forma sostanzialmente a “campana†o a “tromba†, in cui la direzione normale alla sua superficie esterna S3 passa gradualmente da circa radiale a circa assiale a partire dall’occhio di ingresso 300I fino all’occhio di uscita 300U. E’ da notare comunque che la forma del controdisco 102D e 103D può variare in funzione della particolare applicazione.

Sono altresì possibili configurazioni presentanti caratteristiche intermedie tra una girante a due dimensioni ed una girante a tre dimensioni in funzione di particolari applicazioni, come ad esempio giranti presentanti pale a due dimensioni e controdisco con una forma sostanzialmente a campana, o altro ancora.

Una girante centrifuga, sia del tipo a due dimensioni (figure 1B e 1C) sia a tre dimensioni (figure 2B e 2C), viene chiamata comunemente “chiusa†se presenta il controdisco 102D o 103D. Al contrario, la girante viene chiamata comunemente “aperta†se non presenta tale controdisco 103D o 203D. In quest’ultimo caso, à ̈ la cassa statorica della turbomacchina a contenere il fluido di processo in lavorazione nella girante.

Le suddette giranti possono essere ricavate in ogni caso tramite assemblaggio dei loro componenti (tramite saldatura, brasatura o altro), oppure preferibilmente da un corpo metallico pieno tramite lavorazioni meccaniche (per esempio per asportazione di truciolo o per elettroerosione) o per fusione o altro. Le suddette tipologie di giranti centrifughe, cioà ̈ a due o tre dimensioni e chiuse o aperte, presentano ciascuna vantaggi e svantaggi specifici, alcuni dei quali sono riassunti qui di seguito.

Le giranti centrifughe in due dimensioni, aperte o chiuse, presentano il vantaggio principale di essere sostanzialmente più semplici ed economiche nella realizzazione rispetto alle giranti in tre dimensioni, aperte o rispettivamente chiuse, grazie principalmente alla loro geometria.

Le giranti centrifughe aperte, a due oppure a tre dimensioni, presentano il vantaggio principale di essere più semplici ed economiche nella realizzazione rispetto alle giranti chiuse, a due o rispettivamente a tre dimensioni, grazie sostanzialmente al fatto di non presentare un controdisco che complica enormemente il lavoro necessario alla loro realizzazione.

Al contrario, le giranti di tipo chiuso, a due oppure a tre dimensioni, consentono di ottenere il massimo controllo del flusso rispetto a quelle aperte a due o rispettivamente a tre dimensioni, poiché presentano un percorso fluidodinamico ben definito. Esse inoltre consentono di ottenere un rendimento estremamente più elevato, poiché minimizzano le perdite di flusso con la cassa statorica.

Lo svantaggio principale delle giranti centrifughe a due dimensioni, aperte oppure chiuse, Ã ̈ dato dal fatto che presentano un rendimento fluidodinamico nettamente inferiore rispetto alle giranti centrifughe in tre dimensioni, aperte o rispettivamente chiuse, a causa principalmente della loro geometria.

Lo svantaggio principale delle giranti centrifughe aperte, a due oppure a tre dimensioni, à ̈ dato dal fatto che presentano rendimenti fluidodinamici nettamente inferiori rispetto a quelle chiuse, a due o rispettivamente a tre dimensioni, a causa del trafilamento di fluido tra la girante e la cassa statorica di contenimento, il quale risulta particolarmente critico nelle turbomacchine multistadio, dove à ̈ difficile tenere sotto controllo le deformazioni assiali.

Lo svantaggio principale delle giranti di tipo chiuso, a due oppure a tre dimensioni, à ̈ dato dal fatto che hanno una massima velocità periferica inferiore rispetto a quelle aperte, a due o rispettivamente a tre dimensioni. Questo à ̈ dovuto specialmente al fatto che il controdisco crea una forza di trazione centrifuga (indicata con Fc nelle figure 1C e 2C) sulle pale a causa della sua espansione radiale, che risulta particolarmente critica all’aumentare della velocità di rotazione. In particolare, oltre una certa velocità (in genere circa 350 metri al secondo, in funzione del materiale e della geometria), il controdisco genera uno stato di tensione sulle pale talmente elevato che può portare alla distruzione della stessa girante.

In definitiva, le giranti aperte a due dimensioni risultano le più semplici ed economiche nella fabbricazione, hanno un’elevata velocità di rotazione massima ma al tempo stesso un rendimento fluidodinamico molto basso. Al contrario, le giranti chiuse a tre dimensioni risultano quelle dal rendimento fluidodinamico più elevato, ma al tempo stesso sono le più complesse e costose nella fabbricazione ed hanno una velocità di rotazione massima limitata. Le giranti di tipo intermedio, cioà ̈ quelle chiuse in due dimensioni o aperte in tre dimensioni, presentano vantaggi intermedi.

Nel brevetto US 4,676,722 à ̈ descritta una girante centrifuga che presenta una resistenza meccanica più elevata ed un peso più basso per cercare di ottenere velocità di rotazione e diametri della stessa girante più elevati rispetto a quelle tradizionali. Questa girante viene realizzata con una serie di cucchiai in materiale composito e fissati rigidamente tra loro in direzione circonferenziale rispetto al suo asse di rotazione.

Uno svantaggio della suddetta girante à ̈ dovuto al fatto che i vari cucchiai presentano fibre di rinforzo direzionate sostanzialmente in senso radiale, per cui risulta estremamente difficoltoso bilanciare la tensione circonferenziale dovuta alla forza centrifuga Fa che nasce ad elevata velocità di rotazione.

Un ulteriore svantaggio à ̈ dovuto al fatto che tale girante risulta relativamente complessa dal punto di vista meccanico, poiché à ̈ composta da una pluralità di componenti diversi che devono essere realizzati indipendentemente ed assemblati meccanicamente tra loro. Inoltre, questo assemblaggio meccanico non à ̈ agevolmente realizzabile per mezzo di macchine automatizzate. Aumentano pertanto i tempi ed i costi di costruzione.

Un ulteriore svantaggio à ̈ dovuto al fatto che il materiale composito della girante, nella zona a contatto con il flusso, non à ̈ protetto in alcun modo dall’effetto usurante dovuto a possibili particelle solide sospese o ad eventuali fluidi acidi.

Ancora un altro svantaggio à ̈ dovuto al fatto che può risultare difficoltoso realizzare le tolleranze di ogni componente e dei sistemi di fissaggio necessarie ad un funzionamento ottimale della girante ad elevata velocità. Inoltre, le eventuali deformazioni prodotte dalle tensioni e dalle forze che si creano durante l’uso possono provocare problemi durante il funzionamento. Ancora, possono subentrare vibrazioni durante il funzionamento, determinate dall’usura e/o da un non perfetto assemblaggio meccanico dei vari componenti.

Nel brevetto JP 56132499 à ̈ descritta una girante centrifuga chiusa che presenta un anello in materiale composito disposto sulla parte di aspirazione del controdisco, al fine di cercare di ridurre le tensioni centrifughe che si formano alle alte velocità di rotazione.

Uno svantaggio di questa realizzazione à ̈ dovuto al fatto che tale anello in materiale composito agisce in modo estremamente localizzato nella zona dove à ̈ installato, per cui la sua affidabilità non risulta particolarmente elevata.

Un altro svantaggio à ̈ dovuto al fatto che vengono generati notevoli sforzi di taglio tra l’anello ed il controdisco alle elevate velocità di rotazione, a causa della deformazione del controdisco, potendo pertanto formarsi pericolose cricche nel controdisco.

Un ulteriore svantaggio à ̈ dovuto al fatto che le deformazioni del controdisco aumentano all’aumentare della velocità di rotazione, con il rischio che tale anello possa staccarsi: nel qual caso, la girante si distrugge danneggiando anche le parti statoriche della macchina.

Nel brevetto JP 9195987 à ̈ descritta una girante centrifuga del tipo “a tre dimensioni†, sul cui piatto posteriore à ̈ incollato uno strato di materiale composito in fibra di carbonio per cercare di elevarne la rigidezza e limitare le deformazioni nella zona dell’occhio di uscita alle alte velocità di rotazione.

Uno svantaggio à ̈ dovuto al fatto che questo sistema non risolve nemmeno in parte il problema dovuto alla forza di trazione centrifuga Fc che si genera alle alte velocità sul controdisco. Pertanto, l’aumento di velocità ottenibile con tale accorgimento risulta molto limitato per una girante chiusa.

Un altro svantaggio à ̈ dovuto al fatto che, nelle condizioni di massima velocità, lo strato di materiale composito può staccarsi dal piatto, poiché la sollecitazione agisce tangenzialmente al piatto posteriore, generando elevati sforzi di taglio sulla superficie di incollaggio.

Nel brevetto JP 141898 à ̈ descritta una girante centrifuga aperta che presenta un piatto posteriore, con una cavità coassiale per alleggerirne il peso, ed un elemento anulare disposto sulla superficie periferica del piatto posteriore, per cercare di diminuirne le deformazioni. Questo elemento anulare à ̈ realizzato con un materiale avente un coefficiente di espansione termico più basso di quello della girante.

Uno svantaggio à ̈ dovuto al fatto che, anche in questo caso, questo sistema non risolve nemmeno in parte il problema dovuto alla forza di trazione centrifuga Fc che si genera alle alte velocità sul controdisco. Pertanto, l’aumento di velocità ottenibile con tale accorgimento risulta molto limitato per una girante chiusa.

In definitiva, nessuno dei suddetti brevetti risolve nemmeno in parte il problema delle tensioni generate dal controdisco sulle pale alle elevate velocità di rotazione. Ad oggi, pertanto, nonostante gli sviluppi della tecnologia, à ̈ sentita la necessità di realizzare giranti centrifughe del tipo “chiuso†per turbomacchine che possano operare a velocità di rotazione più elevate, garantendo al tempo stesso una sufficiente affidabilità ed economicità nella costruzione e nell’uso.

Scopo generale della presente invenzione à ̈ pertanto quello di realizzare una girante centrifuga del tipo “chiuso†per una turbomacchina che abbia prestazioni più elevate e performanti rispetto alle attuali giranti, superando al tempo stesso almeno in parte gli svantaggi suddetti.

Uno scopo particolare dell’invenzione à ̈ la realizzazione di una girante centrifuga del tipo “chiuso†che permetta di raggiungere velocità di rotazione più elevate rispetto a quelle raggiungibili dalle tradizionali giranti chiuse.

Un altro scopo particolare dell’invenzione à ̈ la realizzazione di una girante centrifuga a tre dimensioni del tipo “chiuso†che permetta di raggiungere velocità di rotazione comparabili o superiori rispetto a quelle delle tradizionali giranti a tre dimensioni di tipo “aperto†.

Un ulteriore scopo particolare dell’invenzione à ̈ la realizzazione di un componente da associare ad una girante centrifuga che permetta di ottenere prestazioni e rendimenti più elevati con elevata affidabilità ed economicità.

Ancora un altro scopo particolare dell’invenzione à ̈ quello di realizzare una turbomacchina che presenti prestazioni e rendimenti più elevati e sia allo stesso tempo affidabile ed economica nella realizzazione e nella manutenzione.

Un ulteriore scopo particolare dell’invenzione à ̈ quello di fornire un metodo per realizzare una girante centrifuga che sia più semplice ed economico rispetto ai metodi noti e, al tempo stesso, che permetta di realizzare un prodotto finito dalle prestazioni più elevate e performanti.

Questi scopi e vantaggi sono ottenuti in sostanza con una girante centrifuga per una turbomacchina composta da una girante centrifuga di base, realizzata con almeno un primo materiale, comprendente una pluralità di pale associate ad un piatto posteriore e comprendente inoltre almeno un controdisco aggiuntivo, realizzato con un secondo materiale diverso almeno dal primo materiale ed associato alla girante di base.

Forme di attuazione vantaggiose dell’invenzione prevedono che il secondo materiale sia realizzato con una rete metallica, oppure con una resina, oppure ancora con un materiale composito. In una forma di attuazione particolarmente vantaggiosa, il controdisco aggiuntivo à ̈ realizzato interamente con un materiale composito. In una forma di attuazione preferibile, il primo materiale à ̈ almeno in parte un metallo. Non à ̈ comunque da escludere che tale primo materiale possa essere un materiale plastico o una resina, in funzione della particolare applicazione. In una forma di attuazione particolare, le pale e/o il piatto posteriore possono essere realizzati almeno in parte con il secondo materiale, oppure con un terzo materiale differente dal primo e dal secondo materiale, in funzione della particolare applicazione.

Vantaggiosamente, il controdisco aggiuntivo presenta preferibilmente una rigidezza specifica maggiore rispetto a quella della girante di base. In questo modo, il controdisco aggiuntivo subisce minori deformazioni radiali rispetto alla girante di base, diminuendo le tensioni indotte sulle pale a cui à ̈ associato e permettendo di raggiungere velocità di rotazione maggiori di quelle raggiungibili se il controdisco aggiuntivo fosse dello stesso materiale della girante di base. Infatti, in generale, un solido di rivoluzione posto in rotazione attorno al suo asse di simmetria subisce deformazioni in direzione radiale tanto minori quando maggiore à ̈ la sua rigidezza specifica. Inoltre, all’aumentare dei valori di rigidezza specifica del controdisco aggiuntivo rispetto alla girante di base, lo stesso controdisco aggiuntivo può generare uno stato di compressione crescente sulla girante di base in funzione della velocità di rotazione, in modo da opporsi allo stato di tensione generato dalla forza centrifuga Fc sulla stessa girante di base. E’ possibile ottenere questo effetto grazie alla minore dilatazione del secondo materiale rispetto a quella della girante di base. E’ da notare che questo stato di compressione può generare una forza assiale sullo stesso controdisco aggiuntivo, particolarmente gravosa nel caso in cui esso presenti una forma sostanzialmente “a campana†o “a tromba†.

In un’altra forma di attuazione vantaggiosa, il controdisco aggiuntivo presenta una resistenza specifica maggiore rispetto a quella della girante di base, in modo da aumentare la resistenza alle tensioni create dalla forza centrifuga ed eventualmente dalla dilatazione della girante di base, permettendo di raggiungere velocità di rotazione più elevate senza incorrere in cedimenti strutturali. E’ da notare che questo aumento di resistenza risulta particolarmente benefico se combinato con l’aumento di rigidezza specifica. Questi effetti risultano altresì particolarmente benefici nel caso di giranti in tre dimensioni in cui la normale alla superficie di accoppiamento tra girante di base e controdisco ha una componente almeno in parte radiale (formando la cosiddetta forma “a campana†od “a tromba†).

In un’altra forma di attuazione vantaggiosa, il controdisco aggiuntivo presenta un coefficiente di espansione termica minore rispetto a quello della girante centrifuga di base, in modo da limitare le deformazioni termiche ed aumentando ulteriormente gli eventuali effetti benefici dovuti ad una elevata rigidezza e/o resistenza specifica.

Ancora in un’altra forma di attuazione vantaggiosa, il controdisco aggiuntivo presenta una massa specifica o densità minore rispetto a quella della girante centrifuga di base, in modo che la forza centrifuga generata su di esso sia minore di quella generata da un controdisco realizzato di un materiale differente, specialmente in metallo, diminuendo pertanto ulteriormente l’effetto di trazione centrifuga sulle pale.

Il suddetto materiale composito, quando previsto, presenta preferibilmente una matrice omogenea ed un rinforzo disperso o inserito in essa, in cui la matrice ha il compito principale di amalgamare e tenere unito il rinforzo mentre può avere solo in parte quello di sopportare il carico esterno, mentre il rinforzo ha il compito principale di assicurare rigidezza e resistenza meccanica, assumendo su di sé la maggior parte del carico esterno applicato al materiale. Il secondo materiale può inoltre essere realizzato con una resina polimerica o un materiale plastico presentanti sufficienti caratteristiche di resistenza meccanica in funzione della particolare applicazione.

Il rinforzo disperso nella matrice può essere vantaggiosamente realizzato con una pluralità di fibre sostanzialmente filiformi, presentanti cioà ̈ una dimensione molto maggiore delle altre. Non à ̈ comunque da escludere che tale rinforzo possa essere realizzato almeno in parte in modo differente, come per esempio con elementi granulari, lamellari, sferoidali o altro ancora. Queste fibre sono di tipo discontinuo o continuo, atte a conferire la suddetta maggiore rigidezza specifica e/o resistenza specifica e/o un coefficiente di espansione termica minore rispetto al primo materiale, come per esempio fibre di carbonio, di vetro, di quarzo, di boro, di basalto, polimeriche o altro ancora.

Vantaggiosamente, le suddette fibre possono essere inglobate nella matrice sia sotto forma unidirezionale che sotto forma di tessuti biassiali o multiassiali in funzione dello stato tensionale da equilibrare. Non à ̈ altresì da escludere di prevedere più strati di fibre sovrapposti uno sull’altro in funzione di particolari applicazioni.

In una forma di realizzazione preferibile dell’invenzione, le fibre sono disposte in modo da presentare una spiccata anisotropia per rinforzare il controdisco aggiuntivo secondo direzioni preferenziali sulla base delle tensioni da bilanciare, in modo da ottimizzarne la resistenza e la rigidezza in funzione della particolare applicazione.

La matrice omogenea, quando prevista, à ̈ realizzata preferibilmente con un materiale polimerico atto a tenere unito il rinforzo, a distribuire uniformemente le tensioni tra le fibre e, preferibilmente, a fornire elevata resistenza alle alte temperature e all’usura. Inoltre, la matrice può essere realizzata in modo da presentare una bassa massa specifica o densità, in modo da ridurre il peso del controdisco e quindi la forza centrifuga generata su di esso. Questo materiale polimerico della matrice può essere del tipo comprendente sostanze organiche, naturali o sintetiche, i cui componenti principali sono polimeri ad alto peso molecolare le cui molecole sono costituite da un grande numero di unità fondamentali (monomeri), unite da legami chimici diversi ma per lo più di natura covalente. Strutturalmente possono essere formate da catene lineari o ramificate, anche molto aggrovigliate tra di loro, o reticoli tridimensionali e composte prevalentemente da atomi di carbonio e di idrogeno e, in alcuni casi, di ossigeno, azoto, cloro, silicio, fluoro, zolfo o altro ancora. In generale, i materiali polimerici costituiscono una famiglia molto numerosa di centinaia e centinaia di sostanze diverse, per cui non sono chiaramente da escludere differenti materiali polimerici in funzione di particolari applicazioni o utilizzi.

Al materiale polimerico possono essere altresì aggiunti uno o più composti ausiliari o nanoparticelle, aventi funzioni differenti in funzione dell’applicazione specifica, come ad esempio per stabilizzare, preservare, fluidificare, colorare, decolorare e/o proteggere dall’ossidazione il polimero.

In una forma di attuazione vantaggiosa dell’invenzione, il materiale polimerico della matrice à ̈ costituito almeno in parte da un polimero termoplastico, come ad esempio il PPS (solfuro di polifenilene), PA (poliammide o nylon), PMMA (polimetilmetacrilato), LCP (polimeri a cristalli liquidi), POM (resine acetaliche), PAI (poliammide immide), PEEK (poli-eter-eter-chetone), PEKK (polieter-chetone-chetone), PAEK (poli-arile-eter-chetone), PET (Polietilene tereftalato), PC (policarbonato), PE (polietilene), PEI (Poli-eter-immide), PES (polietere), PPA (poliptalamide), PVC (cloruro di polivinile), PU (poliuretano), PP (polipropilene), PS (polistirene), PPO (ossido di polifenilene), PI (poliimmide, realizzato anche come termoindurente) o altro ancora.

In un’altra forma di attuazione vantaggiosa dell’invenzione, il materiale polimerico della matrice à ̈ costituito almeno in parte da un polimero termoindurente, come ad esempio Epossidico, Fenolico, Poliestere, Vinilestere, Aminico, Furanico, PI (poliimmidico; realizzato anche come termoplastico), BMI (Bismaleimmidico), CE (estere cianato), Pthalanonitrile o altro ancora.

Secondo un’altra forma di realizzazione vantaggiosa dell’invenzione, la matrice à ̈ composta da un materiale ceramico (come ad esempio carburo di silicio, allumina o altro) oppure anche almeno in parte da un metallo, come ad esempio alluminio, titanio, magnesio, loro leghe o altri. Questi ultimi materiali per la matrice presentano una resistenza alla temperatura e all’invecchiamento maggiori ma, allo stesso tempo, una densità maggiore ed un costo più elevato rispetto ai materiali polimerici.

Secondo una forma di realizzazione particolarmente vantaggiosa dell’invenzione, la girante centrifuga di base à ̈ del tipo “chiuso†, comprendente cioà ̈ un primo controdisco di base, realizzato almeno in parte con il primo materiale, sopra al quale viene associato almeno in parte il controdisco aggiuntivo.

Secondo un’altra forma di realizzazione particolarmente vantaggiosa dell’invenzione, la girante centrifuga di base à ̈ del tipo “aperto†, presentante cioà ̈ una pluralità di pale con estremità sagomate sopra le quali viene associato almeno in parte il controdisco aggiuntivo. In particolare, la girante di base può essere vantaggiosamente realizzata con una prima girante di base a tre dimensioni del tipo “chiuso†, mentre il controdisco aggiuntivo può essere associato su un controdisco di base realizzato di pezzo con questa girante di base. Con il termine “realizzato di pezzo†si intende un controdisco di base realizzato insieme alla girante di base a partire da un solo pezzo (per esempio per asportazione di truciolo, per elettroerosione o altro). Non à ̈ chiaramente da escludere che tale controdisco di base possa essere realizzato indipendentemente dalla girante di base ed associato ad essa previo assemblaggio, come ad esempio tramite saldatura, brasatura o altro.

Vantaggiosamente, il controdisco aggiuntivo à ̈ atto a riprodurre sostanzialmente la forma del controdisco di base, in modo da accoppiarsi con elevata precisione sulla sua superficie esterna e, allo stesso tempo, garantire un funzionamento ottimale della macchina sia per gli aspetti fluidodinamici, sia per gli aspetti meccanici. In questo modo si realizza una girante centrifuga a tre dimensioni del tipo chiuso in grado di raggiungere velocità di rotazione più elevate delle tradizionali giranti chiuse a tre dimensioni. E’ altresì possibile modificare giranti esistenti. Inoltre, il suo metodo di costruzione, pur mantenendo i limiti propri della costruzione di giranti chiuse a tre dimensioni, permette di associare il controdisco di supporto sulla girante di base in modo agevole, poiché la superficie di accoppiamento coincide con la superficie esterna del controdisco di base, come descritto più in dettaglio nel seguito.

Secondo un’altra forma di realizzazione particolarmente vantaggiosa dell’invenzione, la girante di base à ̈ realizzata con una seconda girante di base a tre dimensioni del tipo “aperto†, ed il controdisco aggiuntivo à ̈ associato su apposite estremità sagomate delle sue pale. Queste estremità sagomate sono vantaggiosamente e preferibilmente piane o coniugate, in modo da fornire una superficie di accoppiamento su cui associare il controdisco aggiuntivo. Eventuali sistemi o dispositivi di ancoraggio possono inoltre esservi previsti in funzione di particolari esigenze costruttive o di utilizzo. In questo modo à ̈ possibile realizzare la girante di base in modo più semplice ed economico rispetto ad una girante di base chiusa. Si rende possibile pertanto l’impiego di metalli che sono difficilmente utilizzabili ad oggi per realizzare giranti chiuse, come ad esempio l’Inconel (superlega di nichel) nel caso di fluidi di processo acidi. D’altra parte, può risultare più difficile associare il controdisco aggiuntivo sulle pale di tale girante a causa della superficie di accoppiamento limitata.

Secondo un’ulteriore forma di realizzazione, la girante di base à ̈ realizzata con una terza girante di base a due dimensioni del tipo “chiuso†, ed il controdisco aggiuntivo à ̈ associato su di un controdisco di base realizzato “di pezzo†con questa girante di base. In questo modo si realizza una girante centrifuga a due dimensioni del tipo chiuso in grado di raggiungere velocità di rotazione più elevate delle tradizionali giranti chiuse a due dimensioni. E’ altresì possibile modificare giranti esistenti. Anche in questo caso, il suo metodo di costruzione permette, pur mantenendo i limiti propri della costruzione di giranti chiuse a due dimensioni, di associare il controdisco aggiuntivo sulla girante di base in modo agevole, poiché la superficie di accoppiamento corrisponde alla superficie esterna del controdisco di base.

Secondo ancora un’altra forma di realizzazione particolarmente vantaggiosa dell’invenzione, la girante di base à ̈ realizzata con una quarta girante di base a due dimensioni del tipo “aperto†, ed il controdisco aggiuntivo à ̈ associato sulle apposite estremità sagomate delle sue pale. In questo modo si realizza una girante di base nel modo più semplice ed economico possibile, diminuendo enormemente i costi ed i tempi di produzione.

Secondo una vantaggiosa forma di realizzazione dell’invenzione, à ̈ previsto almeno un sistema di ancoraggio tra il controdisco aggiuntivo e la girante di base, di un qualsiasi tipo essa sia, atto ad ancorare tali componenti l’un l’altro ed inoltre a contrastare almeno in parte le forze e le tensioni che si generano tra questi due componenti a causa della suddetta forza di trazione centrifuga, in modo da evitare almeno in parte il loro scorrimento relativo ed aumentare la rigidezza della girante centrifuga nel suo complesso. Questo ancoraggio può essere realizzato con un sistema di tipo meccanico, oppure con un accoppiamento di forma o geometrico, oppure ancora con un ancoraggio con collanti o resine specifiche, o altro ancora.

Secondo un’ulteriore forma di realizzazione dell’invenzione, viene previsto un rivestimento atto a proteggere almeno in parte il controdisco aggiuntivo da fenomeni erosivi o corrosivi dovuti alla presenza di particelle solide sospese nel fluido o fluidi particolarmente aggressivi, come ad esempio rivestimenti di tipo metallico, ceramico o polimerico. Innumerevoli tecniche di applicazione possono essere utilizzate in funzione del tipo di rivestimento utilizzato, come ad esempio deposizione al plasma spray, “cold-spray†, deposizione chimica da vapore, processi elettrolitici, bagni non-elettrolitici (nichelatura autocatalitica) o altro ancora.

Secondo ancora un’altra forma di realizzazione dell’invenzione, à ̈ possibile prevedere una tenuta atta a limitare i trafilamenti di fluido nella zona dell’occhio di ingresso della girante associata al controdisco aggiuntivo, eventualmente annegata nel materiale composito in una posizione opportuna.

Secondo un altro aspetto, l’invenzione riguarda un metodo per realizzare una girante centrifuga chiusa per una turbomacchina in cui sono previste almeno le seguenti fasi: (a) realizzare una girante centrifuga di base con almeno un primo materiale e comprendente almeno una pluralità di pale associate ad un piatto posteriore; (b) realizzare almeno un controdisco aggiuntivo di un secondo materiale differente dal primo materiale; (c) associare questo controdisco aggiuntivo sulla girante centrifuga di base.

In una forma di realizzazione vantaggiosa dell’invenzione, à ̈ prevista almeno una sottofase per incollare, tramite una resina od un collante e/o per fissare tramite un sistema di ancoraggio, questo controdisco aggiuntivo sulla girante centrifuga di base.

Secondo una forma di realizzazione particolarmente vantaggiosa dell’invenzione, à ̈ previsto che la fase (a) preveda di realizzare la girante centrifuga di base del tipo “chiuso†, comprendente cioà ̈ un controdisco di base, e la fase (c) di associare questo controdisco aggiuntivo sopra ad almeno una parte del controdisco di base.

Secondo una forma alternativa di realizzazione, à ̈ previsto che la fase (a) preveda di realizzare la girante centrifuga di base del tipo “aperto†, presentante cioà ̈ una pluralità di pale con apposite estremità sagomate (senza il controdisco di base) e la fase (c) di associare il controdisco aggiuntivo sopra ad almeno una parte di queste apposite estremità sagomate. In particolare, la fase (a) può prevedere di realizzare una prima girante di base a tre dimensioni del tipo “chiuso†, comprendente cioà ̈ un primo controdisco di base (oltre alle pale ed al piatto posteriore). In questo caso, la fase (b) prevede di realizzare un primo controdisco aggiuntivo con il secondo materiale e la fase (c) di associare il primo controdisco aggiuntivo sul primo controdisco di base. In alternativa, à ̈ possibile realizzare contemporaneamente la fase (b) e la fase (c) prevedendo di stendere il secondo materiale sul primo controdisco di base, in modo da realizzare il controdisco aggiuntivo direttamente sopra al controdisco di base.

In una forma di attuazione vantaggiosa dell’invenzione, la fase (a) prevede di realizzare una girante di base a tre dimensioni del tipo “aperto†, comprendente cioà ̈ le pale ed il piatto posteriore. La fase (b) prevede in questo caso di realizzare un controdisco aggiuntivo e la fase (c) prevede di associare il controdisco aggiuntivo su questa girante di base, o meglio sulle estremità sagomate delle sue pale.

In un’ulteriore forma di attuazione dell’invenzione, la fase (a) prevede di realizzare una girante di base a due dimensioni del tipo “chiuso†, comprendente cioà ̈ un controdisco di base (oltre alle pale ed al piatto posteriore). In questo caso, la fase (b) prevede di realizzare un controdisco aggiuntivo in materiale di supporto e la fase (c) di associare il controdisco aggiuntivo sul controdisco di base. In alternativa, à ̈ possibile realizzare contemporaneamente la fase (b) e la fase (c) prevedendo di stendere il secondo materiale direttamente sul controdisco di base.

In ancora un’altra forma di attuazione vantaggiosa dell’invenzione, la fase (a) prevede di realizzare una girante di base a due dimensioni del tipo “aperto†, comprendente cioà ̈ le pale ed il piatto posteriore. La fase (b) prevede in questo caso di realizzare un controdisco aggiuntivo e la fase (c) prevede di associare il controdisco di supporto sulla girante di base, o meglio sulle estremità sagomate delle sue pale.

In una forma di attuazione particolarmente vantaggiosa, la fase (c) prevede di fissare stabilmente il controdisco aggiuntivo sulla girante di base (di qualsiasi tipo essi siano) per mezzo di sistemi di ancoraggio, in modo da contrastare almeno in parte le forze generate ad elevata velocità di rotazione sulla base della specifica applicazione. Quest’ultima fase (c) prevede almeno una delle seguenti sottofasi, anche in combinazione tra loro:

a) incollare il controdisco aggiuntivo sulla girante di base (di qualsiasi tipo essi siano) per mezzo di un collante od una resina e/o la matrice dello stesso materiale di supporto;

b) fissare meccanicamente il controdisco aggiuntivo sulla girante di base (di qualsiasi tipo essi siano), come per esempio tramite una chiodatura, una bullonatura o simili;

c) realizzare un accoppiamento geometrico o di forma tramite una pluralità di superfici di accoppiamento sulla girante di base (di qualsiasi tipo essa sia) su cui associare il controdisco di supporto.

Questi sistemi di ancoraggio trovano una applicazione particolarmente vantaggiosa nel caso di giranti di base in tre dimensioni, sia aperte sia chiuse, poiché in questi casi il controdisco aggiuntivo presenta una geometria che accentua particolarmente la forza di trazione assiale. Non à ̈ chiaramente da escludere di poter applicare tali sistemi di ancoraggio anche nel caso di giranti in due dimensioni per aumentarne l’affidabilità nel tempo.

Secondo un ulteriore aspetto, la presente invenzione riguarda una turbomacchina sulla quale à ̈ installata almeno una di tali giranti. Tale turbomacchina può essere un compressore centrifugo provvisto di uno o più stadi composti ciascuno da un condotto di aspirazione statorico per il gas da comprimere, dalla suddetta girante centrifuga, che à ̈ in grado di fornire energia cinetica al gas, e da una canalizzazione di collegamento statorica tra una girante e la successiva, il cui compito à ̈ quello di convertire l’energia cinetica del gas in uscita dalla girante in energia di pressione. Un’altra tipologia di turbomacchina può essere una pompa centrifuga, in grado di innalzare la pressione di un fluido non comprimibile (liquido) mediante l’impiego di energia meccanica. La pompa à ̈ provvista di uno o più stadi comprendenti ciascuno la suddetta girante centrifuga, per fornire energia cinetica al liquido, e una canalizzazione di collegamento statorica tra una girante e la successiva, il cui compito à ̈ quello di convertire l’energia cinetica del liquido in uscita dalla girante in energia di pressione.

Secondo ancora un altro aspetto, la presente invenzione riguarda un controdisco aggiuntivo realizzato con un secondo materiale, differente almeno in parte dal materiale della girante centrifuga di base su cui tale controdisco può essere associato. Questo controdisco aggiuntivo può presentare, come detto più sopra, una forma adatta all’accoppiamento su una girante a due oppure a tre dimensioni, con eventuali elementi o conformazioni atte all’applicazione sul controdisco stesso dei suddetti sistemi di ancoraggio.

Un vantaggio della presente invenzione à ̈ dato dal fatto che il controdisco aggiuntivo può generare una forza centrifuga di trazione sulla girante di base molto minore rispetto a quella generata da un controdisco di un altro materiale, specialmente il metallo, poiché il suo peso specifico à ̈ minore di quello del metallo e la forza centrifuga à ̈ direttamente proporzionale al peso specifico (cioà ̈ alla massa rotante). In particolare, risultano diminuite le sollecitazioni nella zona di accoppiamento tra le pale ed il controdisco (o meglio tra le pale ed il controdisco di base nel caso di girante di base chiusa e tra le pale ed il controdisco aggiuntivo nel caso di girante aperta). Risulta pertanto notevole l’effetto benefico in questa zona particolarmente critica.

Un altro vantaggio à ̈ dato dal fatto che i suddetti effetti benefici non sono localizzati, ma risultano distribuiti in modo sostanzialmente uniforme sulla superficie della girante. Diminuiscono pertanto le deformazioni della girante nel suo complesso e, in particolare, le deformazioni nella zona dell’occhio di ingresso e di uscita e quelle delle pale in direzione sia radiale che assiale. E’ quindi possibile diminuire le tolleranze tra la girante e le parti statoriche della turbomacchina, aumentandone il rendimento.

Un altro vantaggio à ̈ dato dal fatto che la superficie di accoppiamento tra il controdisco e la girante di base può essere soggetta a compressione ad elevate velocità di rotazione, in funzione dei materiali utilizzati, in particolare quando si prevede che il controdisco aggiuntivo abbia una rigidezza specifica maggiore di quella della girante di base. Aumenta pertanto la resistenza di queste superfici di accoppiamento, ottenendo un ulteriore effetto benefico in questa zona. Inoltre, questa eventuale compressione aumenta circa proporzionalmente con la velocità di rotazione solo al momento di effettivo bisogno. Risultano pertanto elevati i benefici sulla resistenza meccanica del componente.

Ancora un altro vantaggio à ̈ dato dal fatto che à ̈ possibile prevedere innumerevoli materiali con cui realizzare la girante di base, ottimizzandola sulla base della particolare applicazione. In particolare, à ̈ possibile utilizzare quei metalli che risultano difficilmente lavorabili per realizzare una girante di base aperta, come ad esempio l’Inconel nel caso di fluidi di processo acidi.

Un altro vantaggio à ̈ dato dal fatto che, nel caso in cui sia previsto di realizzare direttamente il controdisco aggiuntivo sulla girante di base a due oppure a tre dimensioni, si evita l’utilizzo di uno stampo, diminuendo i costi ed aumentando la velocità di produzione.

Ulteriori vantaggi sono dati dal fatto che la girante di base, sia essa di tipo aperto o chiuso oppure a due o tre dimensioni, può essere realizzata per mezzo delle tradizionali macchine automatizzate.

Ulteriori vantaggiose caratteristiche e forme di realizzazione del metodo e del dispositivo secondo l’invenzione sono indicate nelle allegate rivendicazioni dipendenti e verranno ulteriormente descritte nel seguito con riferimento ad alcuni esempi di attuazione non limitativi.

La presente invenzione può essere meglio compresa, ed i suoi numerosi scopi e vantaggi risulteranno evidenti agli esperti del ramo, con riferimento ai disegni schematici allegati, che mostrano una pratica esemplificazione non limitativa del trovato stesso. Nei disegni:

le figure 1A, 1B e 1C mostrano rispettivamente, in vista assonometrica, una tradizionale girante centrifuga aperta a due dimensioni, una tradizionale girante centrifuga chiusa a due dimensioni e un ingrandimento in sezione della girante di figura 1B;

le figure 2A, 2B e 2C mostrano rispettivamente, in vista assonometrica, una tradizionale girante centrifuga aperta a tre dimensioni, una tradizionale girante centrifuga chiusa a tre dimensioni e una sezione della girante di figura 2B;

le figure 3A e 3B mostrano schematicamente, in vista assonometrica e in sezione parziale ingrandita, una girante centrifuga secondo una forma di attuazione dell’invenzione;

le figure 4A e 4B mostrano schematicamente, in vista assonometrica e in sezione parziale ingrandita, una girante centrifuga secondo un’altra forma di attuazione dell’invenzione;

le figure 5A e 5B mostrano schematicamente, in vista assonometrica e in sezione parziale ingrandita, una girante centrifuga secondo un’ulteriore forma di attuazione dell’invenzione;

le figure 6A e 6B mostrano schematicamente, in vista assonometrica e in sezione parziale ingrandita, una girante centrifuga secondo ancora un’altra forma di attuazione dell’invenzione;

le figure da 7A a 7L mostrano schematicamente alcuni materiali compositi utilizzabili secondo l’invenzione;

le figure da 8A a 11B mostrano schematicamente rispettivi sistemi di ancoraggio secondo differenti forme di attuazione dell’invenzione;

la figura 11C mostra schematicamente un particolare ingrandito, in vista assonometrica parzialmente in sezione, del sistema di ancoraggio di figura 11B;

la figura 12 mostra schematicamente un sistema di ancoraggio secondo un’ulteriore forma di attuazione dell’invenzione;

la figura 13 mostra schematicamente, in vista assonometrica, una girante centrifuga realizzata secondo una delle forme di attuazione delle figure da 8A a 11B; e

la figura 14 mostra schematicamente una vista ingrandita in sezione di ancora un’altra forma di attuazione dell’invenzione.

Nei disegni, nei quali ad uguali numeri corrispondono uguali parti in tutte le diverse figure, una prima girante centrifuga secondo una forma di attuazione dell’invenzione à ̈ genericamente indicata con il numero 1 (figure 3A e 3B), ed à ̈ formata da una prima girante di base in tre dimensioni del tipo “chiuso†3 e da un primo controdisco aggiuntivo 5 (o “shroud†) in materiale composito associato su di essa.

Nella forma di realizzazione descritta in figura 3A, la prima girante di base 3 à ̈ realizzata interamente in metallo e comprende un primo piatto posteriore 3A, sul quale sono associate una pluralità di prime pale 3B. Il piatto 3A prevede inoltre un primo foro centrale 3C, coassiale rispetto ad un asse di rotazione X1, nel quale à ̈ previsto un primo mozzo 3E che serve per collegare meccanicamente la prima girante di base 3 ad un rotore assiale, non mostrato in figura per semplicità. Sull’estremità opposta delle pale 3B rispetto al piatto 3A à ̈ realizzato un primo controdisco di base 3D, sul quale à ̈ associato il primo controdisco aggiuntivo 5, come descritto più sotto.

Secondo un’altra forma di realizzazione vantaggiosa, una seconda girante centrifuga in tre dimensioni secondo l’invenzione à ̈ genericamente indicata con il numero 10 (figure 4A e 4B) e comprende una seconda girante di base in tre dimensioni del tipo “aperto†30 ed un secondo controdisco aggiuntivo 50 in materiale composito associato su di essa. In particolare, in questa forma di realizzazione, la seconda girante di base 30 aperta à ̈ realizzata completamente in metallo e comprende un secondo piatto posteriore 30A, sul quale sono associate una pluralità di seconde pale 30B. Il piatto 30A prevede inoltre un secondo foro centrale 30C, coassiale rispetto ad un asse di rotazione X1, nel quale à ̈ previsto un secondo mozzo 30E che serve per collegare meccanicamente la seconda girante di base 30 ad un rotore assiale, non mostrato in figura per semplicità. Sull’estremità delle pale 30B opposte rispetto al piatto 30A viene associato il secondo controdisco aggiuntivo 50.

Ciascuna pala 30B presenta preferibilmente una estremità sagomata (una delle quali à ̈ indicata con 30F in figura 4A) sostanzialmente piana, atta a fornire una superficie di accoppiamento per il secondo controdisco 50. Non à ̈ chiaramente da escludere che tale superficie possa essere realizzata con una forma sagomata differente in funzione di particolari esigenze di realizzazione o di utilizzo.

Nelle figure 3B e 4B si nota inoltre un primo sistema di ancoraggio, comprendente vantaggiosamente e preferibilmente un primo anello 60A e 160A realizzato rispettivamente sul primo occhio di ingresso 3I della prima girante 1 (figura 3B) e sul secondo occhio di ingresso 30I della seconda girante 10 (figura 4B). Questo accorgimento permette di evitare almeno in parte che il primo e il secondo controdisco aggiuntivo 5 e 50 possano traslare assialmente spinti dalla forza di trazione assiale Fa. Un ulteriore secondo anello 60B e 160B può essere previsto rispettivamente sul primo occhio di uscita 3U della prima girante 1 (figura 3B) e sul secondo occhio di uscita 30U della seconda girante 10 (figura 4B) per evitare la sua traslazione in direzione radiale.

Questi anelli 6A, 60A e 6B, 60B possono essere realizzati di pezzo rispettivamente sulla girante di base 3 e 30, oppure possono esservi fissati tramite saldatura o altro. In questo modo si ottiene un sistema di ancoraggio che preserva l’integrità del materiale composito del controdisco 5, 50 e che può migliorarne il centraggio sulla girante 3, 30.

Secondo un’ulteriore forma di attuazione dell’invenzione (figure 5A e 5B), una terza girante centrifuga 100 comprende una terza girante di base 300 chiusa, del tipo a “due dimensioni†in metallo, realizzata con un terzo piatto posteriore 300A sul quale sono associate una pluralità di terze pale 300B. Analogamente ai casi precedenti, il terzo piatto 300A prevede un terzo foro centrale 300C, coassiale rispetto ad un asse di rotazione X1, nel quale à ̈ previsto un terzo mozzo 300E che serve per collegare meccanicamente la terza girante di base 300 ad un rotore assiale, non mostrato in figura per semplicità. Sull’estremità opposta delle pale 300B rispetto al piatto 300A à ̈ realizzato un terzo controdisco di base 300D, sul quale à ̈ associato un terzo controdisco aggiuntivo 500 (vedere descrizione più sotto).

Secondo ancora un’altra forma di realizzazione vantaggiosa, una quarta girante centrifuga in tre dimensioni 110 (figure 6A e 6B) comprende una quarta girante di base aperta del tipo “a due dimensioni†330 ed un quarto controdisco aggiuntivo 550 in materiale composito associato su di essa. In particolare, in questa forma di realizzazione, la girante di base 330 à ̈ realizzata con un quarto piatto posteriore 330A, sul quale sono associate una pluralità di quarte pale 330B. Anche in questo caso, il piatto 330A prevede inoltre un quarto foro centrale 330C, coassiale rispetto all’asse di rotazione X1, nel quale à ̈ previsto un quarto mozzo 330E che serve per collegare meccanicamente la quarta girante di base 330 ad un rotore assiale, non mostrato in figura per semplicità. Sull’estremità delle pale 330B opposte rispetto al piatto 330A viene associato il quarto controdisco aggiuntivo 550.

Come precedentemente descritto, anche in questo caso ciascuna pala 330B presenta preferibilmente una apposita estremità sagomata (una delle quali à ̈ complessivamente indicata con 330F in figura 6B) atta a fornire una superficie di accoppiamento per il quarto controdisco 550. Non à ̈ chiaramente da escludere che tale superficie possa essere realizzata con una forma sagomata differente in funzione di particolari esigenze di realizzazione o di utilizzo.

In una forma di attuazione preferibile, il controdisco aggiuntivo 5, 50, 500 o 550 à ̈ realizzato con un materiale composto da una matrice omogenea presentante almeno una prima pluralità di fibre di rinforzo R1 (mostrate schematicamente in parte e non in scala nelle figure 3A, 4A, 5A e 6A), direzionate in modo prevalentemente circonferenziale rispetto all’asse X1. In questo modo, sono bilanciate almeno in parte le tensioni indotte dalla forza centrifuga durante la rotazione (vedere freccia F1) della girante 1, 10, 100 o 110 sia sullo stesso materiale composito, sia sul materiale metallico sottostante.

Ulteriori forme di attuazione vantaggiose prevedono di realizzare una rete di fibre per rinforzare il controdisco aggiuntivo 5, 50, 500 o 550 secondo differenti direzioni preferenziali sulla base di specifiche tensioni che possono nascere in funzione della particolare applicazione. Non à ̈ altresì da escludere di poter prevedere due o più strati di fibre o reti sovrapposti almeno parzialmente tra loro. Ad esempio, à ̈ possibile prevedere di disporre una seconda pluralità di fibre di rinforzo (non mostrate nelle figure per semplicità) in direzione sostanzialmente perpendicolare alle prime fibre R1 per bilanciare almeno in parte la forza di trazione radiale generata dalla forza centrifuga Fc.

Nelle figure da 7A a 7L sono mostrate schematicamente ed a titolo puramente indicativo alcune delle tipologie di fibre o reti di fibre che possono essere utilizzate per il materiale composito del controdisco aggiuntivo.

In particolare, in figura 7A à ̈ mostrato un materiale composito composto da una matrice Rm entro la quale sono annegate fibre “continue†R2 che possono essere disposte perpendicolari rispetto alla direzione radiale (vedi freccia R, anche nelle figure 3B, 4B, 5B e 6B) sulla girante secondo l’invenzione.

Nella figura 7B Ã ̈ mostrato un materiale composito composto dalla matrice Rm entro la quale sono annegate fibre particellari R3, mentre in figura 7C Ã ̈ mostrato un materiale composito composto dalla matrice Rm entro la quale sono annegate fibre discontinue R4.

Nelle figure 7D e 7E Ã ̈ mostrato un materiale composito composto rispettivamente da una rete biassiale R5 di fibre e da maglie cucite R6 di fibre che possono essere variamente direzionate sulla girante 1, 10, 100 o 110.

Nelle figure 7F e 7G Ã ̈ mostrato un materiale composito composto rispettivamente da una rete triassiale R7 di fibre e da una maglia ad ordito R8 multistrato e multiassiale di fibre variamente direzionate sulla girante 1, 10, 100 o 110.

Nelle figure 7H, 7I e 7L Ã ̈ mostrato un materiale composito composto rispettivamente da una treccia tridimensionale R9 di fibre, da una costruzione cilindrica tridimensionale R10 e da una costruzione intrecciata tridimensionale R11 di fibre che, anche in questi casi, possono essere variamente direzionate sulla girante 1, 10, 100 o 110.

In alternativa, il secondo materiale aggiuntivo può essere composto anche solo dalle fibre, oppure solo da un materiale polimerico, come descritto in precedenza.

E’ da notare altresì che nel corso degli anni sono stati sviluppati innumerevoli tipologie di fibre sintetiche, presentanti caratteristiche specifiche in funzione di particolari applicazioni, che possono essere impiegate nel materiale composito del controdisco aggiuntivo. Ad esempio, il Dyneema<®>(conosciuto anche come “Gel Spun Polyethylene†, ovvero polietilene ad alta densità) di “High Performance Fibers b.v. Corporation†à ̈ una fibra sintetica particolarmente adatta alla produzione di cavi da trazione e viene utilizzato per applicazioni sportive quali il kitesurf, il parapendio, l’alpinismo, la pesca sia sportiva che professionale e la produzione di giubbotti antiproiettile. Una fibra simile per materiale e composizione à ̈ poi la fibra Spectra<®>, prodotta da un’azienda americana su proprio brevetto. Un’altra fibra in commercio à ̈ la Nomex<®>, sostanza a base di meta-aramide resistente alle fiamme, sviluppata nei primi anni sessanta dalla DuPont ed in commercio da diversi decenni. Chimicamente può essere considerata un nylon aromatico, la variante meta del para-aramide Kevlar.

Non à ̈ chiaramente da escludere di poter rintracciare in commercio ulteriori tipi di fibre particolarmente adatte a formare il rinforzo per il materiale composito secondo l’invenzione.

La matrice, quando presente, può essere realizzata con un materiale polimerico costituito almeno in parte da un polimero termoindurente oppure termoplastico.

Secondo una forma di attuazione vantaggiosa, il controdisco aggiuntivo 5, 50, 500 e 550 à ̈ rispettivamente associato sulla girante di base 3, 30, 300 e 330, sia essa una girante aperta o chiusa oppure in due o tre dimensioni, per mezzo di uno strato di ancoraggio, indicato schematicamente e non in scala con il numero 9 nelle figure da 3A a 6B. Tale strato di ancoraggio 9 può vantaggiosamente essere realizzato per mezzo della matrice (quando presente) dello stesso materiale composito. Non à ̈ da escludere inoltre di poter modificare la suddetta matrice con eventuali additivi, in modo da aumentarne la proprietà di incollaggio.

Secondo un’altra forma di realizzazione vantaggiosa, lo strato di ancoraggio 9 à ̈ realizzato per mezzo di un collante o con resine polimeriche presentanti elevate caratteristiche adesive in funzione della specifica applicazione. Quest’ultima realizzazione risulta particolarmente leggera e di semplice ed economica realizzazione rispetto agli ancoraggi di tipo meccanico, nel caso sia sufficiente a garantire l’ancoraggio del controdisco aggiuntivo sulla girante di base. Tuttavia, questi collanti o resine sono soggette a fenomeni di invecchiamento ed al cosiddetto fenomeno di scorrimento viscoso accentuato alle elevate temperature.

Forme di attuazione vantaggiose dell’invenzione prevedono ulteriori sistemi di ancoraggio di tipo meccanico, alcuni dei quali mostrati nelle figure da 8A a 10B, per cercare di evitare il distacco del controdisco aggiuntivo 5, 50, 500 o 550 dalla rispettiva girante di base 3, 30, 300 o 330, a causa in particolare della forza assiale Fa, per agevolarne l’ancoraggio e, allo stesso tempo, per diminuire le sollecitazioni meccaniche e le deformazioni alle elevate velocità di rotazione. Questi sistemi meccanici permettono in generale di evitare il fenomeno dello scorrimento viscoso e, allo stesso tempo, non sono soggetti a degradazione nel tempo, risultando pertanto indicati in tutti quei casi in cui lo strato di incollaggio à ̈ realizzato con una resina, un collante od una matrice a base polimerica. Allo stesso tempo, l’utilizzo di tali sistemi prevede l’aggiunta di una certa quantità di massa sulla girante e, inoltre, prevede la realizzazione di fori nel controdisco aggiuntivo, interrompendo le eventuali fibre e provocando pertanto un indebolimento localizzato nel materiale composito. Ancora, può esservi la necessità di prevedere eventuali sistemi di bloccaggio per evitare il loro sganciamento accidentale.

In una forma di attuazione vantaggiosa, un primo sistema di ancoraggio 61 (figure 8A e 8B) à ̈ realizzato tramite una bullonatura. In particolare, in figura 8A à ̈ mostrata una vista parzialmente in sezione secondo la linea XIII di figura 13 della prima girante 1, in cui si nota la bullonatura 61 comprendente una pluralità di viti 61A (due sole delle quali rappresentate in figura) realizzate di pezzo sul primo controdisco di base 3D in posizioni opportune P1 o P2 (vedere figura 13). Queste viti 61A vengono inserite in rispettivi fori 61B realizzati nelle rispettive posizioni P1 o P2 sul controdisco aggiuntivo 5 e bloccati da un bullone 61C avvitato su ciascuna vite 61A. Un inserto metallico 61D può essere previsto nel foro 61B per diminuire la compressione e l’effetto di taglio sul materiale in prossimità dello stesso foro, particolarmente gravoso nel caso di un materiale composito in fibra. La bullonatura 61 permette in particolare di controllare la forza di precarico, diminuendo il rischio di danneggiamento per compressione del secondo materiale aggiuntivo, che risulta particolarmente critico per i compositi polimerici in fibra.

Nella figura 4B à ̈ mostrata una vista parzialmente in sezione secondo la linea XIII di figura 13 della seconda girante 10, in cui si nota una bullonatura 161 realizzata in modo sostanzialmente analogo alla bullonatura 61 ma con la differenza sostanziale che una pluralità di viti 161A à ̈ realizzata di pezzo sulle estremità sagomate 30F delle pale 30B, oppure à ̈ ivi riportata (per esempio tramite saldatura o simili). Anche in questo caso le viti 161A vengono inserite in rispettivi fori 161B sul secondo controdisco aggiuntivo 50 e vengono bloccate da un bullone 161C avvitato su ciascuna vite 161A. Allo stesso modo può essere previsto un inserto 161D in ciascun foro 161B.

Alternativamente, à ̈ inoltre possibile prevedere di realizzare sulla girante di base 3 o 30, al posto delle viti 61A o 161A, rispettivi fori filettati (non mostrati in figura per semplicità) entro cui inserire una rispettiva vite. In questo modo si migliora la fase di assemblaggio, soprattutto in prossimità dell’occhio di ingresso, ma allo stesso tempo si rischia di indebolire il materiale della girante di base.

In un’altra forma di attuazione vantaggiosa dell’invenzione, mostrata in figura 9A, à ̈ previsto un terzo sistema di ancoraggio 62 realizzato tramite una ribaditura, comprendente una pluralità di perni 62A realizzati di pezzo sul primo controdisco di base 3D della prima girante 1 in posizioni opportune P1 o P2 (vedere sempre figura 13). Su questi perni 62A viene agganciato il primo controdisco aggiuntivo 5 e, successivamente, la testa del perno può essere ribadita. Nella figura 9B à ̈ mostrata una ribaditura 162 realizzata in modo sostanzialmente analogo alla ribaditura 62, ma con la differenza sostanziale che una pluralità di perni 162A à ̈ realizzata di pezzo sulle estremità sagomate 30F delle pale 30B della seconda girante di base 30, oppure ivi riportata.

Il sistema di ancoraggio realizzato tramite la ribaditura 62, 162 risulta particolarmente economico e leggero rispetto alla precedente bullonatura 61, 161. Inoltre, esso non presenta il rischio né dello sganciamento, né del danneggiamento del secondo materiale, qualora sia previsto un inserto in ciascun foro.

In un’altra forma di attuazione vantaggiosa dell’invenzione, mostrata in figura 10A, à ̈ previsto un quarto sistema di ancoraggio 63 realizzato tramite una pluralità di anelli di ritenuta o “Seeger†63A, eventualmente annegati nel materiale composito del primo controdisco aggiuntivo 5 e disposti nelle posizioni P1 e P2 in modo da agganciarsi con rispettive protuberanze 63B realizzate di pezzo sullo stesso controdisco 5.

Nella figura 10B à ̈ mostrato un sistema di ancoraggio 163 realizzato in modo sostanzialmente analogo al sistema 63, ma con la differenza sostanziale che una pluralità di anelli di arresto o “Seeger†163A, eventualmente annegati nel materiale composito del secondo controdisco 30 della seconda girante 10, à ̈ disposta nelle posizioni P1 e P2 in modo da agganciarsi con rispettive protuberanze 163B realizzate di pezzo sulle estremità sagomate 30F delle sue pale 30B oppure ivi riportate.

E’ da notare che i precedenti sistemi di ancoraggio meccanici trovano un’applicazione particolarmente versatile nel caso di girante di base chiusa, poiché i loro componenti possono essere agevolmente previsti in una posizione qualsiasi sul controdisco di base e non solo in corrispondenza delle pale.

In un’altra forma di attuazione vantaggiosa dell’invenzione, mostrata in figura 11A, à ̈ previsto un quinto sistema di ancoraggio 64 comprendente una pluralità di fori 64A passanti attraverso le pale 3 della prima girante centrifuga 1 nelle posizioni P1 e P2, in modo da inserirvi alternativamente “trefori†o filamenti 64B di più fibre per ancorare il primo controdisco aggiuntivo 5 sul primo controdisco di base 3D, grazie alla resistenza a trazione degli stessi trefori 64B. I trefori 64B possono essere annegati almeno parzialmente nel materiale composito del controdisco aggiuntivo 3, oppure possono esservi adagiati sopra. All’interno di ciascun foro 64A può inoltre essere iniettata una resina, oppure una matrice a bassa viscosità, per migliorare l’adesione e formare una struttura continua con il controdisco aggiuntivo.

Nella figura 11B à ̈ mostrato un sistema di ancoraggio 164 realizzato in modo sostanzialmente analogo al sistema 64, ma con la differenza sostanziale che sono previsti una pluralità di fori 164A passanti sulle pale 30B della seconda girante 10 in modo da inserirvi alternativamente “trefori†o filamenti 164B di più fibre per ancorare il secondo controdisco aggiuntivo 50 sulle estremità sagomate 30F delle pale 30B, grazie alla resistenza a trazione degli stessi trefori 164B. Il sistema di ancoraggio 64 e 164 risulta particolarmente leggero ed efficace ma allo stesso tempo difficile da realizzare, specialmente nel caso in cui le pale presentino uno spessore molto ridotto.

Nella figura 11C Ã ̈ mostrata una prospettiva assonometrica, schematica e parzialmente in sezione, del sistema di figura 11B, in cui si notano in particolare i trefori 164B inseriti alternativamente nei fori 164A realizzati nelle pale 30B della seconda girante 10.

In un’altra forma di attuazione vantaggiosa dell’invenzione, mostrata in figura 12, à ̈ previsto un sesto sistema di ancoraggio 65 che in questa figura à ̈ schematizzato con un accoppiamento di forma o geometrico tra un’estremità sagomata 30F di una pala 30B della seconda girante 10 e la superficie interna del secondo controdisco aggiuntivo 50. In particolare, questo accoppiamento di forma 65 può essere realizzato per mezzo di protuberanze 65A, che si estendono lungo almeno parte delle estremità sagomate 3E delle pale e che si accoppiano a rispettivi incavi sagomati 65B del secondo controdisco aggiuntivo 30, o viceversa. E’ chiaro che tale accoppiamento di forma può essere realizzato per mezzo di un qualsiasi altro tipo di elementi, come ad esempio con un accoppiamento a baionetta, incastri a coda di rondine, o altro ancora.

E’ altresì chiaro che tutti i suddetti sistemi meccanici di ancoraggio 60, 61, 161, 62, 162, 63, 163, 64, 164 e 65 sono ivi descritti solo a titolo esemplificativo, potendo essere di un qualsiasi altro tipo atto allo scopo. Tali sistemi possono inoltre essere realizzati isolatamente, oppure in combinazione tra loro e con lo strato di ancoraggio 9 sulla base delle esigenze specifiche di costruzione o utilizzo. In aggiunta, tali sistemi meccanici di ancoraggio 60, 61, 161, 62, 162, 63, 163, 64, 164 e 65 sono stati descritti con riferimento alla prima ed alla seconda girante 1, 10. E’ chiaro tuttavia che essi possono essere applicati od utilizzati anche per la realizzazione della terza e quarta girante 100 e 110 in modo sostanzialmente analogo.

In figura 13 à ̈ mostrata una vista assonometrica della prima girante centrifuga 1, o della seconda girante 10, sulla quale si notano in particolare alcune delle suddette posizioni opportune P1 e P2 per i componenti 60A, 60B; 61A, 61B; 61D; 62A, 62B, 62C; 63A, 63B; 64A; 65A, 65B schematizzate in prossimità dell’occhio di uscita 3U o 30U. Tali posizioni P1, P2 possono essere individuate in altre posizioni sulla girante in funzione delle particolari applicazioni, come ad esempio sulle pale 30B o 330B, oppure sugli anelli 60A o 60B, o altro ancora.

La figura 14 mostra un settimo sistema di ancoraggio che prevede un accoppiamento di forma o geometrico 67 realizzato tra la prima girante di base 3 ed il primo controdisco aggiuntivo 5, con una pluralità di piani e superfici cilindriche 67A, concentriche rispetto all’asse X1, sul controdisco di base 3D che servono in particolare per diminuire la forza assiale Fa che si genera sul controdisco aggiuntivo 5 a causa della forza centrifuga Fc alle elevate velocità di rotazione. E’ chiaro che tale accoppiamento di forma 67 può essere realizzato anche negli altri casi, cioà ̈ con la girante di base 30 in tre dimensioni aperta oppure con la girante di base 300, 330 in due dimensioni chiusa o aperta. In particolare, nel caso di girante di base aperta, in due o tre dimensioni, questi piani possono essere realizzati sulle estremità sagomate delle pale. Inoltre, à ̈ chiaro che questo accoppiamento può essere realizzato in combinazione con almeno un altro dei suddetti sistemi di ancoraggio.

La realizzazione di una girante centrifuga 1, 10, 100, 110 secondo l’invenzione prevede che la girante di base 3, 30, 300, 330 possa essere ottenuta a partire da un pezzo singolo tramite macchine automatiche, oppure assemblando più componenti insieme, come descritto in precedenza. Il controdisco aggiuntivo 5, 50, 500, 550 può essere formato in uno stampo per materiali compositi, ed in questo caso le fibre R1-R11 possono essere posizionate sullo stampo in modo manuale (“manual lay up†o altro) o mediante macchine automatizzate (“filament winding†, “automatic fiber placement†o simili). In alternativa, il controdisco aggiuntivo 5, 50, 500, 550 può essere formato sopra il controdisco di base 3D, 300D, oppure sopra le estremità sagomate 30F, 330F delle pale 30B, 330B.

Secondo un altro aspetto, la presente invenzione riguarda il controdisco aggiuntivo 5, 50, 500, 550, realizzato per mezzo del suddetto materiale aggiuntivo ed atto ad essere applicato sulla girante di base 3, 30, 300, 330. Tale controdisco 5, 50, 500, 550 comprende eventuali componenti od elementi 60A, 60B; 61A, 61B; 61D; 62A, 62B, 62C; 63A, 63B; 64A; 65A, 65B; 67A di almeno uno dei suddetti sistemi meccanici di ancoraggio 60 a 67.

Secondo un ulteriore aspetto, l’invenzione riguarda una turbomacchina sulla quale può essere installata almeno una girante centrifuga 1, 10, 100, 110 del tipo sopra descritto.

Il riferimento a “una realizzazione dell’invenzione†oppure “ad una forma di attuazione dell’invenzione†significa che una particolare caratteristica, struttura o sistema ivi descritta à ̈ compresa in almeno una applicazione dell’invenzione. Quindi, tali riferimenti fanno capo non necessariamente alla stessa applicazione, potendo essere combinati in un qualsiasi modo in una o più realizzazioni. E’ inteso che quanto illustrato rappresenta solo possibili forme di attuazione non limitative dell’invenzione, le quali possono variare nelle forme e disposizioni senza uscire dall’ambito di protezione dell’invenzione. L’eventuale presenza di numeri di riferimento nelle rivendicazioni allegate ha unicamente lo scopo di facilitarne la lettura alla luce della descrizione che precede e degli allegati disegni, e non ne limita in alcun modo l’ambito di protezione.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Girante centrifuga (1; 10; 100; 110) per una turbomacchina, composta da una girante centrifuga di base (3; 30; 300; 330) fabbricata con almeno un primo materiale e comprendente una pluralità di pale (3B; 30B; 300B; 330B) associate ad un piatto posteriore (3A; 30A; 300A; 330A), caratterizzata dal fatto di comprendere almeno un controdisco (5; 50; 500; 550) fabbricato con un secondo materiale diverso da detto almeno un primo materiale ed associato a detta girante di base (3; 30; 300; 330).
2. 2. Girante centrifuga (1; 10; 100; 110) secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto secondo materiale à ̈ una rete metallica.
3. 3. Girante centrifuga (1; 10; 100; 110) secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto secondo materiale à ̈ una resina.
4. 4. Girante centrifuga (1; 10; 100; 110) secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto secondo materiale à ̈ un materiale composito.
5. 5. Girante centrifuga (1; 10; 100; 110) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto primo materiale à ̈ almeno in parte un metallo.
6. 6. Girante centrifuga (1; 10; 100; 110) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che dette pale (3B; 30B; 300B; 330B) e/o detto piatto posteriore (3A; 30A; 300A; 330A) sono realizzati almeno in parte con detto secondo materiale oppure con un terzo materiale differente da detti primo e secondo materiale.
7. 7. Girante centrifuga (1; 10; 100; 110) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto controdisco (5; 50; 500; 550) Ã ̈ associato su detta girante centrifuga di base (3; 30; 300; 330) per mezzo di almeno uno strato (9) di collante o resina.
8. 8. Girante centrifuga (1; 10; 100; 110) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto controdisco (5; 50; 500; 550) Ã ̈ associato su detta girante centrifuga di base (3; 30; 300; 330) per mezzo di almeno un sistema di ancoraggio (60; 61; 161; 62; 162; 63; 163; 64; 164; 165).
9. 9. Girante centrifuga (1; 10; 100; 110) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzata dal fatto che detta girante centrifuga di base (3; 300) à ̈ del tipo “chiuso†, comprendente un primo controdisco di base (3D) realizzato con detto primo materiale sopra il quale viene associato almeno in parte detto controdisco (5; 500).
10. 10. Girante centrifuga (1; 10; 100; 110) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzata dal fatto che detta girante centrifuga di base (30; 330) à ̈ del tipo “aperto†, presentante una pluralità di pale (30B) con apposite estremità sagomate (30F) sopra le quali viene associato almeno in parte detto controdisco (50; 550).
11. 11. Turbomacchina comprendente almeno una girante centrifuga (1; 10; 100; 110) secondo almeno una delle rivendicazioni da 1 a 10.
12. 12. Controdisco (5; 50; 500; 550) per una girante centrifuga, fabbricato con un secondo materiale ed atto ad essere applicato su una girante centrifuga di base (3; 30; 300; 330) realizzata con almeno un primo materiale differente da detto secondo materiale in modo da realizzare una girante centrifuga (1; 10; 100; 110) secondo almeno una delle rivendicazioni da 1 a 10.
13. 13. Metodo per realizzare una girante centrifuga (1; 10; 100; 110) per una turbomacchina, caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi: - realizzare una girante centrifuga di base (3; 30; 300; 330) fabbricata con almeno un primo materiale e comprendente almeno una pluralità di pale (3B; 30B; 300B; 330B) associate ad un piatto posteriore (3A; 30A; 300A; 330A); - realizzare almeno un controdisco (5; 50; 500; 550) fabbricato con un secondo materiale differente da detto almeno un primo materiale; e - associare detto almeno un controdisco (5; 50; 500; 550) su detta girante centrifuga di base (3; 30; 300; 330).
14. 14. Metodo secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto di comprendere la sottofase di incollare, tramite una resina od un collante, detto almeno un controdisco (5; 50; 500; 550) su detta girante centrifuga di base (3; 30; 300; 330).
15. 15. Metodo secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto di comprendere la sottofase di fissare, tramite un sistema di ancoraggio (60; 61; 161; 62; 162; 63; 163; 64; 164; 165), detto almeno un controdisco (5; 50; 500; 550) su detta girante centrifuga di base (3; 30; 300; 330).