BR102016011911A2

BR102016011911A2 - conjunto de dispositivo de ignição e seção de combustão de um motor de turbina a gás

Info

Publication number: BR102016011911A2
Application number: BR102016011911A
Authority: BR
Inventors: Christophe J Day; Fei Huang
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2015-06-05
Filing date: 2016-05-25
Publication date: 2016-12-06
Also published as: CA2931132A1; JP6165928B2; CN106246355B; JP2017002900A; US10041413B2; EP3101251A1; CN106246355A; US20160356223A1

Abstract

em um aspecto, a presente matéria refere-se a um conjunto de dispositivo de ignição para um motor de turbina a gás. o conjunto de dispositivo de ignição inclui um alojamento externo e um tubo de dispositivo de ignição que se estende radialmente através do alojamento externo. o tubo de dispositivo de ignição inclui uma ponta de ignição, uma porca acoplada ao tubo de dispositivo de ignição e disposta pelo menos parcialmente dentro do alojamento externo, e um membro de inclinação que se estende entre uma superfície interna de uma porção de topo do alojamento externo e a porca. uma vedação flexível se estende radialmente para dentro a partir de um lado inferior da porca, e um colar de retenção é acoplado ao tubo de dispositivo de ignição próximo à ponta de ignição. o colar de retenção é configurado para se acoplar a um anel de montagem conectado a um forro externo de um combustor para o motor de turbina a gás.

Description

"CONJUNTO DE DISPOSITIVO DE IGNIÇÃO E SEÇÃO DE COMBUSTÃO DE UM MOTOR DE TURBINA AGÁS" Campo da Invenção [001] A presente matéria refere-se, em geral, a um motor de turbina. Mais particularmente, a presente matéria se refere a um conjunto de dispositivo de ignição para uma porção de motor de turbina a gás de um motor de turbofan.

Antecedentes Da Invenção [002] Um motor de turbofan inclui, em geral, um conjunto de ventilador e um motor de turbina a gás de núcleo. O motor de turbina a gás inclui, em ordem de fluxo serial, um compressor de baixa pressão, um compressor de alta pressão, uma seção de combustão, uma turbina de alta pressão e uma turbina de baixa pressão. Um eixo de alta pressão acopla o compressor de alta pressão à turbina de alta pressão. Um eixo de baixa pressão se estende coaxialmente dentro do eixo de alta pressão e acopla o compressor de baixa pressão à turbina de baixa pressão. O conjunto de ventilador inclui uma pluralidade de lâminas de ventilador acopladas a um eixo de ventilador e dispostas a montante de uma entrada do compressor de baixa pressão. O eixo de ventilador é acoplado ao eixo de baixa pressão através de uma caixa de engrenagens. Em configurações particulares, um invólucro externo ou nacela circunscreve as lâminas de ventilador e pelo menos uma porção do motor de turbina a gás. Uma passagem de ar de desvio é definida entre um invólucro externo do motor de turbina a gás e a nacela.

[003] A seção de combustão geralmente inclui um forro interno anular, um forro externo anular distanciado radialmente do forro interno e um domo de combustor acoplado a extremidades a montante ou dianteiras dos forros interno e externo. Um injetor de combustível ou bocal se estende através do domo e é configurado para fornecer uma mistura de combustível/ar para uma câmara de combustão que é definida entre os forros interno e externo. Um invólucro externo circunda de modo circunferencial o forro externo e pelo menos parcialmente define um espaço vazio externo ou passagem entre o mesmo.

[004] A seção de combustão inclui adicionalmente um sistema de ignição que tem um ou mais conjuntos de dispositivo de ignição montados ou acoplados ao invólucro externo. Uma porção de dispositivo de ignição do conjunto de dispositivo de ignição se estende, em geral, radialmente através do invólucro externo e o espaço vazio externo. Uma porção de ponta de ignição do dispositivo de ignição se estende pelo menos parcialmente através de uma abertura definida dentro do forro externo. Durante a operação da turbina a gás, tal como durante desativação ou reinicialização, o dispositivo de ignição pode ser energizado para fornecer uma centelha na ponta de ignição de modo a inflamar a mistura de combustível/ar dentro da câmara de combustão.

[005] O posicionamento radial e/ou axial da ponta de ignição em relação ao forro externo e/ou a câmara de combustão pode mudar durante a operação da turbina a gás. Por exemplo, as taxas de crescimento térmico variáveis do invólucro externo e o forro externo e/ou g-forças podem resultar em sobreimersão da ponta de ignição no fluxo de gases de combustão extremamente quentes, resultando, desse modo, em fadiga térmica indesejável do dispositivo de ignição. De modo adicional ou alternativo, as taxas de crescimento térmico variáveis do invólucro externo e o forro externo e/ou g-forças podem fazer com que a ponta de ignição se erga radialmente para fora da abertura definida dentro do forro externo, afetando potencialmente, desse modo, a habilidade de desativar o combustor. Consequentemente, um sistema de ignição aperfeiçoado para um motor de turbina a gás seria útil na indústria de motor de turbofan.

Descrição Resumida da Invenção [006] Os aspectos e as vantagens da invenção serão apresentados parcialmente na descrição a seguir ou podem se tornar óbvios a partir da descrição, ou podem ser aprendidos através da prática da invenção.

[007] Em um aspecto, a presente matéria refere-se a um sistema para. O sistema inclui um conjunto de dispositivo de ignição para um motor de turbina a gás. O conjunto de dispositivo de ignição inclui um alojamento externo e um tubo de dispositivo de ignição que se estende radialmente através do alojamento externo. O tubo de dispositivo de ignição inclui uma ponta de ignição. Uma porca é acoplada ao tubo de dispositivo de ignição e disposta pelo menos parcialmente dentro do alojamento externo. Um membro de inclinação circunda pelo menos parcialmente uma porção do tubo de dispositivo de ignição dentro do alojamento externo. O membro de inclinação se estende entre uma superfície interna de uma porção de topo do alojamento externo e a porca. Uma vedação flexível se estende radialmente para dentro a partir de um lado inferior da porca. Um colar de retenção é acoplado ao tubo de dispositivo de ignição próximo à ponta de ignição. O colar de retenção é configurado para se acoplar a um anel de montagem conectado a um forro externo de um combustor para o motor de turbina a gás.

[008] Outro aspecto da presente matéria se refere a uma seção de combustão de um motor de turbina a gás. A seção de combustão inclui um forro interno e um forro externo que é radialmente distanciado do forro interno. O forro externo define uma abertura que se estende radialmente através do mesmo. Uma câmara de combustão é definida entre os forros interno e externo. Um invólucro externo se estende de modo circunferencial ao redor do forro externo. O forro externo e o invólucro externo definem uma passagem de fluxo externa entre os mesmos. O invólucro externo inclui uma abertura substancialmente alinhada com a abertura do forro externo. A seção de combustão inclui adicionalmente um conjunto de dispositivo de ignição de combustível. O conjunto de dispositivo de ignição de combustível compreende um alojamento externo que é acoplado ao invólucro externo. Um tubo de dispositivo de ignição se estende radialmente através do alojamento externo e a abertura do invólucro externo. O tubo de dispositivo de ignição tem uma ponta de ignição que se estende pelo menos parcialmente através da abertura do forro externo. Uma porca é acoplada ao tubo de dispositivo de ignição e disposta pelo menos parcialmente dentro do alojamento externo. Um membro de inclinação circunda pelo menos parcialmente uma porção do tubo de dispositivo de ignição dentro do alojamento externo. O membro de inclinação se estende entre uma superfície interna de uma porção de topo do alojamento externo e a porca. Uma vedação flexível se estende radialmente para dentro a partir de um lado inferior da porca em direção ao invólucro externo. Um colar de retenção é acoplado ao tubo de dispositivo de ignição próximo à ponta de ignição. O colar de retenção é acoplado a um anel de montagem que é conectado de modo fixo ao forro externo.

[009] Essas e outras funções, aspectos e vantagens da presente invenção se tornarão mais bem compreendidos com referência à descrição a seguir e às reivindicações anexas. Os desenhos anexos, que são incorporados neste relatório descritivo e constituem uma parte do mesmo, ilustram realizações da invenção e, em conjunto com a descrição, servem para explicar os princípios da invenção.

Breve Descrição das Figuras [010] Uma revelação completa e viabilizadora da presente invenção, incluindo o melhor modo da mesma, destinada a uma pessoa de habilidade comum na técnica, é apresentada no relatório descritivo, que faz referência às Figuras anexas, nas quais: A Figura 1 é uma vista em corte transversal esquemática de um motor a jato de turbofan exemplificativo conforme pode incorporar várias realizações da presente invenção; A Figura 2 é uma vista lateral em corte transversal de uma porção de uma seção de combustão do motor a jato de turbofan conforme mostrado na Figura 1, conforme pode incorporar várias realizações da presente invenção; A Figura 3 é uma vista ampliada de uma vista em corte transversal ampliada de uma porção da seção de combustão conforme mostrado na Figura 2, que inclui um conjunto de dispositivo de ignição de combustível de acordo com uma realização exemplificativa da presente invenção; e A Figura 4 é uma vista em corte transversal ampliada de uma porção da seção de combustão que inclui uma porção do conjunto de dispositivo de ignição de combustível conforme mostrado na Figura 3, de acordo com pelo menos uma realização da presente invenção.

Descrição Detalhada da Invenção [011] Agora, será feita referência em detalhes às realizações presentes da invenção, em que um ou mais exemplos das mesmas serão ilustrados nos desenhos anexos. A descrição detalhada usa designações numéricas e de letra para se referir aos recursos nos desenhos. As designações semelhantes ou similares nos desenhos e na descrição foram usadas para se referir às partes semelhantes ou similares da invenção. Conforme usado no presente documento, os termos “primeiro”, “segundo” e “terceiro” podem ser usados alternadamente para distinguir componentes diferentes e não se destinam a significar uma localização ou uma importância dos componentes individuais. Os termos “a montante” e “a jusante” se referem à direção de fluxo relativa em relação ao fluxo de fluido em uma via de fluido. Por exemplo, “a montante” se refere à direção de fluxo a partir da qual o fluido flui, e “a jusante” se refere à direção de fluxo para qual o fluido flui.

[012] Cada exemplo é fornecido a título de explicação da invenção e não como limitação da invenção. De fato, será aparente àquele versado na técnica que as modificações e variações podem ser feitas na presente invenção sem se afastar do escopo ou espírito da mesma. Por exemplo, os recursos ilustrados ou descritos como parte de uma realização podem ser usados em outra realização para produzir uma realização ainda adicional. Portanto, a presente invenção se destina a abranger tais modificações e variações, conforme incluídas no escopo das reivindicações anexas e os equivalentes das mesmas.

[013] Referindo-se agora aos desenhos, em que numerais idênticos indicam os mesmos elementos ao longo de todas as figuras, a Figura 1 é uma vista lateral em corte transversal parcial esquemática de um motor de jato de turbofan exemplificativa 10 denominado, no presente documento, como “turbofan 10” conforme pode incorporar várias realizações da presente invenção. Conforme mostrado na Figura 1, o turbofan 10 tem um eixo geométrico de linha central axial ou longitudinal 12 que se estende através do mesmo para propósitos de referência. Em geral, o turbofan 10 pode incluir um conjunto de ventilador 14 e um motor de turbina de núcleo ou motor de turbina a gás 16 dispostos a jusante do conjunto de ventilador 14.

[014] O motor de turbina de núcleo 16 pode geralmente incluir um invólucro externo substancialmente tubular 18 que define uma entrada anular 20. O invólucro externo 18 envolve ou forma pelo menos parcialmente, em relação de fluxo em série, uma seção de compressor que tem um intensificador ou compressor de baixa pressão (LP) 22, um compressor de alta pressão (HP) 24, uma seção de combustão 26, uma seção de turbina incluindo uma turbina de alta pressão (HP) 28, uma turbina de baixa pressão (LP) 30, e uma seção de bocal de exaustão de jato 32. Um eixo de rotor de alta pressão (HP) 34 conecta, de modo acionável, a turbina HP 28 ao compressor de HP 24.

Um eixo de rotor de baixa pressão (LP) 36 conecta, de modo acionável, a turbina LP 30 ao compressor de LP 22. O eixo de rotor LP 36 também pode ser conectado a um eixo de ventilador 38 do conjunto de ventilador 14. Em realizações particulares, conforme mostrado na Figura 1, o eixo de rotor LP 36 pode ser conectado ao eixo de rotor de ventilador ou eixo de ventilador 38 através de uma engrenagem de redução 40 tal como em uma configuração de acionamento indireto ou acionamento engrenado.

[015] Conforme mostrado na Figura 1, o conjunto de ventilador 14 inclui uma pluralidade de lâminas de ventilador 42 que são acopladas e que se estendem radialmente para fora do eixo de ventilador 38. Uma nacela ou invólucro de ventilador anular 44 circunda circunferencialmente o conjunto de ventilador 14 e/ou pelo menos uma porção do motor de turbina de núcleo 16. Deve ser verificado por aqueles de habilidade comum na técnica que a nacela 44 pode ser configurada para ser sustentada em relação ao motor de turbina de núcleo 16 por uma pluralidade de tirantes ou alhetas de guia de saída distanciadas circunferencialmente 46. Além disso, pelo menos uma porção da nacela 44 pode se estender ao longo de uma porção externa do motor de turbina de núcleo 16, de modo a definir uma passagem de fluxo de ar de desvio 48 entre as mesmas.

[016] Durante uma operação do turbofan 10, um volume de ar, conforme indicado pelas setas 50 entra no turbofan 10 através de uma entrada associada 52 da nacela 44 e/ou conjunto de ventilador 14. À medida que o volume de ar 50 passa através das lâminas de ventilador 40, uma primeira porção do ar, conforme indicado pelas setas 54, é direcionada ou encaminhada para a passagem de fluxo de ar de desvio 48 enquanto uma segunda porção do ar 50, conforme indicado pela seta 56, é direcionada ou encaminhada para o compressor de LP 22. A pressão da segunda porção de ar 56 é, então, aumentada à medida que é encaminhado através dos compressores LP e HP 22, 24. A segunda porção de ar 56 é, então, encaminhada para a seção de combustão 26, onde a mesma é misturada com combustível e queimada para fornecer gases de combustão 58.

[017] Os gases de combustão 58 são encaminhados através da turbina HP 28, fazendo, desse modo, com que o eixo de rotor HP 34 gire, sustentando, desse modo, a operação do compressor HP 24. Os gases de combustão 58 são, então, encaminhados através da turbina LP 30, fazendo, desse modo, com que o eixo de rotor de LP 36 gire, sustentando, desse modo, a operação do compressor LP 22 e/ou a rotação do eixo de ventilador 38. Os gases de combustão 58 são, então, encaminhados através da seção de bocal de exaustão de jato 32 do motor de turbina de núcleo 16 para fornecer empuxo propulsor. De modo simultâneo, a pressão da primeira porção de ar 54 é substancialmente aumentada conforme a primeira porção de ar 54 é encaminhada através da passagem de fluxo de ar de desvio 48 antes que a mesma seja exaurida de uma seção de escape de bocal de ventilador 60 do turbofan 10 fornecendo, desse modo, empuxo propulsor.

[018] A Figura 2 é uma vista lateral em corte transversal de uma porção da seção de combustão 26 conforme pode incorporar várias realizações da presente invenção. Conforme mostrado na Figura 2, a seção de combustor 26 geralmente inclui um combustor do tipo anular 27 que tem um forro interno anular 62, um forro externo anular 64 e uma extremidade abaulada 66 que se estende entre as extremidades a montante 68, 70 do forro interno 62 e o forro externo 64 respectivamente. O forro interno 62 é distanciado radialmente do forro externo 64 e define a câmara de combustão geralmente anular 72 entre os mesmos. Em realizações particulares, o forro interno 62 e/ou o forro externo 64 pode ser pelo menos parcial ou totalmente formado de materiais de ligas metálicas ou de compósito de matriz cerâmica (CMC).

[019] O forro interno 62 e o forro externo 64 são envolvidos dentro de um combustor ou invólucro externo 74. Uma passagem de fluxo externa 76 pode ser definida entre o invólucro externo 74 e o forro externo 64. O forro interno 62 e o forro externo 64 se estendem a partir da extremidade abaulada 66 em direção a um bocal de turbina 78. Um injetor de combustível ou bocal 80 se estende pelo menos parcialmente através da extremidade abaulada 66 e fornece uma mistura de combustível-ar 82 à câmara de combustão 72.

[020] Em várias realizações, conforme mostrado na Figura 2, a seção de combustão 26 inclui um sistema de ignição 100 para inflamar a mistura de combustível-ar 82 dentro da câmara de combustão 72. O sistema de ignição de combustível 100 geralmente incluí pelo menos um conjunto de dispositivo de ignição de combustível 102 que é acoplado eletricamente/eletronicamente a um controlador ou fonte de ignição 104. O conjunto de dispositivo de ignição 102 pode ser conectado a uma superfície externa 84 do invólucro externo 74.

[021] A Figura 3 fornece uma vista em corte transversal ampliada de uma porção da seção de combustão 26 que inclui o conjunto de dispositivo de ignição de combustível 102 conforme mostrado na Figura 2, de acordo com uma realização exemplifícativa da presente invenção. Na realização exemplificativa, conforme mostrado na Figura 3, o conjunto de dispositivo de ignição de combustível 102 inclui um tubo de dispositivo de ignição 106 que se estende geralmente de modo radial através de uma abertura 86 definida dentro e/ou pelo invólucro externo 74 e a passagem de fluxo externa 76. Uma ponta de ignição ou porção de ponta 108 do tubo de dispositivo de ignição 106 se estende pelo menos parcialmente através de uma abertura 110 definida dentro do forro externo 64. Em realizações particulares, a ponta de ignição 108 pode ser alinhada concentricamente em relação à abertura 110 e em relação a uma linha central radial 112 do tubo de dispositivo de ignição 106.

[022] Na realização exemplificativa, conforme mostrado na Figura 3, o conjunto de dispositivo de ignição de combustível 102 inclui um alojamento externo ou corpo 114. Em realizações particulares, o alojamento externo 114 inclui uma abertura 116 definida ao longo de uma porção de topo 118 do alojamento externo 114. A abertura 116 pode ser dimensionada e/ou conformada para receber o tubo de dispositivo de ignição 106 e/ou para permitir que o tubo de dispositivo de ignição 106 translade radialmente na mesma em relação à linha central 12 (Figura 1). Uma porção do tubo de dispositivo de ignição 106 pode se estender através e radialmente para fora da abertura 116. O alojamento externo 114 pode ser configurado para acoplar ao invólucro externo 74 e pode, pelo menos parcialmente, formar uma vedação ao redor da abertura 86. Por exemplo, o alojamento externo 114 pode ser acoplado ao invólucro externo 74 através de parafusos 120 ou outro meio de fixação mecânica. Em realizações particulares, o alojamento externo 114 pode incluir uma ou mais portas de ventilação 122.

[023] Um adaptador ou espaçador anular 124 pode ser disposto radialmente entre o alojamento externo 114 e o invólucro externo 74. O tubo de dispositivo de ignição 106 se estende radialmente através do espaçador 124. O espaçador 124 pode se estender pelo menos parcialmente através da abertura 86 definida no invólucro externo 74 e em direção ao forro externo 64. Por exemplo, em uma realização, uma porção do espaçador 124 se estende através da abertura 86 e na passagem de fluxo externa 76, [024] Na realização exemplificativa, uma porca 126 se estende pelo menos parcialmente de modo circunferencial ao redor do tubo de dispositivo de ignição 106. A porca 126 pode ser pelo menos parcialmente envolvida dentro do alojamento externo 114. Em realizações particulares, a porca 126 pode ser engatada de modo rosqueado com o tubo de dispositivo de ignição 106 para permitir ajustes de posição radial à porca 126 ao longo do tubo de dispositivo de ignição 106. Uma mola ou membro de inclinação 128 se estende de modo circunferencial ao redor de uma porção do tubo de dispositivo de ignição 106 e é disposta entre a porca 126 e uma superfície interna 129 do alojamento externo 114. Em uma realização, o membro de inclinação 128 pode ser uma mola helicoidal. Em uma realização, o membro de inclinação 128 pode ser uma mola ondulada. O membro de inclinação 128 geralmente fornece uma força radialmente para dentro contra a porca 126 e/ou o tubo de dispositivo de ignição 106 de modo a inclinar o tubo de dispositivo de ignição 106 através da abertura 86 e/ou através do espaçador em direção ao forro externo 64.

[025] Na realização exemplificativa, o conjunto de dispositivo de ignição 102 inclui uma vedação flexível ou flexão anular 130 tal como, mas sem limitação, uma vedação de fole conforme mostrado na Figura 3. A vedação flexível 130 se estende de modo circunferencial ao redor de uma porção do tubo de dispositivo de ignição 106 e é disposta entre a porca 126 e uma superfície de topo 132 do espaçador 124. A vedação flexível 130 irá flexionar radialmente sem comprometer as capacidades de vedação da mesma. Uma primeira porção de extremidade 134 da vedação flexível 130 pode ser vedada e/ou posicionada entre um lado inferior 136 da porca 126 e uma superfície de assentamento ou colar 138 que se estende para fora a partir do tubo de dispositivo de ignição 106 em uma direção que é geralmente perpendicular à linha central radial 112 do tubo de dispositivo de ignição 106. O colar 138 pode ser formado como parte do tubo de dispositivo de ignição 106 ou pode ser preso de modo fixo ao tubo de dispositivo de ignição 106. Por exemplo, o colar 138 pode ser formado por uma porca, arruela ou similar.

[026] Na realização exemplificativa, a porca 126 pode ser presa contra a primeira porção de extremidade 134 da vedação flexível 130, formando, desse modo, pelo menos parcialmente, uma vedação entre a porca 126 e o colar 138. Uma porção inferior 140 da vedação flexível 130 pode ser vedada contra e/ou na superfície de topo 132 do espaçador 124. Por exemplo, a porção inferior 140 pode ser brasada, soldada ou vedada de outra maneira ou presa à superfície de topo 132 do espaçador 124. Na realização exemplificativa, o membro de inclinação 128, a porca 126 e a vedação flexível 130 são posicionadas, cada uma, inteiramente fora da passagem de fluxo externa 76 e fora do invólucro externo 74.

[027] Na realização exemplificativa, uma manga anular ou colar de retenção 142 é conectado de modo fixo a e/ou pelo menos parcialmente formado pelo tubo de dispositivo de ignição 106 próximo à ponta de ignição 108. O colar de retenção 142 se estende para fora a partir do tubo de dispositivo de ignição 106 em uma direção que é geralmente perpendicular à linha central radial 112 do tubo de dispositivo de ignição 106. Quando o conjunto de dispositivo de ignição 102 é montado no invólucro externo de combustor 74, o colar de retenção 142 é disposto entre uma superfície interna 88 do invólucro externo 74 e/ou uma superfície inferior 144 do espaçador 124, e uma superfície externa 90 do forro externo 64.

[028] A Figura 4 é uma vista em corte transversal ampliada de uma porção da seção de combustão 26 conforme mostrado na Figura 3 e inclui, pelo menos em parte, a ponta de ignição 108 do tubo de dispositivo de ignição 106 e uma porção do forro externo 64. Na realização exemplificativa mostrado na Figura 4, o colar de retenção 142 é formado e/ou conformado para montagem dentro de uma cavidade ou fenda 146 de um anel de montagem ou casquilho 148. O anel de montagem 148 pode ser alinhado de modo concêntrico com a abertura 110 definida pelo forro externo 64. O anel de montagem 148 é conectado de modo fixo ao forro externo 64. Por exemplo, o anel de montagem 148 pode ser soldado, brasado, parafusado ou conectado de modo fixo de outra maneira ao forro externo 64. O anel de montagem 148 pode incluir abas 150 ou outros recursos similares ou dispositivos para travar ou acoplar o colar de retenção 142 dentro da cavidade 146. Por exemplo, em outras realizações, o colar de retenção 142 pode ser acoplado dentro da cavidade 146 através de uma arruela e/ou um parafuso ou outro fixador (não mostrado).

[029] Em realizações particulares, pelo menos uma porção de uma superfície externa 152 do colar de retenção 142 pode ser conformada ou formada de modo complementar a uma superfície interna 154 da cavidade 146. Por exemplo, em uma realização, uma porção da superfície externa 152 e uma porção da superfície interna 154 da cavidade 146 podem ser esféricas e/ou arqueadas para formar uma junta do tipo universal entre as mesmas, permitindo, desse modo, movimento relativo entre o forro externo 64 e o invólucro externo 74 durante a operação do motor de turbina a gás 10. Em realizações particulares, o anel de montagem 148 pode incluir uma ou mais passagens de ar de resfriamento 156 que estão em comunicação fluida com a passagem de fluxo externa [030] Durante operação, o forro externo 64 pode se mover radial e/ou axialmente em relação ao invólucro externo 74. Esse movimento relativo pode ser causado por uma série de fatores que incluem taxas de crescimento térmico variáveis entre o forro externo 64 e o invólucro externo 74 e/ou g-forças no motor de turbina a gás 16 tal como durante decolagem, aterrissagem ou manobra geral de uma aeronave à qual o turbofan 10 é fixado. Travando-se ou retendo o colar de retenção 142 na cavidade 146 do anel de montagem 148, o posicionamento radial da ponta de ignição 108 dentro da abertura 110 do forro externo 64 e em relação à câmara de combustão 72 pode ser mantida ao longo da operação do motor de turbina a gás 16 porque o tubo de dispositivo de ignição 106 e, portanto, a ponta de ignição 108 se deslocará radial e/ou axialmente com o forro externo 64 à medida que o mesmo se move em relação ao invólucro externo 74. Como resultado, a ponta de ignição 108 pode ser mantida em uma posição radial desejada de modo a acender ou reacender a mistura de combustível-ar dentro da câmara de combustão 72. Além disso, fixando-se o tubo de dispositivo de ignição 106 ao forro externo 64, a ponta de ignição 108 não se tornará sobreimersa dentro do fluxo de gases de combustão 58, reduzindo, desse modo, fadiga térmica ao tubo de dispositivo de ignição 106 e, particularmente, à ponta de ignição 108.

[031] A força radialmente para dentro fornecida pelo membro de inclinação 128 pode amortecer o tubo de dispositivo de ignição 106 à medida que o mesmo se desloca com o forro externo 64 e/ou pode ajudar a manter posicionamento radial apropriado do forro externo 64 em relação ao invólucro externo 74. A vedação flexível 130 pode impedir que vazamento de ar comprimido 56 escape da passagem de fluxo externa 76. As portas de ventilação 122 podem permitir ventilação de calor a partir de dentro do alojamento externo 114, reduzindo, desse modo, fadiga térmica em um ou mais dentre o membro de inclinação 128, a porca 126 e/ou a mola 128. As passagens de ar de resfriamento 156 podem fornecer fluxo de resfriamento a partir da passagem de fluxo externa 76 para a ponta de ignição 108, resfriando, desse modo, a ponta de ignição 108.

[032] As realizações, conforme descritas no presente documento e conforme ilustradas nas Figuras 3 e 4, fornecem vários aperfeiçoamentos e/ou benefícios técnicos sobre sistemas de ignição por centelha conhecidos ou existentes. Por exemplo, a ponta de ignição 108 é sempre mantida fixa em relação ao forro externo 64, eliminando, desse modo, movimento relativo da ponta de ignição 108 em relação ao forro externo 64. Em motores grandes particularmente, esse movimento relativo pode causar questões de mantenabilidade e durabilidade de campo. Várias realizações da presente invenção podem aperfeiçoar segurança de voo e reduzir custo de manutenção e tempo desativado.

[033] De modo adicional ou alternativo, eliminando-se a recessão da ponta de ignição 108 do forro externo, a margem de reacendimento pode ser aperfeiçoada. De modo adicional ou alternativo, imersão ou sobreimersão da ponta de ignição 108 no fluxo de gases de combustão aperfeiçoa a ponta de ignição 108 térmica e/ou vida mecânica no campo. De modo adicional ou alternativo, as várias realizações fornecidas são compatíveis tanto com foros metálicos como compósito de matriz cerâmica. De modo adicional ou alternativo, a localização da ponta de ignição 108 pode não ser tão sensível a fluência de capa radial quanto com sistemas de ignição conhecidos. De modo adicional ou alternativo, o sistema de ignição 100, particularmente o conjunto de dispositivo de ignição 102 fornecido no presente documento pode minimizar gradientes térmicos na região de dispositivo de ignição do forro externo.

[034] Esta descrição escrita usa exemplos para revelar a invenção, incluindo o melhor modo, e também para possibilitar que qualquer indivíduo versado na técnica pratique a invenção, incluindo fazer e usar quaisquer dispositivos ou sistemas e executar quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da invenção é definido pelas reivindicações e pode incluir outros exemplos que ocorrem àqueles versados na técnica. Tais outros exemplos são destinados a estar dentro do escopo das reivindicações caso os mesmos incluam elementos estruturais que não sejam diferentes da linguagem literal das reivindicações ou caso os mesmos incluam elementos estruturais equivalentes com diferenças insubstanciais em relação à linguagem literal das reivindicações.

Lista de Componentes 10 Motor a Jato de Turbofan 12 Linha Central Longitudinal ou Axial 14 Conjunto de Ventilador 16 Motor de Turbina de Núcleo 18 Invólucro Externo 20 Entrada 22 Compressor de Baixa Pressão 24 Compressor de Alta Pressão 26 Seção de Combustão 27 Combustor 28 Turbina de Alta Pressão 30 Turbina de Baixa Pressão 32 Seção de Escape de Jato 34 Eixo/Bobina de Alta Pressão 36 Eixo/Bobina de Baixa Pressão 38. Bobina/Eixo de Ventilador 40. Engrenagem de Redução 42. Lâminas de Ventilador 44. Invólucro ou Nacela de Ventilador 46. Alhetas de Guia de Saída 48. Passagem de Fluxo de Ar de Desvio 50. Ar 52. Entrada 54 Primeira Porção de Ar 56. Segunda Porção de Ar 58. Gases de Combustão 60. Seção de Escape de Bocal de Ventilador 62. Forro Interno 64. Forro Externo 66. Extremidade Abaulada 68. Forro Interno/Extremidade a Montante 70. Forro Externo/Extremidade a Montante 72. Câmara de Combustão 74. Combustor/lnvólucro Externo 76. Passagem de Fluxo Externa 78. Bocal de Turbina 80. Bocal/lnjetor de Combustível 82. Mistura de Combustível-Ar 84. Superfície Externa/lnvólucro Externo 86. Abertura/lnvólucro Externo 88. Superfície Interna - Invólucro Externo 90. Superfície Externa - Forro Externo 100. Sistema de Ignição 102 Conjunto de Dispositivo de Ignição de Combustível 104 Controlador /Fonte de Ignição 106 Tubo de Dispositivo de Ignição 108 Ponta de Ignição/Porção de Ponta 110 Abertura/Forro Externo 112 Linha Central Radial 114 Alojamento Externo/Corpo 116 Abertura 118 Porção de Topo 120 Parafuso 122 Porta de Ventilação 124 Adaptador/Espaçador 126 Porca 127 Superfície Interna - Alojamento 128 Mola/Membro de Inclinação 130 Vedação de Fole 132 Superfície de Topo - Espaçador 134 Primeira Porção de Extremidade 136 Lado Inferior - Porca 138 Superfície de Assentamento/Colar 140 Porção Inferior - Vedação de Fole 142 Camisa/Colar 144 Superfície Inferior - Espaçador 146 Cavidade/Fenda 148 Anel de Montagem 150 Abas 152 Superfície Externa - Camisa 154 Superfície Interna - Cavidade 156 Passagem de Ar de Resfriamento Reivindicações

Claims

1. CONJUNTO DE DISPOSITIVO DE IGNIÇÃO para um motor de turbina a gás, caracterizado pelo fato de que compreende: um alojamento externo; um tubo de dispositivo de ignição que se estende radialmente através do alojamento externo, sendo que o tubo de dispositivo de ignição tem uma ponta de ignição; uma porca acoplada ao tubo de dispositivo de ignição e disposta pelo menos parcialmente dentro do alojamento externo; um membro de inclinação que circunda pelo menos parcialmente uma porção do tubo de dispositivo de ignição dentro do alojamento externo, sendo que o membro de inclinação se estende entre uma superfície interna de uma porção de topo do alojamento externo e a porca; uma vedação flexível que se estende radialmente para dentro a partir de um lado inferior da porca; e um colar de retenção acoplado ao tubo de dispositivo de ignição próximo à ponta de ignição, em que o colar de retenção é configurado para se acoplar a um anel de montagem conectado a um forro externo de um combustor para o motor de turbina a gás.

2. CONJUNTO DE DISPOSITIVO DE IGNIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o alojamento externo define uma abertura posicionada ao longo de uma porção de topo do alojamento externo, em que uma porção do tubo de dispositivo de ignição se estende radialmente através da abertura.

3. CONJUNTO DE DISPOSITIVO DE IGNIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o alojamento externo define uma ou mais portas de ventilação.

4. CONJUNTO DE DISPOSITIVO DE IGNIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende, adicionalmente, um colar que se estende para fora a partir do tubo de ignição dentro do alojamento externo, em que uma primeira porção de extremidade da vedação flexível é vedada entre a porca e o colar.

5. CONJUNTO DE DISPOSITIVO DE IGNIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende, adicionalmente, um espaçador, em que o tubo de dispositivo de ignição se estende radialmente através do espaçador, e em que uma porção inferior da vedação flexível é vedada contra uma superfície de topo do espaçador.

6. CONJUNTO DE DISPOSITIVO DE IGNIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o membro de inclinação é uma mola ondulada.

7. CONJUNTO DE DISPOSITIVO DE IGNIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o membro de inclinação é uma mola helicoidal.

8. CONJUNTO DE DISPOSITIVO DE IGNIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a porca é engatada de modo rosqueado com o tubo de dispositivo de ignição.

9. CONJUNTO DE DISPOSITIVO DE IGNIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma porção de uma superfície externa do colar de retenção é esférica ou arqueada.

10. SEÇÃO DE COMBUSTÃO DE UM MOTOR DE TURBINA A GÁS, caracterizada pelo fato de que compreende: um forro interno e um forro externo distanciado radialmente do forro interno, sendo que o forro externo define uma abertura que se estende radialmente através do mesmo; uma câmara de combustão definida entre os forros interno e externo; um invólucro externo que se estende de modo circunferencial ao redor do forro externo, em que o forro externo e o invólucro externo definem uma passagem de fluxo externa entre os mesmos, em que o invólucro externo inclui uma abertura substancialmente alinhada à abertura do forro externo; e um conjunto de dispositivo de ignição de combustível, sendo que o conjunto de dispositivo de ignição de combustível compreende: um alojamento externo acoplado ao invólucro externo; um tubo de dispositivo de ignição que se estende radialmente através do alojamento externo e a abertura do invólucro externo, sendo que o tubo de dispositivo de ignição tem uma ponta de ignição que se estende pelo menos parcialmente através da abertura do forro externo; uma porca acoplada ao tubo de dispositivo de ignição e disposta pelo menos parcialmente dentro do alojamento externo; um membro de inclinação que circunda pelo menos parcialmente uma porção do tubo de dispositivo de ignição dentro do alojamento externo, sendo que o membro de inclinação se estende entre uma superfície interna de uma porção de topo do alojamento externo e a porca; uma vedação flexível que se estende radialmente para dentro a partir de um lado inferior da porca em direção ao invólucro externo; e um colar de retenção acoplado ao tubo de dispositivo de ignição próximo à ponta de ignição, em que o colar de retenção é acoplado a um anel de montagem conectado de modo fixo ao forro externo.

11. SEÇÃO DE COMBUSTÃO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que o alojamento externo define uma abertura posicionada ao longo de uma porção de topo do alojamento externo, em que uma porção do tubo de dispositivo de ignição se estende radialmente através da abertura.

12. SEÇÃO DE COMBUSTÃO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada peio fato de que o alojamento externo define uma ou mais portas de ventilação.

13. SEÇÃO DE COMBUSTÃO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que compreende, adicionalmente, um colar que se estende para fora a partir do tubo de ignição dentro do alojamento externo, em que uma primeira porção de extremidade da vedação flexível é vedada entre a porca e o colar.

14. SEÇÃO DE COMBUSTÃO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que compreende, adicionalmente, um espaçador disposto dentro da abertura do invólucro externo, em que o tubo de dispositivo de ignição se estende radialmente através do espaçador, e em que uma porção inferior da vedação flexível é vedada contra uma superfície de topo do espaçador.

15. SEÇÃO DE COMBUSTÃO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que o membro de inclinação é uma mola ondulada.

16. SEÇÃO DE COMBUSTÃO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que o membro de inclinação é uma mola helicoidal.

17. SEÇÃO DE COMBUSTÃO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que a porca é engatada de modo rosqueado ao tubo de dispositivo de ignição.

18. SEÇÃO DE COMBUSTÃO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma porção de uma superfície externa do colar de retenção é arqueada.

19. SEÇÃO DE COMBUSTÃO, de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma porção de uma superfície interna do anel de montagem é arqueada.

20. SEÇÃO DE COMBUSTÃO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que o anel de montagem inclui uma ou mais passagens de ar de resfriamento em comunicação fluida com a passagem de fluxo externa.