BR102016022302A2 - aerofólios e lâmina para um motor de turbina a gás - Google Patents

Abstract

um aerofólio para um motor de turbina a gás pode receber um fluxo de fluido de arrefecimento através de um circuito de arrefecimento. o circuito de arrefecimento é definido dentro do aerofólio que compreende uma passagem de fornecimento e uma passagem de arrefecimento do bordo de ataque, estando as duas passagens em comunicação fluídica através de uma pluralidade de orifícios de impacto dispostos dentro de uma nervura transversal disposta entre e, definindo pelo menos parcialmente as passagens. a nervura transversal pode compreender ainda uma seção transversal para proporcionar alívio do estresse térmico para a nervura transversal.

Description

“AEROFÓLIOS E LÂMINA PARA UM MOTOR DE TURBINA A GÁS” Antecedentes da invenção [001] Os motores de turbina e, particularmente, os motores de turbina a gás ou de combustão, são motores giratórios que extraem energia de um fluxo de gases queimados que atravessa o motor sobre uma multiplicidade de lâminas de turbina giratórias. Os motores de turbina a gás têm sido usados para locomoção em terra e náutica e para geração de potência, mas são mais comumente utilizadas para aplicações aeronáuticas, tais como para aeronaves, incluindo helicópteros. Em aeronaves, os motores de turbina a gás são utilizados para propulsão da aeronave. Em aplicações terrestres, os motores de turbina são frequentemente utilizados para geração de energia.

[002] Os motores de turbina a gás para aeronaves são concebidos para operar em altas temperaturas para maximizar a eficiência do motor, de modo que o arrefecimento de certos componentes do motor, tal como a turbina de alta pressão e a turbina de baixa pressão, pode ser benéfico. Normalmente, o arrefecimento é realizado por dutos de ar mais frio dos compressores de alta e/ou baixa pressão para os componentes do motor que requerem refrigeração. As temperaturas na turbina de alta pressão são de aproximadamente 1000 °C a 2000 °C e o ar de arrefecimento a partir do compressor é de aproximadamente 500 °C a 700 °C. Embora o ar no compressor esteja em uma temperatura elevada, ele é mais frio em relação ao ar da turbina, e pode ser usados para arrefecer a turbina.

[003] As lâminas de turbina contemporâneas geralmente incluem um ou mais circuitos de arrefecimento interior para direcionar o ar de arrefecimento através da lâmina para arrefecer diferentes porções da lâmina, e pode incluir circuitos de arrefecimento dedicados para o arrefecimento de diferentes porções da lâmina, tais como o bordo de ataque, o bordo de fuga e a ponta da lâmina.

Descrição Resumida da Invenção [004] Um aerofólio para um motor de turbina a gás que possui uma superfície externa que define um lado de pressão e um lado de sucção que se prolonga axialmente entre um bordo de ataque e um bordo de fuga e que se estende radialmente entre uma base e uma ponta. O aerofólio compreende ainda um circuito de arrefecimento localizado dentro do aerofólio que compreende uma passagem de fornecimento que se prolonga a partir da base para a ponta e que está hidraulicamente ligada à passagem de entrada do encaixe na base, uma passagem de arrefecimento do bordo de ataque que se estende ao longo do bordo de ataque, uma nervura transversal que se estende entre o lado de pressão e o lado de sucção para separar a passagem de fornecimento a partir da passagem de arrefecimento do bordo de ataque, e orifício de impacto estendendo-se através da nervura transversal acoplando hidraulicamente a passagem de arrefecimento do bordo de ataque com a passagem de fornecimento. A nervura transversal tem uma seção transversal arqueada para proporcionar alívio do estresse térmico para a nervura transversal.

[005] Uma lâmina de turbina para um motor de turbina a gás que tem um disco rotor de turbina que compreende um encaixe possuindo pelo menos uma passagem de entrada de ar de arrefecimento e configurado para ser fixado no disco rotor de turbina e um aerofólio que se estende radialmente a partir do encaixe e possui uma superfície exterior que define um lado de pressão e um lado de sucção que se estende axialmente entre um bordo de ataque e um bordo de fuga, e que se estende radialmente entre uma base e uma ponta, com a base sendo adjacente ao encaixe. A lâmina compreende ainda um circuito de arrefecimento localizado dentro do aerofólio e compreendendo uma passagem de fornecimento que se prolonga a partir da base para a ponta e que está hidraulicamente ligada à passagem de entrada no encaixe na base, uma passagem de arrefecimento do bordo de ataque que se estende ao longo do bordo de ataque, uma nervura transversal que se estende entre o lado de pressão e o lado de sucção para separar a passagem de fornecimento a partir da passagem de arrefecimento do bordo de ataque, e orifícios de impacto estendendo-se através da nervura transversal ligando hidraulicamente a passagem de arrefecimento do bordo de ataque com a passagem de fornecimento. A nervura transversal tem uma seção transversal arqueada para proporcionar alívio do estresse térmico para a nervura transversal e uma porção mais espessa que tem uma seção transversal aumentada, com pelo menos alguns dos orifícios de impacto que se prolongam através da porção mais espessa.

[006] Um aerofólio para um motor de turbina a gás que possui uma superfície externa que define um lado de pressão e um lado de sucção que se prolonga axialmente entre um bordo de ataque e um bordo de fuga e que se estende radialmente entre uma base e uma ponta. O aerofólio compreende ainda um circuito de arrefecimento localizado dentro do aerofólio e compreende uma passagem de fornecimento que se prolonga a partir da base para a ponta e que está hidraulicamente ligada à passagem de entrada no encaixe da base, uma passagem de arrefecimento do bordo de ataque que se estende ao longo do bordo de ataque, uma nervura transversal que se estende entre o lado de pressão e o lado de sucção para separar a passagem de fornecimento a partir da passagem de arrefecimento do bordo de ataque, e orifício de impacto estendendo-se através da nervura transversal ligando hidraulicamente a passagem de arrefecimento do bordo de ataque com a passagem de fornecimento. A nervura transversal tem uma seção transversal arqueada para proporcionar alívio do estresse térmico para a nervura transversal e uma porção mais espessa que tem uma seção transversal aumentada, com pelo menos alguns dos orifícios de impacto se prolongando através da porção mais espessa e a porção mais espessa compreende ainda uma porção alargada.

Breve Descrição das Figuras [007] Nas Figuras: A Figura 1 é um diagrama em corte transversal esquemático de um motor de turbina a gás para uma aeronave; A Figura 2 é uma vista em perspectiva de um componente de motor sob a forma de uma pá (lâmina) de turbina do motor da Figura 1 com passagens de entrada de ar de arrefecimento; A Figura 3 é uma vista em corte transversal do aerofólio da Figura 2; A Figura 4 é uma vista em diagrama de uma pluralidade de passagens internas dispostas no interior da vista em corte transversal do aerofólio da Figura 3; A Figura 5 é uma vista ampliada de um bordo de ataque da superfície do aerofólio da Figura 4 incluindo uma nervura transversal arqueada côncava; A Figura 6 é uma vista ampliada do bordo de ataque do aerofólio da Figura 4 incluindo uma nervura transversal arqueada convexa; A Figura 7 é uma vista ampliada da nervura transversal da Figura 5 que compreende ainda uma porção mais espessa; A Figura 8 é uma vista ampliada da nervura transversal da Figura 5 compreendendo ainda um orifício de impacto de compensação; A Figura 9 é uma vista ampliada de uma nervura transversal da Figura 7 compreendendo uma face plana adjacente a uma passagem de fornecimento; e A Figura 10 é uma vista ampliada da nervura transversal da Figura 7 compreendendo alargamentos que definem uma porção mais espessa.

Descrição Detalhada da Invenção [008] Os exemplos de realização descritos da presente invenção estão direcionados a uma lâmina de turbina, e em particular ao arrefecimento de uma lâmina de turbina. Para fins ilustrativos, a presente invenção será descrita com respeito a uma lâmina de turbina para uma turbina a gás de aeronave. Será entendido, no entanto, que a invenção não está limitada dessa forma e pode ter aplicabilidade geral em aplicações não relacionadas com aeronaves, tais como outras aplicações móveis e aplicações industriais, comerciais e residenciais não móveis. Ela também pode ter aplicação a aerofólios que não sejam uma lâmina ou pá de um motor de turbina, tal como palhetas estacionárias.

[009] A Figura 1 é um diagrama em corte transversal esquemático de um motor 10 de turbina a gás para uma aeronave. O motor 10 geralmente tem um eixo se estende longitudinalmente ou uma linha central 12 que se estende de uma porção dianteira 14 para uma porção traseira 16. O motor 10 inclui, em relação de fluxo em série a jusante, uma seção de ventilador 18, que inclui um ventilador 20, uma seção de compressor 22 que inclui um intensificador ou compressor de baixa pressão (LP) 24 e um compressor de alta pressão (HP) 26; uma seção de combustão 28, incluindo uma câmara de combustão 30, uma seção de turbina 32 incluindo uma turbina de HP 34, e uma turbina de LP 36, e uma seção de escape 38.

[010] Seção de ventilador 18 inclui um invólucro de ventilador 40 em torno do ventilador 20. O ventilador 20 inclui uma pluralidade de aerofólios sob a forma de lâminas de ventilador 42 (conjunto de pás) dispostas radialmente em torno do eixo 12. O compressor de HP 26, a câmara de combustão 30 e a turbina de HP 34 formam um núcleo 44 do motor 10, que gera gases de combustão. O núcleo 44 é rodeado pelo invólucro do núcleo 46, que pode estar acoplado com o invólucro do ventilador 40.

[011] Uma bobina ou haste HP 48 disposta coaxialmente sobre a linha central 12 do motor 10 conecta de modo acionável a turbina de HP 34 ao compressor de HP 26. Uma bobina ou haste LP 50, que está disposta coaxialmente em torno do eixo 12 do motor 10 dentro do anular da haste HP 48 de maior diâmetro anular, conecta de modo acionável a turbina de LP 36 ao compressor de LP 24 e ventilador 20.

[012] O compressor de LP 24 e o compressor de HP 26 incluem, respectivamente, uma pluralidade de estágios de compressor 52, 54, em que um conjunto de aerofólios rotativos sob a forma de lâminas do compressor 56, 58 gira em relação a um conjunto correspondente de aerofólios estáticos, sob a forma de palhetas de compressor 60, 62 (também denominado de bocal) para comprimir ou pressurizar o fluxo de fluido que passa através do estágio. Em um único estágio de compressão 52, 54, múltiplas lâminas de compressor 56, 58 podem ser proporcionadas em um anel e podem estender-se radialmente para fora em relação à linha central 12, a partir de uma plataforma da lâmina para uma ponta da lâmina, enquanto que as palhetas 60, 62 do compressor estático correspondente estão posicionadas a jusante e adjacente às lâminas 56, 58 rotativas. Observe que os números de lâminas, palhetas e estágios de compressor mostrados na Figura 1 foram selecionados apenas para fins ilustrativos, e que outros números são possíveis.

[013] A turbina de HP 34 e turbina de LP 36 incluem, respectivamente, uma pluralidade de estágios de turbina 64, 66, em que um conjunto de aerofólios rotativos sob a forma de lâminas de turbina 68, 70 gira em relação a um conjunto correspondente de aerofólios estáticos sob a forma de palhetas de turbina 72, 74 (também denominado de bocal) para extrair energia a partir do fluxo de fluido que passa através do estágio. Em um único estágio de turbina 64, 66, múltiplas lâminas de turbina 68, 70 podem ser proporcionadas em um anel e podem estender-se radialmente para fora em relação à linha central 12, a partir da plataforma da lâmina para uma ponta da lâmina, enquanto que as palhetas de turbina estáticas 72, 74 correspondentes estão posicionadas a jusante e adjacentes às lâminas 68, 70 rotativas. Observe que os números de lâminas, palhetas e estágios de turbina mostrados na Figura 1 foram selecionados apenas para fins ilustrativos, e que outros números são possíveis.

[014] Em funcionamento, o ventilador rotativo 20 fornece ar ambiente para o compressor de LP 24, que, em seguida, fornece ar ambiente pressurizado para o compressor de HP 26, que adicionalmente pressuriza o ar ambiente. O ar pressurizado a partir do compressor de HP 26 é misturado com o combustível na câmara de combustão 30 e inflamado, gerando gases de combustão. Algum trabalho é extraído a partir desses gases pela turbina de HP 34, que aciona o compressor de HP 26. Os gases de combustão são descarregados para a turbina de LP 36, que extrai trabalho adicional para acionar o compressor de LP 24, e o gás de escape é finalmente descarregado a partir do motor 10 através da seção de escape 38. A condução da turbina de LP 36 aciona a bobina de LP 50 para girar o ventilador 20 e o compressor de LP 24.

[015] Um pouco do ar ambiente, fornecido pelo ventilador 20 pode desviar o núcleo do motor 44 e ser usado para o arrefecimento de porções, especialmente porções quentes do motor 10, e/ou utilizado para refrigerar ou alimentar outros aspectos da aeronave. No contexto de um motor de turbina, as porções quentes do motor são normalmente a jusante da câmara de combustão 30, especialmente a seção de turbina 32, com a turbina de HP 34 sendo a porção mais quente, uma vez que está diretamente a jusante da seção de combustão 28. Outras fontes de fluido de arrefecimento podem ser, mas não se limitam a, o fluido descarregado do compressor de LP 24 ou do compressor de HP 26.

[016] A Figura 2 é uma vista em perspectiva de um componente do motor na forma de uma das lâminas de turbina 68 do motor 10 da FIG. 1. A lâmina de turbina 68 inclui um encaixe 76 e um aerofólio 78. O aerofólio 78 se estende de uma ponta 80 para uma base 82. O encaixe 76 inclui ainda uma plataforma 84 integral com o aerofólio 78 na base 82, que ajuda a conter radialmente o fluxo de ar da turbina. O encaixe 76 pode ser configurado para montar um disco de rotor de turbina no motor 10. O encaixe 76 compreende pelo menos uma passagem de entrada, exemplarmente como uma primeira passagem de entrada 88, uma segunda passagem de entrada 90, e uma terceira passagem de entrada 92, cada uma das passagens prolongando-se através do encaixe 76 para proporcionar a comunicação do fluido com o aerofólio 78 em uma passagem de saída 94. Deve ser compreendido que o encaixe 76 é mostrado em seção transversal, de tal modo que a passagens de entrada 88, 90, 92 estão alojadas no interior do corpo do encaixe 76.

[017] Passando a FIG. 3, o aerofólio 78, mostrado em seção transversal, tem uma parede lateral de pressão em forma côncava 98 e uma parede lateral de sucção de forma convexa 100 que são unidas para definir uma configuração de aerofólio com um bordo de ataque 102 e um bordo de fuga 104. A lâmina 68 roda em uma direção de tal modo que a parede lateral de pressão 98 segue a parede lateral de sucção 100. Assim, conforme mostrado na FIG. 3, o aerofólio 78 deverá rodar para cima em direção ao topo da página.

[018] O aerofólio 78 compreende uma pluralidade de passagens internas que podem ser dispostas de modo a formar um ou mais circuitos de arrefecimento dedicados para arrefecer uma porção específica da lâmina 68. As passagens e os circuitos de arrefecimento correspondentes estão ilustrados na FIG. 4, que é uma vista em corte transversal de aerofólio 78. Vale ressaltar que as respectivas geometrias de cada uma das passagens individuais dentro do aerofólio 78 conforme mostrado são exemplares, cada uma representando um ou mais elementos de passagens que formam circuitos de arrefecimento e não devem limitar o aerofólio nas geometrias, dimensões, ou posições mostradas.

[019] Os circuitos de arrefecimento podem ser definidos por uma ou mais passagens que se estendem radialmente para dentro do aerofólio 78. Vale ressaltar que as passagens podem compreender um ou mais orifícios de película que podem proporcionar comunicação de fluidos entre passagens específicas e a superfície externa do aerofólio 78, proporcionando uma película fluida de arrefecimento ao longo da superfície externa do aerofólio 78.

[020] Um circuito de arrefecimento mostrado como um circuito de arrefecimento do bordo de ataque 120 compreende uma pluralidade de passagens dispostas dentro do interior do aerofólio 78. O circuito de arrefecimento do bordo de ataque 120 inclui uma passagem de fornecimento 122, próxima às passagens de arrefecimento da parede 124 e uma passagem de arrefecimento do bordo de ataque 126. A passagem de fornecimento 122 se estende desde a base 82 até a ponta 80, que está em comunicação fluídica com uma entrada no encaixe 76, tal como a primeira passagem de entrada 88. As passagens de arrefecimento da parede 124 estão em comunicação de fluidos com a passagem de fornecimento 122 e estendem-se desde a ponta 80 em direção à base 82. As passagens de arrefecimento da parede 124 podem compreender ainda passagens adicionais, incluindo uma passagem de equalização 130, que se estende a partir da ponta 80 para a base 82, com uma pluralidade de pinos ou bancos de pinos 132. A passagem de equalização 130, próxima à raiz 82, pode estar em comunicação fluídica com uma ou mais passagens de retorno 134 que se estendem a partir da base 82 até a ponta 80.

[021] A passagem de arrefecimento do bordo de ataque 126 também está em comunicação de fluidos com a passagem de fornecimento 122, que se prolonga da base 82 até a ponta 80 e está disposta em posição adjacente ao bordo de ataque 102. Uma nervura transversal 140 está disposta entre e define parcialmente a passagem de fornecimento 122 e a passagem de arrefecimento do bordo de ataque 126. A nervura transversal 140 atravessa o interior 96 do aerofólio 78, que se estende entre o lado de pressão e o lado da sucção na parede lateral de pressão 98 e a parede lateral de sucção 100, respectivamente. A passagem de arrefecimento do bordo de ataque 126 está em comunicação fluídica com a passagem de fornecimento 122 através de um ou mais orifícios de impacto 142 dispostos no interior da nervura transversal 140, que se prolongam a partir da base 82 até a ponta 80.

[022] O interior 96 do aerofólio 78 pode compreender ainda um ou mais circuitos de arrefecimento adicionais definidos por uma ou mais passagens internas 150, passagem de malha 152, bancos de pinos 154, fendas 156, orifícios de impacto 158, e orifícios de película, proporcionando fluido de arrefecimento ao longo do aerofólio 78 ou esgotando o fluido de arrefecimento a partir do aerofólio 78 para proporcionar uma película de arrefecimento para o exterior do aerofólio 78. As passagens internas 150 e passagens de malha 152 estendem na direção da base 82 até a ponta 82 ou da ponta 82 até a base 80 e podem ser interligadas entre si de tal modo que um ou mais circuitos de arrefecimento são definidos.

[023] As Figuras 5 - 10 ilustram várias implementações separadas da nervura transversal 142 disposta entre a passagem de fornecimento 122 e a passagem de arrefecimento do bordo de ataque 126. Deve-se observar que o circuito de arrefecimento do bordo de ataque 120 pode implementar uma ou mais nervuras transversais 140 ao longo do comprimento no sentido da envergadura da nervura transversal estendendo-se entre a base 82 e a ponta 80 do aerofólio 78. Deve ser entendido que as passagens de arrefecimento do bordo de ataque podem compreender uma pluralidade de orifícios de película que se estendem entre o exterior do aerofólio 78 e a passagem de arrefecimento do bordo de ataque 126, de tal modo que um fluido de arrefecimento pode ser fornecido como uma película de arrefecimento para a superfície exterior do aerofólio 78. As Figuras 6-10 podem ser substancialmente semelhantes à FIG. 5. Como tal, cada desenho subsequente irá identificar elementos semelhantes com numerais similares acrescidos de um valor de cem com relação ao desenho anterior.

[024] Em relação à Figura 5, uma vista ampliada da passagem de arrefecimento do bordo de ataque 126 ilustra de forma melhorada o formato transversal da nervura transversal 140. A nervura transversal 140 compreende uma forma arqueada, côncava, em relação à passagem de arrefecimento do bordo de ataque 126 que tem uma largura substancialmente equivalente definida ao longo do comprimento arqueado em corte transversal da nervura transversal 140. O orifício de impacto 142 liga hidraulicamente a passagem de fornecimento 122 com a passagem de arrefecimento do bordo de ataque 126 ao longo do comprimento radial, da nervura transversal 140, que se estende entre a base 82 e a ponta 80. O orifício de impacto 142 pode estar localizado em uma posição substancialmente central no interior da nervura transversal 140, em relação à extensão da nervura transversal 140 entre a parede lateral de pressão 98 e a parede lateral de sucção 100 ou em relação à nervura transversal adjacente à passagem de fornecimento 122.

[025] Na Figura 6, uma vista ampliada mostra uma forma em seção transversal alternativa para a nervura transversal. Uma nervura transversal 240 compreende uma forma convexa em relação a uma passagem de arrefecimento do bordo de ataque 226. A largura da nervura transversal 240 permanece constante ao longo do comprimento do corte transversal da nervura transversal 240. Uma pluralidade de orifícios de impacto 242 se estendem ao longo do comprimento de toda a envergadura da nervura transversal 240 e pode estar localizado em uma posição substancialmente central no interior da nervura transversal 140, em relação à extensão da nervura transversal 240 entre a parede lateral de pressão 98 e a parede lateral de sucção 100, ou em relação à nervura transversal adjacente a uma passagem de fornecimento 222.

[026] Na Figura 7 uma nervura transversal 340 compreende uma forma arqueada em seção transversal substancialmente côncava em relação a uma passagem de arrefecimento do bordo de ataque 326. Uma pluralidade de orifícios de impacto 342 estende-se entre uma passagem de fornecimento 322 e uma passagem de arrefecimento do bordo de ataque 326. A largura da nervura transversal 340 adjacente aos orifícios de impacto 342 aumenta, de tal modo que duas porções de maior espessura 346 da nervura transversal 340 estão dispostas em ambos os lados dos orifícios de impacto 342. As porções de maior espessura 346 são definidas por um aumento gradual e contínuo na largura da nervura transversal 340 aproximando dos orifícios de impacto 342.

[027] O orifício de impacto pode compreender uma espessura definida por uma razão L/D, do comprimento (L) do orifício de impacto 342 pelo diâmetro (D) do orifício de impacto 342. O comprimento L pode ser o comprimento total do orifício de impacto 342, enquanto que o diâmetro D pode ser um diâmetro de medição, de tal forma que ele não inclui um raio de entrada ou de saída mais largo definido dentro do comprimento L. Assim, a relação (L/D) pode ser de pelo menos 2. O comprimento L pode ser o comprimento total, sendo o mesmo que a largura da nervura local. Um maior valor da razão L/D pode desenvolver um desenvolvimento de fluxo melhorado, bem como uma direcionalidade mais precisa para o fluxo de ar que passa através dos orifícios de impacto.

[028] Na Figura 8 um orifício de impacto 442 é colocado deslocado a partir do centro da nervura transversal 440, em relação ao centro da nervura transversal 440 a respeito do comprimento da nervura transversal 440 que se estende entre a parede lateral de pressão 98 e a parede lateral de sucção 100, ou uma extensão da nervura transversal 440 que se estende adjacente a uma passagem de fornecimento 422. Vale ressaltar que a posição do orifício de impacto 442 pode estar em qualquer lugar ao longo da nervura transversal 440 de tal modo que existe uma comunicação fluídica entre a passagem de fornecimento 422 e uma passagem de arrefecimento do bordo de ataque 426.

[029] A Figura 9 ilustra uma nervura transversal 540 definida por uma superfície traseira plana 560, adjacente a uma passagem de fornecimento 522, e uma superfície dianteira arqueada convexa 562 em relação a uma passagem de arrefecimento do bordo de ataque 526. Um orifício de impacto 542 está disposto na porção mais larga da nervura transversal 540, definida pela superfície dianteira arqueada convexa 562 que define ainda uma porção de maior espessura 546 da nervura transversal 540.

[030] Na Figura 10, uma nervura transversal 640 compreende uma seção transversal arqueada côncava em relação a uma passagem de arrefecimento do bordo de ataque 626. A nervura transversal 640 compreende ainda um orifício de impacto 642 definido por alargamentos 670 dispostos na nervura transversal 640 adjacentes ao orifício de impacto 642. Os alargamentos 670 são extensões arqueadas que se projetam na passagem de arrefecimento do bordo de ataque 626 no orifício de impacto 642. Os alargamentos 670 podem ainda definir porções de maior espessura que definem uma largura de seção transversal mais larga para a nervura transversal 640 adjacente ao orifício de impacto 642 em relação ao resto da nervura transversal 640.

[031] Nas Figuras 5 - 10, um fluxo de fluido de arrefecimento pode circular no interior 96 do aerofólio 78 proporcionando arrefecimento ao aerofólio 78 e os orifícios de película que podem esgotar o fluido de arrefecimento para a superfície exterior do aerofólio 78 para formar uma película de arrefecimento ao longo da superfície externa do aerofólio 78. Fluido de arrefecimento pode ser alimentado a partir de uma passagem de entrada, tal como a primeira passagem de entrada 88 (FIG. 2), para a passagem de fornecimento. O fluido de arrefecimento flui da passagem de fornecimento, através do orifício de impacto, para a passagem de arrefecimento do bordo de ataque, onde o fluido de arrefecimento pode ser despejado pelos orifícios de película.

[032] Deve-se considerar que uma seção transversal arqueada para a nervura transversal, sendo côncava ou convexa em relação à passagem de arrefecimento do bordo de ataque, proporciona alívio de estresse para a nervura transversal, bem como para os componentes associados muitas vezes afetados pelos estresses adjacentes ao bordo de ataque do aerofólio.

[033] Vale ressaltar ainda que porções mais espessas de nervura transversal fornecem uma largura mais espessa para os orifícios de impacto, proporcionando um fluxo de fluido de arrefecimento que flui para a passagem de arrefecimento do bordo de ataque. A largura das porções mais espessas no orifício de impacto pode compreender uma espessura definida pela razão L/D, de comprimento (L) do orifício de impacto pelo diâmetro (D) do orifício do impacto. Um maior valor da razão L/D pode desenvolver um desenvolvimento de fluxo melhorado, bem como uma direcionalidade mais precisa para o fluxo de ar que passa através dos orifícios de impacto.

[034] É importante referir que os orifícios de película mostrados são apenas exemplificativos. A posição, orientação, e número de orifícios de película pode variar a partir do que está ilustrado na Figura 5. Os orifícios de película podem estar localizados e orientados com base na direção do fluxo desenvolvido pelo orifício de impacto, de modo a que um fluxo do fluido de arrefecimento é fornecido de forma ótima para o exterior da superfície do aerofólio 78.

[035] Esta descrição escrita utiliza os exemplos para revelar a invenção, inclusive o melhor modo, e possibilita que qualquer pessoa versada na técnica pratique a invenção, inclusive produza e use quaisquer dispositivos ou sistemas e execute quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da invenção é definido pelas reivindicações, e pode incluir outros exemplos que ocorram àqueles versados na técnica. Tais outros exemplos são destinados a estar dentro do escopo das reivindicações caso os mesmos possuam elementos estruturais que não os diferenciem da linguagem literal das reivindicações, ou caso os mesmos incluam elementos estruturais equivalentes com diferenças insubstanciais das linguagens literais das reivindicações.

Lista De Componentes 10 motor 12 eixo longitudinal (linha central) 14 porção dianteira 16 porção traseira 18 seção de ventilador 20 ventilador 22 seção de compressor 24 compressor de baixa pressão (LP) 26 compressor de alta pressão (HP) 28 seção de combustão 30 câmara de combustão (combustor) 32 seção de turbina 34 turbina de HP

36 turbina de LP 38 seção de escape 40 invólucro do ventilador 42 lâminas do ventilador 44 núcleo 46 invólucro do núcleo 48 haste HP / bobina HP

50 haste LP / bobina LP 52 estágio de compressor 54 estágio de compressor 56 lâmina do compressor 58 lâmina do compressor 60 palheta de compressor (bocal) 62 palheta de compressor (bocal) 64 estágio de turbina 66 estágio de turbina 68 estágio de turbina 70 lâmina de turbina 72 lâmina de turbina 74 lâmina de turbina 76 encaixe 78 aerofólio 80 ponta 82 base 84 plataforma 88 primeira passagem de entrada 90 segunda passagem de entrada 92 terceira passagem de entrada 92a entrada do lado do bordo de ataque 92b entrada do lado do bordo de fuga 94 passagem de saída 96 interior 98 parede lateral de pressão 100 parede lateral de sucção 102 bordo de ataque 104 bordo de fuga 120 circuito de arrefecimento do bordo de ataque 122 passagem de fornecimento 124 passagens de arrefecimento próximas a parede 126 passagem de arrefecimento do bordo de ataque 130 passagem de equalização 132 banco de pino 134 passagem de retorno 140 nervura transversal 142 orifício de impacto 144 orifícios de película 150 passagens internas 152 passagem de malha 154 banco de pino 156 fendas 158 aberturas de impacto 222 passagem de fornecimento 226 passagem de arrefecimento do bordo de ataque 240 nervura transversal 242 aberturas de impacto 322 passagem de fornecimento 326 passagem de arrefecimento do bordo de ataque 340 nervura transversal 342 aberturas de impacto 346 porção com maior espessura 422 passagem de fornecimento 426 passagem de arrefecimento do bordo de ataque 440 nervura transversal 442 aberturas de impacto 522 passagem de fornecimento 526 passagem de arrefecimento do bordo de ataque 540 nervura transversal 546 porção com maior espessura 560 superfície da porção traseira 562 superfície da porção dianteira 626 passagem de arrefecimento do bordo de ataque 640 nervura transversal 642 aberturas de impacto 670 alargamentos Reivindicações

Claims (20)

1. AEROFÓLIO PARA UM MOTOR DE TURBINA A GÁS, caracterizado pelo fato de que o aerofólio compreende: uma superfície externa que define um lado de pressão e um lado de sucção que se prolonga axialmente entre um bordo de ataque e um bordo de fuga e que se estende radialmente entre uma base e uma ponta. um circuito de arrefecimento localizado dentro do aerofólio e compreendendo: uma passagem de fornecimento que se prolonga a partir da base para a ponta e que está hidraulicamente ligada à passagem de entrada na base, uma passagem de arrefecimento do bordo de ataque que se estende ao longo do bordo de ataque, uma nervura transversal que se estende entre o lado de pressão e o lado de sucção para separar a passagem de fornecimento a partir da passagem de arrefecimento do bordo de ataque, e orifícios de impacto estendendo-se através da nervura transversal ligando hidraulicamente a passagem de arrefecimento do bordo de ataque com a passagem de fornecimento; em que a nervura transversal tem uma seção transversal arqueada para proporcionar alívio do estresse térmico para a nervura transversal.

2. AEROFÓLIO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a nervura transversal e uma porção mais espessa que possui uma seção transversal aumentada e em pelo menos alguns dos orifícios de impacto se prolongando através da porção mais espessa.

3. AEROFÓLIO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a porção mais espessa tem uma espessura de modo que a razão (L/D) de um comprimento (L) dos orifícios de impacto pelo diâmetro (D) dos orifícios de impacto é de pelo menos 2.

4. AEROFÓLIO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a nervura transversal define ainda pelo menos uma porção alargada adjacente ao orifício de impacto.

5. AEROFÓLIO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que as porções alargadas definem ainda a porção mais espessa.

6. AEROFÓLIO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que menos do que dez por cento do perfil em corte transversal da nervura transversal é paralelo ao perfil transversal do bordo de fuga.

7. AEROFÓLIO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que menos do que dez por cento do perfil transversal da nervura transversal é reto.

8. AEROFÓLIO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos alguns dos orifícios de impacto estão localizados no centro da nervura transversal.

9. AEROFÓLIO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos alguns dos orifícios de impacto estão localizados mais próximos de uma junção da nervura transversal e a superfície exterior do que do centro da nervura transversal.

10. LÂMINA PARA UM MOTOR DE TURBINA A GÁS possuindo um disco rotor de turbina, caracterizada pelo fato de que a lâmina compreende: um encaixe possuindo pelo menos uma passagem de entrada de ar de arrefecimento e configurado para ser fixado ao disco rotor de turbina; um aerofólio que se estende radialmente a partir do encaixe e possuindo uma superfície exterior que define um lado de pressão e um lado de sucção que se estende axialmente entre um bordo de ataque e um bordo de fuga, e que se estende radialmente entre uma base e uma ponta, com a base sendo adjacente ao encaixe; e um circuito de arrefecimento localizado dentro do aerofólio e compreendendo: uma passagem de fornecimento que se prolonga a partir da base para a ponta e que acopla hidraulicamente à passagem de entrada na base, uma passagem de arrefecimento do bordo de ataque que se estende ao longo do bordo de ataque, uma nervura transversal que se estende entre o lado de pressão e o lado de sucção para separar a passagem de fornecimento a partir da passagem de arrefecimento do bordo de ataque, e orifícios de impacto estendendo-se através da nervura transversal ligando hidraulicamente a passagem de arrefecimento do bordo de ataque com a passagem de fornecimento, em que a nervura transversal tem uma seção transversal arqueada para proporcionar alívio do estresse térmico para a nervura transversal e uma porção mais espessa que tem uma seção transversal aumentada, com pelo menos alguns dos orifícios de impacto que se prolongam através da porção mais espessa.

11. LÂMINA, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que a porção mais espessa tem uma espessura de modo que a razão (L/D) de um comprimento (L) do orifício de impacto pelo diâmetro (D) do orifício de impacto é de pelo menos 2.

12. LÂMINA, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que a nervura transversal compreende uma porção alargada adjacente aos orifícios de impacto.

13. LÂMINA, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que a porção alargada é adjacente à passagem de arrefecimento do bordo de ataque.

14. LÂMINA, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que nenhuma porção do perfil transversal da nervura transversal é paralela ao perfil transversal do bordo de fuga.

15. LÂMINA, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que nenhuma porção do perfil transversal da nervura transversal é reta.

16. LÂMINA, de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que pelo menos alguns dos orifícios de impacto estão localizados no centro da nervura transversal.

17. LÂMINA, de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que pelo menos alguns dos orifícios de impacto estão localizados mais próximos de uma junção da nervura transversal e a superfície exterior do que do centro da nervura transversal.

18. AEROFÓLIO PARA UM MOTOR DE TURBINA A GÁS, caracterizado pelo fato de que o aerofólio compreende: uma superfície externa que define um lado de pressão e um lado de sucção que se prolonga axialmente entre um bordo de ataque e um bordo de fuga e que se estende radialmente entre uma base e uma ponta, com a base sendo adjacente ao encaixe; e. se estende radialmente entre uma base e uma ponta, com a base sendo adjacente ao encaixe; e um circuito de arrefecimento localizado dentro do aerofólio e compreendendo: uma passagem de fornecimento que se prolonga a partir da base para a ponta e que acopla hidraulicamente à passagem de entrada na base, uma passagem de arrefecimento do bordo de ataque que se estende ao longo do bordo de ataque, uma nervura transversal que se estende entre o lado de pressão e o lado de sucção para separar a passagem de fornecimento a partir da passagem de arrefecimento do bordo de ataque, e orifícios de impacto estendendo-se através da nervura transversal ligando hidraulicamente a passagem de arrefecimento do bordo de ataque com a passagem de fornecimento; em que a nervura transversal tem uma seção transversal arqueada para proporcionar alívio do estresse térmico para a nervura transversal e uma porção mais espessa que tem uma seção transversal aumentada, com pelo menos alguns dos orifícios de impacto prolongando-se através da porção mais espessa e a porção mais espessa compreende ainda uma porção alargada.

19. AEROFÓLIO, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a porção mais espessa tem uma espessura de modo que a razão (L/D) de um comprimento (L) dos orifícios de impacto pelo diâmetro (D) dos orifícios de impacto é de pelo menos 2.

20. AEROFÓLIO, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que nenhuma porção do perfil transversal da nervura transversal é paralela ao perfil transversal do bordo de fuga.