BR102016023380A2

BR102016023380A2 - Variable step ventilator for a gas turbine engine

Info

Publication number: BR102016023380A2
Application number: BR102016023380-1A
Authority: BR
Inventors: Alan Niergarth Daniel; Francis Prentice Ian; James Kroger Christopher
Original assignee: General Electric Company
Priority date: 2015-10-08
Filing date: 2016-10-07
Publication date: 2017-07-18
Also published as: EP3153711A1; CA2943452A1; US20170101877A1; JP2017078408A; US10100653B2; CN106958536B; CN106958536A

Abstract

ventilador de passo variável para um motor de turbina a gás. trata-se de um ventilador de passo variável (38) para um motor de turbina a gás que inclui uma pá de ventilador (40) que define um eixo geométrico de passo (p) e é fixada em uma extremidade radialmente interna em um mecanismo de munhão (92). o ventilador de passo variável (38) também inclui um disco (42) que tem um segmento de disco (90) com o mecanismo de munhão (92) que se estende pelo menos parcialmente através do segmento de disco (90). uma chaveta (110) é posicionada pelo menos parcialmente em uma fenda de chaveta (128) definido em uma base (126) do mecanismo de munhão (92), e posicionada adicionalmente de modo adjacente a um membro de suporte do segmento de disco (90). a chaveta (110) define uma primeira linha de contato (130) entre a chaveta (110) e a fenda de chaveta (128) e uma segunda linha de contato (132) entre a chaveta (110) e o membro de suporte. a primeira e a segunda linhas de contato (132) definem, respectivamente, uma primeira linha de referência de contato (134) em uma segunda linha de referência de contato (136). a primeira e a segunda linhas de referência de contato (134, 136) definem um ângulo com o eixo geométrico de passo (p) da pá de ventilador (40) maior do que zero grau e menor do que noventa graus.

Description

“VENTILADOR DE PASSO VARIÁVEL PARA UM MOTOR DE TURBINA A GÁS” Campo da Invenção [001] A presente matéria refere-se, em geral, a um sistema de retenção para uma pá de ventilador de passo variável em um motor de turbina a gás.

Antecedentes da Invenção [002] Um motor de turbina a gás inclui, em geral, um ventilador e um núcleo dispostos em comunicação fluida um com o outro. Adicionalmente, o núcleo do motor de turbina a gás geralmente inclui, na ordem de fluxo em série, uma seção de compressor, uma seção de combustão, uma seção de turbina e uma seção de escape. Durante a operação, um fluxo de ar é fornecido a partir do ventilador para uma entrada da seção de compressor onde um ou mais compressores axiais comprimem progressivamente o ar até que o mesmo alcance a seção de combustão. O combustível é misturado com o ar comprimido e queimado dentro da seção de combustão para fornecer gases de combustão. Os gases de combustão são encaminhados a partir da seção de combustão para a seção de turbina. O fluxo de gases de combustão através da seção de combustão aciona a seção de combustão e é, então, encaminhado através da seção de escape, por exemplo, para a atmosfera. Em configurações particulares, a seção de turbina é acoplada mecanicamente à seção de compressor por um ou mais eixos que se estendem ao longo de uma direção axial do motor de turbina a gás.

[003] Adicionalmente, para pelo menos alguns motores de turbina a gás, o ventilador é um ventilador de passo variável que inclui uma pluralidade de pás de ventilador. Cada uma dentre as pás de ventilador pode ser fixada de modo giratório em um disco ao redor de respectivos eixos geométricos de passo, e o disco pode ser giratório ao redor de um eixo geométrico central pelos um ou mais eixos do núcleo. Por exemplo, cada pá de ventilador pode ser fixada a um mecanismo de munhão que se estende através de um segmento de disco individual do disco. O mecanismo de munhão pode, por sua vez, ser retido dentro de um respectivo segmento de disco por uma conexão enchavetada. Por exemplo, o mecanismo de munhão pode definir uma fenda de chaveta e o segmento de disco pode incluir uma superfície de suporte. Uma chaveta posicionada na fenda de chaveta interage com a fenda de chaveta e a superfície de suporte para reter o mecanismo de munhão dentro dos respectivos segmentos de disco.

[004] Entretanto, pode-se exigir que a conexão enchavetada suporte substancialmente todas as forças centrífugas na pá de ventilador durante a operação do ventilador, sendo que as forças centrífugas atuam em uma direção paralela ao eixo geométrico de passo. Assim, as conexões enchavetadas precisam ser relativamente grandes e robustas para sustentar tais forças. Desse modo, uma conexão enchavetada para uma pá de ventilador de passo variável que tem a capacidade de reduzir força ineficaz na conexão enchavetada seria útil.

Descrição Resumida da Invenção [005] Os aspectos e as vantagens da invenção serão estabelecidos em parte na descrição a seguir, ou podem ser óbvios a partir da descrição, ou podem ser aprendidos através da prática da invenção.

[006] Em uma realização exemplificativa da presente revelação, um ventilador de passo variável para um motor de turbina a gás é fornecido. O ventilador de passo variável inclui uma pá de ventilador que define uma extremidade radialmente interna e um eixo geométrico de passo. O ventilador de passo variável também inclui um mecanismo de munhão que inclui uma base que define uma fenda de chaveta. A extremidade radialmente interna da pá de ventilador é fixada ao mecanismo de munhão. O ventilador de passo variável também inclui um disco que inclui um segmento de disco que tem um membro de suporte, sendo que a base do mecanismo de munhão se estende pelo menos parcialmente através do segmento de disco. O ventilador de passo variável também inclui uma chaveta posicionada pelo menos parcialmente na fenda de chaveta da base do mecanismo de munhão e adjacente ao membro de suporte do segmento de disco para reter a base do mecanismo de munhão pelo menos parcialmente dentro do segmento de disco. A chaveta define uma primeira linha de contato entre a chaveta e a fenda de chaveta e uma segunda linha de contato entre a chaveta e o membro de suporte. A primeira e a segunda linhas de contato definem, respectivamente, uma primeira linha de referência de contato e uma segunda linha de referência de contato. A primeira e a segunda linhas de referência de contato definem um ângulo com o eixo geométrico de passo da pá de ventilador maior do que zero grau (0o) e menor do que noventa graus (90°).

[007] Em outra realização exemplificativa da presente revelação, um motor de turbina a gás é fornecido. O motor de turbina a gás inclui um núcleo e um ventilador de passo variável em comunicação de fluxo de ar com o núcleo. O ventilador de passo variável inclui uma pá de ventilador que define uma extremidade radialmente interna e um eixo geométrico de passo. O ventilador de passo variável também inclui um mecanismo de munhão que inclui uma base que define uma fenda de chaveta, sendo que a extremidade radialmente interna da pá de ventilador é fixada ao mecanismo de munhão. O ventilador de passo variável também inclui um disco que inclui um segmento de disco que tem um membro de suporte, sendo que a base do mecanismo de munhão se estende pelo menos parcialmente através do segmento de disco. O ventilador de passo variável também inclui uma chaveta posicionada pelo menos parcialmente na fenda de chaveta da base do mecanismo de munhão e adjacente ao membro de suporte do segmento de disco para reter a base do mecanismo de munhão pelo menos parcialmente dentro do segmento de disco. A chaveta define uma primeira linha de contato entre a chaveta e a fenda de chaveta e uma segunda linha de contato entre a chaveta e o membro de suporte. A primeira e a segunda linhas de contato definem, respectivamente, uma primeira linha de referência de contato e uma segunda linha de referência de contato. A primeira e a segunda linhas de referência de contato definem um ângulo com o eixo geométrico de passo da pá de ventilador maior do que zero grau (0o) e menor do que noventa graus (90°).

[008] Esses e outros recursos, 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 e constituem uma parte deste relatório descritivo, ilustram realizações da invenção e, juntamente com a descrição, servem para explicar os princípios da invenção.

Breve Descrição das Figuras [009] Uma revelação completa e viabilizadora da presente invenção, que inclui o melhor modo da mesma, destinada a uma pessoa de habilidade comum na técnica, é estabelecida no relatório descritivo, que faz referência às Figuras anexas, nas quais: - A Figura 1 é uma vista em corte transversal esquemática de um motor de turbina a gás de acordo com uma realização exemplificativa da presente matéria; - A Figura 2 é uma vista em perspectiva de um ventilador de passo variável do motor de turbina a gás exemplificativo da Figura 1, de acordo com uma realização exemplificativa da presente revelação; - A Figura 3 é uma vista em perspectiva de um disco e mecanismos de munhão associados do ventilador de passo variável exemplificativo da Figura 2; - A Figura 4 é uma vista em perspectiva de um segmento do disco e um dentre os mecanismos de munhão associados da Figura 3; - A Figura 5 é uma vista explodida do mecanismo de munhão mostrado na Figura 4; - A Figura 6 é uma vista em corte transversal do segmento do disco e o mecanismo de munhão da Figura 4 com uma pá fixada ao mecanismo de munhão; - A Figura 7 é um segmento ampliado da vista em corte transversal da Figura 6; - A Figura 8 é uma vista em corte transversal ampliada de um disco e mecanismo de munhão em conformidade com outra realização exemplificativa da presente revelação; e - A Figura 9 é uma vista superior de uma chaveta em conformidade com uma realização exemplificativa da presente revelação.

Descrição Detalhada [010] Agora, será feita referência em detalhes às presentes realizações da invenção, em que um ou mais exemplos das mesmas são ilustrados nos desenhos anexos. A descrição detalhada usa designações numéricas e de letras para indicar os recursos nos desenhos. As designações semelhantes ou iguais nos desenhos e na descrição foram usadas para se referir às partes semelhantes ou iguais da invenção. Conforme usado no presente documento, os termos “primeiro”, “segundo” e “terceiro” podem ser usados alternadamente para distinguir os componentes entre si 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 relativa em relação ao fluxo de fluido em uma trajetória de fluido. Por exemplo, “a montante” se refere à direção a partir da qual o fluido flui, e “a jusante” se refere à direção para a qual o fluido flui.

[011] Referindo-se agora aos desenhos, em que numerais idênticos indicam os mesmos elementos ao longo das Figuras, a Figura 1 é uma vista em corte transversal esquemática de um motor de turbina a gás de acordo com uma realização exemplificativa da presente revelação. Mais particularmente, para a realização da Figura 1, o motor de turbina a gás é um motor a jato turbofan de alto desvio 10, denominado no presente documento como “motor turbofan 10”. Conforme mostrado na Figura 1, o motor turbofan 10 define uma direção axial A (que se estende de modo paralelo a uma linha central longitudinal 12 fornecida para referência) e uma direção radial R. Em geral, o turbofan 10 inclui uma seção de ventilador 14 e um motor de turbina de núcleo 16 disposto a jusante da seção de ventilador 14.

[012] O motor de turbina de núcleo exemplificativo 16 retratado, em geral, inclui um invólucro externo substancialmente tubular 18 que define uma entrada anular 20. O invólucro externo 18 envolve, em relação de fluxo serial, uma seção de compressor que inclui um intensificador ou compressor de baixa pressão (LP) 22 e um compressor de alta pressão (HP) 24; uma seção de combustão 26; uma seção de turbina que inclui uma turbina de alta pressão (HP) 28 e uma turbina de baixa pressão (LP) 30; e uma seção de bocal de escape de jato 32. Uma bobina ou eixo de alta pressão (HP) 34 conecta por acionamento a turbina de HP 28 ao compressor de HP 24. Uma bobina ou eixo de baixa pressão (LP) 36 conecta por acionamento a turbina de LP 30 ao compressor de LP 22.

[013] Adicionalmente, para a realização mostrada, a seção de ventilador 14 inclui um ventilador de passo variável 38 que tem uma pluralidade de pás de ventilador 40 acopladas a um disco 42 de um modo separado. Conforme mostrado, as pás de ventilador 40 se estendem para fora a partir do disco 42 geralmente ao longo da direção radial R. Cada uma dentre a pluralidade de pás de ventilador 40 define um bordo de ataque 44, ou borda a montante, e uma ponta 46 definida em uma borda radialmente externa de cada respectiva pá de ventilador 40. Cada pá de ventilador 40 também é giratória em relação ao disco 42 ao redor de um eixo geométrico de passo P em virtude das pás de ventilador 40 que são acopladas de modo operativo a um membro de atuação 48 adequado configurado para variar coletivamente o passo das pás de ventilador 40 em uníssono. Para a realização mostrada, o eixo geométrico de passo P é substancialmente paralelo à direção radial R. As pás de ventilador 40, o disco 42 e o membro de atuação 48 são giratórios entre si ao redor do eixo geométrico longitudinal 12 pelo eixo de LP 36 através de uma caixa de engrenagens de potência 50. A caixa de engrenagens de potência 50 inclui uma pluralidade de engrenagens para reduzir a velocidade giratória do eixo de LP 36 para uma velocidade de ventilador giratória mais eficiente.

[014] Referindo-se, ainda, ao motor turbofan exemplificativo 10 da Figura 1, que inclui o ventilador de passo variável 38, o disco 42 do ventilador de passo variável 38 é coberto por cubo frontal giratório 54 aerodinamicamente contornado para promover um fluxo de ar através da pluralidade de pás de ventilador 40. Adicionalmente, a seção de ventilador exemplificativa 14 inclui um invólucro de ventilador anular ou nacela externa 56 que circunda circunferencialmente o ventilador 38 e/ou pelo menos uma porção do motor de turbina de núcleo 16. Deve-se entender que a nacela 56 pode ser configurada para ser sustentada em relação ao motor de turbina de núcleo 16 por uma pluralidade de palhetas de guia de saída 58 distanciadas circunferencialmente. Ademais, uma seção a jusante 60 da nacela 56 pode se estender sobre uma porção externa do motor de turbina de núcleo 16 de modo a definir uma passagem de fluxo de ar de desvio 62 entre as mesmas.

[015] Durante a operação do motor de turbofan 10, um volume de ar 64 entra no turbofan 10 através de uma entrada associada 66 da nacela 56 e/ou da seção de ventilador 14. À medida que o volume de ar 64 passa através das pás de ventilador 40, uma primeira porção do ar 58, conforme indicado pelas setas 68, é direcionada ou encaminhada para dentro da passagem de fluxo de ar de desvio 62, e uma segunda porção do ar 58, conforme indicado pela seta 70, é direcionada ou encaminhada para dentro do compressor de LP 22. A razão entre a primeira porção de ar 68 e a segunda porção de ar 70 é comumente conhecida como uma razão de desvio. A pressão da segunda porção de ar 70 é, então, aumentada à medida que a mesma é encaminhada através do compressor de alta pressão (HP) 24 e para dentro da seção de combustão 26, onde é misturada com combustível e queimada para fornecer gases de combustão 72.

[016] Os gases de combustão 72 são encaminhados através da turbina de HP 28 onde uma porção de energia térmica e/ou cinética dos gases de combustão 72 é extraída por meio de estágios sequenciais de palhetas de estator de turbina de HP 74, que são acopladas ao invólucro externo 18, e de pás de rotor de turbina de HP 76 que são acopladas ao eixo ou à bobina de HP 34, fazendo, assim, com que o eixo ou bobina de HP 34 gire, sustentando, desse modo, a operação do compressor de HP 24. Os gases de combustão 72 são, então, encaminhados através da turbina de LP 30, onde uma segunda porção de energia térmica e cinética é extraída dos gases de combustão 72 por meio de estágios sequenciais de palhetas de estator de turbina de LP 78 que são acopladas ao invólucro externo 18, e de pás de rotor de turbina de LP 80 que são acopladas ao eixo ou bobina de LP 36, fazendo, assim, com que o eixo ou bobina de LP 36 gire, sustentado, desse modo, a operação do compressor de LP 22 e/ou a rotação do ventilador 38.

[017] Os gases de combustão 72 são encaminhados subsequentemente através de uma seção de bocal de escape de jato 32 do motor de turbina de núcleo 16 para fornecer empuxo propulsor. De modo simultâneo, uma pressão da primeira porção de ar 68 é substancialmente aumentada à medida que a primeira porção de ar 68 é encaminhada através da passagem de fluxo de ar de desvio 62 antes que a mesma seja exaurida de uma seção de escape de bocal de ventilador 84 do turbofan 10 que também fornece empuxo propulsor. A turbina de HP 28, a turbina de LP 30 e a seção de bocal de escape de jato 32 definem, pelo menos parcialmente, uma trajetória de gás quente 86 para encaminhar os gases de combustão 72 através do motor de turbina de núcleo 16.

[018] Deve-se verificar, entretanto, que o motor turbofan exemplificativo 10 descrito acima com referência à Figura 1 é fornecido a título de exemplo apenas, e que em outras realizações exemplificativas, qualquer outro motor turbofan adequado, tal como um motor turbofan não canalizado/rotor aberto, pode ser fornecido. Adicionalmente, em ainda outras realizações exemplificativas, aspectos da presente revelação podem ser incorporados em qualquer outro motor de turbina a gás adequado, tal como um motor de turboélice.

[019] Referindo-se, agora, às Figuras 2 e 3, o ventilador 38 será descrito em maiores detalhes. A Figura 2 fornece uma vista em perspectiva do ventilador 38 do motor turbofan exemplificativo 10 da Figura 1; e a Figura 3 fornece uma vista em perspectiva do disco 42 do ventilador 38 do motor turbofan exemplificativo 10 da Figura 1.

[020] Para a realização exemplificativa mostrada, o ventilador 38 inclui doze (12) pás de ventilador 40. A partir de um ponto de vista de carregamento, tal contagem de pá possibilita que a envergadura de cada pá de ventilador 40 seja reduzida de modo que o diâmetro geral de ventilador 38 também tenha a capacidade de ser reduzido (por exemplo, para cerca de 3,6 m (doze pés) na realização exemplificativa). Ou seja, em outras realizações, o ventilador 38 pode ter qualquer número adequado de pás e qualquer diâmetro adequado. Por exemplo, em uma realização adequada, o ventilador pode ter pelo menos oito (8) pás de ventilador 40. Em outra realização adequada, o ventilador pode ter pelo menos doze (12) pás de ventilador 40. Em ainda outra realização adequada, o ventilador pode ter pelo menos quinze (15) pás de ventilador 40. Em ainda outra realização adequada, o ventilador pode ter pelo menos dezoito (18) pás de ventilador 40.

[021] Adicionalmente, o disco 42 inclui uma pluralidade de segmentos de disco 90 que são acoplados de modo rígido entre si ou moldados integralmente entre si em um formato geralmente anular (por exemplo, um formato poligonal). Uma pá de ventilador 40 é acoplada a cada segmento de disco 90 em um mecanismo de munhão 92 que facilita a retenção de sua pá de ventilador associada 40 no disco 42 durante a rotação de disco 42 (isto é, o mecanismo de munhão 92 facilita o fornecimento de uma trajetória de carga ao disco 42 para a carga centrífuga gerada por pás de ventilador 40 durante a rotação ao redor do eixo geométrico de linha central de motor 12), enquanto ainda torna sua pá de ventilador associada 40 giratória em relação ao disco 42 ao redor do eixo geométrico de passo P.

[022] Referindo-se, agora, de modo geral, às Figuras 4 a 7, um segmento de disco individual 90 e mecanismo de munhão 92 em conformidade com uma realização exemplificativa da presente revelação são mostrados. Mais especificamente, a Figura 4 fornece uma vista em perspectiva montada do segmento de disco exemplificativo 90 e do mecanismo de munhão 92; a Figura 5 fornece uma vista em perspectiva explodida do segmento de disco exemplificativo 90 e do mecanismo de munhão 92; a Figura 6 fornece uma vista em corte transversal lateral do segmento de disco exemplificativo 90 e do mecanismo de munhão 92; e a Figura 7 fornece uma vista em corte transversal aproximada do segmento de disco exemplificativo 90 e do mecanismo de munhão 92.

[023] Na realização exemplificativa mostrada, cada mecanismo de munhão 92 se estende através de seu segmento de disco associado 90 e inclui: uma porca de acoplamento 94; um suporte de mancai inferior 96; um primeiro mancai de contato de linha 98 (que tem, por exemplo, uma ranhura interna 100, uma ranhura externa 102 e uma pluralidade de roletes 104); um anel de pressão 106; um retentor de aro de chaveta 108; uma chaveta 110 (discutida em maiores detalhes abaixo); um suporte de mancai 112; um segundo mancai de contato de linha 114 (que tem, por exemplo, uma ranhura interna 116, uma ranhura externa 118, e uma pluralidade de roletes 120); e um munhão 122 que recebe uma cauda de andorinha 124 de uma pá de ventilador 40. Em realizações alternativas, entretanto, o munhão 122 pode ser integrado em um cubo da pá de ventilador 40 como uma fixação de longarina ou uma chaveta adicional pode ser inserida em aberturas de sobreposição do cubo da pá de ventilador 40 e do munhão 122 para formar uma raiz fixada com pino. Para uso como mancais 98, 114, pelo menos os tipos a seguir de mancais de elemento de rolamento do tipo de contato de linha são contemplados: mancais de rolamento cilíndricos; mancais de empuxo de rolamento cilíndricos; mancais de rolamento afilados; mancais de rolamento esféricos; mancais de empuxo de rolamento esféricos; mancais de rolamento de agulha; e mancais de agulha de rolamento afilados. Adicionalmente, os mancais podem ser formados a partir de qualquer material adequado, tal como um aço inoxidável adequado ou outro material metálico ou, alternativamente, de qualquer material não ferroso adequado.

[024] Referindo-se, particularmente, à Figura 6, na realização exemplificativa mostrada, o primeiro mancai de contato de linha 98 é orientado em um ângulo diferente do segundo mancai de contato de linha 114. Mais especificamente, os mancais de contato de linhas 98, 114 são pré-carregados um contra o outro em uma disposição face a face (ou duplex), em que eixos geométricos de linha central dos mancais 98, 114 são orientados de modo substancialmente perpendicular um ao outro.

[025] Deve-se verificar, entretanto que, em outras realizações exemplificativas, o mancai de contato de linhas 98, 114 pode, em vez disso, ser disposto em tandem de modo a ser orientado de maneira substancialmente paralela um ao outro. Deve-se verificar também que, em outras realizações exemplificativas, o mecanismo de munhão 92 pode, de modo adicional ou alternativo, incluir qualquer outro tipo adequado de mancai, formado a partir de qualquer material adequado. Por exemplo, em outras realizações exemplificativas, o mecanismo de munhão 92 pode incluir mancais de esfera de rolamento ou qualquer outro mancai adequado.

[026] Quando montada, a porca de acoplamento 94 é engatada de modo rosqueado com segmento de disco 90 de modo a ensanduichar os componentes remanescentes de mecanismo de munhão 92 entre a porca de acoplamento 94 e o segmento de disco 90, retendo, desse modo, o mecanismo de munhão 92 fixado ao segmento de disco 90. Ademais, conforme é mostrado, o segmento de disco individual 90 e mecanismo de munhão 92 mostrado inclui uma configuração enchavetada para portar uma carga centrífuga da pá de ventilador 40 durante a operação. A carga centrífuga, que pode, em geral, ser uma função de uma massa da pá de ventilador 40 e uma velocidade rotacional da pá de ventilador 40, pode ser relativamente alta durante a operação do ventilador 38 do motor turbofan 10.

[027] A configuração enchavetada mostrada é formada, em geral, pelo mecanismo de munhão 92, pelo segmento de disco 90 e pela chaveta 110. Especificamente, o mecanismo de munhão 92 inclui uma base 126 que define uma fenda de chaveta 128. Para a realização mostrada, a fenda de chaveta 128 se estende ao redor de uma circunferência da base 126 do mecanismo de munhão 92 em um plano substancialmente perpendicular ao eixo geométrico de passo P. A base 126 do mecanismo de munhão 92 se estende pelo menos parcialmente através, isto é, no interior do segmento de disco 90. De maneira notável, o segmento de disco 90 inclui um membro de suporte que, para a realização mostrada, é configurado como o membro de suporte de mancai 112. A chaveta 110 é posicionada pelo menos parcialmente na fenda de chaveta 128 definida na base 126 do mecanismo de munhão 92 e é posicionada adicionalmente de modo adjacente ao membro de suporte de mancai 112 do segmento de disco 90. Um retentor de chaveta, isto é, o retentor de aro de chaveta 108, é fixado à base 126 do mecanismo de munhão 92 e configurado para manter a chaveta 110 na posição. Com tal configuração, a chaveta 110 pode reter a base 126 do mecanismo de munhão 92 pelo menos parcialmente dentro do segmento de disco 90 durante a operação do ventilador 38. Mais especificamente, conforme será discutido abaixo em maiores detalhes, a chaveta 110 é configurada para portar uma carga centrífuga da pá de ventilador 40 e transferir tal carga centrífuga para o segmento de disco 90 durante a operação do ventilador 38.

[028] Referindo-se agora particularmente à Figura 7, a chaveta 110 e o mecanismo de munhão 92 definem uma primeira linha de contato radialmente interna 130 entre a chaveta 110 e a fenda de chaveta 128. Adicionalmente, a chaveta 110 e o segmento de disco 90 definem uma segunda linha de contato radialmente externa 132 entre a chaveta 110 e o membro de suporte de mancai 112. Conforme usado no presente documento, o termo “linha de contato” se refere a uma linha definida por dois componentes em que os dois componentes estão fisicamente em contato um com o outro. Conforme pode ser visto na Figura 7, para a realização mostrada, a chaveta 110 define uma largura W em uma direção paralela à primeira e à segunda linhas de contato 130, 132. Adicionalmente, a primeira e a segunda linhas de contato 130, 132 definem, cada uma, um comprimento. Os comprimentos da primeira e da segunda linhas de contato 130, 132 são pelo menos cerca de vinte e cinco por cento da largura W da chaveta 110. Mais particularmente, para a realização mostrada, os comprimentos da primeira e da segunda linhas de contato 130, 132 são, cada um, pelo menos cerca de cinquenta por cento, pelo menos cerca de setenta por cento, ou pelo menos cerca de noventa por cento da largura da chaveta 110.

[029] Ademais, a primeira e a segunda linhas de contato 130, 132 definidas pelo menos em parte pela chaveta 110 definem, respectivamente, uma primeira linha de referência de contato 134 e uma segunda linha de referência de contato 136. A primeira e a segunda linhas de referência de contato 134, 136 se estendem e cruzam com o eixo geométrico de passo P. Adicionalmente, a primeira linha de referência de contato 134 define um primeiro ângulo 138 com o eixo geométrico de passo P e a segunda linha de referência de contato 136 define um segundo ângulo 140 com o eixo geométrico de passo P. Para a realização mostrada, o primeiro e o segundo ângulos 138, 140 definidos pela primeira e pela segunda linhas de referência de contato 134, 136 com o eixo geométrico de passo P, respectivamente, são maiores do que 0 grau e menores do que 90 graus. Mais particularmente, para a realização mostrada, o primeiro e o segundo ângulos 138, 140 definidos pela primeira e pela segunda linhas de referência de contato 134, 136 com o eixo geométrico de passo P são maiores de cerca de trinta graus e menores do que cerca de sessenta graus. Por exemplo, em determinadas realizações exemplificativas, o primeiro e o segundo ângulos 138, 140 definidos pela primeira e pela segunda linhas de referência de contato 134, 136 com o eixo geométrico de passo P podem ser, cada um, aproximadamente quarenta e cinco graus. Deve-se verificar que, conforme usado no presente documento, os termos de aproximação, tais como “cerca de” ou “aproximadamente”, se referem a estar dentro de uma margem de erro de 10%.

[030] De maneira notável, para a realização mostrada, a primeira linha de contato 130 é substancialmente paralela à segunda linha de contato 132. Assim, o primeiro e o segundo ângulos 138, 140 definidos pela primeira e pela segunda linhas de referência de contato 134, 136 com o eixo geométrico de passo P podem ser substancialmente os mesmos. Entretanto, em outras realizações exemplificativas, a primeira e a segunda linhas de contato 130, 132 podem não ser substancialmente paralelas e, desse modo, o primeiro ângulo 138 definido pela primeira linha de referência de contato 134 com o eixo geométrico de passo P pode ser diferente do segundo ângulo 140 definido pela segunda linha de referência de contato 136 com o eixo geométrico de passo P. Ademais, para a realização mostrada, a primeira e a segunda linhas de contato 130, 132 são, cada uma, linhas de contato substancialmente retas. Entretanto, em outras realizações exemplificativas, a primeira e/ou a segunda linhas de contato 130, 132 podem definir uma inclinação ou curva. Por exemplo, referindo-se, brevemente, à Figura 8 que fornece uma vista em corte transversal aproximada de um segmento de disco 90 e um mecanismo de munhão 92 em conformidade com outra realização exemplificativa da presente revelação, a primeira e a segunda linhas de contato 130, 132 definem uma curva. Com tal realização exemplificativa, a primeira e a segunda linhas de contato 130, 132 ainda podem definir as respectivas linhas de referência 134, 136 que se estendem para e cruzam com o eixo geométrico de passo P e que definem um ângulo com o eixo geométrico de passo P, tais como o primeiro e o segundo ângulos 138, 140 descritos acima. Entretanto, as linhas de referência exemplificativas 134, 136 mostradas com tal realização exemplificativa podem se estender, conforme mostrado, ao longo de uma linha média das respectivas primeira e segunda linhas de contato 130, 132.

[031] Além disso, deve-se verificar que, embora a chaveta exemplificativa 110 mostrada nas Figuras 4 a 7 seja mostrada como uma chaveta axissimétrica, em outras realizações exemplificativas, a chaveta 110 pode não ser axissimétrica. Por exemplo, em outras realizações exemplificativas, a chaveta 110 pode ser configurada como um “clipe em C” ou, alternativamente, como uma pluralidade de pinos retos individuais que se estendem através de fendas de chaveta conformadas de modo correspondente na base 126 do mecanismo de munhão 92.

[032] Referindo-se de volta à Figura 7, durante a operação do motor turbofan 10 e, mais particularmente, do ventilador de passo variável 38 do motor turbofan 10, o mecanismo de munhão 92, o segmento de disco 90 e a chaveta 110 definem uma trajetória de carga para portar uma carga centrífuga da pá de ventilador 40. Para a realização mostrada, a trajetória de carga se estende a partir do mecanismo de munhão 92, através da primeira linha de contato 130 até a chaveta 110, e a partir da chaveta 110 através da segunda linha de contato 132 até o membro de suporte de mancai 112 do segmento de disco 90. Tal configuração pode melhor acomodar as cargas centrífugas geradas pela pá de ventilador 40 durante a operação do ventilador de passo variável 38. Mais particularmente, dado o ângulo da primeira e da segunda linhas de contato 132 em relação ao eixo geométrico de passo P, a chaveta 110, a fenda de chaveta 128 e membro de suporte de mancai 112 são configurados de modo que concentrações mínimas de estresse sejam geradas. Desse modo, uma chaveta menor 110 (e fenda de chaveta menor 128 e membro de suporte de mancai 112) são exigidos para portar as mesmas cargas centrífugas do ventilador 38.

[033] Referindo-se, agora, também de maneira breve à Figura 9, uma vista aproximada de uma chaveta 110 em conformidade com uma realização exemplificativa presente revelação é fornecida. Em determinadas realizações exemplificativas, a chaveta 110 pode ser configurada substancialmente do mesmo modo que a chaveta exemplificativa 110 discutida acima em referência às Figuras 4 a 7. Para a realização mostrada, a chaveta 110 é configurada como sendo substancialmente axissimétrica ao redor do eixo geométrico de passo P, e é formada de uma pluralidade de membros de chaveta individuais 142. Especificamente, para a realização mostrada, a chaveta 110 é formada de dois membros de chaveta individuais 142. Entretanto, em outras realizações exemplificativas, a chaveta 110 pode, em vez disso, ser formada de qualquer outra quantidade adequada de membros de chaveta 142. Por exemplo, em outras realizações exemplificativas, a chaveta 110 pode ser formada de quatro ou mais membros de chaveta 142, seis ou mais membros de chaveta 142, doze ou mais membros de chaveta 142, dezesseis ou mais membros de chaveta 142, ou vinte ou mais membros de chaveta 142.

[034] Esta descrição escrita usa exemplos para revelar a invenção, inclusive o melhor modo, e também para permitir que qualquer indivíduo versado na técnica pratique a invenção, inclusive que produza e use quaisquer dispositivos ou sistemas e realize quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da invenção é definido pelas reivindicações e pode incluir outros exemplos que ocorrerem àqueles versados na técnica. Tais outros exemplos são destinados a serem abrangidos pelo escopo das reivindicações caso incluam elementos estruturais que não difiram da linguagem literal das reivindicações ou caso incluam elementos estruturais equivalentes com diferenças não substanciais da linguagem literal das reivindicações.

Lista de Componentes 10 Motor a jato de turbofan 12 Linha Central Longitudinal ou Axial 14 Seção 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 28 Turbina de Alta Pressão 30 Turbina de Baixa Pressão 32 Seção de Escape de Jato 34 Bobina/Eixo de Alta Pressão 36 Bobina/Eixo de Baixa Pressão 38 Ventilador 40 Pás 42 Disco 44 Bordo de ataque 46 Ponta 48 Membro de atuação 50 Caixa de Engrenagens de Potência 52 Dispositivo de correção de passo 54 Nacela 56 Nacela ou Invólucro de ventilador 58 Palheta de guia de Saída 60 Seção a Jusante 62 Passagem de Fluxo de Ar de Desvio 64 Ar 66 Entrada 68 Primeira Porção de Ar 70 Segunda Porção de Ar 72 Gases de Combustão 74 Palheta de Estator 76 Pá de Rotor de Turbina 78 Palheta de Estator 80 Pá de Rotor de Turbina 82 Escape de bocal de jato 84 Seção de Escape de Bocal de Ventilador 86 Trajetória de Gás Quente 90 Segmento de disco 92 Mecanismo de munhão 94 Porca de acoplamento 96 Suporte de mancai inferior 98 1° mancai de contato de linha 100 Ranhura interna 102 Ranhura externa 104 Roletes 106 Anel de pressão 108 Retentor de aro de chaveta 110 Chaveta segmentada 112 Suporte de mancai 114 2o mancai de contato de linha 116 Ranhura interna 118 Ranhura externa 120 Roletes 122 Munhão 124 Cauda de andorinha 126 Base 128 Fenda de chaveta 130 Primeira linha de contato 132 Segunda linha de contato 134 Primeira linha de referência 136 Segunda linha de referência 138 Primeiro ângulo 140 Segundo ângulo 142 Componentes de chaveta W Largura Reivindicações

Claims

1. VENTILADOR DE PASSO VARIÁVEL (38) PARA UM MOTOR DE TURBINA A GÁS, sendo que o ventilador de passo variável (38) é caracterizado pelo fato de que compreende: - uma pá de ventilador (40) que define uma extremidade radialmente interna e um eixo geométrico de passo (P); - um mecanismo de munhão (92) que inclui uma base (126) que define uma fenda de chaveta (128), sendo que a extremidade radialmente interna da pá de ventilador (40) é fixada ao mecanismo de munhão (92); - um disco (42) que inclui um segmento de disco (90) que tem um membro de suporte, sendo que a base (126) do mecanismo de munhão (92) se estende pelo menos parcialmente através do segmento de disco (90); e - uma chaveta (110) posicionada pelo menos parcialmente na fenda de chaveta (128) da base (126) do mecanismo de munhão (92) e adjacente ao membro de suporte do segmento de disco (90) para reter a base (126) do mecanismo de munhão (92) pelo menos parcialmente dentro do segmento de disco (90), sendo que a chaveta (110) define uma primeira linha de contato (130) entre a chaveta (110) e a fenda de chaveta (128) e uma segunda linha de contato (132) entre a chaveta (110) e o membro de suporte, sendo que a primeira e a segunda linhas de contato (130, 132) definem respectivamente uma primeira linha de referência de contato (134) e uma segunda linha de referência de contato (136), sendo que a primeira e a segunda linhas de referência de contato (134, 136) definem um ângulo com o eixo geométrico de passo (P) da pá de ventilador (40) maior do que zero grau (0o) e menor do que noventa graus (90°).

2. VENTILADOR DE PASSO VARIÁVEL (38), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira linha de contato (130) é substancialmente paralela à segunda linha de contato (132).

3. VENTILADOR DE PASSO VARIÁVEL (38), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a chaveta (110) é formada de uma pluralidade de membros de chaveta individuais.

4. VENTILADOR DE PASSO VARIÁVEL (38), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira e a segunda linhas de referência de contato (134, 136) definem, cada uma, um ângulo com o eixo geométrico de passo (P) maior do que cerca de trinta graus (30°) e menor do que cerca de sessenta graus (60°).

5. VENTILADOR DE PASSO VARIÁVEL (38), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira e a segunda linhas de referência de contato (134, 136) definem, cada uma, um ângulo com o eixo geométrico de passo (P) de aproximadamente quarenta e cinco graus (45°).

6. VENTILADOR DE PASSO VARIÁVEL (38), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a chaveta (110) é substancialmente axissimétrica ao redor do eixo geométrico de passo (P).

7. VENTILADOR DE PASSO VARIÁVEL (38), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de munhão (92), o disco (42) e a chaveta (110) definem uma trajetória de carga para portar uma carga centrífuga da pá de ventilador (40) durante a operação do ventilador de passo variável (38), em que a trajetória de carga se estende a partir do mecanismo de munhão (92), através da primeira linha de contato (130) até a chaveta (110) e através da segunda linha de contato (132) até o membro de suporte do segmento de disco (90).

8. VENTILADOR DE PASSO VARIÁVEL (38), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segmento de disco (90) inclui um conjunto de mancai que tem um membro de suporte de mancai, e em que o membro de suporte é configurado como o membro de suporte de mancai.

9. VENTILADOR DE PASSO VARIÁVEL (38), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: - um retentor de chaveta (110) fixado à base (126) do munhão para manter a chaveta (110) em posição.

10. VENTILADOR DE PASSO VARIÁVEL (38), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fenda de chaveta (128) definida na base (126) do mecanismo de munhão (92) se estende ao redor de uma circunferência do mecanismo de munhão (92) em um plano substancialmente perpendicular ao eixo geométrico de passo (P).