BR102016025309A2 - motor de turbina a gás, dispositivo de atuação para um motor de turbina a gás e dispositivo de atuação - Google Patents

Abstract

trata-se de um motor de turbina a gás que inclui um núcleo que tem, em ordem de fluxo serial, um compressor, um combustor e uma turbina - em que o compressor, o combustor e a turbina definem juntos uma trajetória de fluxo de ar de núcleo. o motor de turbina a gás inclui adicionalmente uma seção de ventilador mecanicamente acoplada ao núcleo, em que a seção de ventilador inclui uma pluralidade de pás de ventilador, e cada uma dentre a pluralidade pás de ventilador define um eixo geométrico de passo. um dispositivo de atuação é operável com a pluralidade pás de ventilador para girar a pluralidade pás de ventilador ao redor dos seus respectivos eixos geométricos de passo, em que o dispositivo de atuação inclui um atuador localizado fora da trajetória de fluxo de ar de núcleo para, por exemplo, simplificar o motor de turbina a gás.

Description

“MOTOR DE TURBINA A GÁS, DISPOSITIVO DE ATUAÇÃO PARA UM MOTOR DE TURBINA A GÁS E DISPOSITIVO DE ATUAÇÃO” Campo da Invenção [001] A presente matéria refere-se, em geral, a um dispositivo de atuação para um ventilador de passo variável.

Antecedentes da Invenção [002] Um motor de turbina a gás inclui geralmente um ventilador e um núcleo dispostos em comunicação de fluxo um com o outro. Adicionalmente, o núcleo do motor de turbina a gás inclui geralmente, na ordem de fluxo em série, uma seção de compressor, uma seção de combustão, uma seção de turbina e uma seção de escape. A seção de compressor, a seção de combustão e a seção de turbina juntas definem uma trajetória de fluxo de ar de núcleo através das mesmas. 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] O ventilador inclui uma pluralidade de pás que tem um raio maior que o núcleo do motor de turbina a gás. O ventilador e a pluralidade de pás podem também ser mecanicamente acoplados a um dentre os um ou mais eixos de modo que eles girem junto com a turbina. A rotação da pluralidade de pás gera impulso para o motor de turbina a gás e fornece fluxo de ar para a seção de compressor do núcleo.

[004] Para pelo menos alguns motores de turbina a gás, o ventilador é um ventilador de passo variável. Pode ser desejável variar um passo das pás de ventilador girando-se as pás ao redor dos respectivos eixos geométricos de passo para aumentar adicionalmente o desempenho do motor de turbina a gás. Por exemplo, um motivo primário para alterar o passo da pá é para ajustar o ângulo de ataque da pá para um desempenho ideal com base na presente velocidade do ar da aeronave e nível de potência do motor. Alternativamente, o passo das pás de ventilador pode ser usado para reverter o fluxo de ar, o que desvia o núcleo do motor, o que fornece, portanto, impulso reverso para frear aerodinamicamente uma aeronave que aterrissa.

[005] Um membro de atuação é tipicamente fornecido em comunicação operável com a pluralidade de pás de ventilador para alterar o passo da pluralidade de pás de ventilador. Mais particularmente, o membro de atuação inclui um atuador acondicionado dentro da seção de ventilador, tipicamente próximo à pluralidade de pás de ventilador para girar a pluralidade de pás de ventilador ao redor dos respectivos eixos geométricos de passo. Entretanto, tal configuração pode tornar mais difícil reparar e/ou manter tal atuador. Adicionalmente, tal configuração pode aumentar a complexidade do motor, por exemplo, exigindo-se transferências de fluido hidráulico pressurizado a partir de uma armação de referência estática para uma armação de referência giratória.

[006] Consequentemente, um membro de atuação que tem um atuador mais accessível seria útil. Adicionalmente, um membro de atuação que tem um atuador para girar a pluralidade de pás de ventilador que não exige transferir um fluido hidráulico pressurizado a partir de uma armação de referência estática para uma armação de referência giratória seria particularmente benéfico.

Descrição Resumida da Invenção [007] 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.

[008] Em uma realização exemplificativa da presente revelação, um motor de turbina a gás é fornecido. O motor de turbina a gás inclui um núcleo que tem, em ordem de fluxo serial, um compressor, um combustor e uma turbina. O compressor, o combustor e a turbina juntos definem uma trajetória de fluxo de ar de núcleo. O motor de turbina a gás também inclui uma seção de ventilador mecanicamente acoplada ao núcleo. A seção de ventilador inclui uma pluralidade de pás de ventilador, em que cada uma dentre a pluralidade de pás de ventilador define um eixo geométrico de passo, e a pluralidade de pás de ventilador em que cada uma é giratória ao redor de seu respectivo eixo geométrico de passo. O motor de turbina a gás também inclui um dispositivo de atuação operável com a pluralidade de pás de ventilador para girar a pluralidade de pás de ventilador ao redor de seus respectivos eixos geométricos de passo. O dispositivo de atuação inclui um atuador localizado fora da trajetória de fluxo de ar de núcleo.

[009] Em outra realização exemplificativa da presente revelação, um dispositivo de atuação para um motor de turbina a gás é fornecido. O motor de turbina a gás que inclui um núcleo define uma trajetória de fluxo de ar de núcleo e uma seção de ventilador mecanicamente acopladas ao núcleo. A seção de ventilador inclui uma pluralidade de pás de ventilador em que cada uma é giratória ao redor de um eixo geométrico de passo. O dispositivo de atuação inclui um atuador configurado para estar localizado fora da trajetória de fluxo de ar de núcleo do núcleo quando o dispositivo de atuação é instalado no motor de turbina a gás. O dispositivo de atuação inclui adicionalmente um conjunto de conexão que se estende a partir do atuador para conectar de modo operável o atuador à pluralidade de pás de ventilador através da trajetória de fluxo de ar de núcleo quando o dispositivo de atuação é instalado no motor de turbina a gás. O conjunto de conexão inclui um dispositivo de transferência de giratório para estático.

[010] Esses e outros recursos, aspectos e vantagens da presente invenção se tornarão mais bem entendidos com referência à descrição a seguir e às reivindicações anexas. Os desenhos anexos, que são incorporados ao presente relatório descritivo e constituem uma parte do mesmo, ilustram realizações da invenção e, junto com a descrição, servem para explicar os princípios da invenção.

Descrição Resumida das Figuras [011] 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 apresentada no relatório descritivo, que faz referência às Figuras anexas, em que: 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; A Figura 2 é uma vista em corte transversal esquemática de um motor de turbina a gás de acordo com uma realização exemplificativa da presente revelação; A Figura 3 é uma vista em perspectiva de uma porção de um dispositivo de atuação exemplificativo de acordo com um aspecto exemplificativo da presente revelação; A Figura 4 é uma primeira vista de um segmento de disco de acordo com uma realização exemplificativa da presente revelação e uma porção do dispositivo de atuação exemplificativo da Figura 3; A Figura 5 é uma segunda vista do segmento de disco exemplificativo da Figura 4 e uma porção do dispositivo de atuação exemplificativo da Figura 3; e A Figura 6 é uma vista em corte transversal de uma porção de um motor de turbina a gás de acordo com uma realização exemplificativa da presente revelação, tomada em um plano perpendicular a uma direção axial.

[012] O uso repetido de caracteres de referência no presente relatório descritivo e nas figuras tem como objetivo representar os recursos ou os elementos iguais ou análogos da presente invenção.

Descrição Detalhada da Invenção [013] 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. 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 qual o fluido flui.

[014] Agora, em referência aos desenhos, 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 um 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 paralela a uma linha central longitudinal 12 fornecida a título de referência), uma direção radial R e uma direção circunferencial C (consultar a Figura 2). Em geral, o turbofan 10 inclui uma seção de ventilador 14 e um motor de turbina de núcleo 16 dispostos a jusante da seção de ventilador 14.

[015] O motor de turbina de núcleo exemplificativo 10 retratado inclui geralmente 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. Um eixo ou bobina de alta pressão (HP) 34 conecta de forma acionável uma turbina de HP 28 ao compressor de HP 24. Um eixo ou bobina de baixa pressão (LP) 36 conecta de forma acionável uma turbina de LP 30 ao compressor de LP 22.

[016] Adicionalmente, para a realização retratada, a seção de ventilador 14 inclui uma ventoinha de passo variável 38 que tem uma pluralidade de pás de ventilador 40 acopladas a um disco 42 de um modo separado. Conforme retratado, as pás de ventilador 40 se estendem para fora a partir do disco 42, geralmente ao longo da direção radial R. Adicionalmente, cada pá de ventilador 40 é giratória em relação ao disco 42 ao redor de um eixo geométrico de passo P por meio das pás de ventilador 40 que são operativamente acopladas a um conjunto de atuação adequado 48 - em que o conjunto de atuação 48 é configurado para variar um passo das pás de ventilador 40 de uma maneira descrita em detalhes abaixo. As pás de ventilador 40 e o disco 42 são girados juntos 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 de rotação do eixo de LP 36 para uma velocidade de ventilador giratório eficiente. Adicionalmente, para a realização retratada, o disco 42 do ventilador de passo variável 38 é coberto por um cubo frontal giratório 52 contornado de modo aerodinâmico para promover um fluxo de ar através da pluralidade de pás de ventilador 40.

[017] Com referência ainda ao motor turbofan exemplificativo 10 da Figura 1, a seção de ventilador exemplificativa 14 inclui adicionalmente um invólucro de ventilador anular ou nacela externa 54 que encerra de circunferencialmente o ventilador 38 e/ou pelo menos uma porção do motor de turbina de núcleo 16. Deve-se entender que a nacela 54 pode ser configurada para ser sustentada em relação ao motor de turbina de núcleo 16 por uma pluralidade de pás de guia de saída 56 espaçadas circunferencialmente. Além disso, uma seção a jusante 58 da nacela 54 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 60 entre as mesmas.

[018] Durante o funcionamento do motor turbofan 10, um volume de ar 62 entra no turbofan 10 através de uma entrada associada 64 da nacela 54 e/ou da seção de ventilador 14. Conforme o volume de ar 62 passa através das pás de ventilador 40, uma primeira porção do ar 58, conforme indicado pelas setas 66, é direcionada ou encaminhada para dentro da passagem de fluxo de ar de desvio 60, e uma segunda porção do ar 58, conforme indicado pela seta 68, é direcionada ou encaminhada para dentro do compressor de LP 22. A razão entre a primeira porção de ar 66 e a segunda porção de ar 68 é comumente conhecida como uma razão de desvio. A pressão da segunda porção de ar 68 é, então, aumentada conforme 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 os gases de combustão 70.

[019] Os gases de combustão 70 são encaminhados através da turbina de HP 28 onde uma porção de energia térmica e/ou cinética dos gases de combustão 70 é extraída por meio de estágios sequenciais de palheta de estator de turbina de HP 72, que são acopladas ao invólucro externo 18, e de pás de rotor de turbina de HP 74 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, o funcionamento do compressor de HP 24. Os gases de combustão 70 são, então, encaminhados através da turbina de LP 30, onde uma segunda porção de energia térmica e cinética é extraída dos gases de combustão 70 por meio de estágios sequenciais de palhetas de estator de turbina de LP 76 que são acopladas ao invólucro externo 18, e de pás de rotor de turbina de LP 78 que são acopladas ao eixo ou bobina de LP 36, fazendo, assim, com que o eixo ou bobina de LP 36 gire, sustentando, desse modo, o funcionamento do compressor de LP 22 e/ou a rotação da ventoinha 38.

[020] Os gases de combustão 70 são subsequentemente encaminhados através da seção de bocal de escape de jato 82 do motor de turbina de núcleo 16 para fornecer impulso propulsor. De modo simultâneo, a pressão da primeira porção de ar 66 é substancialmente aumentada conforme a primeira porção de ar 66 é encaminhada através da passagem de fluxo de ar de desvio 60 antes que a mesma seja exaurida de uma seção de escape de bocal de ventilador 82 do turboventilador 10 que também fornece empuxo propulsor.

[021] Deve-se entender, entretanto, que o motor turbofan exemplificativo 10 descrito acima com referência à Figura 1 é fornecido a título de exemplo apenas. Em outras realizações exemplificativas, o motor turbofan exemplificativo 10 pode ter qualquer outra configuração adequada. Por exemplo, em outras realizações exemplificativas, o motor turbofan 10 pode ter qualquer outro número adequado de, por exemplo, bobinas ou eixos, compressores, e/ou turbinas.

[022] Com referência agora à Figura 2, uma vista em corte transversal esquemática de uma extremidade dianteira de um motor turbofan 10 de acordo com uma realização exemplificativa da presente revelação é fornecida. Em determinadas realizações exemplificativas, o motor turbofan exemplificativo 10 da Figura 2 pode ser configurado substancialmente do mesmo modo conforme o motor turbofan exemplificativo 10 da Figura 1. Consequentemente, a mesma ou similar numeração pode se referir à mesma parte ou similar.

[023] Conforme retratado na Figura 2, o motor turbofan 10 geralmente define uma direção axial A e uma direção radial R. Além disso, o motor turbofan 10 define uma direção circunferencial C (consultar a Figura 3) que se estende ao redor da direção axial A.

[024] A seção 14 do ventilador 38 inclui geralmente um ventilador de passo variável 38 que tem uma pluralidade de pás de ventilador 40 acopladas a um disco 42. Mais especificamente, cada pá de ventilador 40 define uma base 86 em uma extremidade interna ao longo da direção radial R. Cada pá de ventilador 40 é acoplada na base 86 ao disco 42 por meio de um respectivo mecanismo de munhão 88. O disco 42 inclui uma pluralidade de rolamentos 90 de modo que o mecanismo de munhão 88 seja montado de modo giratório dentro do disco 42 - em que o mecanismo de munhão 88 facilita, portanto, a rotação de uma respectiva pá de ventilador 40 ao redor de um eixo geométrico de passo P das respectivas pás de ventilador 40. Ademais, conforme será discutido em maior detalhe abaixo, o motor turbofan exemplificativo 10 retratado inclui um dispositivo de atuação 92 operável com a pluralidade de pás de ventilador 40 para girar a pluralidade de pás de ventilador 40 ao redor de seus respectivos eixos geométricos de passo P.

[025] Para a realização retratada, a base 86 é configurada como um malhete recebido dentro de uma fenda de malhete formatada correspondentemente do mecanismo de munhão 88. Entretanto, em outras realizações exemplificativas, a base 86 pode ser qualquer recurso de fixação pá de ventilador adequado para fixar a pá 40 ao mecanismo de munhão 88. Por exemplo, a base 40 pode ser fixada ao mecanismo de munhão 88 com o uso de uma conexão de pinos, ou qualquer outra conexão adequada. Em ainda outras realizações exemplificativas, a base 86 pode ser formada integralmente com o mecanismo de munhão 88.

[026] Adicionalmente, assim como no motor turbofan exemplificativo 10 da Figura 1, o ventilador 38 do motor turbofan exemplificativo 10 retratado na Figura 2 é mecanicamente acoplado ao núcleo 16. Mais particularmente, o ventilador de passo variável exemplificativo 38 do motor turbofan 10 da Figura 2 é giratório ao redor de um eixo geométrico longitudinal 12 por um eixo de LP 36 através de uma caixa de engrenagem de potência 46 (consultar também a realização da Figura 1). Para a realização retratada, o disco 42 é fixado à caixa de engrenagem de potência 46 através de um rotor de ventilador 94. A caixa de engrenagem de potência 46 é, por sua vez, fixada ao eixo de LP 36, de modo que rotação do eixo de LP 36 gira correspondentemente o rotor de ventilador 94, o disco 42 e a pluralidade de pás de ventilador 40. Notavelmente, conforme é também retratado, a seção de ventilador 14 inclui adicionalmente um cubo frontal 48 (que é giratório com, por exemplo, o disco 42 e a pluralidade de pás de ventilador 40).

[027] Além disso, o ventilador 38 inclui uma armação de ventilador a estática ou estacionária 96. A armação de ventilador 96 é conectada através da trajetória de fluxo de ar de núcleo 37 ao núcleo 16 ou, mais particularmente, a um revestimento externo 18 do núcleo 16. Para a realização retratada, o núcleo 16 inclui um amortecedor dianteiro, ou palheta, 98 e um amortecedor principal 100, em que cada um fornece sustentação estrutural entre o revestimento externo 18 do núcleo 16 e a armação de ventilador 96. Adicionalmente, o compressor de LP 22 inclui uma palheta de guia de entrada 102. A palheta dianteira 98, o amortecedor principal 100, e a palheta de guia de entrada 102 podem ser configuradas adicionalmente para condicionar e direcionar a porção do fluxo de ar sobre o ventilador 38 fornecido à trajetória de fluxo de ar de núcleo 37 para, por exemplo, aumentar uma eficiência da seção de compressor.

[028] Ademais, o ventilador 38 inclui um ou mais rolamentos de ventilador 104 para sustentar a rotação dos vários componentes giratórios do ventilador 38, tal como a pluralidade de pás de ventilador 40. Mais particularmente, a armação de ventilador 96 sustenta os vários componentes giratórios do ventilador 38 através do um ou mais rolamentos de ventilador 104. Para a realização retratada, o um ou mais rolamentos de ventilador 104 incluem um rolamento de esferas e um rolamento de roletes. Entretanto, em outras realizações exemplificativas, qualquer outro número adequado e/ou tipo de rolamentos pode ser fornecido para sustentar a rotação da pluralidade de pás de ventilador 40. Por exemplo, em outras realizações exemplificativas, o um ou mais rolamentos de ventilador 104 podem incluir um par (dois) rolamentos de rolo afunilados, ou quaisquer outros rolamentos adequados. Adicionalmente, em determinadas realizações exemplificativas, o um ou mais rolamentos de ventilador 104 podem ser formados de qualquer material adequado. Por exemplo, em pelo menos determinadas realizações exemplificativas, o um ou mais rolamentos de ventilador 104 podem ser formados de um material de metal adequado, tal como um aço inoxidável. Alternativamente, entretanto, em outras realizações exemplificativas, o um ou mais rolamentos de ventilador 104 podem incluir um ou mais componentes formados de um material de cerâmica adequado.

[029] Com referência ainda à Figura 2, conforme discutido brevemente acima, o motor turbofan 10 inclui o dispositivo de atuação 92 operável com a pluralidade de pás de ventilador 40 para girar a pluralidade de pás de ventilador 40 ao redor de seus respectivos eixos geométricos de passo P. Em determinadas realizações exemplificativas, o dispositivo de atuação 92 pode ser configurado de uma maneira similar conforme o conjunto de atuação exemplificativo 48 da realização da Figura 1. Conforme é retratado, o dispositivo de atuação 92 inclui um atuador 106 localizado fora da trajetória de fluxo de ar de núcleo 37 do motor turbofan 10. Mais especificamente, para a realização retratada, o atuador 106 é posicionado fora da trajetória de fluxo de ar de núcleo 37 ao longo da direção radial R e é posicionado adicionalmente fora de um compressor de LP 22 da seção de compressor do núcleo 16 ao longo da direção radial R. Adicionalmente, para a realização retratada, o atuador 106 do dispositivo de atuação 92 é encerrado dentro de uma carenagem de núcleo, isto é, o revestimento externo 18 do núcleo 16 do motor turbofan 10. Entretanto, em outras realizações exemplificativas, o atuador 106 pode ser posicionado em qualquer outra localização adequada fora da trajetória de fluxo de ar de núcleo 37.

[030] Além disso, o dispositivo de atuação exemplificativo 92 retratado inclui adicionalmente um conjunto de conexão 108 que se estende a partir do atuador 106 para conectar de modo operável o atuador 106 à pluralidade pás de ventilador 40 através da trajetória de fluxo de ar de núcleo 37. O conjunto de conexão exemplificativo 108 inclui geralmente um acoplamento mecânico não giratório 110, um dispositivo de transferência de giratório para estático 112 e um acoplamento mecânico giratório 114. O acoplamento mecânico não giratório exemplificativo 110 se estende entre o dispositivo de transferência de giratório para estático 112 e o atuador 106, através da trajetória de fluxo de ar de núcleo 37 ou, mais particularmente, através do amortecedor principal 100 do núcleo 16. Adicionalmente, para a realização retratada, o acoplamento mecânico não giratório 110 é formado de uma ou mais hastes de conexão. Conforme usado no presente documento, o termo "hastes” se refere a qualquer componente mecânico substancialmente inflexível. Consequentemente, as hastes de conexão podem ser qualquer haste, eixo, viga, etc., adequado. Adicionalmente, a uma ou mais hastes de conexão podem ser formadas de qualquer material adequado, tal como um material de metal adequado com a capacidade de resistir a uma carga antecipada no mesmo.

[031] Além disso, para a realização retratada, a uma ou mais hastes de conexão incluem uma pluralidade de hastes de conexão. A pluralidade de hastes de conexão retratada é formada integralmente em várias juntas 116, por exemplo, soldando-se. Entretanto, em outras realizações exemplificativas, a pluralidade de hastes de conexão pode ser de modo giratório ou pivotante unida às juntas 116 para proporcionar algum movimento angular entre as hastes de conexão fixadas durante o funcionamento do atuador 106. Adicionalmente, em ainda outras realizações exemplificativas, a uma ou mais hastes de conexão pode ser uma haste de conexão única flexionada ou, de outro modo, usinada para o formato desejado.

[032] Ademais, para a realização retratada, o dispositivo de transferência de giratório para estático 112 é posicionado na seção de ventilador 14 do motor turbofan 10, para dentro da trajetória de fluxo de ar de núcleo 37. O dispositivo de transferência de giratório para estático 112 é formado geralmente de um anel interno 118, um anel externo 120 e uma pluralidade de rolamentos 122 localizada entre o anel interno 118 e o anel externo 120. A pluralidade de rolamentos 122 facilita um movimento relativo entre o anel interno 118 e o anel externo 120. Especificamente, para a realização retratada, o anel interno 118 é um anel interno giratório configurado para girar com, por exemplo, o disco 42 e a pluralidade de pás de ventilador 40, e o anel externo 120 é um anel externo estático configurado para permanecer estacionário em relação a, por exemplo, o disco 42 e a pluralidade de pás de ventilador 40. Consequentemente, para a realização retratada, o acoplamento mecânico não giratório 110 é fixado a o anel estático externo 120, e o acoplamento mecânico giratório 114 é fixado ao anel interno giratório 118. Entretanto, em outras realizações exemplificativas, o anel externo 120 pode, em vez disso, ser um anel externo giratório e o anel interno 118 pode ser um anel interno estático. Em tal realização exemplificativa, o acoplamento mecânico não giratório 110 pode ser fixado ao anel estático interno e os acoplamentos mecânicos giratórios podem ser fixados ao anel externo giratório.

[033] Com referência agora também às Figuras 3 através de 5, o dispositivo de atuação 92 e, particularmente, o acoplamento mecânico giratório 114, será descrito em maior detalhe. A Figura 3 fornece uma vista em perspectiva do anel interno 118 do dispositivo de transferência de giratório para estático 112 junto com a pluralidade de acoplamentos mecânicos giratórios 114 que se estende para o disco 42 do motor turbofan exemplificativo 10; a Figura 4 fornece uma primeira vista de um segmento de disco exemplificativo 124 (do disco 42) e do mecanismo de munhão 88 com uma pá de ventilador 40 em um primeiro ângulo de passo; e a Figura 5 fornece uma segunda vista do segmento de disco exemplificativo 124 (do disco 42) e do mecanismo de munhão 88 com a pá de ventilador 40 em um segundo ângulo de passo.

[034] Conforme é retratado, o dispositivo de atuação 92 é fixado à pluralidade de mecanismos de munhão 88 para girar a pluralidade de pás de ventilador 40 ao redor de seus respectivos eixos geométricos de passo P. Mais especificamente, o dispositivo de atuação exemplificativo 92 retratado inclui uma pluralidade de acoplamentos mecânicos giratórios 114, que para a realização retratada são também configurados, cada um, como uma haste substancialmente inflexível, que se estende entre o dispositivo de transferência de giratório para estático 112 e pelo menos um dentre a pluralidade de mecanismos de munhão 88. Em determinadas realizações exemplificativas, a pluralidade de acoplamentos mecânicos giratórios 114 pode se estender, cada um, entre o dispositivo de transferência de giratório para estático 112 e um respectivo um dentre a pluralidade de mecanismos de munhão 88. Mais particularmente, conforme é mostrado mais claramente na Figura 3, para a realização retratada, o dispositivo de atuação exemplificativo 92 inclui um acoplamento mecânico giratório individual 114 que se estende a partir do anel interno giratório 118 do dispositivo de transferência de giratório para estático 112 para cada um dentre a pluralidade de mecanismos de munhão 88, de modo que cada um dentre a pluralidade de mecanismos de munhão 88 seja fixado ao dispositivo de transferência de giratório para estático 112 por um acoplamento mecânico giratório dedicado 114.

[035] Adicionalmente, durante o funcionamento do dispositivo de atuação 92, o atuador 106 move o conjunto de conexão inteiro 108 linearmente ao longo da direção axial A. Consequentemente, para a realização retratada, o atuador 106 do dispositivo de atuação 92 é configurado como um atuador linear. Mais especificamente, o atuador 106 pode mover o acoplamento mecânico não giratório 110 em uma direção dianteira ou em uma direção traseira ao longo da direção axial A. Por exemplo, o atuador 106 pode ser configurado como um atuador hidráulico ou elétrico fixado ao acoplamento mecânico não giratório 110 para mover o acoplamento mecânico não giratório 110 ao longo da direção axial A. O dispositivo de transferência de giratório para estático 112 transfere tal movimento linear do acoplamento mecânico não giratório 110 para os acoplamentos mecânicos giratórios 114. Notavelmente, os acoplamentos mecânicos giratórios 114 e o anel interno giratório 118 do dispositivo de transferência de giratório para estático 112 são todos giratórios com a pluralidade de pás de ventilador 40, o disco 42 e o rotor de ventilador 94.

[036] Com referência ainda às Figuras 3 através de 5, o movimento linear dos acoplamentos mecânicos giratórios 114 ao longo da direção axial A gira os mecanismos de munhão 88, em que cada um gira por sua vez uma respectiva pá de ventilador 40 fixada ao mesmo. Tal funcionamento é retratado nas Figuras 4 e 5. Conforme mostrado, o movimento do conjunto de conexão 108 a partir de uma posição dianteira (Figura 4) voltada para trás para uma posição traseira (Figura 5) gira os mecanismos de munhão 88 através do disco 42 ou, mais particularmente, através de cada um dos respectivos segmentos de disco 124, gira correspondentemente as respectivas pás de ventilador 40 ao redor de seus eixos geométricos de passo P.

[037] Com referência agora brevemente à Figura 6, que fornece uma vista em corte transversal esquemática do motor turbofan 10 da Figura 2 em um plano perpendicular à direção axial A, deve ser entendido que em determinadas realizações exemplificativas o dispositivo de atuação 92 pode incluir uma pluralidade de atuadores 106 espaçados ao longo da direção circunferencial C - a pluralidade de dispositivos de atuação 92 posicionada acima ou radialmente fora da trajetória de fluxo de ar de núcleo 37, e/ou no compartimento de carenagem de núcleo (não identificado). Por exemplo, na realização exemplificativa da Figura 6, o motor turbofan 10 pode incluir três atuadores 106 espaçados homogeneamente ao longo da direção circunferencial C (por exemplo, aproximadamente 120 graus distante).

[038] Entretanto, em outras realizações exemplificativas, o dispositivo de atuação 92 pode incluir qualquer outro número adequado de atuadores 106 espaçados de qualquer outra maneira adequada. Por exemplo, em outras realizações exemplificativas, o dispositivo de atuação 92 pode incluir um atuador único 106, dois atuadores 106, quatro atuadores 106, seis atuadores 106, ou qualquer outro número adequado de atuadores 106. Adicionalmente, em determinadas realizações exemplificativas, a pluralidade de atuadores 106 pode se mover como uma unidade única para alterar um passo de cada uma dentre a pluralidade de pás de ventilador 40 simultaneamente. Alternativamente, entretanto, em outras realizações exemplificativas, os atuadores individuais 106 podem, em vez disso, se moverem em relação um ao outro (por exemplo, em diferentes velocidades e/ou quantidades) para alterar um passo da pluralidade de pás de ventilador de uma maneira não uniforme, tal como de uma maneira cicloidal. Tal configuração pode possibilitar usar as pás de ventilador 40 em mitigação 1P.

[039] Deve ser também entendido que, em ainda outras realizações exemplificativas, o dispositivo de atuação 92 e/ou motor turbofan 10 pode ser configurado de qualquer outra maneira adequada. Por exemplo, em outras realizações exemplificativas, qualquer outro mecanismo de transferência de giratório para estático adequado pode ser fornecido para o dispositivo de atuação exemplificativo 92. Por exemplo, apesar do mecanismo de transferência de giratório para estático exemplificativo incluir duas fileiras de rolamentos de roletes, em outras realizações exemplificativas, uma única fileira de rolamentos pode ser fornecida, ou qualquer outro número adequado de fileiras e/ou tipos de rolamentos podem ser fornecidos. Adicionalmente, apesar do atuador exemplificativo 106 ser retratado como um atuador linear móvel geralmente ao longo da direção axial A, em outras realizações exemplificativas, o atuador 106 pode, em vez disso, ser configurado para se mover linearmente em um ângulo em relação à direção axial A ou, alternativamente, pode ser configurado como um atuador giratório, ou qualquer outro tipo de atuador adequado. Além disso, apesar de não retratado, em outras realizações exemplificativas, o dispositivo de atuação 92 pode incluir um ou mais recursos de montagem, que montam de modo giratório ou deslizante determinados componentes do conjunto de conexão 108 dentro da seção de ventilador 38 do motor turbofan 10, dentro do amortecedor (por exemplo, o amortecedor 100), e/ou dentro do revestimento externo 18 do núcleo 16. Adicionalmente, deve ser entendido que o motor turbofan exemplificativo 10 retratado é fornecido a título de exemplo apenas. Por exemplo, em outras realizações exemplificativas, o motor turbofan exemplificativo 10 pode, por exemplo, incluir qualquer configuração estrutural adequada dentro da seção de ventilador 38 exemplificativa retratada.

[040] Um motor de turbina a gás que inclui um dispositivo de atuação de acordo com um ou mais dentre os aspectos exemplificativos retratados pode possibilitar o atuador de tal dispositivo de atuação ser mais facilmente acessível, de modo que o atuador de tal dispositivo de atuação pode ser mais facilmente mantido e/ou reparado caso necessário (em comparação a estar localizado para dentro da trajetória de fluxo de ar de núcleo). Adicionalmente, o posicionamento do atuador do dispositivo de atuação fora de uma trajetória de fluxo de ar de núcleo do motor de turbina a gás pode simplificar uma seção de ventilador do motor de turbina a gás, uma vez que menos linhas hidráulicas, ou nenhuma das mesmas, podem ser exigidas para se estenderem no mesmo e, portanto, uma quantidade de fluido hidráulico pressurizado que é transferida a partir de uma armação de referência estática para uma armação de referência giratória pode ser reduzida e/ou eliminada.

[041] 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 faça 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 estão 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. Será entendido que quando o artigo definido "dito” é usado nas reivindicações antes de um elemento, tal uso é para diferenciar elementos reivindicados de elementos ambientais identificados pelo artigo definido "o” e não incluídos dentro da matéria reivindicada. Adicionalmente, para reivindicações que não incluem o artigo definido "dito”, o artigo definido "o” é usado para identificar elementos reivindicados.

Lista de Componentes 10 Motor a jato turbofan 12 Linha central longitudinal ou axial 14 Seção de ventilador 16 Motor de turbina de núcleo 18 Revestimento 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 Eixo/bobina de alta pressão 36 Eixo/bobina de baixa pressão 38 Ventilador 40 Pás 42 Disco 48 Conjunto de atuação 50 Caixa de engrenagens de potência 52 Cubo giratório 54 Invólucro ou nacela de ventilador 56 Aleta de guia de saída 58 Seção a jusante 60 Passagem de fluxo de ar de desvio 62 Ar 64 Entrada 66 Primeira porção de ar 68 Segunda porção de ar 70 Gases de combustão 72 Aleta de estator 74 Pá de rotor de turbina 76 Aleta de estator 78 Pá de rotor de turbina 80 Escape de bocal de jato 82 Seção de escape de bocal de ventilador 84 Trajetória de gás quente 86 Base 88 Mecanismo de munhão 90 Rolamentos de munhão 92 Dispositivo de atuação 94 Rotor de ventilador 96 Armação de ventilador 98 Amortecedor dianteiro 100 Amortecedor principal 102 Aleta de guia de entrada 104 Rolamentos de ventilador 106 Atuador 108 Conjunto de conexão 110 Acoplamento mecânico estático 112 Dispositivo de transferência de giratório para estático 114 Acoplamento mecânico giratório 116 Juntas 118 Anel interno 120 Anel externo 122 Rolamentos de dispositivo de transferência 124 Segmento de disco Reivindicações

Claims (20)

1. MOTOR DE TURBINA A GÁS caracterizado pelo fato de que compreende: um núcleo que compreende, em ordem de fluxo serial, um compressor, um combustor e uma turbina, em que o compressor, combustor e a turbina definem juntos uma trajetória de fluxo de ar de núcleo; uma seção de ventilador mecanicamente acoplada ao núcleo, em que a seção de ventilador compreende uma pluralidade de pás de ventilador, em que cada uma dentre a pluralidade de pás de ventilador define um eixo geométrico de passo, em que cada uma dentre a pluralidade de pás de ventilador é giratória ao redor de seu respectivo eixo geométrico de passo; e um dispositivo de atuação operável com a pluralidade de pás de ventilador para girar a pluralidade de pás de ventilador ao redor de seus respectivos eixos geométricos de passo, em que o dispositivo de atuação compreende um atuador localizado fora da trajetória de fluxo de ar de núcleo.

2. MOTOR DE TURBINA A GÁS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o atuador é um atuador linear.

3. MOTOR de turbina a gás, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o motor de turbina a gás define uma direção radial, em que o compressor compreende um compressor de LP, e em que o atuador do dispositivo de atuação está localizado fora do compressor de LP ao longo da direção radial.

4. MOTOR DE TURBINA A GÁS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de atuação compreende adicionalmente um dispositivo de transferência de giratório para estático.

5. MOTOR DE TURBINA A GÁS, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de transferência de giratório para estático compreende um anel interno, um anel externo e uma pluralidade de rolamentos localizados entre o anel interno e o anel externo.

6. MOTOR DE TURBINA A GÁS, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de atuação compreende adicionalmente um acoplamento mecânico não giratório que se estende entre o dispositivo de transferência de giratório para estático e o atuador.

7. MOTOR DE TURBINA A GÁS, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o acoplamento mecânico não giratório compreende uma pluralidade de hastes de conexão.

8. MOTOR DE TURBINA A GÁS, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o núcleo do motor de turbina a gás compreende um amortecedor que se estende através da trajetória de fluxo de ar de núcleo, e em que o acoplamento mecânico não giratório se estende através do amortecedor.

9. MOTOR DE TURBINA A GÁS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de pás de ventilador é fixada de modo giratório a um disco com o uso de uma pluralidade de mecanismos de munhão, e em que o dispositivo de atuação é fixado à pluralidade de mecanismos de munhão para girar a pluralidade de pás de ventilador ao redor de seus respectivos eixos geométricos de passo.

10. MOTOR DE TURBINA A GÁS, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de atuação compreende adicionalmente um dispositivo de transferência de giratório para estático, em que o dispositivo de atuação compreende adicionalmente um acoplamento mecânico giratório que se estende entre o dispositivo de transferência de giratório para estático e pelo menos um dentre a pluralidade de mecanismos de munhão.

11. MOTOR DE TURBINA A GÁS, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de atuação compreende adicionalmente uma pluralidade de acoplamentos mecânicos giratórios, em que cada um dentre a pluralidade de acoplamentos mecânicos giratórios se estende entre o dispositivo de transferência de giratório para estático e um respectivo mecanismo dentre a pluralidade de mecanismos de munhão.

12. MOTOR DE TURBINA A GÁS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o motor de turbina a gás define uma direção circunferencial, e em que o dispositivo de atuação compreende adicionalmente uma pluralidade de atuadores espaçados ao redor do motor de turbina a gás ao longo da direção circunferencial.

13. MOTOR DE TURBINA A GÁS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o núcleo do motor de turbina a gás é encerrado dentro de uma carenagem de núcleo, e em que o atuador do dispositivo de atuação é posicionado dentro da carenagem de núcleo.

14. DISPOSITIVO DE ATUAÇÃO PARA UM MOTOR DE TURBINA A GÁS que compreende um núcleo que define uma trajetória de fluxo de ar de núcleo e uma seção de ventilador mecanicamente acoplada ao núcleo, em que a seção de ventilador compreende uma pluralidade de pás de ventilador, cada uma giratória ao redor de um eixo geométrico de passo, em que o dispositivo de atuação é caracterizado pelo fato de que compreende: um atuador configurado para estar localizado fora da trajetória de fluxo de ar de núcleo do núcleo quando o dispositivo de atuação é instalado no motor de turbina a gás; e um conjunto de conexão que se estende a partir do atuador para conectar de modo operável o dito atuador à pluralidade de pás de ventilador através da trajetória de fluxo de ar de núcleo quando o dispositivo de atuação é instalado no motor de turbina a gás, em que o dito conjunto de conexão compreende um dispositivo de transferência de giratório para estático.

15. DISPOSITIVO DE ATUAÇÃO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o dito dispositivo de transferência de giratório para estático do dito conjunto de conexão é configurado para estar posicionado na seção de ventilador do motor de turbina a gás quando o dito dispositivo de atuação é instalado dentro do motor de turbina a gás.

16. DISPOSITIVO DE ATUAÇÃO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o dito dispositivo de transferência de giratório para estático compreende um anel interno, um anel externo e uma pluralidade de rolamentos localizados entre o dito anel interno e o dito anel externo.

17. DISPOSITIVO DE ATUAÇÃO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o dito conjunto de conexão compreende adicionalmente um acoplamento mecânico não giratório que se estende entre o dito dispositivo de transferência de giratório para estático e o dito atuador.

18. DISPOSITIVO DE ATUAÇÃO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o dito acoplamento mecânico não giratório compreende uma pluralidade de hastes de conexão.

19. DISPOSITIVO DE ATUAÇÃO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o atuador é um atuador linear.

20. DISPOSITIVO DE ATUAÇÃO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o dito conjunto de conexão compreende adicionalmente um acoplamento mecânico giratório que se estende a partir do dito dispositivo de transferência de giratório para estático, em que o dito acoplamento mecânico giratório é configurado para girar pelo menos uma dentre a pluralidade de pás de ventilador ao redor de seu respectivo eixo geométrico de passo.