BR102016026068A2 - dispositivo de ignição para um motor de turbina a gás - Google Patents

Abstract

"dispositivo de ignição para um motor de turbina a gás" trata-se de um motor de turbina a gás que inclui uma seção de combustão (26) espaçada entre uma seção de compressor em uma seção de turbina. a seção de combustão (26) define uma câmara de combustão (88) e inclui um membro de combustor que define uma abertura (118) para a câmara de combustão (88). um conjunto de montagem (120) se estende em torno ou é posicionado adjacente à abertura (118) definida pelo membro de combustor. um dispositivo de ignição (114) se estende através de uma virola (122) do conjunto de montagem (120) e inclui uma extremidade distal (116) posicionada próximo à abertura (118) no membro de combustor. o dispositivo de ignição (114) define uma pluralidade de canais (138), sendo que cada canal (138) se estende entre uma primeira extremidade (140) e uma segunda extremidade (142). a primeira extremidade (140) é posicionada distante da extremidade distal (116) do dispositivo de ignição (114) em relação à segunda extremidade (142), e a segunda extremidade (142) é uma extremidade terminal afastada da extremidade distal (116) do dispositivo de ignição (114).

Description

"DISPOSITIVO DE IGNIÇÃO PARA UM MOTOR DE TURBINA A GÁS” Campo da Invenção [001] A presente matéria refere-se, em geral, a um dispositivo de ignição para um combustor de um motor de turbina a gás.

Antecedentes da Invenção [002] Um motor de turbina a gás inclui, em geral, um núcleo, e o núcleo do motor de turbina a gás inclui, em geral, uma ordem de fluxo em série, uma seção de compressor, uma seção de combustão, uma seção de turbina e uma seção de escape. Um fluxo de ar comprimido é fornecido a partir da seção de compressor para a seção de combustão, em que o ar comprimido é misturado com combustível e inflamado para gerar gases de combustão. Os gases de combustão fluem através da seção de turbina, acionando o núcleo. Um dispositivo de ignição é fornecido dentro da seção de combustão, é fixado a um revestimento dentro da seção de combustão, e se estende para ou através, por exemplo, de um forro de combustão que define pelo menos parcialmente uma câmara de combustão. Certos motores de turbina a gás utilizam materiais de alta temperatura não tradicionais, tais como materiais de compósitos com matriz cerâmica (CMC) para o forro de combustão. De modo geral, tais materiais de CMC podem ter capacidade para suportar as temperaturas extremas dentro da câmara de combustão. Contudo, tais materiais de CMC definem coeficientes de expansão térmica diferentes dos outros componentes metálicos (tais como o revestimento dentro da seção de combustão).

[003] Consequentemente, o dispositivo de ignição pode ser fixado de maneira móvel ao forro de combustão com o uso de um conjunto de montagem. O conjunto de montagem pode permitir movimento do dispositivo de ignição em relação ao forro de combustão. Contudo, tais conjuntos de montagem deixam, tipicamente, um vazio em torno de uma extremidade do dispositivo de ignição para fornecer espaço suficiente para o dispositivo de ignição se mover em relação ao forro de combustão. Tais vazios podem ser suscetíveis à ingestão dos gases de combustão dentro da câmara de combustão, elevando potencialmente uma temperatura dos componentes expostos a tais gases de combustão congestionados que passa um nível operacional de segurança.

[004] Portanto, um dispositivo de ignição que tem capacidade de minimizar tal ingestão de gases de combustão no vazio que cerca a ponta do dispositivo de ignição seria útil. Mais particularmente, um dispositivo de ignição com capacidade para minimizar tal ingestão de gases de combustão no vazio que cerca a ponta do dispositivo de ignição, ao mesmo tempo que mantém também uma temperatura da ponta do dispositivo de ignição abaixo de um limiar desejado, seria particularmente benéfico.

Breve Descrição da Invenção [005] Aspectos e vantagens da invenção serão apresentados, 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 motor de turbina a gás é fornecido. O motor de turbina a gás inclui uma seção de compressor, uma seção de turbina localizada a jusante da seção de compressor, e uma seção de combustão disposta entre a seção de compressor e a seção de turbina. A seção de combustão define uma câmara de combustão e inclui um membro de combustor que define uma abertura para a câmara de combustor. A seção de combustão inclui adicionalmente um conjunto de montagem que se estende em torno ou é posicionado adjacente à abertura definida pelo membro de combustor. O conjunto de montagem inclui uma virola. A seção de combustão inclui adicionalmente um dispositivo de ignição que se estende através da virola e que inclui uma extremidade distai posicionada próximo à abertura no membro de combustor. O dispositivo de ignição define uma pluralidade de canais, sendo que cada canal se estende entre uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, a primeira extremidade é posicionada distante da extremidade distai do dispositivo de ignição em relação à segunda extremidade, e a segunda extremidade é uma extremidade terminal afastada da extremidade distai do dispositivo de ignição.

[007] Em outra realização exemplificativa da presente revelação, um dispositivo de ignição para uma seção de combustão de um motor de turbina a gás é fornecido. A seção de combustão inclui um combustor que define uma abertura e um conjunto de montagem que se estende em torno ou adjacente à abertura definida pelo forro de combustor. O conjunto de montagem inclui uma virola. O dispositivo de ignição inclui uma ponta que tem uma extremidade distai do dispositivo de ignição. A ponta é configurada para se estender através da virola e, pelo menos parcialmente, para dentro da abertura no forro de combustor quando o dispositivo de ignição é instalado no conjunto de combustão. A ponta define uma superfície exterior, e a superfície exterior define uma pluralidade de canais. Cada canal se estende entre uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, sendo que a primeira extremidade é posicionada distante da extremidade distai do dispositivo de ignição em relação à segunda extremidade, e a segunda extremidade é afastada da extremidade distai do dispositivo de ignição.

[008] Essas e outras funções, aspectos e vantagens da presente invenção se tornarão mais bem compreendidos com referência à descrição a seguir e às reivindicações anexas. As figuras anexas, que são incorporadas 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 apresentada no relatório descritivo, que faz referência às figuras anexas, nas quais: A Figura 1 é uma vista em corte transversal esquemática de um motor de turbina a gás exemplificativo de acordo com várias realizações da presente matéria; A Figura 2 é uma vista em corte transversal esquemática de uma seção de combustão do motor de turbina a gás exemplificativo da Figura 1; A Figura 3 é uma vista em corte transversal esquemática aproximada de uma extremidade de um dispositivo de ignição da seção de combustão exemplificativa da Figura 2; A Figura 4 é uma vista lateral aproximada do dispositivo de ignição da seção de combustão exemplificativa da Figura 2; A Figura 5 é uma vista de extremidade esquemática aproximada do dispositivo de ignição da seção de combustão exemplificativa da Figura 2; e A Figura 6 é uma vista em corte transversal esquemática aproximada de um canal do dispositivo de ignição da seção de combustão exemplificativa da Figura 2, que retrata um fluxo de ar através do mesmo.

Descrição Detalhada da Invenção [0010] Agora, será feita referência em detalhes às presentes realizações da invenção, em que um ou mais exemplos das mesmas são ilustrados nas figuras anexas. A descrição detalhada usa designações numéricas e de letras para indicar recursos nos desenhos. As designações semelhantes ou iguais nas figuras e na descrição foram usadas para se referir a partes semelhantes ou iguais da invenção. Conforme usados 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.

[0011] Referindo-se agora às figuras, 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 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 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.

[0012] O motor de turbina de núcleo exemplificativo 16 retratado, em geral, inclui um revestimento externo substancialmente tubular 18 que define uma entrada anular 20. O revestimento 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 haste ou bobina de alta pressão (HP) 34 conecta de forma acionável a turbina de HP 28 ao compressor de HP 24. Uma haste ou bobina de baixa pressão (LP) 36 conecta de forma acionável a turbina de LP 30 ao compressor de LP 22. A seção de compressor, a seção de combustão 26, a seção de turbina e a seção de bocal 32 definem, em conjunto, um caminho de fluxo de ar de núcleo 37.

[0013] Para a realização representada, a seção de ventilador 14 inclui um ventilador de afastamento variável 38 que tem uma pluralidade de lâminas de ventilador 40 acopladas a um disco 42 de um modo distanciado. Conforme retratado, as lâminas de ventilador 40 se estendem para fora do disco 42 geralmente ao longo da direção radial R. Cada lâmina de ventilador 40 é giratória em relação ao disco 42 em volta de um eixo geométrico de afastamento P em virtude de as lâminas de ventilador 40 serem operacionalmente acopladas a um membro de atuação adequado 44 configurado para variar coletivamente o afastamento das lâminas de ventilador 40 em sincronia. As lâminas de ventilador 40, o disco 42 e o membro de atuação 44 são giratórios, juntos, sobre o eixo geométrico longitudinal 12 pela haste de LP 36 através de uma caixa de marchas de potência 46. A caixa de marchas de potência 46 inclui uma pluralidade de engrenagens para ajustar a velocidade rotacional do ventilador 38 em relação à haste de LP 36 a uma velocidade de ventilador rotacional mais eficiente.

[0014] Referindo-se ainda à realização exemplificativa da Figura 1, o disco 42 é coberto pelo cubo frontal giratório 48 aerodinamicamente contornado para promover um fluxo de ar através da pluralidade de lâminas de ventilador 40. Adicionalmente, a seção de ventilador exemplificativa 14 inclui um revestimento de ventilador anular ou nacela externa 50 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 50 pode ser configurada para ser sustentada em relação ao motor de turbina de núcleo 16 por uma pluralidade de aletas-guia de saída 52 distanciadas circunferencialmente. Ademais, uma seção a jusante 54 da nacela 50 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 56 entre as mesmas.

[0015] Durante o funcionamento do motor de turbofan 10, um volume de ar 58 entra no turbofan 10 através de uma entrada associada 60 da nacela 50 e/ou da seção de ventilador 14. À medida que o volume de ar 58 passa através das lâminas de ventilador 40, uma primeira porção do ar 58, conforme indicado pelas setas 62, é direcionada ou encaminhada para a passagem de fluxo de ar de desvio 56, e uma segunda porção do ar 58, conforme indicado pela seta 64, é direcionada ou encaminhada para o caminho de fluxo de ar de núcleo 37 ou mais especificamente para o compressor de LP 22. Uma razão entre a primeira porção de ar 62 e a segunda porção de ar 64 é comumente conhecida como uma razão de desvio. A pressão da segunda porção de ar 64 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 gases de combustão 66.

[0016] Os gases de combustão 66 são encaminhados através da turbina de HP 28 onde uma porção de energia térmica e/ou cinética dos gases de combustão 66 é extraída por meio de estágios sequenciais de aletas de estator de turbina de HP 68, que são acoplados ao revestimento externo 18, e de lâminas de rotor de turbina de HP 70, que são acopladas à haste ou bobina de HP 34, fazendo, assim, com que a haste ou bobina de HP 34 gire, sustentando, desse modo, a operação do compressor de HP 24. Os gases de combustão 66 são, então, encaminhados através da turbina de LP 30, onde uma segunda porção de energia térmica e cinética é extraída dos gases de combustão 66 por meio de estágios sequenciais de aletas de estator de turbina de LP 72 que são acopladas ao revestimento externo 18, e de lâminas de rotor de turbina de LP 74 que são acopladas à haste ou bobina de LP 36, fazendo, assim, com que a haste ou bobina de LP 36 gire, sustentando, desse modo, a operação do compressor de LP 22 e/ou a rotação do ventilador 38.

[0017] Os gases de combustão 66 são subsequentemente encaminhados através da seção de bocal de escape de jato 32 do motor de turbina de núcleo 16 para fornecer empuxo propulsor. De modo simultâneo, a pressão da primeira porção de ar 62 é substancialmente aumentada conforme a primeira porção de ar 62 é encaminhada através da passagem de fluxo de ar de desvio 56 antes que a mesma seja exaurida de uma seção de escape de bocal de ventilador 76 do turbofan 10, o 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, um caminho de gás quente 78 para encaminhar os gases de combustão 66 através do motor de turbina de núcleo 16.

[0018] Deve-se entender, entretanto, que o motor de turbofan exemplificativo 10 representado na Figura 1 é a título de exemplo somente, e que, em outras realizações exemplificativas, o motor de turbofan 10 pode ter qualquer outra configuração adequada. Deve-se observar também que, em ainda outras realizações exemplificativas, os aspectos da presente revelação podem ser incorporados em qualquer motor de turbina a gás adequado. Por exemplo, em outras realizações exemplificativas, os aspectos da presente revelação podem ser incorporados, por exemplo, em um motor de turboeixo, motor de turbopropulsor, motor de turbonúcleo, motor de turbojato, etc.

[0019] Referindo-se, agora, à Figura 2, uma vista em corte transversal esquemática da seção de combustão 26 do motor turbofan exemplificativo 10 da Figura 1 é fornecida. A seção de combustão 26, de modo geral, inclui um combustor 80 que gera os gases de combustão descarregados na seção de turbina ou, mais particularmente, na turbina de HP 28.

[0020] Conforme retratado, o combustor 80 inclui um forro externo 82, um forro interno 84, e um domo 86 — o forro externo 82, o forro interno 84, e domo 86 juntos definem uma câmara de combustão 88. Adicionalmente, um difusor 90 é posicionado a montante da câmara de combustão 88. O difusor 90 recebe um fluxo de ar da seção de compressor e fornece tal fluxo de ar comprimido para o combustor 80. Mais particularmente, para a realização retratada, o difusor 90 fornece o fluxo de ar comprimido para uma fileira circunferencial única de misturadores de combustível/ar 92.

Consequentemente, o domo de combustor exemplificativo 86 retratado é configurado como um domo anular único, e a fileira circunferencial de misturadores de combustível/ar 92 é fornecida dentro de aberturas formadas em tal domo 86. Contudo, em outras realizações, um domo anular múltiplo pode ser utilizado.

[0021] Um bocal de combustível (não mostrado) fornece combustível para misturadores de combustível/ar 92 de acordo com um desempenho desejado do combustor 80 em vários estados operacionais de motor. Será notado também que, para a realização retratada, uma carenagem anular externa 94 e uma carenagem anular interna 96 estão localizadas a montante da câmara de combustão 88, de modo a direcionar fluxo de ar para os dentro dos misturadores de combustível/ar 92. As carenagens externa e interna 94, 96 podem direcionar também uma porção do fluxo de ar do difusor 90 para uma passagem externa 98 definida entre o forro externo 82 e um revestimento externo 100 e uma passagem interna 102 definida entre o forro interno 84 e um revestimento interno 104. Adicionalmente, para a realização retratada, um cone de suporte interno 106 é mostrado adicionalmente como estando conectado a um suporte de bocal 108 por meio de uma pluralidade de cavilhas 110 e porcas 112. Contudo, outras seções de combustão exemplificativas podem incluir quaisquer outras configurações estruturais adequadas.

[0022] Será observado que certos componentes do combustor 80, tais como os forros externo e interno 82, 84, podem ser formados de um Compósito com Matriz Cerâmica (CMC), que é um material não metálico que tem capacidade para alta temperatura. Os materiais de compósito exemplificativos utilizados para tais forros incluem carboneto de silício, silício, sílica ou materiais de matriz de alumina e combinações dos mesmos. Tipicamente, fibras cerâmicas são integradas na matriz, tais como fibras de reforço estável de oxidação, que incluem monofilamentos como safira e carboneto de silício, assim como em operações e fios que incluem carboneto de silício, silicatos de alumina, e coques e fibras fatiadas, e, opcionalmente, partículas de cerâmica (por exemplo, óxidos de Si, Al, Zr, Y e combinações dos mesmos) e cargas inorgânicas (por exemplo, pirofilita, volastonita, mica, talco, cianita e montmorilonita). Os materiais de CMC podem ter coeficientes de expansão térmica na faixa de cerca de 2,34x10'6 mm/mm/°C (1,3x1o-6 pol/pol/°F) até cerca de 6,3x10-6 mm/mm/°C (3,5x10-6 pol/pol/°F) em uma temperatura de aproximadamente 537,78 a 648,89 °C (1.000 a 1.200 °F).

[0023] Em contrapartida, outros componentes do combustor 80/seção de combustão 26, tais como o revestimento externo 30, revestimento interno 31 e outros membros de suporte da seção de combustão 26, podem ser formados de um metal, tal como uma superliga à base de níquel (que pode ter um coeficiente de expansão térmica de cerca de 14,94-6 a 15,48x10-6 mm/mm/°C (8,3 a 8,6><10-6 pol/pol/°F) em uma faixa de temperatura de aproximadamente 537,78 a 648,89 °C (1.000 a 1.200 graus F) ou superliga à base de cobalto (que pode ter um coeficiente de expansão térmica de cerca de 16,56x10-6 a 16,92x10-6(9,2 a 9,4x10-6 pol/pol/°F)). Portanto, apesar de os forros externo e interno 82, 84 poderem ser melhores para lidar com o ambiente de temperatura extrema apresentado na câmara de combustão 88, tais componentes podem se expandir de modo diferente dos componentes metálicos da seção de combustão devido aos coeficientes incompatíveis de expansão térmica.

[0024] Referindo-se, ainda, à Figura 2, um dispositivo de ignição 114 é fornecido de modo a inflamar a mistura de combustível/ar suprida para a câmara de combustão 88. O dispositivo de ignição exemplificativo 114 retratado é fixado ao revestimento externo 100 do combustor 80 de uma maneira substancialmente fixa. Adicionalmente, o dispositivo de ignição 114 se estende de modo geral ao longo de uma direção axial A2, o que define uma extremidade distai 116 que é posicionada próxima a uma abertura em um membro de combustor da câmara de combustão 88. Mais particularmente, para a realização retratada, a extremidade distai 116 é posicionada próximo a uma abertura 118 definida pelo forro externo 82 do combustor 80 para a câmara de combustão 88. Notavelmente, dados os diferentes materiais que formam o forro externo 82 do combustor 80 e o revestimento externo 100 do combustor 80, a extremidade distai 116 do dispositivo de ignição 114 pode precisar ser móvel em relação ao forro externo 82 do combustor 80. Consequentemente, um conjunto de montagem 120 é fornecido para montar o dispositivo de ignição 114 ao forro externo 82 do combustor 80.

[0025] Referindo-se agora também à Figura 3, uma vista em corte transversal aproximada do dispositivo de ignição exemplificativo 114, do conjunto de montagem 120 e do forro externo 82 do combustor 80 retratados na Figura 2. Conforme mostrado, o conjunto de montagem exemplificativo 120 se estende em torno ou é posicionado adjacente à abertura 118 definida pelo forro externo 82. O conjunto de montagem 120 de modo geral inclui uma virola 122, uma tampa 124 e uma chicana de impacto 126. A virola exemplificativa 122 retratada de modo geral inclui uma porção alargada externa 128; uma porção de contato 130 que se estende em torno/que cerca o dispositivo de ignição 114, e que entra em contato ou é posicionada diretamente adjacente ao dispositivo de ignição 114; e uma porção de fixação 132 fixada à tampa 124. A porção de fixação 132 da virola 122 pode ser fixada de maneira móvel à tampa 124, e a tampa 124 pode, por sua vez, ser fixada de maneira fixa em torno da abertura 118 definida pelo forro externo 82. Consequentemente, a configuração da tampa 124 e da virola 122 pode permitir o movimento do dispositivo de ignição 114 em relação ao forro externo 82 em uma direção paralela a uma direção em que o forro externo 82 se estende.

[0026] Adicionalmente, para a realização retratada, o dispositivo de ignição 114 se estende através da virola 122 de modo que a extremidade distai 116 é posicionada próximo à abertura 118 definida pelo forro externo 82 do combustor 80. Conforme usado no presente documento, “posicionada próximo à abertura 118” se refere à extremidade distai 116 do dispositivo de ignição 114 que se estende através da abertura 118 definida pelo forro externo 82, posicionada na abertura 118 definida pelo forro externo 82, ou posicionada ligeiramente para fora da abertura 118 definida pelo forro externo 82 em relação à câmara de combustão 88. Notavelmente, uma posição da extremidade distai 116 próxima à abertura 118 definida pelo forro externo 82 pode variar pelo menos em parte devido a uma expansão térmica relativa do forro externo 82 e/ou do revestimento externo 100. Consequentemente, o conjunto de montagem 120 pode, portanto, acomodar a posição variante da extremidade distai 116 do dispositivo de ignição 114. Mais especificamente, o dispositivo de ignição 114 pode ser deslizavelmente recebido através da virola 122 de modo que o dispositivo de ignição 114 possa se mover também em relação ao forro externo 82 em uma direção perpendicular à direção que o forro externo 82 se estende.

[0027] Referindo-se agora também à Figura 4, a qual fornece uma vista lateral de uma porção do dispositivo de ignição 114, o dispositivo de ignição 114 de modo geral inclui uma ponta 134, e a ponta 134 é uma porção do dispositivo de ignição 114 que tem a extremidade distai 116 e que se estende através da virola 122 quando o dispositivo de ignição 114 é instalado na seção de combustão 26. A ponta 134 de modo geral inclui uma superfície exterior ou de fora 136 com uma pluralidade de ranhuras ou canais 138 definidos na mesma. Cada canal 138 se estende de modo geral entre uma primeira extremidade 140 e uma segunda extremidade 142. A primeira extremidade 140 é posicionada distante da extremidade distai 116 do dispositivo de ignição 114 em relação à segunda extremidade 142, e a segunda extremidade 142 é configurada como uma extremidade terminal afastada da extremidade distai 116 do dispositivo de ignição 114 (de modo que o canal 138 termine antes de alcançar a extremidade distai 116 do dispositivo de ignição 114). Consequentemente, para a realização retratada, cada canal 138 se estende de modo geral a partir da primeira extremidade 140 até a segunda extremidade 142 em direção à extremidade distai 116 do dispositivo de ignição 114. Mais particularmente, para a realização retratada, cada um dentre a pluralidade de canais 138 se estende de modo geral ao longo da direção axial A2 do dispositivo de ignição 114 em direção à extremidade distai 116 do dispositivo de ignição 114, e são espaçados de modo uniforme, de modo geral, ao longo de uma direção circunferencial C (consultar a Figura 5) do dispositivo de ignição 114.

[0028] Cada um dentre a pluralidade de canais 138 define uma largura de canal e o dispositivo de ignição 114 define adicionalmente uma largura de espaçamento W2. A largura de canal W1 é definida como uma largura do canal 138, de modo geral, ao longo da direção circunferencial C do dispositivo de ignição 114, e a largura de espaçamento W2 é definida como uma distância ao longo da direção circunferencial C entre canais adjacentes 138. Para a realização retratada, cada um dentre a pluralidade de canais 138 pode definir uma largura de canal W1 entre cerca de 0,51 mm (0,02 polegada) e cerca de 5,08 mm (0,2 polegada). Por exemplo, em certas realizações exemplificativas, cada um dentre a pluralidade de canais 138 pode definir uma largura de canal W1 entre cerca de 0,64 milímetro (0,025 polegada) e cerca de 3,81 milímetros (0,15 polegada), ou entre cerca de 0,76 milímetro (0,03 polegada) e cerca de 2,54 milímetros (0,1 polegada). Além disso, para a realização retratada, a largura de espaçamento W2 entre cada canal adjacente 138 pode ser substancialmente a mesma que a largura de canal W-ι. Contudo, em outras realizações exemplificativas, a largura de espaçamento W2 pode ser maior ou menor do que a largura de canal Wi.

[0029] Com referência ainda às figuras, e conforme declarado prevíamente, a segunda extremidade 142 de cada canal 138 é uma extremidade terminal afastada da extremidade distai 116 do dispositivo de ignição 114. Consequentemente, o dispositivo de ignição 114 inclui adicionalmente uma porção de agitação 144 localizada entre as segundas extremidades 142 de cada um dos canais 138 e a extremidade distai 116 do dispositivo de ignição 114. Conforme será descrito em maiores detalhes abaixo, a porção de agitação 144 é configurada para interromper um fluxo de ar através de cada um dentre a pluralidade de canais 138 antes de tal fluxo de ar alcançar a extremidade distai 116 do dispositivo de ignição 114. Ademais, para a realização retratada, a porção de agitação 144 se estende em torno de uma circunferência do dispositivo de ignição 114 entre as segundas extremidades 142 de cada um dentre a pluralidade de canais 138 e a extremidade distai 116 do dispositivo de ignição 114. A porção de agitação 144 do dispositivo de ignição 114 pode definir uma dimensão ao longo da direção axial A2 do dispositivo de ignição 114 de pelo menos cerca de 0,51 mm (0,02 polegada). Por exemplo, a porção de agitação 144 do dispositivo de ignição 114 pode definir uma dimensão ao longo da direção axial A2 do dispositivo de ignição 114 entre cerca de 0,51 mm (0,02 polegada) e cerca de 5,08 mm (0,2 polegada), entre cerca de 0,64 milímetro (0,025 polegada) e cerca de 3,81 milímetros (0,15 polegada), ou entre cerca de 0,76 milímetro (0,03 polegada) e cerca de 2,54 milímetros (0,1 polegada).

[0030] Notavelmente, também com referência agora à Figura 5, que fornece uma vista de extremidade esquemática do dispositivo de ignição 114 próximo à abertura 118 no revestimento externo 82, o dispositivo de ignição 114 define um espaço anular 146 com o forro externo 82 do combustor 80 em torno da extremidade distai 116 do dispositivo de ignição 114. Conforme mostrado, o espaço anular 146 se estende ao longo da direção circunferencial C em torno da extremidade distai 116 do dispositivo de ignição 114. O espaço anular 146 pode permitir uma quantidade antecipada de movimento do dispositivo de ignição 114 em relação ao forro externo 82 do combustor 80 durante operação do motor turbofan 10 devido, por exemplo, às expansões térmicas incompatíveis.

[0031] Ademais, com referência novamente às Figuras 3 e 4, para a realização retratada, as primeiras extremidades 140 da pluralidade de canais 138 são posicionadas para fora da virola 122 em relação ao forro externo 82 do combustor 80, ou, mais especificamente, para fora da porção de contato 130 da virola 122 em relação ao forro externo 82 e à câmara de combustão 88. Durante a operação, a pluralidade de canais 138 opera para manter o dispositivo de ignição 114 dentro de uma temperatura operacional segura. Referindo-se agora também à Figura 6, que fornece uma vista em corte transversal aproximada de um fluxo de ar através de um dentre a pluralidade de canais 138 definida na superfície de fora 136 da ponta 134 do dispositivo de ignição 114, a pluralidade de canais 138 opera também para manter componentes próximos à extremidade distai 116 do dispositivo de ignição 114 dentro de uma temperatura operacional segura. Os canais 138 do dispositivo de ignição exemplificativo 114 recebem um fluxo de ar de resfriamento na primeira extremidade 140, por exemplo, na passagem externa 98, e fornecem tal fluxo de ar de resfriamento através dos respectivos canais 138 para a segunda extremidade 142. O posicionamento da porção de contato 130 da virola 122 adjacente à superfície de fora 136 do dispositivo de ignição 114 entre a primeira e a segunda extremidades 140, 142 dos canais 138 garante que o fluxo de ar é direcionado através dos canais 138. Conforme retratado na Figura 6, ao alcançar as segundas extremidades 142 dos respectivos canais 138, o fluxo de ar de resfriamento é interrompido pela porção de agitação 144 do dispositivo de ignição 114, o que cria um fluxo turbulento que se estende radialmente para fora do dispositivo de ignição 114 para dentro do espaço anular 146 definido pelo dispositivo de ignição 114 com o forro externo de combustor 82. O fluxo de ar de resfriamento interrompido opera para prevenir ou minimizar a ingestão de gases de combustão quentes da câmara de combustão 88 dentro do espaço anular 146 definido pelo dispositivo de ignição 114 com o forro externo de combustor 82. Mais particularmente, o fluxo interrompido se estende para fora e para dentro do espaço anular 146 de modo que não haja nenhuma quantidade, ou uma quantidade mínima, de espaço para quaisquer gases de combustão serem ingeridos.

[0032] Consequentemente, um motor de turbina a gás que tem um dispositivo de ignição define uma pluralidade de canais de acordo com uma ou mais realizações da presente revelação pode reduzir uma temperatura de, por exemplo, um conjunto de montagem que afixa o dispositivo de ignição a um forro externo de combustor, assim como o próprio forro externo de combustor, prevenindo-se ou minimizando-se uma quantidade de gases de combustão ingerida em um espaço anular definido pelo dispositivo de ignição e componentes adjacentes.

[0033] Deve-se observar, no entanto, que a realização exemplificativa representada nas Figuras 2 a 6 é fornecida a título de exemplo apenas. Nas realizações exemplificativas, o motor turbofan 10, e especialmente o dispositivo de ignição 114 pode ter qualquer outra configuração adequada. Por exemplo, em outras realizações exemplificativas, o forro externo 82 pode ser formado de qualquer material adequado, tal como um material metálico adequado. Adicionalmente em outras realizações exemplificativas, a pluralidade de canais 138 pode não se estender de modo geral ao longo da direção axial A2 do dispositivo de ignição 114, mas pode se estender em qualquer outra direção adequada. Por exemplo, em outras realizações exemplificativas, um ou mais dentre a pluralidade de canais 138 pode definir um formato helicoidal geral que se estende em torno da superfície de fora 136 do dispositivo de ignição 114. Adicional ou alternativamente, um ou mais dentre a pluralidade de canais 138 pode ainda se estender linearmente, contudo, tais canais podem definir um ângulo em relação à direção axial A2 do dispositivo de ignição 114. Ademais, apesar da realização retratada, a pluralidade de canais 138 é substancialmente espaçada uniformemente ao longo da direção circunferencial do dispositivo de ignição 114, em outras realizações exemplificativas, a pluralidade canais 138 pode, em vez disso, definir qualquer outro espaçamento não uniforme adequado. Por exemplo, em outras realizações exemplificativas, a pluralidade de canais 138 pode ser espaçada de modo mais próximo um do outro ao longo de um lado do dispositivo de ignição 114 posicionado na porção do combustor a montante 80.

[0034] Adicionalmente, deve ser observado que, apesar de o dispositivo de ignição 114 ser retratado com uma posição de extremidade distai 116 próxima à abertura 118 e ao forro externo 82, a seção de combustão pode, em vez disso, ser configurada de modo que a extremidade distai 116 do dispositivo de ignição 114 se estenda através de qualquer outro membro de combustão adequado que define uma abertura para a câmara de combustão 88. Por exemplo, a seção de combustão 26 pode incluir um ou mais membros estruturais posicionados para dentro do forro externo 82, sendo que a extremidade distai 116 do dispositivo de ignição 114 se posiciona próxima a tal abertura.

[0035] 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.

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 Haste/Bobina de Alta Pressão 36 Haste/Bobina de Baixa Pressão 37 Caminho de Fluxo de Ar de Núcleo 38 Ventilador 40 Lâminas 42 Disco 44 Membro de atuação 46 Caixa de Marchas de Potência 48 Nacela 50 Revestimento ou Nacela de Ventilador 52 Aleta-guia de Saída 54 Seção a Jusante 56 Passagem de Fluxo de Ar de Desvio 58 Ar 60 Entrada 62 Primeira Porção de Ar 64 Segunda Porção de Ar 66 Gases de Combustão 68 Aleta de Estator 70 Lâmina de Rotor de Turbina 72 Aleta de Estator 74 Lâmina de Rotor de Turbina 76 Seção de Escape de Bocal de Ventilador 78 Caminho de Gás Quente 80 Combustor 82 Forro Externo 84 Forro Interno 86 Domo 88 Câmara de Combustão 90 Difusor 92 Misturador de combustível/ar 94 Carenagem externa 96 Carenagem interna 98 Passagem externa 100 Revestimento Externo 102 Passagem interna 104 Revestimento interno 106 Recipiente de suporte interno 108 Suporte de bocal 110 Cavilha 112 Porcas 114 Dispositivo de ignição 116 Extremidade distai 118 Abertura 120 Conjunto de montagem 122 vi rola 124 Tampa 126 Chicana de impacto 128 Porção alargada externa 130 Porção de contato 132 Porção de fixação 134 Ponta 136 Superfície Externa 138 Canal 140 Primeira extremidade 142 Segunda extremidade 144 Porção de agitação 146 Espaço anular W1 W2 A2 C2 Reivindicações

Claims (10)

1. MOTOR DE TURBINA A GÁS caracterizado pelo fato de que compreende: uma seção de compressor; uma seção de turbina localizada à jusante da seção de compressor; e uma seção de combustão (26) disposta entre a seção de compressor e a seção de turbina, sendo que a seção de combustão (26) define uma câmara de combustão (88) e compreende um membro de combustor que define uma abertura (118) para a câmara de combustor (88); um conjunto de montagem (120) que se estende em torno ou é posicionado adjacente à abertura (118) definida pelo membro de combustor, sendo que o conjunto de montagem (120) compreende uma virola (122); e um dispositivo de ignição (114) que se estende através da virola (122) e que inclui uma extremidade distai (116) posicionada próximo à abertura (118) no membro de combustor, sendo que o dispositivo de ignição (114) define uma pluralidade de canais (138), cada canal (138) se estende entre uma primeira extremidade (140) e uma segunda extremidade (142), a primeira extremidade (140) é posicionada distante da extremidade distai (116) do dispositivo de ignição (114) em relação à segunda extremidade (142), e a segunda extremidade (142) é uma extremidade terminal afastada da extremidade distai (116) do dispositivo de ignição (114).

2. MOTOR DE TURBINA A GÁS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de ignição (114) compreende adicionalmente uma porção de agitação (144) entre as segundas extremidades (142) de cada um dos canais (138) e a extremidade distai (116) do dispositivo de ignição (114) para interromper um fluxo de ar através dos canais (138).

3. MOTOR DE TURBINA A GÁS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de ignição (114) define uma abertura anular (146) com o membro de combustor em torno da extremidade distai (116) do dispositivo de ignição (114).

4. DISPOSITIVO DE IGNIÇÃO (114) para uma seção de combustão (26) de um motor de turbina a gás, sendo que a seção de combustão (26) inclui um forro de combustor que define uma abertura (118) e um conjunto de montagem (120) que se estende em torno ou adjacente à abertura (118) definida pelo forro de combustor, em que o conjunto de montagem (120) inclui uma virola (122), e sendo que o dispositivo de ignição (114) é caracterizado pelo fato de que compreende: uma ponta que inclui uma extremidade distai (116) do dispositivo de ignição (114), sendo que a ponta é configurada para se estender através da virola (122) e, pelo menos parcialmente, para dentro da abertura (118) no forro de combustor quando o dispositivo de ignição (114) é instalado no conjunto de combustão, em que a ponta define uma superfície externa, e a superfície externa define uma pluralidade de canais (138), sendo que cada canal (138) se estende entre uma primeira extremidade (140) e uma segunda extremidade (142), a primeira extremidade (140) é posicionada distante da extremidade distai (116) do dispositivo de ignição (114) em relação à segunda extremidade (142), e a segunda extremidade (142) é afastada da extremidade distai (116) do dispositivo de ignição (114).

5. DISPOSITIVO DE IGNIÇÃO (114), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende uma porção de agitação (144) entre as segundas extremidades (142) de cada um dos canais (138) e a extremidade distai (116) para interromper um fluxo de ar de resfriamento através do canal (138).

6. DISPOSITIVO DE IGNIÇÃO (114), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a porção de agitação (144) se estende em torno de uma circunferência do dispositivo de ignição (114) entre as segundas extremidades (142) de cada um dentre a pluralidade de canais (138) e a extremidade distai (116) do dispositivo de ignição (114).

7. DISPOSITIVO DE IGNIÇÃO (114), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a porção de agitação (144) define uma dimensão ao longo de uma direção axial (A2) do dispositivo de ignição (114) de pelo menos cerca de 0,51 mm (0,02 polegada).

8. DISPOSITIVO DE IGNIÇÃO (114), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de canais (138) se estende, de modo geral, ao longo de uma direção axial (A2) do dispositivo de ignição (114).

9. DISPOSITIVO DE IGNIÇÃO (114), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de canais (138) é afastado uniformemente ao longo de uma direção circunferencial (C2) do dispositivo de ignição (114).

10. DISPOSITIVO DE IGNIÇÃO (114), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que cada um dos canais (138) define uma largura entre cerca de 0,51 mm (0,02 polegada) e cerca de 5,08 mm (0,2 polegada).