BR102016026445A2

BR102016026445A2 - Gas turbine motor

Info

Publication number: BR102016026445A2
Application number: BR102016026445-6A
Authority: BR
Inventors: Wayne Miller Brandon; M. Vondrell Randy; Tomasz Zatorski Darek; Alan Niergarth Daniel
Original assignee: General Electric Company
Priority date: 2015-11-17
Filing date: 2016-11-11
Publication date: 2017-06-27
Also published as: US20170138307A1; CA2948246A1; JP2017096273A; EP3170972A1; CN106870165A; US10436151B2; CN106870165B

Abstract

trata-se de um motor de turbina a gás que inclui um núcleo (16) e um eixo de ligação (86). o eixo de ligação (86) é giratório em torno de uma direção axial (a) do motor de turbina a gás pelo núcleo (16) do motor de turbina a gás. o motor de turbina a gás inclui adicionalmente um ventilador modular (38) que tem uma pluralidade de lâminas de ventilador (40) e uma moldura (102). a pluralidade de lâminas de ventilador (40) é fixada à moldura (102) e a moldura (102) é recebida de modo deslizável no eixo de ligação (86) do motor de turbina a gás. o ventilador modular (38) inclui adicionalmente um membro de fixação (114) que fixa de modo removível a moldura (102) ao eixo de ligação (86) do motor de turbina a gás para instalar de modo removível o ventilador modular (38) no motor de turbina a gás.

Description

“MOTOR DE TURBINA A GÁS” Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se, de modo geral, a um ventilador para um motor de turbina a gás ou, mais particularmente, a um ventilador modular para um motor de turbina a gás.

Antecedentes da Invenção [002] Um motor de turbina a gás inclui geralmente um ventilador e um núcleo dispostos em comunicação de fluxo entre si. Em operação, pelo menos uma porção do ar sobre o ventilador é fornecida a uma entrada do núcleo. Tal porção do ar é progressivamente comprimida por um ou mais compressores até que a mesma alcance uma seção de combustão, em que o combustível é misturado com o ar comprimido e queimado para fornecer gases de combustão. Os gases de combustão são encaminhados através de uma ou mais turbinas, acionando as uma ou mais turbinas. As uma ou mais turbinas podem, por sua vez, acionar os um ou mais compressores através de eixo (eixos) respectivo (respectivos). Em seguida, os gases de combustão são encaminhados através de uma seção de escape, por exemplo, à atmosfera.

[003] Além do acionamento dos um ou mais compressores, o(s) eixo (eixos) podem adicionalmente acionar um ventilador, por exemplo, através de uma caixa de engrenagens. A caixa de engrenagens permite que o(s) eixo (eixos) sejam girados em uma velocidade maior em relação ao ventilador para maior eficiência. Os ventiladores de certos motores de turbina incluir adicionalmente vários componentes para aumentar adicionalmente uma eficiência. Por exemplo, certos ventiladores incluem um mecanismo de mudança de passo operável com uma pluralidade de lâminas de ventilador do ventilador para mudar um passo de cada uma dentre a pluralidade de lâminas de ventilador. Adicionalmente, um ou mais contrapesos de ventilador podem ser fornecidos para assegurar o giro equilibrado do ventilador durante a operação.

[004] Pode ser difícil instalar cada um desses vários componentes do ventilador, e adicionalmente, pode ser difícil manter cada um desses componentes individuais do ventilador. Por exemplo, em certos motores de turbina a gás, cada um desses componentes é instalado e aparafusado a um ou mais membros estruturais a partir de uma extremidade traseira. A fim de alcançar tais componentes, por exemplo, para manutenção ou reparo, todos os componentes posicionados em torno ou à frente de tal componente devem ser também removidos.

[005] Consequentemente, um motor de turbina a gás que tem um ventilador que pode ser instalado e/ou removido de modo mais eficiente e com maior facilidade seria útil.

Descrição Resumida da Invenção [006] 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.

[007] Em uma realização exemplificativa da presente revelação, um motor de turbina a gás é fornecido. O motor de turbina a gás define uma direção axial e inclui um núcleo, um eixo de ligação giratório em torno da direção axial pelo núcleo e um ventilador modular. O ventilador modular inclui uma pluralidade de lâminas de ventilador e uma moldura. A pluralidade de lâminas de ventilador é fixada à moldura e a moldura é recebida de modo deslizável no eixo de ligação do motor de turbina a gás. O ventilador modular inclui adicionalmente um membro de fixação que fixa de modo removível a moldura do ventilador modular ao eixo de ligação do motor de turbina a gás para instalar de modo removível o ventilador modular no motor de turbina a gás.

[008] Em outra realização exemplificativa da presente revelação, um motor de turbina a gás que define uma direção radial é fornecido. O motor de turbina a gás inclui um núcleo e um eixo de ligação, sendo que o eixo de ligação é giratório em torno da direção axial pelo núcleo. O ventilador modular inclui uma pluralidade de lâminas de ventilador e um disco. A pluralidade de lâminas de ventilador é fixada ao disco. O ventilador modular inclui adicionalmente uma moldura. O disco é fixado ou integrado à moldura. A moldura define uma abertura através da qual a moldura é recebida de modo deslizável sobre o eixo de ligação do motor de turbina a gás quando o ventilador modular é instalado no motor de turbina a gás. O ventilador modular inclui adicionalmente um membro de fixação para fixar de modo removível a moldura do ventilador modular ao eixo de ligação do motor de turbina a gás quando o ventilador modular é instalado no motor de turbina a gás.

[009] Essas e outras funções, aspectos e vantagens da presente invenção se tornarão mais bem compreendidos com referência à descrição a seguir e às reivindicações anexas. As figuras anexas, 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 [010] Uma revelação completa e viabilizadora da presente invenção, que inclui o melhor modo da mesma, destinada a um indivíduo 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 extremidade dianteira de um motor de turbina a gás de acordo com outra realização exemplificativa da presente revelação; A Figura 3 é uma vista em corte transversal esquemática de uma extremidade dianteira do motor de turbina a gás da Figura 2, em que um ventilador do motor de turbina a gás exemplificativo está parcialmente desinstalado; A Figura 4 é uma vista em corte transversal aproximada de uma moldura de um ventilador de acordo com outra realização exemplificativa da presente revelação; A Figura 5 é uma vista em corte transversal aproximada de uma moldura de um ventilador e uma extremidade dianteira de um eixo de ligação, cada um de um motor de turbina a gás de acordo com ainda outra realização exemplificativa da presente revelação; A Figura 6 é uma vista em corte transversal aproximada de uma moldura de um ventilador e uma extremidade dianteira de um eixo de ligação, cada um de um motor de turbina a gás de acordo com ainda outra realização exemplificativa da presente revelação; e A Figura 7 fornece uma vista em corte transversal de um membro estrutural e uma moldura de um ventilador, cada um de um motor de turbina a gás de acordo com ainda outra realização exemplificativa da presente revelação.

Descrição Detalhada da Invenção [011] 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 as funções nas figuras. As designações semelhantes ou iguais nas figuras e na descrição foram usadas para se referir às 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 passagem 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.

[012] 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 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.

[013] 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. Um eixo ou bobina de alta pressão (HP) 34 conecta de forma acionável a turbina de HP 28 ao compressor de HP 24. Um eixo 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, seção de combustão 26, seção de turbina e seção de bocal 32 definem, em conjunto, uma passagem de fluxo de ar de núcleo 37.

[014] Para a realização representada, a seção de ventilador 14 inclui um ventilador de passo 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 passo P em virtude de as lâminas de ventilador 40 serem operacionalmente acopladas a um mecanismo de mudança de passo 44 configurado para variar coletivamente o passo das lâminas de ventilador 40 em sincronia. As lâminas de ventilador 40, o disco 42 e o mecanismo de mudança de passo 44 são giratórios, juntos, sobre o eixo geométrico longitudinal 12 pelo eixo de LP 36 através de uma caixa de engrenagens de potência 46. A caixa de engrenagens de potência 46 inclui uma pluralidade de engrenagens para ajustar a velocidade rotacional do ventilador 38 em relação ao eixo de LP 36 a uma velocidade de ventilador rotacional mais eficiente.

[015] 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 invólucro 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 de 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.

[016] 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 37, 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 a passagem de fluxo de ar de núcleo 42 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.

[017] 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 invólucro externo 18, e de lâminas de rotor de turbina de HP 70 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 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 acoplados ao invólucro externo 18, e de lâminas de rotor de turbina de LP 74 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 o giro do ventilador 38.

[018] 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 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 passagem de gás quente 78 para encaminhar os gases de combustão 66 através do motor de turbina de núcleo 16.

[019] Deve-se entender, entretanto, que o motor de turbofan 10 exemplificativo 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 a turbopropulsor.

[020] Referindo-se, agora, à Figura 2, é fornecida uma vista em corte transversal esquemática de uma extremidade dianteira de um motor turbofan 10 de acordo com uma realização exemplificativa da presente revelação. Pelo menos em certas realizações exemplificativas, o motor turbofan exemplificativo 10 retratado na Figura 2 pode ser configurado substancialmente da mesma maneira que o motor turbofan exemplificativo 10 descrito acima com referência à Figura 1. Consequentemente, numeração igual ou similar pode se referir a partes iguais ou similares.

[021] Conforme retratado na Figura 2, o motor turbofan 10 inclui geralmente um ventilador modular 38 que tem uma pluralidade de lâminas de ventilador 40, sendo que cada lâmina uma dentre a pluralidade de lâminas de ventilador 40 é fixada a um disco 42. Mais especificamente, cada lâmina de ventilador 40 define uma base 80 em uma extremidade interna ao longo de uma direção radial R. Cada lâmina de ventilador 40 é acoplada na base 80 ao disco 42 através de um mecanismo de munhão respectivo 82. Para a realização retratada, a base 80 é configurada como um rabo de andorinha recebido dentro de uma fenda em formato de rabo de andorinha correspondente do mecanismo de munhão 82. Contudo, nas outras realizações exemplificativas, a base 40 pode ser fixada ao mecanismo de munhão 82 de qualquer outra maneira adequada. Por exemplo, a base 40 pode ser fixada ao mecanismo de munhão 82 com o uso de uma conexão com pinos, ou qualquer outra conexão adequada. Notavelmente, o mecanismo de munhão 82 facilita o giro de uma lâmina de ventilador respectiva 40 em torno de um eixo geométrico de passo P das lâminas de ventilador respectivas 40.

[022] Adicionalmente, para a realização retratada, o ventilador modular exemplificativo 38 do motor turbofan 10 inclui um mecanismo de mudança de passo 44 para girar cada lâmina da pluralidade de lâminas de ventilador 40 em torno de seus eixos geométricos de passo respectivos P. O mecanismo de mudança de passo 44 pode incluir, em geral, um ou mais atuadores giratórios, um anel uníssono, etc. para facilitar o giro da pluralidade de lâminas de ventilador 40 em torno de seus eixos geométricos de passo respectivos P. Além disso, o ventilador modular exemplificativo 38 inclui uma pluralidade de contrapesos 84 para assegurar, por exemplo, que o ventilador 38 está equilibrado durante a operação. Deve ser observado, contudo, que em outras realizações exemplificativas, o ventilador exemplificativo 38 pode incluir qualquer outra configuração/mecanismo de mudança de passo adequado 44 para mudar o passo da pluralidade de lâminas de ventilador 40. Por exemplo, embora o mecanismo de mudança de passo exemplificativo 44 retratado inclua um ou mais atuadores giratórios, em outras realizações exemplificativas, o mecanismo de mudança de passo 44 pode incluir, em vez disso, um ou mais atuadores lineares, ou qualquer outro mecanismo adequado.

[023] Referindo-se ainda ao motor turbofan exemplificativo 10 da Figura 1, o ventilador modular 38 do motor turbofan exemplificativo 10 retratado na Figura 2 é, quando instalado no motor turbofan 10, acoplado mecanicamente a um núcleo 16. Mais particularmente, o motor turbofan 10 inclui um eixo de ligação 86 que se estende ao longo da direção axial A. Conforme será discutido em maiores detalhes abaixo, o ventilador modular 38 é acoplado ao eixo de ligação 86 quando instalado no motor turbofan 10. Adicionalmente, o eixo de ligação 86 é, por sua vez, giratório em torno da direção axial A por um eixo acionado por turbina do núcleo 16. Mais particularmente, o eixo de ligação 86 é acoplado mecanicamente ao eixo acionado por turbina através de uma caixa de engrenagens de potência 46 (e através de um braço estrutural 89 que acopla o eixo de ligação 86 e a caixa de engrenagens de potência 46, para a realização retratada). Pelo menos em certas realizações exemplificativas, o eixo acionado por turbina pode ser um eixo LP 36 do motor turbofan 10.

[024] Referindo-se, ainda, à Figura 2, o motor turbofan 10 inclui adicionalmente um membro estrutural 90 espaçado do eixo de ligação 86 ao longo de uma direção radial R do motor turbofan 10. O membro estrutural 90 é giratório com o eixo de ligação 86, e mais particularmente, é fixado de modo rígido ao eixo de ligação 86 através do braço estrutural 89. Consequentemente, o membro estrutural 90 é acoplado mecanicamente também ao eixo acionado por turbina através da caixa de engrenagens de potência 46.

[025] O membro estrutural 90 para a realização retratada é sustentado por um conjunto de moldura estacionária 92 através de um ou mais mancais de ventilador 94. O conjunto de moldura 92 é conectado através de uma passagem de fluxo de ar de núcleo 37 para o núcleo 16, tal como um invólucro externo 18 do núcleo 16. Para a realização retratada, o núcleo 16 inclui uma aleta dianteira 96 e uma escora 98, sendo que cada um fornece sustentação estrutural entre o invólucro externo 18 do núcleo 16 e o conjunto de moldura 92. Adicionalmente, o compressor de LP 22 inclui uma aleta de guia de entrada 100. A aleta dianteira 96, escora 98 e aleta de guia de entrada 100 podem adicionalmente ser configuras para condicionar e direcionar a porção do fluxo de ar sobre o ventilador 38 fornecida para a passagem de fluxo de ar de núcleo 37 para aumentar, por exemplo, uma eficiência da seção de compressor.

[026] Adicionalmente, para a realização retratada, os um ou mais mancais de ventilador 94 incluem um mancai esférico dianteiro e dois mancais de rolo localizados atrás do mancai esférico dianteiro. Contudo, em outras realizações exemplificativas, qualquer outro número e/ou tipo adequado de mancais pode ser fornecido para sustentar o giro do ventilador modular 38, assim como o eixo de ligação 86 e o membro estrutural 90. Por exemplo, em outras realizações exemplificativas, os um ou mais mancais de ventilador 94 podem incluir um par (dois) de mancais de rolo cônicos, ou quaisquer outros mancais adequados.

[027] Referindo-se agora também à Figura 3, o ventilador modular 38 é instalado de modo removível no motor turbofan 10. A Figura 3 retrata a extremidade dianteira do motor turbofan exemplificativo 10 da Figura 2, em que o ventilador modular 38 é parcialmente removido. Conforme retratado, o ventilador modular 38 inclui, em geral, uma moldura 102 recebida de modo deslizável no eixo de ligação 86 ao longo da direção axial A.

Particularmente, para a realização retratada, a moldura 102 inclui uma porção interna 104 ao longo da direção radial R, e a porção interna 104 é recebida de modo deslizável no eixo de ligação 86 ao longo da direção axial A. Por exemplo, a moldura 102, e mais particularmente, a porção interna 104 da moldura 102, define uma abertura 106 através da qual a moldura 102 é recebida de modo deslizável sobre o eixo de ligação 86 ao longo da direção axial A.

[028] Além disso, o membro estrutural exemplificativo 90, que é fixado de modo rígido ao eixo de ligação 86 através do braço estrutural 89, se estende, em geral, ao longo da direção axial A e define uma superfície interna 108 ao longo da direção radial R. Uma porção traseira 110 da moldura 102 do ventilador modular 38 define uma superfície externa correspondente 111 ao longo da direção radial R. A superfície externa 111 da porção traseira 110 da moldura 102 faz interface de modo deslizável com a superfície interna 108 do membro estrutural 90 ao longo da direção axial A. Adicionalmente, o membro estrutural 90 inclui um rebordo 112 sobre a superfície interna 108 de modo que quando o ventilador modular 38 é instalado no motor turbofan 10, a porção traseira 110 da moldura 102 do ventilador modular 38 seja contígua ao rebordo 112 sobre a superfície interna do membro estrutural 90.

[029] Notavelmente, embora a moldura 102 seja deslizável em relação ao eixo de ligação 86 e ao membro estrutural 90 ao longo da direção axial A, a moldura 102 pode ser presa ao eixo de ligação 86 e/ou ao membro estrutural 90 ao longo de uma direção circunferencial (isto é, uma direção que se estende em torno de uma linha central axial 12 do motor turbofan 10, não retratada). Especificamente, a moldura 102 pode ser presa ao eixo de ligação 86 e/ou ao membro estrutural 90 ao longo da direção circunferencial, de modo que o giro do eixo de ligação 86 e do membro estrutural 90 girem de modo correspondente à moldura 102. A moldura 102, eixo de ligação 86 e/ou membro estrutural 90 podem definir qualquer configuração adequada para prender tais componentes ao longo da direção circunferencial. Por exemplo, o eixo de ligação 86 e a abertura 106 definidos pela moldura 102 podem definir um formato não circular correspondente, e/ou a superfície interna 108 do membro estrutural 90 e a porção traseira 110 da moldura 102 podem definir um formato não circular correspondente. Alternativamente, contudo, a moldura 102 pode ser fixada ao eixo de ligação 86 e/ou membro estrutural 90 por atrito entre, por exemplo, um membro de fixação 114 (discutido abaixo) e o rebordo 112 do membro estrutural 90.

[030] Adicionalmente, conforme discutido anteriormente, o ventilador modular exemplificativo 38 inclui o mecanismo de mudança de passo 44 para girar a pluralidade lâminas de ventilador 40, o disco 42 ao qual a pluralidade de lâminas de ventilador 40 está anexada, e os um ou mais contrapesos de ventilador 84 para assegurar giro equilibrado do ventilador 38. Para a realização retratada, a moldura 102 do ventilador modular 38 inclui o mecanismo de mudança de passo 44, o disco 42, e os um ou mais contrapesos de ventilador 84 fixados ou integrados ao mesmo. Mais especificamente, para a realização retratada, o disco 42 é configurado como uma porção da moldura 102, os um ou mais contrapesos 84 de ventilador 38 são configurados também como uma porção da moldura 102, e o mecanismo de mudança de passo 44 é configurado também como uma porção da moldura 102.

[031] Referindo-se agora também à Figura 4, a mesma fornece uma vista em corte transversal aproximada de uma extremidade dianteira do eixo de ligação 86 e da moldura 102, sendo que o ventilador modular 38 inclui adicionalmente um membro de fixação 114 para fixar de modo removível a moldura 102 do ventilador modular 38 ao eixo de ligação 86 do motor turbofan 10 para instalar de modo removível o ventilador modular 38 no motor turbofan 10. Conforme retratado, a moldura 102 do ventilador modular 38 define geralmente um lado dianteiro 116 e um lado traseiro 118. O membro de fixação 114 para a realização retratada fixa de modo removível a moldura 102 do ventilador modular 38 ao eixo de ligação 86 no lado dianteiro 116 do ventilador modular 38. Notavelmente, o membro de fixação 114 pode ser qualquer membro de fixação adequado 114 para fixar de modo removível a moldura 102 do ventilador modular 38 ao eixo de ligação 86. Em certas realizações exemplificativas, tais como a realização retratada, o membro de fixação 114 pode ser configurado como uma porca engatada de modo enroscável ao eixo de ligação 86 e configurado para pressionar a moldura 102 do ventilador modular 38 na direção traseira geralmente ao longo da direção axial A quando engatado ao eixo de ligação 86. Mais especificamente, a porca pode pressionar o ventilador modular 38 em uma direção traseira ao longo da direção axial A de modo que o ventilador modular 38 seja pressionado entre a porca e o rebordo 112 sobre na superfície interna 108 do membro estrutural 90. Notavelmente, em certas realizações exemplificativas, o membro de fixação 114 pode definir uma força de preensão para trás Fi sobre a moldura 102 do ventilador 38. A força de preensão para trás F-ι do membro de fixação 114 pode ser maior do que uma quantidade máxima de empuxo F2 gerado pelo ventilador 38 durante a operação. Especificamente, uma razão da força de preensão para trás Fi para a quantidade máxima de empuxo F2 pode ser pelo menos cerca de 1,1:1, tal como, pelo menos, cerca de 1,2:1, pelo menos, cerca de, 1,5:1, pelo menos, cerca de, 1,7:1, ou pelo menos, cerca de 2:1.

[032] Deve ser observado, contudo, que em outras realizações exemplificativas, o membro de fixação 114 pode ser qualquer outro dispositivo adequado para acoplar de modo destacável a moldura 102 do ventilador modular 38 ao eixo de ligação 86. Por exemplo, em outras realizações exemplificativas, o membro de fixação 114 pode ser um pino ou cavilha recebida de modo deslizável através de uma abertura que se estende através da moldura 102 e do eixo de ligação 86 no lado dianteiro 116 da moldura 102. Adicionalmente, ainda em outras realizações exemplificativas, o ventilador 38 pode incluir uma função de retenção secundária para, por exemplo, assegurar que o membro de fixação 114 permaneça fixo ao eixo de ligação 86. Por exemplo, agora em referência à Figura 5 e 6, são fornecidas vistas em corte transversal aproximadas de uma extremidade dianteira de um eixo de ligação 86 e uma moldura 102 de acordo com duas outras realizações exemplificativas da presente revelação. Para a realização da Figura 5, o ventilador 38 inclui adicionalmente um anel de pressão 122 fixado ao eixo de ligação 86 à frente do membro de fixação 114 (por exemplo, porca) para prevenir que o membro de fixação 114 seja removido não intencionalmente. Especificamente, para a realização da Figura 6, o ventilador 38 inclui adicionalmente um pino 124 que se estende através de uma abertura no eixo de ligação 86 à frente do membro de fixação 114 (por exemplo, porca) também para prevenir que o membro de fixação 114 seja removido de modo não intencional.

[033] Referindo-se agora particularmente à Figura 3, o ventilador modular exemplificativo 38 da Figura 2 é retratado com o membro de fixação 114 removido e o ventilador modular 38 parcialmente desinstalado do motor turbofan 10. Conforme mostrado, o ventilador modular 38 pode ser removido como um módulo único ou unidade do motor turbofan 10 removendo-se o membro de fixação 114 e deslizando-se a moldura 102 do motor turbofan 10 para frente ao longo da direção axial A, conforme indicado pela seta 120. Tal configuração permite que o ventilador modular 38 seja instalado e removido do motor turbofan 10 como um módulo único. Adicionalmente, o ventilador modular 38 pode ser instalado dentro do motor turbofan 10 com relativa facilidade, simplesmente deslizando-se o ventilador 38, pré-montado como um módulo de ventilador único, sobre o eixo de ligação 86 e dentro do membro estrutural 90 e fixando-se o ventilador modular 38 em posição apertando-se o membro de fixação 114 a partir do lado dianteiro 116 do ventilador modular 38.

[034] Deve ser observado, contudo, que em outras realizações exemplificativas, o ventilador modular 38 e/ou motor turbofan 10 pode ter qualquer outra configuração adequada. Por exemplo, em outras realizações exemplificativas, a moldura 102 do ventilador modular exemplificativo 38 pode não incluir todos os componentes retratados nas Figuras 2 e 3 fixados ou integrados ao mesmo. Adicional ou alternativamente, em outras realizações exemplificativas, a moldura 102 do ventilador modular exemplificativo 38 pode incluir também componentes não retratados nas Figuras 2 e 3 e/ou não descritos no presente documento. Por exemplo, ainda em outras realizações exemplificativas, o ventilador 38 pode incluir um meio de fixação suplementar para instalar o ventilador modular 38 no motor turbofan 10. Por exemplo, a porção traseira 110 da moldura 102 pode ser configurada como uma função de fixação suplementar que fixa a moldura 102 do ventilador 38, por exemplo, ao membro estrutural 90. Especificamente, referindo-se agora à Figura 7, a mesma fornece uma vista em corte transversal da moldura 102 e do membro estrutural 90 de acordo com uma realização exemplificativa da presente revelação, sendo que a porção traseira 110 da moldura 102 pode incluir funções para fixar a porção traseira 110 da moldura 102 ao membro estrutural 90 para prevenir que o ventilador modular 38 se desinstale no caso de uma falha do eixo de ligação 86. Particularmente, para a realização retratada, a porção traseira 110 da moldura 102 inclui uma pluralidade de dentes 126 que se estende para fora ao longo da direção radial R. Adicionalmente, o membro estrutural 90 inclui uma pluralidade de dentes 128 que se estende para dentro ao longo da direção radial R. Quando o ventilador 38 é instalado, os dentes 126 da porção traseira 110 são posicionados atrás dos dentes 128 do membro estrutural 90, e desalinhados em relação aos dentes 128 do membro estrutural 90 de modo que o ventilador 38 seja travado no lugar.

[035] Adicionalmente, deve ser observado que embora para a realização da Figura 2 e 3, o motor turbofan seja configurado como um motor turbofan de ventilador de passo variável engrenado, em outras realizações exemplificativas, aspectos da presente revelação podem ser incorporados em qualquer outro motor turbofan adequado e/ou qualquer outro motor de turbina a gás adequado (tal como um motor turbopropulsor).

[036] 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 observado que, quando o artigo definido “dito” é usado nas reivindicações antes de um elemento, tal uso é para diferenciar elementos reivindicados de elementos do ambiente identificados pelo artigo definido “o(s)/(a)s” e não incluídos dentro da matéria reivindicada. Adicionalmente, para as reivindicações que não incluem o artigo definido “dito”, o artigo definido “o(s)/a(s)” é usado para identificar os elementos reivindicados.

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 Eixo/Bobina de Alta Pressão 36 Eixo/Bobina de Baixa Pressão 37 Passagem de fluxo de ar de núcleo 38 Ventilador 40 Lâminas 42 Disco 44 Membro de atuação 46 Caixa de engrenagens de potência 48 Nacela 50 Invólucro ou Nacela de Ventilador 52 Aleta de 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 Passagem de Gás Quente 80 Base de lâmina de ventilador 82 Mecanismo de munhão 84 Contrapesos 86 Eixo de ligação 88 Caixa de engrenagens 90 Membro estrutural 92 Conjunto de moldura 94 Mancais de ventilador 96 Aleta Dianteira 98 Escora 100 Aleta de guia de entrada 102 Moldura 104 Eixo de ventilador 106 Abertura 108 Superfície interna de membro estrutural 110 Porção posterior de moldura 112 Rebordo 114 Membro de fixação 116 Lado dianteiro de moldura 118 Lado traseiro de moldura Reivindicações

Claims

1. MOTOR DE TURBINA A GÁS que define uma direção radial (A), sendo que o motor de turbina a gás é caracterizado pelo fato de que compreende: um núcleo (16); um eixo de ligação (86) giratório em torno da direção axial (A) pelo núcleo (16); e um ventilador modular (38) que compreende uma pluralidade de lâminas de ventilador (40); uma moldura (102), sendo que a pluralidade de lâminas de ventilador (40) é fixada à moldura (102) e a moldura (102) é recebida de modo deslizável no eixo de ligação (86) do motor de turbina a gás; e um membro de fixação (114) que fixa de modo removível a moldura (102) do ventilador modular (38) ao eixo de ligação (86) do motor de turbina a gás para instalar de modo removível o ventilador modular (38) no motor de turbina a gás.

2. MOTOR DE TURBINA A GÁS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a moldura (102) define uma abertura (106), e em que a moldura (102) é recebida de modo deslizável no eixo de ligação (86) através da abertura (106).

3. MOTOR DE TURBINA A GÁS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de lâminas de ventilador (40) define, cada uma, um eixo geométrico de passo (P), em que o ventilador modular (38) compreende adicionalmente um mecanismo de mudança de passo (44) para girar a pluralidade de lâminas de ventilador (40) em torno de seus eixos geométricos de passo respectivos (P), e em que o mecanismo de mudança de passo (44) é fixado ou integrado à moldura (102) do ventilador modular (38).

4. MOTOR DE TURBINA A GÁS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ventilador modular (38) compreende adicionalmente um ou mais contrapesos de ventilador (84), e em que os um ou mais contrapesos de ventilador (84) são fixados ou integrados à moldura (102) do ventilador modular (38).

5. MOTOR DE TURBINA A GÁS, de acordo com a reivindicação 1, sendo que o motor de turbina a gás é caracterizado pelo fato de que define uma direção radial (R), em que o motor de turbina a gás compreende adicionalmente um membro estrutural espaçado (90) do eixo de ligação (86) ao longo da direção radial (R), em que o membro estrutural (90) define uma superfície interna (108) ao longo da direção radial (R), e em que uma porção da moldura (102) do ventilador modular (38) faz interface de modo deslizável com a superfície interna (108) do membro estrutural (90).

6. MOTOR DE TURBINA A GÁS, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o membro estrutural (90) inclui um rebordo (112) na superfície interna, e em que a moldura (102) do ventilador modular (38) é contígua ao rebordo (112) na superfície interna (108) do membro estrutural (90).

7. MOTOR DE TURBINA A GÁS, de acordo com a reivindicação 1, sendo que o motor de turbina a gás é caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma caixa de engrenagens de potência (46), em que o núcleo (16) compreende um eixo acionado por turbina, e em que o eixo de ligação (86) é acoplado mecanicamente ao eixo acionado por turbina através da caixa de engrenagens de potência (46).

8. MOTOR DE TURBINA A GÁS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ventilador modular (38) compreende adicionalmente um disco (42), em que cada lâmina da pluralidade de lâminas de ventilador (40) é fixada ao disco (42), e em que o disco (42) é fixado ou integrado à moldura (102) do ventilador modular (38).

9. MOTOR DE TURBINA A GÁS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a moldura (102) do ventilador modular (38) define um lado dianteiro e um lado traseiro, em que o membro de fixação (114) fixa de modo removível a moldura (102) do ventilador modular (38) ao eixo de ligação (86) no lado dianteiro da moldura (102) do ventilador modular (38).

10. MOTOR DE TURBINA A GÁS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o membro de fixação (114) é uma porca engatada de modo enroscável ao eixo de ligação (86), sendo que a porca é configurada para pressionar a moldura (102) do ventilador modular (38) na direção traseira geralmente ao longo da direção axial (A) quando engatada ao eixo de ligação (86).