BR112015010702B1 - Suporte destinado a portar um tubo de evacuação de ar, conjunto para uma turbomáquina e turbomáquina - Google Patents
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Abstract
suporte de tubo de evacuação de ar em uma turbomáquina. a invenção se refere a um suporte (5) destinado a portar um tubo (4) de evacuação de ar carregado em óleo de uma turbomáquina, que compreende uma parte anular (9, 10) radialmente interna, destinada a ser montada em torno do dito tubo (4), e aletas (11) inclinadas em relação à direção axial (a) da parte anular (9, 10) e em relação ao plano radial, a periferia radialmente externa (12) das aletas (11) sendo destinada a ser fixada a um cone de ejeção (1) da turbomáquina.
Description
[0001] A presente invenção se refere a um suporte de tubo de evacuação de ar carregado em óleo de uma turbomáquina.
[0002] Uma turbomáquina, tal como um turborreator ou um turbopropulsor, compreende classicamente, de a montante para a jusante no sentido de escoamento dos gases, uma ventoinha, um compressor de baixa pressão, um compressor de alta pressão, uma câmara de combustão, uma turbina de alta pressão, uma turbina de baixa pressão, e uma tubeira de escape dos gases. A cada estágio de compressor corresponde um estágio de turbina, os dois sendo ligados por uma árvore de modo a formar um corpo, em especial um corpo de baixa pressão e um corpo de alta pressão.
[0003] A árvore do corpo de baixa pressão pode ser vazada e conter um tubo, correntemente chamado de “Center Vent Tube” ou “CVT”. Esse tubo compreende uma parte a montante móvel em rotação, prolongada por uma parte a jusante fixa e permite a evacuação de ar carregado em óleo, proveniente de certos recintos da turbomáquina.
[0004] A parte a jusante desse tubo atravessa um cone de ejeção ao qual ele é ligado por um suporte que compreende uma parte anular interna de seção geral em Ômega, que circunda o tubo, e uma parte cônica fixada ao cone de ejeção e à parte anular interna. A parte cônica compreende furos de passagem de uma vazão de ar de resfriamento que atravessa o cone de ejeção. Por outro lado, a parte cônica do suporte é fixada à parte anular interna por intermédio de parafusos.
[0005] O cone de ejeção é submetido a temperaturas compreendidas entre 650°C e 680°C, enquanto que o tubo pode estar a uma temperatura compreendida entre 450°C e 480°C. Essa diferença de temperatura grande (240°C) gera fenômenos de dilatação térmica, tensões e deslocamentos que o suporte deve poder absorver ao mesmo tempo em que conserva suas qualidades de rigidez.
[0006] Para chegar a um tal compromisso, o suporte atual é relativamente pesado, o que aumenta a massa total da turbina, além de ser custoso.
[0007] A invenção tem notadamente como objetivo trazer uma solução simples, eficaz e econômica a esse problema.
[0008] Com essa finalidade, ela propõe um suporte destinado a portar um tubo de evacuação de ar carregado em óleo de uma turbomáquina, que compreende uma parte anular radialmente interna, destinada a ser montada em torno do dito tubo, caracterizado pelo fato de que ele compreende aletas que se estendem para o exterior a partir da parte anular, as ditas aletas sendo inclinadas em relação à direção axial da parte anular e em relação ao plano radial, a periferia radialmente externa das aletas sendo destinada a ser fixada a um cone de ejeção da turbomáquina.
[0009] Um tal suporte tem um peso relativamente reduzido, é pouco custoso, permite a passagem do ar através do cone de ejeção, e suporta convenientemente os efeitos de dilatações térmicas que podem se produzir em funcionamento, ao mesmo tempo em que assegura sua função de suporte do tubo.
[0010] A título de comparação, um tal suporte é cerca de cinco a seis vezes mais leve do que o suporte atual.
[0011] De acordo com uma característica da invenção, a parte anular interna compreende um anel interno cilíndrico a partir do qual uma copela anular troncônica se estende radialmente para o exterior, cada aleta se estendendo para o exterior no prolongamento da dita copela.
[0012] De preferência, o comprimento do anel interno cilíndrico é inferior ou igual a 0,4 vezes seu diâmetro.
[0013] Dessa maneira, o anel interno cilíndrico é uma guia curta que forma, em uma certa medida, uma ligação rótula entre o tubo e o suporte.
[0014] De acordo com uma outra característica da invenção, cada aleta compreende uma periferia interna ligada à parte anular e uma periferia externa que compreende uma zona de fixação ao cone de ejeção, que forma um ângulo com o resto da aleta.
[0015] Vantajosamente, cada zona de fixação tem a forma de uma porção de cone, complementar do cone de ejeção.
[0016] Por outro lado, as aletas e a parte anular interna podem ser realizadas em superliga à base de Níquel, por exemplo feitas de INCONEL 625 ou feitas de INCONEL 718.
[0017] A título de exemplo, o número de aletas é compreendido entre 3 e 14.
[0018] A invenção se refere também a um conjunto para uma turbomáquina, que compreende um tubo de evacuação de ar carregado em óleo de uma turbomáquina, o dito tubo compreendendo uma parte a montante móvel em rotação e uma parte a jusante fixa, a dita parte a jusante atravessando um cone de ejeção e se estendendo de acordo com o eixo do dito cone de ejeção, a dita parte a jusante sendo circundada pela parte anular interna de um suporte do tipo precitado, de modo a que a dita parte a jusante seja montada axialmente livre em rotação e em translação na dita parte anular interna, as aletas do suporte sendo por outro lado fixadas ao cone de ejeção por sua periferia externa.
[0019] De acordo com uma forma de realização da invenção, o cone de ejeção compreende pelo menos um enrijecedor anular, a periferia externa de cada aleta sendo fixada ao enrijecedor.
[0020] A invenção se refere finalmente a uma turbomáquina, caracterizada pelo fato de que ela compreende um conjunto descrito acima.
[0021] A invenção será melhor compreendida e outros detalhes, características e vantagens da invenção aparecerão com a leitura da descrição seguinte feita a título de exemplo não limitativo em referência aos desenhos anexos nos quais: • a figura 1 é uma vista em perspectiva e em corte axial, de uma parte de uma turbomáquina atual, • a figura 2 é uma vista em corte axial que ilustra a montagem de um suporte atual entre um cone de ejeção e um tubo de evacuação de ar carregado em óleo, • a figura 3 é uma vista em perspectiva da montagem da figura 2, • a figura 4 é uma vista em perspectiva de um suporte de acordo com uma primeira forma de realização da invenção, • a figura 5 é uma vista de lado do suporte da figura 4, • a figura 6 é uma vista em perspectiva da copela troncônica e das aletas do suporte da figura 4, • a figura 7 é uma vista em perspectiva do anel cilíndrico do suporte da figura 4, • a figura 8 é uma vista em perspectiva e em destaque parcial, de uma parte de uma turbomáquina que compreende o suporte da figura 4, • a figura 9 é uma vista em perspectiva e em destaque parcial, de uma parte de uma turbomáquina que compreende um suporte de acordo com uma segunda forma de realização da invenção.
[0022] Uma parte a jusante de uma turbomáquina atual é representada na figura 1 e compreende um cone de ejeção 1 fixado à jusante de um cárter de escape 2, ele próprio situado à jusante de uma turbina de baixa pressão (não representada). O cone de ejeção 1 compreende uma abertura axial 3 em sua extremidade a jusante.
[0023] A turbomáquina compreende também um tubo 4 chamado correntemente de “Center Vent Tube” ou “CVT” que compreende uma parte a montante móvel em rotação (não visível), prolongada por uma parte a jusante fixa 4a e que permite a evacuação de ar carregado em óleo, proveniente de certos recintos da turbomáquina.
[0024] A parte a jusante 4a desse tubo 4 atravessa o cone de ejeção 1 e desemboca a jusante desse último através da abertura 3. A dita parte a jusante 4a é ligada ao cone de ejeção 1 por um suporte 5. Esse último é visível na figura 2 e compreende uma parte anular interna 6 de seção geral em Ômega, que circunda o tubo 4, e uma parte cônica 7 fixada ao cone de ejeção 1 e à parte anular interna 6. A parte cônica 7 compreende furos 8 que permitem a passagem de uma vazão de ar de resfriamento que atravessa o cone de ejeção 1. Por outro lado, a parte cônica 7 do suporte 5 é fixada à parte anular interna 6 por intermédio de parafusos (não representados).
[0025] Como indicado precedentemente, um tal suporte 5 é relativamente pesado e custoso.
[0026] A fim de corrigir esses inconvenientes, a invenção propõe ligar a parte a jusante 4a do tubo 4 ao cone de ejeção 1 pelo suporte 5 ilustrado nas figuras 4 a 8. Esse suporte 5 é realizado pela união de um anel cilíndrico 9, destinado a ser montado em torno do dito tubo 4, e de uma copela troncônica 10 a partir da qual se estendem aletas 11. O comprimento do anel cilíndrico 9 é inferior ou igual a 0,4 vezes seu diâmetro interno. Dessa maneira, o anel cilíndrico 9 é uma guia curta que forma, em uma certa medida, uma ligação rótula entre o tubo 4 e o suporte 5. A copela troncônica 10 é fixada na zona mediana do anel cilíndrico 9. O tubo 4 é também montado livre em rotação e em translação axial no anel 9. Esses diferentes graus de liberdade permitem notadamente compensar as eventuais deformações em funcionamento, devidas por exemplo às tensões mecânicas e térmicas. O anel 9 pode também compreender chanfros voltados radialmente para o interior, ao nível de suas extremidades, de maneira a não danificar o tubo 4 por ocasião da montagem do suporte 5.
[0027] O conjunto representado na figura 6, que forma a copela troncônica 10 assim como as aletas 11, pode ser obtido por recorte e dobragem de uma chapa, antes de ser ficado, por exemplo por brasagem, ao anel interno cilindro 9 representado na figura 7.
[0028] Cada aleta 11 se estende no prolongamento da copela 10, no exterior dessa última, e compreende uma periferia interna ligada à copela 10 assim como uma periferia externa que compreende uma zona de fixação 12 ao cone de ejeção 1, formando um ângulo β com o resto da aleta 11. Cada zona de fixação 12 tem preferencialmente a forma de uma porção de cone e é complementária da superfície interna do cone de ejeção 1. O número de aletas 11 é por exemplo compreendido entre 3 e 14.
[0029] O ângulo α da copela 10 e das aletas 11 em relação ao eixo A do suporte 5 é não reto. O ângulo α de inclinação das aletas 11 permite suportar convenientemente os efeitos de dilatações térmicas que podem se produzir em funcionamento, ao mesmo tempo em que assegura a função de suporte do tubo 4.
[0030] As aletas 11, a copela troncônica e o anel cilíndrico 9 são realizadas em superliga à base de Níquel, por exemplo feitas de INCONEL 625 (NiCr22Mo9Nb) ou feitas de INCONEL 718.
[0031] Um tal suporte 5 é relativamente leve, permite a passagem do ar de resfriamento entre as diferentes aletas 11 e é pouco custoso. A título de comparação, um tal suporte 5 é cerca de cinco a seis vezes mais leve do que o suporte atual ilustrado na figura 2.
[0032] As figuras 9 e 10 ilustram uma variante de realização da invenção, na qual a parede interna do cone de ejeção 1 compreende enrijecedores anulares que se estendem radialmente para o interior. Cada enrijecedor tem uma seção em L, do qual um ramo 13a é fixado por soldagem à parede interna do cone 1 e um outro ramo 13b compreende furos 14 (figura 10).
[0033] Como precedentemente, o suporte 5 é realizado pela união de um anel cilíndrico 9, destinado a ser montado em torno do dito tubo 4, e de uma copela troncônica 10 a partir da qual se estendem aletas 11. O suporte 5 das figuras 9 e 10 difere daquele representado nas figuras 4 a 8 pelo fato de que a periferia radialmente externa de cada aleta compreende uma zona de fixação 12 paralela à aba 13b do enrijecedor que é situado o mais a jusante e aplicada contra a parede a montante dessa aba 13b. Cada zona de fixação 12 compreende um furo 15 disposto em frente ao um furo 14 correspondente.
[0034] Esses furos 14, 15 permitem a passagem de parafusos de fixação do suporte 5 ao enrijecedor 13, destinados a operar junto por exemplo com porcas rebitadas nos furos 15 das aletas 11 do suporte 5, ou nos furos 14 do enrijecedor 13.
Claims (10)
1. Suporte (5) destinado a portar um tubo (4) de evacuação de ar carregado em óleo de uma turbomáquina, que compreende uma parte anular (9, 10) radialmente interna, destinada a ser montada em torno do dito tubo (4), caracterizadopelo fato de que ele compreende aletas (11) que se estendem para o exterior a partir da parte anular (9, 10), as ditas aletas sendo inclinadas em relação à direção axial (A) da parte anular (9, 10) e em relação ao plano radial, a periferia radialmente externa (12) das aletas (11) sendo destinada a ser fixada a um cone de ejeção (1) da turbomáquina.
2. Suporte (5), de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a parte anular interna compreende um anel interno cilíndrico (9) a partir do qual uma copela anular troncônica (10) se estende radialmente para o exterior, cada aleta (11) se estendendo para o exterior no prolongamento da dita copela (10).
3. Suporte (5), de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato de que o comprimento do anel interno cilíndrico (9) é inferior ou igual a 0,4 vezes seu diâmetro.
4. Suporte (5), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizadopelo fato de que cada aleta (11) compreende uma periferia interna ligada à parte anular (9, 10) e uma periferia externa que compreende uma zona (12) de fixação ao cone de ejeção (1), que forma um ângulo com o resto da aleta (11).
5. Suporte (5), de acordo com a reivindicação 4, caracterizadopelo fato de que cada zona de fixação (12) tem a forma de uma porção de cone.
6. Suporte (5), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizadopelo fato de que as aletas (11) e a parte anular interna (9, 10) são realizadas em superliga à base de Níquel, por exemplo feitas de INCONEL 625 ou feitas de INCONEL 718.
7. Suporte (5), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizadopelo fato de que o número de aletas (11) é compreendido entre 3 e 14.
8. Conjunto para uma turbomáquina caracterizadopelo fato de que ele compreende um tubo (4) de evacuação de ar carregado em óleo de uma turbomáquina, o dito tubo (4) compreendendo uma parte a montante móvel em rotação e uma parte a jusante fixa (4a), a dita parte a jusante (4a) atravessando um cone de ejeção (1) e se estendendo de acordo com o eixo (A) do dito cone de ejeção (1), a dita parte a jusante (4a) sendo circundada pela parte anular interna (9, 10) de um suporte (5) conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, de modo que a dita parte a jusante (4a) seja montada axialmente livre em rotação e em translação na dita parte anular interna (9, 10), as aletas (11) do suporte (5) sendo por outro lado fixadas ao cone de ejeção (1) por sua periferia externa (2).
9. Conjunto, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o cone de ejeção compreende pelo menos um enrijecedor anular (13), a periferia externa (12) de cada aleta (11) sendo fixada ao enrijecedor (13).
10. Turbomáquina caracterizada pelo fato de que ela compreende um conjunto conforme definido na reivindicação 8 ou 9.
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