BR112017010675B1 - Dispositivo de resfriamento para uma turbomáquina alimentada por um circuito de descarga - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO DE RESFRIAMENTO PARA UMA TURBOMÁQUINA ALIMENTADA POR UM CIRCUITO DE DESCARGA. A invenção se refere a uma turbomáquina (10) compreendendo: um dispositivo (62) de descarga de um compressor (56), em particular de alta pressão, que inclui pelo menos uma válvula (66) de descarga do dito compressor (56) em que uma saída está ligada a um circuito de descarga (68) apto a evacuar um fluxo de ar de descarga, e pelo menos um dispositivo (50) de resfriamento de pelo menos um membro (18), que compreende um trocador de calor (32) em que uma saída de ar está ligada a um ejetor (46) do tipo bomba a jato, que inclui um conduto (48) de passagem de um fluxo de ar secundário proveniente da dita saída de ar, assim como um bocal (52) de pulverização de um fluxo de ar primário no interior do dito conduto de passagem (48), caracterizada pelo fato de que o bocal (52) está ligado ao dito circuito de descarga (68).

Description

[0001] A invenção refere-se ao campo das turbomáquinas e, em particular, aos turbopropulsores, mas igualmente aos turborreatores de grande potência de fluxo duplo, tais como aqueles utilizados em aeronáutica civil e dotados de um membro no qual circula um óleo de lubrificação que deve ser resfriado de acordo com determinadas fases de funcionamento. Esse membro é, por exemplo, um redutor de velocidade.

[0002] Para aumentar seus desempenhos, ao mesmo tempo que se reduz o ruído e o consumo de combustível, as turbomáquinas, tais como os turbopropulsores, devem ter hélices de tipo “multipás” de grande diâmetro, a baixo regime de rotação. Ora, a potência transmitida à hélice que gira a baixa velocidade, pelo gerador de gás que gira a grande velocidade, por meio de um redutor mecânico de velocidade, gera uma grande quantidade de calor devido às perdas mecânicas, isto é, aos atritos. Será compreendido que esse calor deve ser evacuado ou dissipado de maneira eficaz, para evitar degradar rapidamente os membros mecânicos do redutor, tais como as engrenagens e os mancais, ou degradar as qualidades do lubrificante do redutor, sob pena de constatar a queda do rendimento da turbomáquina. Ora, mesmo com um rendimento próximo ou que ultrapassa ligeiramente os 99%, o redutor de velocidade de uma turbomáquina de uma potência mecânica de 10.000 kW libera, apesar de tudo, uma potência térmica próxima de 100 kW devido às perdas mecânicas. É bem conhecido, no campo da técnica anterior, evacuar esse tipo de calor, isto é, dissipar tal potência térmica, fazendo-se circular o lubrificante do redutor de velocidade, em circuito fechado, por meio de uma bomba ou de um termossifão, em um radiador, tal como um radiador a óleo ou um trocador de calor ar/óleo, por exemplo, um trocador conhecido pelo vocábulo anglo-saxão ACOC, “ar cooled / oil cooler”.

[0003] É conhecido propor um turbopropulsor que inclui um vertedouro no qual é disposto um trocador no qual circula o lubrificante, como é conhecido do documento no EP-0.511.770-A1.

[0004] Em tal turbopropulsor, o ar em movimento que atravessa o trocador evacua o calor para o exterior do vertedouro e o lubrificante resfriado retorna ao redutor de velocidade pelo circuito de resfriamento. Uma porta pode eventualmente estar situada na entrada ou na saída do vertedouro para regular a vazão de ar que atravessa o trocador, a fim de regular a temperatura do lubrificante, por exemplo, para as fases de funcionamento do turbopropulsor de acordo com os quais o radiador é sobredimensionado em relação à potência térmica que deve evacuar.

[0005] Para baixas velocidades do avião, no entanto, e para as quais o turbopropulsor está em funcionamento, o escoamento do ar que atravessa o trocador pode ser insuficiente. Para reparar esse inconveniente, é conhecido propor um turbopropulsor que inclui um dispositivo de resfriamento que inclui um trocador em que uma saída de ar está ligada a um ejetor do tipo bomba a jato. Tal ejetor inclui um conduto de passagem de um fluxo de ar secundário proveniente do trocador que compreende pelo menos um bocal de pulverização de um fluxo de ar primário proveniente de um compressor do turbopropulsor, destinado a acelerar o fluxo de ar secundário por um efeito de venturi. A jusante do bocal, um primeiro trecho de seção reduzida forma um misturador e um segundo trecho, de seção maior, forma um difusor.

[0006] Mais particularmente, foi proposto, nos documentos nos EP-1.018.468-A1 e US-8-261-527-B1, um turbopropulsor do tipo descrito anteriormente, que inclui uma porta montada a jusante do conduto do ejetor, que permite particularmente a regulação do fluxo de ar.

[0007] O bocal de pulverização é geralmente alimentado por uma perfuração, ou conduto de extração, realizada em um compressor do turbopropulsor, de maneira seletiva, por uma válvula que permite fazer circular o fluxo de ar assim extraído em função das necessidades de alimentação do bocal.

[0008] Tipicamente, a bomba a jato é utilizada para atenuar um fluxo de ar secundário insuficiente através do trocador, configuração que surge geralmente para velocidades de escoamento de ar reduzidas através do trocador, por exemplo, quando o avião que equipa a turbomáquina viaja a baixa velocidade ou está parado à espera de uma decolagem.

[0009] Se a maioria das turbomáquinas incluem, de maneira clássica, dispositivos de extração de ar convencionais nos compressores destinados a alimentar diferentes dispositivos como, por exemplo, um dispositivo de pressurização ou de condicionamento de ar da cabine da aeronave associada, as mesmas podem incluir adicionalmente dispositivos de descarga que são destinados a evitar os fenômenos de bombeamento nos compressores dessas turbomáquinas, e em particular nos compressores de alta pressão.

[0010] De fato, em uma turbomáquina, o ar é direcionado através de vários estágios de compressor até uma câmara de combustão. Quando o ar passa através dos estágios de compressor sucessivos, a pressão do ar aumenta. Sob determinadas condições, por exemplo, quando o motor funciona em regimes reduzidos, pode ocorrer um fenômeno de bombeamento.

[0011] O bombeamento é um fenômeno cíclico fundamental próprio dos compressores dinâmicos. De fato, em um compressor, a compressão é obtida por troca de energia no gás colocado em movimento nas fileiras de aletas. À semelhança de uma asa de avião que, sob incidência elevada e a velocidade reduzida, perde sua sustentação e “se solta”, um compressor pode se soltar. À vazão reduzida, o compressor não permite mais empurrar o fluxo de ar. Como o compressor forma a interface de duas redes a pressões diferentes, a saber, respectivamente, uma rede de aspiração e uma rede de repulsão, em caso de desprendimento, a capacidade da rede de repulsão, que apresenta a pressão mais elevada, é suscetível de esvaziar na capacidade da rede de aspiração por uma vazão em contracorrente no compressor.

[0012] Quando a rede de repulsão é suficientemente esvaziada na aspiração, o compressor encontra novas condições de funcionamento que o permitem restabelecer a vazão na direção correta, até que um novo ciclo de instabilidade recomece.

[0013] Essas grandes flutuações cíclicas de vazão, que levam o nome de bombeamento, se assemelham a uma série de choques cujas consequências mecânicas podem ser desastrosas, e provocar, por exemplo, rupturas de aletas, ou vibrações radiais de nível muito grande, com destruição dos dispositivos de vedação internos nos compressores centrífugos.

[0014] As turbomáquinas atuais incluem, por consequência, dispositivos de descarga de seus compressores. Um dispositivo de descarga inclui principalmente uma perfuração ou conduto de extração de grandes dimensões, realizado na repulsão do compressor, por exemplo, o compressor de alta pressão, que permite, para vazões reduzidas, fazer cair a pressão a jusante do compressor a fim de evitar as repulsões e, por consequência, evitar os fenômenos de bombeamento. O ar extraído no compressor pode ser evacuado em diferentes dispositivos no interior ou no exterior do escoamento interno de uma corrente de gás da turbomáquina.

[0015] O dispositivo de descarga é destinado a evacuar o ar sob pressão de acordo com vazões elevadas e, para esse fim, inclui perfurações ou condutos de extração que, para as considerações de obstrução e de eficácia da descarga são sempre posicionados, a jusante do compressor que garante a descarga, sendo que esses condutos devem, por um lado, garantir a descarga de todos os estágios do compressor associado e, por outro lado, ser de dimensões suficientes para permitir a passagem de grandes vazões.

[0016] Uma turbomáquina convencional que apresenta um dispositivo de descarga e um dispositivo de resfriamento do tipo descrito anteriormente pode incluir, portanto, uma perfuração convencional ou conduto de extração e uma perfuração ou conduto de extração dedicado a um dispositivo de descarga, todos os dois realizados no mesmo compressor, e destinados a alimentar, por um lado, o dispositivo de resfriamento e, por outro lado, o dispositivo de descarga em condições, no entanto, similares, isto é, quando a turbomáquina funciona a um regime de rotação reduzida.

[0017] Essa concepção apresenta o inconveniente de multiplicar as perfurações ou condutos de extração no compressor, ou mesmo as válvulas correspondentes.

[0018] A invenção repara esse inconveniente propondo-se uma turbomáquina equipada com uma alimentação pelo menos parcialmente comum desses dispositivos.

[0019] Com esse propósito, a invenção propõe uma turbomáquina que inclui um dispositivo de descarga de um compressor, em particular de alta pressão, que inclui pelo menos uma válvula de descarga do dito compressor em que uma saída está ligada a um circuito de descarga apto a evacuar um fluxo de ar de descarga, e pelo menos um dispositivo de resfriamento de um membro, que inclui um trocador de calor em que uma saída de ar está ligada a um ejetor do tipo bomba a jato, que inclui um conduto de passagem de um fluxo de ar secundário proveniente da dita saída de ar, assim como um bocal de pulverização de um fluxo de ar primário no interior do dito conduto de passagem, em que a pulverização é suscetível de ser seletivamente liberada ou interrompida por intermédio de uma válvula de ejetor, sendo que essa turbomáquina é vantajosamente distinguida pelo fato de que que o bocal está ligada ao dito circuito de descarga.

[0020] De acordo com outras características da invenção: - o circuito de descarga do compressor inclui pelo menos uma saída destinada a evacuar o fluxo de ar de descarga no interior de uma corrente de escoamento interno de gás da turbomáquina, - o circuito de descarga do compressor inclui pelo menos uma saída destinada a evacuar o fluxo de ar de descarga no exterior de uma corrente de escoamento interno de gás da turbomáquina, - o circuito de descarga inclui pelo menos uma saída destinada a evacuar o fluxo de ar de descarga no exterior da turbomáquina, - o circuito de descarga do compressor inclui uma única saída constituída pelo bocal de pulverização, - a válvula de descarga é uma válvula de duas vias em que uma entrada está ligada ao compressor e em que uma saída está ligada ao circuito de descarga e ao bocal do dispositivo de resfriamento, sendo que a pulverização do fluxo de ar primário no bocal é liberada ou interrompida exclusivamente pela válvula de descarga, - a válvula de descarga é uma válvula regulada por pelo menos três vias em que uma entrada está ligada ao compressor, em que uma saída está ligada ao circuito de descarga e em que pelo menos uma saída está ligada a um bocal associado a um dispositivo de resfriamento, sendo que a válvula garante a regulação progressiva da vazão entre suas saídas, - o trocador é um trocador ar/óleo de resfriamento do óleo de lubrificação do membro da turbomáquina. - uma entrada de ar do trocador de cada dispositivo de resfriamento está ligada para sua alimentação de ar exterior a uma tomada de ar que desemboca na superfície de uma nacela de sustentação da turbomáquina, - a turbomáquina inclui pelo menos dois dispositivos de resfriamento em que as entradas de ar dos trocadores estão ligadas a inúmeras saídas de uma válvula de alimentação regulada por pelo menos três vias em que a entrada está ligada a uma tomada de ar comum, sendo que a dita válvula de alimentação garante a regulação progressiva da vazão de ar entre suas pelo menos duas saídas.

[0021] A invenção se refere também a um método de controle de um dispositivo de resfriamento de pelo menos um membro de uma turbomáquina, que inclui um trocador de calor em que uma saída de ar está ligada a um ejetor do tipo bomba a jato que inclui um conduto de passagem de um fluxo de ar secundário proveniente da dita saída de ar, assim como um bocal de pulverização de um fluxo de ar primário no interior do dito conduto de passagem.

[0022] Esse método é distinguido pelo fato de que inclui pelo menos uma etapa de alimentação do bocal de pulverização ao longo da qual alimenta-se o bocal de pulverização com um fluxo de ar de descarga proveniente de um circuito de descarga de um compressor da turbomáquina, e pelo menos uma etapa de corte de alimentação do bocal de pulverização.

[0023] De acordo com outra característica do método, a etapa de alimentação corresponde a um funcionamento em fraca potência da turbomáquina, particularmente um funcionamento em um regime de desaceleração, ao longo do qual uma válvula de descarga, da qual uma saída está ligada ao circuito de descarga, é aberta, e a etapa de corte de alimentação do bocal de pulverização corresponde a um funcionamento em potência nominal ou máxima, ao longo da qual a válvula de descarga é fechada.

[0024] A invenção será mais bem compreendida e outros detalhes, características e vantagens da presente invenção surgirão mais claramente mediante a leitura da descrição que segue, feita a título de exemplo não limitante e em referência aos desenhos anexos, nos quais: - a Figura 1 é uma vista em corte de um turbopropulsor de acordo com um estado anterior da técnica; - a Figura 2 é uma vista esquemática de uma turbomáquina de acordo com um estado anterior da técnica; - a Figura 3 é uma vista esquemática de um primeiro modo de realização de uma turbomáquina realizada conforme a invenção; - a Figura 4 é uma vista em corte de uma primeira variante de um turbopropulsor de acordo com o primeiro modo de realização da invenção; - a Figura 5 é uma vista em corte de uma segunda variante do turbopropulsor de acordo com o primeiro modo de realização da invenção; - a Figura 6 é uma vista em corte de uma terceira variante do turbopropulsor de acordo com o primeiro modo de realização da invenção; - a Figura 7 é uma vista esquemática de um segundo modo de realização de uma turbomáquina realizada conforme a invenção; - a Figura 8 é uma vista em corte de um turbopropulsor de acordo com o segundo modo de realização da invenção; - a Figura 9 é uma vista esquemática de um terceiro modo de realização de uma turbomáquina realizada conforme a invenção; - a Figura 10 é uma vista esquemática de um quarto modo de realização de uma turbomáquina realizada conforme a invenção.

[0025] Na descrição que segue, números de referência idênticos designam peças idênticas ou que têm funções semelhantes.

[0026] É representado na Figura 1 os elementos principais de uma turbomáquina 10 instalada em uma nacela 11 sob a asa 12 de um avião.

[0027] Nesse caso, a turbomáquina 10 é um turbopropulsor, mas essa configuração não é de modo algum limitante da invenção.

[0028] Na parte a montante da mesma se encontra uma hélice 14 colocada em rotação por uma turbina 16, por intermédio de um redutor de velocidade 18.

[0029] A turbina 16 recebe os gases de combustão de uma câmara de combustão que é alimentada de ar por uma circulação interna de ar 20 em que a entrada é efetuada por uma manga de entrada 22, que é posicionada imediatamente a jusante da hélice 14, no início de uma tampa a montante 24 da nacela 11 do turbopropulsor 10. O escoamento de gás que atravessa o turbopropulsor 10 foi representado pelas setas “G”.

[0030] O redutor 18 é alimentado de lubrificante por um circuito de lubrificação 26 que inclui principalmente condutos 28, uma bomba 30 e um trocador de calor 32 destinado a permitir o resfriamento do lubrificante que circula no redutor de velocidade 18.

[0031] O trocador 32 faz parte de um dispositivo de resfriamento 50, que se estende sobre toda a dimensão longitudinal do turbopropulsor. O ar de resfriamento do trocador 32 é extraído a jusante da manga de entrada 22. Utiliza-se para esse fim uma fenda de tomada de ar 34, posicionada na circulação interna de ar 20 da turbomáquina, a jusante da manga de entrada 22, para alimentar um duto de fornecimento de ar 36 que alimenta de ar fresco no trocador 32, alojado em uma parte mediana 38 do dispositivo de resfriamento 50, alargado parar fins de recepção do trocador 32.

[0032] O dispositivo de resfriamento 50 se completa por um duto de evacuação 40, posicionado a jusante da parte central 38 para prolongar a circulação de ar no trocador 32 e para evacuar o ar no ambiente envolvente 60. A vazão através do dispositivo de resfriamento 50 pode, além disso, ser regulada por uma porta 44 posicionada no duto de evacuação 40.

[0033] Em tal turbopropulsor 10, o funcionamento do dispositivo de resfriamento está ligado às condições de funcionamento do turbopropulsor 10.

[0034] Assim, em voo a grande velocidade em regime de cruzeiro, no momento de um voo de longa duração, por exemplo, ou por muito frio, o ar que penetra na fenda de tomada de ar 34, que é encaminhado pelo duto de fornecimento 36 através do trocador 32 e evacuado pelo duto de evacuação 40, resfria de modo geralmente suficiente o trocador 32 e o lubrificante que o atravessa. Sob determinadas condições, pode-se eventualmente ser necessário modular a vazão de ar no dispositivo de resfriamento 50 por meio da porta 44 para evitar um resfriamento muito significativo do lubrificante, que penalizaria então o funcionamento do redutor 18. A porta 44 pode ser vantajosamente controlada pelo dispositivo de regulação automática do funcionamento do turbopropulsor 10 que é, de preferência, do tipo: “de plena autoridade redundante”, isto é, do tipo “FADEC” (Full Authority Digital Engine Control) e que é acionado por um meio elétrico, eletromecânico, hidráulico ou eletro-hidráulico conhecido, tal como um atuador (não representado).

[0035] Em contrapartida, a baixa velocidade, ou em condições de acordo com as quais o fluxo de ar que alcança naturalmente o duto de fornecimento de ar 36 é insuficiente, por exemplo, no momento de uma espera em estacionamento, de uma circulação em desaceleração no solo, ou de um deslocamento por forte calor, é útil acelerar a vazão de circulação de ar no dispositivo 50 de resfriamento.

[0036] Para esse fim, o circuito de resfriamento 50 inclui, a jusante do trocador 32 e a montante do duto de evacuação 40, um ejetor 46 do tipo bomba a jato.

[0037] Como ilustra a Figura 1, tal ejetor 46 inclui principalmente um conduto 48 de passagem de um fluxo de ar secundário proveniente do radiador 32 e pelo menos um bocal 52 de pulverização de um fluxo de ar primário no interior do dito conduto 48, destinado a acelerar o fluxo de ar por um efeito de venturi.

[0038] Como ilustra a Figura 1, o bocal 52 é alimentado de ar primário por um conduto de extração 54 ligado ao compressor 56 do turbopropulsor 10, e a circulação de ar no seio desse conduto de extração 54 pode ser liberada ou interrompida por uma válvula de ejetor 58.

[0039] A injeção de ar primário permite, por efeito de venturi, acelerar o fluxo de ar secundário e, por consequência, quando é necessário aumentar a vazão que atravessa o trocador 32, tendo como efeito um melhor resfriamento.

[0040] A configuração esquemática de tal dispositivo de resfriamento 50 foi igualmente representada em parte e de maneira esquemática na Figura 2 de uma maneira mais geral, em que o dito dispositivo de resfriamento 50 é aplicável a qualquer turbomáquina que inclui um trocador 32 dedicado ao resfriamento de um membro, e não especificamente a um turbomotor que inclui um trocador 32 dedicado ao resfriamento de um redutor 18.

[0041] Em referência à Figura 1, o turbopropulsor 10 inclui também, de maneira clássica, um dispositivo de descarga 62 destinado a evitar os fenômenos de bombeamento no seio do compressor 56.

[0042] O dispositivo 62 inclui sucessivamente uma perfuração 64 ou conduto de extração ligado ao compressor 56 e uma válvula 66 de descarga do dito compressor em que uma saída está ligada a um circuito 68 de descarga apto a evacuar um fluxo de ar de descarga. A válvula 66 de descarga é mais conhecida pelo nome de válvula HBV ou “Handling Bleed Valve”.

[0043] Na Figura 1, foi representado um circuito 68 de descarga constituído por um vertedouro 74 que permite evacuar o ar descarregado do compressor 56 diretamente no ambiente envolvente, mas será compreendido que o circuito de descarga 68 pode assumir outras configurações, como será visto posteriormente em referência a diferentes variantes da invenção.

[0044] Nessa configuração, vê-se tanto na Figura 1 como na Figura 2, que uma turbomáquina, como o turbopropulsor 10, equipada com um dispositivo de resfriamento 50 e com um dispositivo de descarga 62 inclui dois condutos de extrações 54 e 64 e duas válvulas, a saber, uma válvula de ejetor 58 e uma válvula de descarga 66.

[0045] Ora, essas válvulas 58, 66 são controladas em abertura nas mesmas condições de funcionamento da turbomáquina, isto é, para regimes reduzidos de rotação da turbomáquina e a baixa velocidade, por um lado, no âmbito do dispositivo de descarga 62 para evitar os fenômenos de bombeamento no seio do compressor 56 e, por outro lado, no âmbito do dispositivo de resfriamento para aumentar a vazão no trocador 32.

[0046] A redundância de pelo menos os condutos de extrações 54 e 64 penaliza a massa incorporada da turbomáquina 10 e aumenta a complexidade.

[0047] A invenção repara esse inconveniente propondo-se uma turbomáquina 10 do tipo descrito anteriormente, distinguida pelo fato de que que, como ilustram de maneira esquemática as Figuras 3, 7, 9 e 10, o bocal 52 do dispositivo de resfriamento 50 está ligado ao circuito de descarga 68 do dispositivo de descarga 62.

[0048] Mais geralmente, a invenção propõe uma turbomáquina 10 que inclui pelo menos um dispositivo de resfriamento 50 que inclui pelo menos um bocal 52 de pulverização associado a esse dispositivo de resfriamento 50, que está ligado ao circuito de descarga 68 da turbomáquina 10.

[0049] Será compreendido, como será visto na sequência da presente descrição, que a turbomáquina 10 pode incluir vários dispositivos de resfriamento 50 e vários bocais 52 correspondentes, como será descrito em particular para o turbopropulsor 10 das Figuras 7 a 10.

[0050] Essa configuração permite vantajosamente alimentar o bocal 52 do dispositivo 50 de resfriamento com o auxílio do circuito de descarga 68 sem utilizar um conduto de extração específico do tipo do conduto de extração 54 que foi representado em referência à Figura 2, e, portanto, sem necessitar de perfuração suplementar no invólucro do compressor 56. Essa configuração permite, portanto, reduzir o número de condutos implantados na turbomáquina 10.

[0051] De acordo com um primeiro modo de realização da invenção que foi representado na Figura 3, a válvula de descarga é uma válvula 66 de duas vias em que uma entrada está ligada ao compressor 56 e em que uma saída está ligada ao circuito de descarga 68. O bocal 52 do dispositivo 50 de resfriamento está ligado ao circuito de descarga 68 a jusante da saída da válvula 66 de descarga. Consequentemente, a pulverização do fluxo de ar primário no bocal 52 é liberada ou interrompida exclusivamente pela válvula de descarga 66. A válvula de descarga 66 desempenha por consequência o papel de válvula de ejetor.

[0052] De fato, sendo a válvula de descarga 66 controlada em abertura precisamente de acordo com as condições de funcionamento da turbomáquina que são também necessárias para a alimentação do dispositivo 50 de resfriamento, o dito dispositivo de resfriamento 50 pode, portanto, ser alimentado diretamente pela válvula de descarga 66 via o circuito de descarga 68. Essa configuração permite, portanto, reduzir o número de válvulas implantadas na turbomáquina 10, isto é, para os regimes reduzidos de rotação da turbomáquina e a baixa velocidade.

[0053] Como anteriormente mencionado, o circuito de descarga 68 pode assumir diferentes configurações, e o bocal 52 pode ser ligado nesse circuito de descarga 68 seja qual for a configuração.

[0054] Por exemplo, como ilustra a Figura 4, que representa uma primeira variante do primeiro modo de realização da invenção, o circuito de descarga 68 pode incluir pelo menos uma saída 70 destinada a evacuar o fluxo de ar de descarga no interior do escoamento interno de gás do turbopropulsor 10, por exemplo, em uma tubeira 72. O dispositivo de resfriamento 50 inclui uma derivação 55 ligada ao circuito de descarga 68 para permitir alimentar o bocal 52.

[0055] O circuito de descarga 68 do compressor pode também incluir pelo menos uma saída destinada a evacuar o ar extraído no exterior do escoamento interno de gás do turbopropulsor 10. Ainda ali, o dispositivo de resfriamento 50 inclui uma derivação 55 ligada ao circuito de descarga 68 para permitir alimentar o bocal 52.

[0056] Por exemplo, como ilustra a Figura 5, que representa uma segunda variante do primeiro modo de realização da invenção, o circuito de descarga 68 pode incluir uma saída destinada a evacuar o fluxo de ar de descarga diretamente no exterior do turbopropulsor 10, isto é, no ambiente envolvente 60, por intermédio de um vertedouro 74 similar àquele que foi representado anteriormente na Figura 1 em referência ao estado da técnica. O dispositivo de resfriamento 50 inclui nesse caso também uma derivação 55 ligada ao circuito de descarga 68 para permitir alimentar o bocal 52, e essa derivação está, por exemplo, localizada no vertedouro 74.

[0057] Por fim, de acordo com uma terceira variante do primeiro modo de realização da invenção que foi representado na Figura 6, o circuito de descarga do compressor poderia incluir uma única saída constituída pelo bocal 52 de pulverização. Nesse caso, o circuito de descarga 68 anteriormente mencionado é pura e simplesmente substituído pelo bocal de pulverização 52, e o conduto de derivação 55 prolonga a perfuração 64. Essa solução simplifica consideravelmente o circuito de descarga 68, mas necessita, entretanto, de um cálculo rigoroso do dimensionamento do bocal 52 e da vazão através da válvula de descarga 66, a fim que a vazão não seja muito elevada e não corra o risco de provocar um resfriamento muito significativo do trocador 32.

[0058] De acordo com o segundo ao quarto modos de realização da invenção, a válvula de descarga é uma válvula 67 regulada por pelo menos três vias em que uma entrada 69 está ligada ao compressor 56, em que uma saída 71 está ligada ao circuito de descarga 68 e em que pelo menos uma saída 73 está ligada a pelo menos um bocal 52 associado a um dispositivo 50 de resfriamento correspondente, sendo que a válvula 67 garante a regulação progressiva da vazão entre suas saídas.

[0059] Como ilustra a Figura 7, de acordo com um segundo modo de realização da invenção, a turbomáquina 10 inclui apenas um dispositivo de resfriamento 50 e a válvula 67 é uma válvula de três vias que é suscetível de regular a vazão de ar extraído no compressor 56 que a alcança por sua entrada 69, para o distribuir entre sua saída 71 ligada ao dispositivo de descarga 68 e sua saída 73 ligada ao bocal 52 do ejetor 46 do dispositivo de resfriamento 50. A válvula 67 pode, por exemplo, consistir em uma válvula de gaveta que permite uma regulação progressiva da vazão de ar entre suas saídas 71 e 73 fazendo-se variar uma seção de passagem determinada pela posição de uma gaveta.

[0060] Como tal válvula 67 é amplamente conhecida do estado da técnica, não será mais descrita na sequência da presente descrição.

[0061] Essa configuração permite, devido à progressividade da regulação da vazão entre as saídas 71, 73 da válvula 67, regular a vazão de ar enviado ao bocal 52 em função das fases de voo e adaptar os desempenhos do trocador 32 à temperatura do óleo que é por si condicionado pelo ambiente do motor, por exemplo, um ambiente correspondente a uma evolução da aeronave no solo, em voo a baixa altitude ou em voo a alta altitude.

[0062] Como ilustra a Figura 9, de acordo com um terceiro modo de realização da invenção, a turbomáquina 10 inclui dois dispositivos de resfriamento 50, 50' e a válvula de descarga 67 é uma válvula regulada por quatro vias em que uma entrada 69 está ligada ao compressor 56, em que uma saída 71 está ligada ao circuito de descarga 68 e em que duas saídas 73, 73' estão ligadas aos bocais 52, 52', cada um associado a um dos dispositivos 50, 50' de resfriamento independentes. Cada dispositivo 50, 50' inclui um trocador de calor 32, 32' alimentado por uma tomada de ar 34, 34' e uma saída de ar que está ligada a um ejetor 46, 46' do tipo bomba a jato que inclui um conduto 48, 48' de passagem de um fluxo de ar secundário proveniente dessa saída de ar, em que o bocal 52, 52' de pulverização é recebido no interior do dito conduto de passagem 48.

[0063] Nessa configuração, a válvula 67 é suscetível de regular a vazão de ar extraído no compressor 56 que a alcança por sua entrada 69, para o distribuir entre sua saída 71 ligada ao dispositivo de descarga 68 e suas saídas 73, 73' ligadas aos bocais 52, 52' dos ejetores 46, 46' dos dispositivos de resfriamento 50, 50'. Similarmente ao modo de realização precedente, a válvula de descarga 67 pode, por exemplo, consistir em uma válvula de gaveta que permite uma regulação progressiva da vazão de ar entre suas saídas 71, 73 e 73'.

[0064] Essa configuração é particularmente adaptada a uma turbomáquina 10 para a qual, em resposta às restrições de instalação e de volume dos dispositivos de resfriamento 50, 50', é preferencial utilizar vários trocadores 32, 32' de tamanho reduzido em vez de um único trocador de tamanho elevado. Cada trocador 32, 32', alimentado de ar de maneira independente pode também ser ligado a um circuito independente de fluido transportador de calor que resfria o membro 18 de maneira independente.

[0065] Será compreendido que a invenção não é limitada aos modos de realização que incluem válvulas de descarga de três e quatro vias, mas pode compreender uma válvula que inclui um número superior de vias e, por consequência, um número superior de saídas associadas, cada uma, a um dispositivo de resfriamento.

[0066] A Figura 10 ilustra um quarto modo de realização da invenção no qual a válvula de descarga 67 é igualmente uma válvula regulada por quatro vias em que uma entrada 69 está ligada ao compressor 56, em que uma saída 71 está ligada ao circuito de descarga 68 e em que duas saídas 73, 73' estão ligadas aos bocais 52, 52', cada um associado a um dispositivo 50, 50' de resfriamento independente.

[0067] Contudo, nesse terceiro modo de realização, os dispositivos 50, 50' incluem, cada um, trocadores de calor respectivos 32, 32' que são alimentados por uma tomada de ar comum 34. Essa configuração é particularmente adaptada a uma turbomáquina 10 que é recebida em uma nacela 11 para a qual o local disponível não permite dispor de mais de uma tomada de ar 34. Vantajosamente, nesse modo de realização, os trocadores 32, 32' estão ligados a duas saídas 39, 39' de uma válvula de alimentação 35 conformada na forma de uma válvula regulada por três vias em que a entrada 37 está ligada a uma tomada de ar comum 34, sendo que a válvula de alimentação 35 garante a regulação progressiva da vazão de ar entre suas pelo menos duas saídas 39.

[0068] Será compreendido que, no caso de uma turbomáquina que inclui um número superior de dispositivos de resfriamento, poderia ser previsto uma tomada de ar comum 34 ligada a uma válvula de múltiplas vias que inclui a mesma quantidade de saídas que a turbomáquina inclui de dispositivos de resfriamento.

[0069] Será igualmente compreendido que, no terceiro e no quarto modos de realização da invenção, a escolha do número de dispositivos de resfriamento 50, 50' será diretamente ditada pelo local disponível na nacela 11 e pelo custo de implantação de tais dispositivos.

[0070] De uma maneira geral, no modo de realização preferencial da invenção, o trocador 32 é um trocador ar/óleo de resfriamento do óleo de lubrificação de um membro da turbomáquina 10.

[0071] Por exemplo, no caso de um turbopropulsor 10 do tipo daquele que foi representado nas Figuras 4 a 6, o membro é um redutor análogo ao redutor 18 da Figura 1.

[0072] Um resfriamento muito significativo do óleo que circula no trocador 32 poderia penalizar o rendimento desse redutor 18. É importante, portanto, controlar a utilização do ou dos dispositivos de resfriamento.

[0073] Assim, a invenção propõe um método de controle de pelo menos um dispositivo de resfriamento 50 de pelo menos um membro 18 de uma turbomáquina, que inclui um trocador 32 de calor em que uma saída de ar está ligada a um ejetor 46 do tipo bomba a jato que inclui um conduto 48 de passagem de um fluxo de ar secundário proveniente da dita saída de ar, assim como um bocal 52 de pulverização de um fluxo de ar primário no interior do dito conduto de passagem 48, que inclui pelo menos uma etapa de alimentação do bocal 52 de pulverização ao longo da qual alimenta-se o bocal 52 de pulverização por um fluxo de ar de descarga proveniente do circuito de descarga 68 de um compressor da turbomáquina. Essa etapa de alimentação corresponde a um funcionamento a baixa potência da turbomáquina 10, particularmente um funcionamento a um regime de desaceleração, ao longo do qual a válvula de descarga 66, 67 em que uma saída está ligada ao circuito de descarga 68, é aberta. De acordo com os modos de realização da turbomáquina 10, e particularmente no caso da utilização de uma válvula de descarga 67 de várias vias, alimenta-se o bocal 52 de pulverização por um fluxo de ar de descarga regulado pela válvula 67.

[0074] Será compreendido que, uma vez que a utilização da bomba a jato não é mais necessária para melhorar o resfriamento do trocador 18, o método determina uma etapa de corte de alimentação do bocal 52 de pulverização. Essa etapa de corte de alimentação do bocal 52 de pulverização corresponde a um funcionamento a potência nominal ou máxima, ao longo do qual a válvula de descarga 66, 67 é fechada.

[0075] A invenção permite, portanto, compartilhar uma mesma alimentação de ar comprimido em benefício do circuito de descarga 68 e do dispositivo 50 de resfriamento, e compartilhar igualmente o controle dessa alimentação pela utilização de uma válvula 66 ou 67 de descarga comum, o que permite reduzir de maneira útil a massa da turbomáquina 10.

[0076] A invenção permite igualmente compartilhar uma tomada de ar 34 entre vários dispositivos de resfriamento 50, 50'.

[0077] As tomadas de ar 34 ou 34' utilizadas na turbomáquina de acordo com a invenção são, de preferência, fendas de tomada de ar análogas àquela que foi representada nas Figuras 4, 5, 6 e 8. Contudo, a utilização de tomadas de ar do tipo de um vertedouro faceado de tipo Flush ou NACA, ou ainda a utilização de um vertedouro de tipo dinâmico pode ser concebida sem alterar a natureza da invenção, em que a escolha do tipo de tomada de ar é determinada por uma correlação da vazão de ar que é suscetível de fornecer e do dimensionamento dos membros do ou dos dispositivos de resfriamento correspondentes.

[0078] A invenção permite, portanto, simplificar o circuito de resfriamento de um membro de turbomáquina de maneira simples e eficaz.

Claims (12)

1. Turbomáquina (10) compreendendo: - um dispositivo (62) de descarga de um compressor (56), em particular de alta pressão, compreendendo pelo menos uma válvula de descarga do dito compressor (56) em que uma saída está ligada a um circuito de descarga (68) apto a evacuar um fluxo de ar de descarga, e - pelo menos um dispositivo (50) de resfriamento de pelo menos um membro (18), que compreende um trocador de calor (32) em que uma saída de ar está ligada a um ejetor (46) do tipo bomba a jato, que inclui um conduto (48) de passagem de um fluxo de ar secundário proveniente da dita saída de ar, assim como um bocal (52) de pulverização de um fluxo de ar primário no interior do dito conduto de passagem (48), - aracterizada pelo fato de que o bocal (52) está ligado ao dito circuito de descarga (68).

2. Turbomáquina (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o circuito de descarga (68) do compressor (56) compreende pelo menos uma saída destinada a evacuar o fluxo de ar de descarga no interior de uma corrente de escoamento interno (G) de gás da turbomáquina.

3. Turbomáquina (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o circuito de descarga (68) do compressor (56) compreende pelo menos uma saída destinada a evacuar o fluxo de ar de descarga no exterior de uma corrente de escoamento interno (G) de gás da turbomáquina.

4. Turbomáquina (10), de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o circuito de descarga (68) compreende pelo menos uma saída destinada a evacuar o fluxo de ar de descarga no exterior da turbomáquina (10).

5. Turbomáquina (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o circuito de descarga (68) do compressor (56) compreende uma única saída constituída pelo bocal (52) de pulverização.

6. Turbomáquina (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que a válvula de descarga é uma válvula (66) de duas vias em que uma entrada está ligada ao compressor (56) e em que uma saída está ligada ao circuito de descarga (68) e ao bocal (52) do dispositivo (50) de resfriamento, sendo a pulverização do fluxo de ar primário no bocal (52) liberada ou interrompida exclusivamente pela válvula de descarga (66).

7. Turbomáquina (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que a válvula de descarga é uma válvula (67) regulada por pelo menos três vias em que uma entrada está ligada ao compressor (56), em que uma saída está ligada ao circuito de descarga (68) e em que pelo menos uma saída está ligada a um bocal (52) associado a um dispositivo (50) de resfriamento, sendo que a válvula (67) garante a regulação progressiva da vazão entre suas saídas.

8. Turbomáquina (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que o trocador (32) é um trocador de ar/óleo de resfriamento do óleo de lubrificação do membro (18) da turbomáquina.

9. Turbomáquina (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que uma entrada de ar (34) do trocador (32) de cada dispositivo de resfriamento (50) está ligada por sua alimentação de ar exterior a uma tomada de ar (34) que desemboca na superfície de uma nacela (11) de sustentação da turbomáquina (10).

10. Turbomáquina (10), de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que compreende pelo menos dois dispositivos (50, 50') de resfriamento cujas entradas de ar (34, 34') dos trocadores (32, 32') estão ligadas a inúmeras saídas (39) de uma válvula de alimentação (35) regulada cuja entrada (37) está ligada a uma tomada de ar comum (34), sendo que a dita válvula de alimentação (35) garante a regulação progressiva da vazão de ar entre suas pelo menos duas saídas (39).

11. Método de controle de pelo menos um dispositivo (50) de resfriamento de pelo menos um membro (18) de uma turbomáquina (10), que compreende um trocador (32) de calor em que uma saída de ar está ligada a um ejetor (46) do tipo bomba a jato que compreende um conduto (48) de passagem de um fluxo de ar secundário proveniente da dita saída de ar, assim como um bocal (52) de pulverização de um fluxo de ar primário no interior do dito conduto de passagem (48), caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos uma etapa de alimentação do bocal de pulverização (52) ao longo da qual alimenta-se o bocal (52) de pulverização com um fluxo de ar de descarga proveniente de um circuito de descarga (68) de um compressor (56) da turbomáquina (10), e pelo menos uma etapa de corte de alimentação do bocal de pulverização (52).

12. Método de controle, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a etapa de alimentação corresponde a um funcionamento em fraca potência da turbomáquina (10), particularmente um funcionamento em um regime de desaceleração, ao longo do qual uma válvula (66) de descarga, da qual uma saída está ligada ao circuito de descarga (68), é aberta, e em que a etapa de corte de alimentação do bocal (52) de pulverização corresponde a um funcionamento em potência nominal ou máxima, ao longo da qual a válvula de descarga (66) é fechada.

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