BR112017015561B1 - Dispositivo para controle do fluxo em uma turbomáquina e turbomáquina - Google Patents

Abstract

Trata-se de um dispositivo (11) para controle do fluxo em uma turbomáquina, preferencialmente, um compressor centrífugo; o dispositivo (11) compreende uma pluralidade de lâminas fixas (110) é uma pluralidade de lâminas ajustáveis (111) adjacente à pluralidade de lâminas fixas (110) de modo que cada uma das lâminas ajustáveis (111) tenha uma interação aerodinâmica com uma das lâminas fixas (110); cada uma das lâminas ajustáveis (111) é girada para rotacionar ao redor de um eixo geométrico fixo (100) substancialmente localizado no centro da pressão da lâmina ajustável; o centro de pressão é avaliado quando a lâmina está em uma orientação de referência.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] Realizações da presente invenção referem-se a dispositivos para controle do fluxo em uma turbomáquina, turbomáquinas e métodos.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Uma turbomáquina compreende fileiras de lâmina estatórica e rotórica, que troca impulso angular com o fluido. Um fluido com impulso angular também é chamado de um fluido de rodopio. O rodopio é dito positivo se o mesmo tiver o mesmo sentido da velocidade escalar de rotação e negativo no caso oposto.

[003] Em uma turbina, as fileiras de lâmina estatórica geram um impulso angular positivo no fluido à custa de uma queda de pressão, enquanto as fileiras de lâmina rotórica extraem esse impulso angular a partir do fluido e convertem o mesmo em torque na haste.

[004] Pelo contrário, em um compressor, as lâminas rotóricas fornecem um impulso angular positivo no fluido à custa de torque na haste, enquanto as fileiras de lâmina estatórica convertem esse impulso angular em um aumento de pressão de fluido.

[005] Esse mecanismo é repetido em cada estágio, por exemplo, para cada par de fileiras de lâmina rotórica e estatórica.

[006] No caso de um compressor, o impulso angular residual após as fileiras de lâmina estatórica pode ser positivo ou negativo ou, certamente, pode desaparecer. Como resultado, o estágio a jusante é dito, respectivamente, descarregado ou sobrecarregado, comparado a um caso de referência onde o fluxo não tem rodopio na entrada.

[007] Na realidade, um impulso angular positivo na entrada de um estágio reduz o trabalho exigido para fornecimento de uma dada quantidade de impulso angular positivo na saída. Isso significa que o estágio absorve uma energia inferior pela mesma vazão de massa e, portanto, o mesmo é dito descarregado.

[008] Pela razão oposta, um impulso angular negativo na entrada de um estágio aumenta a energia absorvida pelo mesmo fluxo de massa. Em tais condições, o estágio é dito sobrecarregado.

[009] Geralmente, comparado à ausência de rodopio de entrada, o trabalho politrópico desenvolvido por um estágio de compressor, por um dado fluxo de massa, é uma quantidade maior se o impulso angular na entrada for negativo (estágio sobrecarregado) e menor se for positivo (estágio descarregado).

[010] Devido à inclinação negativa típica da curva de fluxo de cabeça, um estágio de compressor centrífugo com rodopio positivo entregará a mesma cabeça a um fluxo inferior que um estágio igual sem rodopio de entrada. Pela razão oposta, o fluxo aumentará para um estágio com rodopio negativo na entrada.

[011] Nesse princípio, as aletas guias de entrada ajustáveis (IGV) têm base em: IGV controlam o rodopio na entrada de um estágio, e dessa maneira as mesmas aumentam ou diminuem o fluxo entregue por uma cabeça dada. Nesse sentido, IGV no geral são um dispositivo para controle do fluxo de uma turbomáquina.

[012] No campo de “Óleo & Gás”, compressores centrífugos de múltiplos estágios podem ser equipados com IGV ajustáveis em muitas localizações dentro da máquina. As mesmas são, tipicamente, instaladas na parte da frente do primeiro estágio, mas também existem casos onde IGV estão após um estágio intermediário.

[013] No que diz respeito a um estágio intermediário, IGV conhecidas são definidas pela porção traseira - um tipo de cauda móvel - das lâminas do canal de retorno a montante. Tal cauda pode ser girada ao redor de um eixo geométrico fixo, dessa forma, trabalhando como IGV para o estágio a jusante.

[014] No estado da técnica, essa cauda rotaciona ao redor de um eixo geométrico substancialmente localizado próximo ao seu bordo de ataque e existe uma posição - a da referência - onde essa cauda forma, substancialmente, um aerofólio integrado à parte fixa da lâmina. Em outras palavras, no estado da técnica, as IGV para um estágio intermediário são apenas obtidas dividindo-se uma lâmina convencional em dois pedaços e fazendo-se ajustável um dos pedaços, a denominada cauda. A Figura 1 mostra uma lâmina de um dispositivo de IGV em dois pedaços com uma cauda móvel, de acordo com o estado da técnica.

[015] Dispositivos de IGV conhecidos não atendem completamente as exigências ideais de controlar o fluxo com perdas mínimas e mínima força de atuação, que é a força que um indivíduo deve aplicar para sobrecarregar as forças de resistência e rotacionar as IGV. As forças de resistência compreendem as forças de fricção dentro do mecanismo de atuação e as forças devido à mudança de impulso angular do fluxo. Certamente, uma mudança de impulso angular do fluxo reflete em uma distribuição de pressão sobre o perfil de IGV inteiro e em um torque consequente a ser sobrecarregado em relação ao pivô das IGV.

[016] Em mais detalhe, dispositivos de IGV do estado da técnica têm pelo menos duas desvantagens. A primeira é que o formato aerodinâmico do perfil das IGV não é melhorado em posições diferentes da de referência. A segunda é que a localização do eixo geométrico fixo acima, ao redor do qual uma cauda das IGV possa rotacionar, não minimiza a força de atuação para mover as IGV.

[017] No que diz respeito a primeira desvantagem acima, é evidente que simplesmente rotacionar a cauda ao redor de seu bordo de ataque poderia produzir cantos indesejados tanto no lado de sucção quanto de pressão do perfil integrado, em que, em geral, o perfil integrado é definido pela parte fixa e pela parte ajustável. Tais cantos em giros gerariam perdas de perfil consideráveis. As últimas considerações são, particularmente, relevantes quando as IGV devem fornecer impulso angular negativo, por exemplo, em uma condição em que tanto a vazão de massa quanto o desvio de fluxo são um máximo. Em outras palavras, similarmente ao estágio a jusante, o próprio dispositivo de IGV é dito sobrecarregado para rodopio negativo e descarregado para rodopio positivo.

[018] No que diz respeito a força de atuação, diferentemente, isso é particularmente alto pelo fato de que o pivô está próximo ao bordo de ataque e, portanto, o comprimento do braço de alavanca é maximizado para a maioria de pontos ao longo do perfil de IGV, onde o fluxo aplica sua própria pressão. Isso em giros faz o torque devido à pressão de fluxo particularmente alta.

[019] Portanto, existe uma necessidade geral para um dispositivo melhorado para controle do fluxo.

[020] Uma ideia importante é fornecer tanto as IGV ajustáveis quanto as partes fixas como perfis aerodinâmicos melhorados, cada uma com linha de cambagem apropriada e distribuição de espessura.

[021] Uma ideia adicional é dispor as IGV adjacentes à parte fixa a fim de produzir uma interação aerodinâmica entre as mesmas. Em particular, as IGV e as partes fixas são dispostas a fim de produzir uma interação de vigília e uma interação de campo em potencial entre as mesmas. Interação de vigília é devido à presença de camadas limite viscosas, vigílias e fluxos secundários, o quais se propagam através dos aerofólios a jusante. A interação em potencial, diferentemente, é essencialmente invíscida e é ocasionada pela interferência entre o campo de pressão das fileiras de lâmina adjacentes. Essa interferência diminui uniformemente enquanto a distância entre as fileiras de lâmina aumenta.

[022] Para o presente assunto, as IGV e as partes fixas são projetadas e dispostas de modo que a interação entre duas fileiras de lâmina gere o denominado efeito Coanda, que é a tendência de um jato de fluido de ser atraído para uma superfície próxima. Em particular, o bordo de ataque da parte ajustável é disposto próximo ao bordo de fuga da fixa a fim de produzir uma passagem substancialmente convergente. Em tal passagem substancialmente convergente o fluxo é continuamente acelerado e, dessa forma, liberado como um tipo de jato. Esse jato, que se aproxima do bordo de ataque do próximo aerofólio, é naturalmente atraído por seu lado de sucção. Graças a esse efeito, a camada limite nas IGV móveis permanece fixada também quando as mesmas são rotacionadas por um ângulo que aumenta a carga aerodinâmica nas mesmas (por exemplo, rodopio angular negativo).

[023] Deve ser observado que diferentemente, quando as IGV são rotacionadas para produzir rodopio angular positivo, sua própria carga aerodinâmica diminui e, portanto, não é necessário explorar o efeito Coanda para manter a camada limite fixada. Portanto, de acordo com uma ideia adicional, as IGV estão dispostas de tal maneira que a interação aerodinâmica mencionada anteriormente é maximizada quando as IGV devem fornecer rodopio negativo.

[024] Para o presente assunto, o ângulo das IGV, por exemplo, o ângulo formado pela parte ajustável do dispositivo de IGV em relação à direção meridional, pode variar entre um ângulo mínimo (onde o rodopio negativo é o máximo) e um ângulo máximo (onde o rodopio positivo é o máximo). Quando o ângulo de IGV é o mínimo, também a distância entre a fileira fixa e as lâminas de IGV são um máximo. De acordo com a convenção geral de turbomáquinas, a direção meridional é definida pela direção da soma de vetor das velocidades vetoriais médias axiais e radiais.

[025] Foi observado que o efeito total é maximizado, quando existe uma lâmina de IGV móvel/ajustável para cada lâmina fixa e a posição e disposição relativas são aplicadas para cada par de lâminas fixas e móveis. Essa condição é descrita declarando que as fileiras de lâmina fixa e móvel têm a mesma periodicidade.

[026] De acordo com outra disposição possível, o número de lâminas fixas é o dobro em relação ao número de IGV móveis. Nesse caso a interação aerodinâmica é garantida apenas para metade das lâminas fixas. No entanto, para tais lâminas, o efeito pode ser maximizado replicando-se a mesma posição relativa entre as lâminas fixas e móveis. Eventualmente, nesse caso, metade das lâminas fixas (aquelas as quais não são adjacentes a um móvel) também pode ser lâminas divisoras. Lâminas divisoras é um nome amplamente usado em convenção de turbomáquinas para indicar lâminas que são mais curtas que as outras lâminas e que são dispostas adjacentes às lâminas mais longas.

[027] Deve ser observado que no estado da técnica, a interação de aerodinâmica mencionada anteriormente não é organizada apropriadamente e nem qualquer efeito Coanda é obtido e a camada limite nas IGV móveis tende a ter uma estagnação antecipada em relação ao dispositivo presente quando a carga aerodinâmica nas IGV aumenta. Na realidade, no estado da técnica, o canal entre o bordo de fuga fixo e o bordo de ataque móvel não tem o formato para obter qualquer efeito aerodinâmico específico e, em particular, não é nada convergente. Portanto, o fluxo no canal entre a parte fixa e móvel não é acelerado.

[028] Uma ideia adicional é minimizar a força de atuação dispondo-se o eixo geométrico fixo (também denominado como pivô) próximo ao centro de pressão das IGV, idealmente, coincidente com o mesmo. O centro de pressão de um aerofólio depende de sua carga aerodinâmica. Portanto, enquanto as IGV rotacionam, o centro de pressão descreve uma orbita. A orientação de IGV dando zero rodopios pode ser considerada com a de referência para a definição do centro de pressão das IGV. Esse centro de pressão pode ser usado para alojar o pivô fixo das IGV. Certamente, o centro de pressão instantâneo atual irá mudar seguindo a orbita mencionada anteriormente enquanto as IGV forem rotacionadas, mas na média (tanto para ângulos de rodopio positivo quanto negativo) permanecerá próximo à localização associada com zero rodopios.

[029] O dispositivo para controle do fluxo descrito no presente documento é, preferencialmente, parte de um canal de retorno de um compressor centrífugo e o eixo geométrico de rotação de cada lâmina ajustável é, preferencialmente, paralelo ao eixo geométrico da turbomáquina. No entanto, em outra realização do dispositivo o eixo geométrico de rotação de cada lâmina ajustável pode estar inclinado em relação ao eixo geométrico da turbomáquina.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[030] As primeiras realizações da presente invenção se referem a um dispositivo para controle do fluxo em uma turbomáquina, preferencialmente, um compressor centrífugo.

[031] Tais dispositivos compreendem: uma pluralidade de lâminas fixas; uma pluralidade de lâminas ajustáveis, sendo que a dita pluralidade de lâminas ajustáveis são dispostas adjacentes à dita pluralidade de lâminas fixas de modo que cada uma das ditas lâminas ajustáveis tenha uma interação aerodinâmica com uma das ditas lâminas fixas; e em que: cada uma das ditas lâminas ajustáveis é girada ao redor de um eixo geométrico fixo para rotacionar, em relação a uma orientação de referência, entre um ângulo mínimo e um ângulo máximo; cada uma das ditas lâminas ajustáveis entrega um fluxo substancialmente sem rodopio quando a lâmina está na dita orientação de referência; para cada uma das ditas lâminas ajustáveis, o dito eixo geométrico fixo está substancialmente localizado em um centro de pressão da lâmina, para cada uma das lâminas ajustáveis, o dito centro de pressão é avaliado quando a lâmina está na dita orientação de referência.

[032] As segundas realizações da presente invenção se referem a uma turbomáquina, em particular, um compressor centrífugo que compreende um dispositivo como definido acima.

[033] As terceiras realizações da presente invenção se referem a um método para controle do fluxo de um fluido em uma turbomáquina.

[034] De acordo com tal método, a dita turbomáquina compreende pelo menos uma lâmina fixa e pelo menos uma lâmina ajustável correspondente a jusante da dita pelo menos uma lâmina fixa e que interage aerodinamicamente com a dita pelo menos uma lâmina fixa; o método compreende a etapa de controlar o dito fluxo rotando-se a dita pelo menos uma lâmina ajustável ao redor de um eixo geométrico fixo localizado em um centro de pressão da lâmina; sendo que o dito centro de pressão é avaliado quando a lâmina está em uma orientação de referência.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[035] As Figuras anexas, que estão incorporadas no presente documento e constituem uma parte do relatório descritivo, ilustram realizações da presente invenção e, juntamente com a descrição detalhada, explicam essas realizações. Nas Figuras: A Figura 1 mostra uma esquemática de uma realização do estado da técnica; A Figura 2 mostra uma vista esquemática de um dispositivo para controle do fluxo, em conformidade com realizações da presente invenção; A Figura 3 mostra uma ampliação do detalhe A da Figura 2; As Figura 4 a 6 mostram vistas esquemáticas de um dispositivo para controle do fluxo, em conformidade com a presente invenção, sendo que cada vista se refere a uma orientação diferente das lâminas ajustáveis em relação às lâminas fixas; A Figura 7 mostra uma vista esquemática das direções naturais do curso de um fluido ao redor de uma lâmina ajustável e uma lâmina fixa correspondente do dispositivo; As Figuras 8A a 8D mostram ampliações do detalhe A da Figura 2 com sobreposições da força aerodinâmica e do centro de pressão para orientações diferentes da lâmina ajustável em relação a uma lâmina fixa correspondente do dispositivo; A Figura 9 mostra uma vista esquemática de uma realização do presente dispositivo onde as lâminas fixas incluem lâminas divisoras; e A Figura 10 mostra uma vista esquemática de uma turbomáquina que compreende uma realização do presente dispositivo onde o eixo geométrico de rotação das lâminas ajustáveis está inclinado em relação ao eixo geométrico da turbomáquina.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[036] A descrição a seguir das realizações se refere às Figuras anexas.

[037] A descrição a seguir não limita a invenção. Em vez disso, o escopo da invenção é definido pelas reivindicações anexas.

[038] A referência por todo o relatório descritivo a “uma (1) realização” ou “uma realização” significa que uma função, estrutura ou característica particular descrita em conexão com uma realização é incluída em pelo menos uma realização da presente invenção. Assim, a ocorrência das expressões “em uma (1) realização” ou “em uma realização” em vários momentos ao longo do relatório descritivo não se refere necessariamente à mesma realização. Adicionalmente, as funções, estruturas ou características particulares podem ser combinadas de qualquer maneira adequada em uma ou mais realizações.

[039] A Figura 1 mostra uma esquemática de uma realização do estado da técnica onde o dispositivo 6 compreende uma parte fixa 1 e uma cauda móvel 2 localizada a jusante do bordo de fuga 8 da parte fixa 1. A cauda 2 pode rotacionar ao redor de um pivô 4 localizado na área de bordo de ataque 7 da dita cauda 2. Como um exemplo, a Figura 1 mostra a posição rotacionada 3 correspondente a uma alta condição de giro do fluxo. O lado de sucção da cauda nessa posição 3 é rotulado com uma referência numeral 9. Qualquer seja a posição da cauda 2, a passagem 5 entre a parte fixa 1 e a parte móvel 2 não tem qualquer formato aerodinâmico particular. Foi observado que também o bordo de fuga 8 da parte fixa 1 não tem nem o formato aerodinâmico típico do bordo de fuga de um aerofólio.

[040] A Figura 2 mostra uma vista esquemática de um dispositivo 11 para controle do fluxo, em conformidade com a presente invenção. Nessa realização particular, o dispositivo é parte de um canal de retorno de um compressor centrífugo e o eixo geométrico da máquina é de 200. O dispositivo 11 compreende uma pluralidade de lâminas fixas 110 e uma pluralidade de lâminas ajustáveis 111. Cada uma das ditas lâminas ajustáveis 111 é disposta a fim de ter uma interação aerodinâmica com uma lâmina fixa correspondente 110.

[041] Tanto a lâmina fixa 110 tem o formato de um perfil aerodinâmico, quanto a lâmina ajustável correspondente 111. A lâmina ajustável 111 pode rotacionar sobre um pivô fixo que define um eixo geométrico fixo 100. Em maior detalhe, a lâmina ajustável 111 é girada ao redor do eixo geométrico fixo 100 para rotacionar, em relação a uma orientação de referência, entre um ângulo mínimo e um ângulo máximo. Na Figura 2, o dispositivo é representado na orientação de referência (no seguinte também indicado com a expressão “posição de referência”), por exemplo, quando o fluxo liberado pela lâmina ajustável 111 não tem, substancialmente, rodopio na descarga. A Figura 2 também mostra as posições extremas 112 e 113 recarregáveis pela lâmina ajustável 111. Em particular, uma primeira posição 112 é de tal modo que o fluxo liberado pelo dispositivo 11 tem ângulo de rodopio mínimo e a segunda posição 113 é de tal modo que tem um ângulo de rodopio máximo. Ademais, o rodopio é positivo para a segunda posição 113 e negativo para a primeira posição 112. O detalhe A da Figura 2 está focada na porção do dispositivo onde a interação aerodinâmica entre a lâmina fixa 110 e a lâmina ajustável 111 é gerada.

[042] A Figura 3 mostra uma ampliação do detalhe A da Figura 2. O lado de pressão 25 da lâmina fixa 110 termina com o bordo de fuga 15 da lâmina 110. O lado de sucção 26 da lâmina ajustável 111, diferentemente, começa no bordo de ataque 16 da lâmina ajustável 111. Deve ser observado que o formato do bordo de fuga 15 da lâmina fixa 110 tem formato aerodinâmico e nesse sentido toda a lâmina fixa 110 é dita ter o formato de um perfil aerodinâmico. Essa função pode ser melhor observado se o bordo de fuga 15 for comparado ao bordo de fuga 8 da parte fixa da Figura 1 que mostra um dispositivo do estado da técnica. O formato de tal bordo de fuga 8 não é melhorado para minimizar a espessura da vigília liberada e as perdas de perfil resultantes são, portanto, maiores que para o bordo de fuga 15 da Figura 2. O formato do canal 300 entre a lâmina fixa 110 e a lâmina ajustável 11 deve ser observado. Tal canal 300 é substancialmente convergente de tal maneira que o fluxo que chega a partir do lado de pressão 25 da parte fixa 110 acelera enquanto se move em direção ao lado de sucção 26 da lâmina ajustável 111. Certamente, o formato do canal 300 muda quando a lâmina ajustável 111 rotaciona ao redor do pivô 100. No entanto, para fins da presente invenção, é suficiente que o formato do canal 300 seja substancialmente convergente, quando a lâmina ajustável está na posição de rodopio negativo mínimo 112. Em outras palavras, de acordo com a presente invenção, a distância entre o lado de sucção 26 do bordo de ataque 16 e o lado de pressão 25 do bordo de fuga 15 é a mínima quando a lâmina alcança o ângulo mínimo (primeira posição da lâmina ajustável 111) de modo que o fluxo no canal 300 seja substancialmente acelerado.

[043] As Figuras 4 a 6 mostram vistas esquemáticas de um dispositivo para controle do fluxo, em conformidade com a presente invenção, cada vista que se refere a uma orientação diferente da lâmina ajustável 111. A Figura 4 mostra a lâmina ajustável 111 em sua segunda posição 113 correspondente a uma condição de rodopio positivo máximo, enquanto a Figura 6 mostra a mesma lâmina 111 em sua primeira posição 112 correspondente a uma condição de rodopio negativo mínimo. Na Figura 5, diferentemente, a lâmina ajustável 111 é mostrada em sua posição/orientação de referência, onde o fluxo liberado pelo dispositivo 11 não tem, substancialmente, rodopio. Parece evidente pela comparação das Figuras 4, 5 e 6 que o dispositivo 11 aplica ao fluxo o giro máximo, por exemplo, a mudança máxima de impulso angular, quando a parte móvel está na posição 112 como na Figura 6. Nessa condição, a lâmina ajustável 111 é altamente carregada a partir de um ponto de vista aerodinâmico. Com referência à Figura 1, que mostra uma vista esquemática de um dispositivo 6 do estado da técnica, a condição de carga aerodinâmica alta é a correspondente à posição 3 da cauda (mostrada em linha tracejada). Em dispositivos como esse, a camada limite no lado de sucção 9 da parte móvel 2 tende a se separar. Pelo contrário, na presente invenção, a camada limite é evitada de se separar graças à injeção de fluxo energizado, por exemplo, em alta velocidade vetorial, chegando do canal 300 - como rotulado na Figura 3 - entre a lâmina fixa 110 e a lâmina ajustável 111 do dispositivo 11.

[044] A Figura 7 mostra uma vista esquemática das direções naturais do curso de um fluido 250 ao redor da lâmina fixa 110 e da lâmina ajustável 111 do dispositivo 11 em sua primeira posição 112 de rodopio negativo mínimo. Como pode ser observado, graças ao efeito Coanda, o fluxo continua fixado ao lado de sucção 26 da lâmina ajustável 111 também nessa condição de carga aerodinâmica alta.

[045] As Figuras 8A a 8D mostram ampliações do detalhe A da Figura 2 com sobreposições da força aerodinâmica e do centro de pressão para orientações diferentes da lâmina ajustável 111. A posição do centro de pressão é rotulada com 400A, 400B, 400C e 400D nas Figuras 8A, 8B, 8C e 8D respectivamente. Diferentemente, a posição do pivô, por exemplo, do eixo geométrico de rotação fixo da lâmina ajustável 111, é rotulada com 100. A força aerodinâmica na parte móvel é indicada com 500A, 500B, 500C e 500D respectivamente. A força aerodinâmica é aplicada por definição no centro de pressão. A força 500A a 500D é esquematicamente representada como um vetor de comprimento que aumenta em proporção ao valor atual da força. Pode ser observado que a primeira posição recarregável pela lâmina ajustável 111 (por exemplo, condição de rodopio negativo mínimo), (Figura 8D) corresponde à força aerodinâmica máxima na parte móvel. Na Figura 8C, a posição de referência da lâmina ajustável 111 é esquematicamente representada. De acordo com a presente invenção, o eixo geométrico fixo 100 ao redor do qual a lâmina ajustável 111 pode rotacionar, é substancialmente localizado no centro de pressão 400C, por exemplo, no centro de pressão da lâmina ajustável 111 avaliada quando a mesma lâmina está na posição de referência (Figura 8C). Dessa maneira, o torque necessário para rotacionar a lâmina ajustável 111 ao redor do pivô (eixo geométrico fixo 100) é vantajosamente minimizado.

[046] A Figura 9 mostra uma vista esquemática de uma realização do dispositivo da presente invenção onde as lâminas fixas 110 incluem lâminas longas 110A e lâminas divisoras 110B. Em particular, o efeito Coanda é explorado aqui apenas para as lâminas longas 110A, cada uma das quais tem uma interação aerodinâmica com uma lâmina ajustável correspondente 111, enquanto as lâminas divisoras 110B não interagem com as lâminas ajustáveis 111.

[047] A Figura 10 mostra uma vista esquemática de uma realização de uma turbomáquina 50 que compreende um dispositivo, de acordo com a presente invenção, onde o eixo geométrico fixo 100 das lâminas ajustáveis 111 está inclinado em relação ao eixo geométrico da turbomáquina 200. Nesse caso, as lâminas ajustáveis 111 devem ter o formato apropriado de tal maneira para evitar interferência com as paredes de extremidade 213 e 212 quando as lâminas ajustáveis são rotacionadas. Para esse propósito, um intervalo 211 e 210 entre as paredes de extremidade e as lâminas ajustáveis.

Claims (7)

1. DISPOSITIVO (11) PARA CONTROLE DO FLUXO EM UMA TURBOMÁQUINA, preferencialmente um compressor centrífugo, o dispositivo (11) compreendendo: - uma pluralidade de lâminas fixas (110); - uma pluralidade de lâminas ajustáveis (111), sendo que a pluralidade de lâminas ajustáveis (111) é disposta, em uso, adjacente a jusante à pluralidade de lâminas fixas (110) de modo que cada uma das lâminas ajustáveis (111) tenha uma interação aerodinâmica com uma das lâminas fixas (110); e em que: cada uma das lâminas ajustáveis (111) é girada ao redor de um eixo geométrico fixo (100) para rotacionar, em relação a uma orientação de referência, entre um ângulo mínimo e um ângulo máximo; cada uma das lâminas ajustáveis (111) entrega um fluxo sem rodopio quando a lâmina está na orientação de referência; o dispositivo (11) sendo caracterizado por: para cada uma das lâminas ajustáveis, o eixo geométrico fixo (100) estar localizado em um centro de pressão da lâmina, para cada uma das lâminas ajustáveis (111), o centro de pressão ser avaliado quando a lâmina (111) está na orientação de referência; em que as lâminas fixas (110) e as lâminas ajustáveis (111) são projetadas e dispostas de modo que, em uso, a interação aerodinâmica entre as lâminas fixas (110) e as lâminas ajustáveis (111) gere um efeito Coanda; e em que as lâminas ajustáveis (111) são dispostas de modo que dita interação aerodinâmica é maximizada quando as lâminas ajustáveis (111) fornecem rodopio negativo.

2. DISPOSITIVO (11), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: cada uma das lâminas fixas (110) compreender um bordo de fuga (15), sendo que o bordo de fuga (15) compreende um lado de pressão (25); cada uma das lâminas ajustáveis (111) compreender um bordo de ataque (16), sendo que o bordo de ataque (16) compreende um lado de sucção (26), e em que, para cada uma das lâminas ajustáveis (111), a distância entre o lado de sucção (26) do bordo de ataque (16) e o lado de pressão (25) do bordo de fuga (15) ser a mínima quando a lâmina alcança o ângulo mínimo de modo que o fluxo na passagem (300) entre o lado de sucção (26) do bordo de ataque (16) e o lado de pressão (25) do bordo de fuga (15) seja acelerado.

3. DISPOSITIVO (11), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pela pluralidade de lâminas fixas incluir lâminas longas (110A) e lâminas divisoras (110B), em que cada uma da pluralidade de lâminas ajustáveis (111) é disposta a fim de ter uma interação aerodinâmica com uma das lâminas longas (110A).

4. TURBOMÁQUINA, em particular um compressor centrífugo, caracterizada por compreender um dispositivo (11), conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 3.

5. TURBOMÁQUINA, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo eixo geométrico fixo (4) ser paralelo ao eixo geométrico da turbomáquina (200).

6. TURBOMÁQUINA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 5, caracterizada pelo eixo geométrico fixo (100) ser coplanar com o eixo geométrico (200) da turbomáquina e o eixo geométrico fixo (100) estar inclinado em relação ao eixo geométrico (200) da turbomáquina.

7. TURBOMÁQUINA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, caracterizada pelo dispositivo (11) ser parte de um canal de retorno da turbomáquina.

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