BRPI0907645B1 - difusor para uma turbomáquina e turbomáquina, como um turborreator ou um turbopropulsor de avião - Google Patents
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Abstract
difusor para uma turbomáquina e turbomáquina, como um turborreator ou um turbopropulsor de avião difusor para uma turbomáquina, compreendendo duas telas anulares (118, 120) estendendo-se uma no interior da outra e ligadas entre si por palhetas (126) sensivelmente radiais, caracterizado pelo fato de que a borda periférica a jusante de pelo menos uma das telas comporta entalhaduras (160) regularmente distribuídas em torno do eixo longitudinal do difusor.
Description
[0001] A presente invenção refere-se um difusor para uma turbomáquina e uma turbomáquina, como um turborreator ou um turbopropulsor de avião, comportando um difusor disposto a montante de uma câmara anular de combustão, o difusor e a câmara de combustão sendo cercados por um cárter externo sensivelmente cilíndrico.
[0002] Um difusor turbomáquina pode ter uma forma geral cilíndrica, ou uma forma dobrada em L comportando uma parte a montante radial ligada à sua periferia externa a uma parte cilíndrica a jusante, de acordo com o que o último estágio do compressor disposto a montante do difusor é um estágio axial ou um estágio centrífugo. Nos dois casos, o difusor compreende duas telas anulares sensivelmente paralelas que se estendem uma no interior da outra e que são ligadas entre si por palhetas sensivelmente radiais. O ar que sai do difusor é injetado em um recinto anular delimitado pelo cárter externo para assegurar a alimentação em ar da câmara de combustão.
[0003] A câmara de combustão compreende duas paredes de revolução, respectivamente interna e externa, que são ligadas entre si em suas extremidades a montante, por uma parede anular de fundo de câmara sensivelmente radial. Esta parede de fundo de câmara comporta orifícios de montagem de sistemas de injeção de uma mistura de ar e de combustível dentro da câmara. O combustível é conduzido por injetares regularmente divididos em torno do eixo longitudinal da câmara e se estendendo sensivelmente radialmente para o interior desde o cárter externo. Cada injetar tem uma forma geral sensivelmente em L e compreende um conduta radial a montante que é fixado em sua extremidade radialmente externa sobre o cárter externo e que é ligado em sua extremidade radialmente interna a uma cabeça ou um nariz se estendendo sensivelmente axialmente em direção a jusante, esta cabeça sendo encaixada em um sistema de injeção de mistura ar/combustível.
[0004] Na técnica atual, as bordas periféricas a jusante das telas do difusor estão situadas em uma distância relativamente grande em direção axial dos
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2/8 condutos radiais dos injetares de combustível. Quando de uma operação de desmontagem de um injetar de um motor montado, esta distância ou este jogo axial é com efeito necessária para deslocar em translação axial este injetar em direção a montante a fim de desengatar a sua cabeça axial do sistema de injeção correspondente. Os injetares são desmontados notadamente para retirar os depósitos de fuligem e de coque sobre as cabeças dos injetares, que poderíam obstruir a alimentação de combustível da câmara. Contudo, o jogo axial acima citado que não tem nenhuma influência sobre a alimentação em ar da câmara de combustão, provoca um aumenta do comprimento ou dimensão axial da turbomáquina e, assim, um aumenta da massa da turbomáquina, o que é sempre prejudicial na indústria aeronáutica.
[0005] A invenção tem notadamente por objetivo apresentar uma solução simples, eficaz e econômica a estes problemas.
[0006] Ela propõe, para esse efeito, um difusor para uma turbomáquina, compreendendo duas telas anulares que se estendem uma no interior da outra e ligadas entre si por palhetas sensivelmente radiais, caracterizado em que a borda periférica a jusante de pelo menos uma das telas comporta entalhaduras regularmente distribuídas em torno do eixo longitudinal do difusor.
[0007] O difusor pode ser do tipo axial e comportar duas telas sensivelmente cilíndricas e paralelas entre si, ou fazer parte de um conjunta difusor-retificador, este conjunta comportando duas telas de secção sensivelmente em L.
[0008] A invenção propõe igualmente uma turbomáquina, como um turborreator ou um turbopropulsor de avião, caracterizada em que ela compreende um difusor anular como descrito acima e uma câmara anular de combustão disposta à jusante do difusor e dentro de um cárter externo da turbomáquina, a câmara de combustão sendo alimentada em combustível por injetares dispostas entre o difusor e a câmara e se estendendo sensivelmente radialmente para o interior desde o cárter externo, as entalhaduras da borda periférica a jusante da ou de cada tela do difusor sendo alinhadas em direção axial com os injetares de forma a permitir uma translação para a montante de cada injetar em uma entalhadura da ou de cada tela para a
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3/8 desmontagem deste injetor.
[0009] De acordo com a invenção, as entalhaduras das telas do difusor autorizam um retrocesso suficiente dos injetares para desprender os mesmos dos sistemas de injeção e permitir sua desmontagem. O difusor pode assim ser aproximado axialmente dos injetares de combustível e da câmara de combustão de forma a reduzir, ou mesmo suprimir, o jogo axial entre as bordas periféricas a jusante das telas do difusor e os condutas radiais dos injetares. O comprimento da turbomáquina então é diminuído significativamente.
[0010] O difusor de acordo com a invenção pode ser um difusor axial ou fazer parte de um conjunta difusor-retificador.
[0011] De preferência, as duas telas do difusor compreendem ao nível das suas bordas periféricas a jusante das entalhaduras que são alinhadas radialmente duas a duas de uma tela à outra e que são alinhadas axialmente com os injetares de combustível.
[0012] As entalhaduras têm, por exemplo, uma forma geral de U ou de C cuja abertura é orientada para a jusante. A ou cada tela do difusor pode comportar de 16 a 20 entalhaduras regularmente distribuídas em torno do eixo longitudinal do difusor, de acordo com o número de injetar da câmara de combustão.
[0013] Estas entalhaduras podem ter um comprimento em direção axial e uma largura em direção circunferencial da ordem de cerca de 10 mm. As dimensões das entalhaduras são determinadas notadamente em função das dimensões dos injetares, de modo que as entalhaduras possam acolher estes injetares quando estão na sua posição recuada na qual são desacoplados dos sistemas de injeção. O comprimento das entalhaduras é, portanto, determinado pela distância necessária para desacoplar as cabeças dos injetares dos sistemas de injeção, e a sua largura é determinada pelo diâmetro externo ou pelo volume ocupado transversal dos condutas radiais dos injetares.
[0014] Vantajosamente, as entalhaduras são formadas sobre uma parte de extremidade a jusante da ou de cada tela do difusor que se estende a jusante das palhetas, de forma a não perturbar o escoamento do ar em saída do difusor. A parte
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4/8 de extremidade a jusante da ou de cada tela pode ser reforçada e tomado rígida por pelo menos uma sobre-espessura ou um reforçador de forma a limitar as vibrações desta parte de extremidade em funcionamento. A borda periférica a jusante da ou de cada tela pode, além disso, ser do tipo “com borda caída” e ser conectada a um rebordo anular sensivelmente radial por uma zona de ligação anular que tem um perfil arredondado em secção.
[0015] A invenção será compreendida melhor e outros detalhes, características e vantagens da presente invenção aparecerão mais claramente na leitura da descrição que segue feita a título de exemplo não limitativo e em referência aos desenhos anexos, nos quais:
- a figura 1 é uma semi-vista esquemática em corte axial de um conjunto difusor-retificador e de uma câmara de combustão de uma turbomáquina de acordo com a técnica anterior,
- a figura 2 é uma vista correspondendo à figura 1 e representa uma turbomáquina de acordo com a invenção,
- a figura 3 é uma vista esquemática em perspectiva da turbomáquina da figura 2, vista a jusante e de lado,
- a figura 4 é uma vista esquemática de cima do injetor de combustível e do conjunto difusor-retificador da figura 3,
- a figura 5 é uma vista esquemática parcial em corte axial de um conjunto difusor-retificador de uma turbomáquina de acordo com uma variante de realização da invenção,
- a figura 6 é uma vista esquemática parcial em corte axial de um conjunto difusor-retificador de uma turbomáquina de acordo com outra variante de realização da invenção,
- a figura 7 é uma semi-vista esquemática em corte axial de um difusor axial de acordo com a invenção e uma câmara de combustão de uma turbomáquina. [0016] Refere-se primeiro à figura 1 que representa uma parte de uma turbomáquina, como um turborreator ou um turbopropulsor de avião, comportando de montante a jusante, no sentido do escoamento dos gases no interior da
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5/8 turbomáquina, um estágio centrífugo de compressor (não representado), um conjunto difusor-retificador 10 dobrado em L e uma câmara de combustão 12.
[0017] O conjunto difusor-retificador 10 compreende uma parte anular a montante 14 sensivelmente radial formando o difusor, ligada em sua periferia externa a uma parte anular a jusante 16 sensivelmente cilíndrica ou troncônica formando o retificador. O conjunto 10 define um conduto anular em L cuja entrada é alinhada radialmente com a saída do estágio centrífugo de compressor, e cuja saída é orientada para a jusante. O ar que sai do retificador 16 penetra em um recinto anular delimitado por um cárter externo 38 sensivelmente cilíndrico no qual é disposta a câmara de combustão 12 para assegurar a alimentação em ar desta câmara de uma maneira conhecida bem do versado na técnica.
[0018] O conjunto 10 comporta duas telas anulares 18, 20 de secção em L que são paralelos e que são ligadas entre si por palhetas sensivelmente radiais. Cada tela 18, 20 comporta uma parte radial a montante ligada em a sua periferia externa a uma parte a jusante sensivelmente cilíndrica ou troncônica. As paredes radiais das telas 18, 20 são ligadas entre si pelas palhetas não representadas, e as suas paredes cilíndricas são ligadas por palhetas 26.
[0019] No exemplo representado, as palhetas 26 estendem-se por uma fração apenas da dimensão axial das partes cilíndricas das telas 18, 20, e as partes de extremidade destas telas que se estendem a jusante das palhetas 26 são paralelas entre si.
[0020] A câmara de combustão 12 tem uma forma geral anular e comporta duas paredes de revolução coaxiais 28, 30 se estendendo uma no interior da outra e ligadas às suas extremidades a montante por uma parede anular 32 de fundo de câmara.
[0021] A parede de revolução externa 28 da câmara é ligada à sua extremidade a jusante a um flange anular 34 radialmente externo de fixação a um flange anular 36 do cárter externo 38.
[0022] A parede de revolução interna 30 da câmara é ligada à sua extremidade a jusante a um flange anular 40 radialmente interno de fixação a um flange anular 42
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6/8 previsto na extremidade a jusante de um apoio anular a jusante 44 de suporte do conjunto difusor-retificador 10. A extremidade a montante do apoio 44 é conectada à extremidade radialmente interna da tela 20 do conjunto 10.
[0023] A parede 32 de fundo de câmara comporta orifícios de montagem de sistemas 46 de injeção de mistura de ar e de combustível no interior da câmara, o ar proveniente do conjunto 10 e que o combustível sendo conduzidos por injetares 48 fixados sobre o cárter externo 38 e regularmente divididos sobre uma circunferência em torno do eixo longitudinal da câmara.
[0024] Cada injetar 48 compreende um conduta radial 50 que se estende radialmente para o interior desde a sua extremidade radialmente externa fixada pelo cárter externo 38. A extremidade radialmente interna do conduta radial 48 é conectada a um nariz ou uma cabeça 52 de injeção de combustível que se estende axialmente para a jusante e é encaixada em um dispositivo de centragem de um sistema de injeção 46.
[0025] Na técnica atual, quando a cabeça de injeção 52 de um injetar é encaixada sobre uma distância axial 54 no dispositivo de centragem do sistema de injeção 46, as bordas periféricas a jusante das telas 18, 20 do conjunta 10 devem ser afastadas dos condutas radiais 50 dos injetares de um jogo axial 56 pelo menos igual a esta distância axial 54. Este jogo axial 56 é com efeito necessário para poder deslocar em translação axial em direção a montante o injetar para desacoplá-lo do sistema de injeção 46. Esta operação de desmontagem é realizada regularmente sobre o motor montado para limpar as cabeças 52 dos injetares e impedir o acúmulo de fuligem e de coque sobre estas cabeças que poderíam prejudicar a alimentação de combustível da câmara 12, ou para qualquer outra intervenção de manutenção.
[0026] A invenção permite reduzir ou mesmo suprimir este jogo axial 56 graças às entalhaduras ou entalhes formados na borda periférica a jusante de pelo menos uma das telas 18, 20 do conjunta 10, perante os injetares, estas entalhaduras sendo destinadas receber os injetares 48 quando da sua desmontagem e a sua desconexão dos sistemas de injeção 46.
[0027] No exemplo de realização representado nas figuras 2 a 4, cada tela 118,
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7/8
120 do conjunto 110 termina na proximidade imediata dos injetares 148 e comporta um número de entalhaduras 160 igual ao número de injetares de combustível 148 da turbomáquina. Cada tela compreende, por exemplo, entre 16 e 20 entalhadura 160 regularmente distribuídas em torno do eixo longitudinal da turbomáquina. As entalhaduras 160 da tela interna 120 são alinhadas em direção radial com as entalhaduras 160 da tela externa 118 e são alinhadas em direção axial com os condutas radiais 150 dos injetares 148.
[0028] As entalhaduras 160 têm uma forma de U ou de C cuja abertura é orientada para a jusante. O fundo de cada entalhadura tem uma forma geral arredondada com diâmetro interno superior ao diâmetro externo do conduta radial 150 de um injetar de modo que pelo menos uma parte do conduta 150 do injetar possa ser acolhida nesta entalhadura. As entalhaduras têm por exemplo um comprimento 162 ou uma dimensão axial da ordem de cerca de 10 mm e uma largura 164 ou uma dimensão em direção circunferencial de da ordem de cerca de 10mm.
[0029] No exemplo representado, as entalhaduras 160 são conformadas para receber os condutas 150 dos injetares na sua integralidade quando de sua desconexão dos sistemas de injeção 146 e a seu deslocamento em translação axial para a montante. Em variante, as entalhaduras podem ter uma forma apropriada e dimensões determinadas para alojar apenas uma parte dos condutas radiais 150 dos injetares.
[0030] As entalhaduras 160 estendem-se axialmente por uma maior parte da dimensão axial das extremidades a jusante das telas 118, 120 a jusante das palhetas 126, as extremidades a montante das entalhaduras 160 situadas a distância das bordas de fuga das palhetas 126 do conjunta 110.
[0031] Vantajosamente, as entalhaduras 160 não são formadas entre as palhetas radiais 126 e assim não perturbam ou perturbam muita pouco o escoamento do fluxo de ar no conjunta difusor-retificador. A alimentação em ar da câmara por conseguinte não é afetada pelas entalhaduras das telas 118, 120 do conjunta.
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8/8 [0032] Na variante de realização representada figura 5, a tela externa 118 ' do conjunto compreende em sua extremidade a jusante um rebordo anular arredondado que se estende sensivelmente radialmente a jusante para o exterior. A tela interna 120 ' do conjunto compreende em sua extremidade a jusante um rebordo anular arredondado que se estende a jusante sensivelmente radialmente em direção ao interior. Os rebordos a jusante das telas 118', 120' permitem tornar rígida a extremidade a jusante do conjunto e limitar em funcionamento as deformações em flexão e as vibrações das partes de extremidades a jusante destas telas, que podem ser favorecidas pela presença das entalhaduras 160.
[0033] Em ainda outra variante representada na figura 6, a espessura da tela interna 220 do conjunto 210 foi aumentada de forma a tornar rígida esta tela. A tela externa 218 do conjunto pode igualmente ser tomada rígida da mesma maneira.
[0034] Em outra variante não representada, as telas internas e externas do conjunto podem ser tomadas rígidas ou ser reforçadas com a ajuda de reforçadores que são ou usinados diretamente sobre as telas, quer dispostos e fixados por brasagem ou solda sobre estas telas.
[0035] As entalhaduras 360 de desmontagem dos injetares 348 podem igualmente ser formadas sobre pelo menos uma das bordas periféricas a jusante das telas 318, 320 de um difusor axial 310 (ver figura 7), este difusor axial sendo disposta a jusante de um compressor com saída axial, não representado. O difusor axial 310 compreende duas telas 318, 320 sensivelmente cilíndricas que se estendem paralelamente uma no interior da outra e que são ligadas entre si por palhetas 326 sensivelmente radiais. As entalhaduras 360 são no exemplo representado formadas sobre a borda periférica a jusante da tela externa 318 do difusor, a jusante das palhetas 326 deste difusor. Estas entalhaduras 360 não perturbam, portanto, ou perturbam pouco o escoamento do fluxo de ar no difusor axial. As entalhaduras 360 são alinhadas axialmente com os condutas radiais 350 dos injetares 348 e são do mesmo tipo que as entalhaduras descritas em referência às figuras 2 a 6.
Claims (14)
1. Difusor (110) para uma turbomáquina, destinado a ser montado entre um compressor e uma câmara de combustão (112) para alimentação com ar desta câmara, o difusor compreendendo duas telas anulares (118, 120) se estendendo uma no interior da outra e ligadas entre si por palhetas (126) sensivelmente radiais, caracterizado pelo fato de que a borda periférica a jusante de pelo menos uma das telas comporta entalhaduras (160) regularmente distribuídas em tomo do eixo longitudinal do difusor.
2. Difusor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é associado a um retificador de modo a formar um conjunto difusor- retificador, as telas (118, 120) deste conjunto tendo em secção uma forma sensivelmente em L.
3. Difusor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é do tipo axial, suas telas (118, 120) sendo sensivelmente cilíndricas e paralelas entre si.
4. Turbomáquina, como um turborreator ou um turbopropulsor de avião, caracterizada pelo fato de que compreende um difusor anular (110) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 3 e uma câmara anular de combustão (112) disposta a jusante do difusor e no interior de um cárter externo (138) da turbomáquina, a câmara de combustão sendo alimentada com combustível por injetares (148) dispostas entre o difusor e a câmara e estendendo-se sensivelmente radialmente para o interior desde o cárter externo, as entalhaduras (160) da borda periférica a jusante da ou de cada tela do difusor sendo alinhadas em direção axial com os injetares de forma a permitir uma translação para a montante de cada injetar em uma entalhadura da ou de cada tela para a desmontagem deste injetar.
5. Turbomáquina de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que as duas telas do difusor (116) compreendem no nível de suas bordas periféricas a jusante entalhaduras (160) que são alinhadas radialmente duas a duas de uma tela à outra e que são alinhadas axialmente com os injetares de combustível (148).
6. Turbomáquina de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizada
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2/3 pelo fato de que as entalhaduras (160) têm uma forma geral de U ou de C cuja abertura é orientada em direção a jusante.
7. Turbomáquina de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, caracterizada pelo fato de que as entalhaduras (160) têm uma largura (164) em direção circunferencial que é sensivelmente igual ou superior ao diâmetro externo dos injetares (148).
8. Turbomáquina de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 7, caracterizada pelo fato de que as entalhaduras (160) têm um comprimento (162) em direção axial sensivelmente igual ou superior ao comprimento necessário para desconexão dos injetares (148).
9. Turbomáquina de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizada pelo fato de que as entalhaduras (160) têm um comprimento e/ou uma largura da ordem de cerca de 10mm.
10. Turbomáquina de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 9, caracterizada pelo fato de que a ou cada tela (118, 120) do difusor (116) comporta um número de entalhaduras (160) igual ao número de injetares (148), estas entalhaduras sendo regularmente distribuídas em torno do eixo longitudinal do difusor.
11. Turbomáquina de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 10, caracterizada pelo fato de que as entalhaduras (160) são formadas sobre uma parte de extremidade a jusante da ou de cada tela que se estende a jusante das palhetas (126) do difusor.
12. Turbomáquina de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que a parte de extremidade a jusante da ou de cada tela (118, 120) é reforçada por pelo menos uma super-espessura ou um reforçador.
13. Turbomáquina de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizada pelo fato de que a borda periférica a jusante da ou de cada tela (118, 120) é conectada a um rebordo anular sensivelmente radial por uma zona de ligação anular tendo em seção um perfil de forma arredondada.
14. Turbomáquina de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a
Petição 870190077492, de 12/08/2019, pág. 14/30
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12, caracterizada pelo fato de que o difusor é um difusor axial ou faz parte de um conjunto difusor-retificador.
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