BR102016027436A2 - Engine component for a gas turbine engine - Google Patents

Abstract

componente de motor para um motor de turbina a gás. trata-se de um componente de motor [120] para um motor de turbina a gás [10] que pode gerar um fluxo de gás de combustão a quente [h] e fornecer um fluxo de fluido de resfriamento [c]. uma parede [122] pode separar o fluxo de gás de combustão a quente [h] do fluxo de fluido de resfriamento [c]. múltiplos furos de filme [130] podem ser dispostos na parede [122], que tem uma entrada [132] adjacente ao fluxo de fluido de resfriamento [c] e uma saída [134] no fluxo de gás de combustão a quente [h] de modo que o fluxo de fluido de resfriamento [c] possa ser fornecido ao fluxo de gás de combustão a quente [h]. os furos de filme [130] compreendem adicionalmente entradas [132], de modo que as entradas [132] possam ser dispostas em que as entradas [132] têm pelo menos uma dentre uma orientação diferente uma em relação à outra ou não são alinhadas entre si.

Description

“COMPONENTE DE MOTOR PARA UM MOTOR DE TURBINA A GÁS” Antecedentes [001] Os motores de turbina e, particularmente, os motores de turbina de combustão ou a gás, são motores giratórios que extraem energia de um fluxo de gases queimados que passa através do motor sobre uma multiplicidade de pás de turbina. Os motores de turbina a gás têm sido usados para locomoção em terra e náutica e para geração de potência, mas são mais comumente utilizadas para aplicações aeronáuticas, tais como para aeronaves, incluindo helicópteros. Em aeronaves, os motores de turbina a gás são utilizados para propulsão da aeronave. Em aplicações terrestres, os motores de turbina são geralmente usados para geração de potência.

[002] Os motores de turbina a gás para aeronaves são projetados para operar em altas temperaturas para maximizar uma eficácia de motor, então, o resfriamento de determinados componentes de motor, tais como, a turbina de pressão alta e a turbina de pressão baixa, pode ser necessário. Tipicamente, o resfriamento é executado canalizando-se ar de resfriador dos compressores de pressão alta e/ou baixa para os componentes de motor que exigem resfriamento. As temperaturas na turbina de pressão alta são em torno de 1.000 °C a 2.000 °C e o ar de resfriamento do compressor é em torno de 500 °C a 700 °C. Embora o ar de compressor tenha uma temperatura alta, é mais frio em relação ao ar de turbina, e pode ser usado para resfriar a turbina.

[003] O resfriamento de filme típico compreende colocações de entrada de furo de filme que são presentemente não controladas, ou não otimizadas. Desse modo, a eficácia de filme é frequentemente baseada em colocações arbitrárias de entradas uma em relação à outra ou recursos internos adicionais, que não otimizam suficientemente o ar de resfriamento para resfriar componentes de motor necessários.

Descrição Resumida da Invenção [004] Em um aspecto, um componente de motor para um motor de turbina a gás, que gera um fluxo de gás de combustão a quente, e fornece um fluxo de fluido de resfriamento, que compreende uma parede que separa o fluxo de gás de combustão a quente do fluxo de fluido de resfriamento, que tem uma superfície aquecida junto aos fluxos de gás de combustão a quente em uma trajetória de fluxo a quente e uma superfície de resfriamento voltada ao fluxo de ar de resfriamento. O componente de motor compreende adicionalmente múltiplos furos de filme em uma disposição predeterminada ao longo da trajetória de fluxo a quente, em que cada furo de filme tem uma entrada fornecida na superfície de resfriamento, uma saída fornecida na superfície aquecida, e uma passagem que conecta a entrada e a saída. Pelo menos duas entradas adjacentes ao longo da superfície de resfriamento têm pelo menos uma dentre uma orientação diferente em relação ao fluxo de fluido de resfriamento ou não são alinhadas entre si.

[005] Em outro aspecto, um componente de motor para um motor de turbina a gás, que gera um fluxo de gás de combustão a quente, e fornece um fluxo de fluido de resfriamento, que compreende uma parede que separa o fluxo de gás de combustão a quente do fluxo de fluido de resfriamento e que tem uma superfície aquecida junto aos fluxos de gás de combustão a quente em uma trajetória de fluxo a quente, e uma superfície de resfriamento voltada ao fluxo de ar de resfriamento. Pelo menos dois entradas de furos de filme adjacentes dispostos ao longo da superfície de resfriamento e que tem pelo menos uma dentre uma orientação diferente em relação ao fluxo de fluido de resfriamento ou não são alinhadas entre si.

Breve Descrição das Figuras [006] Nos desenhos: A Figura 1 é uma vista em corte esquemática de um motor de turbina a gás; A Figura 2 é uma vista em corte lateral de um combustor do motor de turbina a gás da Figura 1; A Figura 3 é uma vista em perspective de um componente de motor na forma de uma pá de turbina do motor da Figura 2 com passagens de entrada de ar de resfriamento; A Figura 4 é uma vista em perspectiva de uma porção do componente de motor que tem uma pluralidade de furos de filme; A Figura 5 é uma vista de topo que ilustra o componente de motor que tem entradas de furo de filme dispostas; A Figura 6 é uma vista de topo que ilustra entradas dispostas com eixos geométricos angulados um em relação ao outro; A Figura 7 é uma vista de topo que ilustra pares de entradas anguladas; A Figura 8 é uma vista de topo de entradas anguladas que compreende diferentes tamanhos; A Figura 9 é uma vista de topo que ilustra uma série de entradas anguladas que são anguladas em relação ao próximo furo na série; A Figura 10 é uma vista de topo que ilustra uma série de entradas anguladas que tem uma ligeira variação angular entre entradas adjacentes; A Figura 11 é uma vista de topo que ilustra entradas dispostas distribuídas ao redor de um turbulador; e A Figura 12 é uma vista de topo que ilustra entradas de disposição em torno de um turbulador.

Descrição das Realizações da Invenção [007] As realizações descritas da presente invenção são direcionadas aos aparelhos, métodos, e outros dispositivos relacionados ao roteamento de fluxo de ar em um motor de turbina. Para propósitos de ilustração, a presente invenção será descrita em relação a um motor de turbina a gás de aeronaves. No entanto, será entendido que a invenção não é tão limitada e pode ter aplicabilidade geral em aplicações de não aeronaves, tais como outras aplicações móveis e aplicações não móveis industriais, comerciais e residenciais.

[008] Deve-se entender adicionalmente que, para fins de ilustração, a presente invenção será descrita em relação a um aerofólio para uma pá de turbina do motor de turbina. No entanto, deve-se entender que a invenção não é limitada à pá de turbina, e pode compreender qualquer estrutura de aerofólio, tal como uma pá de compressor, uma turbina ou aleta de compressor, uma pá de ventilador, uma escora, um conjunto de invólucro, ou um forro de combustor ou qualquer outro componente de motor que exige resfriamento em exemplos não limitadores. Ademais, conforme descrito no presente documento, as passagens de resfriamento interno ou superfície de resfriamento para o componente de motor pode compreender uma suave, turbulada, limitação de cavilha, malha, bordo de fuga, bordo de ataque, ponta, microcircuito, ou parede de extremidade em exemplos não limitadores.

[009] Conforme usado no presente documento, o termo “dianteiro” ou "a montante" se refere ao movimento em uma direção em direção à entrada de motor, ou um componente que está relativamente mais próximo à entrada de motor conforme comparado a outro componente. O termo “traseiro” ou “a jusante” usados em conjunto com “dianteiro” ou “a montante” se refere a uma direção voltada à parte traseira ou saída do motor em relação à linha central de motor.

[010] Adicionalmente, conforme usado no presente documento, os termos “radial” ou “radialmente” se referem a uma dimensão que se estende entre um eixo geométrico longitudinal central do motor e uma circunferência de motor externa.

[011] Todas as referências de direção (por exemplo, radial, axial, proximal, distai, superior, inferior, para cima, para baixo, esquerda, direita, lateral, frontal, atrás, topo, fundo, acima, abaixo, vertical, horizontal, sentido horário, sentido anti-horário, a montante, a jusante, traseiro, etc.) são usadas somente para identificação de propósitos para auxiliar o entendimento do leitor da presente invenção, e não criar limitações, particularmente quanto à posição, orientação ou uso da invenção. As referências de conexão (por exemplo, fixado, acoplado, conectado e unido) devem ser interpretadas de forma ampla e podem incluir membros intermediários entre uma coleção de elementos e de movimento relativo entre elementos a menos que de outra forma indicadas. Desse modo, as referências de conexão não necessariamente inferem que dois elementos estão diretamente conectados e em relação fixa entre si. Os desenhos exemplificativos são para propósitos somente de ilustração e as dimensões, posições, ordem e tamanhos relativos refletidos nos desenhos anexos podem variar.

[012] A Figura 1 é um diagrama em corte transversal esquemático de um motor de turbina a gás 10 para uma aeronave. O motor 10 tem um eixo geométrico que se estende geralmente de modo longitudinal ou uma linha central 12 que se estende da parte dianteira 14 para a traseira 16. O motor 10 inclui, em relação de fluxo em série a jusante, uma seção de ventilador 18 que inclui um ventilador 20, uma sessão de compressor 22 que inclui um reforçador ou compressor de pressão baixa (LP) 24 e um compressor de alta pressão (HP) 26, uma seção de combustão 28 que inclui um combustor 30, uma seção de turbina 32 que inclui uma turbina de HP 34 e uma turbina de LP 36 e uma seção de escape 38.

[013] A seção de ventilador 18 inclui um invólucro de ventilador 40 que circunda o ventilador 20. O ventilador 20 inclui uma pluralidade de pás de ventilador 42 dispostas radialmente ao redor da linha central 12. O compressor de HP 26, o combustor 30 e a turbina de HP 34 formam um núcleo 44 do motor 10 que gera gases de combustão. O núcleo 44 é circundado por um invólucro de núcleo 46, que pode ser acoplado ao invólucro de ventilador 40.

[014] Um eixo ou bobina de HP 48 dispostos coaxialmente ao redor da linha central 12 do motor 10 conecta por meio de acionamento a turbina de HP 34 ao compressor de HP 26. Um eixo ou bobina de LP 50, que está disposto coaxialmente ao redor da linha central 12 do motor 10 dentro da bobina de HP anular de diâmetro maior 48, conecta por acionamento a turbina de LP 36 ao compressor de LP 24 e ao ventilador 20. As porções do motor 10 montadas nas bobinas 48, 50 e que giram com qualquer uma ou ambas são denominadas individual ou coletivamente como um rotor 51.

[015] O compressor de LP 24 e o compressor de HP 26 incluem, respectivamente, uma pluralidade de estágios de compressor 52, 54, em que um conjunto de pás de compressor 58 gira em relação a um conjunto correspondente de aletas de compressor estáticas 60, 62 (também chamadas de bocais) para comprimir ou pressurizar a corrente de fluido que passa através do estágio. Em um estágio de compressor único 52, 54, múltiplas pás de compressor 56, 58 podem ser fornecidas em um anel e podem se estender radialmente para fora em relação à linha central 12, a partir de uma plataforma de pá para uma ponta de pá, enquanto as aletas de compressor estáticas correspondentes 60, 62 são posicionadas a jusante de e adjacentes às pás giratórias 56, 58. Observa-se que o número de pás, aletas e estágios de compressor mostrados na Figura 1 foi selecionado apenas para propósitos ilustrativos, e que outras quantidades são possíveis. As pás 56, 58 para um estágio do compressor podem ser montadas a um disco 53, que é montado à correspondente das bobinas de HP e LP 48, 50, em que cada estágio tem seu próprio disco. As aletas 60, 62 são montadas ao revestimento de núcleo 46 em uma disposição circunferencial em torno do rotor 51.

[016] A turbina de HP 34 e a turbina de LP 36 incluem, respectivamente, uma pluralidade de estágios de turbinas 64, 66, em que um conjunto de pás de turbina 68, 70 é girado em relação a um conjunto de aletas de turbina estáticas correspondentes 72, 74 (também chamadas um bocal) para extrair energia da corrente de fluido que passa através do estágio. Em um estágio de turbina único 64, 66, múltiplas pás de turbina 68, 70 podem ser fornecidas em um anel e podem se estender radialmente para fora em relação à linha central 12, a partir de uma plataforma de pá para uma ponta de pá, enquanto as aletas de turbina estáticas correspondentes 72, 74 são posicionadas a montante de e adjacentes às pás giratórias 68, 70. Observa-se que o número de pás, aletas e estágios de compressor mostrados na Figura 1 foi selecionado apenas para propósitos ilustrativos, e que outros números são possíveis.

[017] Em operação, o ventilador giratório 20 fornece ar ambiente para o compressor de LP 24, que, então, fornece ar ambiente pressurizado para o compressor de HP 26, que pressuriza adicionalmente o ar ambiente. O ar pressurizado do compressor de HP 26 é misturado com combustível no combustor 30 e inflamado, gerando, desse modo, gases de combustão. Algum trabalho é extraído desses gases pela turbina de HP 34, o que aciona o compressor de HP 26. Os gases de combustão são descarregados na turbina de LP 36, que extrai trabalho adicional para acionar o compressor de LP 24 e o gás de escape é, finalmente, descarregado do motor 10 por meio da seção de escape 38. O acionamento da turbina de LP 36 aciona a bobina de LP 50 para girar o ventilador 20 e o compressor de LP 24.

[018] Uma porção do ar ambiente suprida pelo ventilador 20 pode desviar do núcleo de motor 44 e ser usada para resfriar as porções, especialmente as porções quentes, do motor 10 e/ou usada para resfriar ou alimentar outros aspectos da aeronave. No contexto de um motor de turbina, as porções quentes do motor são, normalmente, a jusante do combustor 30, especialmente a seção de turbina 32, em que a turbina de HP 34 é a porção mais quente, visto que a mesma está diretamente a jusante da seção de combustão 28. Outras fontes de fluido de resfriamento podem ser, mas sem limitação, um fluido descarregado do compressor de LP 24 ou do compressor de HP 26.

[019] A Figura 2 é uma vista de corte lateral do combustor 30 e da turbina de HP 34 do motor 10 da Figura 1 O combustor 30 inclui um defletor 76 e um forro de combustor 78. Adjacentes à pá de turbina 68 da turbina 34 na direção axial estão conjuntos de aletas de turbina estática 72 que formam bocais. Os bocais transformam gás em combustão de modo que a energia máxima possa ser extraída pela turbina 34. Um fluxo de fluido de resfriamento C passa através das aletas 72 para resfriar as aletas 72 conforme o gás de combustão a quente H passa ao longo do exterior das aletas 72 a partir do combustor. Um conjunto de invólucro 80 é adjacente à pá giratória 68 para minimizar perda de fluxo na turbina 34. Conjuntos de invólucro similares também podem ser associados à turbina de LP 36, ao compressor de LP 24 ou ao compressor de HP 26.

[020] Um ou mais dos componentes de motor do motor 10 têm uma parede de filme resfriado na qual várias realizações de furo de filme reveladas podem ser adicionalmente utilizadas no presente documento. Alguns exemplos não limitantes do componente de motor que tem uma parede de filme resfriado podem incluir as pás 68, 70, aletas ou bocais 72, 74, defletor de combustor 76, forro de combustor 78 ou conjunto de invólucro 80, descritos nas Figuras 1 a 2. Outros exemplos não limitantes nos quais resfriamento de película é usado incluem dutos de transição de turbina, escoras e bocais de exaustão.

[021] A Figura 3 é uma vista em perspectiva de um componente de motor na forma de uma dentre as pás de turbina 68 do motor 10 da Figura 1 Deve-se entender que a pá, conforme descrito no presente documento, é exemplificadora, e os conceitos revelados se estendem a componentes de motor adicionais e não são limitados a uma pá 68. A pá de turbina 68 inclui uma cauda de andorinha 98 e um aerofólio 90. O aerofólio 90 se estende de uma ponta 92 a uma raiz 94 que define uma direção de envergadura. A cauda de andorinha 98 inclui adicionalmente uma plataforma 96 integral com o aerofólio 90 na raiz 94, que ajuda a conter radialmente o fluxo de ar de turbina. A cauda de andorinha 98 pode ser configurada para ser montada em um disco de rotor de turbina no motor 10. A cauda de andorinha 98 compreende pelo menos uma passagem de entrada, mostrada de modo exemplificativo como três passagens de entrada 100, sendo que cada uma se estende através da cauda de andorinha 98 para fornecer comunicação fluida interna com o aerofólio 90 em uma ou mais saídas de passagem 102. Deve-se verificar que a cauda de andorinha 98 é mostrada em corte transversal, de modo que as passagens de entrada 100 sejam alojadas dentro do corpo da cauda de andorinha 98.

[022] O aerofólio 90 pode definir adicionalmente um interior 104, de modo que um fluxo de fluido de resfriamento possa ser fornecido através das passagens de entrada 100 e ao interior 104 do aerofólio 90. Desse modo, um fluxo de fluido de resfriamento C pode ser alimentado através das passagens de entrada 100, que saem das saídas 102, e que passam dentro do interior 104 do aerofólio. O fluxo de gás em combustão a quente H pode passar externo do aerofólio 90, enquanto o fluxo de ar frio C se move dentro do interior 104.

[023] A Figura 4 é uma vista esquemática que mostra um componente de motor 120 do motor da Figura 1, que pode compreender a superfície do aerofólio 90 da Figura 3 O componente de motor 120 pode estar disposto no fluxo de gases de combustão a quente representados pelas setas H. Um fluxo de fluido de resfriamento, representado pelas setas C podem ser supridos para resfriar o componente de motor 120. Conforme discutido acima em relação às Figuras 1 a 2, no contexto de uma turbina motor, o fluido de resfriamento pode ser de qualquer fonte, mas é tipicamente de pelo menos um dentre ar ambiente suprido pelo ventilador 20 que desvia o núcleo de motor 44, fluido descarregado do compressor de LP 24 ou fluido descarregado do compressor de HP 26.

[024] O componente de motor 120 inclui uma parede 122 que tem uma superfície aquecida 126 voltada ao gás em combustão a quente H e uma superfície de resfriamento 124 voltada ao fluxo de fluido de resfriamento C. No caso de um motor de turbina a gás, a superfície aquecida 126 pode ser exposta aos gases que tem temperaturas na faixa de 1.000 °C a 2.000 °C. Materiais adequados para a parede 122 incluem, porém, sem limitação, aço, materiais refratários tais como titânio, ou superligas à base de níquel, cobalto, ou ferro, e compósitos de matriz de cerâmica.

[025] O componente de motor 120 pode definir o interior 104 do aerofólio 90 da Figura 3, que compreende a superfície de resfriamento 124. A superfície aquecida 126 pode ser uma superfície exterior do componente de motor 120, tais como um lado de pressão ou sucção do aerofólio 90.

[026] Em referência à Figura 4, o componente de motor 120 inclui adicionalmente múltiplos furos de filme que fornecem comunicação de fluido entre a cavidade interior 104 e a superfície aquecida 126 do componente de motor 120. Durante a operação, o fluxo de fluido de resfriamento C é fornecido para a cavidade interior 104 e fora do furo de filme 130 para criar uma camada ou película fina de ar frio na superfície aquecida 126, que protege a mesma do gás de combustão a quente H.

[027] Cada furo de filme 130 pode ter uma entrada 132 fornecida na superfície de resfriamento 124 da parede 122, uma saída 134 fornecida na superfície aquecida 126 e uma passagem 136 que conecta a entrada 132 e a saída 134. Durante a operação, o fluxo de fluido de resfriamento C entra no furo de filme 130 através da entrada 132 e passa através da passagem 136 antes de sair do furo de filme 130 na saída 134 ao longo da superfície aquecida 126.

[028] A passagem 136 pode definir uma seção de medição para medição da taxa de fluxo de massa do fluxo de fluido de resfriamento C. A seção de medição pode ser uma porção da passagem 136 com a menor área de corte transversal, e pode ser um local distinto ou uma seção alongada da passagem 136. A passagem 136 pode definir adicionalmente uma seção de difusão na qual o fluxo de fluido de resfriamento C pode se expandir para formar um filme de resfriamento mais amplo. A seção de medição pode ser fornecida em ou próxima à entrada 132, enquanto a seção de difusão pode ser definida na saída 134 ou próximo à mesma.

[029] Os furos de filme 130 podem compreender múltiplos furos de filme 130 dispostos ao longo da parede 122 do componente de motor 120. Cada entrada de furo de filme 132 pode definir um eixo geométrico principal 140. O formato circular da entrada 132 pode definir uma saída em formato de elipse, de modo que o eixo geométrico possa ser definido entre os vértices da elipse. Ademais, duas ou mais entradas 132 podem ser agrupadas ou dispostas em conjunto para definir uma disposição de entrada de furo de filme 142. Conforme mostrado de modo exemplificador na Figura 4, cada disposição 142 compreende pelo menos duas entradas 132, sendo que cada entrada 132 é deslocada de modo angular uma da outra conforme definido pelos eixos geométricos principais 140 das entradas de furo de filme dispostas 132. Enquanto a entrada 132 conforme mostrado tem um formato elíptico, deve-se verificar que o furo de filme 130 é redondo e aparece elíptico na vista em perspectiva da Figura 4.

[030] As disposições 142 podem definir uma relação predeterminada entre pelo menos duas entradas de furo adjacentes 132. A relação pré-determinada definida pelas disposições 142 pode compreender uma orientação relativa para as entradas 132, que são relativas ao fluxo de fluido de resfriamento, outra entrada de furo de filme 132, ou outras disposições 142 em exemplos não limitadores. Deve-se entender que as disposições 142 podem compreender pares de entradas adjacentes 132, múltiplos pares de entradas 132, ou de organizações variáveis de furos de filme 132 nas disposições. Ademais, conforme descrito no presente documento, a relação pré-determinada pode ser definida pelos furos de filme adjacentes em relação a um eixo geométrico definido pela entrada, tal como um eixo geométrico principal. No entanto, os eixos geométricos não precisam ser limitados aos mesmos ângulos, em relação a um ou mais do fluxo de fluido de resfriamento C, uma direção axial, uma direção radial, o ângulo da passagem 136, ou qualquer combinação dos mesmos. Desse modo, os ângulos ou eixos geométricos definidos pelos furos de filme 130 ou as entradas 132 podem estar em uma relação predeterminada uns aos outros, sem uma orientação limitada um em relação ao outro.

[031] Deve-se entender adicionalmente que o formato redondo para os furos de filme 130 e as entradas em formato de elipse 132 e saídas 134 são exemplificadores. Formatos de furo de filme alternativos assim como formatos de entrada e saída são contemplados, incluindo, porém, sem limitação, círculo, oval, triângulo, quadrado quadrilateral, exclusivo ou outro modo.

[032] As Figuras 5 a 12 ilustram múltiplos exemplos em que as disposições 142 definem as relações pré-determinadas entre as entradas 132 ou as disposições das mesmas. Na Figura 5, um primeiro exemplo das disposições de entrada de furo de filme 142 é mostrado. Nessa realização, múltiplos pares de entradas 132 definem as disposições 142. Os pares de entradas 132 são dispostos de modo que os mesmos tenham alinhado eixos geométricos principais 150. Eixos geométricos principais 150 alinhados são eixos geométricos principais que são dispostos paralelos à direção do fluxo de fluido de resfriamento C. Os pares podem ser espaçados um do outro por um comprimento L, de modo que o espaçamento entre as disposições 142 das entradas 132 possa ser definido. Deve-se verificar que, embora as disposições 142 sejam descritas em relação às duas entradas 132, as disposições podem compreender qualquer número de entradas 132.

[033] Voltando-se à Figura 6, um segundo exemplo das disposições de entrada de furo de filme 142 é mostrado, com entradas dispostas dentro da mesma disposição 142 que tem diferentes orientações em relação ao fluxo de fluido de resfriamento C. Cada disposição 142 compreende duas entradas 132. Uma primeira entrada 132 define um eixo geométrico principal 150 alinhado, que é paralelo ao fluxo de fluido de resfriamento C, enquanto a segunda entradas 132 dentro da disposição 142 compreende um eixo geométrico principal deslocado de modo angular 152, que tem uma disposição angular da direção do fluxo de fluido de resfriamento C de modo que o desvio angular seja de pelo menos um grau. Deve-se entender que o eixo geométrico principal 152 deslocado pode definir qualquer ângulo em relação ao fluxo de fluido de resfriamento C de 0 grau a 359 graus, e pode ser deslocado do eixo geométrico principal 150 da outra entrada de furo de filme em mais do que 0 grau, mas menos do que 180 graus. Deve-se entender que os eixos geométricos 150, 152 conforme mostrado são relativos somente ao fluxo de fluido de resfriamento C ao longo da superfície. Os furos de filme 130 também podem ter eixos geométricos de linha central que definem o ângulo relativo à superfície, melhor visualizado na Figura 4. Desse modo, os furos de filme 130 podem definir ângulos adicionais que se estendem na superfície de resfriamento 124 que diferem um do outro, definindo diferentes geometrias de furo de filme que não aparecem na vista de ponta da Figura 6.

[034] Na Figura 7, um terceiro exemplo das disposições de entrada de furo de filme 142 é mostrado, sendo que cada disposição compreende duas entradas 132 que têm um eixo geométrico principal deslocado de modo angular. Uma das entradas 132 define um primeiro eixo geométrico 154 deslocado enquanto um segundo eixo geométrico 156 deslocado é definido pela segunda entrada 132. Em cada disposição 142, ambas as entradas 132 compreendem pelo menos um dentre o primeiro e o segundo eixos geométricos deslocados 154, 156 em relação ao fluxo de fluido de resfriamento C.

[035] Na Figura 8, um quarto exemplo das disposições de entrada de furo de filme 142 mostra duas entradas em cada disposição 142. A disposição 142 compreende uma entrada de furo de filme 160 ampliada e as entradas padrão 132, de modo que a entrada 160 ampliada defina uma seção de corte transversal maior do que as entradas 132. De modo similar à Figura 7, ambas as entradas, 160 definem os eixos geométricos principais deslocados 164, 166 em relação à direção do fluxo de fluido de resfriamento C. Deve-se verificar que as entradas de furo de filme 160 ampliadas também pode compreender formatos alternativos de entrada de furo de filme, que podem ser utilizados com modelamento de entrada de furo de filme particular.

[036] Voltando-se agora à Figura 9, um quinto exemplo ilustra uma pluralidade de entradas 132 que são dispostas em uma disposição que define uma trajetória de serpentina ao longo do componente de motor 120. As entradas 132 podem ser organizadas em múltiplas disposições. Uma primeira disposição 170 compreende quatro entradas 132, de modo que a repetição da disposição 170 em uma trajetória linear defina a trajetória de serpentina das entradas 132. As disposições exemplificadoras adicionais incluem uma disposição de duas entradas 172 e disposição de três entradas 174. As entradas 132 podem ser deslocadas de modo angular da direção do fluxo de fluido de resfriamento C conforme definido por seus eixos geométricos principais. A disposição angular dos eixos geométricos principais pode ser disposta em relação às entradas adjacentes 132 e aos eixos geométricos principais das entradas adjacentes 132. Conforme mostrado, um primeiro eixo geométrico principal 180 pode ser disposto paralelo à direção do fluxo de fluido de resfriamento C. Eixos geométricos principais adjacentes podem ser deslocados em 45 graus. Sendo assim, um segundo eixo geométrico principal 182 pode estar em um ângulo de 45 graus em relação à direção do fluxo de fluido de resfriamento C e um terceiro eixo geométrico principal 186 pode ser em um ângulo de 135 graus em relação à direção do fluxo de fluido de resfriamento C.

[037] Voltando-se à Figura 10, um quinto exemplo ilustra um conjunto linear de entradas 132 que tem eixos geométricos principais 190 ligeiramente variados, em relação à direção do fluxo de fluido de resfriamento C. Cada eixo geométrico principal 190 pode ser rotacionado ligeiramente, de 4 graus a 10 graus, por exemplo, que define uma pluralidade de entradas 132 que transita de um eixo geométrico principal vertical a um eixo geométrico principal horizontal. O eixo geométrico principal vertical pode ser paralelo à direção do fluxo de fluido de resfriamento C enquanto o eixo geométrico principal horizontal pode ser ortogonal ao eixo geométrico principal vertical e ao fluxo de fluido de resfriamento C. Deve-se entender que cada variação de entrada a entrada é para sucessivas rotações entre entradas adjacentes 132 e não deve ser entendida como limitadora do que é ilustrado na Figura 10. Por exemplo, é contemplada uma fileira de entradas de furo de filme 132 que abrange de -30 graus em relação à linha central de motor 12, a +30 graus ao longo do curso de sua extensão radial, ou aquela que abrange de -10 graus a +40 com a entrada orientada mais axial não estando mais no centro da fileira.

[038] Na Figura 11, um sexto exemplo ilustra disposições de entradas 132 em relação a um turbulador 202. Um canal 200 pode compreender a superfície de resfriamento 124 do componente de motor 120. O canal 200 pode compreender um ou mais turbuladores 202 dispostos no mesmo. Uma pluralidade de disposições 204 de entradas 132 pode ser disposta em torno do turbulador 202, que são separados pelo turbulador 202 nesse exemplo. Na Figura 12, um sétimo exemplo, similar à Figura 11, a disposição 204 de entradas 132 é separada pelo turbulador 202 entre as entradas 132 da disposição.

[039] Deve-se verificar, em exemplos adicionais, que o turbulador 202 das Figuras 11 a 12 pode ser substituído por estruturas adicionais de componente de motor, tais como pinos ou limitações de pino, e pode residir dentro de muitos formatos de estruturas de resfriamento tais como uma malha de resfriamento, os bordos de ataque e de fuga, paredes de extremidade, ou microcircuitos em exemplos não limitadores. Adicionalmente, o canal 200 pode ser suave, tendo disposições de entradas 132 dispostas no canal 200.

[040] Deve-se verificar que, embora esta descrição seja geralmente descrita como tendo duas entradas dentro de cada disposição, qualquer número de entradas pode compreender uma disposição. Adicionalmente, uma ou mais entradas dentro de cada disposição podem ser deslocadas de modo angular da direção do fluxo de fluido de resfriamento, conforme definido pelos eixos geométricos principais das entradas. Onde as entradas tiverem formatos diferentes dos formatos elípticos conforme ilustrado, o eixo geométrico principal pode ser definido através da maior distância de corte transversal conforme definido pela entrada. Os desvios angulares da direção do fluxo de fluido de resfriamento podem ser definidos de 0 grau a 359 graus. As disposições de entrada podem ser múltiplas, se estendendo ao longo do comprimento da superfície de resfriamento ou do componente de motor. Adicionalmente, as disposições podem ser dispostas lateralmente, ou uma combinação de longitudinal e lateralmente ao longo do comprimento do componente de motor, e não são limitados às distribuições ou disposições lineares conforme mostrado. Sendo assim, uma disposição lateral ou sistema de disposições pode sobrepor longitudinalmente umas às outras ao longo do comprimento do componente de motor.

[041] Deve-se verificar adicionalmente, conforme descrito no presente documento, que as disposições de entradas são agrupamentos de duas ou mais entradas de furo de filme uma em relação à outra. A colocação das entradas deve ser entendida como não aleatória. As entradas podem ser adjacentes ou dispostas uma em relação à outra e podem definir eixos geométricos de furo uma em relação à outra, em que os ângulos de eixo geométrico são entre 0 grau e 180 graus uma em relação à outra. As entradas dentro dos grupos podem ser escalonadas por uma distância de furo a furo ou podem ser escalonadas por uma distância de furo a furo, ou por disposição. As entradas podem compreender disposições que tem entradas com tamanhos diferentes. O furo de filme, entrada, saída, ou passagem através do mesmo pode ser usado para definir o tamanho de furo de filme. As disposições podem ser adicionalmente utilizadas com moldagem de furo de entrada ou saída, de modo que as entradas ou saídas dentro das disposições compreendem moldagem de furo uma em relação à outra.

[042] Deve-se verificar adicionalmente que duas entradas dispostas podem ter saídas ou passagens diferentes que compreendem os furos de filme. Sendo assim, entradas orientadas de modo similar podem ter saídas orientadas de modo diferente ou passagens de furo de filme, de modo que o furo de filme pode ser otimizado através da colocação e orientação das entradas.

[043] Deve-se verificar adicionalmente que a disposição das entradas ou colocação das entradas uma em relação à outra fornece o desenvolvimento de uma vantagem dinâmica fluida para desempenho de furo de filme. Agrupamentos ou disposições particulares de entradas podem fornecer um filme de resfriamento aprimorado fornecido à superfície aquecida de componentes de motor, ou eficiência ou desempenho aumentado para o furo de filme. Sendo assim, uma redução de temperatura significativa ou mais a um componente resfriado pode ser alcançada. O tempo nas asas para os componentes de motor aumenta de modo eficaz. Ademais, as disposições podem ser utilizadas para fabricação avançada dos componentes de motor com as entradas, de modo que entradas não lineares ou de componente sejam facilmente fabricadas. Desse modo, uma flexibilidade aumentada para acomodar formatos de superfície de resfriamento internos e recursos são fornecidos.

[044] Esta descrição escrita usa exemplos para revelar a invenção, inclusive o melhor modo, e também para permitir que qualquer indivíduo versado na técnica pratique a invenção, inclusive que faça e use quaisquer dispositivos ou sistemas e realize quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da invenção é definido pelas reivindicações, e pode incluir outros exemplos que ocorram àqueles versados na técnica. Esses outros exemplos são destinados a estarem dentro do escopo das reivindicações se possuírem elementos estruturais que não os diferem da linguagem literal das reivindicações, ou se os mesmos incluírem elementos estruturais equivalentes com diferenças insubstanciais das linguagens literais das reivindicações.

Lista de Componentes 10 motor 12 eixo geométrico longitudinal (linha central) 14 dianteiro 16 traseiro 18 seção de ventilador 20 ventilador 22 seção de compressor 24 compressor de baixa pressão (LP) 26 compressor de alta pressão (HP) 28 seção de combustão 30 combustor 32 seção de turbina 34 turbina de HP

36 turbina de LP 38 seção de escape 40 invólucro de ventilador 42 pás de ventilador 44 núcleo 46 invólucro de núcleo 48 Eixo de HP / bobina de HP

50 Eixo de LP / bobina de LP 52 estágio de compressor 54 estágio de compressor 56 pá de compressor 58 pá de compressor 60 aleta de compressor (bocal) 62 aleta de compressor (bocal) 64 estágio de turbina 66 estágio de turbina 68 pá de turbina 70 pá de turbina 72 aleta de turbina 74 aleta de turbina 76 defletor 78 forro de combustor 80 Conjunto de invólucro 90 aerofólio 92 ponta 94 raiz 96 plataforma 98 cauda de andorinha 100 passagens de entrada 102 saídas 104 interior C fluxo de fluido de resfriamento H fluxo de fluido a quente 120 componente de motor 122 parede 124 superfície resfriada 126 superfície aquecida 130 furos de filme 132 entrada 134 saída 136 passagem 140 eixo geométrico principal 142 disposição 150 eixo geométrico principal 152 eixo geométrico principal de deslocamento 154 primeiro eixo geométrico de deslocamento 156 segundo eixo geométrico de deslocamento 160 furo de filme ampliado 164 eixo geométrico principal de deslocamento 166 eixo geométrico principal de deslocamento 170 primeira disposição 172 disposição de duas entradas 174 disposição de três entradas 180 primeiro eixo geométrico principal 182 segundo eixo geométrico principal 186 terceiro eixo geométrico principal 190 Eixos geométricos principais 200 canal 202 turbulador 204 disposição Reivindicações

Claims (10)

1. COMPONENTE DE MOTOR [120] PARA UM MOTOR DE TURBINA A GÁS [10], que gera um fluxo de gás de combustão a quente [h], e fornece um fluxo de fluido de resfriamento [C] caracterizado pelo fato de que compreende: uma parede [122] que separa o fluxo de gás de combustão a quente [H] do fluxo de fluido de resfriamento [C] e que tem uma superfície aquecida [126] junto com os fluxos de gás de combustão a quente [H] em uma trajetória de fluxo a quente e uma superfície de resfriamento [124] voltada ao fluxo de fluido de resfriamento [C]; múltiplos furos de filme [130] em uma disposição predeterminada ao longo da trajetória de fluxo a quente, em que cada um tem uma entrada [132] fornecida na superfície de resfriamento [124], uma saída [134] fornecida na superfície aquecida [126], e uma passagem [136] que conecta a entrada [132] e a saída [134]; e em que pelo menos duas entradas adjacentes [132] ao longo da superfície de resfriamento [124] têm pelo menos uma dentre uma orientação diferente em relação ao fluxo de fluido de resfriamento [C] ou não são alinhadas entre si.

2. COMPONENTE DE MOTOR [120], de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as pelo menos duas entradas adjacentes [132] têm tanto diferentes orientações como não são alinhadas entre si.

3. COMPONENTE DE MOTOR [120], de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as pelo menos duas entradas adjacentes [132] definem um par de entradas adjacentes [132], e os múltiplos furos de filme [130] são dispostas em múltiplos pares ao longo da superfície de resfriamento [124], em que cada par de entradas [132] têm diferentes orientações em relação ao fluxo de fluido de resfriamento e não são alinhadas entre si.

4. COMPONENTE DE MOTOR [120], de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada entrada [132] das duas entradas adjacentes [132] tem um eixo geométrico principal [150], que é orientada em diferentes ângulos em relação ao fluxo de fluido de resfriamento.

5. COMPONENTE DE MOTOR [120], de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que os diferentes ângulos diferem um do outro em mais do que 0 grau e menos do que 180 graus.

6. COMPONENTE DE MOTOR [120], de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que mais do que duas entradas adjacentes [132] têm pelo menos uma dentre uma orientação diferente em relação ao fluxo de fluido de resfriamento ou não são alinhadas entre si.

7. COMPONENTE DE MOTOR [120], de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as pelo menos duas entradas adjacentes [132] compreendem múltiplas entradas [132], espaçadas em uma direção do fluxo de fluido de resfriamento [C].

8. COMPONENTE DE MOTOR [120], de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada entrada de furo de filme define um eixo geométrico principal [150] através do maior comprimento em corte transversal da entrada [132],

9. COMPONENTE DE MOTOR [120], de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que as pelo menos duas entradas adjacentes [132] ao longo da superfície de resfriamento [124] têm pelo menos uma dentre uma orientação diferente em relação a seus eixos geométricos principais [150] ou não são alinhadas entre si em relação aos seus eixos geométricos principais [150].

10. COMPONENTE DE MOTOR [120], de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que as entradas [132] são alinhadas entre si e cada entrada [132] gira entre 4 a 10 graus em relação a uma entrada adjacente [132] com base nos eixos geométricos principais [150] das entradas [132].