BR102012027097B1

BR102012027097B1 - Motor de turbina a gás

Info

Publication number: BR102012027097B1
Application number: BR102012027097-8A
Authority: BR
Inventors: Todd A. Davis; Gregory E. Reinhardt; Enzo Dibenedetto
Original assignee: United Technologies Corporation
Priority date: 2011-11-23
Filing date: 2012-10-22
Publication date: 2022-01-04
Also published as: RU2015151747A3; JP5596109B2; RU2015151747A; RU2688073C2; EP2597292B1; EP2597292A2; CA2794888C; EP3779167A3; JP2013108500A; RU2012148833A; EP2597292B8; CN103133141B; EP3779167A2; CA2794888A1; BR102012027097A2; EP2597292A3; CN103133141A

Abstract

motor de turbina a gás. método para a manutenção de um motor de turbina a gás inclui prover acesso a partir de uma seção dianteira do motor de turbina a gás a uma caixa de engrenagens contida no interior de um compartimento de mancal.

Description

Fundamentos da invenção

[001] A presente invenção refere-se a um motor de turbina a gás e,em particular, a uma estrutura de carcaça para o mesmo.

[002] Caixas de engrenagem epicíclicas com trens de engrenagensplanetárias e satélites podem ser usadas em motores de turbina a gás devido a seus projetos compactos e boa capacidade de alta redução de engrenagem. Trens de engrenagens planetárias e satélites geralmente incluem três elementos de trem de engrenagens: uma engrenagem sol central, uma coroa externa com dentes de engrenagem internos, e uma pluralidade de planetárias suportadas por um suporte de planetárias entre e encaixadas com ambas a engrenagem sol e coroa. Os elementos de trem de engrenagens compartilham um eixo geométrico central longitudinal comum, ao redor do qual giram pelo menos dois.

[003] Durante o voo, carcaças estruturais leves são defletidas porcargas aerodinâmicas e de manobra, o que pode causar significativa deflexão comumente conhecida como arqueamento de espinha dorsal do motor. Esta deflexão pode resultar em algum desalinhamento dos elementos de trem de engrenagens, o que pode levar a perdas de eficiência e redução de vida potencial. O gerenciamento das deflexões dos componentes estáticos e rotativos, bem como, minimização de cargas termais facilitam arquiteturas de motor bem-sucedidas.

Sumário da invenção

[004] Um motor de turbina a gás, de acordo com um aspecto dapresente invenção, inclui um compressor de baixa pressão ao longo de um eixo geométrico, um primeiro sistema de mancal que, pelo menos parcialmente, suporta um eixo interno ao longo do eixo geométrico, um segundo sistema de manca que, pelo menos parcialmente, suporta um eixo externo ao longo do eixo geométrico, e um cubo de compressor de baixa pressão montado no eixo interno e se estendendo para o compressor de baixa pressão entre o primeiro sistema de mancal e o segundo suporte de mancal.

[005] Em outro exemplo não limitativo de qualquer dos modos derealização de motor de turbina a gás acima, o cubo de compressor de baixa pressão pode incluir uma alma tronco-cônica que se estende entre o primeiro sistema de mancal e o segundo suporte de mancal.

[006] Em outro modo de realização não limitativo de qualquer dosmodos de realização de motor de turbina a gás acima, a alma tronco-cônica pode se estender, pelo menos parcialmente, ao redor do primeiro suporte de mancal.

[007] Em outro modo de realização não limitativo de qualquer dosmodos de realização de motor de turbina a gás acima, o compressor de baixa pressão pode ficar radialmente externo ao primeiro suporte de mancal. Alternativa ou adicionalmente, o compressor de baixa pressão pode incluir três estágios.

[008] Em outro modo de realização não limitativo de qualquer dosmodos de realização de motor de turbina a gás acima, o eixo interno pode acionar uma ventoinha através de uma estrutura de engrenagens.

[009] Em outro modo de realização não limitativo de qualquer dosmodos de realização de motor de turbina a gás acima, o primeiro sistema de mancal pode ser montado em uma estrutura de carcaça de corpo central frontal, esta estrutura podendo definir um trajeto de fluxo pelo núcleo para um fluxo de ar de núcleo.

[0010] Em outro modo de realização não limitativo de qualquer dos modos de realização de motor de turbina a gás acima, o segundo sistema de mancal pode ser montado a uma estrutura de carcaça de corpo central frontal intermediária, esta estrutura podendo ser montada na estrutura de carcaça de corpo central frontal para dar continuidade ao trajeto de fluxo de núcleo.

[0011] Um motor de turbina a gás, de acordo com outro aspecto exemplificativo da presente invenção, inclui uma estrutura de carcaça de corpo central frontal, uma arquitetura de engrenagens pelo menos parcialmente suportada pela estrutura de carcaça de corpo central frontal, um primeiro sistema de mancal montado a estrutura de carcaça de corpo central frontal para suportar de forma rotativa um eixo interno, um eixo de acoplamento montado no eixo interno e na arquitetura de engrenagens, o eixo de acoplamento suportada, pelo menos parcialmente, pelo primeiro suporte de mancal.

[0012] Em outro modo de realização não limitativo de qualquer dos modos de realização de motor de turbina a gás acima, o eixo interno pode acionar uma ventoinha através da arquitetura de engrenagens.

[0013] Em outro modo de realização não limitativo de qualquer dos modos de realização de motor de turbina a gás acima, ele pode compreender um eixo externo que circundar, pelo menos parcialmente, um eixo interno, e o eixo externo acionar um compressor de alta pressão.

[0014] Em outro modo de realização não limitativo de qualquer dos modos de realização de motor de turbina a gás acima, um segundo sistema de mancal pode, pelo menos parcialmente, suportar um eixo externo.

[0015] Em outro modo de realização não limitativo de qualquer dos modos de realização de motor de turbina a gás acima, um cubo de compressor de baixa pressão pode ser montado ao eixo interno, o cubo de compressor de baixa pressão podendo se estender para um compressor de baixa pressão entre o primeiro sistema de mancal e o segundo suporte de mancal.

[0016] Em outro modo de realização não limitativo de qualquer dos modos de realização de motor de turbina a gás acima, o compressor de baixa pressão pode incluir três estágios, e o cubo de compressor de baixa pressão pode ser montado a um disco de segundo estágio do compressor de baixa pressão.

[0017] Um motor de turbina a gás de acordo com outro aspecto exemplificativo da presente invenção inclui uma estrutura de carcaça de corpo central frontal ao longo de um eixo geométrico do motor, esta estrutura definindo um trajeto de fluxo pelo núcleo, u compressor de baixa pressão ao longo do trajeto de fluxo pelo núcleo, uma estrutura de carcaça intermediária montada atrás da estrutura de carcaça de corpo central frontal para suportar, pelo menos parcialmente, um eixo interno para rotação ao redor do eixo geométrico do motor, um segundo sistema de mancal montado na estrutura de carcaça intermediária para, pelo menos parcialmente, suportar um eixo externo para rotação ao redor do eixo geométrico do motor, um cubo de compressor de baixa pressão montado no eixo interno, o cubo de compressor de baixa pressão se estendendo para o compressor de baixa pressão entre o primeiro sistema de mancal e o segundo suporte de mancal.

[0018] Em outro modo de realização não limitativo de qualquer dos modos de realização de motor de turbina a gás acima, a estrutura de carcaça de corpo central frontal pode ficar a jusante de uma ventoinha.

[0019] Em outro modo de realização não limitativo de qualquer dos modos de realização de motor de turbina a gás acima, o eixo interno pode acionar a ventoinha através de uma arquitetura de engrenagens.

[0020] Em outro modo de realização não limitativo de qualquer dos modos de realização de motor de turbina a gás acima, a arquitetura de engrenagens pode ser, pelo menos parcialmente, suportada pela estrutura de carcaça de corpo central frontal.

[0021] Várias feições se tornarão visíveis a alguém experiente na técnica a partir da descrição detalhada a seguir do modo de realização não limitativo revelado. Os desenhos que acompanham a descrição podem ser descritos resumidamente como a seguir:a figura 1 é uma seção transversal esquemática de uma porção frontal de um motor de turbina a gás;a figura 2 é uma vista de seção transversal em perspectiva de um compartimento de mancal incluindo primeiro mancal de rolamentos cônicos, um segundo mancal de rolamentos cônicos e uma mola sanfona;a figura 3 é uma seção transversal ampliada da mola sanfona da figura 2;a figura 4 é uma seção transversal esquemática de um motor de turbina a gás;a figura 5 é uma seção transversal esquemática ampliada de uma seção do motor de turbina a gás ilustrando uma estrutura de carcaça de corpo central frontal;a figura 6 é um bloco-diagrama esquemático de um motor de turbina a gás com a arquitetura da invenção;a figura 7 é um bloco-diagrama do motor de turbina a gás da técnica anterior com a arquitetura da invenção;a figura 8 é uma seção transversal esquemática da figura 5 de seção do motor de turbina a gás, ilustrando um trajeto de carga dentro da estrutura de carcaça de corpo central frontal.

Descrição detalhada

[0022] A figura 1 mostra uma seção frontal do motor de turbina a gás 10 acima da linha central CL do motor de turbina a gás 10. O motor de turbina a gás 10 inclui compartimento de mancal 12, primeiro e segundo mancais de rolos cônicos 14A e 14B, eixo de ventoinha 16, sistema de mancal 18, mola sanfona 20, cubo de ventoinha 22, porca 23, pás de ventoinha 24, nariz de ventoinha 26, eixo de motor 28, sistema de engrenagem de acionamento da ventoinha 30, seção de compressor 32, palhetas guia 34, e carcaça de motor 36.

[0023] O compartimento de mancal 12 é disposto adjacente ao eixo de ventoinha 16 e contém primeiro e segundo mancais de rolamentos cônicos 14A e 14B. O eixo de ventoinha 16 gira ao redor de um eixo geométrico alinhado com o eixo geométrico central do motor CL, e é suportado por mancais de rolamentos cônicos 14A e 14B. O compartimento de mancal 12 é limitado pelo eixo de ventoinha e o sistema de mancal 18 que se conecta aos mancais de rolamentos cônicos 14A e 14B. O sistema de mancal 18 se estende para se conectar a uma armação não rotativa, como uma carcaça de motor do motor de turbina a gás 10. A mola sanfona 20 é disposta no compartimento de mancal 12 adjacente ao primeiro mancal de rolamento cônico 14A e segundo mancal de rolamento cônico 14B. A porca 23 é posicionada adjacente ao cubo de ventoinha 22 e aplica uma força de fixação à porção de pista radialmente interna do primeiro mancal de rolamento cônico 14A e à porção de pista interna do segundo mancal de rolamento cônico 14B.

[0024] O eixo de ventoinha 16 se conecta e gira as pás de ventoinha 24 através do cubo e ventoinha 22. O cubo de ventoinha 22 também se conecta ao nariz da ventoinha 26. O eixo de ventoinha 16 se conecta ao eixo do motor 28 via o sistema de engrenagens de acionamento da ventoinha 30. A seção de compressor 32 é disposta radialmente para fora do eixo geométrico central CL do motor e é conectada ao eixo do motor 28. Palhetas guia 34 são dispostas radialmente para fora da seção de compressor 32 e são giráveis em relação à carcaça de motor 36.

[0025] Os princípios operacionais de motor de turbina a gás 10 são bem conhecidos na técnica e, por conseguinte, não serão explicados em maior detalhe. Conforme mostrado na figura 1, o motor de turbina a gás 10 compreende um motor turboélice de engrenagens de alta reação de by-pass. Em outros modos de realização, o motor de turbina a gás 10 pode compreender outro tipo de motor de turbina a gás usado para propulsão de aeronave ou geração elétrica. Similarmente, o compartimento de mancal 12 pode compreender qualquer compartimento de mancal no motor 10.

[0026] O eixo de ventoinha 16 e seção de compressor 32 são conectados a uma seção de turbina (não mostrada) através do eixo do motor 28. Ar entra no motor 10 pela entrada de ar A, por meio do que é dividido em correntes de ar primário Ap, e ar secundário As após passar através das pás de ventoinha 18. As pás de ventoinha 24 são giradas pela seção de turbina (não mostrada) do motor 10 através do eixo do motor 28 para acelerar o ar secundário As (também conhecido como ar de by-pass) através das palhetas guia de saída 34, produzindo, assim, uma porção significativa do empuxo de motor 10. O ar primário Ap (também conhecido ar de trajeto de gás) é direcionado para a seção e compressor 32. A seção de compressor 32 trabalha em conjunto para aumentar incrementalmente a pressão e temperatura do ar primário Ap.

[0027] A figura 2 mostra uma vista em seção transversal em perspectiva de compartimento de mancal 12 incluindo o primeiro mancal de rolamento cônico 14A, segundo mancal de rolamento cônico 14B, e mola sanfona 20. Adicionalmente o compartimento de mancal 12 inclui placa de vedação 38, espaçador de mancal 40, engrenagem 42, luva secundária 44, e sistema de amortecimento de película de pressão 46. Os primeiro e segundo mancais de rolamentos cônicos 14A e 14B incluem pistas internas 48A e 48B, elementos de rolamento 50A e 50B, e pistas externas 52A e 52B, respectivamente. São mostrados também ombro 54 e sistema de mancal e calço 56.

[0028] No interior do compartimento de mancal 12, a placa de vedação se apoia em uma porção frontal (definida pela direção de fluxo de ar primário Ap dentro do motor de turbina a gás 10) do primeiro mancal de rolamento cônico 14A. A placa de vedação 38 compreende uma porção do sistema de vedação a carbono e é disposta adjacente à pista interna 48A. O espaçador de mancal 40 se apoia em ambas as pistas interna 48A e 48B para prover espaçamento necessário entre primeiro e segundo mancais de rolamentos cônicos 14A e 14B. A engrenagem 42 é contatada pela pista interna 48B do segundo mancal de rolamento cônico 14B e se conecta a uma porção de ombro do eixo de ventoinha 16. No modo de realização mostrado na figura 2, a luva secundária 44 é disposta entre a pista externa 52A do primeiro mancal de rolamento cônico 14A e sistema de mancal 18. Mancais de rolamentos cônicos 14A e 14B também podem ser suportados pelo sistema de amortecimento de película de pressão 46 (do qual apenas vedações estão mostradas) disposto entre um ou mais dos mancais de rolamentos cônicos 14A e 14B e o sistema de mancal 18. Sistemas de amortecimento de película de pressão como o revelado aqui são bem conhecidos na técnica e são usados para mudar velocidades críticas e/ou aumentar a estabilidade dinâmica de um sistema de rotor-mancal.

[0029] Em particular, os primeiro e segundo mancais de rolamentos cônicos 14A e 14B têm pistas internas 48A e 48B grampeadas ou fixadas de outro modo ao eixo de ventoinha 16. Pistas internas 48A e 48B têm superfícies radialmente externas (cavas de rolamento) interfaceadas a elementos de rolamentos 50A e 50B, respectivamente. As pistas externas 52A e 52B são interfaceadas a elementos de rolamentos 50A e 50B, respectivamente, e são montadas no sistema de mancal 18. No modo de realização mostrado na figura 2, a pista externa 52A do primeiro mancal de rolamento cônico 14A é restrita tangencial e radialmente, mas pode se mover axialmente em relação à luva secundária 44, sistema de mancal 18, e porções sistemas de amortecimento por película de compressão 46. Isto permitir ao elemento de rolamento 50A permanecer em contato com a cava interna da pista externa 52A. A pista externa 52B do segundo mancal de roletes cônicos 14B é preá ao sistema de mancal 18. Os primeiro e segundo mancais de roletes cônicos 14A e 14B são retidos pelo sistema de mancal 18, que dissipa cargas para a carcaça do motor 36.

[0030] Em um modo de realização, uma extremidade frontal de membro de ligação alongado sanfonada 20 é retida em ajuste por interferência com a pista externa 52A do sistema de mancal 18. Desse modo, a mola sanfonada 20 fica posicionada geralmente entre o primeiro mancal de rolamento cônico 14A e um segundo mancal de rolamento cônico 14B. Pelo menos um calço 56 pode ser posicionado entre a extremidade traseira da mola sanfonada 20 e o ombro 54. O calço 56 permite que a pré-carga da mola seja precisamente ajustada em um nível desejado, sem serem necessárias tolerâncias restritivas de fabricação da mola sanfonada 20, do sistema de mancais 18 ou outros componentes.

[0031] A porca 23 (figura 1) aplica uma força de pressão que reage através da pista interna 48A do primeiro mancal de rolamentos cônicos 14A, através de espaçador de mancais 48, através da pista interna 48B do segundo mancal de rolamentos cônicos 14B, e contra a engrenagem 42 sobre o eixo de ventoinha 16. A mola sanfonada 20 aplica pré-carga a ambos primeiro mancal de rolamentos cônicos 14A e segundo mancal de rolamentos cônicos 14B. Em particular, a mola sanfonada 20 aplica pré-carga à pista externa 52A e aplica pré-carga ao sistema de mancais 18 que transfere pré-carga à pista externa 52B do segundo mancal de rolamentos cônicos 14B.

[0032] A figura 3 mostra uma seção transversal ampliada de um modo de realização de mola sanfonada 20. No modo de realização mostrado na figura 3, a mola sanfonada 20 é um membro resiliente modelado como anel anular em peça única corrugada. A mola sanfonada 20 é feita de um aço inox endurecido. A mola sanfonada 20 é passada no torno para produzir a forma corrugada mostrada. Conforme mostrado na figura 3, a mola sanfonada 20 pode ter uma espessura de seção transversal variável à medida que a mola sanfonada 20 se estende axialmente ao longo da linha central do motor CL (figura 1).

[0033] O número de voltas (convolutas) da mola sanfonada 20 deve ser maximizado (limitado pelo tamanho do compartimento de mancal 12 e possibilidade de fabricação) para permitir que a mola sanfonada 20 melhor acomode diferentes tolerâncias de componentes dentro do compartimento de mancal 12. Ferramentas analíticas, como software comercialmente disponível de análise finita, podem ser usadas para simular tensões sobre a mola sanfonada 20, de modo a otimizar-se sua geometria (número de espiras, espessuras de seção transversal etc.) e desempenho. Em um modo de realização, as espiras da mola sanfonada 20 se estendem para frente e para trás de seções de interconexão adjacentes 60 (ou seja, mola sanfonada 20 tem seções 58 que se dobram para frente e para trás em relação às seções adjacentes 60). Outros modos de realização podem ter convolutas paralelas para simplificar a fabricação da mola sanfonada 20.

[0034] O uso de mola sanfonada 20 para aplicar pré-carga ao primeiro mancal de rolamentos cônicos 14A e segundo mancal de rolamentos cônicos 14B permite que um único elemento seja usado no espaço confinado de compartimento de mancal 12, economizando, assim, espaço e reduzindo custos de fabricação. A mola 20 é adaptada para aplicar pré-carga aos primeiro e segundo mancais de rolamentos cônicos 14A e 14B na direção axial ao longo da linha central CL do motor (figura 1), a atua como uma mola de centragem (ou seja, rendo uma rigidez radial em relação à linha central CL do motor) para o sistema de amortecimento por película de compressão 46 (figura 2). A mola sanfonada 20 acomoda flexão na direção do eixo geométrico-Z pelo primeiro mancal de rolamentos cônicos 14A e segundo mancal de rolamentos cônicos 14B, de modo que a mola sanfonada 20 não se desgaste excessivamente sobre as superfícies dos mancais 14A e 14B.

[0035] A figura 2 ilustra esquematicamente outro motor de turbina a gás exemplificativo 120. O motor de turbina a gás 120 é mostrado aqui como uma turbina de carretel duplo que geralmente incorpora uma seção de ventoinha 122, uma seção de compressor 124, uma seção de combustor 126 e uma seção de turbina 128. Motores alternativos poderiam incluir uma seção de aumentador (não mostrada) dentre outros sistemas ou feições. A seção de ventoinha 122 impulsiona ar ao longo de um trajeto de desvio, enquanto a seção de compressor 124 impulsiona ar ao longo de trajeto de fluxo de núcleo para compressão e comunicação para a seção de combustor 126, segunda de expansão através da seção de turbina 128. Embora ilustrado como motor de turbina a gás de turboélice no modo de realização revelado não limitativo, deve ser entendido que os conceitos aqui descritos não estão limitados ao uso com turboélices, uma vez que os ensinamentos podem ser aplicados a outros tipos de motores de turbina, como motor de três carretéis (mais ventoinha), onde u carretel intermediário inclui um compressor de pressão intermediário (IPC) entre LPC e HPC e uma turbina de pressão intermediária (IPT) entre HPT e LPT.

[0036] O motor 120 geralmente inclui um carretel de baixa 130 e um carretel de alta 132 montados para rotação ao redor do eixo geométrico longitudinal central do motor A em relação a uma estrutura estática de motor 136, via diversos suportes de mancais 138. O carretel de baixa 130 geralmente inclui um eixo interno 140 que interconecta uma ventoinha 142, um compressor de baixa pressão 144 e uma turbina de baixa pressão 146. O eixo interno 140 aciona a ventoinha 142 através de uma arquitetura de engrenagens 148 para acionar a ventoinha 142 a uma velocidade menor do que do que a do carretel de baixa 130. Uma transmissão redutora exemplificativa é uma transmissão epicíclica, ou seja, um sistema de planetárias ou de engrenagens estreladas.

[0037] O carretel de alta 132 inclui um eixo externo 150 que interconecta um compressor de alta pressão 152 e uma turbina de alta pressão 154. Um combustor 156 é arranjado entre o compressor de alta pressão 152 e a turbina de alta pressão 154. O eixo interno 140 e o eixo externo 150 são concêntricos e giram ao redor do eixo geométrico longitudinal central do motor A que é colinear a seus eixos geométricos longitudinais.

[0038] Fluxo de ar pelo núcleo é comprimido pelo compressor debaixa pressão 144 e, então, pelo compressor de alta pressão 152, misturado com combustível e queimado no combustor 156, em seguida, expandido sobre a turbina de alta pressão 154 r turbina de baixa pressão 146. As turbinas 154, 146 acional rotativamente os respectivos carretel de alta 130 e carretel de baixa 132 em resposta à expansão. Os eixos principais de motor 140, 150 são suportados em uma pluralidade de pontos pelos suportes de mancal 138 dentro da estrutura estática de motor 136. Em um modo de realização não limitativo, os suportes de mancais 138 incluem um #2 sistema de mancais 138-2 localizado radialmente na seção de compressor 124.

[0039] Com referência à figura 5, a estrutura estática de motor 136 próxima à seção de compressor 124 geralmente inclui uma estrutura de carcaça de corpo central frontal 160 e uma estrutura de carcaça intermediária 162 que é suportada atrás da estrutura de carcaça de corpo central frontal 160. Deve ser apreciado que várias estruturas de carcaça podem Alternativa ou adicionalmente, ser providas, se beneficiando ainda da arquitetura aqui descrita.

[0040] A estrutura de carcaça de corpo central frontal 160 geralmente define um trajeto de fluxo de núcleo anular 164A para o fluxo de ar pelo núcleo em direção ao compressor de baixa pressão 144. A estrutura de carcaça intermediária 162 define um trajeto de fluxo de núcleo 164B que continua o trajeto de fluxo de núcleo 164C para o fluxo de ar pelo núcleo em direção ao compressor de alta pressão 152 do trajeto de fluxo de núcleo 164C. O trajeto de fluxo de núcleo 164B é geralmente radialmente para dentro do trajeto de fluxo de núcleo 164A, para transição para o trajeto de fluxo de núcleo radialmente de menor diâmetro 164C. Ou seja, o trajeto de fluxo de núcleo 164B define uma arquitetura de motor de turbina a gás de “cintura fina”.

[0041] Um #2 sistema de mancais 138-2, pelo menos parcialmente, suporta o eixo interno 140 em relação à estrutura de carcaça de corpo central frontal 160. Um #3 sistema de mancais 138-3 geralmente suporta o eixo externo 150 em relação à estrutura de carcaça intermediária 162. Ou seja, o #2 sistema de mancais 138-2, pelo menos parcialmente, suporta o carretel de baixa 130 e o #3 sistema de mancais 138-3 geralmente suporta o carretel de alta 132. Deve ser apreciado que vários sistemas de mancais, como arranjos de estruturas de mancal de empuxo e de suporte se beneficiarão da presente invenção.

[0042] Um suporte flexível 168 provê um acoplamento flexível da arquitetura de engrenagens 48 dentro da estrutura de carcaça de corpo central frontal 160. O suporte flexível 168 reage às cargas de torção da arquitetura de engrenagens 148 e facilita absorção de vibração, bem como, outras funções de suporte, Uma mola de centragem 170 que é geralmente um componente estrutural do tipo gaiola cilíndrica com várias vigas se estendendo entre estruturas de extremidade de flange posiciona de forma resiliente o #2 sistema de mancais 138-2 em relação ao carretel de baixa 130. Em um modo de realização, as vigas são duplamente cônicas arranjadas de forma circunferencial para controlar uma taxa de mola radial que pode ser selecionada com base na pluralidade de considerações, incluindo, mas não de modo limitativo, carregamento de mancal, vida de mancal, dinâmica de rotor e considerações sobre deflexão de rotor.

[0043] A caixa de engrenagens 172 da arquitetura de engrenagens 148 á acionada pelo carretel de baixa 130 no modo de realização não limitativo revelado através de um eixo de acoplamento 174. O eixo de acoplamento 174 transfere torque do sistema de mancais para a caixa de engrenagens 172. O #2 sistema de mancais 138-2 facilita a segregação de vibrações e outros transientes da caixa de engrenagens 172. O eixo de acoplamento 174, no modo de realização não limitativo mostrado, inclui uma seção de eixo de acoplamento frontal 176 e uma seção de eixo de acoplamento traseira 178. A seção de eixo de acoplamento frontal 176 inclui uma chaveta de interface 180 casada coma caixa de engrenagens 172. Uma chaveta de interface 182 da seção de eixo de acoplamento traseira 178 conecta o eixo de acoplamento 174 ao carretel de baixa 130 através de, neste modo de realização não limitativo, um cubo de compressor de baixa pressão 184 do compressor de baixa pressão 144.

[0044] Uma estrutura de sistema de mancais de rotor de ventoinha 186 traseira da ventoinha 142 se estende radialmente para dentro, a partir da estrutura de carcaça de corpo central frontal 160. A estrutura de sistema de mancais de rotor de ventoinha 86 e a estrutura de carcaça de corpo central frontal 160 definem um compartimento de mancal B. Deve ser apreciado que vários suportes de mancal 138-1 e vedações 188 (ilustradas esquematicamente e na figura 5) podem ser suportados pela estrutura de sistema de mancais de rotor de ventoinha 186 para conter óleo e suportar rotação de um eixo de transmissão 200 que se conecta à arquitetura de engrenagens 148 para acionar a ventoinha 142.

[0045] O cubo de compressor de baixa pressão 184 do compressor de baixa pressão 144 inclui um cubo tubular 190 e uma alma tronco-cônica 192. O cubo tubular 190 é montado ao eixo interno 140 através, por exemplo, de uma interface de chaveta. O cubo tubular 19 é adjacente ao #2 sistema de mancais 138-2. A alma tronco-cônica 192 se estende em uma direção a frente do cubo tubular 190, axialmente entre o #2 sistema de mancais 138-2 e o #3 sistema de mancais 138-3 (também mostrado na figura 6). Ou seja, a alma tronco-cônica 192 é axialmente localizada entre os suportes de mancais 138-2 e 138-3.

[0046] A alma tronco-cônica 192 é montada a um rotor de compressor de baixa pressão 194 do compressor de baixa pressão 144. No modo de realização não limitativo exemplificativo, a alma tronco-cônica 192 se estende entre os suporte de mancais 138-2, 138-3 e é montado a um segundo estágio de u rotor de compressor de baixa pressão de três estágios 194. Deve ser apreciado que a alma tronco-cônica 192 pode se montada a outros estágios em outras arquiteturas de motor, e estas arquiteturas podem inclui outros tantos estágios.

[0047] A localização do rotor de compressor de baixa pressão 184 entre o #2 sistema de mancais 138-2 e o #3 sistema de mancais 138-3 oferece significativa vantagem para reduzir a deflexão da arquitetura de engrenagens 48 em comparação a uma arquitetura da técnica anterior, como, por exemplo, ilustrado na figura 7. TÉCNICA ANTERIOR. OU seja, ambas as seções de extremidade do eixo de acoplamento 174 são ligadas à estrutura de carcaça do corpo central frontal 160, de modo que deflexões relativas entre as suas seções finais são grandemente reduzidas. Isto facilita um equilíbrio mais eficiente de torque básico, torque FBO, deflexões de manobra e a minimização das cargas gerais que são transladadas para a arquitetura de engrenagens 148.

[0048] Além disso, um compartimento de mancal B relativamente menos complicado, que facilita maiores tolerâncias de fabricação, é definido, por exemplo, exigindo menos vedações, o que minimiza fontes potenciais de vazamento de óleo e economiza em peso.

[0049] A arquitetura facilita ainda um trajeto de carga eficaz (L; figura 8) para a arquitetura de engrenagens e uma geração de calor e fluxo de óleo geralmente menor. Ou seja, um trajeto de carga mais compacto L é definido pela estrutura de corpo central frontal 160 sozinha. Benefícios secundários são tamanho reduzido de tanque de óleo, tamanho reduzido do resfriador e redução de volume de óleo do sistema de lubrificação do motor.

[0050] Deve ser entendido que números de referência iguais identificam elementos correspondentes ou similares por todos os desenhos. Deve ser entendido que, embora um arranjo de componentes particular seja revelado no modo de realização ilustrado, outros arranjos se beneficiariam da presente invenção.

[0051] Embora sequências de etapas particulares estejam mostradas, descritas e reivindicadas, deve ser entendido que as mesmas podem ser executadas em qualquer ordem, separadas ou combinadas, a não ser que mencionado de outro modo e se beneficiarão também da presente invenção,

[0052] Embora diferentes exemplos tenham componentes específicos mostrados nas ilustrações, modos de realização desta invenção não estão limitados a estas combinações particulares. É possível usar alguns dos componentes ou feições de um dos exemplos em combinação com feições ou componentes de outro.

[0053] A descrição acima é exemplificativa em vez de definida por limitações. Vários modos de realização não limitativos estão revelados aqui, e alguém experiente na técnica reconhecerá que várias modificações e variações à luz dos ensinamentos acima estará abrangidas pelo escopo das reivindicações a seguir. Deve ser entendido, portanto, que, dentro do escopo das reivindicações a seguir, a invenção pode ser praticada de modo não especificamente aqui descrito. Por esta razão, as reivindicações a seguir devem ser examinadas para determinar o verdadeiro escopo e conteúdo.

Claims

1. Motor de turbina a gás, caracterizado pelo fato de compreender:um compressor de baixa pressão ao longo de um eixo geométrico;um primeiro sistema de mancais, o qual pelo menosparcialmente, suporta um eixo interno ao longo do eixo geométrico;um segundo sistema de mancais, o qual pelo menosparcialmente, suporta um eixo externo ao longo do eixo geométrico, o segundo sistema de mancais posicionado a montante de palhetas de estágio de entrada de um compressor de alta pressão; eum cubo de compressor de baixa pressão montado no eixo interno, o cubo de compressor de baixa pressão se estendendo para o compressor de baixa pressão entre o primeiro sistema de mancais e o segundo sistema de mancais, onde o cubo de compressor de baixa pressão suporta uma pluralidade de estágios do compressor de baixa pressão, onde pelo menos um estágio da pluralidade de estágios está axialmente posicionado entre o primeiro sistema de mancais e o segundo sistema de mancais, com o eixo interno acionando ventoinha através de uma arquitetura de engrenagens, e onde o cubo de compressor de baixa pressão inclui um cubo tubular para suportar a porção de circunferência interna do primeiro sistema de mancais e uma alma tronco-cônica se estendendo de uma porção traseira do cubo tubular para o compressor de baixa pressão através do espaço entre o primeiro sistema de mancais e o segundo sistema de mancais.

2. Motor de turbina de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a alma tronco-cônica se estende, pelo menos parcialmente, ao redor do primeiro sistema de mancais.

3. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o compressor de baixa pressão está radialmente fora do primeiro sistema de mancais.

4. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o cubo de compressor de baixa pressão é angulado em direção ao compressor de baixa pressão.

5. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o cubo de compressor de baixa pressão é montado em um disco de segundo estágio do compressor de baixa pressão .

6. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o compressor de baixa pressão inclui três estágios.

7. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro sistema de mancais é montado em uma estrutura de carcaça de corpo central frontal, com a estrutura de carcaça de corpo central frontal definindo um trajeto de fluxo do núcleo para um fluxo de ar do núcleo.

8. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o segundo sistema de mancais é montado em uma estrutura de carcaça intermediária, estando a estrutura de carcaça intermediária montada na estrutura de carcaça de corpo central frontal para continuar o trajeto de fluxo de núcleo.

9. Motor de turbina a gás, caracterizado pelo fato de compreender:uma estrutura de carcaça de corpo central frontal;uma arquitetura de engrenagens pelo menos parcialmente suportada pela estrutura de carcaça de corpo central frontal;um primeiro sistema de mancais montado na estrutura de carcaça de corpo central frontal para suportar rotativamente um eixo interno;um eixo de acoplamento montado no eixo interno e na arquitetura de engrenagens, o eixo de acoplamento sendo, pelo menos parcialmente, suportado pelo primeiro sistema de mancais; e,um cubo de compressor de baixa pressão montado no eixo interno, o cubo de compressor de baixa pressão se estendendo para frente em relação a uma direção geral do fluxo através do motor de turbina a gás para um compressor de baixa pressão entre o primeiro sistema de mancais e o segundo sistema de mancais que suporta pelo menos parcialmente um eixo externo, estando o segundo sistema de mancais posicionado a montante de palhetas do estágio de entrada do compressor de alta pressão, onde pelo menos uma parte do eixo de acoplamento se sobrepõe a pelo menos uma porção de um rotor de compressor suportado pelo cubo compressor de baixa pressão, onde o compressor de baixa pressão inclui uma pluralidade de estágios e pelo menos um estágio da pluralidade de estágios está axialmente posicionado entre o primeiro sistema de mancais e o segundo sistema de mancais, e onde o cubo de compressor de baixa pressão inclui um cubo tubular para suportar a porção de circunferência interna do primeiro sistema de mancais e uma alma tronco-cônica se estendendo de uma porção traseira do cubo tubular para o compressor de baixa pressão através do espaço entre o primeiro sistema de mancais e o segundo sistema de mancais.

10. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o eixo interno aciona uma ventoinha através da arquitetura de engrenagens.

11. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o eixo externo, pelo menos parcialmente, circunda o eixo interno, sendo que o eixo externo aciona um compressor de alta pressão.

12. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o compressor de baixa pressão inclui três estágios, estando o cubo compressor de baixa pressão montado em um rotor de compressor de baixa pressão em uma posição que é axialmente alinhada com um disco de segundo estágio do compressor de baixa pressão.

13. Motor de turbina a gás, caracterizado pelo fato de compreender:uma estrutura de carcaça de corpo central frontal ao longo de um eixo geométrico do motor, cuja estrutura de carcaça de corpo central frontal define um trajeto de fluxo de núcleo;um compressor de baixa pressão ao longo do trajeto de fluxo de núcleo;uma estrutura de carcaça intermediária montada atrás da estrutura de carcaça de corpo central frontal ao longo do eixo geométrico do motor;um primeiro sistema de mancais montado na estrutura de carcaça de corpo central frontal para, pelo menos parcialmente, suportar um eixo interno para rotação ao redor do eixo geométrico do motor;um segundo sistema de mancais montado na estrutura de carcaça intermediária para, pelo menos parcialmente, suportar um eixo externo para rotação ao redor do eixo geométrico do motor; eum cubo de compressor de baixa pressão montado no eixo interno, cujo cubo de compressor de baixa pressão está afixado a um rotor de compressor de baixa pressão que se estende para frente do rotor de compressor de baixa pressão para o compressor de baixa pressão entre o primeiro sistema de mancais e o segundo sistema de mancais, com o cubo de compressor de baixa pressão se estendendo de uma posição que é radialmente para dentro do primeiro sistema de mancais para uma posição que é radialmente para fora do primeiro sistema de mancais, onde o cubo de compressor de baixa pressão inclui uma pluralidade de estágios e pelo menos um estágio da pluralidade de estágios está axialmente posicionado entre o primeiro sistema de mancais e o segundo sistema de mancais, com o eixo interno acionando ventoinha através de uma arquitetura de engrenagens, e onde o cubo de compressor de baixa pressão inclui um cubo tubular para suportar a porção de circunferência interna do primeiro sistema de mancais e uma alma tronco-cônica se estendendo de uma porção traseira do cubo tubular para o compressor de baixa pressão através do espaço entre o primeiro sistema de mancais e o segundo sistema de mancais.

14. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que na estrutura de carcaça de corpo central frontal fica a jusante de uma ventoinha.

15. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a arquitetura de engrenagens é, pelo menos parcialmente, suportada pela estrutura de carcaça de corpo central frontal.

16. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a alma tronco-cônica suporta pás de ventoinha de um estágio do compressor de baixa pressão que está axialmente para trás do primeiro sistema de mancais.

17. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o cubo de compressor de baixa pressão está conectado a um rotor de compressor de baixa pressão que se estende de uma posição que está espaçada e axialmente para trás do primeiro sistema de mancais para uma posição que está espaçada e axialmente para frente do primeiro sistema de mancais.

18. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o cubo de compressor de baixa pressão está conectado a um rotor de compressor de baixa pressão que se estende de uma posição que está espaçada e axialmente para trás do primeiro sistema de mancais para uma posição que está espaçada e axialmente para frente do primeiro sistema de mancais.

19. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a posição que é radialmente para dentro do primeiro sistema de mancais é radialmente espaçada do primeiro sistema de mancais e a posição que é radialmente para fora do primeiro sistema de mancais é radialmente espaçada do primeiro sistema de mancais, sendo que o cubo de compressor de baixa pressão está conectado a um rotor de compressor de baixa pressão que se estende de uma posição que é espaçada do e axialmente para dentro do primeiro sistema de mancais para uma posição que é espaçada do e axialmente para frente do primeiro sistema de mancais.

20. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a alma tronco-cônica suporta ainda pás de ventoinha de um estágio do compressor de baixa pressão que está axialmente para frente do primeiro sistema de mancais.

21. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a arquitetura de engrenagens está a montante do primeiro sistema de mancais.

22. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a arquitetura de engrenagens está a montante do primeiro sistema de mancais.

23. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a arquitetura de engrenagens está a montante do primeiro sistema de mancais.