Procedimiento y conjunto de válvula para regular el flujo de fluido a través de un motor de turbina.

Un procedimiento de regulación del flujo de fluido a través del aumentador de un motor (10) de turbina decombustión interna,

comprendiendo dicho procedimiento:

proporcionar un conjunto (100) de válvula que comprende:

un carenaje externo (130) acoplado a una pared radialmente externa de un conducto;

un carenaje interno (128) acoplado a una pared radialmente interna de un conducto;

una válvula anular (102) acoplada entre las paredes radialmente externa y radialmente interna de unconducto, de forma que un área de flujo externo de derivación esté definida al menos parcialmente entrela válvula anular y el carenaje externo, y de forma que un área de flujo interior de derivación estédefinida al menos parcialmente entre la válvula anular y el carenaje interno, teniendo la válvula anularuna extremidad anterior (112) en el extremo corriente arriba de la misma, convergiendo y divergiendotanto la superficie radialmente interna como la superficie radialmente externa de la misma hacia unaextremidad posterior en el extremo corriente abajo de la misma, estando contorneados los carenajes deforma que el área de flujo interior y el área de flujo exterior tienen áreas variables en sección transversalsegún se desplaza axialmente la válvula a través de las mismas; y

colocar de forma selectiva la válvula anular entre una primera posición operativa y una segunda posiciónoperativa, de forma que varíe al menos una de las áreas de flujo externo de derivación y de flujo internode derivación durante una transición desde una primera operación de la turbina hasta una segundaoperación de la turbina.

Procedimiento y conjunto de válvula para regular el flujo de fluido a través de un motor de turbina La presente invención versa, en general, acerca de motores de turbinas de combustión interna y, más en particular, acerca de un procedimiento y un aparato para regular los flujos de fluido en el interior de un motor de turbina de combustión interna.

Al menos algunos motores conocidos de turbinas de combustión interna de aeronaves incluyen un ventilador, un compresor, un combustor, una turbina de alta presión, una turbina de baja presión, y un aumentador o “quemador posterior”. Se comprime el flujo de aire que entra en el ventilador. El flujo de aire que sale del ventilador es dividido de forma que una porción del flujo es dirigida al interior del compresor y la porción restante del flujo, denominada flujo de derivación del ventilador, es dirigida al interior de un paso de derivación en el que se circunvala el compresor, el combustor, la turbina de alta presión, y la turbina de baja presión. El flujo de aire que entra en el compresor es comprimido y dirigido al combustor en el que es mezclado con combustible y es inflamado, produciendo gases calientes de combustión utilizados para accionar tanto la turbina de alta presión como la de baja presión. Además, al menos algunos de los motores conocidos de turbinas de combustión interna combinan una porción del flujo de derivación del ventilador con el flujo de aire que sale de la turbina de baja presión.

Para regular una cantidad de aire de derivación suministrado al aumentador, al menos algunos motores de turbina de combustión interna incluyen un conjunto de válvula. Más específicamente, en algunos motores conocidos de turbina de combustión interna, el flujo del aire de derivación del ventilador es regulado en función de los requerimientos específicos de la relación de presión de la camisa de salida exigidos para el tipo de modo de vuelo de la aeronave.

Sin embargo, al menos algunos conjuntos conocidos de válvula incluyen una pluralidad de puertas de bloqueo que están ajustadas independientemente para mantener los requerimientos de relación de presión de la camisa de salida. Como tal, cada puerta de bloqueo incluye un sistema cinemático separado, cada uno de los cuales puede incluir, por ejemplo, una pluralidad de ejes de brazos de cigüeñal y accionadores. En consecuencia, tales conjuntos de válvula son diseños, por lo general, relativamente complejos y añaden un coste adicional y un peso adicional a la aeronave.

Además, en al menos algunos conjuntos de válvula, un cuello aerodinámico, con un área significativamente menor que el cuello físico, podría formarse de manera no deseable corriente abajo desde el cuello físico en el conducto externo de derivación. Tal cuello aerodinámico puede tener un comportamiento inestable que es difícil de predecir y de controlar. Además, un conjunto de válvula es un dispositivo de pérdida de presión y, si se produce un cuello aerodinámico corriente abajo, puede existir más de una posición de válvula que tenga la misma pérdida de presión. Algunos sistemas conocidos de control tienen dificultad en justificar múltiples soluciones, tales como múltiples posiciones de válvula que tengan la misma pérdida de presión. Múltiples soluciones imprevistas pueden dar lugar a un fallo de los sistemas de control.

El documento US 4072008 da a conocer un conjunto de válvula en una aplicación de aumentador según el estado de la técnica.

En un aspecto según la presente invención se proporciona un procedimiento de regulación del flujo de fluido a través de un motor de turbina de combustión interna como se define en la reivindicación 1. El procedimiento incluye acoplar un carenaje externo a una pared radialmente externa de un conducto y acoplar un carenaje interno a una pared radialmente interna de un conducto. Una válvula anular está acoplada entre las paredes radialmente externa y radialmente interna de un conducto, de forma que se defina al menos parcialmente un área de flujo exterior de derivación entre la válvula anular y el carenaje externo, y de forma que se defina al menos parcialmente un área de flujo interior de derivación entre la válvula anular y el carenaje interno. La válvula anular está colocada de forma selectiva entre una primera posición operativa y una segunda posición operativa, de forma que se varía al menos una de las áreas externa de flujo de derivación e interna de flujo de derivación durante una transición desde una primera operación de la turbina hasta una segunda operación de la turbina.

En otro aspecto se proporciona un conjunto de válvula adaptado para su uso en una válvula del aumentador para un motor de turbina de combustión interna. El conjunto de válvula incluye un carenaje externo acoplado a una pared radialmente externa de un conducto y un carenaje interno acoplado a una pared radialmente interna de un conducto. El conjunto de válvula incluye, además, una válvula anular como se define en la reivindicación 8 que está acoplada de forma deslizante entre las paredes radialmente externa y radialmente interna de un conducto, de forma que se define al menos parcialmente un área de flujo exterior entre la válvula anular y el carenaje externo, y de forma que se define al menos parcialmente un área de flujo interior definida entre la válvula anular y el carenaje interno. La válvula anular puede ser colocada de forma selectiva entre una primera posición operativa y una segunda posición operativa para variar un flujo a través de al menos una de las áreas externa e interna de flujo.

En un aspecto adicional no reivindicado se proporciona un motor de turbina de combustión interna. El motor de turbina de combustión interna incluye un conjunto de ventilador y un conducto de derivación del ventilador acoplado

al conjunto de ventilador. Hay acoplado un conjunto de válvula del aumentador corriente abajo desde el conjunto de ventilador en el interior del conducto de derivación del ventilador. El conjunto de válvula del aumentador incluye un carenaje externo acoplado a una pared radialmente externa de conducto de derivación del ventilador, un carenaje interno acoplado a una pared radialmente interna de conducto de derivación del ventilador, y una válvula anular acoplada de forma deslizante entre las paredes radialmente externa y radialmente interna de derivación del ventilador de conducto. La válvula anular puede ser colocada de forma selectiva entre una primera posición operativa y una segunda posición operativa para variar un flujo a través de al menos una de un área de flujo exterior de derivación y un área de flujo interior de derivación.

Se describirán ahora diversos aspectos y realizaciones de la presente invención en conexión con los dibujos adjuntos, en los que:

La Figura 1 es una ilustración esquemática de un motor ejemplar de turbina de combustión interna de ciclo variable; la Figura 2 es una ilustración esquemática ampliada de una porción del motor de turbina de combustión interna de ciclo variable mostrado en la Figura 1; la Figura 3 es una ilustración esquemática de un conjunto ejemplar de válvula en una primera ubicación operativa que puede ser utilizado con el motor de turbina de combustión interna de ciclo variable mostrado en la Figura 1; y la Figura 4 es una ilustración esquemática del conjunto de válvula mostrado en la Figura 3 e ilustra en línea discontinua una pluralidad de ubicaciones operativas.

La Figura 1 es una ilustración esquemática de un motor ejemplar 10 de turbina de combustión interna de ciclo variable que tiene un eje geométrico longitudinal 11. La Figura 2 es una vista ampliada del motor 10 de turbina de combustión interna. El motor 10 de turbina de combustión interna incluye una entrada anular 12 para recibir aire ambiente 14 seguida en una relación de flujo axial por un conjunto 16 de ventilador, un compresor 20 de alta presión (HPC) , un combustor 22, una turbina 24 de alta presión (HPT) , una turbina 26 de baja presión (LPT) y un aumentador 28. La HPT 24 alimenta el HPC 20 por medio de un primer eje 30. La LPT 26 alimenta el conjunto 16 de ventilador por medio de un segundo eje 32. El motor 10 incluye, además, una cubierta externa 34 que está separada de una cubierta interna 36 que incluye una sección delantera 38 de la cubierta interna 36 que define un conducto 40 de derivación. En la realización ejemplar, el aumentador 28 incluye una camisa difusora 42.

En la realización ejemplar, el motor 10 de turbina de combustión interna también incluye un conjunto 100 de válvula que está acoplado en el interior del conducto 40 de derivación. Más específicamente, el conjunto 100 de válvula está colocado para facilitar la separación... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de regulación del flujo de fluido a través del aumentador de un motor (10) de turbina de combustión interna, comprendiendo dicho procedimiento:

proporcionar un conjunto (100) de válvula que comprende:

un carenaje externo (130) acoplado a una pared radialmente externa de un conducto; un carenaje interno (128) acoplado a una pared radialmente interna de un conducto; una válvula anular (102) acoplada entre las paredes radialmente externa y radialmente interna de un conducto, de forma que un área de flujo externo de derivación esté definida al menos parcialmente entre la válvula anular y el carenaje externo, y de forma que un área de flujo interior de derivación esté

definida al menos parcialmente entre la válvula anular y el carenaje interno, teniendo la válvula anular una extremidad anterior (112) en el extremo corriente arriba de la misma, convergiendo y divergiendo tanto la superficie radialmente interna como la superficie radialmente externa de la misma hacia una extremidad posterior en el extremo corriente abajo de la misma, estando contorneados los carenajes de forma que el área de flujo interior y el área de flujo exterior tienen áreas variables en sección transversal

según se desplaza axialmente la válvula a través de las mismas; y colocar de forma selectiva la válvula anular entre una primera posición operativa y una segunda posición operativa, de forma que varíe al menos una de las áreas de flujo externo de derivación y de flujo interno de derivación durante una transición desde una primera operación de la turbina hasta una segunda operación de la turbina.

2. Un procedimiento según la Reivindicación 1, que comprende, además, acoplar un accionador (105) a la válvula anular (102) para controlar el movimiento de la válvula con respecto a los carenajes externo e interno.

3. Un procedimiento según cualquier Reivindicación precedente, que comprende, además:

acoplar a la válvula anular un sistema (105) de accionamiento que incluye al menos un cigüeñal; y colocar de forma selectiva la válvula anular utilizando el al menos un cigüeñal.

4. Un procedimiento según cualquier Reivindicación precedente, en el que la colocación selectiva de la válvula anular (102) entre una primera posición operativa y una segunda posición operativa comprende, además, colocar de forma selectiva la válvula anular para facilitar la descarga de flujo de fluido desde el motor en una dirección que es sustancialmente perpendicular a un eje geométrico del motor de turbina.

5. Un procedimiento según cualquier Reivindicación precedente, en el que la colocación selectiva de la válvula anular entre una primera posición operativa y una segunda posición operativa comprende, además, la colocación selectiva de la válvula anular para facilitar la descarga del flujo de fluido desde el motor de turbina en una dirección que es sustancialmente paralela a un eje geométrico del motor de turbina.

6. Un procedimiento según cualquier Reivindicación precedente, en el que la colocación selectiva de la válvula anular entre una primera posición operativa y una segunda posición operativa comprende, además, la colocación selectiva de la válvula anular en una ubicación predeterminada en la que se facilita que se minimicen las áreas de flujo de la derivación externa y de la derivación interna.

7. Un procedimiento según cualquier Reivindicación precedente, en el que la colocación selectiva de la válvula anular entre una primera posición operativa y una segunda posición operativa comprende, además, la colocación selectiva de la válvula anular en una ubicación predeterminada en la que se facilita que se maximicen las áreas de flujo de la derivación externa y de la derivación interna.

8. Un conjunto (100) de válvula adaptado para su uso en una válvula aumentadora de un motor (10) de turbina de combustión interna, estando caracterizado dicho conjunto de válvula por:

un carenaje externo (130) acoplado a una pared radialmente externa de un conducto; un carenaje interno (128) acoplado a una pared radialmente interna de un conducto; y

una válvula anular (102) acoplada de forma deslizante entre dichas paredes radialmente externa y radialmente interna de un conducto, de forma que un área de flujo exterior esté definida al menos parcialmente entre dicha válvula anular y dicho carenaje externo, y de forma que un área flujo interior esté definida al menos parcialmente entre dicha válvula anular y dicho carenaje interno, teniendo la válvula anular una extremidad anterior (112) en el extremo corriente arriba de la misma, convergiendo y

divergiendo tanto la superficie radialmente interna como la superficie radialmente externa de la misma hacia una extremidad posterior en el extremo corriente abajo de la misma, estando contorneados los carenajes de forma que el área de flujo interior y el área de flujo exterior tienen áreas variables en sección transversal según se desplaza la válvula axialmente a través de las mismas, siendo posicionable de forma selectiva dicha válvula anular entre una primera posición operativa y una segunda posición operativa para variar un 55 flujo a través de al menos una de dichas áreas de flujo exterior y de flujo interior.

9. Un conjunto (100) de válvula según la Reivindicación 8, que comprende, además, un conjunto de cigüeñal acoplado a dicha válvula anular para facilitar el desplazamiento de dicha válvula anular con respecto a dichos carenajes externo e interno.

5 10. Un conjunto (100) de válvula según la Reivindicación 8 o 9, que comprende, además, un accionador acoplado a dicho conjunto de cigüeñal para facilitar la colocación de dicha válvula anular con respecto a dichos carenajes externo e interno.