BR102016021379A2 - ?eixo de entrada de caixa de engrenagens de turbina e motor de turbina a gás? - Google Patents

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Abstract

um eixo de entrada de caixa de engrenagens de turbina a gás incluindo um acoplamento de engrenagem engatado a uma caixa de engrenagens de potência e que se estende ao longo de um eixo do motor central do mesmo. o eixo pode incluir um segmento de ajuste separável unido coaxialmente ao acoplamento de engrenagem, e um acoplamento de carretel unido ao segmento de ajuste separável em oposição ao acoplamento de engrenagem, o acoplamento de carretel sendo engatado a um carretel de motor de turbina. métodos de uso do eixo de entrada são também fornecidos.

Description

“EIXO DE ENTRADA DE CAIXA DE ENGRENAGENS DE TURBINA E MOTOR DE TURBINA A GÁS” Campo da Invenção [0001] A presente matéria em questão geralmente refere-se a um motor de turbina a gás, ou mais particularmente a um eixo de entrada para uma caixa de engrenagens de um motor de turbina a gás.
Antecedentes da Invenção [0002] Um motor de turbina a gás geralmente inclui um ventilador (fan) e um núcleo organizado em comunicação de fluxo um com o outro. Adicionalmente, o núcleo do motor de turbina a gás geralmente inclui, em ordem de fluxo em série, uma seção de compressor, uma seção de combustão, uma seção de turbina e uma seção de exaustão. Em operação, o ar é fornecido a partir do ventilador para uma entrada da seção do compressor onde um ou mais compressores axiais comprimem progressivamente o ar até alcançar a seção de combustão. O combustível é misturado com o ar comprimido e queimado dentro da seção de combustão para fornecer gases de combustão. Os gases de combustão são roteados a partir da seção de combustão para a seção de turbina. O fluxo de gases de combustão através da seção de turbina aciona a seção de turbina e é então expulsado através da seção de exaustão (por exemplo, para a atmosfera). Adicionalmente, o núcleo inclui geralmente um ou mais eixos que se estendem entre a seção de turbina e a seção de compressor de modo que a rotação da seção de turbina adicionalmente aciona a seção de compressor.
[0003] Um ou mais eixos do núcleo também podem ser acoplados mecanicamente ao ventilador para facilitar a rotação do ventilador durante a operação do motor de turbina a gás. No entanto, a fim da etapa baixar a velocidade rotacional de um ou mais eixos do núcleo para uma velocidade de rotação mais eficiente do ventilador, pode ser fornecida uma caixa de engrenagens para acoplar mecanicamente a um ou mais eixos do núcleo para um eixo do ventilador acionar o ventilador.
[0004] A caixa de engrenagens pode ser montada para permitir algum movimento para acomodar (por exemplo, vibrações dentro do ventilador e/ou do núcleo). No entanto, eventos extremos, como um choque com uma ave ou perda de lâmina do ventilador podem encorajar o movimento substancial, por exemplo, do eixo do ventilador ao longo de uma direção axial, uma direção radial e/ou uma direção circunferencial do motor de turbina a gás. Esses eventos extremos podem deslocar a caixa de engrenagens de uma faixa admissível, o que pode induzir uma ou mais engrenagens dentro da caixa de engrenagens a engripar ou de outro modo falhar. Além disso, mesmo durante condições normais de operação, a caixa de engrenagens pode ser submetida à tensão e/ou deslocamento significativos devido à expansão/contração térmica, manobras aéreas, cargas mecânicas, etc. Ao longo do tempo, esses podem servir para reduzir a própria vida útil da caixa de engrenagens e do motor.
[0005] Consequentemente, um eixo de entrada para uma caixa de engrenagens capaz de acomodar certa quantidade de deslocamento, ao mesmo tempo isolando esse deslocamento da caixa de engrenagens, seria útil.
Breve Descrição da Invenção [0006] Aspectos e vantagens da invenção serão apresentados em parte na descrição a seguir, ou podem ser óbvios a partir da descrição, ou podem ser aprendidos através de prática da invenção.
[0007] De acordo com uma realização da presente divulgação, é fornecido um eixo de entrada de caixa de engrenagens de turbina. O eixo de entrada de caixa de engrenagens de turbina pode incluir um acoplamento de engrenagem engatado a uma caixa de engrenagens de potência e que se estende ao longo de um eixo do motor central do mesmo. O eixo de entrada de caixa de engrenagens de turbina também pode incluir um segmento de ajuste separável unido coaxialmente ao acoplamento de engrenagem, e um acoplamento de carretel unido ao segmento de ajuste separável em oposição ao acoplamento de engrenagem. O acoplamento de carretel pode ser engatado a um carretel de motor de turbina.
[0008] De acordo com outra realização da presente divulgação, está incluído um motor de turbina a gás. O motor de turbina a gás pode se estender ao longo de um eixo central e inclui um compressor para receber e comprimir um fluxo de fluido, um combustor, uma turbina, uma caixa de engrenagens de potência e um eixo de entrada de caixa de engrenagens. O combustor e a turbina podem ser posicionados a jusante do compressor. A caixa de engrenagens de potência pode ser disposta ao redor do eixo central para receber uma entrada de rotação gerada na turbina. O eixo de entrada de caixa de engrenagens pode ser conectado de maneira operacional à turbina e à caixa de engrenagens de potência. O eixo de entrada de caixa de engrenagens pode incluir um acoplamento de engrenagem, um segmento de ajuste separável e um acoplamento de carretel. O acoplamento de engrenagem pode ser engatado à caixa de engrenagens de potência e se estender ao longo do eixo do motor central. O segmento de ajuste separável pode ser unido coaxialmente ao acoplamento de engrenagens, enquanto que o acoplamento de carretel pode ser engatado à turbina e unido ao segmento de ajuste separável em oposição ao acoplamento de engrenagem.
[0009] Essas e outras características, aspectos e vantagens da presente invenção serão melhores compreendidas com referência à descrição a seguir e reivindicações anexas. Os desenhos anexos, que são incorporados e constituem uma parte desse relatório descritivo, ilustram as realizações da invenção e, juntamente com a descrição, servem para explicar os princípios da invenção.
Breve Descrição das Figuras [0010] Uma divulgação completa e que capacita a presente invenção, incluindo o melhor modo da mesma, direcionada a um técnico no assunto, é apresentada no relatório descritivo, que faz referência às Figuras anexas, em que: A Figura 1 fornece uma vista esquemática em seção transversal de um motor de turbina a gás exemplar de acordo com várias realizações da presente matéria em questão; A Figura 2 fornece uma vista em seção transversal de caixa de engrenagens montada dentro de uma realização de motor exemplar da presente divulgação; A Figura 3 fornece uma vista esquemática em seção transversal da caixa de engrenagens montada da Figura 2; e A Figura 4 fornece uma vista ampliada de um eixo de entrada de caixa de engrenagens de acordo com uma realização exemplar da presente divulgação.
Descrição Detalhada da Invenção [0011] Serão feitas agora referências em detalhes às presentes realizações da invenção, um ou mais exemplos dos quais estão ilustrados nos desenhos que acompanham. A descrição detalhada usa designações numéricas e de letras para se referir a características nos desenhos. Designações parecidas ou similares nos desenhos e na descrição foram usadas para se referir a peças parecidas ou similares da invenção. Como usado no presente pedido, os termos "primeiro”, "segundo” e "terceiro” podem ser usados de forma intercambiável para distinguir um componente de outro e não se destinam a indicar a localização ou importância dos componentes individuais.
[0012] Referindo-se agora às figuras, em que numerais idênticos indicam os mesmos elementos ao longo das figuras, a Figura 1 é uma vista esquemática em seção transversal de um motor de turbina a gás de acordo com uma realização exemplar da presente divulgação. Mais particularmente, para a realização da Figura 1, o motor de turbina a gás é um motor a jato turbofan de alta derivação (10), citado no presente pedido como "motor turbofan” (10). Conforme mostrado na Figura 1, o motor turbofan (10) define uma direção axial A (que se estende paralelamente à linha central ou eixo central longitudinal (12) fornecido para referência) e uma direção radial R. Em geral, o turbofan (10) inclui uma seção de ventilador (14) e um núcleo do motor de turbina (16) dispostos a jusante da seção de ventilador (14).
[0013] O núcleo exemplar do motor de turbina (16) representado geralmente inclui um invólucro externo substancialmente tubular (18) que define uma entrada anular (20). O invólucro exterior (18) encaixa-se, em relação ao fluxo serial, a uma seção de compressor incluindo um reforçador (booster) ou compressor de baixa pressão (LP) (22) e um compressor de alta pressão (HP) (24); um combustor ou seção de combustão (26); uma seção de turbina incluindo uma turbina de alta pressão (HP) (28) e uma turbina de baixa pressão (LP) (30); e um seção de bocal de exaustão (32). Um eixo ou carretel de alta pressão (HP) (34) conecta, de maneira guiada, a turbina HP (28) ao compressor HP (24). Um eixo ou carretel de baixa pressão (LP) (36) conecta de maneira guiada, a turbina LP (30) ao compressor LP (22).
[0014] Para a realização representada, a seção de ventilador (14) inclui um ventilador de passo variável (38) que tem uma pluralidade de pás do ventilador (40) acopladas a um disco (42) em uma maneira espaçada. Conforme representado, as pás do ventilador (40) se estendem exteriormente a partir do disco (42) geralmente ao longo da direção radial R. Cada pá do ventilador (40) é rotativa em relação ao disco (42) cerca de um passo do eixo P em virtude das pás do ventilador (40) serem acopladas de maneira operacional a um membro de atuação adequado (44) configurado para variar coletivamente o passo das pás do ventilador (40) em unissonância. As pás do ventilador (40), disco (42) e o membro de atuação (44) giram juntos ao redor do eixo longitudinal (12) pelo eixo LP (36) através de uma caixa de engrenagens mecânica (46). A caixa de engrenagens mecânica (46) inclui uma pluralidade de engrenagens para baixar a velocidade de rotação do eixo LP (36) para uma velocidade de rotação do ventilador mais eficiente, e está fixada a uma ou ambas as estruturas de núcleo ou a uma estrutura de ventilador através de um ou mais sistemas de acoplamento (47).
[0015] Referindo-se ainda a realização exemplar da Figura 1, o disco (42) é coberto pelo cubo dianteiro rotativo (48) projetado aerodinamicamente para promover um fluxo de ar através da pluralidade de pás do ventilador (40). Adicionalmente, a seção de ventilador exemplar (14) inclui um compartimento de ventilador anular ou nacele exterior (50) que circunda circunferencialmente o ventilador (38) e/ou pelo menos uma porção do núcleo do motor de turbina (16). Deve-se apreciar que a nacele (50) pode ser configurada para ser suportada em relação ao núcleo do motor de turbina (16) por uma pluralidade de palhetas de guia de saída circunferencialmente espaçadas (52). Além disso, uma seção a jusante (54) da nacele (50) pode se estender por uma porção externa do núcleo do motor de turbina (16) de modo a definir uma passagem de fluxo de ar de derivação (56) entre as mesmas.
[0016] Durante a operação do motor turbofan (10), um volume de ar (58) entra no turbofan (10) através de uma entrada associada (60) da nacele (50) e/ou da seção de ventilador (14). Como o volume de ar (58) passa através das pás do ventilador (40), uma primeira porção do ar (58) conforme indicado pelas setas (62) é direcionada ou expulsa para o interior da passagem de fluxo de ar de derivação (56) e uma segunda porção do ar (58) conforme indicado pela seta (64) é direcionada ou expulsa para o interior do compressor LP (22). A razão entre a primeira porção de ar (62) e a segunda porção de ar (64) é comumente conhecida como uma taxa de derivação. A pressão da segunda porção de ar (64) é então aumentada conforme é direcionada através do compressor de alta pressão (HP) (24) e na seção de combustão (26), onde é misturada com combustível e queimada para fornecer gases de combustão (66).
[0017] Os gases de combustão (66) são expulsos através da turbina HP (28) onde uma porção de energia térmica e/ou cinética dos gases de combustão (66) é extraída através de estágios sequenciais de palhetas do estator da turbina HP (68) que são acopladas ao compartimento externo (18) e pás do rotor da turbina HP (70) que são acopladas ao eixo ou carretel HP (34), dessa forma fazendo com que o eixo ou carretel HP (34) gire, através disso suportando a operação do compressor de HP (24). Os gases de combustão (66) são então expulsos através da turbina LP (30) onde uma segunda porção de energia térmica e cinética é extraída a partir dos gases de combustão (66) através de estágios sequenciais de palhetas do estator da turbina LP (72) que são acopladas ao compartimento externo (18) e pás do rotor da turbina LP (74) que são acopladas ao eixo ou carretel LP (36), dessa forma fazendo com que o eixo ou carretel LP (36) gire, através disso suportando a operação do compressor LP (22) e/ou a rotação do ventilador (38).
[0018] Os gases de combustão (66) são subsequentemente encaminhados através da seção de bocais de exaustão do jato (32) do núcleo do motor de turbina (16) para fornecer impulso propulsivo. Simultaneamente, a pressão da primeira porção de ar (62) é substancialmente aumentada conforme a primeira porção de ar (62) é expulsa através da passagem de fluxo de ar de derivação (56) antes que seja expelida a partir de uma seção de exaustão do bocal do ventilador (76) do turbofan (10), fornecendo também impulso propulsivo. A turbina HP (28), a turbina LP (30) e a seção do bocal de exaustão do jato (32) pelo menos parcialmente definem uma trajetória de gás quente (78) para encaminhar os gases de combustão (66) através do núcleo do motor de turbina (16).
[0019] Deve-se apreciar, no entanto, que o motor turbofan exemplar (10) representado na Figura 1 é somente a título de exemplo, e que em outras realizações exemplares, o motor turbofan (10) pode ter qualquer outra configuração adequada.
[0020] Referindo-se agora à Figura 2, é fornecida uma vista lateral de uma caixa de engrenagens (100) para um motor de turbina a gás (10) de acordo com uma realização exemplar da presente divulgação. Em pelo menos certas realizações exemplares, a caixa de engrenagens (100) da Figura 2 pode estar incorporada no motor turbofan (10) da Figura 1 (por exemplo, configurada como a caixa de engrenagens exemplar (46) representada), e dessa forma a mesma numeração ou similar pode se referir às mesmas peças ou similares.
[0021] Para a realização da Figura 2, a caixa de engrenagens (100) inclui um trem de engrenagens (102) para transferência de força de rotação de um eixo LP (36) para um eixo de saída ou eixo do ventilador (104). Especificamente, o eixo LP (36) é acoplado ao eixo de entrada (112) para acionar o eixo de entrada (112). O eixo LP (36) é suportado no interior do núcleo (16) por uma estrutura de núcleo incluindo um suporte (106). O suporte (106) é configurado para suportar o eixo LP (36) através de um conjunto de mancais (108). Para a realização representada, o conjunto de mancal (108) inclui um único conjunto de rolamento de esferas, que pode acomodar a rotação do eixo LP (36) e suportar o eixo LP (36) ao longo da direção radial R. No entanto, em outras realizações exemplares, o conjunto de mancal (108) pode adicionalmente, ou alternativamente, incluir qualquer outro mancal adequado, como um ou mais mancais de elementos rolantes.
[0022] Consequentemente, durante a operação o eixo de entrada (112) pode fornecer energia de rotação a partir do eixo (36) para o trem de engrenagens (102) em uma primeira direção. O trem de engrenagens (102) pode então girar o eixo do ventilador fixado (104) para acionar o ventilador (38), girando uma pluralidade de pás do ventilador (40) e fornecendo impulso para o motor turbofan (10).
[0023] O eixo de entrada (112) estende-se ao longo do eixo central (12) entre um acoplamento de engrenagem (114) conectado e engatado à caixa de engrenagens (100) e um acoplamento de carretel (116) conectado e engatado ao eixo LP (36). Certas realizações do eixo de entrada (112) têm um ou mais segmentos separáveis. Por exemplo, certas realizações incluem um segmento de ajuste (118) coaxialmente unido ao acoplamento de engrenagem (114) e ao acoplamento de carretel. Conforme ilustrado nas Figuras 2 a 4, o segmento de ajuste (118) é unido ao acoplamento de engrenagem (114) em uma extremidade frontal (120), e unido ao acoplamento de carretel (116) em uma extremidade traseira oposta (122). Embora um único segmento de ajuste (118) esteja ilustrado nas Figuras 2 e 3, realizações adicionais podem incluir uma pluralidade de segmentos de ajuste (118) separáveis coaxialmente unidos entre o acoplamento de engrenagem (114) e o acoplamento de carretel (116).
[0024] Durante a operação do motor turbofan (10), vibrações e outras forças no ventilador (38) podem ser propagadas através do eixo do ventilador (104) para a caixa de engrenagens (100). Por exemplo, o fluxo de ar turbulento através da pluralidade de pás do ventilador (40) ou um choque com ave à pluralidade de pás do ventilador (40) pode gerar estresse e vibrações no eixo do ventilador (104). De forma vantajosa, o eixo de entrada (112) pode ser configurado para absorver e mitigar substancialmente esse estresse e vibrações sem descarrilhar uma ou mais das engrenagens dentro do trem de engrenagens (102) da caixa de engrenagens (100).
[0025] Conforme mostrado nas Figuras 3 e 4, o segmento de ajuste (118) de certas realizações inclui o corpo (124) que se estende axialmente a partir da extremidade frontal (120) até a extremidade traseira (122). O corpo (124) pode ser fabricado para ser montado de maneira concêntrica com pelo menos uma porção do acoplamento de engrenagem (114) e do acoplamento de carretel (116). Um flange frontal (126) estende-se radialmente na extremidade frontal (120) do corpo (124), enquanto que um flange traseiro (128) estende-se radialmente na extremidade traseira (122) do corpo (124). Cada flange (126), (128) é unido ao corpo (124) por um raio de transição (130), (132). O raio de transição frontal (130) é disposto entre o corpo (124) e o flange frontal (126), enquanto que o raio de transição traseiro (132) é disposto entre o corpo (124) e o flange traseiro (128). Cada raio de transição (130), (132) tem um ou mais comprimentos radiais (134), (136). Se os comprimentos radiais múltiplos (134), (136) estiverem incluídos para um raio de transição único (130), (132), um primeiro comprimento radial (134) pode definir uma porção que se estende axialmente do perfil de curva da superfície exterior, enquanto que um segundo comprimento radial (136) pode definir uma porção que se estende radialmente do perfil de curva da superfície exterior. O raio de transição frontal (130) e o raio de transição traseiro (132) podem ser definidos por comprimentos radiais idênticos ou distintos (134), (136). Embora os raios de transição ilustrados (130), (132) geralmente formem um ângulo de 90° entre os flanges (126), (128) e o corpo (124), é previsto que um ângulo geralmente obtuso ou agudo pode ser formado por cada raio de transição (130), (132) sem se afastar do escopo da presente matéria em questão.
[0026] Realizações adicionais incluem um filete de canto (138) definido em oposição a cada perfil de curva. Realizações específicas do filete de canto (138) podem ser definidas em um ângulo linear (140), conforme visto na realização exemplar da Figura 3. O ângulo linear (140) de algumas realizações é definido no ângulo 10° e 70° em relação à linha central axial (12). O ângulo linear (140) de outras realizações é definido no ângulo 20° e 40° em relação à linha central axial (12). Realizações alternativas do filete de canto (138) podem ser definidas em um arco convexo (não ilustrado).
[0027] Como parte de algumas realizações de flange, uma banda (142), (144) pode se estender radialmente a partir do raio de transição (130), (132). Além disso, uma aba de fixação circunferencial (146), (148) pode ser disposta em um extremo radial da banda (142), (144). Cada banda (142), (144) tem uma espessura de banda (150), (152). Quando montada dentro do motor, a espessura de banda (150), (152) pode ser definida em um sentido axial A. De maneira similar, cada aba de fixação circunferencial (146), (148) tem uma espessura de aba (154), (156) definida na direção axial A. Certas realizações incorporam uma espessura de banda (150), (152) que é menor do que a espessura de aba (154), (156) e, de forma vantajosa, permite que o flange (126), (128) sofra deflexão sem engatar o acoplamento de engrenagem adjacente (114) ou acoplamento de carretel (116). Algumas realizações podem incluir essas características no flange frontal (126) ou no flange traseiro (128), ou ambos.
[0028] Por exemplo, em uma realização exemplar, uma banda frontal (142) estende-se radialmente a partir do raio de transição frontal (130). A banda frontal (142) tendo uma espessura de banda (150) definida na direção axial A e uma borda de fixação circunferencial (146) disposta sobre a banda frontal (142) no engate com uma porção do acoplamento de engrenagem (114). A aba de fixação circunferencial (146) tem uma espessura de aba (154) maior do que a espessura de banda (150) da banda frontal (142). Em uma realização adicional ou alternativa, uma banda traseira (144) estende- se radialmente a partir do raio de transição traseiro (132). A banda traseira (144) tendo uma espessura de banda (152) definida no sentido axial A, e uma aba de fixação circunferencial (148) disposta sobre a banda traseira (144) no engate com uma porção do acoplamento de carretel (116). A aba de fixação circunferencial (148) tendo uma espessura de borda (156) maior do que a espessura de banda (152) da banda traseira (144).
[0029] Certas realizações do segmento de ajuste (118) podem ser formadas de uma única peça de material curvado para um formato desejado ou, de maneira alternativa, podem ser formadas de vários elementos distintos.
[0030] Mudando para o acoplamento de engrenagem (114), algumas realizações incluem uma face de engate de engrenagem (158) posicionada sobre uma porção da caixa de engrenagens de potência (100). A face de engate (158) pode definir um ou mais dentes de engrenagem para acionar a caixa de engrenagens (100) durante a operação. Uma haste (160) estende-se axialmente a partir da face de engate (158) na direção do segmento de ajuste (118) separável. Em um extremo axial da haste (160) um flange da haste (162) estende-se radialmente para engatar um flange frontal (126) do segmento de ajuste (118) separável. Em algumas realizações, a face de engate (158) e a haste (160) podem ser formadas como uma única peça inteira. Em realizações alternativas, a face de engate (158) pode ser um membro distinto unido seletivamente com a haste, de acordo com um ou com o método adequado.
[0031] Similar ao flange do segmento de ajuste, o flange da haste (162) pode incluir uma banda (164) que tem uma espessura de banda (168) e uma aba de fixação circunferencial (166) que tem uma espessura maior que a espessura (168) da banda da haste (164). Além disso, um raio da haste (165) pode ser disposto entre a haste (160) e a banda da haste (164), de acordo com um ou mais comprimentos radiais (134), (136). Embora o raio da haste ilustrado (165) geralmente forme um ângulo de 90° entre o flange da haste (162) e a haste (160), é previsto que um ângulo geralmente obtuso ou agudo possa ser formado por um raio da haste (165) sem se afastar do escopo da presente matéria em questão.
[0032] Assim como o acoplamento de carretel (116), algumas realizações incluem um fuso (172) coaxial com o acoplamento de engrenagem (114) e estende-se em um sentido oposto a este. Um flange do fuso (174) estende-se radialmente em um extremo axial para engatar no flange traseiro (128) do segmento de ajuste separável (118). O flange do fuso (174) pode incluir uma banda (176) que tem uma espessura de banda (180) e uma aba de fixação circunferencial (178) que tem uma espessura maior do que a espessura (180) da banda do fuso (176). Além disso, um raio de fuso (177) pode ser disposto entre o fuso (172) e a banda do fuso (176) de acordo com um ou mais comprimentos radiais (134), (136). Embora o raio do fuso ilustrado (177) geralmente forme um ângulo de 90° entre o flange do fuso (174) e o fuso (172), é previsto que um ângulo geralmente obtuso ou agudo possa ser formado por um raio do fuso (177) sem se afastar do escopo da presente matéria em questão.
[0033] Cada um dos acoplamentos de engrenagem (114) e acoplamento de carretel (116) podem ser unidos seletivamente com o segmento de ajuste separável (118) para permitir a desmontagem e remontagem não destrutiva do eixo de entrada (112). De maneira vantajosa, se no caso de uma porção do eixo de entrada (112) for constatada como danificada ou com necessidade de manutenção, essa porção pode ser removida e/ou substituída sem completar a desmontagem da caixa de engrenagens (100). Além disso, outras características do motor podem ser acessadas sem remover o eixo de entrada (112) inteiro.
[0034] Em algumas realizações, um ou mais elementos de fixação mecânica podem ser fornecidos para formar de maneira seletiva e não destrutiva o eixo de entrada (112). Em uma realização exemplar, os pares de flange que combinam definem furos axiais compatíveis. De maneira específica, o flange frontal (126) do segmento de ajuste (118) define um orifício axial (184). O flange da haste (162) define um orifício axial (184) concêntrico ao orifício axial (184) do flange frontal (126). Um parafuso de fixação (186) é disposto através do orifício axial (184) do flange frontal (126) e do orifício axial (184) do flange da haste (162). Uma ou mais porcas ou arruelas de fixação podem ser ainda fornecidas. De maneira similar, um flange traseiro (128) do segmento de ajuste (118) define outro orifício axial (184). O flange do fuso (174) define um orifício axial (184) concêntrico ao orifício axial (184) do flange traseiro (128). Um parafuso de fixação (186) ainda é disposto através do orifício axial (184) do flange traseiro (128) e do orifício axial (184) do flange do fuso (174).
[0035] Em uma realização adicional ou alternativa, uma junta de encaixe (190), (192) é formada entre um ou mais segmentos. Por exemplo, uma junta de encaixe frontal (192) pode ser formada entre o flange da haste (162) e uma aba de fixação circunferencial frontal (146). Em certas realizações, um encaixe (192) é definido no flange de haste (162) para receber uma porção da aba de fixação circunferencial (146) e estende-se axialmente através da mesma, conforme mostrado na Figura 4. De maneira alternativa, um encaixe (192) pode ser definido no flange frontal (126) para receber uma porção do flange da haste (162). O encaixe (192) pode ser posicionado de acordo com os materiais escolhidos para cada acoplamento de engrenagem (114) e o segmento de ajuste (118), que se acomoda assim para a expansão térmica de cada elemento durante a operação.
[0036] Em uma realização exemplar adicional, uma junta de encaixe traseira (190) é formada no flange do fuso (174) e na aba de fixação circunferencial traseira (148). Em certas realizações, um encaixe (192) é definido no flange do fuso (174) para receber uma porção da aba de fixação circunferencial (148) e estende-se axialmente através da mesma, conforme mostrado na Figura 4. De maneira alternativa, um encaixe (192) pode ser definido no flange traseiro (128) para receber uma porção do flange do fuso (174). O encaixe (192) pode ser posicionado de acordo com os materiais escolhidos para cada um dos acoplamento de carretel (116) e do segmento de ajuste (118), que se acomoda assim para a expansão térmica de cada elemento durante a operação.
[0037] Além disso, cada um dentre segmento de ajuste (118), acoplamento de engrenagem (114) e acoplamento de carretel (116) pode ser formado de um ou mais materiais adequados que tenham as propriedades mecânicas desejadas (por exemplo, resistência, maleabilidade, dureza, resistência ao impacto, etc.). Cada um dentre segmento de ajuste (118), acoplamento de engrenagem (114) e acoplamento de carretel (116) pode ser formado de materiais distintos. Opcionalmente, o material do segmento de ajuste pode ser substancialmente diferente do acoplamento de engrenagem (114) e/ou do acoplamento de carretel (116). Em certas realizações, o acoplamento de engrenagem (114) é formado a partir de um primeiro material que tem um primeiro módulo de elasticidade, enquanto que o segmento de ajuste separável (118) é formado a partir do segundo material que tem um segundo módulo de elasticidade, o segmento módulo de elasticidade sendo menor que o primeiro módulo de elasticidade. Por exemplo, o acoplamento de engrenagem (114) pode ser formado a partir de uma liga de aço, enquanto que o segmento de ajuste (118) é substancialmente formado a partir de liga de titânio.
[0038] De maneira similar, o acoplamento de carretel (116) de algumas realizações é formado a partir de um primeiro material que tem um primeiro módulo de elasticidade, enquanto que o segmento de ajuste separável (118) é formado a partir de um segundo material que tem um segundo módulo de elasticidade, o segmento módulo de elasticidade sendo menor que o primeiro módulo de elasticidade. O primeiro material do acoplamento de carretel (116) pode ser o mesmo que o do acoplamento de engrenagem (114), ou pode não ser. Por exemplo, o acoplamento de carretel (116) pode ser formado a partir de uma liga de aço, enquanto que o segmento de ajuste (118) é substancialmente formado a partir de uma liga de titânio.
[0039] Essa descrição escrita utiliza exemplos para divulgar a invenção, incluindo o melhor modo e também permitindo que qualquer técnico no assunto pratique a invenção, incluindo a fabricação e utilização de quaisquer dispositivos ou sistemas e execute quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da invenção é definido pelas reivindicações e pode incluir outros exemplos que ocorram para técnicos no assunto. Esses outros exemplos destinam-se a estar dentro do escopo das reivindicações, caso eles incluam elementos estruturais que não difiram da linguagem literal das reivindicações ou caso eles incluam elementos estruturais equivalentes com diferenças não substanciais a partir das linguagens literais das reivindicações.
Lista de Componentes 10 Motor a Jato Turbofan 12 Linha Central Longitudinal/Axial Eixo Central 14 Seção de Ventilador 16 Núcleo do Motor de Turbina 18 Invólucro Externo 20 Entrada 22 Compressor de Baixa Pressão 24 Compressor de Alta Pressão 26 Seção de Combustão 28 Turbina de Alta Pressão 30 Turbina de Baixa Pressão 32 Seção de Exaustão do Jato 34 Eixo/Carretel de Alta Pressão 36 Eixo/Carretel de Baixa Pressão 38 Ventilador (Fan) 40 Pás 42 Disco 44 Membro de atuação 46 Caixa de engrenagens de potência 47 Sistema de acoplamento 48 Nacele 50 Invólucro ou Nacele do Ventilador (Fan) 52 Palhetas Guia de Saída 54 Seção a Jusante 56 Derivação de Passagem de Fluxo de Ar 58 Ar 60 Entrada 62 Primeira Porção de Ar 64 Segunda Porção de Ar 66 Gases de Combustão 68 Palheta do Estator 70 Pá do Rotor da Turbina 72 Palheta do Estator 74 Pá do Rotor da Turbina 76 Seção de Exaustão do Bocal do Ventilador (Fan) 78 Trajetória do Gás Quente 100 Caixa de Engrenagens 102 Trem de engrenagens 104 Eixo do Ventilador (Fan) 106 Suporte 108 Conjunto de Mancal 112 Eixo de entrada 114 Acoplamento de engrenagem 116 Acoplamento de carretel 118 Segmento de ajuste 120 extremidade frontal (do segmento de ajuste) 122 extremidade traseira (do segmento de ajuste) 124 Corpo (do segmento de ajuste) 126 Flange Frontal 128 Flange Traseira 130 Raio de Transição (Frontal) 132 Raio de Transição (Traseiro) 134 Primeiro Comprimento Radial 136 Segundo Comprimento Radial 138 Filete de Canto 140 Ângulo Linear 142 Banda (do flange frontal) 144 Banda (do flange traseiro) 146 Aba de Fixação Circunferencial (do flange frontal) 148 Aba de Fixação Circunferencial (do flange traseiro) 150 Espessura da banda (do flange frontal) 152 Espessura da banda (do flange traseiro) 154 Espessura da aba (do flange frontal) 156 Espessura da aba (do flange traseiro) 158 Face de engate 160 Haste 162 Flange da haste 164 Banda (da haste) 165 Raio da haste 166 Aba Circunferencial (da haste) 168 Espessura da banda (da haste) 170 Espessura da aba (da haste) 172 Fuso 174 Flange do fuso 176 Banda (do Fuso) 177 Raio do Fuso 178 Aba Circunferencial (do Fuso) 180 Espessura da banda (do Fuso) 182 Espessura da aba (do Fuso) 184 Orifício Axial 186 Cinto de Acoplamento 188 Junta de encaixe (frontal) 190 Junta de Encaixe (traseira) 192 Encaixe A Direção axial R Direção Radial Reivindicações

Claims (20)

1. EIXO DE ENTRADA DE CAIXA DE ENGRENAGENS DE TURBINA, caracterizado pelo fato de compreender: um acoplamento de engrenagem engatado a uma caixa de engrenagens de potência e que se estende ao longo de um eixo do motor central do mesmo; um segmento de ajuste separável unido coaxialmente ao acoplamento de engrenagem; e um acoplamento de carretel unido ao segmento de ajuste separável em oposição ao acoplamento de engrenagem, o acoplamento de carretel sendo engatado a um carretel de turbina de motor.
2. EIXO DE ENTRADA DE CAIXA DE ENGRENAGENS DE TURBINA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do segmento de ajuste separável incluir: um corpo que se estende axialmente a partir de uma extremidade frontal até uma extremidade traseira, um flange frontal que se estende radialmente na extremidade frontal do corpo, um flange traseiro que se estende radialmente na extremidade frontal do corpo, um raio de transição frontal disposto entre o corpo e o flange frontal, e um raio de transição traseiro disposto entre o corpo e o flange traseiro.
3. EIXO DE ENTRADA DE CAIXA DE ENGRENAGENS DE TURBINA, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato do acoplamento incluir: uma face de engate de engrenagem posicionada em uma porção da caixa de engrenagens de potência, uma haste que se estende axialmente em direção ao segmento de ajuste separável, e um flange da haste que se estende radialmente para engatar o flange frontal do segmento de ajuste separável.
4. EIXO DE ENTRADA DE CAIXA DE ENGRENAGENS DE TURBINA, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato do flange frontal definir um orifício axial, e o flange da haste definir um orifício axial concêntrico ao orifício axial do flange frontal, o eixo de entrada de caixa de engrenagens compreender ainda um cinto de fixação disposto através do orifício axial do flange frontal e do orifício axial do flange da haste.
5. EIXO DE ENTRADA DE CAIXA DE ENGRENAGENS DE TURBINA, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato do flange frontal incluir: uma banda frontal que se estende radialmente a partir do raio de transição frontal, a banda frontal tendo uma espessura de banda definida na direção axial, e uma aba de fixação circunferencial disposta na banda frontal em engate com o flange da haste, a aba de fixação circunferencial tendo uma espessura de aba maior que a espessura de banda da banda frontal.
6. EIXO DE ENTRADA DE CAIXA DE ENGRENAGENS DE TURBINA, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato da junta de encaixe ser formada entre o flange da haste e a aba de fixação circunferencial.
7. EIXO DE ENTRADA DE CAIXA DE ENGRENAGENS DE TURBINA, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato do acoplamento de carretel incluir: um fuso coaxial com o acoplamento de engrenagem e que se estende em uma direção oposta a este, e um flange do fuso que se estende radialmente para engatar o flange traseiro do segmento de ajuste separável.
8. EIXO DE ENTRADA DE CAIXA DE ENGRENAGENS DE TURBINA, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato do flange traseiro incluir: uma banda traseira que se estende radialmente a partir do raio de transição traseiro, a banda traseira tendo uma espessura de banda definida na direção axial, e uma aba de fixação circunferencial disposta na banda traseira em engate com o flange do fuso, a aba de fixação circunferencial tendo uma espessura de aba maior que a espessura de banda da banda traseira.
9. EIXO DE ENTRADA DE CAIXA DE ENGRENAGENS DE TURBINA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do segmento de ajuste separável incluir uma pluralidade de segmentos de ajuste separáveis unidos coaxialmente entre o acoplamento de engrenagem e o acoplamento de carretel.
10. EIXO DE ENTRADA DE CAIXA DE ENGRENAGENS DE TURBINA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do acoplamento de engrenagem ser formado a partir de um primeiro material que tem um primeiro módulo de elasticidade, e em que o segmento de ajuste separável é formado a partir de um segundo material que tem um segundo módulo de elasticidade, o segundo módulo de elasticidade sendo menor que o primeiro módulo de elasticidade.
11. MOTOR DE TURBINA A GÁS, que se estende ao longo de um eixo central, caracterizado pelo fato de compreender: um compressor para receber e comprimir um fluxo de fluido; um combustor posicionado a jusante do compressor; uma turbina posicionada a jusante do compressor; uma caixa de engrenagens de potência disposta ao redor do eixo central para receber uma entrada de rotação gerada na turbina; e um eixo de entrada de caixa de engrenagens que conecta a turbina e a caixa de engrenagens de potência, o eixo de entrada de caixa de engrenagens incluindo: um acoplamento de engrenagem engatado à caixa de engrenagens de potência e que se estende ao longo do eixo do motor central, um segmento de ajuste separável unido coaxialmente ao acoplamento de engrenagem, e um acoplamento de carretel engatado à turbina e unido ao segmento de ajuste separável em oposição ao acoplamento de engrenagem.
12. MOTOR DE TURBINA A GÁS, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato do segmento de ajuste separável incluir: um corpo que se estende axialmente a partir de uma extremidade frontal até uma extremidade traseira, um flange frontal que se estende radialmente na extremidade frontal do corpo, um flange traseiro que se estende radialmente na extremidade traseira do corpo, um raio de transição frontal disposto entre o corpo e o flange frontal, e um raio de transição traseiro disposto entre o corpo e o flange traseiro.
13. MOTOR DE TURBINA A GÁS, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato do acoplamento de engrenagem incluir: uma face de engate de engrenagem posicionada em uma porção da caixa de engrenagens de potência, uma haste que se estende axialmente em direção ao segmento de ajuste separável, e um flange da haste que se estende radialmente para engatar o flange frontal do segmento de ajuste separável.
14. MOTOR DE TURBINA A GÁS, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato do flange frontal definir um orifício axial, e o flange da haste definir um orifício axial concêntrico ao orifício axial do flange frontal, o eixo de entrada de caixa de engrenagens compreender ainda um cinto de fixação disposto através do orifício axial do flange frontal e do orifício axial do flange da haste.
15. MOTOR DE TURBINA A GÁS, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato do flange frontal incluir: uma banda frontal que se estende radialmente a partir do raio de transição frontal, a banda frontal tendo uma espessura de banda definida na direção axial, e uma aba de fixação circunferencial disposta na banda frontal em engate com o flange da haste, a aba de fixação circunferencial tendo uma espessura de aba maior que a espessura de banda da banda frontal.
16. MOTOR DE TURBINA A GÁS, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato da junta de encaixe ser formada entre o flange da haste e a aba de fixação circunferencial.
17. MOTOR DE TURBINA A GÁS, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato do acoplamento de carretel incluir: um fuso coaxial com o acoplamento de engrenagem e que se estende em uma direção oposta a este, e um flange do fuso que se estende radialmente para engatar o flange traseiro do segmento de ajuste separável.
18. MOTOR DE TURBINA A GÁS, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato do flange traseiro incluir: uma banda traseira que se estende radialmente a partir do raio de transição traseiro, a banda traseira tendo uma espessura de banda definida na direção axial, e uma aba de fixação circunferencial disposta na banda traseira em engate com o flange do fuso, a aba de fixação circunferencial tendo uma espessura de aba maior que a espessura de banda da banda traseira.
19. MOTOR DE TURBINA A GÁS, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato do segmento de ajuste separável incluir uma pluralidade de segmentos de ajuste separáveis unidos coaxialmente entre o acoplamento de engrenagem e o acoplamento de carretel.
20. MOTOR DE TURBINA A GÁS, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato do acoplamento de engrenagem ser formado a partir de um primeiro material que tem um primeiro módulo de elasticidade, e em que o segmento de ajuste separável é formado a partir de um segundo material que tem um segundo módulo de elasticidade, o segmento módulo de elasticidade sendo menor que o primeiro módulo de elasticidade.
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