BR102016024739A2 - trem de engrenagem planetária para um invólucro de motor - Google Patents

Abstract

“trem de engrenagem planetária para um invólucro de motor” trata-se de um trem de engrenagem planetária (200) para um invólucro de motor (226) que inclui uma engrenagem central (204) girável por um eixo (202), uma engrenagem de anel (208), uma pluralidade de engrenagens planetárias (206) montadas modo girável em um transportador planetário (210) e engatadas com a engrenagem central (204) e a engrenagem de anel (208), e um sistema de amortecimento. o sistema de amortecimento inclui um suporte macio (212) disposto ao redor do eixo (202) e que acopla o transportador planetário (210) e o invólucro de motor (226). o suporte macio (212) inclui uma luva interna flexível (214) e uma luva externa flexível (216). a luva interna flexível (214) e a luva externa flexível (216) são acopladas juntas de modo fixo em respectivas porções centrais das mesmas próximo ao eixo (202). o sistema de amortecimento inclui adicionalmente uma pluralidade de acopladores de amortecimento (218) dispostos ao redor de um flange externo (232) do transportador planetário (210). a pluralidade de acopladores de amortecimento é configurada para acoplar de modo flexível a luva interna flexível (214) à luva externa flexível (216).

Description

“TREM DE ENGRENAGEM PLANETÁRIA PARA UM INVÓLUCRO DE MOTOR” Antecedentes [001] O campo da revelação se refere geralmente a motores de turbina a gás e, mais particularmente, a um método e sistema e para ressonância de amortecimento a partir de, e que limita, a deflexão de uma caixa de marchas em um motor de turbina a gás.

[002] Os motores de turbina a gás incluem tipicamente caixas de marchas de potência de acionamento integradas que transferem energia de um eixo para outro eixo. As caixas de marchas de potência de acionamento integradas planetárias são tipicamente usadas em motores de aeronaves devido ao seu projeto compacto. Os eixos são tipicamente montados em suportes de mancai macios que permitem conformidade e flexibilidade para limitar a flexão do eixo durante tensões externas elevadas e desalinhamento externo. Caixas de marchas planetárias incluem inúmeras engrenagens giratórias, que podem se desgastar ao longo do tempo a partir do desalinhamento causado por tensão externa. Para mitigar o desalinhamento, a caixa de marchas é montada de modo flexível ao invólucro de motor por uma estrutura de suporte macio para isolar a caixa de marchas a partir de desalinhamentos aplicados externamente. Limitadores de deflexão são tipicamente utilizados para restringir a quantidade de movimento da caixa de marchas que é permitida pela estrutura de montagem flexível. As engrenagens giratórias da caixa de marchas planetária podem também criar uma vibração que pode ser transmitida ao invólucro de motor, particularmente, quando se movem através de velocidades de rotação que criam ressonâncias dentro da estrutura de motor.

[003] Amortecedores têm sido empregados para atenuar o efeito da vibração em cruzamentos de ressonância, enquanto um limitador de deflexão é um “ponto final", que impede o movimento significativo da caixa de marchas, ou engrenagens individuais no mesmo, além de um ponto particular. O movimento da caixa de marchas pode ser na direção axial do eixo, na direção radial perpendicular ao eixo, e/ou na direção circunferencial, ou seja, o movimento giratório da caixa de marchas ao redor do eixo. Os limitadores de deflexão têm sido, algumas vezes, empregados juntos com um amortecedor, porém, tais limitadores têm sido restritos para terem a capacidade de impedir o movimento em apenas uma dentre a direção axial e radial.

Breve Descrição [004] Em uma realização, um trem de engrenagem planetária para um invólucro de motor inclui uma engrenagem central girável por um eixo, uma engrenagem de anel, uma pluralidade de engrenagens planetárias montadas de modo girável em um transportador planetário e engatadas com a engrenagem central e a engrenagem de anel, e um sistema de amortecimento. O sistema de amortecimento inclui um suporte macio disposto ao redor do eixo e que acopla o transportador planetário e o invólucro de motor. O suporte macio inclui uma luva interna flexível e uma luva externa flexível. A luva interna flexível e a luva externa flexível são acopladas juntas de modo fixo nas respectivas porções centrais das mesmas próximo ao eixo. O sistema de amortecimento inclui adicionalmente uma pluralidade de acopladores de amortecimento dispostos ao redor de um flange externo do transportador planetário. A pluralidade de acopladores de amortecimento é configurada para acoplar de modo flexível a luva interna flexível à luva externa flexível.

[005] Em outra realização, um método de vibração de torção de amortecimento de um trem de engrenagem epicíclica que tem um transportador planetário inclui as etapas de dispor uma pluralidade de acopladores de amortecimento uniformemente espaçados ao redor de uma periferia geralmente circular do transportador planetário, aplicar uma força de torção ao transportador planetário ao redor de um eixo geométrico central da periferia geralmente circular, e amortecer linearmente uma quantidade da força de torção experimentada por cada um dentre a pluralidade de acopladores de amortecimento em uma direção tangencial à força de torção.

[006] Em ainda outra realização, um aparelho de amortecimento inclui um corpo principal que tem uma extremidade terminal superior e uma extremidade terminal inferior. O corpo principal inclui um anel interno cilíndrico e um anel externo cilíndrico. O aparelho de amortecimento inclui adicionalmente uma pluralidade de linguetas curvadas que conectam o anel interno cilíndrico ao anel externo cilíndrico. A pluralidade de linguetas curvadas se estende ao longo de um comprimento cilíndrico através do corpo principal a partir da extremidade terminal superior para a extremidade terminal inferior. O aparelho de amortecimento inclui adicionalmente uma pluralidade de porções de fenda dispostas concentricamente entre uma circunferência externa do anel externo e uma circunferência interna do anel interno. A pluralidade de porções de fenda também se estende ao longo do comprimento cilíndrico através do corpo principal a partir da extremidade terminal superior para a extremidade terminal inferior. O aparelho de amortecimento inclui ainda adicionalmente uma mola central disposta dentro do anel interno cilíndrico. A mola central inclui uma porção de mola superior que termina dentro do anel interno cilíndrico abaixo da extremidade terminal superior, e uma base de mola inferior que termina fora do anel cilíndrico interno abaixo da extremidade terminal inferior.

Breve Descrição dos Desenhos [007] Esses e outros aspectos, características e vantagens do presente relatório descritivo serão mais bem entendidos quando as descrições detalhadas a seguir forem lidas com referência às figuras anexos, em que caracteres semelhantes representam partes semelhantes ao longo dos desenhos apresentados, em que: As Figuras 1 a 7 mostram realizações exemplificativas do método e do sistema descritos no presente documento; A Figura 1 é uma vista esquemática de um motor de turbina a gás; A Figura 2 é uma ilustração esquemática de um trem de engrenagem epicíclica montado de modo maleável, em que um aspecto dos métodos e sistemas descritos no presente documento pode ser empregado de acordo com uma realização da presente revelação; A Figura 3 é uma vista em corte de um amortecimento, de acordo com uma realização exemplificativa; A Figura 4 é uma vista em perspectiva oblíqua de um acoplador de amortecimento, de acordo com uma realização exemplificativa; A Figura 5 é uma vista elevada de um transportador planetário exemplificativo, de acordo com uma realização exemplificativa; A Figura 6 é uma ilustração esquemática parcial de um trem de engrenagem epicíclica montado de modo maleável, de acordo com uma realização alternativa; e A Figura 7 é uma vista em corte elevada da luva interna e externa unidas ilustradas na Figura 6.

[008] Embora recursos específicos de várias realizações possam ser mostrados em algumas figuras e não em outras, isso se dá somente por conveniência. Qualquer função de qualquer figura pode ser referenciada e/ou reivindicada em combinação com qualquer característica de qualquer outra figura.

[009] A menos que indicado de outra forma, as figuras fornecidas no presente documento são destinadas a ilustrar as características das realizações da revelação. Acredita-se que essas características sejam aplicáveis em uma ampla variedade de sistemas que compreende uma ou mais realizações da revelação. Assim, as figuras não são destinadas a incluir todas as características convencionais, conhecidas pelas pessoas de habilidade comum na técnica a serem exigidas para a prática das realizações reveladas no presente documento.

Descrição Detalhada [010] No relatório descritivo e nas reivindicações a seguir, será feita referência a inúmeros termos, que serão definidos com os significados a seguir.

[011] As formas singulares "um”, "uma”, "o” e "a” incluem referências plurais, a menos que o contexto determine claramente o contrário.

[012] "Opcional” ou "opcionalmente” significam que o evento ou a circunstância descritos subsequentemente podem ou não ocorrer, e que a descrição inclui exemplos em que o evento ocorre e exemplos em que o evento não ocorre.

[013] A linguagem aproximada, conforme usado no presente documento ao longo da especificação e das reivindicações, pode ser usada para modificar qualquer representação quantitativa que possa variar de forma permissível sem resultar em uma mudança no recurso básico ao qual é relacionada. Consequentemente, um valor modificado por um termo ou termos, tais como "cerca de”, "aproximadamente" e "substancialmente", não se limitam ao valor preciso especificado. Em pelo menos alguns casos, a linguagem de aproximação pode corresponder à precisão de um instrumento para medição do valor. No presente contexto e ao longo do relatório descritivo e das reivindicações, as limitações de faixa podem ser combinadas e/ou alternadas; tais faixas são identificadas e incluem todas as subfaixas contidas nas mesmas, a menos que o contexto ou a linguagem indiquem o contrário.

[014] A descrição detalhada a seguir ilustra realizações da revelação a título de exemplo e não por meio de limitação. É contemplado que a revelação tem aplicação geral em frequências de ressonância de amortecimento, e limita a deflexão de componentes de motor de turbina a gás que são montados de modo maleável no invólucro de motor.

[015] Realizações de um limitador de amortecimento multidirecional para uma caixa de marchas planetária montada de modo maleável são descritas no presente documento. O limitador de amortecimento multidirecional descrito no presente documento restringe o movimento da caixa de marchas planetária nas direções axial, radial e circunferencial e, também, amortece as vibrações que emanam a partir da caixa de marchas que podem transferir ao invólucro de motor. Em combinação, uma pluralidade de limitadores de amortecimento multidirecionais pode servir para converter a rotação circunferencial, ou de torção, da caixa de marchas em deslocamento linear dos limitadores de amortecimento individuais.

[016] Na caixa de marchas planetária, o alinhamento das engrenagens e componentes individuais é importante. As engrenagens devem ser alinhadas de modo que uma engrenagem planetária não receba carga significativamente maior que as outras engrenagens. A montagem macia da caixa de marchas no invólucro de motor reduz a sobrecarga das engrenagens individuais. Entretanto, a montagem macia também permite a caixa de marchas se mover mais em relação ao invólucro de motor, aumentando-se assim a quantidade de atividade de resposta dinâmica e vibracional da caixa de marchas de potência como um todo.

[017] O método e o sistema no presente documento limitarão o movimento da caixa de marchas montada de modo maleável em três direções enquanto amortecem as vibrações que emanam a partir da caixa de marchas como um todo, em vez de engrenagens individuais dentro da caixa de marchas planetária. A caixa de marchas planetária não é projetada para permitir flexibilidade de movimento das engrenagens individuais em relação a outras engrenagens.

[018] A descrição seguinte se refere às figuras em anexo, em que, na ausência de uma representação contrária, os mesmos números em desenhos diferentes representam elementos semelhantes.

[019] A Figura 1 é uma ilustração esquemática de um motor de turbina a gás exemplificativo 100. O motor de turbina a gás 100 inclui um gerador de gás ou motor de núcleo 102 que inclui um compressor de alta pressão (HPC) 104, um conjunto de combustor 106 e uma turbina de alta pressão (HPT) 108 em uma relação de fluxo em série axial em um rotor de motor de núcleo 110 que gira em torno de um eixo de motor de núcleo 112. O motor de turbina a gás 100 também inclui um compressor de baixa pressão 116 e um ventilador 116, e uma turbina de baixa pressão 118 disposta em uma relação de fluxo axial em um rotor de motor de potência 120. Uma caixa de marchas de potência de acionamento integrada 122 é axialmente acoplada tanto ao rotor de motor de potência 120 quanto ao eixo de motor de potência 124.

[020] Durante a operação, o ar flui ao longo de um eixo geométrico central 126 e ar comprimido é suprido ao compressor de alta pressão 104. O ar altamente comprimido é, então, entregue ao conjunto de combustor 106. O fluxo de gás de escape A a partir do conjunto de combustor 106 aciona as turbinas 108 e 118, e a turbina 118 aciona caixa de marchas de potência de acionamento integrada 122, que aciona o rotor de motor de potência 120, além do compressor de baixa pressão 114 e ventilador 116. O motor de turbina a gás 100 também inclui um estojo de confinamento 140 para o compressor de baixa pressão 114 e o ventilador 116.

[021] Além disso, elementos adicionais e/ou diferentes não mostrados podem estar contidos em, ou acoplados aos elementos mostrados na Figura 1, e/ou determinados elementos ilustrados podem estar ausentes. Em alguns exemplos, as funções fornecidas pelos elementos ilustrados poderiam ser realizadas por menos do que o número ilustrado de componentes ou mesmo por um único elemento.

[022] A Figura 2 é uma ilustração esquemática de um trem de engrenagem epicíclica montado de modo maleável 200. Na realização exemplificativa, o trem de engrenagem epicíclica 200 é um trem de engrenagem planetária. Em uma realização, o trem de engrenagem epicíclica 200 é alojado dentro da caixa de marchas de potência de acionamento integrada 122 (mostrada na Figura 1). Em outras realizações, o trem de engrenagem epicíclica 200 está localizado adjacente à caixa de marchas de potência de acionamento integrada 122 (mostrada na Figura 1) e é mecanicamente acoplado à mesma.

[023] Na realização exemplificativa, um trem de engrenagem epicíclica 200 inclui um eixo de motor de potência 202, uma engrenagem central 204, uma pluralidade de engrenagens planetárias 206, uma engrenagem de anel 208, e um transportador planetário 210. O trem de engrenagem epicíclica 200 inclui adicionalmente um suporte macio 212 que tem uma luva flexível interna 214, uma luva flexível externa 216 e uma pluralidade de acopladores de amortecimento 218. Em uma realização exemplificativa, o trem de engrenagem epicíclica 200 inclui um sistema de suprimento de lubrificante 220 configurado para entregar lubrificante aos acopladores de amortecimento 218. O trem de engrenagem epicíclica 200 inclui adicionalmente um rotor de motor de potência 222, mancais de rotor 224 e um invólucro de motor 226. O rotor de motor de potência opera de modo similar ao rotor de motor de potência 120 (Figura 1).

[024] O eixo de motor de potência 202 é acoplado de modo fixo à engrenagem central 204. A engrenagem central 204 é configurada para engatar as engrenagens planetárias 206 através de uma pluralidade de dentes complementares (não mostrados) espaçados radialmente ao redor das respectivas periferias externas da engrenagem central 204 e das engrenagens planetárias 206. As engrenagens planetárias 206 são mantidas em posições respectivas umas em às outras pelo transportador planetário 210. As engrenagens planetárias 206 são acopladas de modo giratório a um eixo de saída (não numerado separadamente) do rotor de motor de potência 222, que se estende axialmente a partir do transportador planetário 210. As engrenagens planetárias 206 são configuradas para engatar a engrenagem de anel 208 através dos dentes complementares (também não mostrados) espaçados circunferencialmente ao redor de uma periferia interna radial da engrenagem de anel 208.

[025] A luva interna flexível 214 é anexada de modo fixo à luva externa flexível 216 e uma localização central comum (não numerada) ao redor do eixo de motor de potência 202 por uma pluralidade de parafusos de luva 228. A luva interna flexível 214 e a luva externa flexível 216 do suporte macio 212 podem também ser formadas de uma construção integral unitária. Uma base externa 230 da luva interna flexível 214 é anexada de modo fixo a um flange superior 232 do transportador planetário 210. Uma porção de fixação externa 234 da luva externa flexível 216 é acoplada de modo fixo ao invólucro de motor 226. O flange superior 232 e a porção de fixação externa 234 são acoplados juntos pelo acoplador de amortecimento 218. Em uma realização, o acoplador de amortecimento 218 é fixado de modo fixo ao flange superior 232 por um parafuso conector 236.

[026] Em uma realização, durante a operação, o trem de engrenagem epicíclica 200 é exposto a diferentes tensões conforme o motor de turbina a gás 100 (consultar a Figura 1) é submetido a mudanças nas velocidades operacionais e/ou cargas de inércia que resultam de decolagem ou manobras significativas, por exemplo. Sob tais tensões, o suporte macio 212 permite ao transportador planetário 210 defletir sob condições de carga conhecidas mais do que seria possível caso o transportador fosse montado rigidamente no invólucro de motor 226. A luva interna flexível 214 e a luva externa flexível 216 atuam como uma mola entre o transportador planetário 210 e o invólucro de motor 226, e servem, portanto, para distribuir mais uniformemente as cargas através de engrenagens individuais. O movimento demasiado do transportador planetário 210 em relação ao invólucro de motor 226, entretanto, poderia resultar em liberação de ou dano das partes giratórias do trem de engrenagem epicíclica 200, o que é indesejável.

[027] Adicionalmente, durante a operação, o eixo de motor de potência 202 gira em diferentes velocidades de eixo de entrada superior e inferior conforme a aeronave acelera e desacelera. A rotação das engrenagens 204, 206, 208 cria vibração dentro do trem de engrenagem epicíclica 200, que pode ser transladada para o invólucro de motor 226. A rotação e vibração das engrenagens 204, 206, 208 também pode fazer o transportador planetário 210 balançar nas direções axial, radial e circunferencial. A magnitude de tal movimento pode ser harmônica quando as respectivas engrenagens operam em uma velocidade rotacional desejada estável. Conforme a velocidade do motor muda, por exemplo, a partir de uma velocidade de marcha lenta de solo para uma marcha lenta em voo, a vibração que emana a partir do trem de engrenagem epicíclica 200 aumentará quando atravessa ressonâncias naturais da estrutura de motor. Essa vibração aumentada aumentará a magnitude do movimento, ou deflexão, que o transportador planetário 210 experimenta direções axial, radial e circunferencial.

[028] O acoplador de amortecimento 218 limita a magnitude de deflexão que o transportador planetário 210 tem a capacidade de experimentar em relação ao invólucro de motor 226 acoplando-se de modo eficaz a luva interna flexível 214 com a luva externa flexível 216 do suporte macio 212. Diferentes flexões entre a luva interna flexível 214 e a luva externa flexível 216 permitirão algum movimento axial, radial e circunferencial do transportador planetário 210. A magnitude desse movimento, ou deflexão, é limitada em todas as três direções pelo acoplador de amortecimento 218. O acoplador de amortecimento 218 inclui adicionalmente capacidade de amortecimento para atenuar as vibrações a partir do invólucro de motor 226 de trem de engrenagem epicíclica 200, assim como vibrações internamente geradas pelo trem de engrenagem epicíclica 200. Em um aspecto da realização, óleo a partir do sistema de suprimento de lubrificante 220 é entregue ao acoplador de amortecimento 218 para atuar como um agente de amortecimento de vibração. Em uma realização, uma carga de fluido de partida é configurada para resistir ao movimento dentro do acoplador de amortecimento 218 de modo que o movimento vibratório a partir de uma porção do acoplador de amortecimento 218 seja atenuado, ou amortecido, outra porção do acoplador de amortecimento 218, conforme explicado adicionalmente abaixo em relação a outras realizações. Conforme o trem de engrenagem epicíclica 200 vibra, o fluido de amortecimento (tal como óleo) é forçado para fora do acoplador de amortecimento 218. Um suprimento de fluido estável, de qualquer forma, permite que agente de amortecimento seja substituído conforme o necessário.

[029] É notado que a localização particular do acoplador de amortecimento 218 mostrado na Figura 2 é uma realização exemplificativa, e não se destina a ser limitante. O acoplador de amortecimento 218 pode também estar localizado em outro lugar ao longo do flange superior 232 do transportador planetário 210, do invólucro de motor 226, ou em porções da luva flexível interna 214 e da luva flexível externa 216, de modo que a deflexão e a vibração entre a luva flexível interna 214 e a luva flexível externa 216 seja amortecida.

[030] A Figura 3 é uma vista em corte de um acoplador de amortecimento 300. Na realização exemplificativa, o acoplador de amortecimento 300 é disposto de modo similar ao acoplador de amortecimento 218 mostrado na Figura 2. O acoplador de amortecimento 300 inclui um anel de acoplamento 302, o anel de lingueta 304 e uma mola axial central 306. Em um aspecto da realização, a mola axial central inclui uma porção superior de domo 308 e uma porção inferior de haste 310. A porção inferior de haste 310 inclui uma base plana 312. Em um aspecto adicional da realização, a mola axial central 306 inclui um corpo interno 314 e um corpo externo 316.

[031] Em um aspecto de uma realização, o acoplador de amortecimento 300 é ilustrado em uma configuração exemplificativa em relação a um flange de transportador planetário 318 e uma extensão de invólucro de motor 320. De acordo com essa configuração exemplificativa, uma periferia cilíndrica externa 322 do anel de acoplamento 302 é restringida por acoplamento de encaixe com a extensão de invólucro de motor 320. Alternativamente, o anel de acoplamento 302 pode ser restringido pelo acoplamento de encaixe com uma porção que se estende, rígida, de uma luva externa flexível de um mecanismo de suporte macio (não mostrado), similar à luva externa flexível 216 mostrada na Figura 2.

[032] A base plana 312 da porção inferior de haste 310 fixa de modo fixo o flange de transportador planetário 318. Em uma realização exemplificativa, a base plana 312 é fixada de modo seguro ao flange de transportador planetário 318 por um parafuso acoplador 324. Em um aspecto da realização, a porção inferior de haste 310 é conformada de modo côncavo em relação a uma superfície cilíndrica interna 326 do anel de lingueta 304. A porção superior de domo 308 é conformada de modo convexo em relação à superfície cilíndrica interna 326, e forma um formato geralmente toroidal. Um primeiro diâmetro externo 328 da porção superior de domo 308 do corpo externo 316 se estende para a superfície cilíndrica interna 326. Em uma realização, o corpo externo 316 é formado integralmente com a superfície cilíndrica interna 326 do anel de lingueta 304 como uma peça unitária.

[033] O anel de acoplamento 302 e o anel de lingueta 304 são separados por uma fenda 330. Em uma realização, a fenda 330 é preenchida com um agente de amortecimento (não mostrado) configurado para resistir ao movimento do anel de lingueta 304 em relação ao anel de acoplamento 302 e amortecer o movimento vibratório entre os mesmos. Em uma realização exemplificativa, o agente de amortecimento é um óleo entregue a partir de um sistema de abastecimento de lubrificante, tal como o sistema de suprimento de lubrificante 220 na Figura 2. Em uma realização alternativa, o agente de amortecimento é um amortecedor de vibração de malha de arame, tal como uma mola de malha de aço. Dimensões da fenda 330 podem ser dimensionadas de acordo com o amortecedor de vibração selecionado disposto no mesmo.

[034] Em um aspecto da realização, um segundo diâmetro externo 332 é menor que um primeiro diâmetro externo 328. Em uma realização exemplificativa, o anel de acoplamento 302 e o anel de lingueta 304 compartilham uma altura comum 334 que define uma dimensão de topo 336 e uma dimensão de fundo 338 do acoplador de amortecimento 300. E a dimensão mais superior da porção superior de domo 308 pode estar contida dentro da superfície cilíndrica interna 326 e não se estender a partir da superfície cilíndrica interna 326 além da dimensão de topo 336. A base plana 312 da porção inferior de haste 310 pode se estender para fora a partir da superfície cilíndrica interna 326 na direção axial, e além da dimensão inferior 338. A distância 342, pela qual a base plana 312 se estende além da dimensão de fundo 338 do acoplador de amortecimento 300, define uma quantidade de deflexão que o acoplador de amortecimento 300 permitirá na direção axial.

[035] Em operação, o acoplador de amortecimento 300 é produzido a partir de um material suficientemente inflexível ou rígido, tal como um aço de mola, que permite a interação do formato convexo da porção superior de domo 308 com o formato côncavo da porção inferior de haste 310 para atuar como uma mola entre o movimento axial do flange de transportador planetário 318 em direção à superfície cilíndrica interna 326 do anel de lingueta 304 através da distância 342. Adicionalmente, a flexibilidade do material da porção inferior de haste 310 na direção radial fornece amortecimento da vibração radial entre o flange de transportador planetário 318 e a superfície cilíndrica interna 326 do anel de lingueta 304. O agente de amortecimento contido dentro da fenda 330 fornece amortecimento adicional da vibração radial entre o anel de lingueta 304 e o anel de acoplamento 302.

[036] Em outro aspecto da realização, o corpo interno 314 e o corpo externo 316 da mola axial central 306 são separados pelo reservatório 344. Em uma realização exemplificativa, o reservatório 344 é também preenchido com o agente de amortecimento, tal como malha de arame ou óleo, e o reservatório 344 é vedado hermeticamente próximo à dimensão mais superior 340 da porção superior de domo 308 e à base plana 312 da porção inferior de haste 310. Em um aspecto da realização, o reservatório 344 se estreita no primeiro diâmetro externo 328 para permitir amortecimento adicional da comunicação de fluido entre a porção superior de domo 308 e a porção inferior de haste 310 da mola axial central 306. Capacidades de mola da mola axial central 306 são facilitadas pelo formato curvado para fora da porção superior de domo 308, enquanto deflexões axiais do acoplador de amortecimento 300 e da mola axial central 306 são amortecidas adicionalmente pela inclusão de um agente de amortecimento (tal como óleo) no reservatório 344. A inclusão do agente de amortecimento reservatório 344, portanto, também serve para fornecer amortecimento adicional e limitação de deflexão nas direções radial e tangencial da mesma forma. A mola axial central 306 pode ser fabricada por fabricação aditiva ou processos de invólucro integrais.

[037] A Figura 4 é uma vista em perspectiva oblíqua de um acoplador de amortecimento 400 de acordo com uma realização exemplificativa. Na realização ilustrada, o acoplador de amortecimento 400 é similar ao acoplador de amortecimento 300 mostrado na Figura 3. O acoplador de amortecimento 400 inclui um anel de acoplamento 402 e um anel de lingueta 404. O acoplador de amortecimento 400 inclui adicionalmente uma mola axial central 406 que inclui uma superfície superior de domo 408. Em um aspecto da realização, a superfície superior de domo 408 inclui adicionalmente uma abertura central 410. O anel de acoplamento 402 e o anel de lingueta 404 incluem, em comum, uma dimensão de topo 412. Em uma realização exemplificativa, a dimensão de topo 412 é uma superfície plana.

[038] O acoplador de amortecimento 400 inclui adicionalmente uma fenda 414, em que está contido um agente de amortecimento (não numerado), tal como um fluido ou malha de arame. Em uma realização exemplificativa, a fenda 414 inclui uma pluralidade de primeiras porções conformadas em arco 416 e segundas porções conformadas em arco 418 alternantes. Em uma realização exemplificativa, as primeiras porções conformadas em arco 416 se unem às segundas porções conformadas em arco 418 adjacentes, porém, em vez de terminarem ao redor dos contornos (não numerados separadamente) das linguetas conformadas em S 420 e linguetas conformadas em Z 422 alternantes no acoplador de amortecimento 400.

[039] De acordo com uma realização exemplificativa, o anel de acoplamento 402 e o anel de lingueta 404 são formados de uma construção unitária, e são unidos juntos pelas linguetas conformadas em S 420 e pelas linguetas conformadas em Z 422 alternantes. Em um aspecto da realização, as linguetas conformadas em S 420 da fenda 414, e as linguetas conformadas em Z 422 se estendem pela altura 424 do acoplador de amortecimento 400 (melhor vistas em relação à realização mostrada na Figura 3). Adicionalmente, as primeiras porções conformadas em arco 416 e as segundas porções conformadas em arco 418 são opcionalmente concêntricas com o anel de acoplamento 402 e o anel de lingueta 404, com as segundas porções conformadas em arco 418 que se conformam a uma circunferência (não numerado) maior que aquela da circunferência interna 426 do anel de lingueta 404. De modo similar, as primeiras porções conformadas em arco 416 se conformam a uma circunferência (também não numerada) maior que aquela das segundas porções conformadas em arco 418, porém, menos do que uma circunferência externa 428 do anel de acoplamento 402.

[040] Em operação, a flexibilidade do material rígido que constitui as linguetas conformadas em S 420 e as linguetas conformadas em Z 422 permite às respectivas linguetas servirem como molas contra o movimento radial entre o anel de acoplamento 402 e o anel de lingueta 404. Adicionalmente, o agente de amortecimento contido em dentro de fenda 414 atenua adicionalmente as vibrações transmitidas através das respectivas linguetas conformadas em S 420 e das linguetas conformadas em Z 422. Em uma realização exemplificativa, flexões nos contornos das linguetas conformadas em S 420 e das linguetas conformadas em Z 422 (melhor vistas olhando-se perpendicular à dimensão de topo 412 na direção axial) são arredondadas para evitar a concentração de tensão que pode ocorrer em arestas afiadas. Além disso, contornando-se respectivas extremidades de terminal, ou ombros, (não numerados separadamente) das primeiras porções conformadas em arco 416 e das segundas porções conformadas em arco 418 alternantes ao redor das linguetas conformadas em S 420 e das linguetas conformadas em Z 422, vibrações circunferenciais/de torção são também vantajosamente amortecidas no anel de acoplamento 402 e no anel de lingueta 404.

[041] Conforme ilustrado na realização exemplificativa, a pluralidade de primeiras porções conformadas em arco 416 e as segundas porções conformadas em arco 418 são, portanto, conformadas para corresponder o corte transversal das respectivas primeira porção conformada em arco 416 e segunda porção conformada em arco 418 da fenda 414 (novamente vistas olhando-se perpendicular à dimensão de topo 412 na direção axial). As respectivas primeira porção conformada arco 416 e segunda porção conformada em arco 418 incluem pelo menos um ombro (não numerado separadamente) configurado para engatar uma superfície de uma respectiva lingueta conformada em S 420 e de uma lingueta conformada em Z 422 quando uma posição relativa entre o anel de acoplamento 402 e o anel de lingueta 404 muda por uma quantidade predeterminada, de modo que a deflexão de pelo menos um dentre o anel de acoplamento 402 e o anel de lingueta 404 em relação um ao outro é limitada nas direções radial e circunferencial.

[042] A Figura 5 é uma vista elevada de um transportador planetário exemplificativo 500. O transportador planetário 500 inclui uma engrenagem central abertura 502 e uma pluralidade de aberturas de engrenagem planetária 504. O transportador planetário 500 inclui adicionalmente um flange superior 506, que inclui uma pluralidade de aberturas de acoplador 508.

[043] As aberturas de acoplador 508 servem, por exemplo, para fixar de modo fixo uma pluralidade de acopladores de amortecimento, tal como o acoplador de amortecimento 300 mostrado na Figura 3. O número de aberturas de engrenagem planetária 504 e o número de aberturas de acoplador 508 são meramente exemplos, e não são destinados a serem limitantes.

[044] Em operação, de acordo com uma realização exemplificativa, a pluralidade de aberturas de acoplador 508 é distribuída ao redor do flange superior 506 em uma distribuição geralmente uniforme, de modo que uma força circunferencial 510 que atua no transportador planetário 500 (tal como a partir de uma força rotacional em ou balanço harmônico do transportador planetário 500) pode ser experimentada como uma força tangencial 512 por acopladores de amortecimento individuais, que podem atenuar assim a força circunferencial 510 linearmente, através da capacidade de amortecimento de raio de um acoplador de amortecimento individual, tal como um acoplador de amortecimento 400 mostrado na Figura 4.

[045] A Figura 6 é uma ilustração esquemática parcial de um trem de engrenagem epicíclica montado de modo maleável 600. Nessa realização exemplificativa, o trem de engrenagem epicíclica 600 é um trem de engrenagem planetária, similar em construção e funcionalidade gerais ao trem de engrenagem epicíclica 200 e à Figura 2. Similar à realização da Figura 2, o trem de engrenagem epicíclica 600 inclui um eixo de motor de potência 602, uma engrenagem central 604, uma pluralidade de engrenagens planetárias 606, uma engrenagem de anel 608, um transportador planetário 610, um suporte macio 612 que tem uma luva flexível interna 614, uma luva flexível externa 616, um rotor de motor de potência 618, os mancais de rotor 620 e um invólucro de motor 622.

[046] A luva interna flexível 614 é de modo similar anexada de modo fixo à luva externa flexível 616 e a uma localização central comum (não numerada) ao redor do eixo de motor de potência 602 por uma pluralidade de parafusos de luva 624. Uma base externa 626 da luva interna flexível 614 é anexada de modo fixo a um flange superior 628 do transportador planetário 610. Uma porção de fixação externa 630 da luva externa flexível 616 é acoplada de modo fixo ao invólucro de motor 622.

[047] Em uma realização exemplificativa, a base externa 626 da luva interna flexível 614 inclui adicionalmente uma pluralidade de dentes de lingueta internos 632 que são dispostos uniformemente ao redor de uma circunferência externa 634 (mostrada na Figura 7) da base externa 626. Os dentes de lingueta internos 632 são configurados para combinar e, alternativamente, acoplarem com uma pluralidade de dentes de lingueta externos 636 que são dispostos uniformemente ao redor de interna circunferência 638 (também mostrada na Figura 7) da luva flexível externa 616. Os dentes de lingueta internos 632 e os dentes de lingueta externos 636 são separados por todo um intervalo 640. Em uma realização exemplificativa, o trem de engrenagem epicíclica 600 inclui um sistema de suprimento de lubrificante 642 configurado para entregar lubrificante (por exemplo, óleo) ao intervalo 640 em uma pluralidade de aberturas de distribuição 644.

[048] Em um aspecto da realização, um anel anular 646 é acoplado de modo fixo à porção de fixação externa 630 após os dentes de lingueta internos 632 e os dentes de lingueta externos 636 serem combinados, para restringir o movimento axial dos dentes de lingueta internos 632 fora do intervalo 640. Os dentes de lingueta internos 632 são dimensionados de modo a manterem o intervalo 640 entre os dentes de lingueta internos 632 e o anel anular 646. Um espaçamento consistente do intervalo 640 por toda a combinação dos dentes de lingueta internos 632, em que os dentes de lingueta externos 636, e o anel anular 646 fornece amortecimento axial e limitação de deflexão entre a luva flexível interna 614 e a luva flexível externa 616.

[049] A Figura 7 é uma vista em corte elevada da luva que corresponde da luva flexível interna 614 com a luva flexível externa 616, conforme ilustrado na Figura 6. Na realização exemplificativa mostrada na Figura 7, os dentes de lingueta internos 632 e os dentes de lingueta externos 636 são mostrados para combinar em uma disposição de lingueta interdigitada axissimétrica. Conforme ilustrado, o intervalo 640 é mantido por toda a disposição da lingueta, de modo que o amortecimento e a limitação de deflexão sejam fornecidos radialmente, assim como tangencialmente, para limitar o movimento e a vibração da luva flexível interna 614 em relação à luva flexível externa 616 no evento de uma força circunferencial 700 aplicada ao trem de engrenagem epicíclica 600. Na realização exemplificativa ilustrada, a disposição de lingueta interdigitada axissimétrica é mostrada como uma lingueta quadrada. A disposição de lingueta interdigitada axissimétrica pode também ser evolvente, sinusoidal, ou em dente de serra, sem se afastar do escopo das realizações descritas no presente documento.

[050] A descrição detalhada a seguir ilustra realizações da revelação a título de exemplo, e não por meio de limitação. É contemplado que a revelação tem aplicação geral no amortecimento das vibrações em um motor de aeronave e limitação do movimento das partes de motor em relação uma à outra, particularmente, as partes que são submetidas a movimento e/ou vibração em múltiplas direções simultaneamente (isto é, axial, radial, torção). É contemplado adicionalmente que os métodos e sistemas descritos no presente documento podem ser incorporados nos projetos e estruturas de motor de aeronave existentes.

[051] Será verificado que as realizações acima que tiverem sido descritas em detalhes particulares são meramente exemplificativas ou realizações possíveis, e que há muitas outras combinações, adições, ou alternativas que podem ser incluídas. O aparelho ilustrado não se limita às realizações específicas descritas no presente documento, mas, em vez disso, componentes de cada uma podem ser utilizados independente e separadamente de outros componentes descritos no presente documento. Cada componente de sistema também pode ser usado em combinação com outros componentes de sistema.

[052] A linguagem aproximada, conforme usada no presente documento ao longo da especificação e das reivindicações, pode ser usada para modificar qualquer representação quantitativa que pode variar de forma permissível sem resultar em uma mudança no recurso básico ao qual é relacionada. Assim sendo, um valor modificado por um ou termos, como "aproximadamente" ou "substancialmente", não se limita ao valor preciso especificado. Em pelo menos alguns casos, a linguagem de aproximação pode corresponder à precisão de um instrumento para medição do valor. No presente contexto e ao longo do relatório descritivo e das reivindicações, as limitações de faixa podem ser combinadas e/ou alternadas; tais faixas são identificadas e incluem todas as subfaixas contidas nas mesmas, a menos que o contexto ou a linguagem indiquem o contrário.

[053] Embora a revelação tenha sido descrita em termos de várias realizações específicas, será reconhecido que a revelação pode ser praticada com modificação dentro do espírito e escopo das reivindicações.

[054] Esta descrição escrita usa os exemplos para descrever a revelação que incluem o melhor modo e também habilita a qualquer pessoa versada na técnica a praticar a revelação que inclui produzir e usar quaisquer dispositivos ou sistemas e executar quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da revelação é definido pelas reivindicações e pode incluir outros exemplos que ocorram àqueles versados na técnica. Esses outros exemplos são destinados a estarem dentro do escopo das reivindicações se possuírem elementos estruturais que não os diferem da linguagem literal das reivindicações, ou se os mesmos incluírem elementos estruturais equivalentes com diferenças insubstanciais da linguagem literal das reivindicações.

Lista de Componentes Motor de turbina a gás ....................100 Motor de Núcleo............................102 Compressor de alta pressão ................104 Conjunto de Combustor .....................106 Turbina de Alta Pressão.....................108 Rotor de Motor de Núcleo ...................110 Eixo de Motor de Núcleo.....................112 Compressor de Baixa Pressão.................114 Ventilador..................................116 Turbina de Baixa Pressão ...................118 Rotor de Motor de Potência .................120 Caixa de Engrenagens de Potência de Acionamento Integrada...................................122 Eixo de Motor de Potência ..................124 Eixo Geométrico Central ....................126 Estojo de Confinamento......................140 Trem de Engrenagem Epicíclica ..............200 Eixo de Motor de Potência ..................202 Engrenagem Central..........................204 Engrenagens Planetárias ....................206 Engrenagem Anelar ..........................208 Transportador Planetário....................210 Suporte Macio ..............................212 Luva Interna Flexível ......................214 Luva Externa Flexível.......................216 Acoplador de Amortecimento .................218 Sistema de Suprimento de Lubrificante.......220 Rotor de Motor de Potência .................222 Mancais de Rotor............................224 Invólucro de Motor..........................226 Parafusos de Luva...........................228 Base Externa................................230 Flange Superior.............................232 Porção de Fixação Externa ..................234 Parafuso Conector ..........................236 Acoplador de Amortecimento .................300 Anel de Acoplamento ........................302 Anel de Lingueta ...........................304 Mola Axial Central..........................306 Porção superior de Domo ....................308 Porção inferior de Haste....................310 Base Plana..................................312 Corpo Interno ..............................314 Corpo Externo ..............................316 Flange de Transportador Planetário..........318 Extensão de Invólucro de Motor..............320 Periferia Cilíndrica Externa................322 Parafuso Acoplador..........................324 Superfície Cilíndrica Interna ..............326 Primeiro Diâmetro Externo ..................328 Fenda ......................................330 Segundo Diâmetro Externo ...................332 Altura Comum ...............................334 Dimensão de Topo............................336 Dimensão de Fundo...........................338 Dimensão Mais Superior......................340 Distância...................................342 Reservatório................................344 Acoplador de Amortecimento .................400 Anel de Acoplamento ........................402 Anel de Lingueta ...........................404 Mola Axial Central..........................406 Superfície superior de Domo.................408 Abertura Central............................410 Dimensão de Topo............................412 Fenda ......................................414 Porções em Formato de Arco .................416 Porções em Formato de Arco .................418 Lingueta em formato de S ...................420 Lingueta em formato de Z ...................422 Altura......................................424 Circunferência Interna......................426 Circunferência externa .....................428 Transportador Planetário....................500 Abertura de Engrenagem Central .............502 Aberturas de Engrenagem Planetária .........504 Flange Superior.............................506 Aberturas de Acoplador......................508 Força Circunferencial ......................510 Força Tangencial............................512 Trem de Engrenagem Epicíclica ..............600 Eixo de Motor de Potência ..................602 Engrenagem Central .........................604 Engrenagens Planetárias.....................606 Engrenagem Anelar ..........................608 Transportador Planetário....................610 Suporte Macio...............................612 Luva Interna Flexível ......................614 Luva Externa Flexível..........................616 Rotor de Motor de Potência ....................618 Mancais de Rotor...............................620 Invólucro de Motor.............................622 Parafusos de Luva..............................624 Base Externa...................................626 Flange Superior................................628 Porção de Fixação Externa .....................630 Dente de Lingueta Interna......................632 Circunferência externa ........................634 Dentes de Lingueta Externa.....................636 Circunferência Interna.........................638 Intervalo .....................................640 Sistema de Suprimento de Lubrificante..........642 Aberturas de Distribuição......................644 Anel Anular....................................646 Força Circunferencial .........................700 Reivindicações

Claims (10)

1. TREM DE ENGRENAGEM PLANETÁRIA (200) PARA UM INVÓLUCRO DE MOTOR (226), caracterizado pelo fato de que compreende: uma engrenagem central (204) girável por um eixo (202); uma engrenagem de anel (208); uma pluralidade de engrenagens planetárias (206) montadas de modo girável em um transportador planetário (210) e engatadas com a dita engrenagem central (204) e a dita engrenagem de anel (208); e um sistema de amortecimento que compreende: um suporte macio (212) disposto ao redor do dito eixo (202) e que acopla o dito transportador planetário (210) ao dito invólucro de motor (226), sendo que o dito suporte macio (212) inclui uma luva interna flexível (214) e uma luva externa flexível (216), em que a dita luva interna flexível (214) e a dita luva externa flexível (216) são acopladas juntas de modo fixo nas respectivas porções centrais das mesmas próximo ao dito eixo (202); e uma pluralidade de acopladores de amortecimento (218) dispostos ao redor de um flange externo (232) do dito transportador planetário (210), a dita pluralidade de acopladores de amortecimento (218) que acopla de modo flexível a dita luva interna flexível (214) à dita luva externa flexível (216).

2. TREM DE ENGRENAGEM PLANETÁRIA (200), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita pluralidade de acopladores de amortecimento (218) compreende adicionalmente, cada um, uma mola axial central (306) e uma mola radial externa (302, 304).

3. TREM DE ENGRENAGEM PLANETÁRIA (200), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a dita mola axial central (306) compreende uma estrutura (310) configurada para fornecer rigidez flexível em uma direção axial de rotação do dito eixo (202).

4. TREM DE ENGRENAGEM PLANETÁRIA (200), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a dita mola radial externa (302, 304) compreende uma estrutura (420, 422) configurada para fornecer rigidez flexível em uma direção radial perpendicular à rotação axial do dito eixo (202).

5. TREM DE ENGRENAGEM PLANETÁRIA (200), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a dita mola radial externa (302, 304) compreende: um anel de acoplamento (302) acoplado ao invólucro de motor (226, 320), em que o dito anel de acoplamento (302) que inclui fendas (330) espaçadas circunferencialmente ao redor de uma circunferência interna (326) do dito anel de acoplamento (302), em que cada fenda (330) compreende um corte transversal; e um anel de lingueta (304) acoplado ao dito transportador planetário (210, 318), em que o dito anel de lingueta (304) inclui uma pluralidade de linguetas que se estendem radialmente (420, 422) conformadas para corresponder ao corte transversal de uma respectiva fenda (416, 418), em que o corte transversal de cada fenda (416, 418) inclui pelo menos um ombro configurado para engatar uma superfície de uma respectiva lingueta quando uma posição relativa entre o dito anel de acoplamento (302) e o dito anel de lingueta (304) muda por uma quantidade predeterminada de modo que a deflexão de pelo menos um dentre o dito anel de acoplamento (302) e o dito anel de lingueta (304) seja limitada nas direções radial e circunferencial.

6. TREM DE ENGRENAGEM PLANETÁRIA (200), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o dito anel de lingueta (304) compreende adicionalmente um interior cilíndrico (326), e em que a dita mola axial central (306) é disposta dentro do interior cilíndrico (326).

7. TREM DE ENGRENAGEM PLANETÁRIA (200), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a dita mola axial central (306) é acoplada de modo fixo ao dito flange externo (318) do dito transportador planetário (210).

8. TREM DE ENGRENAGEM PLANETÁRIA (200), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o dito anel de acoplamento (302) é acoplado de modo fixo a um dentre o invólucro de motor (226, 320) e a dita luva externa flexível (216).

9. TREM DE ENGRENAGEM PLANETÁRIA (200), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma carga de partida (220) de agente de amortecimento para cada fenda (330, 414), em que o dito suprimento de agente de amortecimento é configurado para resistir a um movimento da dita lingueta (420, 422) em cada fenda (414), de modo que um movimento vibratório entre o dito anel de acoplamento (302) e o dito anel de lingueta (304) seja amortecido.

10. TREM DE ENGRENAGEM PLANETÁRIA (200), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o dito agente de amortecimento é um fluido.