BR112013017741B1

BR112013017741B1 - Rotor de ventoinha e turborreator associado

Info

Publication number: BR112013017741B1
Application number: BR112013017741-1A
Authority: BR
Inventors: Christophe Perdrigeon; Laurent Jablonski; Philippe Gérard Edmond Joly
Original assignee: Snecma
Priority date: 2011-02-21
Filing date: 2012-02-20
Publication date: 2021-03-23
Also published as: US9540935B2; RU2594037C2; CN103380267B; CA2824379A1; FR2971822B1; EP2678531B1; FR2971822A1; US20130315744A1; ZA201306883B; CA2824379C; WO2012114032A1; BR112013017741A2; EP2678531A1; RU2013142930A; CN103380267A

Abstract

rotor de ventoinha e turborreator associado. rotor de ventoinha, em especial para uma turbomáquina. a invenção se refere a um rotor de ventoinha que compreende um disco (2) que porta pás das quais os pés são introduzidos em ranhuras do disco (2), um capô (20) troncônico montado sobre o disco (2) a montante das pás, e meios de retenção axial das pás sobre o disco que compreendem um anel (9) montado em uma canelura anular do disco (2) e que forma um apoio dos pés das pás, o anel (9) sendo festonado ou canelado e operando junto com um rebordo anular radial (28) festonado da canelura anular do disco (2), e meios de imobilização em rotação do anel (9), que compreendem um aro (32) que porta pelo menos um dente (33) axial inserido em partes ocas do rebordo (28) do disco (2) e do anel (9), esse aro (32) sendo fixado por parafusos em uma face radial a montante do disco (2).

Description

ROTOR DE VENTOINHA E TURBORREATOR ASSOCIADO

[0001] A presente invenção se refere a um rotor de ventoinha, em especial para uma turbomáquina.

[0002] O rotor de uma ventoinha de uma turbomáquina comporta um disco que porta em sua periferia externa pás das quais os pés são introduzidos em ranhuras substancialmente axiais da periferia externa do disco. As pás são retidas radialmente sobre o disco por operação conjunta de formas de seus pés com as ranhuras do disco, os pés de pás sendo, por exemplo, do tipo em cauda de andorinha. Plataformas inter-pás são montadas sobre o disco entre as pás de ventoinha. O disco é geralmente equipado com cubos de equilíbrio que se estendem radialmente para o interior.

[0003] Na técnica atual, as pás são retidas axialmente sobre o disco por meios que são montados sobre o disco, a montante e a jusante das pás, e que impedem que os pés de pá se desloquem axialmente dentro das ranhuras do disco.

[0004] Os meios de retenção situados a jusante das pás compreendem, por exemplo, pelo menos um gancho que é introduzido em entalhes usinados nas partes de extremidade a jusante dos pés de pá.

[0005] Os meios de retenção situados a montante compreendem, por exemplo, um anel e um friso anular adaptados e fixados na extremidade a montante do disco. O anel é montado coaxialmente sobre o disco e comporta uma parte festonada que opera junto com uma parte festonada correspondente do disco. O friso é montado coaxialmente sobre o disco para bloquear axialmente o anel sobre o disco e é imobilizado em rotação em relação ao disco. A periferia externa do friso se apóia axialmente sobre os pés de pá para a retenção axial dos mesmos na direção de a montante, sua periferia interna sendo aplicada e fixada em um flange anular correspondente do disco. A periferia externa do friso comporta por outro lado pinos de enganchamento das extremidades a montante das plataformas inter-pás.

[0006] Uma virola de forma substancialmente troncônica montada sobre o disco, a montante das pás, delimita interiormente a percurso de escoamento anular de entrada de ar na turbomáquina. Essa virola comporta na proximidade de sua extremidade a jusante um flange anular radialmente interno que é aplicado axialmente sobre o friso precitado e que é fixado com o friso sobre o flange do disco por cavilhas.

[0007] Um capô troncônico é por outro lado montado na virola precitada, na parte a montante dessa última, por intermédio de outras cavilhas, introduzidas em furos dos flanges do capô e da virola e que estão situados radialmente no interior das cavilhas de fixação da virola sobre o disco.

[0008] Uma tal estrutura não pode ser utilizada quando a ventoinha apresenta um pequeno diâmetro. De fato, o espaço radial não é suficiente para alojar o conjunto das cavilhas e dos flanges precitados. Em especial, é difícil alojar as cavilhas e os flanges que servem para a fixação do capô sobre a virola.

[0009] Por outro lado, o disco é fixado a uma árvore de acionamento por intermédio de uma porca atarraxada sobre a árvore. Para realizar a montagem e a desmontagem do rotor de ventoinha, é necessário poder ter acesso axialmente a essa porca com uma ferramenta. Para isso, o operador deve dispor de um espaço suficiente em torno do eixo central.

[0010] No caso em que a ventoinha tem um pequeno diâmetro, a estrutura descrita acima da arte anterior não permite ter acesso à porca central precitada.

[0011] O documento EP 1 57 254 divulga também um rotor de ventoinha do qual a estrutura apresenta um volume radial e axial grande.

[0012] A invenção tem notadamente como objetivo trazer uma solução simples, eficaz e econômica para esse problema.

[0013] Com essa finalidade, ela propõe um rotor de ventoinha, em especial para uma turbomáquina, que compreende um disco que porta pás das quais os pés são introduzidos em ranhuras substancialmente axiais da periferia externa do disco, um capô substancialmente troncônico montado sobre o disco a montante das pás, e meios de retenção axial das pás sobre o disco que comporta um anel montado em uma canelura anular do disco e que forma um apoio dos pés das pás, o anel sendo festonado ou canelado e operando junto com um rebordo anular radial festonado da canelura anular do disco, e meios de imobilização em rotação do anel, que comporta um aro que porta pelo menos um dente axial inserido em partes ocas do rebordo do disco e do anel, esse aro sendo fixado por parafusos em uma face radial a montante do disco, caracterizado pelo fato de que o aro comporta orelhas que se estendem radialmente para o interior, formadas com furos de passagem de parafusos axiais de fixação do aro sobre o disco, o capô precitado sendo fixado sobre o disco por parafusos axiais que passam em furos de algumas orelhas do aro.

[0014] Dessa maneira, algumas orelhas do aro são atravessadas por parafusos que servem para a fixação do capô e do aro sobre o disco e outras orelhas do aro são atravessadas por parafusos que servem unicamente para a fixação do anel sobre o disco.

[0015] Esses parafusos são situados substancialmente em um mesmo diâmetro, de modo que o volume radial do conjunto é reduzido. Um espaço central suficientemente grande pode, portanto, ser liberado para o acesso à porca de fixação do disco sobre a árvore motriz.

[0016] Por outro lado, no caso em que o capô seja realizado em um material leve tal como o alumínio, existe um risco de arrancamento desse último, por exemplo, em caso de ingestão de um pássaro dentro da ventoinha.

[0017] Em um tal caso, o arrancamento do capô não pode provocar a dessolidarização do aro e do disco. De fato, o arrancamento do capô não tem efeito sobre os parafusos que servem unicamente para a fixação do aro e do disco. Evita-se assim qualquer saída do anel de retenção axial das pás e, portanto, qualquer ejeção acidental de uma ou das pás da ventoinha.

[0018] De acordo com uma outra característica da invenção, o capô comporta, em sua parte mediana, um rebordo anular interno no qual são formados furos cegos axiais que desembocam para a jusante e que servem para o alojamento das cabeças dos parafusos de fixação do aro sobre o disco, e furos axiais transpassantes para a passagem dos parafusos de fixação do capô sobre o disco.

[0019] De maneira vantajosa, um pino de indexação é montado em furos alinhados do aro e do disco e compreende uma cabeça a montante recebida em um furo cego do rebordo radial interno do capô.

[0020] O capô pode ser equipado com parafusos de equilíbrio que se estendem radialmente e que são aparafusados em rosqueamentos do capô. O pino de indexação permite garantir que a posição angular correta dos parafusos de equilíbrio sobre o rotor de ventoinha é respeitada, em caso de desmontagem e de remontagem do capô.

[0021] De acordo com uma possibilidade da invenção, o rebordo interno do capô compreende dois furos axiais transpassantes rosqueados para a passagem de parafusos de extração.

[0022] Por outro lado, o capô pode ser feito de metal leve, por exemplo feito de alumínio, e o aro pode ser feito de um metal que resiste ao arrancamento, por exemplo feito de aço fortemente ligado.

[0023] A invenção se refere por outro lado a um turborreator, caracterizado pelo fato de que ele comporta um rotor de ventoinha do tipo precitado.

[0024] A invenção será melhor compreendida e outros detalhes, características e vantagens dessa última aparecerão mais claramente com a leitura da descrição que se segue feita a título de exemplo não limitativo e em referência aos desenhos anexos, nos quais:

- a figura 1 é uma meia vista esquemática parcial em corte axial de uma ventoinha de turbomáquina de acordo com a técnica anterior,
- a figura 2 é uma vista em escala ampliada do detalhe I2 da figura 1,
- as figuras 3 e 4 são vistas em perspectiva de uma parte de um rotor de ventoinha de acordo com a invenção,
- a figura 5 é uma vista em corte de uma parte do rotor de ventoinha de acordo com a invenção, que mostra um parafuso de fixação do capô sobre o disco,
- a figura 6 é uma vista que corresponde à figura 5, que mostra um parafuso de fixação do aro sobre o disco,
- a figura 7 é uma vista em corte de uma parte do rotor de ventoinha de acordo com a invenção, que mostra um pino de indexação,
- a figura 8 é uma vista de frente e com destaque parcial, do capô e do aro.

[0025] É primeiro feito referência às figuras 1 e 2 que representam uma ventoinha de turbomáquina de acordo com a técnica anterior à presente invenção.

[0026] Essa ventoinha compreende pás 1 portadas por um disco 2 e entre as quais são intercaladas plataformas inter-pás 3, o disco 2 sendo fixado na extremidade a montante de uma árvore 4 de turbomáquina.

[0027] Cada pá 1 de ventoinha compreende uma lâmina 5 conectada em sua extremidade radialmente interna a um pé 6 que é introduzido dentro de uma ranhura substancialmente axial de forma complementar do disco 2 que permite reter radialmente essa pá 1 sobre o disco 2. Um calço 7 é intercalado entre o pé 6 de cada pá 1 e o fundo da ranhura correspondente do disco 2 para imobilizar radialmente a pá 1 sobre o disco 2.

[0028] As plataformas inter-pás 3 formam uma parede que delimita interiormente o percurso de escoamento do fluxo de ar que entra dentro da turbomáquina, e compreendem meios que operam junto com meios correspondentes previstos sobre o disco 2, entre as ranhuras, para fixar as plataformas 3 sobre o disco 2.

[0029] Aspas 1 de ventoinha são retidas axialmente dentro das ranhuras do disco 2 por intermédio de meios apropriados montados sobre o disco 2, a montante a jusante das pás 1.

[0030] Os meios de retenção situados a jusante compreendem um gancho 8 introduzido em um entalhe formado por usinagem em uma parte de extremidade a jusante chamada talão, do pé 6 de cada pá 1.

[0031] Os meios de retenção situados a montante compreendem um anel 9 e um friso anular 10 adaptados e fixados coaxialmente na extremidade a montante do disco 2.

[0032] O anel 9 (figura 2) compreende um rebordo anular interno 11 que é festonado ou canelado e que opera junto com um rebordo anular externo 12 canelado ou festonado do disco para imobilizar axialmente o anel 9 sobre o disco 2. Esse anel 9 se apoia em sua periferia externa sobre os calços 4 dos pés de pá.

[0033] O friso 10 se estende a montante do anel 9 e dos pés 6 das pás 1 de ventoinha. Esse friso 10 comporta em sua periferia externa pinos (não visíveis) de enganchamento das extremidades a montante das plataformas inter-pás 3.

[0034] O friso 10 compreende por outro lado um flange anular interno 13 que é intercalado entre um flange anular correspondente 14 do disco 2 e um flange anular interno 15 de uma virola 16 disposta a montante do disco 2 de ventoinha. Os flanges 13, 14, 15 compreendem orifícios axiais de passagem de parafusos ou análogos (não visíveis) para o aperto dos flanges entre si.

[0035] A virola 6 tem uma forma substancialmente troncônica que se alarga para a jusante, a parede definida pelas plataformas inter-pás 2 se estendendo no prolongamento axial dessa virola 16. Essa virola 16 comporta perfurações radiais 17 para a montagem de parafusos de equilíbrio 18 assim como um flange 19 situado em sua extremidade a montante. Um capô 20 (figura 1) de forma cônica é montado na parte a montante da virola 16. Mais especialmente, o capô compreende um flange 21 em sua extremidade a jusante, fixado ao flange 19 a montante da virola 16 por intermédio de parafusos 22 situados radialmente no interior dos parafusos de fixação (não visíveis) da virola 16 sobre o disco 2.

[0036] Uma tal estrutura apresenta os inconvenientes descritos mais acima. Em especial, ela não convém para uma ventoinha que tem um diâmetro relativamente pequeno.

[0037] As figuras 3 a 8 ilustram uma forma de realização de um rotor de turbina de acordo com a invenção que comporta, da mesma maneira que precedentemente, um disco 2 que porta pás das quais os pés (não representados) são introduzidos em ranhuras 23 substancialmente axiais da periferia externa do disco 2, calços 7 (visíveis unicamente nas figuras 5 e 6) sendo montados entre os pés das pás e o fundo dos alvéolos 23.

[0038] O disco comporta um aro anular 24 desprovido de cubos de equilíbrio prolongado à montante por uma parte anular 25 que comporta uma canelura anular 26 delimitada entre uma face a montante 27 do aro 24 e um rebordo radial 28 que se estende para o exterior. A extremidade a montante da parte anular 25 comporta um flange 29 que se estende radialmente para o exterior e que é afastado do rebordo 28, batentes 30 que se estendem radialmente para o interior sendo por outro lado situados entre o rebordo 28 e o flange 29.

[0039] O rebordo 28 é festonado ou canelado e compreende partes cheias em alternância com partes ocas. O flange 29 comporta furos regularmente distribuídos em toda sua circunferência.

[0040] O rotor de ventoinha é equipado com meios de retenção axial na direção de a jusante das pás sobre o disco 2. Esses últimos comportam um anel 9 montado na canelura anular 26 do disco 3 e que forma um apoio dos pés das pás.

[0041] O anel 9 é festonado ou canelado em sua periferia interna 11 e compreende partes cheias em alternância com partes ocas e tem formas substancialmente complementares daquelas do rebordo 28 para permitir a montagem e a desmontagem do anel 9 por translação axial.

[0042] O anel 9 comporta um ressalto anular 31 em sua periferia externa, que serve para o apoio dos calços 7 de modo a impedir o deslocamento dos pés de pás na direção de a montante.

[0043] O anel 9 comporta finalmente um rasgo anular que desemboca para a montante e no qual é alojado o rebordo 28 do disco 2.

[0044] O anel 9 é imobilizado em rotação com o auxílio de um aro 32 que porta dentes 33 axiais inseridos em partes ocas do rebordo 28 do disco 2 e do anel 9. A borda a montante do aro 32 comporta orelhas 34 que se estendem radialmente para o interior, formadas com furos de passagem de parafusos. O aro 32 é realizado em aço fortemente ligado, de modo a resistir ao arrancamento.

[0045] O anel 9 é assim imobilizado em rotação por batente de suas partes cheias contra os dentes 33 doa RO 32.

[0046] Um capô 20, por exemplo, feito de alumínio e de forma cônica, é fixado sobre o disco 22. Para isso, o capô 20 comporta, em sua parte mediana, um rebordo anular interno 35 no qual são formados furos axiais transpassantes 36 (figura 4), situados em frente a alguns furos 37 do aro e a alguns furos 38 do flange 29 do disco 2. Esses furos 36, 37, 38 são atravessados por parafusos 39 (figura 5) que operam junto com porcas 40 alojadas em uma ranhura anular da parte 25 do disco e que permitem fixar juntos o capô 20, o aro 32 e o disco 2. A parte a jusante 41 do capô 20 recobre o aro 32 e o anel 9 de modo a que o percurso de escoamento interior definido pelas plataformas inter-pás se estenda no prolongamento axial da parte a jusante 41 do capô 20.

[0047] Como está visível na figura 6, outros furos 42 do aro 32, situados em frente a outros furos 43 do flange 29 do disco 2, são atravessados por parafusos 44 que operam junto com porcas 45 e que servem unicamente para a fixação do aro 32 sobre o disco 2. As cabeças desses parafusos 44 são alojadas em furos cegos 46 dispostos no rebordo interno 35 do capô 20.

[0048] O rebordo interno 35 do capô 20 compreende também um colar 47 cilíndrico que se estende para a montante, do qual a extremidade vem se apoiar contra os batentes 30.

[0049] O capô 20 comporta por outro lado roscas radiais 17 que servem para a montagem de parafusos de equilíbrio 18, como é bem conhecido da arte anterior. A fim de garantir a posição correta desses parafusos 18, é necessário alinhar a posição do capô 20 em relação ao rotor de ventoinha. Para isso, como representado na figura 7, um pino de indexação 48 é montado em furos alinhados do aro 32 e do flange 29 do disco 2. O pino 48 comporta uma cabeça alojada em um furo cego 49 do rebordo interno 35 do capô 20, o diâmetro da cabeça do pino 48 sendo determinado de modo a que ele não possa ser inserido dentro de um outro furo cego 46, previsto para o alojamento das cabeças dos parafusos 44.

[0050] O rebordo interno 35 do capô 20 compreende por outro lado dois furos axiais transpassantes e rosqueados (figura 8) para a passagem de parafusos de extração 50 do capô 20 (figura 8).

[0051] A invenção propõe, portanto, um rotor de ventoinha compacto na direção radial. De fato, como indicado precedentemente, os parafusos 39 que servem para a fixação do capô 20 sobre o disco 2 e os parafusos 44 que servem para a fixação do aro 32 sobre o disco 2 estão situados substancialmente em um mesmo diâmetro, de modo que o volume radial do conjunto é reduzido. Um espaço central suficientemente grande pode, portanto, ser liberado para facilitar o acesso à porca de fixação do disco sobre a árvore motriz.

[0052] Por outro lado, em caso de arrancamento do capô 20, evita-se qualquer ejeção acidental de uma pá. De fato, o arrancamento do capô 20 não pode provocar a dessolidarização do aro 32 e do disco 2.

Claims

Rotor de ventoinha, em especial para uma turbomáquina, que compreende um disco (2) que porta pás (1) cujos pés (6) são engatados em ranhuras (23) substancialmente axiais da periferia externa do disco (2), um capô (20) substancialmente troncônico montado sobre o disco (2) a montante das pás (1), e meios de retenção axial das pás sobre o disco comportando um anel (9) montado em uma canelura anular (26) do disco (2) e formando um apoio dos pés (6) das pás (1), o anel (9) sendo festonado ou canelado e cooperando com um rebordo anular radial (28) festonado da canelura anular (26) do disco (2), e meios de imobilização em rotação do anel (9), que comporta um aro (32) que porta pelo menos um dente (33) axial inserido em partes ocas do rebordo (28) do disco (2) e do anel (9), esse aro (32) sendo fixado por parafusos (39, 44) em uma face radial a montante (29) do disco (2), o aro (32) comporta orelhas (34) que se estendem radialmente para o interior, formadas com furos (37, 42) de passagem de parafusos axiais (39, 44) de fixação do aro (32) sobre o disco (2), caracterizado pelo fato de que o capô precitado (20) é fixado sobre o disco (2) por parafusos (39) axiais que passam nos furos (37) de algumas orelhas (34) do aro (32).
Rotor de ventoinha, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o capô (20) comporta, em sua parte mediana, um rebordo anular interno (35) no qual são formados furos cegos axiais (46) que desembocam a jusante e que servem para o alojamento das cabeças dos parafusos (44) de fixação do aro (32) sobre o disco (2), e furos axiais transpassantes (36) para a passagem dos parafusos (39) de fixação do capô (20) sobre o disco (2).
Rotor de ventoinha, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que um pino de indexação (48) é montado em furos alinhados do aro (32) e do disco (2) e compreende uma cabeça a montante recebida em um furo cego (49) do rebordo radial interno (35) do capô (20).
Rotor de ventoinha, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o rebordo interno (35) do capô (20) compreende dois furos axiais transpassantes rosqueados para a passagem de parafusos de extração (50).
Rotor de ventoinha, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o capô (20) é feito de metal leve, por exemplo, de alumínio, e o aro (32) é feito de um metal resistente ao arrancamento, por exemplo, de aço fortemente ligado.
Turborreator, caracterizado pelo fato de que comporta um rotor de ventoinha como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5.