BR112016007968B1

BR112016007968B1 - Caixa de acionamento de acessórios para turbomáquina

Info

Publication number: BR112016007968B1
Application number: BR112016007968-0A
Authority: BR
Inventors: Julien Viel; Stéphane Prunera-Usach
Original assignee: Hispano Suiza
Priority date: 2013-10-11
Filing date: 2014-10-07
Publication date: 2022-01-11
Also published as: CN105658935A; RU2016117766A; CA2926730C; BR112016007968A2; RU2016117766A3; EP3055539A1; EP3055539B1; FR3011882A1; WO2015052430A1; JP6574174B2; ES2643075T3; RU2665805C2; FR3011882B1; JP2016537545A; CA2926730A1; CN105658935B; US20160245183A1

Abstract

caixa de acionamento de acessórios para turbomáquina. a invenção se refere a uma caixa de acionamento (1) de acessórios (10) para turbomáquina de aeronave que compreende um primeiro pinhão cônico (20) e uma primeira roda dentada cônica (11) que formam uma transmissão angular, a primeira roda dentada cônica (11) sendo ligada a uma árvore principal (3) solidária de um ou vários pinhões cônicos (8) próprios para acionar em rotação um ou vários acessórios (10) por intermédio de uma ou várias rodas dentadas cônicas (9).

Description

CAMPO TÉCNICO

[0001] A presente invenção se refere a uma caixa de acionamento de acessórios para turbomáquina, também chamada de caixa de engrenagem de acessórios ou AGB para “accessory gear box”. Uma tal caixa de acionamento de acessórios é destinada a transmitir o movimento originário da turbomáquina por intermédio de um eixo radial que sai dessa última, e a transmitir o mesmo a diversos acessórios ou equipamentos anexos à turbomáquina, tais como bombas, geradores de eletricidade, etc., que são indispensáveis para o funcionamento da turbomáquina ou a outros aparelhos de uma aeronave propulsada por essa turbomáquina.

ESTADO DA TÉCNICA ANTERIOR

[0002] O documento EP 2 405 116 representa uma caixa de acionamento de acessórios da arte anterior. Uma tal caixa de acionamento de acessórios compreende geralmente um cárter que contém pinhões ligados entre si em série de modo a formar uma cadeia cinemática. Cada pinhão é em seguida ligado a um eixo de acionamento que ele próprio aciona em rotação um acessório. Assim, o eixo de entrada aciona em rotação um primeiro pinhão, que ele próprio é ligado a um ou vários pinhões secundários de maneira a acionar os mesmos em rotação, cada pinhão secundário sendo ele próprio ligado a um ou vários pinhões terciários de modo a acioná-los em rotação... Assim, nas caixas de acionamento de acessórios da arte anterior, os pinhões são dispostos em cascata de modo que o primeiro pinhão serve não somente para acionar em rotação um primeiro acessório, mas sim ele permite também transmitir o movimento de rotação aos pinhões secundários, terciários... No entanto, uma tal caixa de acionamento de acessórios é muito volumosa visto que os pinhões são dispostos ao lado uns dos outros.

[0003] Para corrigir esse problema, o documento FR 2 981 986 descreve uma caixa de acionamento de acessórios que permite realizar um ganho de espaço. No entanto, em uma tal caixa, os pinhões são ainda ligados em série uns aos outros, de modo que se um dos pinhões tem um defeito, de acordo com sua localização, ele pode provocar uma disfunção do conjunto da cadeia cinemática. Por outro lado, o primeiro pinhão suporta todas as solicitações de torque do conjunto da cadeia cinemática, o que obriga geralmente a superdimensionar o mesmo em relação a sua necessidade própria. De fato, em uma tal caixa, os pinhões a montante são impactados pela potência transmitida aos pinhões a jusante, de modo que é difícil otimizar o dimensionamento de cada pinhão independentemente dos outros pinhões.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0004] A invenção visa corrigir os inconvenientes do estado da técnica propondo para isso uma arquitetura de caixa de acionamento de acessórios que permita um ganho de espaço de instalação na turbomáquina e da qual o dimensionamento da cadeia cinemática seja otimizado em relação às potências dos acessórios da turbomáquina e da aeronave em relação àquelas da arte anterior.

[0005] Para fazer isso, é proposta de acordo com um primeiro aspecto da invenção, uma caixa de acionamento de acessórios para turbomáquina de aeronave que compreende um primeiro pinhão cônico e uma primeira roda dentada cônica que formam uma transmissão angular, a primeira roda dentada cônica sendo ligada a um eixo principal solidário de um ou vários pinhões cônicos próprios para acionar em rotação um ou vários acessórios por intermédio de uma ou várias rodas dentadas cônicas.

[0006] Assim, de acordo com a invenção, o movimento do eixo de entrada não é mais transmitido diretamente aos pinhões, mas sim ele é transmitido às rodas dentadas cônicas dos acessórios por intermédio de um eixo principal provido de pinhões cônicos. Esses pinhões cônicos não permitem acionar em rotação diretamente os acessórios, mas eles permitem acionar em rotação as rodas dentadas cônicas, que elas próprias acionam em rotação os acessórios. Assim, as rodas dentadas podem ser dimensionadas unicamente em função da potência que elas transmitem aos acessórios, e não mais em função das outras rodas dentadas. Por outro lado, os pinhões não são mais ligados diretamente uns aos outros, o que aumenta a confiabilidade global da caixa de acionamento. Por outro lado, a presença do eixo principal permite um ganho de espaço, visto que as rodas dentadas cônicas podem assim ser dispostas de maneira circunferencial em torno do eixo principal.

[0007] A caixa de acionamento de acordo com a invenção pode também apresentar uma ou várias das características abaixo tomadas independentemente ou de acordo com todas as combinações tecnicamente possíveis: • o eixo principal se estende de acordo com um eixo de referência, • o eixo principal compreende uma extremidade distal, • a extremidade distal do eixo principal é ligada a pelo menos um acessório distal; • o acessório distal se estende de acordo com um eixo de acionamento distal, • o eixo de acionamento distal do acessório distal é alinhado com o eixo de referência do eixo principal; • o eixo principal compreende um pinhão reto que engrena com um pinhão de um acessório adicional que se estende de acordo com um eixo de acionamento, o dito eixo de acionamento sendo paralelo ao eixo de referência do eixo principal; • cada pinhão cônico circunda o eixo principal; • a caixa de acionamento compreende pelo menos dois pinhões cônicos, os dois pinhões cônicos próprios para acionar em rotação um ou vários acessórios por intermédio de uma ou várias rodas dentadas cônicas, os dois pinhões cônicos sendo dispostos sucessivamente em torno do eixo principal.

[0008] Um segundo aspecto da invenção se refere também a uma turbomáquina que compreende uma caixa de acionamento de acessórios de acordo com o primeiro aspecto da invenção.

[0009] Vantajosamente, a turbomáquina compreende por outro lado um percurso de fluxo primário no qual escoa um fluxo de ar primário, geralmente de alta pressão, e um percurso de fluxo secundário no qual escoa um fluxo de ar secundário, geralmente de baixa pressão.

[0010] A caixa de acionamento é de preferência situada entre o percurso de fluxo primário e o percurso de fluxo secundário, mas ela pode também ser localizada na zona da ventoinha, por exemplo em torno do percurso de fluxo secundário ou na zona da turbina, por exemplo em torno do percurso de fluxo primário, ou também na zona de núcleo.

[0011] Assim, de acordo com um primeiro modo de realização, a turbomáquina compreende uma zona de ventilador, a caixa de acionamento de acessórios sendo situada na zona de ventilador. A zona de ventilador é uma zona situada na proximidade da ventoinha.

[0012] De acordo com um outro segundo modo de realização, a turbomáquina compreende uma zona de turbina, a caixa de acionamento de acessórios sendo situada na zona de turbina.

[0013] De acordo com um terceiro modo de realização, a turbomáquina compreende uma zona de núcleo, a caixa de acionamento de acessórios sendo situada na zona de núcleo.

BREVES DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0014] Outras características e vantagens da invenção se destacarão com a leitura da descrição detalhada que se segue, em referência às figuras anexas, que ilustram: • A figura 1, uma vista em perspectiva de uma caixa de acionamento de acessórios de acordo com um modo de realização da invenção; • A figura 2, uma vista de cima da caixa de acionamento de acessórios da figura 1; • A figura 3, uma vista em perspectiva de uma caixa de acionamento de acessórios de acordo com um outro modo de realização da invenção; • A figura 4, um avista de frente da parte de turbomáquina de acordo com um modo de realização da invenção; • A figura 5, uma vista em perspectiva da parte de turbomáquina da figura 4.

[0015] Para maior clareza, os elementos idênticos ou similares são referenciados por sinais de referência idênticos no conjunto das figuras.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE PELO MENOS UM MODO DE REALIZAÇÃO

[0016] As figuras 1 e 2 representam uma caixa de acionamento de acessórios 1 de acordo com o modo de realização preferencial da invenção. As figuras 4 e 5 representam essa caixa de acionamento integrada na zona de núcleo de uma turbomáquina. Essa caixa de acionamento de acessórios 1 compreende um eixo de entrada 2 que é ligada a eixo do motor 23 de uma turbomáquina de modo a ser acionada em rotação quando o eixo do motor 23 está em rotação. Para isso, o eixo de entrada 2 é solidário de um pinhão 26, enquanto que o eixo do motor 23 é solidário de um pinhão 28. O pinhão 26 solidário do eixo de entrada engrena com o pinhão 28 solidário do eixo do motor 23. Os pinhões 23 e 28 são de preferência cônicos de modo que eles formam uma transmissão angular entre a direção de acordo com a qual se estende o eixo do motor e a direção de acordo com a qual se estende o eixo de entrada.

[0017] O eixo do motor 23 pode em especial ser um eixo do corpo de alta pressão de uma turbomáquina. O eixo do motor 23 se estende de acordo com um eixo dito “eixo do motor” 25. O eixo de entrada 2 se estende de acordo com um primeiro eixo de referência, chamado de “eixo de entrada” 4 na sequência. O eixo de entrada 4 se estende de acordo com uma direção secante à direção de acordo com a qual se estende o eixo do motor 25.

[0018] A caixa de acionamento 1 compreende acessórios 10. Esses acessórios podem ser por exemplo uma bomba de carburante, um grupo de lubrificação, uma máquina elétrica. Ela permite transmitir o movimento do eixo de entrada 2 aos acessórios 10.

[0019] Para isso, a caixa de acionamento 1 compreende um eixo principal 3 que se estende de acordo com um eixo de referência 5. Nesse documento, os termos “axial” ou “longitudinal” são utilizados em referência a esse eixo de referência 5.

[0020] O eixo principal 3 é ligado ao eixo de entrada 2 por uma caixa de transferência 6, também chamada de “transfert gear box” ou TGB. Essa caixa de transferência 6 permite efetuar uma transmissão angular entre o eixo de entrada 4 e o eixo de referência 5 do eixo principal, e assim transmitir o movimento de rotação do eixo do motor ao eixo principal. Essa transmissão angular é realizada por intermédio de um primeiro pinhão cônico 20 e de uma primeira roda dentada cônica 11. O primeiro pinhão cônico 20 e a primeira roda dentada cônica 11 permitem regular o ângulo desejado entre o eixo de entrada 4 e o eixo de referência 5. Em um modo de realização preferencial, a primeira roda dentada cônica 11 é unida ao eixo principal 3.

[0021] Vantajosamente, uma primeira transmissão angular é efetuada entre o eixo do motor 23 e o eixo de entrada 2, e uma segunda transmissão angular é efetuada entre o eixo de entrada 2 e o eixo principal 3. O eixo principal 3 se estende portanto substancialmente paralelamente ao eixo do motor 23.

[0022] A caixa de acionamento de acessórios 1 compreende também pinhões cônicos 8 solidários do eixo principal 3. O movimento de rotação é transmitido aos acessórios 10 por intermédio de rodas dentadas cônicas 9, ligadas aos acessórios 10, que engrenam com os pinhões cônicos 8. Em uma disposição preferencial, os pinhões cônicos 8 são dispostos em torno do eixo principal 3. Os pinhões cônicos 8 são dispostos uns depois dos outros de acordo com a direção longitudinal.

[0023] Vantajosamente, pelo menos um pinhão cônico 8 permite acionar em rotação simultaneamente dois acessórios. Para fazer isso, o dito pinhão cônico engrena simultaneamente com duas rodas dentadas 9.

[0024] Assim, cada pinhão cônico 8 permite acionar em rotação um ou vários acessórios 10 simultaneamente. O ângulo formado pelos acessórios 10 que engrenam em um mesmo pinhão cônico 8 pode ser escolhido em função do espaço disponível para a caixa de acionamento. Cada acessório 10 se estende de acordo com uma direção secante ao eixo de referência 5. Os acessórios 10 formam assim ramos que se distribuem em torno do eixo principal 3.

[0025] Assim, a caixa de acionamento 1 pode compreender um ou vários grupos de acessórios que se estendem radialmente em relação ao eixo de referência, esses grupos sendo distribuídos de acordo com a direção longitudinal. Em um modo especial de realização, o eixo principal 3 só pode compreender um único pinhão cônico 8 e um só grupo acessório.

[0026] Em uma concepção especial pelo menos uma extremidade 21 do eixo principal 3 pode ser provida de um acessório chamado de “acessório distal” 22 do qual o eixo de acionamento chamado de “eixo de acionamento distal” é colinear ao eixo de referência 5.

[0027] A figura 3 representa um outro modo de realização no qual o eixo principal 3 compreende um pinhão reto 12, que permite acionar em rotação um acessório adicional 14, por intermédio de um pinhão reto 13 que se estende de acordo com uma direção paralela ao eixo de referência 5. Em uma concepção especial, esses pinhões 12, 13 de eixos paralelos podem ser helicoidais.

[0028] O fato de utilizar um eixo principal 3 provido de pinhões cônicos 8 como intermediários para transmitir o movimento do eixo de entrada às rodas dentadas cônicas solidárias dos acessórios permite portanto que se tenham mais possibilidades de disposição para a caixa de acionamento. De fato, a presença do eixo principal permite adaptar a forma da caixa de acionamento ao espaço disponível para a caixa de acionamento na turbomáquina.

[0029] A figura 4 representa uma parte de uma turbomáquina que compreende uma parede de forma geralmente circular 15 e uma parede de forma geralmente de revolução 16. A parede 15 delimita um percurso de fluxo primário no qual escoa o fluxo primário da turbomáquina, geralmente o fluxo de ar de alta pressão. A parede 16 delimita o percurso de fluxo secundário no qual escoa o fluxo secundário da turbomáquina, geralmente o fluxo de ar de baixa pressão. A parede 16 circunda a parede 15 de modo que um espaço 17 é definido entre essas duas paredes. O ângulo entre os acessórios 10 e a geometria dos pinhões 8 e 9 são escolhidos de modo a que a caixa de acionamento entre dentro desse espaço.

[0030] Naturalmente, a invenção não está limitada aos modos de realização descritos em referência às figuras e variantes poderiam ser consideradas sem sair do âmbito da invenção.

Claims

1. Turbomáquina caracterizadapelo fato de que compreende: - um eixo do motor; - uma caixa de acionamento (1) de acessórios (10) para turbomáquina de aeronave que compreende: - um eixo de entrada ligado ao eixo do motor por uma engrenagem de modo que o eixo de entrada seja acionado em rotação quando o eixo do motor é acionada em rotação, o eixo de entrada se estendendo de acordo com uma direção secante àquela do eixo do motor; - um primeiro pinhão cônico (20) ligado ao eixo de entrada; - uma primeira roda dentada cônica (11) que forma uma transmissão angular com o primeiro pinhão cônico, a primeira roda dentada cônica (11) sendo ligada a um eixo principal (3) solidário de um ou uma pluralidade de pinhões cônicos (8) próprios para acionar em rotação um ou uma pluralidade de acessórios (10) por intermédio de uma ou uma pluralidade de rodas dentadas cônicas (9), o eixo principal se estendendo de acordo com uma direção paralela àquela do eixo do motor, os acessórios se estendendo de acordo com uma direção secante à direção de acordo com a qual se estende o eixo principal, em que o eixo principal se estende de acordo com um eixo geométrico de referência (5), o eixo principal (3) compreendendo um pinhão reto (12) que engrena com um pinhão (13) de um acessório adicional (14) que se estende de acordo com um eixo geométrico de acionamento, o dito eixo geométrico de acionamento sendo paralelo ao eixo geométrico de referência (5) do eixo principal (3).

2. Turbomáquina de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato de que o eixo principal se estende de acordo com um eixo geométrico de referência (5), o eixo principal (3) compreende uma extremidade distal (21), a extremidade distal (21) do eixo principal sendo ligado a pelo menos um acessório distal (22) que se estende de acordo com um eixo geométrico de acionamento distal, o eixo geométrico de acionamento distal do acessório distal sendo alinhado com o eixo geométrico de referência do eixo principal.

3. Turbomáquina de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizada pelo fato de que cada pinhão cônico (8) circunda o eixo principal (3).

4. Turbomáquina de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que compreende pelo menos dois pinhões cônicos (8), os dois pinhões cônicos próprios para acionar em rotação um ou uma pluralidade de acessórios (10) por intermédio de uma ou uma pluralidade de rodas dentadas cônicas (9), os dois pinhões cônicos sendo dispostos sucessivamente em torno do eixo principal (3).

5. Turbomáquina de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente um percurso de fluxo primário, e um percurso de fluxo secundário, a caixa de acionamento sendo situada entre o percurso de fluxo primário e o percurso de fluxo secundário.

6. Turbomáquina de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que compreende uma zona de ventilador, a caixa de acionamento (1) de acessórios sendo situada na zona de ventilador.

7. Turbomáquina de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que compreende uma zona de turbina, a caixa de acionamento (1) de acessórios sendo situada na zona de turbina.

8. Turbomáquina de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que compreende uma zona de núcleo, a caixa de acionamento (1) de acessórios sendo situada na zona de núcleo.