BR112016021841B1

BR112016021841B1 - Conjunto de transmissão, e, motor de turbina

Info

Publication number: BR112016021841B1
Application number: BR112016021841-8A
Authority: BR
Inventors: Augustin Curlier; Yassine KRID
Original assignee: Safran Aircraft Engines
Priority date: 2014-03-24
Filing date: 2015-03-19
Publication date: 2023-01-24
Also published as: CN106461058B; EP3123059A1; RU2681824C2; RU2016141477A; CN106461058A; RU2016141477A3; CA2943732C; BR112016021841A2; CA2943732A1; FR3018861A1; EP3123059B1; FR3018861B1; US10215055B2; US20180216489A1; WO2015145029A1

Abstract

CONJUNTO DE TRANSMISSÃO, E, MOTOR DE TURBINA. A invenção refere-se a um conjunto de transmissão incluindo um elemento de transmissão e um sistema de distribuição de óleo para prover óleo para o elemento de transmissão, de modo que seja assegurada a lubrificação do mesmo. De acordo com a invenção, o elemento de transmissão (30) inclui pelo menos um pivô rotativo (34), rotável em torno de um eixo geométrico rotativo, e uma porção pivotável (31), pivotável em torno de um eixo geométrico rotativo (34). O sistema de distribuição de óleo (50) é configurado para receber óleo pressurizado a partir da alimentação de óleo (43a) e transferi-lo para pelo menos uma câmara de recepção de óleo de injeção do pivô rotativo (34). O dito pivô rotativo (34) inclui orifícios de injeção que colocam a câmara de recepção de óleo em comunicação de fluido com o interstício (36) que separa o pivô rotativo (34) e a porção pivotável (31) de modo que seja formado um rolamento de fluido, e o conjunto de transmissão (3) é capaz de injetar óleo dentro do dito interstício (36) em uma primeira pressão de injeção de uma porção exterior (36e) do interstício (36), voltado para fora do eixo geométrico de rotação, e em uma segunda pressão de injeção em uma porção interior (36i) do interstício (36), voltado para o eixo geométrico de rotação. A segunda pressão de injeção é diferente da primeira pressão de injeção.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente descrição refere-se a um conjunto de transmissão compreendendo um elemento de transmissão e um sistema de distribuição de óleo para alimentar o elemento de transmissão com óleo para assegurar a lubrificação do mesmo.

[002] Tal conjunto de transmissão pode ser usado, em particular, no campo de aviação, dentro de turbojatos de aeronave ou turbomotores de helicóptero, para mencionar apenas estes exemplos.

ESTADO DA TÉCNICA ANTERIOR

[003] Os turbojatos encontrados convencionalmente atualmente no campo de aviação civil são turbojatos de by-pass de dois carretéis. Todavia, dadas as restrições crescentes sobre custos operacionais, intimamente ligadas ao custo de combustível que, atualmente, é muito elevado, novos projetos foram propostos para turbojatos que se beneficiam de menor consumo específico.

[004] Uma opção promissora consiste em equipar o turbojato com engrenagens redutoras de velocidade interpostas ao compressor de baixa pressão e a ventoinha; desse modo, é possível aumentar a velocidade de rotação do carretel de baixa pressão, aumentando, desse modo, eficiência global do turbojato, ao mesmo tempo que reduz a velocidade da ventoinha, possibilitando, assim, que o diâmetro da ventoinha seja aumentado e, desse modo, que possibilita a razão de diluição do motor ser aumentada, enquanto conservando uma velocidade periférica nas pontas das pás da ventoinha que seja aceitável para limitar o aparecimento de distúrbios aerodinâmicos que geram ruído em particular.

[005] Um desses turbojatos de by-pass com engrenagens de redução de velocidade está mostrado na figura 1, em seção sobre um plano vertical contendo seu eixo geométrico principal A. De montante para jusante, ele compreende uma ventoinha 2, engrenagens redutoras de velocidade 3, um compressor de baixa pressão 4, um compressor de alta pressão 5, uma câmara de combustão 6, uma turbina de alta pressão 7, e uma turbina de baixa pressão 8.

[006] Em tal turbojato com engrenagens 1, a turbina de alta pressão aciona o compressor de alta pressão 5 através de um eixo de alta pressão 9. A turbina de baixa pressão 8, também chamada de uma turbina “rápida”, aciona o compressor de baixa pressão 4, também chamado de um compressor “rápido”, através de um eixo de baixa pressão 10. A turbina rápida 8 aciona ainda a ventoinha 2 através da engrenagem redutora de velocidade 3. Desse modo, a ventoinha 2 pode ser movida a baixa velocidade, o que é favorável do ponto de vista aerodinâmico, enquanto o compressor de baixa pressão 4 pode ser acionado a uma velocidade maior, o que é favorável de um ponto de vista termodinâmico.

[007] Conforme mostrado na figura 2A, a engrenagem 3 pode ser um trem de engrenagens epicíclicas tendo um anel 31, uma engrenagem solar 32 e engrenagens planetárias 33 (apenas uma engrenagem planetária 33 está mostrada na figura para fins de simplificação). As engrenagens planetárias 33 são montadas para rotar em fusos 34 de um portador planetário: cada engrenagem planetária 33, assim, pivota ao redor do eixo geométrico de pivô P de seu respectivo fuso 34. Os mancais 36 entre as engrenagens planetárias 33 e seus respectivos fusos 34 podem ser lisos, ou seja, sem qualquer mancal de rolamento, em cujo caso eles têm uma película de óleo sob pressão para lubrificação e resfriamento dos mancais 36. Um exemplo de um sistema de distribuição de óleo está descrito no pedido de patente francês depositado como 13/58.581.

[008] Em uma configuração convencional, o anel 13 é fixado ao invólucro 40, o portador planetário 35 é acoplado ao eixo de ventoinha 21, acionando a ventoinha 2, e a engrenagem solar 32 é acoplada a uma extremidade 10a do eixo de baixa pressão 10.

[009] Enquanto o motor estiver operando, dado que a engrenagem solar 32 está rotando e o anel 31 está estacionário, as engrenagens planetárias 33 seguem um trajeto que sobrepõem rotação ao redor do eixo geométrico de rotação R do trem de engrenagens epicíclicas com pivotamento ao redor do eixos geométricos de pivô P de seus respectivos fusos 34: nestas circunstâncias, os fusos 34 e o portador planetário 35 como um todo são acionados em rotação ao redor do eixo geométrico de rotação R do trem de engrenagens epicíclicas.

[0010] A figura 2B é um diagrama mostrando as forças que são, então, exercidas sobre a película de óleo presente no interstício 36 de uma tal engrenagem planetária 33 sob circunstâncias normais. Primeiramente, a engrenagem planetária 33 exerce uma força de acionamento Fe sobre a película que é transferida para o fuso 34 e que tende a acionar o portador planetário em rotação ao redor do eixo geométrico de rotação R: na armação de referência de rotação [r, o, P] unida ao fuso 34, esta força de acionamento Fe é circunferencial. Esta força de acionamento espreme a película de óleo, entre o fuso 34 na direção circunferencial, levando, desse modo, a pressão extra nesta zona espremida e fazendo com que um gradiente de acionamento circunferencial Ge apareça nesta película de óleo, cujo gradiente aumenta regressivamente.

[0011] Além disso, devido ao fuso 34 estar rotando ao redor do eixo geométrico de rotação R, a película de óleo no interstício 356 é sujeita a uma força centrífuga Fc que é proporcional ao quadrado da velocidade de rotação ao redor do eixo geométrico de rotação R e que direcionada radialmente na armação de referência de rotação [r, o. P] unida ao fuso 34. Forças de volume centrífugas geram, então, um gradiente centrífugo radial Gc na película de óleo, cujo gradiente aumenta para fora.

[0012] Finalmente, a força de gravidade atua sobre a película de óleo, mas sua influência sendo negligenciável em comparação com a força de acionamento Fe e a força centrífuga Fc enquanto a engrenagem estiver em operação.

[0013] Em tal configuração convencional, o gradiente de acionamento e o gradiente centrífugo são superpostos dando, desse modo, ao campo de pressão uma distribuição que está mostrada diagramaticamente na figura 3. Em tal gráfico, para uma dada coordenada angular, quanto mais a curva C estiver afastada do centro da armação e referência, maior a pressão que existe no segmento do interstício em consideração.

[0014] Pode ser visto, desse modo, que o campo de pressão C não é balanceado em relação à direção de acionamento circunferencial. Em tais circunstâncias, primeiramente a transmissão de forças de acionamento do portador planetário 33 para o fuso 34 é degradada; e, em segundo lugar, isto aumenta o risco da engrenagem planetária 33 ficar em contato com seu fuso 34 e, desse modo, danificar o rolamento.

[0015] De modo a remediar o fenômeno, conjuntos de engrenagens foram propostos, nos quais o portador planetário é o elemento da engrenagem que é ligado ao invólucro: em tais circunstâncias, nenhuma força centrífuga se aplica à película de óleo do rolamento do portador planetário. Todavia, esta configuração, na qual é o portador planetário em vez do anel da engrenagem que é ligado ao invólucro, impõe uma faixa de razões de redução de velocidade não adequadas a certos modelos de motor.

[0016] Desse modo, existe uma necessidade atual de um conjunto de transmissão que não sofra, pelo menos parcialmente, das desvantagens acima mencionadas inerentes às configurações conhecidas.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0017] A presente descrição provê um conjunto de transmissão compreendendo um elemento de transmissão e um sistema de distribuição de óleo alojado em um invólucro tendo pelo menos uma alimentação de óleo; em que o elemento de transmissão inclui pelo menos um pivô rotativo adequado para girar ao redor de um eixo geométrico de rotação, e uma porção de pivô adequada para pivotar ao redor do pivô rotativo; em que o sistema de distribuição de óleo é configurado para receber óleo sob pressão da alimentação de óleo e transferi-la para, pelo menos uma câmara de recepção de óleo do pivô rotativo; em que o dito pivô rotativo inclui orifícios de injeção colocando a câmara de recepção de óleo em comunicação de escoamento de fluido com o interstício entre o pivô rotativo e a porção de pivô, de modo a formar um rolamento de fluido; e em que o conjunto de transmissão é adequado para injetar óleo no dito interstício a uma primeira pressão de injeção em uma porção externa do interstício voltada opostamente ao eixo geométrico de rotação, e a uma segunda pressão de injeção em uma porção interna do interstício voltada em direção ao eixo geométrico de rotação, a segunda pressão de injeção sendo diferente da primeira pressão de injeção.

[0018] Em tal rolamento de fluido, dado que o pivô rotativo está rotando ao redor do eixo geométrico de rotação, a película de óleo no interstício é sujeita a forças de volume centrífugas que geram um gradiente de pressão centrífuga no qual a pressão do óleo situado na porção externa do interstício e, desse modo, a uma maior distância radial do eixo geométrico de rotação, é maior do que a pressão do óleo situado na porção interna do interstício e, desse modo, a uma menor distância radial do eixo geométrico de rotação.

[0019] Por meio do presente conjunto de transmissão que possibilita que óleo seja injetado a diferentes pressões nas porções interna e externa do interstício, é possível a introdução de um diferencial de pressão de injeção na película de óleo do fluido de rolamento de modo a compensar o gradiente de força centrífuga, pelo menos parcialmente. Todavia, cada uma dessas pressões permanece maior do que a pressão atmosférica.

[0020] Desse modo, por meio deste conjunto de transmissão, é possível se ajustar a distribuição do campo de pressão na película de óleo, pelo menos parcialmente de modo a se ter um melhor controle sobre a posição da porção de pivô ao redor do pivô rotativo. Primeiramente, isto serve para reduzir o risco de contato entre a porção de pivô e o pivô rotativo, reduzindo, assim, desgaste no elemento de transmissão. Além disso, isto serve para melhora a simetria do campo de pressão ao redor da direção de acionamento na qual a força de acionamento é aplicada quando exercida pela parte de pivô sobre o pivô rotativo ou vice-versa, aumentando, assim, a eficiência com que a energia é transferida entre estes dois elementos e, desse modo, aumentando o desempenho geral do elemento de transmissão.

[0021] Na presente descrição, os termos “axial’, “radial”, “tangencial”, “interna”, “externa”, e seus derivativos são definidos em relação ao eixo geométrico principal do conjunto de transmissão; o termo “circunferencial” é definido ao redor do eixo geométrico principal. Além disso, o termo “porção interna do interstício” designa uma porção do interstício a uma amplitude angular na faixa de 10° a 180°, de preferência, na faixa de 10° a 90° que se estende simetricamente sobre cada lado de um plano radial contendo o eixo geométrico de rotação e o eixo geométrico de pivô e situado no meio espaço interno definido pelo plano circunferencial perpendicular ao dito plano radial e contendo o eixo geométrico do pivô rotativo. O termo “porção externa do interstício” é usado como significando a porção do interstício que corresponde o meio espaço externo definido pelo plano circunferencial.

[0022] Em certas modalidades, a segunda pressão de injeção é maior do que a primeira pressão de injeção. Isto introduz um diferencial na pressão de injeção centrípeta que serve para compensar, pelo menos em parte, o gradiente de pressão centrífuga que é gerado pelas forças centrífugas do volume.

[0023] Em certas modalidades, o conjunto de transmissão compreende tanto uma primeira abertura do trajeto de escoamento de óleo, por meio pelo menos um primeiro orifício de injeção para dentro da porção externa do interstício, como um segundo trajeto de escoamento de óleo, distinto do primeiro trajeto de escoamento de óleo, abrindo por meio de pelo menos um segundo orifício de injeção para dentro da porção interna do interstício. Devido à independência entre o primeiro e o segundo trajetos de escoamento de óleo, é possível ajustar os parâmetros da injeção independentemente, e em especial a pressão na qual o óleo é injetado para dentro da porção externa do interstício e a pressão na qual o óleo é injetado para dentro da porção interna do interstício.

[0024] Em certas modalidades, o dispositivo de transmissão inclui adicionalmente um computador configurado para ajustar a pressão do primeiro e/ou do segundo trajetos de escoamento do fluido como uma função da velocidade de rotação do pivô rotativo ao redor do eixo geométrico de rotação. A força centrífuga que atua sobre a película de óleo e, portanto, a amplitude do gradiente da pressão centrífuga, aumenta com o aumento da velocidade de rotação do pivô rotativo ao redor do eixo geométrico de rotação: tal computador, torna possível, portanto, compensar este aumento aumentando correspondentemente o diferencial da pressão de injeção. Esta diferença na pressão de injeção pode. Portanto, ser zero quando a velocidade de rotação do pivô rotativo e zero e pode aumentar quando a velocidade aumenta.

[0025] Em certas modalidades, o conjunto de transmissão inclui um dispositivo para medir a velocidade de rotação do pivô rotativo ao redor do eixo geométrico de rotação.

[0026] Em certas modalidades, o dispositivo de medição compreende uma roda fônica.

[0027] Em certas modalidades, o computador é configurado para aplicar uma relação de controle em que o diferencial de pressão entre a primeira e a segunda pressões de injeção compensa pelo menos 70% do diferencial de pressão do óleo entre as porções interna e externa do interstício tal como causadas pelas forças centrífugas do volume durante a rotação do pivô rotativo. Deste modo, a distribuição do campo de pressão é trazida significativamente mais próxima de uma situação ideal na qual o campo de pressão é simétrico ao redor da direção de acionamento. O desempenho do elemento de transmissão grandemente melhorado.

[0028] Em certas modalidades, o computador é configurado para aplicar uma relação de controle, onde o diferencial de pressão entre a primeira e a segunda pressões serve para garantir que a película de óleo tenha uma espessura que que não é de menos do que 1,5 vezes maior do que a aspereza equivalente dos corpos do rolamento (no sentido da média mínima quadrática).

[0029] Em certas modalidades, o conjunto tem uma primeira alimentação de óleo colocada sob pressão por uma primeira bomba e alimentando o primeiro trajeto de escoamento de óleo, e uma segunda alimentação de óleo colocada sob pressão por uma segunda bomba e alimentando o segundo trajeto de escoamento de óleo. Por meio destas alimentações independentes, é possível ajustar os parâmetros específicos para cada trajeto de escoamento de óleo à montante, simplificando com isto a configuração do sistema de distribuição. Em especial, as duas bombas podem funcionar independentemente, para ajustar a pressão em cada um dos trajetos de escoamento de óleo.

[0030] Em certas modalidades, o sistema de distribuição de óleo compreende uma porção rotatória que tem uma primeira câmara de transferência de óleo provida com pelo menos um primeiro orifício de alimentação configurado para receber o óleo a partir da primeira alimentação de óleo, e uma segunda câmara de transferência de óleo provida com pelo menos um segundo orifício de alimentação configurado para receber óleo a partir da segunda alimentação de óleo.

[0031] Em certas modalidades, o pivô rotativo inclui uma primeira câmara de recepção de óleo câmara de recepção de óleo em comunicação de escoamento de fluido com uma porção externa do interstício, por meio de pelo menos um primeiro orifício de injeção, e uma segunda câmara de recepção de óleo em comunicação de escoamento de fluido com a porção interna do interstício por meio do dito pelo menos um segundo orifício de injeção.

[0032] Em certas modalidades, o conjunto compreende adicionalmente um primeiro duto de ligação colocando a primeira câmara de transferência de óleo em comunicação de escoamento de fluido com a primeira câmara de recepção de óleo, e um segundo duto de ligação colocando a segunda câmara de transferência de óleo em comunicação de escoamento de fluido com a segunda câmara de recepção de óleo.

[0033] Em certas modalidades, o primeiro e segundo dutos de ligação são independentes.

[0034] Em outras modalidades, o primeiro e o segundo dutos de ligação formam porções de uma peça única que tem dois canais.

[0035] Em certas modalidades, o sistema de distribuição de óleo é acionado para rotar juntamente com o pivô rotativo do elemento de transmissão.

[0036] Na presente descrição, o termo "o sistema de distribuição de óleo é acionado para rotar juntamente com o pivô rotativo do elemento de transmissão" é usado para significar que o sistema de distribuição de óleo rota ao redor do eixo geométrico de rotação substancialmente na mesma velocidade, e em qualquer caso na média na mesma velocidade, que o pivô rotativo do elemento de transmissão, e com uma diferença de fase que permanece substancialmente zero, e é em qualquer caso na média, de uma maneira que um ponto dado do sistema de distribuição de óleo está sempre substancialmente voltado para a mesma zona do pivô rotativo do elemento de transmissão. Esta definição acomoda, assim pequenas diferenças em velocidade transientes ou pequenas diferenças de fase transientes devidas à vibração interferente, ou no caso de pivô rotativo do elemento de transmissão acelerar ou desacelerar, por exemplo.

[0037] Em certas modalidades, a pelo menos uma câmara de transferência de óleo do sistema de distribuição de óleo estende-se sobre um setor angular que é estritamente de menos do que 360°. Desta forma, a câmara de transferência de óleo não é contínua em torno de uma volta completa do sistema de distribuição de óleo, com isto impedindo que o óleo rote dentro do sistema de transferência de óleo, e assim limitando o impacto dos movimentos do óleo sobre a dinâmica geral do sistema de distribuição de óleo. Desta forma, o óleo permanece na mesma armação de referência que a do sistema de distribuição.

[0038] Em certas modalidades, o sistema de distribuição de óleo é conectado com o pivô rotativo do elemento de transmissão por meio de pelo menos um dispositivo de acionamento rotativo incluindo um amortecedor. Este dispositivo de acionamento rotativo com um amortecedor serve para acionar o sistema de distribuição de óleo em rotação e ao mesmo tempo limitar a transmissão de movimentos interferentes a partir do elemento de transmissão para o sistema de distribuição de óleo. Modalidades destes dispositivos de acionamento são descritas no pedido de registro de patente francês, depositado sob o número 13/58581.

[0039] Em certas modalidades, o pivô rotativo tem uma pluralidade de primeiros orifícios de injeção arranjada simetricamente em ambos os lados do plano que contém o eixo geométrico do pivô rotativo e o eixo geométrico de rotação do pivô rotativo.

[0040] Em certas modalidades, o pivô rotativo tem uma pluralidade de segundos orifícios de injeção arranjada simetricamente em ambos os lados do plano que contém o eixo geométrico do pivô rotativo e o eixo geométrico ao redor do qual o pivô rotativo rota. Desta forma, a injeção é distribuída simetricamente em relação à direção radial da armação de referência rotativa, que é melhor adaptada para compensar o gradiente centrífugo, que é da mesma forma simétrica em relação a esta direção radial.

[0041] Em certas modalidades, o pivô rotativo tem um número par de primeiros orifícios de injeção.

[0042] Em certas modalidades, o pivô rotativo tem um número par de segundos orifícios de injeção. Especificamente, é preferível não injetar óleo ao longo da direção radial da armação de referência rotatória, seja a injeção na direção do eixo geométrico de rotação, seja para longe dele.

[0043] Em certas modalidades, o pivô rotativo tem pelo menos um grupo de dois primeiros orifícios de injeção que são afastados um do outro por um ângulo na faixa de 10° até 160°, preferencialmente na faixa de 60° até 120°, e mais preferencialmente igual a 90°±5° em relação ao eixo geométrico do pivô rotativo.

[0044] Em certas modalidades, o pivô rotativo tem pelo menos um grupo de dois segundos orifícios de injeção separados por um ângulo que fica na faixa de 10° até 160°, preferencialmente na faixa de 60° até 120°, mais preferencialmente igual a 90°±5° em relação ao eixo geométrico do pivô rotativo.

[0045] Em certas modalidades, o pivô rotativo tem uma pluralidade de grupos de primeiros orifícios de injeção; preferencialmente dois grupos.

[0046] Em certas modalidades, o pivô rotativo tem uma pluralidade de grupos dos segundos orifícios de injeção, preferencialmente dois grupos.

[0047] Em certas modalidades, os primeiros orifícios de injeção são simetricamente providos, em relação aos segundos orifícios de injeção.

[0048] Em certas modalidades, o pivô rotativo inclui orifícios de injeção possuindo seções de escoamento que são diferentes. Isto torna possível gerar diferentes perdas na cabeça durante a injeção e assim estabelecer diferentes pressões de injeção. Este constitui um meio alternativo adicional de gerar a diferença na pressão de injeção na película de óleo no interstício. Em especial, nestas circunstâncias, é possível prover um único trajeto de escoamento de óleo alimentando os orifícios de injeção e apresentar seções de escoamento maiores para a porção interna do interstício comparadas com sua porção externa.

[0049] Em certas modalidades, o rolamento entre a porção de pivô e o pivô rotativo não tem um mancal de rolamento.

[0050] Em certas modalidades, o elemento de transmissão é uma engrenagem de redução de velocidade.

[0051] Em certas modalidades, o elemento de transmissão é do tipo de transmissão de engrenagens epicíclicas incluindo um portador planetário.

[0052] Em certas modalidades, o portador planetário possui uma pluralidade de fusos que constituem os pivôs rotativos, cada qual carregando uma engrenagem planetária que forma uma porção de pivô. O gradiente de pressão centrífuga pode assim ser compensado, pelo menos em parte, nos rolamentos de cada uma das engrenagens planetárias do trem de engrenagens epicíclicas.

[0053] A presente descrição também provê um motor de turbina incluindo um conjunto de transmissão de acordo com qualquer uma das modalidades acima.

[0054] Em certas modalidades, o motor de turbina também inclui uma turbina de baixa pressão e uma ventoinha, e um trem de engrenagens epicíclicas inclui adicionalmente uma engrenagem solar e um anel.

[0055] Em certas modalidades, o anel é preso ao alojamento, preferencialmente por meio de uma conexão flexível, a engrenagem solar é acoplada a uma turbine de baixa pressão, preferencialmente por meio de uma conexão flexível, e o portador planetário é acoplado com a ventoinha, preferencialmente por meio de uma conexão rija. O termo "conexão flexível" é usado para designar uma conexão que é mais flexível na curvatura do que a conexão que é considerada "rígida".

[0056] As características acima especificadas e vantagens, e outras aparecem na leitura da descrição detalhada a seguir das modalidades do dispositivo proposto e do método. Esta descrição detalhada é fornecida tendo por referência os desenhos que a acompanham.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0057] Os desenhos anexos são diagramáticos e buscam, acima de tudo, ilustrar os princípios da invenção.

[0058] Nos desenhos, de uma figura a outra, os elementos (ou porções de elementos) idênticos são identificados pelos mesmos sinais de referência.

[0059] Figura 1 é uma vista em seção axial de um exemplo de um motor de turbina com engrenagem.

[0060] Figura 2A é um diagrama do golpe da engrenagem planetária; Figura 2B é um diagrama mostrando as forças que atuam sobre o rolamento da engrenagem planetária.

[0061] Figura 3 é um gráfico diagramático mostrando a distribuição do campo de pressão no rolamento na ausência de compensação.

[0062] Figura 4 é um gráfico diagramático, mostrando a distribuição ideal para o campo de pressão no rolamento.

[0063] Figura 5 é um diagrama esquemático do conjunto de transmissão.

[0064] Figura 6 é uma vista seccionada do sistema de distribuição de óleo.

[0065] Figura 7 é uma vista transversal de um fuso.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA(S) MODALIDADE(S)

[0066] Para tornar a invenção mais concreta, um exemplo do conjunto de transmissão é descrito em detalhes abaixo tendo por referência os desenhos que o acompanham. Deve-se relembrar que a invenção não está limitada a este exemplo.

[0067] Figura 1 mostra by-pass de turbojato com uma engrenagem como aquela descrita na introdução e incluindo um conjunto de transmissão 3 da invenção.

[0068] O conjunto de transmissão 3 compreende um trem de engrenagens epicíclicas 30 análogo ao descrito na introdução, tendo por referência a Figura 2A. O conjunto de transmissão 3 da invenção é também mostrado na Figura 5.

[0069] Deve ser observado em especial que neste exemplo o anel 31 é preso no invólucro por mortalhas flexíveis 41, o portador planetário 35 é acoplado ao eixo de ventoinha 2a que aciona a ventoinha 2 por meio de uma conexão rígida, e a engrenagem planetária 32 é acoplada de modo flexível com uma extremidade canelada 10a do eixo de baixa pressão 10.

[0070] Nesta modalidade da invenção, cada fuso 34 das engrenagens planetárias 33 tem uma primeira câmara de recepção de óleo 37a e uma segunda câmara de recepção de óleo 37b que estão em conexão de escoamento de fluido respectivamente com a porção externa 36e do interstício 36 formando o rolamento, e com a porção interna 36i do interstício 36 do rolamento, por meio de canais que passam através do fuso 34 e abrindo-se, respectivamente, por meio do primeiro e do segundo orifícios de injeção 38a e 38b.

[0071] Em um exemplo da distribuição dos orifícios de injeção 38a e 38b ao redor do fuso 34, conforme ser visto mais claramente nas Figuras 6 e 7, o fuso 34 tem uma primeira série de primeiros orifícios de injeção 38a situada em uma primeira armação axial e uma segunda série de primeiros orifícios de injeção 38a situada em um segundo plano axial.

[0072] Além disto, cada série de primeiros orifícios 38a tem dois primeiros orifícios 38a arranjados simetricamente em ambos os lados do plano radial e afastados uns dos outros por um ângulo a de cerca de 90°. Neste exemplo de distribuição de orifício de injeção, os segundos orifícios de injeção 38b são providos em uma configuração que é análoga, mas simétrica aos primeiros orifícios 38a ao redor do plano circunferencial.

[0073] O conjunto de transmissão 3 tem também um sistema de distribuição de óleo 50 para distribuir o óleo lubrificante a partir de uma primeira alimentação de óleo 43a que é suprida por uma primeira bomba 44a, e uma segunda alimentação de óleo 43b que é suprida por uma segunda bomba 44b, o sistema estendendo-se até os rolamentos 36 das engrenagens planetárias 33. Estas duas alimentações 43a e 43b juntamente com as suas bombas 44a e 44b são providas no estator do conjunto de conjunto de redução de velocidade 3.

[0074] O sistema de distribuição 50 é descrito em mais detalhes tendo por referência a Figura 6.

[0075] O sistema de distribuição de óleo 50 compreende primeiramente uma porção rotatória 51 de uma forma em geral anular que tem uma parede externa cilíndrica 52 e uma parede frontal 53. A porção rotatória tem uma primeira câmara de transferência de óleo 54a que ocupa um arco circular com um setor angular de menos do que 360° dentro e ao longo da porção frontal da parede externa 52 e ao longo de uma importante fração da porção externa da parede frontal 53. A porção rotatória 51 tem também uma segunda câmara de transferência de óleo 54b com um perfil em forma de L em uma seção transversal que circunda a primeira câmara de transferência 54a: ela é, portanto, contígua à porção traseira da parede externa 52 e à porção interna da parede frontal 53. A segunda câmara de transferência 54b também se estende sobre um setor angular de menos do que 360°, e preferencialmente sobre o mesmo setor angular que a primeira câmara de transferência 54a.

[0076] Uma banda anular 55 é ajustada ao redor da parede externa 52 entre um ombro 54 e uma porca 57. A banda 55 tem uma primeira e uma segunda série de passagens de admissão 58a e 58b, respectivamente, que se voltam respectivamente para os orifícios de admissão 59a e 59b formados na parede externa 52 e levando, respectivamente, para dentro da primeira câmara de transferência 54a e da segunda câmara de transferência 54b.

[0077] Além disso, o sistema de distribuição de óleo 50 tem uma porção estacionária, em geral, anular 60 montada contra o invólucro 40 entre um ombro 45 e uma porca 46. A porção estacionária 60 tem uma primeira cavidade anular 61a e uma segunda cavidade anular 61b, ambas as quais são abertas nos seus lados internos radialmente voltados para a banda 55 da porção 51. A primeira e a segunda cavidades 61a e 61b têm respectivos orifícios 62a e 62b nos seus lados radialmente externos que se voltam para respectivos orifícios de alimentação 47a e 47b vindos da primeira e da segunda alimentações de óleo 43a e 43b, respectivamente.

[0078] A porção rotatória 51 do sistema de distribuição de óleo 50 é montada no portador planetário 35 por uma pluralidade de dispositivos de acionamento rotativos (não mostrados), possivelmente incluindo amortecedores. Modalidades de tais dispositivos de acionamento são descritas no pedido de registro de patente francês depositado sob o número 13/58581.

[0079] A porção rotatória 51 é também montada no invólucro 40 pelo encaixe da sua banda 55 na porção estacionária 60 do sistema de distribuição de óleo, com isto fechando a primeira e a segunda cavidades 61a e 61b. Gaxetas angulares 63 são providas entre a porção rotatória 51 e a banda 55 em frente da primeira cavidade 61a, entre a primeira e a segunda cavidades 61a e 61b, e atrás da segunda cavidade 61b para vedar as cavidades 61a e 61b. Essas gaxetas 63 são, preferencialmente, compostas, cada qual incluindo um elemento interno, de elastômero pré-fixando o O-ring e um elemento externo de tipo de anel compreendendo politetrafluoroetileno (PTFE). Um exemplo de gaxeta deste tipo é a gaxeta de Turcon Glyde Ring (marca registrada).

[0080] Para transferir o óleo de uma câmara de transferência 54a, 54b para as correspondentes câmaras de recepção de óleo 37a, 37b dos fusos 34, a parede frontal 57 da porção rotatória 51 do sistema de distribuição de óleo 50 tem uma primeira e uma segunda reentrância 71a e 71b providas em locais que ficam voltados para as câmaras de recepção de óleo 37a, 37b do fuso 34 do portador planetário 35. Cada uma destas reentrâncias 71a, 71b fica em comunicação de escoamento de fluido com as correspondentes câmaras de transferência de óleo 54a, 54b por meio orifícios 72a, 72b.

[0081] Cada fuso 34 do portador planetário 35 tem uma primeira e uma segunda reentrância 73a, 73b em comunicação de escoamento de fluido com a câmara de recepção de óleo 37.

[0082] Para cada fuso 34, os respectivos primeiro e segundo dutos de ligação 70a e 70b são montados de modo flutuante primeiramente entre as paredes laterais da primeira e da segunda reentrância 73a e 73b, respectivamente, do fuso 34, e secundariamente entre as paredes laterais da primeira e da segunda reentrância 71a e 71b, respectivamente, da porção rotatória 51 do sistema de distribuição de óleo 50 faceando, permitindo, assim que a câmaras de recepção de óleo 37a e 37b do fuso 34 fiquem em conexão de escoamento de fluido com suas respectivas câmaras de distribuição de óleo 54a e 54b.

[0083] O conjunto de engrenagem 3 é, portanto, provido com dois distintos trajetos de escoamento de óleos 20a e 20b. No primeiro trajeto de escoamento de óleo 20a, o óleo é alimentado pela primeira bomba 44a e penetra por meio dos orifícios 47a e 62a para dentro da primeira cavidade anular 61a da porção estacionária 50 do sistema de distribuição de óleo 50, no qual ele se espalha ao longo de 360°; o óleo então passa através das passagens 58a, 59a para encher a primeira câmara de transferência de óleo 54a por sua vez; o óleo pode então ser distribuído por meio do primeiro duto de ligação 70a para a primeira câmara de recepção de óleo 37a dos fusos 34, a partir dos quais ele é transportado para as porção externas 36e do rolamento 36 por meio do primeiro orifício de injeção 38a. O primeiro trajeto de escoamento de óleo 20a é, portanto, contínuo a partir da primeira bomba 44a de cada primeira alimentação de óleo 43a até o primeiros orifício de injeção 38a. Então ser entendido que até aqui, como este primeiro trajeto de escoamento de óleo não possui qualquer interrupção, em especial na interface entre o rotor e o estator, o primeiro trajeto de escoamento de óleo 20a permanece sob pressão por todo o caminho até os orifícios de injeção 38a, com esta pressão de injeção permanecendo substancialmente a mesma que a imposta pela primeira bomba 44a, ignorando as perdas de carga.

[0084] De maneira análoga, no segundo trajeto de escoamento de óleo 20b, o óleo é alimentado pela segunda bomba 44b e penetra, por meio dos orifícios 47b e 62b, n a segunda cavidade anular 61b da porção estacionária 60 do sistema de distribuição de óleo 50, dentro do qual ele se espalha ao longo de 360°; o óleo, antão, passa através das passagens 58b, 59b para encher a segunda câmara de transferência de óleo 54b por sua vez; o óleo pode então ser distribuído por meio do segundo duto de ligação 70b até as segundas câmaras de recepção de óleo 37b dos fusos 34 a partir das quais ele é transportado para as porções internas dos rolamentos 36 por meio dos segundos orifícios de injeção 38b. O segundo trajeto de escoamento de óleo 20b é, portanto, da mesma forma, contínua a partir da segunda bomba 44b da segunda alimentação de óleo 43b por todo o caminho até os segundos orifícios de injeção 38b. Pode, assim, ser entendido que, até este ponto, como o segundo trajeto de escoamento de óleo não possui qualquer interrupção, em especial na interface entre o rotor e o estator, o segundo trajeto de escoamento de óleo 20b permanece sob pressão durante todo o caminho até os orifícios de injeção 38b, com esta pressão de injeção permanecendo substancialmente a mesma que a imposta pela segunda bomba 44b, ignorando as perdas de carga.

[0085] O conjunto de redução 3 também inclui um computador 80 que controla a primeira e a segunda bombas 44a e 44b para ajustar pressão do óleo no primeiro e no segundo trajetos de escoamento de óleo 20a e 20b. O conjunto de redução 3 também tem um dispositivo 81 para medir a velocidade de rotação do portador planetário 35; este dispositivo de medição compreende um sensor indutivo e uma roda fônica montados no eixo da ventoinha 2a que é acoplado ao portador planetário 35. Cada vez que um dos dentes da roda fônica passa em frente do sensor indutivo, ele induz um campo eletromagnético no sensor indutivo, permitindo, desse modo, que a velocidade de rotação do eixo 2a, e, portanto, do portador planetário 35, seja medida pela análise do sinal de saída do sensor.

[0086] Para compensar o gradiente da pressão centrífuga Gc que normalmente está presente em uma película de óleo do rolamento 36 enquanto o portador planetário 35 está rotando, o computador 80 ajusta as pressões do primeiro e do segundo trajetos de escoamento de óleo 20a e 20b de modo a introduzir um diferencial de pressão de injeção entre o primeiro e o segundo orifícios de injeção 38a e 38b, isto é, entre as porções externa e interna 36e e 36i do rolamento 36.

[0087] O computador 80 ajusta este diferencial de pressão de injeção como uma função da velocidade de rotação conforme medida pelo dispositivo de medição e na aplicação de uma relação de controle adequado baseada em uma tabela de calibragem ou em um modelo matemático. O controle baseia-se também em um circuito de feedback baseado na medição de pressão no primeiro e no segundo trajetos de escoamento de óleo 20a e 20b, que é executado pelos sensores de pressão e/ou de taxa de escoamento 82a e 82b.

[0088] Desta forma, o diferencial da pressão de injeção é zero, ou quase zero, quando uma engrenagem de redução estacionária; e fica cada vez maior à medida que o portador planetário rota mais rápido.

[0089] Por meio de um conjunto de transmissão e tal relação de controle, é possível compensar substancialmente o gradiente da pressão centrífuga Gc, tornando, desse modo, possível obter uma distribuição do campo de pressão próxima da distribuição ideal mostrada na Figura 4, em que a distribuição do campo de pressão C' é simétrica ao redor do plano circunferencial, isto é, em relação à direção de acionamento.

[0090] As modalidades ou implementações descritas na presente descrição são dadas à título de ilustração não limitante; à luz da presente descrição torna-se fácil que um indivíduo especializado na técnica modifique estas modalidades ou implementações, para vislumbrar outras e, ao mesmo tempo, permanecer no âmbito da invenção.

[0091] Além do mais, as várias características destas modalidades ou implementações podem ser usadas separadamente ou em combinação. Quando elas forem combinadas, estas características podem ser combinadas da forma acima descrita ou de outras formas, não sendo a invenção limitada à combinação específica descrita na presente descrição. Em especial, a menos que indicado em contrário, qualquer característica descrita, que tenha como referência uma modalidade ou implementação específica, pode ser aplicada de forma análoga em qualquer outra m20a e 20odalidade ou implementação.

Claims

1. Conjunto de transmissão, compreendendo um elemento de transmissão (30) e um sistema de distribuição de óleo (50) adequado para ser alojado em um invólucro (40) tendo pelo menos uma alimentação de óleo (43a); em que o elemento de transmissão (30) inclui, pelo menos, um pivô rotativo (34) apropriado para rodar em torno de um eixo geométrico de rotação (R), e uma porção de pivô (33) apropriado para rodar em torno do pivô rotativo (34); em que o sistema de distribuição do óleo (50) é configurado para receber o óleo sob pressão a partir da alimentação de óleo (43a) e para transferi-lo para pelo menos uma câmara de recepção de óleo (37a) do pivô rotativo (34); caracterizado pelo fato de que: o pivô rotativo (34) inclui uma primeira câmara de recepção de óleo (37a) em comunicação de escoamento de fluido com a porção externa (36e) do interstício (36) entre o pivô rotativo (34) e a porção de pivô (33) voltada para fora do eixo geométrico de rotação (R) através de pelo menos um primeiro orifício de injeção (38a), e uma segunda câmara de recepção do óleo (37b), distinta da primeira câmara de recepção de óleo (37a), em comunicação de escoamento de fluido com a porção interna (36i) do interstício (36) voltada para o eixo geométrico de rotação (R) através do pelo menos um segundo orifício de injeção (38b), de modo que seja formado um rolamento de fluido; e, o conjunto de transmissão (3) é adequado para injetar óleo dentro do interstício (36) em uma primeira pressão de injeção para dentro da porção externa (36e) do interstício (36), e em uma segunda pressão de injeção para dentro da porção interna (36i) do interstício (36) voltada para o eixo geométrico de rotação (R), a segundo pressão de injeção sendo diferente da primeira pressão de injeção, o conjunto de transmissão compreendendo tanto um primeiro trajeto de escoamento de óleo (20a) abrindo por meio do pelo menos primeiro orifício de injeção (38a) para dentro da porção externa do interstício (36e), e um segundo trajeto de escoamento de óleo (20b), distinto do primeiro trajeto de escoamento de óleo (20a), abrindo por meio do pelo menos segundo orifício de injeção (38b) dentro da porção interna do interstício (36i).

2. Conjunto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda pressão de injeção é maior do que a primeira pressão de injeção.

3. Conjunto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente um computador (80) configurado para ajustar a pressão do primeiro e/ou segundo trajeto de escoamento de fluido (20a, 20b) como uma função da velocidade de rotação do pivô rotativo (34) em torno do eixo geométrico de rotação (R).

4. Conjunto de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o computador (80) é configurado para aplicar uma relação de controle onde a diferença de pressão entre a primeira e a segunda pressões de injeção compensa, pelo menos, 70% da diferença da pressão do óleo entre as porções interna e externa (36i, 36e) do interstício, tal como causada por forças centrífugas de volume durante a rotação do pivô rotativo (34).

5. Conjunto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que contém uma primeira alimentação de óleo (43a) colocada sob pressão por uma primeira bomba (44a) e alimentando o primeiro trajeto de escoamento (20a), e uma segunda alimentação de óleo (43b) colocada sob pressão por uma segunda bomba (44b) e alimentando o segundo trajeto de escoamento de óleo (20b).

6. Conjunto de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o sistema de distribuição do óleo (50) compreende uma porção rotativa (51) tendo uma primeira câmara de transferência de óleo (54a) provida com pelo menos um primeiro orifício de alimentação (59a) configurado para receber óleo a partir da primeira alimentação de óleo (43a), e uma segunda câmara de transferência de óleo (54b) provida com pelo menos um segundo orifício de alimentação (59b) configurado para receber óleo a partir da segunda alimentação de óleo (43b), compreendendo adicionalmente um primeiro duto de ligação (70a) colocando a primeira câmara de transferência de óleo (54a) em comunicação de escoamento de fluido com a primeira câmara de recepção de óleo (37a), e um segundo duto de ligação (70b) colocando a segunda câmara de transferência de óleo (54b) em comunicação de escoamento de fluido com a segunda câmara de recepção do óleo (37b).

7. Conjunto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o pivô rotativo possui uma pluralidade de primeiros orifícios de injeção arranjada simetricamente em ambos os lados do plano que contém o eixo geométrico de pivotamento (P) do pivô rotativo (34) e o eixo geométrico de rotação (R) do pivô rotativo (34).

8. Conjunto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o pivô rotativo (34) inclui orifícios de injeção (38a, 38b) que possuem seções de escoamento que são diferentes.

9. Conjunto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que: o elemento de transmissão é uma engrenagem de redução de velocidade (30) do tipo de trem de engrenagem epicíclica incluindo um portador planetário (35); e, o portador planetário (35) possui uma pluralidade de fusos (34) que constitui pivôs rotativos, cada um portando uma engrenagem planetária (33) formando uma porção de pivô.

10. Motor de turbina, caracterizado pelo fato de que inclui um conjunto de transmissão (30) como definido em qualquer uma das reivindicações anteriores.