BR112017008462B1 - Capô de recuperação de óleo de lubrificação para um equipamento de turbomáquina - Google Patents

Abstract

A invenção se refere a um capô anular de recuperação de óleo de lubrificação para um equipamento de turbomáquina, o dito capô (5) sendo configurado para se estender em torno do dito equipamento (1) e girar em torno de um eixo (A), capô (5) que compreende orifícios transpassantes (8) de passagem radial de óleo por centrifugação, caracterizado pelo fato de que ele compreende meios (13) de desvio do óleo que sai pelos ditos orifícios (8), em uma direção substancialmente transversal ao eixo (A) e substancialmente tangente ao dito capô (5). A invenção se refere também a um conjunto que compreende um equipamento com um tal capô e a uma turbomáquina que os integra.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO E ESTADO DA TÉCNICA:

[0001] A presente invenção se refere ao domínio da lubrificação dos motores de aeronave. Ela visa mais especialmente um dispositivo de recuperação de óleo que foi utilizado por um equipamento com compreende uma parte giratória.

[0002] Por exemplo, um turbopropulsor de hélices contrarrotativas pode compreender um redutor planetário (designado elo acrônimo inglês PGB para Power Gear Box) do qual o suporte de satélites gira no interior de um recinto estático.

[0003] O suporte de satélites forma um capô em torno dos rolamentos e engrenagens da PGB. O óleo injetado de modo contínuo na PGB lubrifica e resfria os rolamentos e as engrenagens antes de ser projetado por centrifugação contra o suporte de satélites. O suporte de satélites compreende orifícios pelos quais esse óleo pode sair na direção do recinto estanque que serve como recinto de recuperação para reenviar o óleo para o circuito de lubrificação.

[0004] A PGB necessita de uma grande quantidade de óleo. É importante, para recuperar eficazmente o óleo na direção dos meios de evacuação de óleo do recinto e evitar um entupimento, guiar os jatos que saem dos orifícios do suporte de satélites de maneira a que o óleo projetado contra a parede do recinto forme um anel animado por um movimento rotativo de conjunto. Quanto mais estável for esse anel, menos respingos há, e melhor é a recuperação do óleo dentro do recinto.

[0005] Os orifícios de passagem de óleo no suporte de satélites são geralmente superdimensionados para evitar um risco de acúmulo de óleo na parte giratória. Ao fazer isso, a seção esses orifícios não corresponde à seção do jato de óleo que os atravessa. É nesse caso difícil prever a componente radial do jato que sai dos orifícios e portanto controlar sua direção. Nessas condições, o desenvolvimento de um sistema eficaz de recuperação de óleo dentro do recinto estático é problemático, pelo menos no caso de redutores que necessitam de uma grande vazão de lubrificação.

[0006] A presente invenção tem como objetivo propor uma solução simples para recuperar eficazmente a vazão de óleo que sai de um equipamento, em especial um equipamento em rotação dentro de um recinto de lubrificação.

EXPOSIÇÃO DA INVENÇÃO:

[0007] Com essa finalidade, a invenção se refere a um capô anular de recuperação de óleo de lubrificação para um equipamento de turbomáquina, o dito capô sendo configurado para se estender em torno do dito equipamento e girar em torno de um eixo, capô que compreende orifícios transpassantes de passagem radial de óleo por centrifugação, caracterizado pelo fato de que ele compreende meios de desvio do óleo em uma saída dos ditos orifícios, dispostos para lhe dar uma velocidade de escape orientada em uma direção substancialmente transversal ao eixo e substancialmente tangencial, quer dizer perpendicular à direção radial, ao nível da dita saída.

[0008] No presente documento, os termos radial e transversal fazem referência ao eixo em torno do qual o capô gira. Do mesmo modo, os termos para a frente e para trás são tomados em referência ao movimento de um ponto do capô de acordo com o sentido de rotação.

[0009] A saída dos ditos orifícios transpassantes desemboca na parede radialmente externa do capô. Desviando-se tangencialmente o jato de óleo na saída dos orifícios do capô giratório, a componente radial do jato, mal controlada desaparece. Além disso, a velocidade do jato se acrescenta à velocidade periférica na saída do orifício transpassante. Os jatos de óleo que saem do capô têm portanto uma orientação melhor controlada. Além disso, o impulso tangencial do óleo projetado sobre a parede interna do recinto é mais forte. As condições estão portanto reunidas para melhorar a colocação em rotação de conjunto desse óleo contra a parede do recinto e limitar os respingos.

[0010] Vantajosamente, os meios de desvio são dispostos para formar uma tela na direção radial ao nível da dita saída.

[0011] Vantajosamente, os meios de desvio são dispostos para formar na saída de cada orifício um cotovelo que compreende um conduto de escape do óleo orientado na dita direção tangencial.

[0012] De preferência, os meios de desvio para cada orifício compreendem uma tampa colocada na saída do dito orifício.

[0013] De preferência, a dita tampa compreende uma parte afastada da parede externa do capô que se estende de maneira substancialmente tangencial na direção da frente do dito orifício seguindo assim o sentido de rotação do capô.

[0014] Vantajosamente, a extensão radial da dita tampa é inferior a sua extensão tangencial.

[0015] Assim, os meios de desvio podem ser realizados simplesmente e com um volume pequeno. A parede do recinto de recuperação pode estar próxima do capô giratório.

[0016] De preferência, os ditos orifícios são distribuídos em um plano transversal que corresponde a uma seção de diâmetro máximo do capô.

[0017] Isso permite assegurar uma boa guia por centrifugação do óleo no interior do capô para evacuá-lo.

[0018] Vantajosamente, os ditos orifícios formam pequenos condutos de orientação substancialmente radial em uma espessura de parede do dito capô. A orientação radial é útil para recuperar o óleo por centrifugação. Além disso, a manutenção dessa orientação na extensão do conduto torna a realização fácil por meios de usinagem. De preferência, os orifícios transpassantes são dispostos em uma zona de espessura máxima da parede do capô. Isso permite alongar os pequenos condutos e melhor levar o óleo que passa por esses condutos.

[0019] O capô pode ser circundado por um cintamento que recobre o conjunto dos ditos orifícios, e os meios de desvio de óleo podem ser formados por bolsas abertas no dito cintamento, obtidas por exemplo, por embutimento.

[0020] O capô pode compreender duas estruturas anulares unidas por flanges anulares em um plano transversal, os ditos flanges sendo dispostos para definir entre si os ditos orifícios transpassantes.

[0021] Vantajosamente, os flanges definem duas caneluras anulares confrontantes e dispostas para reter o dito cintamento. Isso reparte os meios de união do capô e de fixação dos meios de desvio sobre o capô.

[0022] A invenção também se refere a um conjunto que compreende um equipamento de turbomáquina e um capô tal como descrito precedentemente, o dito equipamento sendo por exemplo um redutor, assim como a uma turbomáquina que compreende um tal capô, e/ou um tal conjunto.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS:

[0023] A presente invenção será melhor compreendida e outros detalhes, características e vantagens da presente invenção aparecerão mais claramente com a leitura da descrição de um exemplo não limitativo que se segue, em referência aos desenhos anexos nos quais: - a figura 1 apresenta esquematicamente um módulo de turbomáquina de acordo com a arte anterior que compreende um equipamento giratório, um capô anular e um cárter anular, aqui em corte de acordo com um meio plano que passa pelo eixo de rotação do equipamento; - a figura 2 apresenta um corte transversal esquemático de acordo com o plano P do capô e do cárter anular do módulo da figura 1, de acordo com o estado da arte; - a figura 3 apresenta um corte transversal esquemático de acordo com o plano P do capô e do cárter anular do módulo da figura 1, modificados de acordo com a invenção; - a figura 4 é uma ampliação da parte B da figura 2 para um módulo de acordo com o estado da arte; - a figura 5 é uma ampliação da parte B’ da figura 3 para um módulo de acordo com a invenção; - a figura 6 representa, em corte de acordo com um plano meridiano, um flange de união de um capô anular de acordo com a invenção; - a figura 7 representa um corte esquemático de acordo com o plano P da figura 6, ao nível do elemento 19.

DESCRIÇÃO DE UM MODO DE REALIZAÇÃO:

[0024] A figura 1 representa um equipamento 1 de turbomáquina, que é montado dentro de um recinto 2 e móvel em rotação em torno de um eixo A. Geralmente as paredes do recinto 2 são formadas por pelo menos um cárter anular 2 que se estende em torno do equipamento 1.

[0025] Esse equipamento 1 é por exemplo um redutor de tipo PGB. Uma admissão de óleo, não representada na figura, traz óleo para a região central da PGB para lubrificar a mesma. Esse óleo atravessa por arrastamento centrífugo diversas partes ativas da PGB, tais como engrenagens. Essas partes estão esquematicamente representadas na figura por partes ativas internas 3a e 3b que giram em um sentido, e que são circundadas por uma parte externa 4, contrarrotativa ou fixa de acordo com o caso.

[0026] Nesse exemplo, no caso de uma PGB com um trem de engrenagens epicicloidal, a parte mais interna 3b representa uma árvore de entrada planetária sob a forma de um pinhão motor, que é montado por uma ligação por caneluras sobre a árvore de turbina que gira em um sentido de rotação acionado assim a PGB. A parte 3a representa um porta-satélites que sustenta satélites, por exemplo em número de três, que se engrenam em torno da árvore de entrada 3b. A parte externa 4 representa uma coroa externa que se engrena nos satélites. As relações de dimensões entre os diferentes elementos são ajustadas, aqui, para que a coroa externa 4 gire em sentido inverso ao da árvore de entrada 3b, os satélites girando em relação ao porta-satélites 3a e o acionando, aqui, em rotação no mesmo sentido que a árvore de entrada 3b mas com uma velocidade diferente. Essa descrição sucinta ilustra o fato de que, em um tal dispositivo, numerosas peças estão em contato com movimentos relativos e grandes esforços, o que necessita uma grande quantidade de óleo para a lubrificação e o resfriamento.

[0027] O conjunto da PGB é confinado dentro de um capô anular externo 5 giratório. Esse capô 5 é aqui solidário da parte interna 3a e gira portanto no sentido contrário à parte externa 4 da PGB 1 com uma velocidade dada w. O capô 5 se estende em torno e à distância da parte ativa 4 para formar uma cavidade interna 6 que serve, entre outras coisas, para a recepção do óleo de lubrificação que sai da PGB 1 por centrifugação.

[0028] O óleo que lubrificou e resfriou as partes ativas 3a, 3b e 4 da PGB 1 pode sair delas por diferentes caminhos 7a, 7b, 7c. O capô externo 5 é conformado para guiar o óleo que provém desses diferentes caminhos para orifícios de saída 8. Esses orifícios 8 são vantajosamente localizados em uma zona de raio máximo do capô 5 para favorecer a evacuação do óleo por centrifugação. Além disso, eles são em geral vários e, de preferência, uniformemente repartidos em circunferência em um plano P perpendicular ao eixo de rotação A.

[0029] Como é mostrado na figura 2, esse óleo tem tendência, sob o efeito da força centrífuga, a formar um filme anular 9 acionado pelo capô 5, que gira na figura com a velocidade w, no sentido dos ponteiros de um relógio.

[0030] Vantajosamente, os orifícios 8 são formados em uma zona do capô 5 relativamente espessa. Eles formam assim pequenos condutos 8, dos quais a orientação é substancialmente radial em relação ao eixo de rotação A. O óleo que sai por centrifugação através desses pequenos condutos 8 é portanto acionado em rotação pelas paredes desses pequenos condutos 8 e ele é projetado na direção da parede interna do cárter 2, de acordo com jatos 10, em uma direção que resulta de uma componente radial e tangencial. Isso contribui para a formação de um outro filme anular de óleo 11 contra a parede estática do cárter 2. Para que o óleo não escorra, é interessante que esse filme anular 11 de óleo tenha um movimento de conjunto circular produzido pelos jatos 10. Assim, o óleo que permanece aplicado contra a parede interna do cárter 2 pode ser recuperado, por exemplo, por uma canalização 12 que desemboca em um ponto baixo do cárter 2.

[0031] Em referência à figura 4, o jato 10 sai do pequeno conduto 8 com uma velocidade tangencial VT1, perpendicular à direção radial e que corresponde à velocidade tangencial da parede do capô 5 na saída, porque ele é acionado pela parte de trás, em relação ao movimento de rotação w, da parede do pequeno conduto 8. Por outro lado, o jato 10 tem uma componente radial VR1, substancialmente igual à vazão de óleo que passa pelo pequeno conduto 8 dividida pela seção do jato 10.

[0032] O jato 10 encontra a parede interna do cárter 2 em um ponto M, ligeiramente na frente da saída do pequeno conduto 8. No ponto de impacto M, o valor da componente tangencial VT2 sobre a parede do cárter 2, perpendicular à direção radial ao ponto de impacto M, é ligeiramente inferior àquele da velocidade tangencial VT1 em relação ao capô 5 na saída do pequeno conduto 8, e a componente radial VR2 sobre o cárter 2 é ligeiramente superior àquela da velocidade radial VR1 de saída sobre o capô 5.

[0033] A componente radial VR2 da velocidade do jato 10 no ponto de impacto M não participa para o acionamento em rotação do filme anular 11. Além disso, ela apresenta o risco de provocar respingos quando o jato 10 percute a parede do cárter 2 e, assim, dispersar o óleo dentro do recinto ou sobre o capô 5. Por outro lado, como foi dito precedentemente, a seção dos pequenos condutos 8 é nitidamente maior do que a seção do jato de óleo que sai geralmente por esses pequenos condutos 8, a fim de evitar o risco de retenção de óleo no interior do capô 5. A velocidade radial VR1 do jato 1, que constitui a maior parte da velocidade radial VR2 no ponto de impacto, é portanto mal conhecida.

[0034] De acordo com a invenção, em referência às figuras 3 e 5, um dispositivo 13 de desvio do jato 10 é posicionado na saída de cada pequeno conduto 8. De acordo com um modo de realização esquematicamente representado na figura 5, o meio de desvio 13 pode compreender essencialmente uma tampa 13 a posicionada em frente à saída do pequeno conduto 8, da qual uma parte é substancialmente paralela à tangente ao capô 5 ao nível da dita saída. Por outro lado, uma parte traseira da tampa 13a, de acordo com o sentido de rotação do capô 5, obriga o óleo a escorrer para a frente, alcançando assim a parede externa do capô 5 perto da borda traseira da abertura de saída do pequeno conduto 8. Essa tampa 13a forma uma tela diante da abertura do pequeno conduto 8 na direção radial e é prolongada para a frente formando assim, com a parede externa do capô 5, um conduto tangencial que se estende para a frente, de acordo com o sentido de rotação do capô 5. A distância radial da tampa 3a ao capô 5 permanece inferior a um valor substancialmente equivalente a um diâmetro ou uma dimensão transversal da seção de saída do pequeno conduto 8.

[0035] Por outro lado, esse meio de desvio 13 compreende pelo menos uma parte traseira 13b de acordo com o sentido de rotação do capô 5, que se estende de preferência suficientemente ao longo do capô 5 para permitir adaptar um meio de fixação, tal como um parafuso ou um encaixe por pressão.

[0036] Um tal meio de desvio pode ser formado por exemplo por embutimento de uma chapa para formar assim uma tampa 13a que recobre o orifício de saída do pequeno conduto 8 e as fixações 13b.

[0037] Como ilustrado na figura 5, com esse meio de desvio 13, o jato 10 sai tangencialmente ao capô 5, ao nível da saída do pequeno conduto 8 pelo conduto formado com a tampa 13a. Além disso, a componente tangencial VT’1 de saída da tampa 13, perpendicular à direção radial, é aumentada, em relação a seu valor inicial VT1, da velocidade radial VR1 inicial ligada à vazão de óleo no jato 10. Em consequência disso, quando o óleo chega ao ponto de impacto M’ sobre a parede interna do cárter 2, ele tem em relação ao caso precedente, uma velocidade tangencial VT’2, perpendicular à direção radial ao ponto de impacto M, maior e uma velocidade radial VR’2 menor, do que sem a tampa 13. Ganha-se assim ao mesmo tempo na colocação em rotação do óleo contra a parede do cárter 2 e na diminuição do risco de respingos.

[0038] O princípio da invenção foi aqui apresentado com uma realização especial do meio 13 de desvio tangencial do jato 10. O profissional poderá facilmente projetar diferentes meios adaptáveis na saída de um pequeno conduto 8 no capô 5 para prolongar esse pequeno conduto por uma parte recurvada da qual a abertura é dirigida para a frente, de acordo com o sentido da velocidade de rotação w do capô 5.

[0039] Um modo de realização vantajoso é apresentado, em referência à figura 6, no caso em que o capô 5 compreende duas estruturas anulares 5a, 5b, que se unem no sentido axial de acordo com um plano de união transversal ao eixo A de rotação. De preferência, o plano de união corresponde ao plano P transversal no qual. Estão localizados os pequenos condutos 8.

[0040] Aqui, as estruturas 5a, 5b são unidas por flanges que compreendem um anel 15a transversal na extremidade de uma primeira estrutura 5a e um anel transversal 15b na extremidade da outra estrutura 5b De maneira clássica, cada anel de flange 15a, 15b se estende radialmente em uma distância superior à espessura das estruturas, um 15a apresentando uma face transversal 16a que opera junto com uma face transversal 16b do outro anel de flange 15b para fechar o espaço entre os dois anéis 15a, 15b e solidarizar os mesmos. As duas faces 16a, 16b são apertadas uma contra a outra por cavilhas ou parafusos 17. A resistência mecânica das duas estruturas 5a, 5b, uma contra a outra, é assegurada pela extensão radial dos anéis de flange 15a, 15b.

[0041] Nesse modo de realização, as faces transversais 16a e 16b dos anéis de flange 15a, 15b são usinadas de maneira a deixar entre elas espaços que formam os pequenos condutos 8 radiais, assim como o representa o corte de acordo com um plano meridiano que passa por um desses codutos 8, na figura 6.

[0042] É possível notar aqui que, além do fato de que a interface entre os flanges 15a, 15b é um lugar cômodo para realizar as passagens de óleo 8 através do capô, os flanges 15a, 15b formam também uma zona de espessura máxima do capô 5, por causa da extensão radial dos anéis 15a, 15b. Os pequenos condutos 8 têm portanto uma extensão radial maior do que se eles fossem feitos em outro lugar, o que permite que eles acionem mais eficazmente o óleo no movimento de rotação do capô 5.

[0043] Por outro lado, nessa realização, cada anel de flange 15a, 15b compreende, em sua extremidade radial, uma canelura 18a, 18b circunferencial, orientada axialmente e voltada na direção da interface entre os flanges 15a, 15b. Em correspondência, um cintamento 19 é instalado na periferia dos anéis de flange 15a, 15b e é fixado contra eles pela inserção de suas bordas laterais nas ditas caneluras 18a, 18b. Esse cintamento 19 pode formar um meio de estanqueidade complementar em relação à junção entre os dois anéis de flange 15a, 15b. Vantajosamente, o cintamento 19 terá um raio maior em sua parte central, a fim de que o óleo seja mais concentrado no centro.

[0044] As tampas 13a dos meios de desvio 13 são feitas sobre esse cintamento em frente a cada pequeno conduto 8 do flange 15. Esse cintamento compreende portanto, de preferência, um alinhamento angular a fim de assegurar o posicionamento das bolsas em frente a cada pequeno conduto. A forma das mesmas em corte de acordo com o plano transversal P, em referência à figura 7, corresponde baseado no princípio ao que foi apresentado para a figura 5.

[0045] O cintamento 19 formando uma fita, as ditas tampas 13 podem por exemplo, facilmente ser formadas por embutimento sobre essa fita antes que ela seja fixada aos flanges 15a, 15b.

Claims (12)

1. Capô anular de recuperação de óleo de lubrificação para um equipamento de turbomáquina, o dito capô (5) sendo configurado para se estender em torno do dito equipamento (1) e girar em torno de um eixo (A), o capô (5) compreendendo orifícios transpassantes (8) de passagem radial de óleo por centrifugação, caracterizado pelo fato de que compreende meios (13) de desvio do óleo em uma saída dos ditos orifícios (8), dispostos para lhe dar uma velocidade de escape orientada em uma direção substancialmente transversal ao eixo (A) e substancialmente tangencial, perpendicular à direção radial, ao nível da dita saída.

2. Capô de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os meios de desvio (13) são dispostos para formar uma tela na direção radial ao nível da dita saída.

3. Capô de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os meios de desvio (13) são dispostos para formar na saída de cada orifício (8) um cotovelo que compreende um conduto de escape do óleo orientado na dita direção tangencial.

4. Capô de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que os meios de desvio (13) para cada orifício (8) compreendem uma tampa (13a), colocada na saída do dito orifício (8).

5. Capô de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a extensão radial da dita tampa (13a) é inferior a sua extensão tangencial.

6. Capô de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que os ditos orifícios (8) são distribuídos em um plano (P) transversal que corresponde a uma seção de diâmetro máximo do capô.

7. Capô de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que os ditos orifícios (8) formam pequenos condutos de orientação substancialmente radial em uma espessura de parede do dito capô (5).

8. Capô de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o dito capô é circundado por um cintamento (19) que recobre o conjunto dos ditos orifícios (8), e em que os meios (13) de desvio de óleo podem ser formados por bolsas abertas (13a) dentro do dito cintamento (19), obtidas por exemplo, por embutimento.

9. Capô de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que compreende duas estruturas anulares (5a, 5b) unidas por flanges anulares (15a, 15b) em um plano transversal (P), os ditos flanges (15a, 15b) sendo dispostos para definir entre si os ditos orifícios transpassantes (8).

10. Capô de acordo com a reivindicação 9, quando dependente da reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que os flanges (15a, 15b) definem duas caneluras anulares (18a, 18b) confrontantes e dispostas para reter o dito cintamento (19).

11. Conjunto caracterizado pelo fato de que compreende um equipamento (1) de turbomáquina e um capô (5) do tipo definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, o dito equipamento (1) sendo por exemplo um redutor.

12. Turbomáquina caracterizada pelo fato de que compreende um capô (5) do tipo definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, e/ou um conjunto (5, 1) do tipo definido na reivindicação 11.

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