BR112021016315A2

BR112021016315A2 - Árvore de transmissão que compreende uma seção fusível e processo de proteção contra um sobretorque de uma tal árvore de transmissão

Info

Publication number: BR112021016315A2
Application number: BR112021016315-8A
Authority: BR
Inventors: Arnaud Nicolas NEGRI; Julien Fabien Patrick Becoulet; Michel Gilbert Roland Brault; Romain Guillaume CUVILLIER
Original assignee: Safran Aircraft Engines
Priority date: 2019-02-21
Filing date: 2020-02-19
Publication date: 2021-10-13
Also published as: CN113439169A; US11808212B2; FR3093146B1; EP3927989A1; CN113439169B; EP3927989B1; WO2020169927A1; US20220145805A1; FR3093146A1; CA3127989A1

Abstract

árvore de transmissão que compreende uma seção fusível e processo de proteção contra um sobretorque de uma tal árvore de transmissão. a invenção se refere a uma árvore de transmissão (50) de uma turbomáquina de aeronave, que compreende: - uma primeira porção (52) e uma segunda porção (54), - meios de ligação (56) que ligam as ditas primeira e segunda porções e que são configurados para transmitir um torque da dita segunda porção à dita primeira porção, os ditos meios de ligação compreendem pelo menos um fole (70) que compreende: - uma primeira seção (72) que tem um diâmetro superior aos diâmetros das ditas primeira e segunda porções, - segundas seções (74) que enquadram a dita primeira seção (72), a dita árvore de transmissão sendo caracterizada pelo fato de que a dita primeira seção compreende pelo menos uma seção fusível (76) que compreende pelo menos um orifício transpassante (78) e que é configurada para se romper quando o valor de um torque aplicado sobre a dita primeira porção excede um valor limite predeterminado.

Description

“ÁRVORE DE TRANSMISSÃO QUE COMPREENDE UMA SEÇÃO FUSÍVEL E

PROCESSO DE PROTEÇÃO CONTRA UM SOBRETORQUE DE UMA TAL ÁRVORE DE TRANSMISSÃO” Domínio técnico da invenção

[0001] A presente invenção se refere a uma árvore de transmissão de uma turbomáquina, a uma turbomáquina que compreende uma tal árvore de transmissão, assim como a um processo de proteção contra um sobretorque de uma tal árvore de transmissão. Antecedentes

[0002] O estado da técnica compreende notadamente os pedidos de patente UA- A1-2010/111691, EP-A2-1 199 441 e EP-A1-3 205 840.

[0003] De maneira clássica, uma turbomáquina de aeronave, por exemplo um turborreator, compreende a montante para a jusante no sentido do escoamento dos gases, uma ventoinha, ou um ou vários compressores dispostos em série, por exemplo um compressor de baixa pressão e um compressor de alta pressão, uma câmara de combustão, uma ou várias turbinas, por exemplo uma turbina de baixa pressão e uma turbina de alta pressão, e uma tubeira.

[0004] A ventoinha gera um fluxo de ar do qual uma parte alimenta os órgãos da turbomáquina precitados e forma um fluxo primário em um veio primário, e uma outra parte escoa em um veio secundário que se estende em torno do veio primário e forma um fluxo de ar secundário, que gera uma maior parte do impulso da turbomáquina. Um compressor é configurado para aumentar a pressão do ar, que é em seguida fornecido para a câmara de combustão dentro da câmara de combustão, o ar é misturado com um carburante e queimado. Os gases de combustão atravessam em seguida uma turbina, que assegura o acionamento em rotação de um compressor retirando para isso uma parte da energia de pressão dos gases que saem da câmara de combustão e transformando a mesma em energia mecânica. A tubeira permite ejetar gases de escape para produzir também uma força de propulsão da turbomáquina.

[0005] Em certas arquiteturas de turbomáquina, um redutor é integrado entre a turbina de baixa pressão e a ventoinha, para permitir um funcionamento da turbina e da ventoinha em regimes diferentes, a turbina tendo uma velocidade de rotação superior a aquela da ventoinha.

[0006] Em especial, o rotor da turbina de baixa pressão é acoplado à ventoinha por intermédio do redutor, de uma árvore que liga o rotor da turbina de baixa pressão ao redutor e de uma árvore que liga o redutor à ventoinha. A posição axial de uma árvore é notadamente determinada por um mancal de batente que assegura a manutenção da árvore no sentido axial e evita qualquer deslocamento ao longo de seu eixo, e por seu acoplamento ao redutor.

[0007] De modo conhecido, um turborreator com redutor necessita de zonas flexíveis na linha de transmissão da árvore da turbina de baixa pressão ao redutor, a fim de isolar os fenômenos vibratórios dos outros elementos do turborreator. Uma zona flexível é geralmente realizada sobre a árvore de entrada do redutor.

[0008] A fim de realizar essa zona flexível, foi proposto integrar foles na árvore de entrada do redutor. Mais precisamente, a árvore de entrada do redutor é separada em duas porções, que são ligadas entre si por foles.

[0009] Também foi proposto, no pedido FR-A1-2 909 146, um dispositivo de ligação de duas árvores rotativas que compreende caneluras retilíneas que são formadas em uma das árvores rotativas e que são introduzidas em caneluras retilíneas complementares formadas na outra das árvores rotativas, e que compreende uma parte cilíndrica de maior flexibilidade na outra das árvores rotativas. A parte cilíndrica apresenta perfurações, das quais o número, a disposição e as dimensões são determinados de maneira a calibrar a flexibilidade da parte cilíndrica.

[0010] Nessas arquiteturas de turbomáquina, é também necessário proteger a árvore de transmissão de um sobretorque devido a uma gripagem brutal no redutor, e notadamente em caso de utilização de mancais lisos para os satélites do redutor. De fato, em caso de gripagem brutal de u desses mancais lisos, a turbina de baixa pressão, devido a sua inercia e sua velocidade de rotação no momento que precede a gripagem, gera um torque quase infinito que pode acarretar a ruptura da linha de transmissão entre a turbina de baixa pressão e o redutor.

[0011] A fim de melhorar a segurança no seio da turbomáquina, é necessário controlar essa zona de ruptura, assim como o torque de ruptura da linha de transmissão.

[0012] É assim proposta, no pedido US-A1-2017/017553, a integração de uma seção fusível em torção na linha de transmissão à jusante do redutor. Em especial, esse pedido se refere a uma turbomáquina que compreende um meio de desacoplamento interposto entre o redutor e a árvore da turbina de baixa pressão que é próprio para desacoplar o redutor da árvore da turbina de baixa pressão em resposta à ultrapassagem de um torque resistente determinado exercido pelo redutor sobre a árvore da turbina de baixa pressão.

[0013] Foi também proposta, no pedido FR-A-3 015 570, uma turbomáquina com conjunto de hélices contrarrotativas não carenadas que compreende um cárter interno solidário em rotação de um cárter externo disposto em torno do dito cárter interno, e meios de sustentação radiais do cárter externo em relação ao cárter interno que permitem transmitir os esforços radiais do cárter interno para o cárter externo. Os meios de sustentação radiais compreendem um dispositivo de desacoplamento axial disposto entre os cárteres interno e externo, que apresenta rasgos e que permite desacoplar, e portanto amortecer as deformações axiais transmitidas pelos meios de sustentação radiais do cárter interno ao cárter externo.

[0014] Também é possível integrar uma seção fusível sobre a árvore de entrada flexível do redutor. No entanto, o comprimento da árvore de entrada do redutor tem um impacto direto sobre o volume da turbomáquina, e devido a isso, essa solução técnica aumenta o volume e a massa da turbomáquina.

[0015] A invenção tem notadamente como objetivo trazer uma solução simples, econômica e eficaz para esses problemas da arte anterior.

[0016] Em especial, a invenção permite realizar uma função fusível sobre a árvore de entrada flexível do redutor, sem aumentar o volume, da turbomáquina. Sumário da invenção

[0017] Com essa finalidade, a invenção se refere a uma árvore de transmissão de uma turbomáquina de aeronave, que compreende:

- uma primeira porção que se estende longitudinalmente de acordo com um eixo e que tem um primeiro diâmetro, - uma segunda porção que se estende longitudinalmente de acordo com o dito eixo e que tem um segundo diâmetro, e - meios de ligação que ligam as ditas primeira e segunda porções e que são configurados para transmitir um torque da dita segunda porção à dita primeira porção, os ditos meios de ligação compreendem pelo menos um fole que compreende: - uma primeira seção que se estende longitudinalmente de acordo com o dito eixo e que tem um diâmetro superior aos ditos primeiro e segundo diâmetros, e - segundas seções que se estendem radialmente ao dito eixo e que enquadram a dita primeira seção,

[0018] a dita árvore de transmissão sendo caracterizada pelo fato de que a dita primeira seção compreende pelo menos uma seção fusível que compreende pelo menos um orifício transpassante e que é configurada para se romper quando o valor de um torque aplicado sobre a dita primeira porção excede um valor limite predeterminado.

[0019] Vantajosamente, a seção fusível é configurada para ser a única a romper os meios de ligação a fim de separar a primeira porção da segunda porção da árvore de transmissão quando o valor de um torque aplicado sobre a primeira porção da árvore de transmissão excede um valor limite predeterminado.

[0020] Em especial, a seção fusível é realizada pelo orifício transpassante na primeira seção dos meios de ligação. De fato, a seção fusível é configurada para se romper ao nível do orifício transpassante em caso de sobretorque aplicado sobre a primeira porção da árvore de transmissão, de maneira a proteger os outros elementos da linha de transmissão.

[0021] Por outro lado, isso é especialmente vantajoso visto que o óleo pode se acumular por centrifugação ao nível da primeira seção, e necessita portanto de ser evacuado para não gerar desequilíbrio de óleo ou da zona de retenção de óleo. O orifício transpassante tem assim também o papel de um orifício de drenagem do óleo.

[0022] Devido a isso, o orifício transpassante permite ao mesmo tempo a drenagem do óleo que pode se acumular ao nível da primeira seção e a função fusível necessária para a proteção contra um sobretorque aplicado sobre a primeira porção da árvore de transmissão.

[0023] Como a primeira seção é submetida a uma tensão de torção, a perfuração do orifício transpassante na primeira seção implica um efeito local de sobretensão, notadamente ao nível da periferia do orifício transpassante. Esse fenômeno permite realizar a função fusível em caso de sobretorque aplicado sobre a primeira porção da árvore de transmissão.

[0024] Além disso, esta solução técnica permite não aumentar as dimensões axial e radial da árvore de transmissão, nem os custos de fabricação da árvore de transmissão.

[0025] Assim, o fole permite responder às necessidades de flexibilidade para a dinâmica de conjunto e para o desalinhamento.

[0026] De acordo com a invenção, um sobretorque é aplicado sobre a primeira porção do qual o valor excede um valor limite predeterminado.

[0027] As primeira e segunda porções podem ser de forma tubular. O primeiro diâmetro, quer dizer o diâmetro da primeira porção, pode ser substancialmente igual ao segundo diâmetro, quer dizer o diâmetro da segunda porção. Em variante, os primeiro e segundo diâmetros podem ser diferentes um do outro.

[0028] A espessura das primeira e segunda porções pode ser superior à espessura das segundas seções. A espessura das segundas seções pode ser superior à espessura da primeira seção.

[0029] A primeira seção pode ser de forma anular. O diâmetro da primeira seção pode ser pelo menos 1,5 vezes superior aos primeiro e segundo diâmetros.

[0030] A primeira seção pode compreender uma parte adelgaçada da qual a espessura é inferior à espessura da primeira seção. Em especial, a parte adelgaçada pode compreender a seção fusível

[0031] A parte adelgaçada pode se estender em no máximo 80 % do comprimento da primeira seção.

[0032] A seção fusível pode ser de forma anular. Em variante, a seção fusível pode se estender sobre pelo menos um setor angular da primeira seção.

[0033] A seção fusível pode compreender uma pluralidade de orifícios transpassantes. Os orifícios transpassantes podem ser regularmente repartidos sobre a seção fusível em torno do eixo.

[0034] O ou cada orifício transpassante pode ser de forma circular ou oblonga.

[0035] O ou cada orifício transpassante pode ser definido tal que: [Mat. 1]

[0036] com ROText a distância radialmente externa entre o dito orifício transpassante e o dito eixo, ROTint a distância radialmente interna entre o dito orifício transpassante e o dito eixo, Kt um fator de concentração de tensão gerado pelo dito orifício transpassante, RPSext o raio externo entre a dita primeira seção e o dito eixo e RPSint o raio interno entre a dita primeira seção e o dito eixo.

[0037] Em especial, um orifício transpassante do qual as dimensões respeitam a equação acima é um orifício capaz de exerce uma função fusível.

[0038] A espessura da primeira seção, o número e as dimensões dos orifícios transpassantes podem ser calibrados para otimizar a drenagem do óleo da primeira seção e a função fusível.

[0039] Os meios de ligação podem compreender uma pluralidade de foles. Cada fole pode compreender: - uma primeira seção que se estende longitudinalmente de acordo com o dito eixo e que tem um diâmetro superior aos ditos primeiro e segundo diâmetros, e - segundas seções que se estendem radialmente ao dito eixo e que enquadram a dita primeira seção.

[0040] Para pelo menos um dos foles, dito primeiro fole, a primeira seção do dito fole pode compreender pelo menos uma seção fusível que compreende pelo menos um orifício transpassante e que é configurada para se romper quando o valor de um torque aplicado sobre a dita primeira porção excede um valor limite predeterminado. Um orifício transpassante capaz de exercer a função de fusível pode também ter o papel de um orifício de drenagem do óleo.

[0041] Para os outros foles, ditos segundos foles, a primeira seção dos ditos foles pode compreender pelo menos um orifício de drenagem do óleo. Um orifício de drenagem do óleo não é capaz de exercer a função fusível dos orifícios transpassantes.

[0042] Em especial, a primeira seção de cada fole pode compreender pelo menos uma seção fusível que compreende pelo menos um orifício transpassante e que é configurada para se romper quando o valor de um torque aplicado sobre a dita primeira porção excede um valor limite predeterminado.

[0043] A primeira porção pode compreender uma primeira extremidade que compreende dentados de engrenagem e que é própria para ser ligada a um redutor e uma segunda extremidade ligada aos ditos meios de ligação.

[0044] A segunda porção pode compreender uma primeira extremidade que compreende caneluras e que é própria para ser ligada a uma segunda árvore de transmissão e uma segunda extremidade ligada aos ditos meios de ligação

[0045] A invenção também se refere a uma turbomáquina de aeronave, que compreende: - uma árvore de transmissão de acordo com a invenção, - um redutor ligado à dita primeira porção, e - uma segunda árvore de transmissão ligada à dita segunda porção.

[0046] Assim, essa solução técnica permite assegurar a função de desacoplamento em sobretorque para proteger a linha de transmissão em caso de gripagem brutal em um redutor ligado à árvore de transmissão, ao mesmo tempo em que é compatível com uma zona flexível na entrada do redutor, e assegurando assim a drenagem do óleo que pode se acumular na zona flexível.

[0047] A invenção também se refere a um processo de proteção contra um sobretorque de uma árvore de transmissão de uma turbomáquina de acordo com a invenção, que compreende uma etapa de ruptura da seção fusível quando o valor de um torque aplicado sobre a primeira porção excede um valor limite predeterminado. Breve descrição das figuras

[0048] A invenção será melhor compreendida e outros detalhes, características e vantagens da invenção aparecerão mais claramente com a leitura da descrição seguinte feita a título de exemplo não limitativo em referência aos desenhos anexos nos quais:

[0049] [Fig. 1] a figura 1 é uma vista esquemática em corte semiaxial de uma turbomáquina de acordo com a invenção,

[0050] [Fig. 2] a figura 2 é uma vista esquemática em corte axial de uma parte de uma turbomáquina de acordo com a invenção,

[0051] [Fig. 3] a figura 3 é uma vista esquemática em corte axial de uma árvore de transmissão de acordo com a invenção,

[0052] [Fig. 4a-4d] as figuras 4a, 4b, 4c e 4d são vistas em perspectiva de uma parte de uma árvore de transmissão de acordo com modos de realização da invenção,

[0053] [Fig. 5a] a figura 5 a representa esquematicamente uma parte de uma árvore de transmissão de acordo com o corte A-A da figura 4a, e

[0054] [Fig. 5b] a figura 5b representa esquematicamente uma parte de uma árvore de transmissão de acordo com o corte B-B da figura 4c. Descrição detalhada da invenção

[0055] A figura 1 representa uma turbomáquina 10 de aeronave, por exemplo um turborreator com fluxo duplo e com corpo duplo. A turbomáquina 10 compreende, de a montante para a jusante de acordo com o sentido de escoamento do fluxo dos gases dentro da turbomáquina representado pela flecha F, uma ventoinha 12, um compressor de baixa pressão 14, um compressor de alta pressão 16, uma câmara anular de combustão (não representada), uma turbina de alta pressão (não representada) e uma turbina de baixa pressão (não representada).

[0056] Os rotores do compressor de alta pressão 16 e da turbina de alta pressão são ligados por uma árvore de alta pressão 18 e formam com ela um corpo de alta pressão. Do mesmo modo, os rotores do compressor de baixa pressão 14 e da turbina de baixa pressão são ligados por uma árvore de baixa pressão 20 e formam com ela um corpo de baixa pressão. As árvores de alta pressão e de baixa pressão 18, 20 se estendem de acordo com um eixo A longitudinal da turbomáquina 10.

[0057] A ventoinha 12 compreende lâminas 22 que são ligadas a uma árvore de ventoinha 24. A árvore de ventoinha 24 pode ser ligada em rotação com a árvore de baixa pressão 20 por intermédio de um redutor 26, por exemplo do tipo com trem epicicloidal. O redutor 26 embreia por um lado sobre a árvore de baixa pressão 20 por intermédio de caneluras que acionam um pinhão de engrenagem planetário, e por outro lado sobre a árvore de ventoinha 24 que é fixada em um porta-satélites. Classicamente, o pinhão planetário, do qual o eixo de rotação é confundido com aquele da turbomáquina, aciona uma série de pinhões de satélites ou satélites, que estão repartidos regularmente sobre a circunferência do redutor 26. Os satélites giram também em torno do eixo da turbomáquina, engrenando para isso em dentados internos de uma coroa, que é fixada a um estator da turbomáquina. Cada um dos satélites gira livremente em torno de um eixo de satélite ligado ao porta-satélites, com o auxílio de um mancal que pode ser liso ou com elementos rolantes (rolamentos de esferas ou de rolos). A rotação dos satélites em torno de seu eixo de satélite, devido à cooperação de seus pinhões com os dentados da coroa, aciona a rotação do porta- satélites em torno do eixo da turbomáquina, e por conseguinte aquela da árvore da ventoinha 24 que está ligada a ele, a uma velocidade de rotação que é inferior a aquela da árvore de baixa pressão 20.

[0058] A turbomáquina 10 pode também compreender um cárter de ventoinha (não representado) que se estende em torno das lâminas 22 e que define um veio de entrada de ar do fluxo dos gases F. Uma parte desse ar penetra em um veio anular interno 28 de escoamento de um fluxo primário, dito veio primário, e por outro lado alimenta um veio anular externo 30 de escoamento de um fluxo secundário, dito veio secundário. O veio primário 28 atravessa os compressores de baixa pressão 14 e de alta pressão 16, a câmara de combustão, e as turbinas de alta pressão e de baixa pressão. O veio secundário 30 envolve cárteres de compressores (não representados)

e cárteres de turbinas (não representados) e alcança o veio primário 28 ao nível de uma tubeira (não representada) da turbomáquina 10.

[0059] As árvores de alta pressão 18, de baixa pressão 20 e da ventoinha 24 são centradas e guiadas em rotação em torno do eixo A por mancais, por exemplo mancais com rolamento. Por exemplo, a árvore da ventoinha 24 é sustentada por um mancal a montante 32, aqui um mancal de rolos, e por um mancal a jusante 34, aqui um mancal de esferas; a árvore de alta pressão 18 é sustentada por um mancal a montante 36, aqui um mancal de esferas, e por um mancal a jusante 38, aqui um mancal de rolos; e a árvore de baixa pressão 20 é sustentada por um mancal 40, aqui um mancal de esferas.

[0060] A figura 2 representa mais precisamente uma parte da turbomáquina 10.

[0061] A turbomáquina compreende uma árvore de transmissão 50 ligada em uma extremidade ao redutor 26 e na outra extremidade a uma segunda árvore de transmissão 42. A segunda árvore de transmissão 42 é ligada à árvore de baixa pressão 20.

[0062] A árvore de transmissão 50 se estende longitudinalmente de acordo com o eixo A. A árvore de transmissão 50 compreende uma primeira porção 52 de forma tubular que se estende longitudinalmente de acordo com o eixo A e que tem um primeiro diâmetro D1 e uma segunda porção 54 de forma tubular que se estende longitudinalmente de acordo com o eixo A e que tem um diâmetro D2. Assim, as primeira e segunda porções 52,54 são coaxiais. O primeiro diâmetro D1 pode estar compreendido entre 70 mm e 250 m, por exemplo entre 90 mm e 120 mm. O segundo diâmetro D2 pode estar compreendido entre 70 mm e 200 mm, por exemplo entre 90 mm e 120 mm. Em especial, o primeiro diâmetro D1 pode ser substancialmente igual ao segundo diâmetro D2.

[0063] A figura 3 representa mais precisamente uma árvore de transmissão 50.

[0064] A primeira porção 52 tendo uma forma tubular, é definido o primeiro diâmetro externo D1ext como sendo o diâmetro exterior da primeira porção 52 e o primeiro diâmetro interno D1int como sendo o diâmetro interior da primeira porção 52. O primeiro diâmetro D1 corresponde a uma média entre o primeiro diâmetro externo

D1ext e o primeiro diâmetro interno D1int.

[0065] De acordo com a invenção, os termos “interior” e “exterior” são definidos em relação ao eixo A, “interior” sendo radialmente mais próximo do eixo A e “exterior” sendo radialmente mais afastado do eixo A.

[0066] A espessura E1 da primeira porção 52 corresponde à diferença entre o primeiro diâmetro externo D1ext e o primeiro diâmetro interno D1int. A Espessura E1 pode ser compreendida entre 2 mm e 6 mm.

[0067] Os primeiros diâmetros interno D1int e externo D1ext da primeira porção 52 podem variar ao longo do eixo A. Dito de outro modo, a espessura E1 da primeira porção 52 pode variar ao longo do eixo A.

[0068] Do mesmo modo, a segunda porção 54 tendo uma forma tubular, é definido o segundo diâmetro externo D2ext como sendo o diâmetro exterior da segunda porção 54 e o segundo diâmetro interno D2int como sendo o diâmetro interior da segunda porção 54. O segundo diâmetro D2 corresponde a uma média entre o segundo diâmetro externo D2ext e o segundo diâmetro interno D2int.

[0069] A espessura E2 da segunda porção 54 corresponde à diferença entre o segundo diâmetro externo D2ext e o segundo diâmetro interno D2int. A espessura E2 pode ser compreendida entre 2 mm e 6 mm.

[0070] Os segundos diâmetros interno D2int e externo D2ext da segunda porção 54 podem variar ao longo do eixo A. Dito de outro modo, a espessura E2 da segunda porção 54 pode variar ao longo do eixo A.

[0071] A árvore de transmissão 50 compreende também meios de ligação 56 que ligam a primeira porção 52 com a segunda porção 54 e que são configurados para transmitir um torque da segunda porção 54 para a primeira porção 52. Em especial, os meios de ligação 56 são configurados para transmitir um toque em torção da segunda porção 54 para a primeira porção 52. O torque em torção é transmitido da turbina de baixa pressão para a árvore de baixa pressão 20, e depois para a árvore de transmissão 50, e depois para o redutor 26, e depois para a árvore da ventoinha 24, e finalmente para as lâminas 22.

[0072] A primeira porção 52 pode compreender uma primeira extremidade 58 própria para ser ligada ao redutor 26. A primeira extremidade 58 compreende por exemplo dentados de engrenagem 60. A primeira porção 52 pode compreender uma segunda extremidade 62 que é ligada aos meios de ligação 56.

[0073] A segunda porção 54 pode compreender uma primeira extremidade 64 própria para ser ligada a uma segunda árvore de transmissão 42. A primeira extremidade 64 compreende por exemplo caneluras 66. A segunda porção 54 pode compreender uma segunda extremidade 68 que é ligada aos meios de ligação 56.

[0074] Em especial, a árvore de transmissão 50 é monobloco, quer dizer que a primeira porção 52, a segunda porção 54 e os meios de ligação 56 são monolíticos.

[0075] Os meios de ligação 56 compreendem um ou uma pluralidade de foles 70. Por exemplo, na figura 2, os meios de ligação 56 compreendem dois foles 70, enquanto que na figura 3, os meios de ligação 56 compreendem quatro foles 70.

[0076] Um fole 70 compreende uma primeira seção 72 que se estende longitudinalmente de acordo com o eixo A. A primeira seção 72 é de forma anular. A primeira seção 72 tem um diâmetro DPS superior ao primeiro diâmetro D1 e ao segundo diâmetro D2. O diâmetro DPS pode ser pelo menos 1,5 vezes superior ao primeiro diâmetro D1 e ao segundo diâmetro D2. O diâmetro DPS pode ser compreendido entre 120 mm e 400 mm, por exemplo entre 140 mm e 250 mm.

[0077] Os foles 70 permitem obter uma flexibilidade para a dinâmica de conjunto e o desalinhamento. Uma flexibilidade é definida por uma necessidade em dinâmica de conjunto, por sua instalação no seio da turbomáquina, quer dizer por seu volume, e por seu modo de obtenção, quer dizer se o fole é uma peça monobloco, ou é obtido por conformação, por soldagem, ou por retomada interna da árvore.

[0078] O diâmetro interno DPSext é definido como sendo o diâmetro exterior da primeira seção 72 e o diâmetro interno DPSint como sendo o diâmetro interior da primeira seção 72. O diâmetro DPS corresponde a uma média entre o diâmetro externo DPSext e o diâmetro interno DPSint.

[0079] O diâmetro interno DPSint pode ser compreendido em uma relação de 1 a 4 em relação ao primeiro diâmetro interno D1int. Por exemplo, o diâmetro interno D PSint pode ser compreendido entre 1 a 2 vezes o primeiro diâmetro interno D1int.

[0080] A espessura EPS da primeira seção 72 corresponde à diferença entre o diâmetro externo DPSext e o diâmetro interno DPSint. A espessura EPS pode ser compreendida entre 2 mm e 6 mm. A espessura EPS da primeira seção 72 pode variar ao longo do eixo A.

[0081] A espessura E1 da primeira porção 52 pode ser superior à espessura EPS da primeira seção 72. A espessura E2 da segunda porção 54 pode ser superior à espessura EPS da primeira seção 72.

[0082] As espessuras são função dos torques que são transmitidos pela árvore de transmissão e da necessidade de flexibilidade em dinâmica de conjunto de acordo com as necessidades da turbomáquina.

[0083] Um fole 70 compreende também segundas seções 74 que se estendem radialmente em relação ao eixo A e que enquadram a primeira seção 72. As segundas seções 74 correspondem a ressaltos da primeira seção 72.

[0084] A espessura EDS da segunda seção 74 pode ser compreendida entre 2mm e 6 mm.

[0085] A espessura EDS da segunda seção 74 pode variar de modo radial em relação ao eixo A.

[0086] A espessura E1 da primeira porção 52 pode ser superior à espessura EDS das segundas seções 74. Por exemplo, a espessura EDS pode ser compreendida entre 70 % e 80 % da espessura E1.

[0087] A espessura E2 da segunda porção 54 pode ser superior à espessura E DS das segundas seções 74. Por exemplo, a espessura EDS pode ser compreendida entre 70 % e 80 % da espessura E2.

[0088] A espessura EDS das segundas seções 74 pode ser superior à espessura EPS da primeira seção 72. Por exemplo, a espessura EPS pode ser compreendida entre 70 % e80 % da espessura EDS. Dito de outro modo, a espessura EPS pode ser compreendida entre 49 % e 64 % da espessura E1 ou da espessura E2.

[0089] As figuras 4a, 4b, 4c e 4d representam diferentes modos de realização de um fole 70. A primeira seção 72 compreende pelo menos um setor fusível 76. A seção fusível 76 é configurada para se romper quando o valor de um torque aplicado sobre a primeira porção 52 52 excede um valor limite predeterminado. Dito de outro modo, a seção fusível 76 é configurada para separar a primeira porção 52 da segunda porção 54 quando o sobretorque é aplicado sobre a primeira porção 52.

[0090] O valor limite predeterminado pode estar compreendido entre 25000 Nm e 100000 Nm.

[0091] Em especial, a árvore de transmissão 50 é dimensionada para transmitir um torque máximo em funcionamento normal e para se quebrar quando um sobretorque da ordem e 5 % a 15 % superior ao torque máximo nominal é encontrado. Um sobretorque pode por exemplo ser devido a um bloqueio no redutor 26.

[0092] O valor limite predeterminado depende do impulso da turbomáquina, da escolha da relação de redução do redutor 26, da velocidade de rotação da turbina, e da capacidade da seção fusível para assegurar a transmissão até o torque nominal, ao mesmo tempo em que assegura a ruptura instantânea no valor de sobretorque (levando para isso em consideração as margens de dimensionamento).

[0093] A seção fusível 76 pode se estender em pelo menos um setor angular da primeira seção 72. Dito de outro modo, somente uma parte da primeira seção 72 pode formar a seção fusível 76. A seção fusível 76 76 pode ser formada em uma pluralidade de setores angulares da primeira seção 72, por exemplo regularmente repartidos, em torno do eixo A.

[0094] Como representado nas figuras 4a a 4d, a seção fusível 76 pode ser de forma anular. Dito de outro modo, a primeira seção 72 pode compreender, em torno de todo o eixo A, a seção fusível 76. Assim a totalidade da primeira seção 72 pode formar a seção fusível 76.

[0095] A seção fusível compreende um ou uma pluralidade de orifícios transpassantes 78.

[0096] Os orifícios transpassantes 78 podem ser formados em um setor angular da seção fusível 76 em torno do eixo A, ou ser regularmente repartidos sobre a seção fusível 76 em relação ao eixo A.

[0097] Os orifícios transpassantes 78 podem ser de forma circular ou oblonga. Por exemplo, nas figuras 4a e 4c, os orifícios transpassantes 78 são de forma circular,

enquanto que nas figuras 4b e 4d, os orifícios transpassantes 78 são de forma oblonga. A forma oblonga dos orifícios transpassantes permite diminuir a seção entre dois orifícios consecutivos, sem aumentar o volume axial, e assim otimizar a regulagem do torque de seccionamento. Naturalmente, os orifícios transpassantes 78 podem também ser de forma poligonal ou qualquer.

[0098] Um orifício transpassante 78 permite por outro lado uma evacuação do óleo que teria podido e acumular ao nível da primeira seção 72.

[0099] De modo opcional, a primeira seção 72 pode compreender uma parte adelgaçada 80 da qual a espessura é inferior à espessura EPS da primeira seção 72. Por exemplo, a espessura EPA da parte adelgaçada 80 pode estar compreendida entre 70 % e 80 % da espessura EPS da primeira seção 72. A espessura EPA da parte adelgaçada 80 pode estar compreendida entre 1 mm e 5 mm. A espessura EPA da parte adelgaçada 80 pode variar ao longo do eixo A.

[0100] Em especial, a parte adelgaçada 80 pode compreender a seção fusível 76. A parte adelgaçada 80 pode se estender em no máximo 80 % do comprimento da primeira seção 72, quer dizer em no máximo 80 % da dimensão da primeira seção 72 ao longo do eixo A. De preferência, a parte adelgaçada 80 se estende em pelo menos 50 % do comprimento da primeira seção 72. De modo vantajoso, isso permite não fragilizar a primeira seção 72, ao mesmo tempo em que permite que se tenha uma seção fusível76 sobre a dita primeira seção 72 configurada para romper a árvore de transmissão 50 em duas partes distintas quão o valor de um torque aplicado sobre a primeira porção 52 excede um valor limite predeterminado.

[0101] A parte adelgaçada 80 pode ser formada em pelo menos um setor angular da seção fusível 76, e portando da primeira seção 72. Dito de outro modo, somente uma parte da seção fusível 76 pode compreender uma parte adelgaçada 80. A parte adelgaçada 80 pode ser formada em uma pluralidade de setores angulares da primeira seção 72, por exemplo regularmente repartidos, em torno do eixo A. A parte adelgaçada 80 pode ser anular. Assim, a seção fusível 76 pode compreender, em torno de todo o eixo A, uma parte adelgaçada 80.

[0102] As figuras 5a e 5b representam diferentes modos de realização de uma primeira seção 72.

[0103] Na figura 5a, a espessura da primeira seção 72 é constante.

[0104] Na figura 5b, a primeira seção 72 compreende uma parte adelgaçada 80. Aqui, o diâmetro interno da parte adelgaçada 80 é superior ao diâmetro interno DPSint da primeira seção 72, e o diâmetro externo da parte adelgaçada 80 é inferior ao diâmetro externo DPSext da primeira seção 72. Dito de outro modo, a primeira seção 72 é adelgaçada a partir do interior e a partir do exterior em relação ao eixo A. naturalmente, a primeira seção 72pode ser adelgaçada unicamente a partir do interior ou do exterior em relação ao eixo A.

[0105] Um orifício transpassante 78 pode ser definido de acordo com a equação seguinte: [Mat. 2]

[0106] com ROText a distância radialmente externa entre o orifício transpassante 78 e o eixo A, ROTint a distância radialmente interna entre o dito orifício transpassante 78 e o eixo A, Kt um fator de concentração de tensão gerado pelo dito orifício transpassante 78, RPSext o raio externo entre a primeira seção 72 e o eixo A e RPSint o raio interno entre a primeira seção 72 e o eixo A.

[0107] Por distância radialmente externa, é entendida a distância radial do orifício transpassante 78 ao nível do exterior da seção fusível 76 em relação ao eixo A, e portanto a distância radial do orifício transpassante 78 que é a mais afastada do eixo A. Por distância radialmente interna, é entendida a distância radial do orifício transpassante 78 ao nível do interior da seção fusível76 em relação ao eixo A, e portanto a distância radial do orifício transpassante 78 que é a mais próxima do eixo A.

[0108] O fator Kt depende da geometria da árvore de transmissão, do orifício transpassante 78, assim como do número de orifícios transpassantes 78 na seção fusível 76. A título de exemplo não limitativo, o fator Kt pode ser compreendido entre

1,2 e 5.

[0109] Um orifício transpassante78 tal como definido acima pode ser próprio para exercer a função fusível.

[0110] Em especial, a seção fusível 76 não é espessada localmente ao nível de um orifício transpassante 78, nem pelo interior, nem pelo exterior em relação ao eixo A. A seção fusível 76 é ou de espessura constante, ou compreende uma parte adelgaçada 80 a partir do interior e/ou do exterior em relação ao eixo A. Assim, a espessura da seção fusível 76 não é aumentada em torno do orifício transpassante

78. Isso permite que o orifício transpassante 78 seja próprio para exercer a função fusível.

[0111] Quando os meios de ligação compreendem uma pluralidade de foles 70, como representado notadamente na figura 3, cada fole 70 pode compreender uma primeira seção 72 e segundas seções 74.

[0112] Para pelo menos um dos foles 70, dito primeiro fole, a primeira seção72 desse fole 70 pode compreender uma seção fusível 76 que compreende um ou uma pluralidade de orifícios transpassantes 78 e que é configurada para se romper quando o valor de um torque aplicado sobre a primeira porção 52 excede um valor limite predeterminado. Dito de outro modo, pelo menos um dos foles 70 pode compreender uma seção fusível 76 em sua primeira seção 72, e portanto pelo menos um orifício transpassante 78 próprio para exercer uma função fusível. Em especial, somente um dos foles 70 pode compreender uma seção fusível 76 que tem pelo menos um orifício transpassante78 próprio para exercer uma função fusível em sua primeira seção 72. Um orifício transpassante78 do primeiro fole tem também o papel de drenagem do óleo acumulado.

[0113] Para os outros foles, ditos segundos foles, a primeira seção 72 desses foles não compreende uma seção fusível76, nem um orifício transpassante 78 próprio para exercer uma função fusível. Os segundos foles podem compreender um ou uma pluralidade de orifícios de drenagem do óleo, que são configurados para drenar o óleo acumulado ao nível da primeira seção do fole. Esses orifícios de drenagem do óleo não são capazes de exercer a função de fusível dos orifícios transpassantes 78.

[0114] Em variante, a primeira seção 72 de cada fole 70 da pluralidade de foles, quer dizer primeiro e segundo foles, pode compreender uma seção fusível 76 que compreende pelo menos um orifício transpassante 78 e que é configurada para se romper quando um sobretorque é aplicado sobre a primeira porção 52. Dito de outro modo, todos os foles compreendem orifícios próprios para exercer a função de fusível, esses orifícios permitindo também a drenagem do óleo acumulado ao nível da primeira seção de cada fole.

[0115] A invenção também se refere a um processo de proteção contra um sobretorque de uma árvore de transmissão 50 tal como descrito precedentemente.

[0116] O processo compreende uma etapa de ruptura da seção fusível quando o valor de um torque aplicado sobre a primeira porção 52 excede um valor limite predeterminado. Dito de outro modo, o processo compreende uma etapa de ruptura da árvore de transmissão 50 em duas partes distintas, a primeira porção 52 e a segunda porção 54, quando um sobre torque é aplicado sobre a primeira porção 52 da árvore de transmissão 50.

[0117] Isso permite vantajosamente proteger a linha de transmissão contra um torque elevado aplicado sobre um dos elementos da linha de transmissão.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Árvore de transmissão (50) de uma turbomáquina (10) de aeronave, que compreende: - uma primeira porção (52) que se estende longitudinalmente de acordo com um eixo (A) e que tem um primeiro diâmetro (D1), - uma segunda porção (54) que se estende longitudinalmente de acordo com o dito eixo (A) e que tem um segundo diâmetro (D2), e - meios de ligação (56) que ligam as ditas primeira e segunda porções e que são configurados para transmitir um torque da dita segunda porção (54) à dita primeira porção (52), os ditos meios de ligação (56) compreendem pelo menos um fole (70) que compreende: - uma primeira seção (72) que se estende longitudinalmente de acordo com o dito eixo (A) e que tem um diâmetro (DPS) superior aos ditos primeiro e segundo diâmetros, e - segundas seções (74) que se estendem radialmente ao dito eixo (A) e que enquadram a dita primeira seção (72), a dita árvore de transmissão (50) sendo caracterizada pelo fato de que a dita primeira seção (72) compreende pelo menos uma seção fusível (76) que compreende pelo menos um orifício transpassante (78) e que é configurada para se romper quando o valor de um torque aplicado sobre a dita primeira porção (52) excede um valor limite predeterminado.

2. Árvore de transmissão (50), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a espessura (E1, E2) das primeira e segunda porções (52, 54) é superior à espessura (EDS) das segundas seções (74) e/ou a espessura (EDS) das segundas seções (74) é superior à espessura (EPS) da primeira seção (72).

3. Árvore de transmissão (50), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a dita primeira seção (72) compreende uma parte adelgaçada (80) da qual a espessura (E PA) é inferior à espessura (EPS) da primeira seção (72), a dita parte adelgaçada (80) compreendendo a dita seção fusível (76).

4. Árvore de transmissão (50), de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que a parte adelgaçada (80) se estende em no máximo 80 % do comprimento da primeira seção (72).

5. Árvore de transmissão (50), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que a dita seção fusível (76) compreende uma pluralidade de orifícios transpassantes (78) regularmente repartidos em torno do dito eixo (A).

6. Árvore de transmissão (50), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que o ou cada orifício transpassante (78) é de forma circular ou oblonga.

7. Árvore de transmissão (50), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que o dito ou cada orifício transpassante (78) é definido tal que: com ROText a distância radialmente externa entre o dito orifício transpassante (78) e o dito eixo (A), ROTint a distância radialmente interna entre o dito orifício transpassante (78) e o dito eixo (A), Kt um fator de concentração de tensão gerado pelo dito orifício transpassante (78), RPSext o raio externo entre a dita primeira seção (72) e o dito eixo (A) e RPSint o raio interno entre a dita primeira seção (72) e o dito eixo (A).

8. Árvore de transmissão (50), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que os ditos meios de ligação (56) compreendem uma pluralidade de foles (70), cada fole (70) compreendendo: - uma primeira seção (72) que se estende longitudinalmente de acordo com o dito eixo (A) e que tem um diâmetro (DPS) superior aos ditos primeiro e segundo diâmetros, e - segundas seções (74) que se estendem radialmente ao dito eixo (A) e que enquadram a dita primeira seção (72), e para pelo menos um dos foles (70), a primeira seção (72) do dito fole (70) compreende pelo menos uma seção fusível (76) que compreende pelo menos um orifício transpassante (78) e que é configurada para se romper quando o valor de um torque aplicado sobre a dita primeira porção (52) excede um valor limite predeterminado.

9. Árvore de transmissão (50), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que a dita primeira porção (52) compreende uma primeira extremidade (58) que compreende dentados de engrenagem (60) e que é própria para ser ligada a um redutor (26) e uma segunda extremidade (62) ligada aos ditos meios de ligação (56), e a dita segunda porção (54) compreende uma primeira extremidade (64) que compreende caneluras (66) e que é própria para ser ligada a uma segunda árvore de transmissão (42) e uma segunda extremidade (68) ligada aos ditos meios de ligação (56).

10. Árvore de transmissão (50), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que o primeiro diâmetro (D1) é substancialmente igual ao segundo diâmetro (D2).

11. Árvore de transmissão (50), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que o primeiro diâmetro (D1) é diferente do segundo diâmetro (D2).

12. Árvore de transmissão (50), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de que o diâmetro (DPS) da primeira seção (72) é pelo menos 1,5 vezes superior aos primeiro e segundo diâmetros (D1, D2).

13. Turbomáquina (10) de aeronave, caracterizada pelo fato de que compreende: - uma árvore de transmissão (50) como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 12, - um redutor (26) ligado à dita primeira porção (52), e - uma segunda árvore de transmissão (42) ligada à dita segunda porção (54).

14. Processo de proteção contra um sobretorque de uma árvore de transmissão (50) de uma turbomáquina (10) como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que compreende uma etapa de ruptura da seção fusível (76) quando o valor de um torque aplicado sobre a primeira porção (52) excede um valor limite predeterminado.