BRPI0621383A2

BRPI0621383A2 - conjunto que compreende uma caixa de transmissão de turbina a gás e pelo menos um motor de arranque/gerador, turbina a gás, motor aeronáutico, grupo auxiliar de potência com turbina a gás, e módulo de motor de arranque/gerador.

Info

Publication number: BRPI0621383A2
Application number: BRPI0621383-9A
Authority: BR
Inventors: Serge Berenger; Paul Kremer; Samuel Becquerelle; Alain Vassaux; Denis Vercherin
Original assignee: Hispano Suiza Sa
Priority date: 2006-02-27
Filing date: 2006-12-04
Publication date: 2012-07-10
Also published as: IL193665A0; JP4691168B2; ES2332331T3; EP1994269A1; RU2008138571A; BRPI0621383B1; JP2009528468A; ATE441027T1; KR101353221B1; US20090309461A1; CA2643598C; DE602006008831D1; CA2643598A1; EP1994269B1; US8013488B2; WO2007096493A1; KR20090007689A; RU2406846C2

Abstract

CONJUNTO QUE COMPREENDE UMA CAIXA DE TRANSMISSãO DE TURBINA A GáS E PELO MENOS UM MOTOR DE ARRANQUE/GERADOR, TURBINA A GáS, MOTOR AERONáUTICO, GRUPO AUXILIAR DE POTêNCIA COM TURBINA A GáS, E, MóDULO DE MOTOR DE ARRANQUE/GERADOR. Um motor de arranque/gerador acoplado mecanicamente à caixa de transmissão de turbina a gás compreende uma geratriz (10) com um rotor que forma indutor e um estator que forma induzido, e uma excitatriz (20) com um estator que forma indutor e um rotor que forma induzido ligado ao indutor da geratriz. O rotor (12) da geratriz e o rotor (22) da excitatriz são montados em uma árvore (54) comum com um pinhão (86) da caixa de transmissão, de um lado e de outro desse pinhão.

Description

"CONJUNTO QUE COMPREENDE UMA CAIXA DE TRANSMISSÃO DE TURBINA A GÁS E PELO MENOS UM MOTOR DE ARRANQUE/GERADOR, TURBINA A GÁS, MOTOR AERONÁUTICO, GRUPO AUXILIAR DE POTÊNCIA COM TURBINA A GÁS, E, MÓDULO DE MOTOR DE ARRANQUE/GERADOR" Plano de fundo da invenção

A invenção se refere às turbinas a gás e mais especialmente à montagem de um motor de arranque/gerador (ou S/G, para "Starter/Generator") em uma caixa de transmissão, ou caixa de engrenamento de acessórios. O domínio de aplicação da invenção é aquele das turbinas a gás para motores aeronáuticos, de aviões ou de helicópteros, assim como para grupos auxiliares de potência (ou APU, para "Auxiliary Power Unit").

Em uma turbina a gás, um certo número de equipamentos, ou acessórios, são acionados por uma transmissão mecânica a partir de uma potência mecânica retirada em uma árvore de turbina. Essa transmissão mecânica, que compreende um conjunto de pinhões alojados em um cárter, é denominada caixa de transmissão ou caixa de engrenamento de acessórios. Os acessórios compreendem notadamente diversas bombas para a produção de energia hidráulica, a alimentação em carburante, a lubrificação, assim como um ou vários S/G elétricos.

Quando a turbina a gás está em funcionamento, o ou cada S/G funciona como um gerador elétrico e produz uma tensão elétrica que alimenta um ou vários centros de distribuição de energia elétrica para o avião ou o helicóptero e seu ou seus motores. Quando a turbina a gás está parada, um S/G pode funcionar

como motor de arranque sendo para isso alimentado por uma fonte de energia exterior a fim de por em funcionamento a turbina a gás por colocação em rotação da árvore de turbina à qual a caixa de transmissão está conectada.

Um S/G de tipo conhecido compreende uma geratriz síncrona principal com um rotor principal e um estator principal, e uma excitatriz que tem um induzido no rotor e um indutor no estator. O induzido da excitatriz alimenta o rotor principal da geratriz síncrona através de uma ponte retificadora de diodos giratórios. Em modo geração de energia elétrica, o induzido da geratriz síncrona produz uma tensão alternativa em conseqüência do acionamento em rotação do indutor alimentado por uma corrente contínua fornecida pela ponte de diodos da excitatriz, a freqüência da tensão alternada produzida sendo variável em função da velocidade de rotação. Em modo de partida, o rotor principal alimentado pela excitatriz e o estator principal alimentado por uma tensão alternada a partir de uma fonte externa funcionam como um motor síncrono.

Um tal S/G conhecido é um equipamento relativamente volumoso que é habitualmente montado em um cárter especial em um lado da caixa de transmissão e que é mecanicamente ligado a essa última. Além dos equipamentos elétricos, o S/G compreende um circuito de lubrificação com um reservatório de lubrificante e uma bomba acionada por engrenagens. Disso resulta um volume e uma massa grandes, visto que vários S/G podem ser montados em uma mesma caixa de transmissão. Objeto e resumo da invenção 20 A invenção tem como objetivo propor uma integração de um

S/G em uma caixa de transmissão de uma turbina a gás que permita uma redução grande do volume e da ocupação de espaço, ao mesmo tempo em que preserva uma aptidão ao desmonte fácil.

Esse objetivo é atingido graças a um conjunto que compreende uma caixa de transmissão de turbina a gás e pelo menos um motor de arranque/gerador, ou S/G, acoplado mecanicamente à caixa de transmissão, conjunto no qual:

- a caixa de transmissão compreende um trem de engrenagens com vários pinhões, - o motor de arranque/gerador compreende uma geratriz com um rotor que forma indutor e um estator que forma induzido e uma excitatriz com um estator que forma indutor e um rotor que forma induzido ligado ao indutor da geratriz, e

- o rotor da geratriz e o rotor da excitatriz são montados em uma árvore comum com um pinhão introduzido no trem de engrenagens da caixa de transmissão, de um lado e de outro desse pinhão.

Uma tal montagem traz uma economia substancial de massa visto que é possível não ter uma ligação mecânica especial com a caixa de transmissão, o dito pinhão fazendo parte da caixa de transmissão quando o conjunto está montado.

Por outro lado, em relação a uma montagem do S/G em um lado da caixa de transmissão, uma diminuição grande do volume e um melhor equilíbrio das massas são obtidos pela disposição da geratriz síncrona e da excitatriz de um lado e de outro do pinhão.

Por outro lado, a caixa de transmissão e o S/G poderão partilhar os mesmos meios de lubrificação/resfriamento.

Vantajosamente, o induzido da excitatriz é ligado ao indutor da geratriz por uma ligação elétrica que atravessa o pinhão. Vantajosamente ainda, o induzido da excitatriz sendo ligado ao indutor da geratriz síncrona por uma ponte de diodos giratória que forma retificador, os diodos poderão ser sustentados pelo pinhão.

Pode por outro lado ser previsto um gerador de ímãs permanentes que tem um rotor montado na árvore comum. De preferência, o gerador de ímãs permanentes é montado no

mesmo lado do pinhão que a excitatriz, de maneira a contribuir para um bom equilíbrio das massas.

Em um modo de realização, o S/G forma com o pinhão e a árvore um módulo, ou módulo S/G, que pode ser acoplado à caixa de transmissão ou desacoplado dessa última por translação.

O desacoplamento do módulo S/G ou seu acoplamento com a caixa de transmissão podem ser realizados por translação paralelamente ou perpendicularmente ao eixo da árvore comum.

O módulo S/G pode ser alojado em uma caixa que apresenta pelo menos uma abertura através da qual o pinhão pode ser acoplado a pelo menos outro pinhão da caixa de transmissão.

Vantajosamente, o módulo S/G é alojado em uma caixa que se une de modo estanque a um cárter da caixa de transmissão. O módulo S/G pode ser alimentado em líquido de

lubrificação/resfriamento a partir de um circuito da caixa de transmissão.

Em um outro modo de realização, a caixa de transmissão e o S/G são alojados em um cárter comum.

Vantajosamente, nesse caso, o conjunto formado pela árvore com o dito pinhão e pelos rotores da geratriz e da excitatriz pode ser desacoplado da caixa de transmissão por translação paralelamente ao eixo da árvore.

Em cada modo de realização, dois S/G pelo menos poderão ser integrados à caixa de transmissão, cada S/G sendo montado em uma árvore comum com um pinhão da caixa de transmissão.

A invenção visa também uma turbina a gás que tem um conjunto formado por uma caixa de transmissão e pelo menos um motor de arranque/gerador, tal como definido antes, assim como um motor aeronáutico ou um grupo auxiliar de potência equipado com uma tal turbina a gás. A invenção visa ainda um módulo de motor de

arranque/gerador ou módulo S/G integrável em uma caixa de transmissão de turbina a gás, um tal módulo compreendendo uma geratriz com um rotor que forma indutor e um estator que forma induzido, uma excitatriz com um estator que forma indutor e um rotor que forma induzido ligado eletricamente ao indutor da geratriz, um pinhão e uma árvore na qual o rotor da geratriz e o rotor da excitatriz são montados em comum com o pinhão, de um lado e de outro do pinhão.

O módulo S/G pode ser alojado em uma caixa que apresenta 5 pelo menos uma abertura através da qual o pinhão pode ser acoplado a pelo menos um outro pinhão de caixa de transmissão.

De acordo com uma particularidade do módulo S/G, o induzido da excitatriz é ligado ao indutor da geratriz por uma ligação elétrica que atravessa o pinhão.

De acordo com uma outra particularidade do módulo S/G, o induzido da excitatriz é ligado ao indutor da geratriz por uma ponte de diodos giratória, os diodos sendo sustentados pelo pinhão.

O módulo pode compreender por outro lado um gerador de ímãs permanentes que tem um rotor montado na árvore comum.

Vantajosamente então, o gerador de ímãs permanentes é disposto do mesmo lado do pinhão que a excitatriz. Breve descrição dos desenhos

A invenção será melhor compreendida com a leitura da descrição feita abaixo, a título indicativo mas não limitativo, em referência

aos desenhos anexos nos quais:

- a figura 1 é um esquema muito simplificado de um motor com turbina a gás;

- a figura 2 é um esquema elétrico geral simplificado de um motor de arranque/gerador;

- a figura 3 é uma vista que mostra muito esquematicamente a

integração de um módulo S/G em uma caixa de transmissão de turbina a gás de acordo com um primeiro modo de realização da invenção;

- a figura 4 é uma vista em corte mais detalhada do módulo S/G da figura 3; - as figuras 5 e 6 são vistas que mostram muito esquematicamente a integração de um módulo S/G em uma caixa de transmissão de acordo com uma variante do primeiro modo de realização da invenção;

- a figura 7 é uma vista em corte mais detalhada do módulo

S/G das figuras 5 e 6;

- a figura 8 é uma vista que mostra esquematicamente a integração de um S/G em uma caixa de transmissão de acordo com um outro modo de realização da invenção.

Descrição detalhada dos modos de realização

Um domínio de aplicação da invenção é aquele dos motores de avião com turbina a gás, tal como aquele representado muito esquematicamente na figura 1, a invenção sendo no entanto aplicável a outros motores aeronáuticos com turbina a gás, tipicamente motores de helicópteros,assim como a grupos auxiliares de potência com turbina a gás.

O motor da figura 1 compreende uma câmara de combustão 1, os gases de combustão provenientes da câmara 1 acionando uma turbina de alta pressão 1 e 3 uma turbina de baixa pressão 3. A turbina 2 é acoplada por uma árvore a um compressor de alta pressão 4 que alimenta a câmara de combustão 1 com ar sob pressão enquanto que a turbina 3 é acoplada por uma outra árvore a uma ventoinha 5 na entrada do motor.

Uma caixa de transmissão 7, ou caixa de engrenamento de acessórios é ligada por uma tomada de potência mecânica 9 a uma árvore de turbina e compreende um conjunto de pinhões para o acionamento de diferentes acessórios, dos quais pelo menos um (geralmente dois) motor de arranque/gerador ou S/G.

A figura 2 mostra de modo simplificado o esquema elétrico geral de um S/G que compreende uma geratriz síncrona 10, uma excitatriz 20 e um gerador de ímãs permanentes, ou PMG (para "Permanent Magnet Generator") do qual as partes giratórias ou rotores são coaxiais e montados em uma mesma árvore rotativa de eixo A.

A geratriz síncrona 10 que forma máquina principal tem um rotor principal que forma indutor 12 e um estator principal que forma induzido 14. A excitatriz 20 tem um rotor que forma induzido 12 ao qual é ligada uma ponte de diodos giratória 24 que forma retificador, e um estator que forma indutor 26. O PMG 30 tem um rotor 32 que leva ímãs permanentes 34 e um estator que forma induzido 36.

Em modo de geração de energia elétrica, o indutor 12 da geratriz síncrona que é ligado ao retificador 24 recebe corrente contínua produzida pela excitatriz e uma tensão alternada é produzida pelo induzido 14 e é transmitida por um arnês 18 para um bus AC 42 de um circuito de distribuição de energia elétrica tal como uma rede de bordo 44 de um avião ou helicóptero. Um circuito de regulação 40, ou GCU (para "Generator Control Unit"), é alimentado pelo PMG 30 via um arnês 38. O circuito 40 recebe por uma linha 46 uma informação representativa do valor da tensão alternada de saída produzida pela geratriz IOe comanda a corrente contínua fornecida para o indutor 26 da excitatriz via um arnês 28 a fim de regular a amplitude da tensão de saída a um valor de referência, essa tensão tendo uma freqüência variável em função da velocidade de rotação da árvore A.

Em modo motor de arranque, o circuito de regulação 40 é alimentado em tensão por uma linha 48 a partir do bus AC 42 (ou de uma outra fonte), para assegurar seu funcionamento e para alimentar o indutor 26 da excitatriz em corrente alternada. No mesmo tempo, o induzido 14 é alimentado em corrente alternada pelo arnês 18 a partir do bus AC 42 (ou de uma outra fonte), o funcionamento sendo nesse caso aquele de um motor síncrono.

Um S/G tal como descrito acima, assim como seu funcionamento e sua regulação por um GCU, são de tipo conhecido em si, o PMG, a excitatriz e a geratriz síncrona formando, em modo de geração de potência elétrica, uma sucessão de estágios com amplificação de um estágio para o outro. Será notado que a presença do PMG não é exigida se o circuito de regulação 40 pode ser alimentado por outro lado. Será notado também que as funções do GCU poderiam ser integradas a um circuito de regulação eletrônica do motor, ou ECU (para "Engine Controle Unit").

As figuras 3 e 4 ilustram um modo de realização de uma integração, de acordo com a invenção, de um módulo S/G 50 em uma caixa de transmissão de uma turbina a gás. A caixa de transmissão 70 compreende um cárter 72 que contém um trem de engrenagens 80 e é acoplada mecanicamente por uma ligação de potência 90 a uma árvore de turbina de uma turbina a gás, tal como uma turbina de motor de avião ou de motor de helicóptero ou ainda de um APU.

O módulo S/G 50 compreende o S/G propriamente dito que é alojado no interior de um cárter ou caixa 52 com um pinhão 86 que é inserido entre dois pinhões 85, 87 do trem de engrenagens 80 com os quais ele engrena.

As partes giratórias da geratriz síncrona 10, da excitatriz e do PMG 30 que formam o S/G são montadas em uma árvore 54 em comum 20 com o pinhão 86. A geratriz síncrona 10 é montada de um lado do pinhão 86 enquanto que a excitatriz 20 e o PMG 30 são montados do outro lado, para limitar o desequilíbrio de massas entre os dois lados do pinhão 86, e, em conseqüência disso, para limitar o balanço do módulo S/G 50 na caixa de transmissão 70.

A árvore 54 é sustentada na caixa 52 por mancais de rolamentos 53a, 53b. A árvore 54 pode ser realizada de uma só peça ou em várias partes alinhadas axialmente e solidárias em rotação. No exemplo ilustrado, o rotor da geratriz é inserido entre duas partes tubulares da árvore 54. O pinhão 86 pode ser realizado em uma só parte com a árvore 54 ou uma parte dessa última, ou pode ser realizado separadamente e acoplado em rotação com a árvore 54 por uma ligação de caneluras, por exemplo.

O rotor principal que leva os enrolamentos do indutor 12 da geratriz é assim montado na árvore 54 enquanto que o estator principal que leva os enrolamentos do induzido 14 é fixado à caixa 52, no interior dessa última. O arnês 18 ligado ao induzido 14 atravessa a caixa 52 de modo estanque para se prolongar no exterior ou ser ligado a um bloco de conexão 55.

De modo similar, o rotor da excitatriz 20 que leva os enrolamentos do induzido 22 é montado na árvore 54 enquanto que o estator da excitatriz que leva os enrolamentos do indutor 26 é fixado à caixa 52, no interior dessa última. A ponte de diodos giratória que forma retificador é ligada, por um lado, ao induzido 22 do lado do pinhão 66 onde se encontra esse induzido e, por outro lado ao indutor 12 da geratriz síncrona do outro lado do pinhão 66. A ligação entre o induzido 22 e o indutor 12 passa através de uma passagem 86a formada no pinhão 86. Os diodos da ponte giratória 24 são vantajosamente sustentados pelo pinhão 86 sendo para isso alojados em um ou vários rasgos 86b formados em uma face do pinhão 66 voltada na direção da excitatriz 20 ou da geratriz 10. Assegura-se assim uma retenção eficaz dos diodos que evita sua danificação e a danificação de suas conexões pelo movimento de rotação. A corrente de alimentação do indutor 26 da excitatriz é levada por um arnês 28 que se une a um conector 56 fixado na superfície externa da caixa 52 atravessando para isso essa última de modo estanque.

No exemplo ilustrado, o PMG 30 é montado na ponta de árvore 54, a excitatriz 20 sendo situada entre o pinhão 66 e o PMG 30. Os ímãs 34 do PMG são fixados na árvore 54 enquanto que os enrolamentos do induzido 36 do PMG situados em frente aos ímãs 34 são sustentados por uma peça 37 fixada na caixa 52, no interior dessa última. A corrente produzida pelo PMG é transportada por um arnês 38 que, como o arnês 28, se une ao conector 56 passando para isso através da caixa 52. Como indicado mais acima, o PMG poderia ser omitido.

A caixa 52 tem uma forma geral cilíndrica de mesmo eixo A que a árvore 54 e compreende uma parte 52a no interior da qual a geratriz 10 é essencialmente alojada, uma parte 52ç, no interior da qual a excitatriz 20 e o PMG 30 são alojados, e uma parte intermediária 52b que une as partes 52a e 52ç e no interior da qual se encontra o pinhão 86. Em suas extremidades axiais, a caixa 52 é fechada de modo estanque por tampas. A parede da parte intermediárias 52b apresenta aberturas 57a,

57b formadas em zonas opostas dessa parede e através das quais o pinhão 86 pode engrenar com os pinhões 85 e 87. Quando o módulo 50 é integrado à caixa de transmissão (figura 4), as partes 52a e 52ç da caixa 52 são salientes para o exterior a partir das faces externas das paredes laterais opostas 74, 76 do cárter 72 da caixa de transmissão 70.

No exemplo das figuras 3 e 4, o módulo 50 pode ser extraído da caixa de transmissão 70, com desacoplamento do pinhão 86 em relação aos pinhões 85 e 87, ou pode ser integrado à caixa de transmissão 70, com acoplamento do pinhão 86 aos pinhões 85 e 87, por um movimento de 20 translação paralelo ao eixo A. Na figura 3, o módulo 50 é representado parcialmente extraído da caixa de transmissão 70.

A extração (desacoplamento) do módulo 50 ou sua integração (acoplamento) são, nesse exemplo realizadas no lado da parede 74 onde se encontra a parte 52a da caixa 52. Por ocasião do movimento de desacoplamento ou acoplamento, a parte 52ç da caixa 52 passa através das aberturas circulares coaxiais 74a, 76a formadas nas paredes 74 e 76 e entre os pinhões 85 e 87, enquanto que a parte intermediárias 52b da caixa 52 passa através da abertura 74a. As dimensões respectivas das partes 52b, 52ç das aberturas 74a, 76a e da distância entre os pinhões 85, 86 são escolhidas em conseqüência disso. A parte 52a leva um flange externo 58, na proximidade de sua conexão com a parte intermediária 52b, flange pelo qual o movimento de acoplamento da caixa é limitado por entrada em batente contra a parede 74 do cárter 72, essa entrada em batente coincidindo com o acoplamento do pinhão 86 com os pinhões 85 e 87.

A caixa 52 é fixada ao cárter 72 por exemplo por cavilhamento do flange 58 na parede 74. Outros modos de fixação poderão naturalmente ser adaptados como modos de fixação rápida de tipo conhecido com órgãos de travamento elasticamente deformáveis.Substancialmente ao nível das conexões entre as partes 52a e

52b, e entre as partes 52b e 52ç, a parede externa da caixa se ajusta nas aberturas 74a e 76a com interposição de juntas de estanqueidade respectivas 74b, 76b. Realiza-se assim uma montagem estanque do módulo S/G 50 na caixa de transmissão 70, as frestas 57a, 57b se abrindo unicamente no interior do cárter 72 quando o módulo 50 é integrado à caixa de transmissão.

Um conduto 59 de alimentação do módulo S/G com líquido de resfriamento e de lubrificação é previsto em um relevo 52d da caixa 52 e se abre na superfície do flange 58 voltada para a parede 74 para ser conectado a uma canalização 78 ligada ao circuito de resfriamento e de lubrificação da caixa de transmissão 70. A ligação estanque entre o conduto 59 e a canalização 78 é realizada por uma conexão 79 através da parede 74. O conduto 59 é ligado a um circuito 14a de resfriamento do induzido 14 da geratriz 10 e é por outro lado ligado a pulverizadores (não representados) que asseguram notadamente a lubrificação dos mancais 53a, 53b e que formam uma névoa de óleo no interior da caixa 52. O líquido de resfriamento e de lubrificação é recuperado (flechas f) no cárter 72 através da fresta 57a para ser recolocado em circulação pelo circuito de resfriamento e de lubrificação da caixa de transmissão. O volume interno da parte 52ç da caixa 52 sendo isolado do resto da caixa pela montagem do mancai 53b substancialmente ao nível da conexão entre as partes 52b e 52ç, passagens são formadas no suporte do mancai 53b para a circulação do líquido para a parte 52ç da caixa e para fora dessa última.

Ainda que tenha sido descrita uma caixa 52 geralmente cilíndrica com aberturas 74a, 76a circulares, outras formas da caixa poderão ser adotadas, as formas das aberturas 74a, 76a sendo escolhidas em conseqüência disso.

Por outro lado, ainda que tenha sido mostrada a integração de um só módulo S/G 50, vários tais módulos, geralmente dois, serão integrados à caixa de transmissão 70, em diferentes níveis do trem de engrenagens.

As figuras 5 a 7 ilustram uma variante de realização de uma integração, de acordo com a invenção, de um módulo S/G em uma caixa de transmissão de uma turbina a gás.

Essa variante de realização se distingue daquela das figuras 3 e 4 essencialmente pelo fato de que o módulo S/G 150 é integrado à caixa de transmissão 70 em uma extremidade dessa última e pode ser acoplado à caixa ou desacoplado da mesma, por um movimento de translação perpendicular ao eixo A do módulo S/G.

Os elementos comuns às figuras 3 e 4, por um lado, e às figuras 5 a 7, por outro lado, levam as mesmas referências.

O módulo S/G 150 se distingue do módulo S/G 50 pela realização da caixa 152 do módulo, os outros elementos constitutivos do módulo 150, principalmente a geratriz 10, a excitatriz 20, o PMG 30 e o pinhão 86 montado na árvore comum 54 sendo semelhantes àqueles do módulo 50.

A caixa 152 tem uma forma geral cilíndrica e, em sua parte central, apresenta uma pare de conexão tubular 152d que é solidária da caixa 152 e define uma abertura 153. A abertura 153 se situa em um plano e é circundada por um flange externo 158. A caixa 152 se une ao cárter 72 da caixa de transmissão, em uma extremidade desse cárter onde é formada uma abertura 73, de forma correspondente à abertura 153. A ligação entre a caixa 152 e o cárter 72 é realizada por exemplo por cavilhamento do flange 158 em um flange similar 73a do cárter 72 que circunda a abertura 73. Umajunta de estanqueidade 73b entre os flanges 172 e 73 permite uma montagem estanque do módulo S/G 150 na caixa de transmissão 70. Outros meios de ligação poderão ser utilizados, tais como meios de ligação rápida conhecidos com travamento por elementos elasticamente deformáveis. Ainda que tenham sido representadas aberturas 153 e 73 de forma retangular, outras formas poderão ser adotadas. Por outro lado, a superfície de conexão entre a caixa 152 e o cárter 72 poderá ser plana ou não.

A integração ou acoplamento do módulo S/G 150 à caixa de transmissão 70 e sua extração, ou desacoplamento em relação à caixa de transmissão ao feitos por translação perpendicularmente ao eixo A. O pinhão 86 engrena com o pinhão 87 do trem de engrenagens da caixa de transmissão através das aberturas 73 e 153.

Um conduto 159 de alimentação do módulo S/G com líquido de resfriamento e de lubrificação é previsto em um relevo da parte de conexão 20 152d e se abre na superfície do flange 158 voltada para o flange 73a. O conduto 159 é conectado a uma canalização 178 ligada ao circuito de resfriamento e de lubrifícação da caixa de transmissão 70. A ligação entre o conduto 159 e a canalização 178 é realizada por uma conexão 179 através dos flanges 158 e 73a.

A circulação do líquido de resfriamento e de lubrifícação é realizada como descrito mais acima a propósito do módulo S/G 50, com retorno no cárter 72 da caixa de transmissão através das aberturas 173 e 73.

Ainda que tenha sido considerada uma caixa 152 de forma geral cilíndrica, outras formas são possíveis, visto que a restrição de inserção da caixa através das aberturas do cárter 72 e entre dois pinhões do trem de engrenagens da caixa de transmissão não existe.

Por outro lado, um segundo módulo S/G 150 poderá ser integrado à caixa de transmissão na outra extremidade dessa última. Também será possível integrar uma caixa S/G 50 e uma caixa S/G 150 em uma mesma caixa de transmissão.

A figura 8 ilustra um outro modo de realização de uma integração, de acordo com a invenção, de um S/G em uma caixa de transmissão de uma turbina a gás. Mesmas referências numéricas são atribuídas aos elementos comuns com aqueles do modo de realização da figura 4. A caixa de transmissão 70 compreende um cárter 72 que contém um trem de engrenagens 80 e é acoplada mecanicamente a uma árvore de turbina de uma turbina a gás, tal como uma turbina de motor de avião ou de motor de helicóptero ou ainda de um APU. O S/G é integrado em um pinhão 86 do trem de engrenagens

80 da caixa de transmissão, o pinhão 86 sendo inserido entre pinhões 85 e 87. Um S/G suplementar poderá ser integrado do mesmo modo em um outro pinhão. As partes giratórias da geratriz síncrona 10, da excitatriz 20 e do PMG 30 são montadas em uma árvore 54 comum com o pinhão 86, por exemplo formando uma só peça com esse último. A árvore 54 é sustentada no cárter 72 por mancais de rolamentos 53a, 53b.

A geratriz síncrona 10 é montada de um lado do pinhão 86 enquanto que a excitatriz 20 e o PMG 30 são montados do outro lado.

O rotor principal que leva os enrolamentos do indutor 12 da geratriz é montado na árvore 54 enquanto que o estator principal que leva os enrolamentos do induzido 14 é fixado ao cárter 72. O arnês 18 ligado ao induzido 14 atravessa o cárter 72 de modo estanque para se prolongar no exterior ou ser ligado a um bloco de conexão 55.

De modo similar, o rotor da excitatriz 20 que leva os enrolamentos do induzido 22 é montado na árvore 54 enquanto que o estator da excitatriz que leva os enrolamentos do indutor 26 é fixado ao cárter 72. A ponte de diodos giratória 24 que forma retificador é ligada, por um lado, ao induzido 22 no lado do pinhão 54 onde se encontra esse induzido e, por outro lado ligada ao indutor 12 da geratriz síncrona do outro lado do pinhão 86 passando para isso através de uma passagem 86a formada no pinhão. Os diodos da ponte giratória 24 são vantajosamente sustentados em alojamentos 86b formados na face do pinhão 86 voltada para a excitatriz 20, a fim de assegurar uma retenção eficaz dos diodos que evita a danificação dos mesmos e a danificação de suas conexões pelo movimento de rotação. A corrente de alimentação do indutor 26 da excitatriz é levada por um arnês 28 que se une a um conector 56 fixado na superfície externa do cárter 72 que atravessa para isso esse último de modo estanque.

No exemplo ilustrado, o PMG é alojado em um rasgo axial 60 formado na ponta da árvore 54. Os ímãs 34 do PMG são fixados na superfície interna cilíndrica do rasgo 60 enquanto que os enrolamentos do induzido 36 do PMG situados em frente aos ímãs são sustentados por uma haste axial 68 fixada no cárter 72. Essa montagem do PMG permite reduzir a dimensão axial do S/G e contribui portanto para a compacidade do conjunto, o rotor e o estator da excitatriz circundando o PMG. Em variante, será possível evidentemente montar o PMG de modo deslocado axialmente em relação à geratriz com os ímãs fixados na periferia da árvore 54 e circundados pelo induzido do PMG fixado no cárter 72. A corrente produzida pelo induzido 36 é transportada por um arnês 38 que, como o arnês 28, se une ao conector 56 passando para isso de modo estanque através do cárter 72.

O conjunto formado pela arvora 54 com o pinhão 86, pelo rotor da excitatriz 20, pelo rotor do PMG e pelo rotor principal da geratriz síncrona 10 pode ser desmontado sendo para isso extraído da caixa de transmissão por translação paralelamente ao eixo da árvore 54. No exemplo ilustrado, essa extração é realizável a partir do lado da geratriz síncrona 10. É nesse caso desejável, para facilitar essa extração, que o diâmetro externo do rotor da excitatriz 20 seja inferior à distância mínima entre os dentes dos pinhões que engrenam com o pinhão 86 (ou de modo substancialmente equivalente, inferior ao diâmetro do pinhão 86 ao nível dos intervalos entre os dentes). Do mesmo modo, é desejável que o diâmetro do pinhão 86 ao nível do topo dos dentes seja inferior ao diâmetro interior do estator da geratriz síncrona 10.

A integração do S/G na caixa de transmissão com um cárter comum 72 de acordo com o modo de realização da figura 8 traz não somente uma diminuição de volume e de massa mas permite beneficiar por outro lado, para o S/G, dos meios de resfriamento e de lubrificação da caixa de transmissão, o resfriamento e a lubrificação sendo correntemente obtidos por criação, com o auxílio de um ou vários vaporizadores, de uma nevoa de óleo no interior do cárter.

A integração de acordo com a invenção de um ou vários S/G em uma caixa de transmissão de turbina a gás traz uma diminuição de volume e de massa, permite repartir fontes para o resfriamento e a lubrificação entre o S/G e a caixa de transmissão, ao mesmo tempo em que permite uma aptidão para a desmontagem. No modo de realização das figuras 3 a 7, a aptidão para a desmontagem e a montagem do módulo S/G sendo especialmente rápidas e fáceis, preserva-se, no caso de um motor de avião, a capacidade de retirar um módulo S/Ge substituí-lo por uma intervenção rápida sob a asa do avião.

Claims

1. Conjunto que compreende uma caixa de transmissão de turbina a gás e pelo menos um motor de arranque/gerador acoplado mecanicamente à caixa de transmissão, conjunto caracterizado pelo fato de que: - a caixa de transmissão compreende um trem de engrenagens com vários pinhões, - o motor de arranque/gerador compreende uma geratriz com um rotor que forma indutor e um estator que forma induzido e uma excitatriz com um estator que forma indutor e um rotor que forma induzido ligado ao indutor da geratriz, e - o rotor da geratriz e o rotor da excitatriz são montados em uma árvore comum com um pinhão introduzido no trem de engrenagens da caixa de transmissão, de um lado e de outro desse pinhão.

2. Conjunto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o induzido da excitatriz é ligado ao indutor da geratriz por uma ligação elétrica que atravessa o dito pinhão.

3. Conjunto de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato de que o induzido da excitatriz é ligado ao indutor da geratriz por uma ponte de diodos giratória, os diodos sendo sustentados pelo dito pinhão.

4. Conjunto de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que ele compreende por outro lado um gerador de ímãs permanentes que tem um rotor que leva ímãs permanentes e um estator que forma induzido, o rotor do gerador de ímãs permanentes sendo montado na dita árvore comum.

5. Conjunto de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o gerador de ímãs permanentes é disposto no mesmo lado do dito pinhão que a excitatriz.

6. Conjunto de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o motor de arranque/gerador forma com o dito pinhão e a árvore um módulo que pode ser acoplado à caixa de transmissão ou desacoplado dessa última por translação.

7. Conjunto de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o acoplamento ou desacoplamento do módulo são realizados paralelamente ao eixo da árvore comum.

8. Conjunto de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o acoplamento ou desacoplamento do módulo são realizados perpendicularmente ao eixo da árvore comum.

9. Conjunto de acordo com uma qualquer das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que o módulo é alojado em uma caixa que apresenta pelo menos uma abertura através da qual o dito pinhão pode ser acoplado a pelo menos outro pinhão da caixa.

10. Conjunto de acordo com uma qualquer das reivindicações -6 a 8, caracterizado pelo fato de que o módulo é alojado em uma caixa que se une de modo estanque a um cárter da caixa de transmissão.

11. Conjunto de acordo com uma qualquer das reivindicações 6 a 9, caracterizado pelo fato de que o módulo é alimentado em líquido de lubrificação/resfriamento a partir de um circuito da caixa de transmissão.

12. Conjunto de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a caixa de transmissão e o motor de arranque/gerador são alojados em um cárter comum.

13. Conjunto de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o conjunto formado pela árvore com o dito pinhão e pelos rotores da geratriz e da excitatriz pode ser desacoplado da caixa de transmissão por translação paralelamente ao eixo da árvore.

14. Conjunto de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que ele compreende pelo menos dois motores de arranque/geradores cada um deles montado em uma árvore comum com um pinhão da caixa de transmissão.

15. Turbina a gás que tem uma caixa de transmissão acoplada mecanicamente a uma árvore da turbina e pelo menos um motor de arranque/gerador, caracterizada pelo fato de que a caixa de transmissão e o motor de arranque/gerador formam um conjunto de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 14.

16. Motor aeronáutico com turbina a gás caracterizado pelo fato de que ele tem uma turbina de acordo com a reivindicação 15.

17. Grupo auxiliar de potência com turbina a gás caracterizado pelo fato de que ele tem uma turbina de acordo com a reivindicação 15.

18. Módulo de motor de arranque/gerador integrável em uma caixa de transmissão de turbina a gás, caracterizado pelo fato de que ele compreende uma geratriz com um rotor que forma indutor e um estator que forma induzido, uma excitatriz com um estator que forma indutor e um rotor que forma induzido ligado ao indutor da geratriz, um pinhão e uma árvore na qual o rotor da geratriz e o rotor da excitatriz são montados em comum com o pinhão, de um lado e de outro do pinhão.

19. Módulo de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que ele é alojado em uma caixa que apresenta pelo menos uma abertura através da qual o dito pinhão pode ser acoplado a pelo menos um outro pinhão de caixa de transmissão.

20. Módulo de acordo com uma qualquer das reivindicações 18 e 19, caracterizado pelo fato de que o induzido da excitatriz é ligado ao indutor da geratriz por uma ligação elétrica que atravessa o pinhão.

21. Módulo de acordo com uma qualquer das reivindicações 18 a 20, caracterizado pelo fato de que o induzido da excitatriz é ligado ao indutor da geratriz por uma ponte de diodos giratória, os diodos sendo sustentados pelo dito pinhão.

22. Módulo de acordo com uma qualquer das reivindicações 18 a 21, caracterizado pelo fato de que ele compreende por outro lado um gerador de ímãs permanentes que tem um rotor montado na árvore comum.

23. Módulo de acordo com a reivindicação 22, caracterizado 5 pelo fato de que o gerador de ímãs permanentes é situado do mesmo lado do dito pinhão que a excitatriz.