ES2635554T3

ES2635554T3 - Caja de engranajes de toma de movimiento de una turbomáquina, que consta de una cadena cinemática con líneas de engranajes que discurren en planos no paralelos

Info

Publication number: ES2635554T3
Application number: ES13766610.3T
Authority: ES
Inventors: Jordanne Peltier; Frantz ARMANGE; Lambert Olivier Marie Demoulin; Alain Pierre Garassino; Nuria LLAMAS CASTRO; Stéphane PRUNERA-USACH; Bellal WAISSI
Original assignee: Safran Transmission Systems SAS; SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS; Safran Transmission Systems SAS
Priority date: 2012-09-03
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2017-10-04
Anticipated expiration: 2033-09-03
Also published as: JP2015532698A; FR2995053A1; EP2893171A1; CN104641084B; BR112015003943A2; FR2995053B1; JP6284530B2; US9803556B2; BR112015003943B1; CA2882816A1; BR112015003943A8; RU2015111158A; US20150204246A1; EP2893171B1; RU2641777C2; CA2882816C; CN104641084A; WO2014033416A1

Abstract

Caja de engranajes para fijación a una turbomáquina (4) para arrastrar al menos un equipo (10) anexo a la turbomáquina, que comprende un cárter (13), una cadena cinemática (24) que, interna al cárter, comprende una serie de engranajes, así como un órgano de toma de movimiento destinado a engranar con un árbol de transmisión de la turbomáquina, comprendiendo el cárter unos puntos de fijación (12) a la turbomáquina y al equipo, donde la cadena cinemática comprende tres líneas de engranajes situadas en planos no paralelos y unidas entre sí por engranajes de ligazón a intercaras de ligazón, que constan cada uno de ellos de un par de ruedas dentadas de ejes no paralelos, de las cuales, de manera característica, dos líneas extremas (15, 16) alojadas en dos ramas de cárter extremas (1, 2) que tienen cada una de ellas una dirección de extensión principal en una dirección esencialmente axial de la turbomáquina cuando la caja está fijada a la turbomáquina, y otra línea (17) alojada en una rama de cárter intermedia (3) que empalma dichas ramas extremas, discurriendo esencialmente en una dirección angular de la turbomáquina, en una porción de círculo, esencialmente perpendicular a dichas ramas extremas entre dichas ramas extremas y que rodea una porción de circunferencia de la turbomáquina cuando la caja está fijada a la turbomáquina, estando las ramas extremas (1, 2) separadas entre sí.

Description

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DESCRIPCION

Caja de engranajes de toma de movimiento de una turbomaquina, que consta de una cadena cinematica con lmeas de engranajes que discurren en planos no paralelos

La invencion trata de una caja de engranajes de toma de movimiento de una turbomaquina, destinada a transmitir el movimiento originario de la turbomaquina por mediacion de un arbol radial saliente de la misma, y a transmitirlo a diversos equipos anexos a la turbomaquina, tales como bombas, generadores de electricidad, etc., que son indispensables para el funcionamiento de la turbomaquina o para otros aparatos de una aeronave propulsada por esta turbomaquina. La transmision se efectua mediante una cadena cinematica que consta de engranajes sucesivos; esta cadena consta, en el presente documento, de lmeas de engranajes situadas en planos no paralelos.

Se denomina, en el presente documento, lmea de engranajes, un conjunto de engranajes adyacentes, que engranan en principio entre sf, cuyas ruedas dentadas estan situadas en un mismo plano o en planos paralelos; dicho de otro modo, los ejes de giro de las ruedas dentadas son todos ellos paralelos (perpendiculares a este plano o a estos planos paralelos) y se asume que las ruedas dentadas que engranan directamente entre sf discurren en un mismo plano; la lmea de engranajes puede, no obstante, proseguirse en planos paralelos, en caso de existir ruedas dentadas alineadas a lo largo de un mismo eje de giro o desfases de dentados en un mismo engranaje.

La caja de engranajes esencialmente comprende una cadena cinematica que consta del conjunto de las ruedas dentadas, que engranan entre sf al objeto de transmitir un movimiento, en el interior de un carter. Esta cadena esta enlazada con el arbol radial de la turbomaquina y con arboles de toma de movimiento de los equipos. La caja de engranajes esta fijada a la turbomaquina en la posicion deseada y los propios equipos estan fijados a la caja de engranajes. Un documento que describe una caja de engranajes de diseno conocido es US-A-12/0006137. Queda en el representado sucintamente el arbol motor 12 de la turbomaquina, el arbol radial 14 y la caja de engranajes propiamente dicha, que comprende una cadena cinematica que consta de ruedas dentadas 16 de dentado recto dentro de un carter 10. El equipo 22 esta situado sobre la caja en oposicion a la fijacion a la turbomaquina. Al ser paralelos todos los ejes de las ruedas dentadas 16, la caja de engranajes de este documento anterior comprende una unica lmea de engranajes en el sentido de la invencion.

Se pretende disminuir el espacio que ocupa el conjunto que comprende la caja de engranajes y los equipos sobre la turbomaquina. El diseno descrito en el documento anterior es insuficiente desde estos puntos de vista, puesto que la cadena cinematica de la caja es alargada en una direccion y, por tanto, voluminosa.

De una manera mas general, las cajas de engranajes existentes pertenecen a dos clases diferentes: las monocara, donde los equipos se ubican sobre una sola cara de la caja, y las de doble cara, donde lo estan sobre dos caras opuestas. En el primer diseno, la caja tiene que ser de gran longitud y la ocupacion angular de espacio alrededor de la turbomaquina generalmente es considerable (muchas veces, 200°), y en el segundo diseno, la que es considerable es la ocupacion de espacio en direccion axial.

La invencion trata de una caja de engranajes mejorada atendiendo a estos diferentes aspectos y que ofrece en particular una gran libertad de diseno, apta para llegar a una reduccion de la ocupacion de espacio del ensamble compuesto por la caja y por el conjunto de los equipos de los que es portadora.

De manera muy general, se renuncia al diseno original en el que la cadena cinematica se compone de una sola lmea de engranajes que discurren en un plano, ocasionalmente en una sola direccion, o en planos paralelos, como sucede en el documento US-A-12/0006137, o tambien en ramas paralelas y en planos secantes, tal como en el documento EP-2455597-A.

El documento WO 2013/126119 A1 es una tecnica anterior segun el artmulo 54(3) de la CBE.

En una forma general, la invencion es relativa a una caja de engranajes para fijacion a una turbomaquina para arrastrar al menos un equipo anexo a la turbomaquina, conforme a la primera reivindicacion.

La construccion de la cadena cinematica en varias lmeas de engranajes situadas en planos no paralelos permite disponer de una caja de engranajes, incluso de grandes dimensiones, por completo proxima al carter de la turbomaquina, sin excesiva ocupacion de espacio ni en la direccion radial ni en la direccion angular, no siendo la caja rectilmea. Se dispone, ademas, de una gran eleccion de caras de la caja de engranajes, que discurren en direcciones muy diferentes, para ubicar en ellas los equipos, lo cual tambien contribuye a limitar la ocupacion de espacio del ensamble.

Tal realizacion ilustra particularmente la magnitud en que se puede limitar la ocupacion de espacio con la invencion: la extension axial de la caja de engranajes se reduce merced a la division de la cadena cinematica en dos lmeas con posibilidad de discurrir a ambos lados de la turbomaquina, mientras que la propia rama intermedia tiene una ocupacion axial de espacio muy escasa, y su ocupacion angular de espacio es ventajosamente igual o inferior a una media vuelta, lo cual facilita mucho la instalacion de la caja de engranajes sobre la turbomaquina, mientras que las cajas de engranajes monocara conocidas tienen, muchas veces, una extension angular mayor, que hace restrictivo

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el montaje.

En otro diseno, que tambien hace uso de la division de la cadena cinematica en dos lmeas que discurren en direcciones esencialmente paralelas, estas dos lmeas pertenecen, con todo, a planos secantes, y la cadena cinematica presenta una porcion de ligazon a unos extremos longitudinales de las lmeas de engranajes; estas ultimas se alojan en respectivas ramas del carter que estan empalmadas entre sf en una arista y tienen conjuntamente una seccion en uve segun unas secciones perpendiculares a una direccion de extension principal de la caja de engranajes.

La ocupacion angular de espacio de la caja de engranajes se ve, en este caso, aun mas reducida; a costa de una moderada ocupacion axial de espacio, se dispone de un carter que tiene una gran superficie de colocacion de los equipos, sobre caras que tienen orientaciones muy diferentes entre st

Las sucesivas lmeas de engranajes que componen la cadena cinematica se pueden reunir mediante pinones conicos en los extremos de estas lmeas de engranajes y que definen engranajes de ligazon de ejes no paralelos, con posibilidad de ser concurrentes, aunque no necesariamente.

Algunas realizaciones de la invencion se describiran a continuacion por medio de las siguientes figuras; claro esta que son posibles otras formas de realizacion y que esta descripcion es puramente ilustrativa:

las figuras 1, 2, 3 y 4 ilustran una realizacion de la invencion; y

la figura 5, un posible arreglo para esta realizacion u otras.

Por medio de las figuras, se describe una realizacion de la invencion. La caja de engranajes tiene la forma general representada en la figura 1, con una forma tridimensional que comprende dos ramas extremas 1 y 2 esencialmente paralelas y rectilmeas (siendo posible, no obstante, una leve curvatura, representada en la figura 3) y una rama intermedia 3 esencialmente en porcion de cfrculo que une las anteriores y con las que es esencialmente perpendicular. La figura 2 ilustra que esta caja de engranajes se puede ubicar ventajosamente alrededor de una turbomaquina 4, por ejemplo en el lugar de un cuerpo de alta presion de la misma, ubicando las ramas extremas 1 y 2 en direccion axial a dicha turbomaquina, en unas generatrices diametralmente opuestas, tambien colindando entonces la rama intermedia 3 con la turbomaquina 4, describiendo esencialmente una media vuelta alrededor de ella, o menos. La caja de engranajes podna comprender un numero diferente de ramas que discurren en alineacion con la turbomaquina 4, una sola, por ejemplo, o mas de dos, y la rama intermedia 3 puede tener una extension angular menor que una media vuelta aproximada. Entonces se dispone de una amplia eleccion para el lugar de la toma de movimiento de arrastre de la turbomaquina 4, que puede llevarse a cabo directamente a partir de un arbol radial convencional perteneciente a la turbomaquina 4, o por mediacion de un arbol intermedio perteneciente a una caja separada y que engrana con el arbol radial. Asf, un arbol radial podra discurrir hasta una cara interna 5 (dirigida hacia la turbomaquina 4) de una cualquiera de las ramas 1, 2 y 3, mientras que un arbol intermedio podra discurrir hasta una de las caras exteriores de una de las ramas 1 a 3. Podra tratarse, en especial, de una de las caras superiores 6 (sensiblemente en el plano del sector de la turbomaquina 4) para las ramas extremas 1 y 2, una de las caras perifericas 7 (dirigidas radialmente hacia afuera) para las mismas ramas, o una cara frontal 8 (dirigida axialmente en oposicion a las ramas extremas 1 y 2) de la rama intermedia 3. En la figura 1 se indican, mediante la referencia 9, ciertas posibilidades de posiciones del arbol de transmision (radial o intermedio).

Los propios equipos 10 pueden ir montados sobre las caras superiores 6, perifericas 7 y axiales 8 opuestas, asf como sobre caras radialmente externas 11 de la rama intermedia 3. Aun se dispone de una considerable eleccion para la fijacion de la caja de engranajes a la turbomaquina 4, que puede efectuarse mediante empernados de puntos de fijacion 12 situados sobre el carter 13, utilizando ocasionalmente calces u otros soportes intermedios entre la turbomaquina 4 y, por ejemplo, algunas de las caras internas 5. Los equipos 10 van fijados al carter 13 por otros puntos de fijacion 12.

Por lo tanto, esta caja de engranajes da, de una manera general, una grandfsima eleccion en las posibilidades de arreglo, asf como la posibilidad de instalar un gran numero de equipos 10, al propio tiempo que se conserva una moderada ocupacion de espacio en todas las direcciones (axial, radial y angular) de la turbomaquina 4.

A continuacion pasamos a la descripcion mas detallada de esta caja de engranajes. La figura 3 muestra que esta se compone esencialmente de un carter 13 definitorio del contorno de las tres ramas 1, 2 y 3, y de una cadena cinematica 14, contenida dentro del carter 13 y en la cual se pueden distinguir tres lmeas de engranajes 15, 16 y 17, respectivamente alojadas en sendas ramas 1, 2 y 3. Cada una de ellas comprende ruedas dentadas 18, generalmente de dentado recto, que engranan entre sf para determinar engranajes rectos, haciendose uso de los ejes 19 de algunas de estas ruedas dentadas 18 para arrastrar en su giro a las partes moviles de los equipos 10, atravesando unas aberturas 20 del carter 13. Los ejes 19 son todos ellos paralelos en el interior de una misma lmea de engranajes 15, 16 o 17, pero tienen direcciones diferentes entre distintas lmeas de engranajes 15, 16 o 17. Por supuesto, el numero de ruedas dentadas 18, sus diametros, asf como las posiciones de las aberturas 20 que definen los ejes motores 19 de los equipos 10 se pueden elegir con bastante libertad, segun las velocidades de giro que se quiere transmitir y las posiciones de los equipos 10. Una abertura particular 21 esta destinada para la entrada del

arbol de transmision 9, que tambien comprende un pinon de ataque 22 que engrana con una cualquiera de las ruedas dentadas 18. El pinon de ataque 22 esta adyacente a la cadena cinematica 14, lo cual significa que esta seguina siendo continua en ausencia del mismo. No obstante, sena posible que el pinon de ataque fuera una rueda dentada perteneciente a la propia cadena cinematica.

5 La figura 4 representa la cadena cinematica 14 aisladamente. La union entre las tres lmeas de engranajes 15,16 y 17 se lleva a cabo mediante engranajes de ligazon 23 y 24 de ejes concurrentes o, mas generalmente, no paralelos. Cada uno de ellos se compone de un primer pinon conico 25, solidario y coaxial con una rueda dentada 18 terminal de la lmea de engranajes 17, y de un segundo pinon conico 26, igualmente solidario y coaxial con una rueda dentada 18 terminal de una de las lmeas de engranajes 15 o 16. Por lo tanto, estos engranajes de 10 ligazon 23 y 24 se encargan de la continuidad de la cadena cinematica 14 y de la facultad de moverla por completo sin mas que el pinon de ataque 22. Estos tambien permiten orientar cada una de las lmeas de engranajes 15, 16 y 17 en direccion a la respectiva rama 1, 2 o 3 y en planos no paralelos.

Consistina un diseno equivalente, desde el punto de vista cinematico, en sustituir los pinones conicos 25 y 26 por un pinon recto 48 y una corona dentada 49 sobre un plano, cosa que representa la figura 5, sin que resulten 15 modificados otros detalles de la realizacion.

Las lmeas de engranajes 15 y 16 que discurren dentro de las ramas extremas 1 y 2 de extensiones esencialmente axiales tienen asimismo direcciones de extension mas o menos axiales y discurren en planos esencialmente longitudinales con relacion a la turbomaquina 4, mientras que la lmea de engranajes 17 alojada en la rama intermedia 3 del carter tiene una direccion de extension esencialmente angular como ella y pertenece a un plano 20 esencialmente transversal de la turbomaquina 4.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Caja de engranajes para fijacion a una turbomaquina (4) para arrastrar al menos un equipo (10) anexo a la turbomaquina, que comprende un carter (13), una cadena cinematica (24) que, interna al carter, comprende una serie de engranajes, asf como un organo de toma de movimiento destinado a engranar con un arbol de transmision de la turbomaquina, comprendiendo el carter unos puntos de fijacion (12) a la turbomaquina y al equipo, donde la cadena cinematica comprende tres lmeas de engranajes situadas en planos no paralelos y unidas entre sf por engranajes de ligazon a intercaras de ligazon, que constan cada uno de ellos de un par de ruedas dentadas de ejes no paralelos, de las cuales, de manera caractenstica, dos lmeas extremas (15, 16) alojadas en dos ramas de carter extremas (1, 2) que tienen cada una de ellas una direccion de extension principal en una direccion esencialmente axial de la turbomaquina cuando la caja esta fijada a la turbomaquina, y otra lmea (17) alojada en una rama de carter intermedia (3) que empalma dichas ramas extremas, discurriendo esencialmente en una direccion angular de la turbomaquina, en una porcion de cfrculo, esencialmente perpendicular a dichas ramas extremas entre dichas ramas extremas y que rodea una porcion de circunferencia de la turbomaquina cuando la caja esta fijada a la turbomaquina, estando las ramas extremas (1, 2) separadas entre sr
2. Caja de engranajes segun la reivindicacion 1, caracterizada por que las lmeas extremas discurren en unas generatrices diametralmente opuestas de la turbomaquina (4).
3. Caja de engranajes segun una cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizada por que la cadena cinematica es continua e incluye una rueda dentada que engrana con un pinon de ataque (22) perteneciente al arbol de transmision, estando el pinon de ataque adyacente a la cadena cinematica.
4. Caja de engranajes segun una cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizada por que el pinon de ataque pertenece a la cadena cinematica.
5. Caja de engranajes segun una cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizada por que los engranajes de ligazon de ejes no paralelos se componen de pinones conicos coaxiales con otras ruedas dentadas de la cadena cinematica.