FR2989748A1

FR2989748A1 - Procédé d'alignement de la bride

Info

Publication number: FR2989748A1
Application number: FR1351346A
Authority: FR
Inventors: Walter Ernest Ainslie; David Ronald Adair
Original assignee: Hamilton Sundstrand Corp
Current assignee: Hamilton Sundstrand Corp
Priority date: 2012-04-19
Filing date: 2013-02-18
Publication date: 2013-10-25
Anticipated expiration: 2033-02-18
Also published as: FR2989748B1; US20130276454A1; US9562569B2

Abstract

Un procédé pour aligner des brides (17, 19) sur deux composants (11, 13) pour aligner et transférer un couple d'un composant (11) à l'autre (13) utilise une pluralité de régions échancrées (21) sur la périphérie d'une bride (19), sur un composant (11) ; et une pluralité de régions en relief (23) sur la périphérie d'une bride (17) sur l'autre composant (13), les régions en relief (23) étant dimensionnées et formées pour mettre en prise les régions échancrées (21) sur la bride (19) lorsqu'elles sont axialement alignées pour transférer le couple entre elles.

Description

PROCEDE D'ALIGNEMENT DE BRIDE CONTEXTE Lorsque deux brides de serrage sont assemblées ensemble, telles que la bride d'un démarreur assemblée à une boîte à engrenages, leur position de synchronisation relative est typiquement contrôlée en utilisant une broche dans une bride et un trou dans l'autre bride. L'ajout d'une broche à une bride est réalisé en perçant un trou perpendiculaire à la face de la bride et en installant une broche. Cette broche est comprimée dans la bride et est retenue par un ajustement avec serrage avec la bride. Cet ajustement avec serrage se traduit par des contraintes de traction dans la bride qui peuvent réduire la durée de vie de la bride dans des environnements très vibratoires. Par exemple, le couplage bride à bride des démarreurs aux boîtes à engrenages des moteurs de turbine à gaz est important parce que le démarreur communique un degré élevé de vibration et de couple, en particulier lorsque le démarreur est hydraulique. Des efforts faits pour utiliser les broches et les trous ne se sont pas avérés efficaces pour venir à bout d'un couple et des vibrations élevés pendant l'utilisation, comme avec les moteurs électriques de démarreur et les boîtes à engrenages. Les brides se couplent, mais en raison des contraintes dans les brides et/ou en raison de la broche ou du trou, les brides ne peuvent pas survivre de manière adéquate pendant l'utilisation opérationnelle. RESUME La présente invention est capable de coupler les brides de deux composants tels que des moteurs électriques de démarreur aux boîtes à engrenages et qui fonctionnent avec des vibrations élevées et un couple élevé sans défaillance, rendant ainsi l'utilisation des moteurs électriques de démarreur à haute performance commercialement viable. Les brides sont synchronisées l'une part rapport à l'autre en formant une pluralité de découpes en forme d'échancrure sur la périphérie d'une bride et une pluralité correspondante de régions en relief ou bossages sur la périphérie de l'autre bride. La zone découpée et les régions en relief se couplent pour fournir l'alignement des brides et pour transférer le couple sans affecter de manière indésirable chaque bride.

La forme spécifique des régions échancrées ou découpées sur la bride dépend de la quantité de métal de bride disponible et de la taille et de la forme des bossages ou des régions en relief. Si les régions découpées sont configurées en premier lieu, alors les régions en relief sont conçues pour les mettre en prise. Au contraire, si les régions en relief sont formées en premier lieu, les régions découpées sont conçues pour les mettre en prise. A la fois les échancrures et les régions en relief peuvent être formées par n'importe quel procédé normal. Les usiner s'est avéré efficace. On propose un procédé d'alignement de brides sur deux composants afin d'aligner et de transférer le couple d'un composant à l'autre, le procédé comprenant les étapes consistant à : positionner une première bride en alignement axial avec une seconde bride de sorte qu'une première face de contact de la première bride est en contact avec une seconde face de contact de la seconde bride, et de sorte que chacune d'une pluralité de régions en relief s'étendant à partir de la première face de contact s'étende dans et se couple avec l'une d'une pluralité de régions échancrées dans la seconde bride ; et serrer les première et seconde brides ensemble. De manière avantageuse, la pluralité de régions en relief peuvent être formées en usinant une surface de la bride, en laissant uniquement les régions en relief. De manière avantageuse, la pluralité de régions échancrées et la pluralité de 20 régions en relief peuvent avoir des surfaces qui se couplent en contact les unes par rapport aux autres, par exemple des surfaces incurvées. De manière avantageuse, les deux composants peuvent être des composants d'un moteur de turbine à gaz. De manière avantageuse, les deux composants peuvent être un moteur électrique 25 de démarreur et une boîte à engrenages. On propose également un ensemble comprenant : un premier composant ayant une bride avec une pluralité de régions échancrées sur la périphérie de la bride ; et un second composant ayant une bride avec une pluralité de régions en 30 relief sur la périphérie de sa bride, les régions en relief étant dimensionnées et formées pour mettre en prise et se coupler avec les régions échancrées sur la première bride de composant lorsque les composants sont axialement alignés pour transférer le couple entre eux. On propose en outre un moteur de turbine à gaz comprenant l'ensemble tel que 35 décrit ci-dessus. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est une vue en perspective d'une bride de moteur électrique de démarreur assemblée sur une bride de boîte à engrenages selon la présente invention. La figure 2A est une vue en perspective de l'ensemble de la figure 1, avec le dispositif de serrage retiré pour présenter la mise en prise d'une découpe échancrée sur une bride et une région en relief sur l'autre bride. La figure 2B est une vue en éclaté de la région en relief sur la bride du moteur électrique de démarreur des figures 1 et 2A. DESCRIPTION DETAILLEE La figure 1 illustre un montage ou une liaison de composant de moteur de turbine à gaz typique de deux parties du moteur en utilisant des brides pour aligner et transférer le couple entre les parties. Le composant de moteur 10, comprend généralement un moteur électrique de démarreur 11 (représenté uniquement en tant que montant) couplé avec une boîte à engrenages 13, représentée uniquement en partie. Le dispositif de serrage 15 entoure la périphérie de la jonction du moteur électrique de démarreur 11 et de la boîte à engrenages 13. La boîte à engrenages 13 a une bride 17 qui doit mettre en prise une bride 19 similaire sur le moteur électrique de démarreur 11, représenté plus clairement sur la figure 2A avec le dispositif de serrage 15 retiré. La bride 17 de la boîte à engrenages a une pluralité de zones échancrées 21. Dans un mode réalisation, les zones échancrées 21 s'étendent à partir d'un bord jusqu'à un intérieur de la bride et sont éloignées de 90° autour d'une périphérie de la bride 17. Le moteur électrique de démarreur 11 a une pluralité de régions en relief 23 autour d'une périphérie de la bride 19 qui sont montées pour s'adapter dans les zones échancrées 21, à nouveau espacées à 90°. Comme cela ressort clairement sur la figure 2, les zones échancrées 21 et les zones en relief 23 se couplent de sorte que lorsque les brides 17 et 19 sont axialement alignées (c'est-à-dire que les régions en relief 23 sont ajustées avec serrage avec les zones échancrées 21), elles transfèrent le couple du moteur électrique de démarreur 11 à la boîte à engrenages 13 pendant le fonctionnement des composants.

Les deux brides 17 et 19 sont structurellement solides parce qu'il n'y a pas de contrainte interne provoquée par les trous percés ou les broches entraînées dans ces derniers. La présente invention réalise la jonction des composants d'un moteur de turbine à gaz en utilisant le moins de quantité de métal possible, maintenant ainsi le poids aussi faible que possible. Les efforts proposés en variante comme utiliser de plus grands diamètres avec les broches et les trous ou rendre les brides plus épaisses, sont moins efficaces, en raison des problèmes de poids ainsi qu'un alignement moins efficace des composants du moteur de turbine à gaz.

Le terme « région échancrée » est défini comme étant une région sur la bride qui a été retirée, par exemple par usinage, et n'est pas limité à une forme spécifique. La forme peut être ronde, comme représenté sur les dessins, mais elle peut également être en forme de « V », triangulaire, rectangulaire ou carrée. Tout ce qu'il faut pour être une région échancrée est qu'une région de la bride ait été retirée pour fournir une surface dans laquelle une partie de l'autre bride de couplage peut s'adapter. Le terme région en relief ou « bossage » est défini comme étant une région sur une bride qui fait saillie ou s'étend vers l'extérieur en alignement avec la région échancrée de l'autre bride. Les régions en relief peuvent être formées en usinant le reste de la face de la bride, ou par d'autres procédés tels qu'en coulant ou en extrudant une région pour remplir cette fonction. Sur la figure 2B, la région en relief 23 est représentée comme étant plus épaisse au niveau des extrémités radialement internes (c'est-à-dire que la région en relief 23 est généralement « en forme de talon ») et l'échancrure 21 est également plus épaisse radialement vers l'intérieur. Dans ce mode de réalisation, le couplage de l'échancrure 21 et de la région en relief 23 est rendu plus robuste, permettant de transférer un couple de manière même plus efficace. Egalement représenté sur la figure 2B, on trouve la bride 19 avec à la fois des échancrures 21 et des régions en relief 23. Le fait d'avoir à la fois des échancrures 21 et des régions en relief sur la bride 19 et la bride 17 fournit une double capacité de couplage et de transmission de couple. La région en relief 23 est sur une dent 19a s'étendant de manière radiale de la bride 19. Egalement représenté sur la figure 2B, on trouve une région d'échancrure 21 et un bossage ou région en relief 23 qui sont arrondis au niveau du bord interne et s'étendent vers l'extérieur vers l'extrémité externe ou circonférentielle de la bride 19. Les surfaces latérales de la région en relief 23 sont en contact avec les surfaces latérales de la région échancrée 23. La taille et la forme des échancrures 21 et des régions en relief 23 sont déterminées par la quantité de couple que les deux pièces subissent à l'usage, ainsi que par la quantité de matériau que les brides 17 et 19 ont. Les brides de couplage doivent avoir un poids aussi léger que possible tout en étant assez robustes pour transférer le couple, comme décrit ci-dessus. Alors que l'invention a été décrite en référence à un exemple de mode(s) de réalisation, l'homme du métier comprendra que différents changements peuvent être apportés et que des équivalents peuvent remplacer ses éléments sans s'éloigner pour autant de la portée de l'invention. De plus, de nombreuses modifications peuvent être apportées pour s'adapter à une situation particulière ou à un matériau particulier, aux enseignements de l'invention sans pour autant s'éloigner de son but essentiel. Par conséquent, on prévoit que l'invention ne soit pas limitée au(x) mode(s) de réalisation particulier(s) décrit(s), mais que l'invention comprenne tous les modes de réalisation se trouvant dans la portée des revendications jointes.

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé pour aligner des brides sur deux composants (11,13) pour aligner et transférer le couple d'un composant (11) à l'autre (13), le procédé comprenant les étapes consistant à : positionner une première bride (19) en alignement axial avec une seconde bride (17) de sorte que : une première face de contact de la première bride (19) est en contact avec une seconde face de contact de la seconde bride (17), et de sorte que chacune d'une pluralité de régions en relief (23) s'étendant à partir de la première face de contact s'étende dans et se couple avec l'une d'une pluralité de régions échancrées (21) dans la seconde bride ; et serrer les première et seconde brides (19,17) ensemble.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la pluralité de régions en relief (23) sont formées en usinant une surface de la bride (19), en ne laissant que les régions en relief (23).
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la pluralité de régions échancrées (21) et la pluralité de régions en relief (23) ont des surfaces qui viennent en contact les unes par rapport aux autres.
4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, dans lequel les deux composants (11, 13) sont des composants d'un moteur de turbine à gaz.
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel les deux composants sont un moteur électrique de démarreur (11) et une boîte à engrenages (13).
6. Ensemble (10), comprenant : un premier composant (11) ayant une bride (19) avec une pluralité de régions échancrées (21) sur la périphérie de la bride (19) ; et un second composant (13) ayant une bride (17) avec une pluralité de régions en relief (23) sur la périphérie de sa bride (17), les régions en relief (23) étant dimensionnées et formées pour mettre en prise et se coupler avec les régions échancrées (21) sur la première bride (19) de composant lorsque les composants (11, 13) sont axialement alignés pour transférer le couple entre eux.
7. Ensemble (10), selon la revendication 6, dans lequel la pluralité de régions en relief (23) ont été formées en usinant une surface de la seconde bride de composant (17), en laissant uniquement des régions en relief (23).
8. Ensemble (10) selon la revendication 6 ou 7, dans lequel la pluralité de régions échancrées (21) et la pluralité de régions en relief (23) ont des surfaces incurvées qui viennent en contact entre elles.
9. Ensemble (10) selon la revendication 6, 7 ou 8, dans lequel les deux composants sont des composants d'un moteur de turbine à gaz.
10. Ensemble (10) selon la revendication 9, dans lequel les deux composants sont un moteur électrique de démarreur (11) et une boîte à engrenages (13).
11. Moteur de turbine à gaz comprenant l'ensemble (10) selon l'une quelconque des revendications 6 à 9.