ITMI962443A1 - Disposizione di supporto per corpi girevoli - Google Patents
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Description
arrestato. La disposizione di supporto secondo l'invenzione è interessante specialmente per propulsori a turbogetto per velivoli, dove ad esempio nel caso di una perdita della lama della paletta del rotore della fan è possibile ridurre la forza distruttiva di un rotore, rotante ad alto numero di giri, nei suoi effetti sulle attigue zone della cassa. (Figura la)
Descrizione del trovato
L'invenzione riguarda una disposizione di supporto per corpi girevoli, specialmente per rotori di macchine fluidodinamiche, conformemente alla definizione introduttiva della rivendicazione 1.
La supportazione di un rotore di una macchina fluidodinamica, formata ad esempio nel caso di una supportazione a rotolamento da un supporto fisso e supporto folle, è progettata in termini di resistenza su carichi di esercizio dinamici e statici. Se durante il funzionamento si verificano impreviste elevate sollecitazioni della supportazione rotorica, ad esempio in seguito a squilibrio, allora le forze che in tal caso si sviluppano vengono trasmesse tramite i supporti nell'elemento portante della parte girevole, ad esempio nella cassa. Le forze che in tal caso si sviluppano possono quindi portare alla distruzione della cassa. In propulsori a turbogetto per velivoli ad esempio tali casi estremi di carico possono essere provocati dalla rottura delle palette nella zona del compressore o zona fan, ovvero girante, laddove la lama staccata della paletta collide con le palette seguenti del rotore e porta quindi ad un drastico aumento delle forze di supporto, che, tramite l'elemento portante di supporto, sollecitano la cassa o la sospensione del propulsore.
Partendo da ciò l'invenzione si pone il compito di indicare una disposizione di supporto del genere in questione per corpi girevoli, in cui in caso di guasto si esclude ampiamente un danneggiamento od una distruzione dell'elemento portante della parte girevole, rispettivamente della cassa.
Secondo l'invenzione il problema viene risolto mediante le caratteristiche della rivendicazione 1.
L'invenzione presenta il vantaggio che con la disposizione, concentrica al rotore, di un organo a rottura prescritta fra elemento portante delle parte girevole e elemento portante di supporto in caso di guasto il corpo girevole, in seguito alla rottura dell'organo a rottura prescritta, riceve un grado di libertà radiale che va considerevolmente oltre l'usuale giuoco radiale di una supportazione, ovvero sistema di supporto. In tal modo si evita ampiamente la trasmissione di carichi radiali estremi, provocati da carichi nel caso di guasto oppure in seguito a forze dinamiche rotoriche sull'elemento portante della parte girevole, rispettivamente sulla cassa rotorica raccordantesi ad esso, fintanto che il corpo girevole non si è ancora arrestato.
Ulteriori vantaggiose esecuzioni dell'invenzione risultano dalle caratteristiche delle rivendicazioni 2 fino a 12.
Forme di realizzazione preferite dell'invenzione vengono illustrate nel seguito con riferimento al disegno allegato. In particolare:
la figura la mostra una sezione assiale in dettaglio di una disposizione di supporto nello stato non deformato,
la figura lb mostra la sezione assiale secondo la figura la nello stato deformato della disposizione di supporto e nella posizione eccentrica del corpo girevole,
la figura 2 mostra un ingrandimento in dettaglio nell'ambito dell'organo a rottura prescritta secondo la figura la,
la figura 3a mostra una sezione assiale in dettaglio di una disposizione di supporto con una gabbia elastica, e
la figura 3b mostra la sezione assiale secondo la figura 2a nello stato deformato della disposizione di supporto e nella posizione eccentrica del corpo girevole.
La figura la mostra la disposizione di supporto su un rotore 1 di un propulsore a turbogetto, non rappresentato ulteriormente. Il rotore l aziona uno stadio fan 2. Il rotore 1 oltre allo stadio fan 2 palettato presenta un seguente perno di supporto 3 sul quale è montato un cuscinetto a rotolamento 4 della modalità costruttiva a rulli. Il supporto 4 nell'esempio in questione come supporto folle sostiene soltanto carichi assiali del rotore 1, mentre non è rappresentato il relativo supporto fisso. Il supporto 4 è di nuovo fissato in un elemento portante di supporto 5 concentrico con il suo anello di supporto esterno 6. L'elemento portante di supporto 5 è afflangiato ad un elemento portante 7 della parte girevole a raggiera, cosicché dall'elemento portante 7 della parte girevole possono essere sostenute le forze radiali del rotore 1 risultanti da carichi di esercizio dinamici e statici.
L'elemento portante 5 di supporto radialmente esternamente, nella zona di raccordo con l'elemento portante 7 della parte girevole, è dotato di un organo 8 a rottura prescritta a forma di anello, concentrico al supporto 4. Questo presenta di nuovo due elementi anulari 9a, b, che sono reciprocamente concentrici e sfalsati assialmente, laddove lo sfalsamento assiale "a", come è visibile in figura 2, viene formato da un corto ponticello o listello anulare 10 di modesto spessore radiale "d" e pertanto collega i due elementi anulari 9a, b dell'organo 8 a rottura prescritta.
Il ponticello 10 nel suo spessore parietale d è dimensionato in modo tale che, al superamento di un certo carico radiale, questo si rompe e pertanto il rotore 1 riceve uno spazio radiale di deviazione, come è riconoscibile in figura lb. L'elemento 9a radialmente interno può ora spostarsi radialmente verso l'esterno rispetto all'elemento 9b radialmente esterno in seguito allo sfalsamento assiale "a". Per effetto dell'elevato giuoco radiale del rotore 1 è interrotta la dannosa trasmissione del carico sull'elemento portante della parte girevole, cosicché è possibile evitarne la distruzione, rispettivamente danneggiamento. Il ponticello 10 come punto di rottura prescritta dell'organo 8 a rottura prescritta è situato nell'andamento della linea di azione della forza di supporto radiale, cosicché può formarsi una superficie di taglio con stato di tensione monoassiale. I diametri d^ e da, formanti il ponticello 10, dell'elemento radialmente esterno, rispettivamente radialmente interno, 9a, b possono essere prodotti con elevatissima precisione, cosicché per la forza provocante la rottura possono aversi tolleranze assai strette.
L'elemento portante 5 di supporto, realizzato in un unico pezzo con l'organo 8 a rottura prescritta, è accoppiato ad avvitamento con l'elemento portante 7 della parte girevole, cosicché le parti sono smontabili.
Ai due lati del cuscinetto a rulli 4 sono montati anelli di tenuta radiali 11 come guarnizione impedente la fuoriuscita di olio. Questi vengono sostenuti di nuovo rispettivamente da un elemento portante 12 di tenuta sull'elemento portante della parte girevole, laddove questi sono deformabili per la deviazione radiale nel caso di rottura prescritta del rotore 1, rispettivamente sono realizzati con un organo a rottura prescritta.
Per alimentare il cuscinetto a rulli 4 con olio lubrificante e refrigerante, fra l'elemento portante 7 della parte girevole e l'elemento portante di supporto 5 è previsto un sistema di adduzione 13 dell'olio, scorrevole radialmente, per non impedire il movimento radiale del rotore 1. Se si verifica la deviazione radiale del rotore 1 allora gli ugelli 14 di iniezione dell'olio sporgenti nello spazio di supporto, vengono toccati dal rotore 1 e rotti o piegati.
Le figure 3a e 3b mostrano la disposizione di supporto con una gabbia elastica 15, che circonda concentricamente il supporto 4 e, cooperando con un sistema ammortizzatore a pellicola d'olio fra anello di supportò esterno 6 ed elemento portante si supporto 5 a forma di tamburo, alloggia elasticamente il rotore 1 sull'elemento portante 7 della parte girevole. A tale scopo sono previste più barre 16 elastico-flessibili, che sono disposte parallelamente all'asse retorico R, circondano concentricamente l'elemento portante 5 di supporto e con una loro estremità 17a sono montate su una flangia 18 dell'elemento portante di supporto 5 e con la loro estremità opposta I7b sono montate su una flangia 18b lato-anello di supporto, cosicché l'anello di supporto 6 rispetto all'elemento portante di supporto 5 nell'ambito della larghezza del film a schiacciamento d'olio può muoversi elasticamente in direzione radiale e forma così un supporto elastico con ammortizzamento ad olio. Nell'ambito degli elementi 9a la flangia 18a con l'elemento portante 5 di supporto in sezione trasversale forma un manicotto a forma di U. L'organo 8 a rottura prescritta, eseguito a forma di razza con i propri elementi radialmente interni 9a sporge fra le barre 16, cosicché le barre 16 si alternano con gli elementi 9b in direzione periferica. Gli elementi interni 9a tramite i punti di rottura prescritta sono collegati con vincolo di materiale con l'elemento esterno 9b a forma di anello.
La disposizione di supporto secondo le figure 3a e 3b garantisce una modalità costruttiva compatta, in cui nella disposizione di supporto la gabbia elastica 15 è integrata con l'organo 8 a rottura prescritta.
Nelle due varianti di supporto — con o senza gabbia elastica 15 (squirrel-case) — è possibile realizzare lo spazio di deviazione radiale necessario mediante corrispondente conformazione nella zona della cassa fra elemento portante del supporto e della parte girevole 5, rispettivamente 7.
Claims (12)
- Rivendicazioni 1. Disposizione di supporto per supportare elasticamente rotori, specialmente per macchine fluidodinamiche, con un supporto, che tramite un elemento portante di supporto e una gabbia elastica, disposta concentricamente al supporto, è montato su un elemento portante della parte girevole, laddove la gabbia elastica presenta più barre flessibili elasticamente e circondanti concentricamente l'elemento portante di supporto, caratterizzata dal fatto che è previsto un organo a rottura prescritta, che è disposto concentricamente fra l'elemento portante della parte girevole e l'elemento portante di supporto e si rompe sotto un carico definito, con elementi orientati a guisa di razze, laddove in direzione periferica sono disposti alternativamente le barre e gli elementi.
- 2. Disposizione di supporto secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che l'organo (8) a rottura prescritta presenta un elemento (9b) radialmente esterno, accoppiato con l'elemento portante (7) della parte girevole, e un elemento (9b) radialmente interno, accoppiato con l'elemento portante di supporto (5), laddove gli elementi (9a, b) disposti concentricamente al rotore in corrispondenza del loro punto di collegamento presentano uno o più punti di rottura prescritta a forma di anello, rispettivamente elemento anulare.
- 3. Disposizione di supporto secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che uno oppure entrambi gli elementi (9a, b) sono eseguiti a flangia.
- 4. Disposizione di supporto secondo la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzata dal fatto che l'organo (8) a rottura prescritta presenta elementi (9a, b) a guisa di razze, sui quali è ricavato rispettivamente un punto di rottura prescritta.
- 5. Disposizione di supporto secondo una delle rivendicazioni da 2 fino a 4, caratterizzata dal fatto che i punti di rottura prescritta sono realizzati nella forma di sezione trasversale di collegamento a parete sottile.
- 6. Disposizione di supporto secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che l'organo (8) a rottura prescritta presenta due elementi (9a, b) assialmente concentrici con sfalsamento assiale (a), che sono accoppiati, per quanto riguarda il materiale, tramite un ponticello o nervatura (10) a forma di anello o di elemento anulare di modesto spessore radiale (d).
- 7. Disposizione di supporto secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che il rapporto diametro-spessore D:d è superiore a 10.
- 8. Disposizione di supporto secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che l'organo (8) a rottura prescritta è accoppiato in maniera amovibile con l'elemento portante (7) della parte girevole e/oppure con l'elemento portante di supporto (5).
- 9. Disposizione di supporto secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la disposizione di supporto presenta una guarnizione (11), che è disposta fra l'elemento portante (7) della parte girevole e la parte girevole (1), laddove un elemento portante della guarnizione (12), montato sull'elemento portante (7) della parte girevole, è eseguito deformabile per la deviazione radiale oppure è realizzato con un organo (8') a rottura prescritta,
- 10. Disposizione di supporto secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che fra l'elemento portante (7) della parte girevole e l'elemento portante di supporto (5) è previsto un organo di adduzione (13) scorrevole radialmente per liquido lubrificante verso il supporto (4).
- 11. Disposizione di supporto secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il corpo girevole (1) è supportato elasticamente sull'elemento portante (7) della parte girevole.
- 12. Disposizione di supporto secondo la rivendicazione 11, caratterizzata dal fatto che l'organo (8) a rottura prescritta presenta elementi (9a, b) orientati a guisa di razze fra l'elemento portante di supporto e della parte girevole (5, rispettivamente 7), e l'elemento portante di supporto (5) è accoppiato con l'anello di supporto (6) radialmente esterno del supporto (4) tramite più barre elasticamente flessibili (16), circondanti concentricamente l'elemento portante di supporto (5), laddove le barre (16) e gli elementi (9a, b) sono disposti alternativamente in direzione periferica.
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