ITUB20159384A1

ITUB20159384A1 - Gruppo di trasferimento d'olio per alimentare olio in un tubo traslante e rotante

Info

Publication number: ITUB20159384A1
Application number: ITUB2015A009384A
Authority: IT
Inventors: Paolo Altamura
Original assignee: Ge Avio Srl
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2015-12-22
Publication date: 2017-06-22
Also published as: CN107061406A; EP3187414B1; US10415693B2; CN107061406B; EP3187414A1; CA2952153C; CA2952153A1; US20170175877A1; JP2017129269A

Description

"GRUPPO DI TRASFERIMENTO D'OLIO PER ALIMENTARE OLIO IN UN TUBO TRASLANTE E ROTANTE"

La presente invenzione è relativa ad un gruppo di trasferimento d'olio per alimentare olio in un tubo traslante e rotante. In particolare, la presente trattazione fa esplicito riferimento ad un tubo che trasferisce olio all'ogiva di un'elica azionata da una trasmissione epicicloidale, senza per questo perdere in generalità.

Nei motori aeronautici a turbo-elica, è noto di prevedere una trasmissione epicicloidale per azionare un albero di trasmissione che supporta l'elica e la trascina in rotazione. In genere, l'ogiva dell'elica ha, al proprio interno, un attuatore idraulico che viene comandato in modo da variare il passo delle pale dell'elica e viene alimentato da olio attraverso un tubo, denominato normalmente "beta tube". Tale tubo si estende lungo l'asse dell'elica e dell'albero di trasmissione e ha una porzione intermedia supportata all'interno dell'ogiva dell'elica ed una estremità assiale alloggiata nell'albero di trasmissione. In uso, tale tubo ruota insieme all'elica e trasla assialmente in base all'azionamento dell'attuatore idraulico.

È sentita l'esigenza di alimentare olio in tale tubo verso 1'attuatore idraulico, senza prevedere fori radiali attraverso l'albero di trasmissione. È inoltre opportuno prevedere accorgimenti tali da compensare il non perfetto allineamento tra le estremità assiali del tubo, dovuto ad inevitabili tolleranze di montaggio e di lavorazione e alle deformazioni dovute ai carichi operativi.

Scopo della presente invenzione è di realizzare un gruppo di trasferimento d'olio per alimentare olio in un tubo traslante e rotante, che consenta di assolvere in modo relativamente semplice alle esigenze sopra esposte e, preferibilmente, consenta di eseguire in modo relativamente semplice le necessarie operazioni di manutenzione.

Secondo la presente invenzione viene realizzato un gruppo di trasferimento d'olio per alimentare olio in un tubo traslante e rotante, come definito nella rivendicazione 1.

L'invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

la figura 1 è uno schema che mostra, in sezione e con parti asportate per chiarezza, una preferita forma di attuazione del gruppo di trasferimento d'olio per alimentare olio in un tubo rotante e traslante, secondo la presente invenzione;

la figura 2 illustra in scala ingrandita il gruppo della figura 1;

le figure 3 e 4 illustrano, in prospettiva ed in spaccato, alcuni componenti visibili in figura 2; e la figura 5 è una diversa prospettiva che mostra un dettaglio del gruppo delle figure precedenti. Con riferimento allo schema semplificato di figura 1, il numero di riferimento 1 indica un gruppo di trasferimento d'olio per alimentare olio in un tubo traslante e rotante 2 (parzialmente illustrato), il quale costituisce parte di un'elica 3 (parzialmente illustrata) supportata da un albero di trasmissione 4, normalmente detto anche ''propeller shaft". L'albero di trasmissione 4 si estende lungo un asse di rotazione 5, è assialmente cavo ed è azionato da una trasmissione epicicloidale 6 (parzialmente illustrata) alloggiata in una scatola di trasmissione 7.

Come visibile in figura 2, la trasmissione epicicloidale 6 comprende un porta-satelliti 8 (parzialmente illustrato), a sua volta comprendente una piastra di supporto 11 che si estende trasversalmente all'asse 4, ed è fissa rispetto alla scatola di trasmissione 7 nel particolare esempio preso in considerazione. Nel contempo, l'albero di trasmissione 4 è azionato da una corona dentata (non illustrata) della trasmissione epicicloidale 6 tramite un elemento a campana 12 (parzialmente illustrato), in modo da ruotare attorno all'asse 5. In generale, non è da escludere che possano essere previste altre configurazioni della trasmissione epicicloidale 6 per trasmettere il moto di rotazione all'albero di trasmissione 4.

Nuovamente con riferimento alla figura 1, l'elica 3 comprende un'ogiva 14 ed una pluralità di pale 15, il cui passo può essere regolato azionando un attuatore idraulico (non illustrato), che è alloggiato nell'ogiva 14 ed è alimentato con olio attraverso il tubo 2. Il tubo 2 si estende anch'esso lungo l'asse 5 ed è supportato in modo non illustrato in modo tale da ruotare insieme all'elica 3 attorno all'asse 5 ed in modo tale da traslare assialmente in risposta all'azionamento dell'attuatore idraulico. Una delle estremità assiali del tubo 2 è accoppiata in modo noto e non illustrato all'attuatore idraulico, mentre l'estremità assiale opposta è indicata dal numero di riferimento 20, si estende all'interno dell'albero di trasmissione 4 e definisce un ingresso per l'olio.

Come visibile in figura 2, il tubo 2 ha un canale assiale 21 per il trasferimento di olio dall'estremità 20 verso l'attuatore idraulico. Più in generale, tuttavia, potrebbe essere previsto un numero maggiore di canali nel tubo 2 per il trasferimento assiale di olio, ad esempio nel caso in cui l'attuatore idraulico dell'elica 3 fosse del tipo a doppio effetto.

All'estremità 20, il canale 21 è assialmente cieco e, in particolare, è chiuso a tenuta di fluido da un elemento 23 facente parte di un sensore che fornisce un segnale di retroazione sulla posizione assiale del tubo 2 e indica, indirettamente, il valore del passo delle pale 15.

L'estremità 20 è definita radialmente da una superficie cilindrica esterna 24 provvista di uno o più fori radiali 26 per convogliare olio dal gruppo 1 nel canale 21. Il gruppo 1 comprende la piastra 11, un manicotto 28 calzato sulla superficie 24 e tre corpi tubolari 29, 30 e 31 che accoppiano il manicotto 28 alla piastra 11, in modo da mantenere il manicotto 28 in posizione assiale sostanzialmente fissa ed angolarmente fermo attorno all'asse 5, rispetto alla piastra 11.

La superficie 24 ed il manicotto 28 definiscono due camere 32,33 da cui l'olio fluisce direttamente nei fori 26. In particolare, il manicotto 28 comprende una parete tubolare 34, coassiale e distanziata radialmente dalla superficie 24, e tre flange interne 35 che sporgono dalla parete 34, delimitano assialmente le camere 32,33 e terminano con rispettive superiici cilindriche 36 accoppiate alla superficie 24 a strisciamento ed a tenuta di fluido, con un accoppiamento di tipo metallo-metallo senza alcun anello di tenuta aggiuntivo. Pertanto, il manicotto 28 è perfettamente concentrico con l'estremità 20, mentre viene garantita la tenuta di fluido nel passaggio dell'olio dalle camere 32,33 al canale 21 attraverso i fori 26.

I corpi tubolari 29,30,31 delimitano radialmente tra loro due canali anulari 37,38, ciascuno dei quali comunica permanentemente con una relativa camera 32,33 attraverso fori radiali 39 realizzati nella parete 34 per convogliare olio dalla piastra 11 alla camera 32,33. Secondo varianti non illustrate, il numero delle camere 32,33 e dei corrispondenti canali 37,38 potrebbe essere diverso da due, per cui potrebbe essere previsto un numero diverso di corpi tubolari 29,30,31 per convogliare l'olio al manicotto 28 e supportare il manicotto 28 stesso.

I corpi tubolari 29,30,31 sporgono assialmente dalla piastra 11 nella cavità assiale dell'albero di trasmissione 4 e, secondo la presente invenzione, supportano il manicotto 28 in modo "morbido'', ossia in modo tale da lasciare flottare il manicotto 28 rispetto alla piastra 11 con libertà di orientarsi attorno ad una qualsiasi direzione ortogonale all'asse 5 e con libertà di traslare radialmente. Questa libertà di movimento del manicotto 28 compensa inevitabili tolleranze di concentricità dell'estremità 20 rispetto all'asse 5 ed è conferita da opportuni giochi di accoppiamento tra il manicotto 28 ed i corpi tubolari 29,30,31 e/o tra i corpi tubolari 29,30,31 e la piastra 11; tali giochi vengono impostati durante le fasi di progetto in base all'applicazione specifica, in particolare grazie ad opportune simulazioni su elaboratore elettronico.

In particolare, il corpo tubolare 29 è quello più esterno e comprende due porzioni terminali 40,41 opposte tra loro; la porzione 40 è accoppiata alla piastra 11 in posizione fissa, ad esempio tramite viti 42; la porzione 41, invece, è accoppiata ad una estremità assiale 44 della parete 34 in posizione angolare fissa e con gioco di accoppiamento in direzione radiale ed assiale. Come visibile in figura 5, il bloccaggio angolare è determinato dall'accoppiamento tra un dente o sporgenza 46 ed una corrispondente sede di ritenzione 47. In particolare, il dente 46 costituisce parte di una flangia esterna 48 dell'estremità 44, mentre la sede 47 è ricavata nella porzione 41.

Con riferimento alla figura 2, vantaggiosamente, il gruppo 1 comprende, inoltre, una piastrina di arresto assiale 49 affacciata assialmente alla porzione 41 e fissata a quest'ultima, ad esempio tramite viti 50. La flangia 48 è vincolata assialmente, pur con il suddetto gioco assiale, tra la porzione 41 e la piastrina 49, per cui il manicotto 28 rimane in posizione assiale sostanzialmente fissa, come accennato sopra.

Il corpo tubolare 30 è intermedio tra i corpi tubolari 29 e 31 e comprende due porzioni terminali 51,52 opposte tra loro: la porzione 51 impegna una sede 53 definita da un collare sporgente 54 della piastra 11; la porzione 52, invece, è calzata su una porzione intermedia 56 della parete 34.

Analogamente, il corpo tubolare 31 comprende due porzioni terminali 58 e 59, di cui la porzione 58 impegna una sede 60 definita da un collare sporgente 61 della piastra 11, mentre la porzione 59 è calzata su una estremità assiale 64 della parete 34, opposta all'estremità 44.

Le porzioni 40, 51 e 58 sono accoppiate alla piastra 11 tramite rispettivi anelli di tenuta 65,66,67 per garantire la tenuta all'ingresso dei canali 37 e 38. Analogamente, le porzioni 41, 52 e 59 sono accoppiate alla superficie esterna della parete 34 tramite rispettivi anelli di tenuta 68,69,70 per garantire la tenuta all'uscita dei canali 37 e 38.

Per garantire la libertà di orientamento del manicotto 28, le porzioni 51 e 58 non sono fissate alla piastra il, ma sono accoppiate ai corrispondenti collari 54 e 61 in modo assialmente scorrevole e con gioco radiale tale da consentire una lieve rotazione dei corpi tubolari 30 e 31 attorno ad una qualsiasi direzione ortogonale all'asse 5 e passante per la zona di accoppiamento (in pratica, tale asse di rotazione interseca gli anelli di tenuta 66 e 67, che quindi definiscono uno snodo virtuale).

In alternativa o in combinazione alla libertà di movimento prevista per le porzioni 51 e 58 nelle sedi 53 e 60, una analoga libertà di movimento relativo può essere prevista tra le porzioni 52 e 56 e tra la porzione 59 e l'estremità 64.

Come visibile nelle figure 3 e 4, il corpo tubolare 29 comprende una porzione intermedia 71 che è sagomata internamente in modo tale da definire uno spallamento radiale 72 ed uno spallamento assiale 73 disposti attorno e, rispettivamente, di fronte alla porzione 52, con giochi di accoppiamento prefissati, che lasciano libertà di movimento alla porzione 52 stessa. Nel contempo, lo spallamento assiale 73 è discontinuo in direzione circonferenziale in modo da lasciare fluire l'olio liberamente nel canale 37.

Analogamente, il corpo tubolare 30 comprende una porzione intermedia 76 che è sagomata internamente in modo tale da definire uno spallamento radiale 77 ed uno spallamento assiale 78 disposti attorno e, rispettivamente, di fronte alla porzione 59, con giochi di accoppiamento prefissati che lasciano libertà di movimento alla porzione 59 stessa. Nel contempo, lo spallamento assiale 78 è discontinuo in direzione circonf erenziale per lasciare fluire l'olio liberamente nel canale 38.

Gli spallamenti 72, 73, 77 e 78 definiscono rispettivi appoggi che, in uso, pongono un limite alla libertà di movimento dei corpi tubolari 30 e 31. In particolare, gli spallamenti 73 e 78 impediscono ai corpi tubolari 30 e 31 di disimpegnare assialmente le corrispondenti sedi 53 e 60. Inoltre, gli spallamenti 72 e 77 definiscono un sistema di centraggio che supporta i corpi tubolari 30 e 31 quando il manicotto 28 viene sfilato assialmente dal corpo tubolare 29, ad esempio durante le operazioni di manutenzione, per poter inserire assialmente il manicotto 28 nella posizione originaria in maniera relativamente agevole.

Con riferimento alla figura 2, in uso, l'olio attraversa la piastra 11 in modo in illustrato, in modo da arrivare all'ingresso dei canali 37,38. Attraverso questi ultimi ed attraverso i fori 39, l'olio fluisce nelle camere 32,33. Durante le normali condizioni operative, la camera 32 è chiusa, mentre i fori 29 si trovano in corrispondenza della camera 33 e fanno fluire l'olio dal canale 38 nel tubo 2, il quale convoglia poi l'olio verso l'attuatore idraulico dell'elica 3. La camera 32 comunica con i fori 29 e quindi trasferisce olio dal canale 37 al tubo 2 solo in caso di spinta inversa delle pale 15.

La rotazione dell'elica 3 fa ruotare il tubo 2 attorno all'asse 5, ma l'asse effettivo dell'estremità 20 può non essere perfettamente coincidente con l'asse 5, a causa delle tolleranze di montaggio e di realizzazione e di deformazioni dovute ai carichi operativi. Questi errori di concentricità vengono comunque compensati dalla capacità che il manicotto 28 ha di spostarsi rispetto alla piastra 11, grazie ai giochi di accoppiamento sopra descritti. Infatti, l'asse effettivo del manicotto 28 e dell'estremità 20 può disporsi parallelamente all'asse 5 oppure può inclinarsi rispetto all'asse 5, grazie al gioco radiale che il manicotto 28 ha rispetto al corpo tubolare 29 e alla piastra 11. Il gioco assiale del manicotto 28 rispetto al corpo tubolare 29 è calibrato semplicemente per permettere l'inclinazione del manicotto 28 rispetto all'asse 5, e non per permettere una sostanziale traslazione assiale.

Come accennato sopra, è possibile eseguire operazioni di manutenzione in modo relativamente semplice dopo aver disaccoppiato l'elica 3 dall'albero di trasmissione 4 e sfilato il tubo 2 dal manicotto 28. Infatti, continuando ad operare dal lato dove era montata l'elica 3, le viti 50 vengono svitate in modo da rimuovere la piastrina 49, per poi sfilare assialmente il manicotto 28 dai corpi tubolari 29,30,31.

Come accennato sopra, dopo aver sfilato il manicotto 28, la porzione 52 del corpo tubolare 30 rimane appoggiata radialmente sullo spallamento 72 del corpo tubolare 29 e la porzione 59 del corpo tubolare 31 rimane appoggiata radialmente sullo spallamento 77 del corpo tubolare 31. In altre parole, gli spallamenti 72 e 77 arrestano 1'inclinazione dei corpi tubolari 30 e 31 dovuta al loro peso e quindi mantengono sostanzialmente allineate le porzioni 41, 52 e 59. È quindi possibile inserire il manicotto 28 nuovamente in tali porzioni 41, 52 e 59 al termine delle operazioni di manutenzione senza difficoltà.

Da quanto sopra esposto è evidente che il gruppo 1 consente di alimentare olio nel canale 21 senza prevedere fori radiali attraverso l'albero di trasmissione 4, garantisce la necessaria tenuta di fluido attorno all'estremità 20 del tubo 2 durante il funzionamento e, nel contempo, compensa i disallineamenti dell'estremità 20 rispetto all'asse di rotazione 5 grazie ai giochi di accoppiamento previsti tra il manicotto 28 e la piastra 11.

Il gruppo 1, inoltre, ha un numero relativamente basso di componenti, i quali vengono realizzati e poi assemblati in modo relativamente semplice. La stessa semplicità di assemblaggio si ritrova anche nelle operazioni di manutenzione che, in particolare, possono essere eseguite da un lato assiale della scatola di trasmissione 7, e non radialmente attraverso l'albero di trasmissione 4,

Da quanto precede appare evidente come al gruppo 1 possano essere apportate modifiche o varianti senza per questo uscire dall'ambito protettivo come definito dalle rivendicazioni allegate.

In particolare, il manicotto 27 e/o i corpi tubolari 29,30,31 possono avere dimensioni e/o forme diverse da quanto illustrato a titolo di esempio.

Infine, il gruppo 1 potrebbe essere utilizzato in applicazioni diversa da quella di un'elica 3 di un motore a turbo-elica, ad esempio in impianti per l'energia eolica ed impianti di propulsione navale.

Claims

R IV E N D I C A Z I O N I 1.- Gruppo di trasferimento d'olio (1) per alimentare olio in un tubo traslante e rotante (2) estendentesi lungo un asse (5); il gruppo essendo caratterizzato dal fatto di comprendere: una piastra di supporto (11) trasversale a detto asse (11); un manicotto (28), il quale è angolarmente fisso rispetto a detta piastra di supporto (11) attorno a detto asse (5), è configurato in modo da essere accoppiato a strisciamento ed a tenuta di fluido ad una porzione terminale di ingresso (20) di detto tubo (2), ed definisce almeno una camera (32,33) per trasferire olio in detta porzione terminale di ingresso (24); almeno un primo ed un secondo corpo tubolare (29,30,31), i quali sporgono assialmente da detta piastra di supporto (11), delimitano tra loro un canale anulare (37,38) comunicante con detta camera (32,33), ed accoppiano detto manicotto (28) a detta piastra di supporto (11) a tenuta di fluido e con giochi di accoppiamento tali da lasciare libertà di orientamento a detto manicotto (28) attorno ad una qualsiasi direzione ortogonale a detto asse (5). 2.- Gruppo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i detti giochi di accoppiamento sono previsti tra detto primo corpo tubolare (29) ed una estremità assiale (44) di detto manicotto (28); e tra una prima porzione terminale (51,58) di detto secondo corpo tubolare (30,31) e detta piastra di supporto (11). 3.- Gruppo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto primo corpo tubolare (29) è fissato a detta piastra di supporto (11). 4.- Gruppo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto primo corpo tubolare (29) comprende un primo spallamento (72) disposto attorno ad una seconda porzione terminale (52) di detto secondo corpo tubolare (30) e definenti un appoggio in direzione radiale per detta seconda porzione terminale (52). 5.- Gruppo secondo la rivendicazione 3 o 4, caratterizzato dal fatto che detto primo corpo tubolare (29) comprende un secondo spallamento (79) affacciato assialmente ad una seconda porzione terminale di detto secondo corpo tubolare (30) per trattenere assialmente detto secondo corpo tubolare (30), 6.- Gruppo secondo qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 5, caratterizzato dal fatto di comprendere, inoltre, un elemento di arresto assiale (49) affacciato assialmente a detto primo corpo tubolare (29) e fissato a detto primo corpo tubolare (29) in modo tale da trattenere assialmente detta estremità assiale (44) con gioco assiale. 7.- Gruppo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detta estremità assiale (44) comprende una flangia esterna (48) che è vincolata assialmente, con detto gioco assiale, tra detto primo corpo tubolare (29) e detto elemento di arresto assiale (49). 8.- Gruppo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo anti-rotazione (46,47) agente tra detto manicotto (28) e detto primo corpo tubolare (29). 9.- Gruppo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta piastra di supporto (11) è definita da un porta-satelliti (8) di una trasmissione epicicloidale (6). 10.- Motore a turbo-elica comprendente: una trasmissione epicicloidale; un albero di trasmissione estendentesi lungo un asse ed azionato da detta trasmissione epicicloidale per ruotare attorno a detto asse; un'elica (3) supportata ed azionata da detto albero di trasmissione per ruotare attorno a detto asse (5) ed avente un tubo rotante e traslante (2), il quale si estende lungo detto asse (5) e comprende una porzione terminale di ingresso (20) disposta in detto albero di trasmissione; un gruppo di trasferimento d'olio come definito nella rivendicazione 9.