BRPI1008604B1

BRPI1008604B1 - redutor com trem de engrenagens epicicloidal e turbomáquina, em particular de um motor de avião.

Info

Publication number: BRPI1008604B1
Application number: BRPI1008604A
Authority: BR
Inventors: Philippe Gauthier Gérard; René Morreale Serge
Original assignee: Snecma
Priority date: 2009-02-16
Filing date: 2010-02-15
Publication date: 2019-10-22
Also published as: FR2942284A1; US8820478B2; BRPI1008604A2; FR2942284B1; RU2011138019A; CN102317657A; RU2519305C2; CN102317657B; EP2396571B1; CA2751521A1; EP2396571A1; WO2010092263A1; US20110299974A1; CA2751521C; JP5529169B2; JP2012518130A

Abstract

redutor com trem de engrenagens epicicloidal e turbo máquina, em particular de um motor de avião lubrificação e resfriamento de um redutor com trem de engrenagens epicicloidal, em especial em uma turbomáquina de motor de avião, que compreende um invólucro cilíndrico (52) montado rro portasatélites (30) do redutor e que forma um vertedouro centrífugo que circunda rampas fixas (56) de admissão de óleo, esse invólucro cilíndrico (52) compreendendo condutos radiais (62, 64, 66) que alimentam pulverizadores (68) orientados na direção das zonas de engrenarriento dos pinhões satélites (28) com a ou as coroas exteriores (16, 20) do redutor.

Description

“REDUTOR COM TREM DE ENGRENAGENS EPICICLOIDAL E TURBOMÁQUINA, EM PARTICULAR DE UM MOTOR DE AVIÃO” [0001] A invenção se refere essencialmente a um dispositivo de lubrificação e de resfriamento de um redutor com trem de engrenagens epicicloidal, em especial em uma turbomáquina tal como um motor de avião.

[0002] Um redutor com trem de engrenagens epicicloidal permite transmitir fortes potências. Em um motor com turborreator, ele pode ser utilizado para acionar hélices contra-rotativas a partir de uma haste motriz que gira muito mais rápido do que as hélices.

[0003] De modo clássico, um trem de engrenagens epicicloidal compreende um pinhão planetário ou pinhão central, uma coroa planetária ou coroa exterior e pinhões satélites que estão engatados com o pinhão planetário e com a coroa, o suporte de um desses três componentes devendo ser bloqueado em rotação para o funcionamento do trem de engrenagens. Quando o porta-satélites é fixo em rotação, o pinhão central e a coroa são diretor e dirigido, respectivamente, ou inversamente. A lubrificação e o resfriamento dos engrenamentos e dos eixos dos pinhões satélites não apresentam nesse caso nenhum problema e são assegurados por pulverizadores que são fixos em rotação e que podem projetar óleo em permanência nas zonas de engrenamento dos pinhões satélites com o pinhão central e com a coroa e nos eixos dos pinhões satélites.

[0004] No entanto, no caso mais freqüente, a coroa exterior é fixa em rotação e o pinhão central e o porta-satélites são diretores e dirigidos. A lubrificação das zonas de engrenamento e dos eixos dos pinhões satélites apresenta nesse caso um problema que é resolvido na técnica atual por redes complexas de condutos de encaminhamento de óleo sob pressão, que utilizam juntas dinâmicas ou juntas giratórias que são submetidas a um desgaste e que é preciso verificar ou trocar regularmente.

[0005] A presente invenção tem notadamente como objetivo assegurar o resfriamento e a lubrificação de um tal redutor de modo permanente e sem recorrer a uma rede complexa de condutos de óleo sob pressão de juntas giratórias.

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2/6 [0006] Ela propõe para isso um redutor com trem de engrenagens epicicloidal que compreende um pinhão central, uma coroa exterior e pinhões satélites engatados com o pinhão central e com a coroa exterior e montados livres em rotação em um porta-satélites, esse redutor compreendendo meio de lubrificação e de resfriamento por projeção de óleo nas zonas de engrenamento e nos eixos dos pinhões satélites, caracterizado pelo fato de que os meios de lubrificação e de resfriamento compreendem um invólucro cilíndrico solidário do porta-satélites e que forma um vertedouro de recuperação de óleo que circunda meios fixos de admissão de óleo.

[0007] Para assegurar a lubrificação e o resfriamento das zonas de engrenamento dos pinhões satélites e de seus eixos de rotação, basta, de acordo com a invenção, equipar o porta-satélites com um invólucro cilíndrico que circunda os meios fixos de admissão de óleo. O óleo trazido por esses meios é recuperado por efeito centrífugo dentro do invólucro cilíndrico de onde ele pode ser encaminhado até as zonas de engrenamento dos pinhões satélites e até os eixos desses pinhões satélites sem que seja necessário utilizar para isso juntas giratórias.

[0008] Esses meios de lubrificação e de resfriamento se caracterizam portanto por sua simplicidade e sua confiabilidade, assim como por sua compatibilidade com os meios de alimentação em óleo de outros postos a lubrificar e a resfriar em uma turbomáquina, o que permite instalar uma bomba comum de alimentação com óleo do redutor e dos outros postos a lubrificar e resfriar.

[0009] De acordo com uma outra característica da invenção, o invólucro cilíndrico compreende condutos radiais ou substancialmente radiais que alimentam com óleo pulverizadores orientados na direção das zonas de engrenamento e dos eixos dos pinhões satélites.

[0010] Em um modo de realização preferido da invenção, os meios fixos de admissão de óleo compreendem pelo menos uma rampa paralela à haste do pinhão central e que leva injetores orientados radialmente na direção do invólucro cilíndrico, esse último compreendendo compartimentos anulares separados por divisórias radiais e ligados cada um deles a condutos que alimentam pulverizadores.

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3/6 [0011] Essa configuração permite distribuir o óleo de modo mais uniforme e regular na direção das diferentes zonas a lubrificar e resfriar.

[0012] De modo prático, o invólucro cilíndrico e o porta-satélites podem ser posicionados axialmente de um lado e de outro do pinhão central e são ligados por braços axiais que se estendem entre os pinhões satélites.

[0013] A invenção se refere também a uma turbomáquina tal como um turborreator de motor de avião, caracterizada pelo fato de que ela compreende um redutor com trem de engrenagens epicicloidal do tipo descrito acima, que liga uma haste de turbina a uma ou duas hastes de acionamento de hélice.

[0014] A invenção será melhor compreendida e outras características, detalhes e vantagens dessa última aparecerão mais claramente com a leitura da descrição que se segue, feita a título de exemplo em referência aos desenhos anexos nos quais:

- a figura 1 é uma meia vista esquemática em corte axial de um redutor com trem de engrenagens epicicloidal em uma turbomáquina da técnica anterior;

- a figura 2 é uma vista esquemática de frente do redutor da figura 1;

- a figura 3 é uma vista esquemática de frente de um redutor de acordo com a invenção;

- a figura 4 é uma vista esquemática em corte axial desse redutor;

- a figura 5 é uma meia vista esquemática em corte axial do redutor de acordo com a invenção montado em uma turbomáquina.

[0015] É feito primeiro referência à figura 1 que representa esquematicamente um redutor conhecido com trem de engrenagens epicicloidal, montado em uma turbomáquina tal como um turborreator de motor de avião de duas hélices contrarotativas que são acionadas em rotação a partir de uma haste de turbina 10 por um redutor 12 com trem de engrenagens epicicloidal que compreende essencialmente um pinhão central ou pinhão planetário 14 solidário em rotação da haste de turbina 10, uma primeira coroa exterior fixa 16 montada em um elemento fixo 18 da turbomáquina, uma segunda coroa exterior móvel 20 que é fixada na ponta de uma haste 22 de acionamento em rotação de uma das hélices do motor, essa haste se estendendo para a jusante e sendo guiada em rotação por mancais 24 em um

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4/6 elemento 26 do chassi fixo do motor, o redutor compreendendo ainda pinhões satélites 28 que estão engatados com o pinhão central 14, com a primeira coroa exterior fixa 16 e com a segunda coroa exterior móvel 20 e que são montados livres em rotação em um porta-satélites 30 solidário de uma haste 31 que se estende para a jusante para o acionamento em rotação da segunda hélice do motor.

[0016] Mais precisamente, cada pinhão satélite 28 compreende um primeiro dentado periférico 32 que é engatado com um dentado interno da segunda coroa exterior 20, e um segundo dentado 34, coaxial ao primeiro e formado na extremidade a montante do pinhão satélite 28, esse segundo dentado 34 sendo engatado com um dentado interno da primeira coroa fixa 16.

[0017] Cada pinhão 28 é por outro lado montado e guiado em rotação sobre um suporte cilíndrico 36 do porta-satélites 30 com o auxílio de mancais 38 tais como mancais de rolos por exemplo.

[0018] A lubrificação e o resfriamento do redutor 12 são assegurados por pulverizadores 40, 42, 44 que são levados por elementos fixos do motor e que são orientados na direção das zonas de engrenamento dos dentados exteriores 32 dos pinhões satélites 28 com a segunda coroa exterior 20, dos dentados exteriores 34 dos pinhões satélites 28 com a primeira coroa exterior 16 e dos dentados periféricos 32 dos pinhões satélites 28 com o pinhão central 14 respectivamente, como representado esquematicamente na figura 1.

[0019] Outros pulverizadores 46 e 48 são utilizados para a lubrificação e o resfriamento de mancais 50 de guia em rotação da haste 10 e dos mancais 24 de guia em rotação da haste 22 solidária da segunda coroa exterior 20.

[0020] São encontrados na figura 2 os componentes essenciais do redutor 12, a saber o pinhão central 14, a primeira coroa exterior fixa 16, a segunda coroa exterior 20 solidária da haste 22, e os pinhões satélites 28, em número de quatro nesse exemplo de realização, as flechas indicando o sentido de rotação dos pinhões e da coroa exterior móvel 20 e do porta-satélites 30.

[0021] É visto que quando o pinhão central 14 é acionado em rotação no sentido contrário dos ponteiros de um relógio, os pinhões satélites 28 e a coroa exterior

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5/6 móvel 20 são acionados em rotação no sentido dos ponteiros de um relógio enquanto que o porta-satélites 30 gira no sentido contrário dos ponteiros de um relógio.

[0022] Nessa realização conhecida, a lubrificação e o resfriamento das zonas de engrenamento dos dentados dos pinhões satélites com o pinhão central 14 e com as coroas 16 e 20 só podem ser assegurados por intermitência, os pulverizadores 40, 42 e 44 sendo fixos em rotação e não podendo acompanhar o movimento orbital dos pinhões satélites 28 no interior das coroas. Além disso, a técnica anterior não traz nenhuma solução para a lubrificação e para o resfriamento dos mancais 38 dos pinhões satélites.

[0023] A presente invenção permite resolver esse problema de modo simples, confiável e econômico com o auxílio do dispositivo representado esquematicamente nas figuras 3 e 4 e que compreende essencialmente um invólucro cilíndrico 52 situado no lado a montante do redutor 12, no interior da coroa exterior fixa 16, esse invólucro cilíndrico 52 sendo solidário em rotação do porta-satélites 30 ao qual ele é fixado por braços axiais 54 que se estendem no interior do redutor 12 entre os pinhões satélites 28.

[0024] O invólucro cilíndrico 52 forma um vertedouro centrífugo de recuperação do óleo trazido por duas rampas 56 diametralmente opostas que se estendem a partir de a montante na direção do redutor 12 ao longo da haste que leva o pinhão central 14 e que são equipadas com injetores 58 que projetam óleo em compartimentos anulares adjacentes formados no interior do invólucro cilíndrico 52 por divisórias radiais internas 60 desse último. Cada compartimento anular do invólucro cilíndrico 52 é ligado a condutos radiais ou substancialmente radiais 62, 64, 66 que se estendem para o exterior e que são equipados em suas extremidades livres com pulverizadores 68 orientados na direção das zonas a lubrificar e resfriar, quer dizer na direção dos rolamentos 38 dos pinhões satélites 28 e na direção das zonas de engrenamento dos pinhões satélites 28 com a coroa exterior fixa 16, a coroa exterior móvel 20 e eventualmente com o pinhão central 14.

[0025] Como foi representado esquematicamente na figura 3, os pulverizadores

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6/6 são posicionados angularmente em relação aos pinhões satélites 28 de modo a se encontrar a montante desses pinhões em relação ao sentido de rotação do mesmos e a dirigir tangencialmente os jatos de óleo sobre os dentados dos pinhões nas zonas nas quais eles se engatam com os dentados da primeira coroa 16, da segunda coroa 20 e do pinhão central 14 respectivamente.

[0026] Foi representada esquematicamente na figura 5 a integração de um redutor 12 de acordo com a invenção em uma turbomáquina do tipo daquele representada na figura 1.

[0027] A lubrificação e o resfriamento do pinhão central 14 podem ser assegurados por um pulverizador 44 montado na extremidade a jusante de uma rampa 56 de admissão de óleo no interior do invólucro cilíndrico 52. Como o pinhão central 14 tem um diâmetro exterior muito nitidamente inferior ao diâmetro interno das coroas 16 e 20, a lubrificação das zonas de engrenamento dos dentados periféricos 32 dos pinhões satélites 28 com o pinhão central 14 em dois pontos fixos diametralmente opostos pode bastar e cria muito menos problemas do que uma lubrificação intermitente das zonas de engrenamento dos dentados periféricos 32 e 34 dos pinhões satélites 28 com as coroas exteriores 20 e 16 respectivamente.

[0028] Para o resto, são encontrados na figura 5 os mesmos elementos que na figura 4, associados aos componentes da turbomáquina da figura 1.

[0029] A invenção é aplicável também a um redutor com trem epicicloidal que só compreende uma coroa exterior. Nesse caso, é por exemplo a primeira coroa exterior 16 que é suprimida, a segunda coroa exterior 20 sendo conservada. Regulando-se o passo das hélices, quer dizer o ajuste angular das pás que formam as hélices, determina-se a velocidade de uma em relação à outra, a frenagem de uma hélice permitindo acelerar a outra hélice até o equilíbrio.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Redutor com trem de engrenagens epicicloidal que compreende:

um pinhão central (14);

uma coroa exterior (16, 20);

pinhões satélites (28) engatados com o pinhão central (14) e com a coroa exterior (16, 20), os pinhões satélites montados livres em rotação em um portasatélites (30); e meios de lubrificação e de resfriamento por projeção de óleo nos dentados (32, 34) e nos eixos dos pinhões satélites (28), caracterizado pelo fato de que os meios de lubrificação e de resfriamento compreendem um invólucro cilíndrico (52) solidário ao porta-satélites (30) e que forma um vertedouro de recuperação de óleo que circunda meios fixos (56) de admissão de óleo.
2. Redutor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o invólucro cilíndrico (52) compreende condutos radiais (62, 64, 66) que alimentam óleo aos pulverizadores (68) orientados na direção dos dentados e dos eixos dos pinhões satélites (28).
3. Redutor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os meios fixos de admissão de óleo compreendem pelo menos uma rampa (56) paralela à haste do pinhão central (14) e portando injetores (58) orientados radialmente na direção do invólucro cilíndrico (52), o invólucro compreendendo compartimentos anulares separados por divisórias radiais e ligados cada um deles a condutos (62, 64, 66) que alimentam pulverizadores (68).
4. Redutor de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que os meios fixos de admissão de óleo compreendem duas rampas (56) diametralmente opostas e paralelas portando injetores (58) orientados na direção dos compartimentos anulares do invólucro cilíndrico (52).
5. Redutor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pulverizadores (68) são dispostos a montante dos pinhões satélites em relação ao sentido de rotação dos mesmos e orientados tangencialmente aos dentados dos pinhões satélites na direção das zonas de engrenamento desses dentados com a

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2/3 coroa exterior (16, 20).
6. Redutor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o invólucro cilíndrico (52) e o porta-satélites (30) são posicionados axialmente de um lado e de outro do pinhão central (14) e são ligados por braços axiais (54) que se estendem entre os pinhões satélites (28).
7. Redutor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ele compreende duas coroas exteriores coaxiais (16, 20), das quais os dentados das coroas são engatados com dentados periféricos dos pinhões satélites (28), uma dessas coroas sendo fixa e a outra sendo móvel em rotação.
8. Turbomáquina, em particular de um motor de avião, caracterizada pelo fato de que compreende um redutor com trem de engrenagens epicicloidal como definido na reivindicação 1, que liga uma haste de turbina (10) a uma ou duas hastes de acionamento de hélice.
9. Redutor com trem de engrenagens epicicloidal que compreende:

um pinhão central (14);

uma coroa exterior (16, 20);

pinhões satélites (28) engatados com o pinhão central (14) e com a coroa exterior (16, 20), os pinhões satélites montados livres em rotação em um portasatélites (30); e mecanismo de lubrificação organizado para projetar óleo nos dentados (32, 34) e nos eixos dos pinhões satélites (28), caracterizado pelo fato de que o mecanismo de lubrificação compreende um invólucro cilíndrico (52) solidário ao porta-satélites (30), e em que o dito invólucro cilíndrico é posicionado para recuperar óleo.
10. Redutor de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o invólucro cilíndrico (52) compreende condutos radiais (62, 64, 66) que alimentam óleo aos pulverizadores (68) organizados para projetar óleo nos dentados e nos eixos dos pinhões satélites (28).
11. Redutor de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o invólucro cilíndrico é disposto a montante dos pinhões satélites em relação ao

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3/3 seu sentido de rotação.
12. Redutor de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que invólucro cilíndrico forma um vertedouro para recuperar o dito óleo.