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ES2320325T3 - Soporte de rotor con un punto teorico de rotura para motores de turbopropulsion. - Google Patents

Soporte de rotor con un punto teorico de rotura para motores de turbopropulsion. Download PDF

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ES2320325T3
ES2320325T3 ES02024038T ES02024038T ES2320325T3 ES 2320325 T3 ES2320325 T3 ES 2320325T3 ES 02024038 T ES02024038 T ES 02024038T ES 02024038 T ES02024038 T ES 02024038T ES 2320325 T3 ES2320325 T3 ES 2320325T3
Authority
ES
Spain
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guide
bearing
separation
support
rotor
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
ES02024038T
Other languages
English (en)
Inventor
Wolfgang Dr. Diepolder
Bernhard Dr. Wohrl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MTU Aero Engines GmbH filed Critical MTU Aero Engines GmbH
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Abstract

Soporte de rotor (10) con un punto teórico de rotura (14), en especial para el rotor (16) de una turbina, el cual comprende un cojinete de giro (12), que está dispuesto entre un soporte de cojinete estacionario (26) y un soporte de cojinete rotatorio (24); en este caso, para constituir el punto teórico de rotura (14) está dividido el soporte de cojinete estacionario (26) en las dos partes (26a, 26b), y el mismo comprende dos superficies de separación (28a, 28b), que están dispuestas de forma vertical con respecto al eje de rotación (22) del cojinete de giro (12); en este caso, por la circunferencia del soporte de cojinete están distribuidos, de una manera uniforme, varios tornillos tensores (32) en una alineación axial y con una previamente determinada resistencia a la tracción; soporte de rotor éste que está caracterizado porque dentro de varias superficies de guía (34a, 34b) -que están uniformemente distribuidas por la circunferencia del soporte de cojinete (26), y las mismas están situadas dentro de las dos superficies de separación (28a, 28b) de forma opuesta entre si, por parejas y en el sentido axial- se encuentran unos cuerpos de guía (36), insertados en estas superficies, y las dos superficies de separación (28a, 28b), con los cuerpos de guía (36) insertados en las superficies de guía (34a, 34b), están siendo mantenidas a tope entre si -con exención de holguras- por medio de unos tornillos tensores (32), que están orientados en el sentido axial, de tal manera que cada una de las superficies de guía (34a) dentro de una superficie de separación (28a) se componga de una superficie de base cilíndrica y de orientación axial así como de una punta cónica que, como el vértice, está dispuesta a continuación de la superficie cilíndrica; y esto de tal modo que cada una de las superficies de guía (34a) dentro de la otra superficie de separación (28b) esté realizada como una punta de forma cónica y de orientación axial; o de tal modo que cada una de las superficies de guía (34a) dentro de una superficie de separación (28 a) se componga de una superficie de base cilíndrica y de orientación axial así como de una semiesfera cóncava como el vértice; en este caso, el diámetro de la superficie de base cilíndrica y el diámetro de la semiesfera cónica corresponden al diámetro del conducido cuerpo de guía (36); caracterizado porque cada una de las superficies de guía (34a) está realizada -dentro de la otra superficie de separación (28b)- en forma de una esfera parcial cóncava y de orientación axial, cuyo radio corresponde al radio del cuerpo de guía (36) o es mayor que el mismo; así como caracterizado porque los cuerpos de guía (36) están realizados en forma de bolas, por lo cual las fuerzas de alojamiento radiales (44), que atacan en el soporte de cojinete (26), pueden ser convertidas -a través de los cuerpos de guía (36), que actúan en conjunto con las superficies de guía (34a, 34b)- en unas fuerzas de tracción axiales (48), que atacan en los tornillos tensores (32) y las mismas conducen a la rotura de los tornillos tensores (32) al ser sobrepasado un máximo esfuerzo por tracción previamente determinado.

Description

Soporte de rotor con un punto teórico de rotura para motores de turbopropulsión.
La presente invención se refiere a un soporte de rotor con un punto teórico de rotura, en especial para el rotor de una turbina y conforme a lo indicado en el preámbulo de la reivindicación de patente.
Como es sabido, el rotor de una turbina -como, por ejemplo, el rotor de un turbopropulsor para un avión- comprende como soporte de rotor, por regla general, por lo menos un cojinete fijo así como un cojinete libre. Estos cojinetes sirven de apoyo para el rotor en relación con la parte estacionaria -como, por ejemplo, la carcasa- tanto en el sentido radial como axial, y los cojinetes desvían, de este modo, la fuerzas del alojamiento, las que actúan sobre el soporte del rotor, hacia la carcasa a través de unos llamados soportes de cojinete.
Esto tiene, sin embargo, el inconveniente de que sobre la carcasa también pueden ser aplicados -a través de estos soportes de cojinete- unos elevados esfuerzos de alojamiento imprevisibles, que actúan sobre el soporte del rotor, lo cual puede conducir, en el peor de los casos, a una destrucción de la carcasa. De este modo, en los turbopropulsores de un avión, por ejemplo, los choques con pájaros o la resonancia de las paletas pueden originar en el rotor la conocida rotura de paletas. El desplazamiento de la parte fraccionada de una paleta por las paletas siguientes del rotor y el comportamiento dinámico del rotor, el cual queda modificado a causa de ello, tienen por efecto un drástico incremento en las fuerzas del alojamiento, las que llegan a entrar -a través de los soportes de cojinete- en la carcasa así como en la suspensión del turbopropulsor, lo cual puede conducir a la destrucción de la carcasa, de la suspensión del turbopropulsor o incluso de la célula del avión.
La Patente Británica Núm. GB-A-2 281 105 se refiere a un soporte de rotor con un punto teórico de rotura; en este caso, un soporte de cojinete estacionario está dividido para estar unido mediante unos pernos de cizallamiento axiales. Al ser sobrepasada una definida fuerza de alojamiento radial, los pernos de cizallamiento se rompen y dejan el cojinete con el eje -por lo menos parcialmente- libre en el sentido radial.
La Patente Británica Núm. GB-A-2 130 340 se refiere a la fijación de un conocido ventilador al final del eje de una turbina de gas. Al ser sobrepasada una definida fuerza de desequilibrio radial, el ventilador queda parcialmente libre en el sentido radial, de tal manera que el mismo pueda girar ahora por su nuevo centro de gravedad, originado por el defecto. Un acoplamiento especial para el movimiento radial se ocupa de que también en este, estado defectuoso pueda el momento de giro ser transmitido todavía desde el eje sobre el ventilador excéntrico.
La Patente Alemana Núm. DE 74 40 064 U reivindica un dispositivo para incrementar una fuerza mecánica mediante un cono interior, mediante una punta cónica, que puede ser desplazada axialmente en relación con el cono, así como mediante un aro de presión. La transmisión de la fuerza entre estos elementos es efectuada por medio de bolas. Este dispositivo transforma una fuerza axial en una fuerza axial incrementada.
La presente invención tiene el objeto de poner aquí remedio a través de una novedosa concepción de un soporte de rotor, provisto de un punto teórico de rotura, con el fin de impedir, en la más amplia medida posible, un deterioro o un daño de la carcasa al presentarse unas imprevisibles y elevadas fuerzas del alojamiento.
De acuerdo con la presente invención, este objeto se consigue por medio de las características distintivas de la reivindicación de patente 1). Otras características de la invención pueden ser apreciadas en las reivindicaciones secundarias.
De una manera ya conocida, en este soporte de rotor es así que el soporte de cojinete estacionario, que sirve de apoyo para el cojinete de giro, está dividido y el mismo tiene, por consiguiente, dos superficies de separación, cada una de las cuales está dispuesta de forma vertical al eje de rotación del cojinete de giro. Según la presente invención, resulta que entre estas dos superficies de separación están previstas varias cavidades, que están distribuidas de una manera uniforme por la circunferencia del estacionario soporte de cojinete y las que -estando dispuestas de forma opuesta entre si por parejas- actúan dentro de las dos superficies de separación como unas superficies de guía. Gracias a unos tornillos tensores, que están dispuestos de forma coaxial en relación con el eje de rotación, se encuentran las dos superficies de separación -así como los cuerpos de guía, colocados dentro de las superficies de guía- puestos a tope entre si, sin ninguna holgura. A través de las superficies de guía en forma de superficies cónicas o esféricas y mediante las superficies cilíndricas -que actúan entre si- así como a través de los cuerpos de guía es así, que las fuerzas de alojamiento radiales, que atacan en el soporte estacionario del cojinete, son transformadas ahora en unas fuerzas de tracción axiales, que son absorbidas por los tornillos tensores. A este efecto, los tornillos tensores están dimensionados de tal manera, que los mismos se puedan romper al ser sobrepasado un definido esfuerzo máximo de tracción.
De este modo, queda proporcionado un punto teórico de rotura que permite que, a unos esfuerzos de alojamiento imprevisiblemente elevados, los tornillos tensores se rompan y dejen libre el estacionario soporte de cojinete. Como consecuencia, es interrumpido el arrastre de fuerza entre el estacionario soporte de cojinete y la carcasa portante, lo cual conduce, desde luego, a una destrucción parcial del soporte del rotor, pero esto impide, por el otro lado, que unos esfuerzos de alojamiento tan extremados puedan ser aplicados sobre la carcasa portante. De este modo, quedan impedidos la destrucción o unos deterioros de envergadura de la carcasa portante.
En este caso, el previsto punto teórico de rotura puede estar dispuesto, de forma preferente, en un cojinete de giro, que está realizado como cojinete libre, pero también en un cojinete de giro que está diseñado como un cojinete fijo.
De una manera conveniente, los tornillos tensores están realizados de forma entallada. Gracias a ello, la sección transversal de tensión de los tornillos puede ser definida más claramente y, por consiguiente, puede ser determinada de forma óptima la máxima fuerza de rotura admisible para los tornillos tensores.
A continuación, la presente invención está descrita por medio de un ejemplo de realización que, de una manera más o menos esquematizada, está representado en los planos adjuntos, en los cuales:
La Figura 1 muestra la vista de sección de un soporte de rotor -que comprende un cojinete de giro- para la primera fase de un turbopropulsor, que aquí no está indicado con más detalles; soporte éste que está provisto del punto teórico de rotura según la presente invención;
La Figura 2 indica una vista a escala de aumento del soporte de rotor, con el punto teórico de rotura de la Figura 1;
La Figura 3 muestra otra vista a escala de aumento del soporte de rotor con el punto teórico de rotura de la Figura 1 y con dos aros, que sirven como elementos portantes de las superficies de guía; concretamente con un aro izquierdo y con un aro derecho así como con los cuerpos de guía, conducidos dentro de los aros;
La Figura 4a indica una más detallada vista a escala de aumento de un ejemplo de realización de los aros, con las previstas superficies de guía según la Figura 3;
La Figura 4b muestra otra más detallada vista a escala de aumento de otro ejemplo para la realización de los aros y con las previstas superficies de guía según la Figura 3;
La Figura 5 indica una vista esquematizada de la conversión de un vector de fuerza radial en un vector de fuerza, con una componente tanto radial como axial, conversión ésta que se produce a causa de la acción de conjunto de las superficies de guía y los cuerpos de guía; mientras que
La Figura 6 muestra otra más detallada vista a escala de aumento del soporte de rotor, con el punto teórico de rotura de la Figura 1 y después de la rotura de los tornillos tensores.
Un soporte de rotor para la primera fase de un turbopropulsor -que aquí no está representado de forma detallada- está indicado, en su conjunto, en la Figura 1 con la referencia 10, y este soporte comprende un cojinete de giro 12, con un punto teórico de rotura 14.
El turbopropulsor, que aquí no se indica con más detalles, comprende un rotor 16 con las paletas de rodete 18, que están dispuestas dentro de una correspondiente carcasa de grupo motopropulsor 20, denominada en lo sucesivo carcasa portante. Con el rotor 16, que gira por el eje de rotación 22, está unido de manera desmontable un soporte de cojinete 24.
Entre este soporte de cojinete 24 -que es rotatorio por arrastre- y un soporte de cojinete estacionario 26 está dispuesto el cojinete de giro 12; según el presente ejemplo de realización, este cojinete es un rodamiento del tipo de construcción de rodillos.
En este caso, el cojinete de giro 12 es un cojinete libre, que solamente puede absorber unas fuerzas de alojamiento radiales. Un correspondiente cojinete fijo, que absorbe las fuerzas de alojamiento axiales, no ha sido indicado aquí en aras de una mayor claridad del dibujo.
Tal como lo indica la Figura 2, el soporte de cojinete estacionario o no rotatorio 26 está realizado de forma dividida, y el mismo comprende una parte de soporte izquierda 26a con una superficie de separación en forma de brida 28a así como una parte de soporte derecha 26b con la superficie de separación en forma de brida 28b. La parte de soporte izquierda 26a y la parte de soporte 26b constituyen, con sus dos superficies de separación, 28a y 28b, un plano de contacto común 30, que está dispuesto de forma vertical en relación con el eje de rotación 22 del rotor 16.
Según el presente ejemplo de realización, resulta que entre las dos superficies de separación, 28a y 28b, no existe ninguna rendija, es decir, las dos superficies de separación, 28a y 28b, se encuentran directamente puestas a tope entre si. No obstante, para unas formas de construcción especiales también puede estar prevista una rendija.
La parte izquierda 26a del soporte de cojinete estacionario y la parte derecha 26b del soporte de cojinete estacionario están unidas entre si en arrastre de fuerza, concretamente por medio de varios tornillos tensores 32, que de una manera uniforme están distribuidos por la circunferencia del soporte de cojinete no rotatorio 26, y los mismos están alineados en el sentido axial, es decir, de forma coaxial en relación con el eje de simetría 22. Tal como esto será explicado más abajo, estos tornillos tensores 32 realizan la función del punto teórico de rotura 14.
Según lo indicado en la Figura 3, las superficies de separación, 28a y 28b, de las dos partes de cojinete estacionarias, 26a y 26b, comprenden varias superficies de guía, 34a y 34b, que de una manera uniforme están distribuidas por la circunferencia del soporte de cojinete 26, y las mismas se encuentran -dentro de las dos superficies de separación, 28a y 28b- dispuestas por parejas, que están situadas de forma opuesta entre si en el sentido axial, y en estas superficies de guía están dispuestos los cuerpos de guía 36. Según el presente ejemplo de realización, como cuerpos de guía 36 se han previsto en las superficies de guía, 34a y 34b, -y, por consiguiente, dentro del plano de contacto 30 entre las dos partes, 26a y 26b, del soporte de cojinete- unas bolas, concretamente bolas de rodamientos.
Como elementos portantes para las superficies de guía, 34a y 34b, están previstos aquí dos aros, que están dispuestos por ambos lados del plano de contacto 30, concretamente un aro izquierdo 38 así como un aro derecho 40. Tanto el aro izquierdo 38 como el aro derecho 40 están integrados, respectivamente, de forma centrada en la parte izquierda 26a del estacionario soporte de cojinete y en la parte derecha 26b del estacionario soporte de cojinete. Gracias a las insertadas bolas 35 quedan centrados el aro izquierdo 38 y el aro derecho 40, con lo cual son centradas, a su vez, las dos partes, 26a y 26b, del soporte de cojinete. Por medio de los anteriormente descritos tornillos tensores 32 -que se encuentran axialmente alineados en la dirección circunferencia) y los que, de forma preferente, son entallados- es llevada a efecto una unión axial entre las dos partes no rotatorias 26a y 26b del soporte de cojinete, la cual está exenta de holguras.
Tal como indicadas en las Figuras 4a y 4b, las superficies de guía, 34a y 34b, que están previstas en los dos aros, 38 y 40, pueden estar realizadas de distintas maneras. Según lo indicado en la Figura 4a, resulta que la superficie de guía izquierda 34a se compone de una superficie de base cilíndrica y de una punta cónica que -como vértice- está situado a continuación de la superficie anterior; en este caso, el diámetro de la superficie de base cilíndrica corresponde al diámetro de los conducidos cuerpos de guía 36. La superficie de guía derecha 34b se compone exclusivamente de una punta de forma cónica.
En la Figura 4b está indicada otra posibilidad para la realización de las superficies de guía, 34a y 34b. En este caso, la superficie de guía izquierda 34a está constituida por una superficie de base cilíndrica y por una semiesfera cóncava como el vértice. El diámetro de la superficie de base cilíndrica y el diámetro de la semiesfera cóncava corresponden al diámetro del cuerpo de guía 36. La superficie de guía derecha 34b corresponde a una esfera parcial cóncava, es decir, a un casquete esférico, cuyo radio corresponde al radio del cuerpo de guía 36 o puede ser incluso mayor que este radio.
El anteriormente descrito soporte de rotor, con el representado punto teórico de rotura, tienen el siguiente modo de funcionamiento:
La fuerzas -que son generadas en base a los esfuerzos dinámicos y estáticos del trabajo del rotor 10- son transmitidas sobre el soporte de rotor 10, que comprende el soporte rotatorio de cojinete 24 y el soporte estacionario de cojinete 26. A través del soporte no rotatorio de cojinete 26 tiene lugar -a lo largo de una línea de efecto ideal 42- la aplicación de una resultante fuerza de alojamiento radial F_{r} 44 sobre la carcasa portante, véase la Figura 2.
Gracias a los aros, 38 y 40, colocados en la dos partes, 26a y 26b, del soporte de cojinete no rotatorio, así como debido a las superficies de guía, 34a y 34b, que en los aros, 38 y 40, están previstas por ambos lados del plano de contacto 30, quedan sujetados los cuerpos de guía 36, que están realizados en forma de bolas. Las superficies de guía, 34a y 34b, y los insertados cuerpos de guía 36 desvían la fuerza radial de alojamiento F_{r} 44 de tal manera, que dentro del plano de contacto 30 se pueda presentar -entre las dos partes de soporte de cojinete, 26a y 26b- un nuevo vector de fuerza F 46, con una componente de fuerza axial F_{a} 48 y con la componente de fuerza radial F_{r} 44; Véase la Figura 3 en relación con la Figura 5.
En este caso, la desviación de la fuerza radial F_{r} 44 hacia el nuevo vector de fuerza F 46, con la componente de fuerza axial F_{a} 48 y con la componente de fuerza radial F_{r} 44, tiene lugar de forma independiente de la posición de ángulo circunferencial de la fuerza radial F_{r} 44 en la bola 36.
Tal como puede ser apreciado, además, en la Figura 5 es así que la punta de la superficie de guía 34b -la que, según el presente ejemplo de realización, está prevista con medio ángulo de apertura de cono 50 de, por ejemplo, 60 grados- y la resultante desviación de la fuerza radial F_{r} 44, conducen a una fuerza axial F_{a} 48 que, conforme a la ecuación de F_{a} = F_{r}x tan 60º, es mayor que el esfuerzo de alojamiento radial F_{r} 44, que primitivamente actuaba sobre la línea de efecto ideal 42.
La componente de fuerza axial F_{a} 48 conduce al anteriormente mencionado esfuerzo por tracción dentro de los tornillos tensores 32 que, tal como ya indicado, unen las dos partes, 26a y 26b, del soporte de cojinete estacionario entre si, en arrastre de fuerza y por todo el plano de contacto 30.
En el momento en el que la carga radial F_{r} 44 esté claramente por encima de todas las cargas admisibles de maniobras -como, por ejemplo, a causa de un drástico incremento del esfuerzo del cojinete, como consecuencia de la rotura de una paleta- resulta que la componente de fuerza axial F_{a} 48, que es introducida en los tornillos tensores 32, tiene por efecto la rotura de éstos últimos.
Por consiguiente, los tornillos tensores 32 actúan como el punto teórico de rotura para el caso de que la fuerza axial F_{a} 48, que es aplicada sobre los tornillos tensores 32, esté por encima de la definida máxima fuerza de rotura admisible de los tornillos tensores 32; véase también la Figura 6. Como consecuencia, se rompen, como ya mencionado, los tornillos tensores 32 y queda interrumpido el arrastre de fuerza entre las dos partes, 26a y 26b del soporte del cojinete. Esto, si bien conduce a una destrucción parcial del soporte del rotor, pero de una manera segura queda impedida la aplicación de las incrementadas fuerzas de alojamiento sobre la carcasa portante. De esta manera son excluidos la destrucción de la carcasa y de la suspensión del turbopropulsor así como unos daños en la célula del avión.
Las guías esféricas, representadas en las Figuras, son asimétricas; en este caso, en el respectivo aro izquierdo 38 están previstas unas más profundas superficies de guía 34a, dentro de las cuales se encuentran alojados, en su mayor parte, los cuerpos de guía esféricos 36 para permitir, al ser activados, solamente un movimiento giratorio de los cuerpos de guía 36 por los centros de los mismos. En el aro derecho 40 están previstas unas superficies de guía más planas 34b sobre las cuales los cuerpos de guía 36 pueden rodar o por lo menos deslizar para generar, de este modo, la deseada fuerza axial. Mediante esta forma de construcción puede ser conseguido un centraje especialmente bueno de los aros, 38 y 40.
No obstante, en relación con la forma de realización de las Figuras 4a y 5, existe también la posibilidad, de elegir, por ejemplo, para la parte cilíndrica de la superficie de guía 34a un mayor diámetro que para el cuerpo de guía 36, de tal manera que también dentro del aro 38 pueda tener lugar un limitado movimiento de rodadura. Esto tendría por consecuencia, de una manera conveniente, un menor rozamiento dentro de las guías; en este caso, sin embargo, el centraje de los aros, 38 y 40, probablemente no sería tan preciso como según la forma de realización aquí representada. También sería posible realizar las superficies de guía, 34a y 34b, de forma simétrica al plano de contacto 30. A este efecto, y a título de ejemplo, cada superficie de guía, 34a y 34b, podría estar compuesta, de una manera apropiada, por una superficie cónica y por una superficie cilíndrica o bien por una superficie esférica parcial (casquete esférico) y por una superficie troncocónica. Para la configuración de las superficies de guía se ha de tener en consideración el hecho de que, en primer lugar, puedan ser conseguidos la desviación y el incremento deseados para la fuerza.
Lista de referencias
10
Soporte de rotor
12
Cojinete de giro
14
Punto teórico de rotura
16
Rotor
18
Paletas del rodete
20
Eje de rotación
22
Carcasa de turbina
24
Soporte de cojinete rotatorio
26
Soporte de cojinete estacionario
26a
Parte izquierda del soporte de cojinete estacionario
26b
Parte derecha del soporte de cojinete estacionario
28a
Superficie de separación de la parte izquierda del soporte de cojinete estacionario
28b
Superficie de separación de la parte derecha del soporte de cojinete estacionario
30
Plano de contacto
32
Tornillos tensores
34a
Superficies de guía izquierdas
34b
Superficies de guía derechas
36
Cuerpo de guía
38
Aro izquierdo
40
Aro derecho
42
Línea de efecto
44
Fuerza de alojamiento radial F_{r} / componente de fuerza radial F_{r}
46
Vector de fuerza desviada F
48
Componente de fuerza axial F_{a}
50
Medio ángulo de apertura de cono

Claims (8)

1. Soporte de rotor (10) con un punto teórico de rotura (14), en especial para el rotor (16) de una turbina, el cual comprende un cojinete de giro (12), que está dispuesto entre un soporte de cojinete estacionario (26) y un soporte de cojinete rotatorio (24); en este caso, para constituir el punto teórico de rotura (14) está dividido el soporte de cojinete estacionario (26) en las dos partes (26a, 26b), y el mismo comprende dos superficies de separación (28a, 28b), que están dispuestas de forma vertical con respecto al eje de rotación (22) del cojinete de giro (12); en este caso, por la circunferencia del soporte de cojinete están distribuidos, de una manera uniforme, varios tornillos tensores (32) en una alineación axial y con una previamente determinada resistencia a la tracción; soporte de rotor éste que está caracterizado porque dentro de varias superficies de guía (34a, 34b) -que están uniformemente distribuidas por la circunferencia del soporte de cojinete (26), y las mismas están situadas dentro de las dos superficies de separación (28a, 28b) de forma opuesta entre si, por parejas y en el sentido axial- se encuentran unos cuerpos de guía (36), insertados en estas superficies, y las dos superficies de separación (28a, 28b), con los cuerpos de guía (36) insertados en las superficies de guía (34a, 34b), están siendo mantenidas a tope entre si -con exención de holguras- por medio de unos tornillos tensores (32), que están orientados en el sentido axial, de tal manera que cada una de las superficies de guía (34a) dentro de una superficie de separación (28a) se componga de una superficie de base cilíndrica y de orientación axial así como de una punta cónica que, como el vértice, está dispuesta a continuación de la superficie cilíndrica; y esto de tal modo que cada una de las superficies de guía (34a) dentro de la otra superficie de separación (28b) esté realizada como una punta de forma cónica y de orientación axial; o de tal modo que cada una de las superficies de guía (34a) dentro de una superficie de separación (28 a) se componga de una superficie de base cilíndrica y de orientación axial así como de una semiesfera cóncava como el vértice; en este caso, el diámetro de la superficie de base cilíndrica y el diámetro de la semiesfera cónica corresponden al diámetro del conducido cuerpo de guía (36); caracterizado porque cada una de las superficies de guía (34a) está realizada -dentro de la otra superficie de separación (28b)- en forma de una esfera parcial cóncava y de orientación axial, cuyo radio corresponde al radio del cuerpo de guía (36) o es mayor que el mismo; así como caracterizado porque los cuerpos de guía (36) están realizados en forma de bolas, por lo cual las fuerzas de alojamiento radiales (44), que atacan en el soporte de cojinete (26), pueden ser convertidas -a través de los cuerpos de guía (36), que actúan en conjunto con las superficies de guía (34a, 34b)- en unas fuerzas de tracción axiales (48), que atacan en los tornillos tensores (32) y las mismas conducen a ta rotura de los tornillos tensores (32) al ser sobrepasado un máximo esfuerzo por tracción previamente determinado.
2. Soporte de rotor conforme a la reivindicación 1) y caracterizado porque como soporte de las superficies de guía (34a, 34b) son empleados dos aros, concretamente un aro izquierdo (38) y un aro derecho (40) que, a su vez, están fijados de forma centrada en una de las dos superficies de separación (28a y 28b), respectivamente).
3. Soporte de rotor conforme a las reivindicaciones 1) o 2) y caracterizado porque los tornillos tensores (32) están realizados de forma entallada.
4. Soporte de rotor conforme a una de las reivindicaciones anteriormente mencionadas y caracterizado porque entre las dos superficies de separación (28a, 28b) existe una rendija.
5. Soporte de rotor conforme a una de las reivindicaciones 1) hasta 3) y caracterizado porque las dos superficies de separación (28a, 28b) se encuentran directamente puestas a tope entre si.
6. Soporte de rotor conforme a una de las reivindicaciones anteriormente mencionadas y caracterizado porque medio ángulo de apertura de cono \alpha (50), mayor de 45 grados, surte el efecto de un incremento de la fuerza de tracción axial F_{a} (48) en los tornillos tensores (32) en relación con la fuerza de alojamiento radial F_{r} (44), según la fórmula F_{a} = F_{r} por tan \alpha.
7. Soporte de rotor conforme a una de las reivindicaciones anteriormente mencionadas y caracterizado porque el cojinete de giro (12) está realizado en forma de un cojinete libre, sobre todo como un rodamiento radial.
8. Soporte de rotor conforme a una de las reivindicaciones 1) hasta 6) y caracterizado porque el cojinete de giro (12) está realizado en forma de un cojinete fijo.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0216312D0 (en) 2002-07-12 2002-08-21 Rolls Royce Plc Frangible coupling
DE10344869B3 (de) * 2003-09-26 2005-06-30 Man B&W Diesel A/S Sicherheitskupplung
DE102010012228B4 (de) * 2010-03-19 2021-01-14 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Strahltriebwerk mit einer Sollbruchstellenvorrichtung für den Überlastfall
US8573922B2 (en) * 2010-06-15 2013-11-05 Rolls-Royce Corporation Bearing support
DE102011087720A1 (de) * 2011-12-05 2013-06-06 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Sicherheitselement
FR3005097B1 (fr) * 2013-04-30 2017-07-28 Snecma Support de palier d'une turbomachine comportant une bride decalee
FR3006713B1 (fr) * 2013-06-11 2016-10-14 Snecma Dispositif de decouplage pour turbomachine comportant une piece intermediaire
DE102013216598B4 (de) 2013-08-21 2016-12-22 MTU Aero Engines AG Sicherungseinrichtung für eine Lageranordnung eines Rotors einer Turbomaschine

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE7440064U (de) * 1975-04-24 Herion Werke Kg Vorrichtung zur Verstärkung einer mechanischen Kraft
DE212834C (es) *
DE866580C (de) * 1943-02-07 1953-02-12 Wagner & Co Werkzeugmaschinenf Sicherheitskupplung mit auf Zug beanspruchten Bruchbolzen
AT356204B (de) * 1974-03-12 1980-04-10 Siemens Ag Oesterreich Einrichtung zum betaetigen eines an einem schalter, insbesondere an einem alarmschalter axial verschiebbaren schaltstueckes
US3927537A (en) * 1974-08-01 1975-12-23 Zurn Ind Inc Overload coupling
GB2043833B (en) * 1979-03-17 1982-11-10 Rolls Royce Rotor assembly
GB2130340A (en) * 1981-03-28 1984-05-31 Rolls Royce Gas turbine rotor assembly
GB9317530D0 (en) * 1993-08-21 1993-10-06 Westland Helicopters Fusible support devices for rotating shafts
DE19605971C2 (de) * 1996-02-17 1998-09-17 Mtu Muenchen Gmbh Lageranordnung für Drehkörper
GB2322914B (en) * 1997-03-05 2000-05-24 Rolls Royce Plc Ducted fan gas turbine engine

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