BRPI1006106B1 - Dispositivo de medição de torção de uma árvore giratória - Google Patents
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Abstract
dispositivo de medição de torção de uma árvore giratória medição de torção de uma árvore giratória por feixe de laser e filtros polarizantes. o dispositivo de medição compreende um gerador de feixe de laser (27), dois filtros polarizantes (29, 31) solidários da árvore (25) e distantes um do outro e um receptor de radiação laser (33) que recebe o feixe de laser que atravessou esses dois filtros.
Description
“DISPOSITIVO DE MEDIÇÃO DE TORÇÃO DE UMA ÁRVORE GIRATÓRIA” [0001] A invenção se refere à medição de torção de uma árvore giratória e se refere mais especialmente a um dispositivo leve e preciso que permite medira diretamente a torção dessa árvore em rotação e vantajosamente de deduzir daí o torque transmitido. A invenção permite entre outras coisas vigiar em permanência que o valor dessa torção permaneça inferior a um valor critico acima do qual uma ruptura é possível. A invenção se aplica notadamente à medição de torção de uma arvore giratória em um turborreator de avião, mas seu princípio pode também se aplicar a outros sistemas de propulsão, notadamente a um turborreator de duas hélices contra-rotativas.
[0002] Em um turborreator de fluxo duplo, não existe nenhum dispositivo de medição direta da torção da árvore de “baixa pressão” que aciona a ventoinha. Uma tal informação seria, portanto, útil, não somente para o controle do funcionamento do turborreator, mas também para estar em medida de prever uma falha.
[0003] Um tal turborreator é geralmente equipado com um dispositivo mecânico de medição do torque fornecido pela turbina.
[0004] Esse dispositivo é pesado e pouco preciso.
[0005] É conhecido por outro lado o documento WO 2004/067215 que descreve meios de medição eletromagnética da torção de uma árvore.
[0006] A invenção propõe um dispositivo óptico de medição da torção de uma tal árvore.
[0007] Mais especialmente, a invenção se refere a um dispositivo de medição de torção de uma árvore giratória notadamente uma árvore de acionamento, que compreende um gerador de feixe de laser, dois filtros polarizantes solidários da árvore e distantes um do outro e um receptor de radiação laser, o dito gerador sendo instalado para que o feixe de laser que ele emite atravesse os dois filtros e o dito receptor sendo instalado para receber o dito feixe que atravessou esses dois filtros, caracterizado pelo fato de que um sistema de reflexão é instalado na proximidade de um tal filtro para refletir o feixe que atravessou esse filtro e reenviá-lo paralelamente a ele mesmo na direção do dito receptor e pelo fato de que o dito sistema de
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2/5 reflexão compreende um espelho troncônico a 45°.
[0008] De acordo com um modo de realização vantajoso, os dois filtros são respectivamente montados na própria árvore na proximidade de suas duas extremidades. Quando a árvore é vazada, os dois filtros são vantajosamente instalados no interior dessa árvore.
[0009] De acordo com uma outra característica vantajosa, o gerador e o receptor são dispostos perpendicularmente ao eixo de rotação da árvore e de um lado e de outro dessa última de modo que seus eixos ópticos sejam alinhados. No entanto, um outro espelho troncônico a 45° levado pela dita árvore é colocado entre o emissor e o receptor.
[0010] De acordo com uma outra característica vantajosa, um dos filtros compreende uma coroa de zonas polarizantes e de zonas não polarizantes alternadas, para obter uma sucessão de informações periódicas representativas de um valor de medição e de um valor de referência.
[0011] Obtém-se assim uma espécie de aferição permanente do sistema de medição.
[0012] A invenção será melhor compreendida e outras vantagens dessa última aparecerão mais claramente à luz da descrição que vai se seguir de um dispositivo de medição de torção de uma árvore giratória de acordo com seu princípio, dada unicamente a título de exemplo e feita em referência aos desenhos anexos nos quais:
- a figura 1 é uma vista geral esquemática e em meio corte longitudinal de um turborreator de fluxo duplo equipado com o dispositivo de medição de torção de acordo com a invenção;
- a figura 2 é uma vista paralela em escala ampliada que mostra a parte a montante do dispositivo;
- a figura 3 é uma vista esquemática em escala ampliada que mostra a parte a jusante do dispositivo;
- a figura 4 é uma vista esquemática que ilustra a medição de um valor de referência; e
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3/5
- a figura 5 é uma vista esquemática que ilustra a medição de um valor representativo da torção da árvore.
[0013] Fazendo-se referência às figuras 1 a 3, são reconhecidos os subconjuntos principais de um turborreator de avia 11 de fluxo duplo, a saber, de a montante para a jusante, uma ventoinha 13, um compressor de baixa pressão 15, um compressor de alta pressão 16, uma câmara de combustão 19, a turbina de alta pressão 21 e a turbina de baixa pressão 23. Essa última é ligada a uma árvore coaxial 25, vazada, de eixo X, que aciona o rotor da ventoinha 13.
[0014] Todos esses elementos são bem conhecidos e não serão descritos mais em detalhes.
[0015] O objeto primeiro da invenção é medir em permanência o ângulo de torção da árvore 25. Essa árvore tem uma estrutura globalmente tubular o que, no modo de realização descrito, facilita a implantação dos componentes do dispositivo de medição de acordo com a invenção.
[0016] Esse dispositivo compreende um gerador de feixe de laser 27, um primeiro filtro polarizante 29, um segundo filtro polarizante 31 e um receptor de radiação laser 33 do tipo célula fotoelétrica. Os dois filtros são ambos solidários da árvore 25. Eles são dispostos para ser atravessados pelo feixe de laser. O primeiro filtro 29, atravessado primeiro, está situado próximo da extremidade a montante da árvore (no lado da ventoinha) enquanto que o segundo filtro 31, atravessado em segundo lugar está situado próximo da extremidade a jusante da árvore (no lado da turbina de baixa pressão).
[0017] De um modo geral, de acordo com a invenção, o gerador 27 é instalado para que o feixe de laser atravesse os dois filtros enquanto que o receptor 33 é instalado para receber o feixe que atravessou os dois filtros.
[0018] Além disso (no lado a jusante de acordo com o exemplo) um sistema de reflexão 35 é instalado na proximidade de um filtro (aqui dito segundo filtro 31) para refletir o feixe que atravessou esse filtro e reenviá-lo paralelamente a ele mesmo na direção do dito receptor 33. Essa parte do dispositivo é visível na figura 3. Mais precisamente, o dito segundo filtro polarizante 31 e o sistema de reflexão 35 são
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4/5 dispostos em um mesmo suporte 39 instalado no interior da árvore 25, na proximidade da extremidade a jusante, quer dizer no lado da turbina 23. Esse suporte 39 leva, dispostos axialmente de a montante para a jusante, o dito segundo filtro polarizante 31 e um espelho troncônico do qual o ângulo é de 45° em relação ao eixo de rotação X. Conseqüentemente, o feixe de laser F que atravessa uma primeira vez o filtro polarizante 31, a uma distância d do eixo de rotação X, é refletido duas vezes e é reenviado paralelamente a ele mesmo de acordo com uma direção simétrica em relação ao eixo de rotação X.
[0019] O gerador 27 de feixe de laser e o receptor 33 são dispostos, no lado da extremidade a montante da árvore 25, confrontantes, perpendicularmente ao eixo de rotação X dessa árvore e de um lado e de outro desse último. Seus eixos ópticos são, portanto, alinhados, mas um outro espelho troncônico 43 a 45°, levado axialmente pela árvore 25, é colocado entre o emissor e o receptor. Na proximidade dessa extremidade a montante da árvore, e solidário em rotação com ela, se encontra instalado um suporte 45 que leva de a montante para a jusante, esse espelho troncônico 43 e o dito primeiro filtro polarizante 29.
[0020] Essa disposição permite dirigir o feixe de laser F emitido pelo gerador paralelamente ao eixo X na direção do primeiro filtro polarizante 29 e refletir o feixe em retorno na direção do dito receptor 33 depois que esse último tenha atravessado uma segunda vez o primeiro filtro polarizante 29.
[0021] Uma tela transparente 46 é colocada transversalmente, a montante da árvore para evitar que uma nevoa de óleo escape e venha poluir em parte o equipamento.
[0022] Entre o gerador 27 e o espelho 43 e entre o espelho 43 e o receptor 33, o feixe de laser atravessa furos 49 usinados no disco de ventoinha.
[0023] De acordo com uma outra característica vantajosa da invenção, um dos filtros, nesse caso aqui o primeiro filtro 29, compreende uma coroa onde se alternam zonas polarizantes 51 e zonas não polarizantes 52, o que permite obter uma sucessão de informações periódicas representativas de um valor de medição e de um valor de referência, respectivamente.
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5/5 [0024] O funcionamento é explicado em referência às figuras 4 e 5.
[0025] O gerador emite um feixe perpendicular ao eixo de rotação que é dirigido para o espelho troncônico 43. Ele é, portanto, reenviado paralelamente ao eixo X. Esse feixe atravessa uma primeira vez o dito primeiro filtro 29, situado a montante e depois o dito segundo filtro 31 situado a jusante. Ele é refletido duas vezes pelo espelho troncônico 35 e reenviado paralelamente a ele mesmo. Ele atravessa de novo o dito segundo filtro 31 e finalmente o primeiro filtro 29 antes de ser refletido uma última vez na direção do receptor 33. O dito primeiro filtro compreende quatro setores 51,52 que ocupam cada um deles 90° com as polarizações seguintes:
- polarização vertical
- polarização nula
- polarização horizontal
- polarização nula.
[0026] Seja Io a intensidade do feixe de laser emitido pelo gerador 27. Quando a posição angular da árvore 25 em relação ao feixe é tal como representada na figura 4, (nenhuma atenuação devida ao primeiro filtro) o valor de intensidade medida pelo receptor 33 constitui um valor de referência no máximo igual a Io/2.
[0027] Quando a posição angular da árvore 25 em relação ao feixe F é tal como representada na figura 5, o valor de intensidade medido é função do valor de referência e do ângulo de torção θ.
[0028] O receptor 33 emite, portanto, um sinal variável. A relação min/máx desse sinal é representativa de sen2(2^. Obtém-se portanto uma medição direta da torção θ. Além disso, a freqüência desse sinal é representativa da velocidade da árvore. O conhecimento da velocidade e da torção (e, portanto, do torque) permite conhecer a cada instante a potência mecânica transmitida pela árvore.
Claims (7)
- REIVINDICAÇÕES1. Dispositivo de medição de torção de uma árvore giratória (25), notadamente uma árvore de acionamento, o dispositivo compreendendo um gerador de feixe de laser (27), dois filtros polarizantes (29, 31) fixados à árvore e espaçados um do outro, e um receptor de radiação laser (33), o dito gerador sendo instalado de modo que o feixe de laser que ele emite atravesse ambos os filtros polarizantes, e o dito receptor sendo instalado para receber o dito feixe de laser que atravessou ambos os filtros polarizantes, em que um sistema de reflexão (35) é instalado na proximidade de um dos filtros polarizantes (31) para refletir o feixe que atravessou o filtro e reenviá-lo paralelamente a ele mesmo na direção do dito receptor, o dispositivo sendo caracterizado pelo fato de que o dito sistema de reflexão compreende um espelho troncônico a 45° (35), e em que um dos filtros polarizantes (29) compreende uma coroa na qual se alternam zonas polarizantes (51) e zonas não polarizantes (52) de modo a obter uma sucessão de informações periódicas representativas de um valor de medição e de um valor de referência, respectivamente.
- 2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os dois filtros polarizantes (29, 31) são respectivamente montados na dita árvore (25) na proximidade de suas duas extremidades.
- 3. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o dito gerador (27) e o dito receptor (33) são dispostos confrontantes perpendicularmente ao eixo de rotação (X) da dita árvore (25) e de ambos os lados deste, de modo que seus eixos ópticos sejam alinhados, e em que um outro espelho troncônico a 45° (43) portado pela dita árvore é colocado entre o dito emissor (27) e o dito receptor (33).
- 4. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a dita árvore (25) é vazada e em que ela aloja os ditos filtros polarizantes (29, 31).
- 5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a dita árvore aloja o dito sistema de reflexão (35).Petição 870190063030, de 05/07/2019, pág. 12/162/2
- 6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a dita árvore é vazada e aloja os ditos filtros polarizantes e o dito outro espelho troncônico (43).
- 7. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que é associado a uma árvore de ventoinha (25) em um turborreator de avião.
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