ES2589114T3

ES2589114T3 - Caja de engranajes de toma de movimiento sobre una turbomáquina, compuesta por un cárter montado

Info

Publication number: ES2589114T3
Application number: ES13789880.5T
Authority: ES
Inventors: Jordane PELTIER; Stéphane PRUNERA-USACH
Original assignee: Hispano Suiza SA
Current assignee: Safran Transmission Systems SAS
Priority date: 2012-10-26
Filing date: 2013-10-24
Publication date: 2016-11-10
Anticipated expiration: 2033-10-24
Also published as: CN104968917B; JP2016500788A; RU2639460C2; BR112015009233B1; CA2889030C; WO2014064390A1; RU2015119673A; FR2997467B1; JP6218846B2; CN104968917A; EP2912291B1; FR2997467A1; PL2912291T3; US9316158B2; CA2889030A1; US20150285153A1; EP2912291A1

Abstract

Caja de engranajes a fijar en una turbomáquina (4) para accionar, al menos, un equipo (10) adjunto a la turbomáquina, que comprende un cárter (13), una cadena cinemática (14) interna al cárter, así como un componente de toma de movimiento destinado a engranar con un árbol de transmisión de la turbomáquina, comprendiendo el cárter unos puntos de fijación (12) a la turbomáquina y al equipo, caracterizada por que la cadena cinemática está compuesta por una pluralidad de líneas de engranajes sucesivas y que forman ángulos entre sí, el cárter (13) comprende, al menos, dos partes consecutivas, montadas en, al menos, una interfaz de unión, que forman un ángulo entre sí y que contienen, cada una de ellas, una de las líneas de engranajes (15, 16, 17), y dichas partes (27, 28; 45, 46) son distintas y están montadas entre sí en la interfaz de unión.

Description

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DESCRIPCION

Caja de engranajes de toma de movimiento sobre una turbomaquina, compuesta por un carter montado

El objeto de la invention es una caja de engranajes de toma de movimiento sobre una turbomaquina, destinada a transmitir el movimiento originario de la turbomaquina, por mediation de un arbol radial que sale de la misma, a diversos equipos adjuntos a la turbomaquina, tales como bombas, generadores de electricidad, etc., que son indispensables para el funcionamiento de la turbomaquina o a otros aparatos de una aeronave propulsada por dicha turbomaquina. En la presente invencion, el carter de la caja esta dividido y compuesto por partes montadas.

La caja de engranajes comprende esencialmente una cadena cinematica compuesta por un conjunto de ruedas dentadas, que engranan entre si de forma que transmiten el movimiento del arbol radial a los equipos, en el interior del carter. Por lo tanto, dicha cadena esta conectada al arbol radial de la turbomaquina y a los arboles de toma de movimiento de los equipos. La caja de engranajes esta fijada a la turbomaquina en la position deseada y los equipos estan fijados, a su vez, a la caja de engranajes. Un documento que describe una caja de engranajes de conception conocida es el US-A-2012/0006137. En el mismo se representa sucintamente el arbol motor de la turbomaquina, el arbol radial y la caja de engranajes propiamente dicha, que comprende una cadena cinematica compuesta por ruedas dentadas con dentado recto en un carter. El equipo esta situado sobre la caja, opuesto a la fijacion a la turbomaquina. Al ser paralelos todos los ejes de las ruedas dentadas, la caja de engranajes de este documento anterior comprende una llnea de engranajes unica.

En este caso, se denomina llnea de engranajes a un conjunto de engranajes adyacentes que pertenecen a la cadena cinematica, que en principio engranan entre si, cuyas ruedas dentadas estan situadas en un mismo plano o en planos paralelos; en otros terminos, los ejes de rotation de las ruedas dentadas son todos paralelos (perpendiculares a este plano o a estos planos paralelos), y se considera que las ruedas dentadas engranan directamente entre si extendiendose en un mismo plano; sin embargo, la llnea de engranajes puede seguir en planos paralelos si existen ruedas dentadas alineadas a lo largo de un mismo eje de rotacion.

La busqueda para disminuir el tamano lleva a la utilization preferente de cajas de engranajes cuya cadena cinematica comprende varias llneas de engranajes en planos diferentes, en lugar de una llnea de engranajes unica segun la concepcion tradicional. Estas llneas de engranajes son sucesivas y estan unidas por engranajes de union con ejes no paralelos. Entonces, la forma sinuosa que posee la cadena cinematica permite que la misma, en efecto, se mantenga adyacente a la turbomaquina por toda su longitud, evitando a la vez los grandes tamanos radiales, axiales y angulares inevitables cuando esta presente una unica llnea de engranajes y que debe tener una cierta longitud, conllevando todos estos grandes tamanos sus inconvenientes.

Serla logico, a fin de mantener la reduction del tamano, que el carter de la caja de engranajes estuviera compuesto por elementos que alojan, cada uno de ellos, una de las llneas de engranajes, teniendo estos elementos direcciones principales de alargamiento que coinciden con las de sus llneas de engranajes, pero el coste de fabrication del carter llegarla a ser entonces elevado, se emplee la fundicion o el mecanizado, puesto que se tendrla que fabricar un molde complejo o renunciar a una gran cantidad de material, con posibles dificultades de moldeo o tiempos de mecanizado importantes. El documento US-B-6840479 divulga una caja de engranajes segun el preambulo de la reivindicacion 1.

El objeto fundamental de la invencion es reducir el coste de fabricacion de un carter de caja de engranajes compuesto por varios elementos sucesivos que se prolongan en direcciones diferentes y hacer mas interesante, por lo tanto, la utilizacion de cajas de engranajes cuya cadena cinematica esta compuesta por varias llneas de engranajes.

De acuerdo con la invencion, el carter esta compuesto por partes distintas con forma sencilla correspondientes a sus elementos, montadas entre si en las interfaces de union despues de haber sido fabricadas independientemente. En general, estas partes tendran forma sencilla, por ejemplo rectillnea o en arco de clrculo, y seran bastante cortas, lo que proporcionara un coste de fabricacion total menos elevado que un carter unitario, e incluso que un carter de una caja tradicional con una unica llnea de engranajes, que es costoso de fabricar a causa de su gran longitud, incluso si su forma es sencilla.

Ventajosamente, las interfaces de union entre las partes montadas del carter coinciden con las interfaces de union de las llneas de engranajes (partes que engranan de los engranajes de union), de modo que los extremos de las llneas de engranajes esten enrasados con los extremos de las partes de carter antes de su montaje, sin sobresalir claramente de los mismos, lo que facilita la manipulation de las partes de la caja de engranajes, ademas de su montaje. Sin embargo, no es necesaria esta coincidencia de las interfaces de union. Si existe, son concebibles varios modos de realization. La interfaz de union puede ser, asl, oblicua a los elementos, y el engranaje de union esta compuesto, entonces, por ruedas con dentado conico o recto; o bien la interfaz de union puede estar situada sobre una de las caras principales de una de las partes de carter y el engranaje de union estara compuesto, entonces, por ruedas con dentado recto o conico.

Se describiran a continuation algunas realizaciones de la invencion por medio de las figuras siguientes; esta claro que son posibles otros modos de realizacion y que esta description es puramente ilustrativa:

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- las figuras 1, 2, 3 y 4 ilustran una caja de engranajes que puede recibir la invention;

- y las figuras 5, 6 y 7 ilustran como se puede aplicar la invencion a esta caja de engranajes.

Una realization de caja de engranajes se describe por medio de las primeras figuras 1 a 4. Tiene, segun la figura 1, una forma tridimensional que comprende un carter exterior con dos elementos extremos 1 y 2 paralelos y rectillneos y un elemento medio 3 en arco de clrculo que une los anteriores y que es perpendicular. La figura 2 ilustra que esta caja de engranajes se puede colocar ventajosamente alrededor de una turbomaquina 4, por ejemplo en el lugar de un cuerpo a alta presion de la misma, colocando los elementos extremos 1 y 2 en direction axial de dicha turbomaquina, en las generatrices diametralmente opuestas, bordeando tambien el elemento medio 3, luego, la turbomaquina 4 realizando una semivuelta alrededor de la misma. La toma de movimiento de accionamiento de la turbomaquina se puede hacer directamente a partir de un arbol radial clasico que pertenece a la turbomaquina 4 o por mediation de un arbol intermedio que pertenece a una carcasa independiente y que engrana con el arbol radial. Algunas posibilidades de position del arbol de accionamiento (radial o intermedio) estan indicadas por la referencia 9 en la figura 1.

Los equipos 10 accionados por la caja de engranajes pueden estar montados, a su vez, en las caras superiores 6, perifericas 7 y frontales 8, as! como en las caras radialmente externas 11 del elemento medio 3. La fijacion de la caja de engranajes a la turbomaquina 4 se puede efectuar mediante union por pernos de unos puntos de fijacion 12 situados sobre el carter 13, utilizando eventualmente calces u otros soportes intermedios entre la turbomaquina 4 y, por ejemplo, algunas caras internas 5 de la caja. Los equipos 10 estan fijados al carter 13 por otros puntos de fijacion 12.

La figura 3 muestra que la caja de engranajes esta compuesta esencialmente por un carter 13, que define el contorno de los tres elementos 1, 2 y 3, y por una cadena cinematica 14 contenida en el carter 13 y en la que se pueden distinguir tres llneas de engranajes 15, 16 y 17, alojadas, respectivamente, en un elemento 1, 2 y 3 respectivo. Cada una comprende unas ruedas dentadas 18 generalmente con dentado recto que engranan entre si para formar engranajes rectos, utilizandose los ejes 19 de algunas de estas ruedas dentadas 18 para accionar a rotation las partes moviles de los equipos 10, atravesando las aberturas 20 del carter 13. El numero de ruedas dentadas 18, sus diametros y sus relaciones de engrane, as! como las posiciones de las aberturas 20 que definen los ejes 19 motores de los equipos 10, se pueden elegir con bastante libertad, segun las velocidades de rotacion que se quieran transmitir y las posiciones de dichos equipos 10. Una abertura 21 particular esta destinada a que entre el arbol de accionamiento 9, que comprende, tambien, un pinon de ataque 22 que engrana con una cualquiera de las ruedas dentadas 18.

La figura 4 representa aislada la cadena cinematica 14. La union entre las tres llneas de engranajes 15, 16 y 17 se realiza por unos engranajes de union 23 y 24 a los ejes no paralelos. Cada uno puede estar compuesto por un primer pinon conico 25, solidario y coaxial con una rueda dentada 18 de extremo de la llnea de engranajes 17, y por un segundo pinon conico 26, solidario y coaxial tambien con una rueda dentada 18 de extremo de una de las otras llneas de engranajes 15 o 16. Los engranajes de union 23 y 24 aseguran, por lo tanto, la continuidad de la cadena cinematica 14 y la facultad de desplazarla completamente mediante un unico pinon de ataque 22. Permiten tambien orientar cada una de las llneas de engranajes 15, 16 y 17 en la direccion del elemento 1, 2 o 3 del carter 13.

Se va a describir a continuation con mas detalle las partes acodadas de conexion entre elementos del carter 13 en una caja de engranajes tridimensional con forma acodada, de acuerdo con la invencion. Es posible, tal como se muestra en la figura 5, colocar el engranaje de union 23 (por ejemplo) justo en el codo formado por los dos elementos consecutivos (en este caso el 1 y 3). Como serla costoso construir directamente el carter 13, con forma compleja, esta de acuerdo con la invencion construir el mismo con partes particulares en cada uno de los elementos, en este caso el 27 y 28 para los elementos 1 y 3, que se montan mediante bridas unidas entre si por pernos, con la insertion de una junta de estanqueidad o de una brida intermedia, si es necesario.

En la realizacion de la figura 5, unas bridas 29 definen una interfaz de union entre las partes de carter 27 y 28 que se extiende en un plano que corta el codo, es decir, oblicuamente a las direcciones principales de alargamiento de los elementos 1 y 3, y precisamente en la diagonal del codo. La union de los pinones conicos 25 y 26 se extiende, entonces, en esta interfaz plana de union, de modo que dichos pinones conicos 25 y 26 esten enrasados con la abertura de las partes de carter 27 y 28 antes de su montaje y que, ademas, todas las ruedas dentadas 18 puedan tener los ejes 17 paralelos al interior de cada una de las partes de carter 27 y 28, perteneciendo cada una de las llneas de engranajes a una parte de carter distinta. Estas dos caracterlsticas simplifican la conception del carter y el montaje de sus partes 27 y 28.

Otra posibilidad ventajosa de realizacion se representa en la figura 6. La interfaz de union se extiende en este caso paralelamente a las caras principales de los elementos 1 y 3, en el plano de una cara interna 31 del elemento 3 y reemplazando una cara extrema del elemento 1, estando esta interfaz de union definida por unas bridas 30 similares a las anteriores. La ventaja de esta concepcion es que las formas de las partes de carter, en este caso la 45 y 46, estan desprovistas de zonas de extremo biseladas y, por lo tanto, estan simplificadas. La ventaja presente en la realizacion anterior, que la cadena cinematica esta dividida en partes cuyos extremos estan enrasados con la interfaz de union, se puede salvaguardar si el engranaje conico de union de llneas de engranajes definido por los

pinones conicos 25 y 26 esta dispuesto completamente en uno de los elementos, en este caso el 3, y que la cadena cinematica 14 comprende un engranaje de union que pertenece a una de las lineas de engranajes (en este caso la 15) y esta formada por ruedas dentadas 18 con dentado recto, senaladas en este caso con 18a y 18b, cuya union de engrane 47 coincide con la interfaz de union 30. Un ligero inconveniente de esta concepcion es que la parte de 5 carter 46 contiene una rueda dentada 18a cuyo eje 19 tiene una direccion diferente a la de los otros y, por lo tanto, se introduce una ligera complication en este lugar.

Igualmente, se pueden proponer disposiciones similares para la union entre los elementos 2 y 3, que no se han representado, y, en general, para cualquier conexion de elementos de direcciones diferentes, cualquiera que sea su forma y particularmente el angulo que formen los elementos, y cualquiera que sea el numero de elementos de la 10 caja de engranajes.

Una concepcion equivalente desde el punto de vista cinematico consistiria en reemplazar los pinones conicos 25 y 26 por un pinon recto 48 y una corona dentada 49 sobre un plano, lo que representa la figura 7, sin modificar otros detalles de la realizacion.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Caja de engranajes a fijar en una turbomaquina (4) para accionar, al menos, un equipo (10) adjunto a la turbomaquina, que comprende un carter (13), una cadena cinematica (14) interna al carter, as! como un componente de toma de movimiento destinado a engranar con un arbol de transmision de la turbomaquina, comprendiendo el carter unos puntos de fijacion (12) a la turbomaquina y al equipo, caracterizada por que la cadena cinematica esta compuesta por una pluralidad de llneas de engranajes sucesivas y que forman angulos entre si, el carter (13) comprende, al menos, dos partes consecutivas, montadas en, al menos, una interfaz de union, que forman un angulo entre si y que contienen, cada una de ellas, una de las llneas de engranajes (15, 16, 17), y dichas partes (27, 28; 45, 46) son distintas y estan montadas entre si en la interfaz de union.
2. Caja de engranajes segun la reivindicacion 1, caracterizada por que la interfaz de union de las partes del carter es oblicua respecto a los elementos.
3. Caja de engranajes segun la reivindicacion 2, caracterizada por que la interfaz de union de las partes del carter esta en una diagonal de un codo de dicho carter.
4. Caja de engranajes segun la reivindicacion 1, caracterizada por que la interfaz de union de las partes del carter es paralela a una cara principal de una de dichas partes de dicho carter.
5. Caja de engranajes segun la reivindicacion 4, caracterizada por que la interfaz de union de las partes del carter pertenece a dicha cara principal.
6. Caja de engranajes segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la cadena cinematica comprende un engranaje que tiene una union de engrane (47) que coincide con la interfaz de union (30) de las partes del carter.
7. Caja de engranajes segun la reivindicacion 6, caracterizada por que dicho engranaje es el engranaje de union de dos llneas de engranajes.
8. Caja de engranajes segun la reivindicacion 7 y una cualquiera de las reivindicaciones 2 o 3, caracterizada por que el engranaje de union de dos llneas de engranajes esta compuesto por ruedas dentadas con dentado conico.
9. Caja de engranajes segun la reivindicacion 6 y una cualquiera de las reivindicaciones 4 o 5, caracterizada por que dicho engranaje esta compuesto por ruedas dentadas con dentado recto (18a, 18b).
10. Caja de engranajes segun la reivindicacion 1, caracterizada por que las partes consecutivas del carter comprenden, al menos, un elemento rectillneo (1, 2) y un elemento en arco de clrculo (3) montado en el elemento rectillneo, estando cada una de las llneas de engranajes (15, 16, 17) compuesta por ruedas dentadas que tienen ejes de rotacion, todos perpendiculares a un mismo plano.