BRPI0704961B1 - Engrenagem, caixa de engrenagem, e, turbo-máquina - Google Patents

Abstract

"engrenagem, caixa de engrenagem, e, turbo-máquina". a presente invenção diz respeito a uma engrenagem compreendendo um pinhão que é integral com um eixo mecânico montado de forma rotativa em um suporte por meio de um elemento clivável arranjado para desencaixar o pinhão do eixo mecânico no caso de um sobre-torque entre o pinhão e o eixo mecânico, caracterizada pelo fato de que um módulo de guia do pinhão, que fica pendente, fica arranjado para manter o pinhão em rotação no suporte no caso de um desencaixe do pinhão do eixo mecânico. em uma turbo-máquina, uma caixa de engrenagem compreendendo uma engrenagem como essa permite o acionamento de máquinas auxiliares no caso de uma quebra de um eixo mecânico na caixa de engrenagem.

Description

“ENGRENAGEM, CAIXA DE ENGRENAGEM, E, TURBO-MÁQUINA” [0001] A presente invenção diz respeito ao campo de engrenagens, particularmente a engrenagens presentes em caixas de transmissão para acionar máquinas auxiliares em uma turbo-máquina.

[0002] As engrenagens são usadas em todos os ramos da mecânica para transmitir movimentos, de relógios até redutores da indústria pesada. Uma engrenagem é composta de dois pinhões dentados, montados respectivamente em eixos rotativos. Um eixo de acionamento aciona rotacionalmente um pinhão, o dito pinhão sendo montado integralmente com o eixo. Os dentes do pinhão de acionamento são engatados nos dentes do pinhão acionado a fim de transmitir o movimento rotativo do eixo de acionamento ao eixo acionado. Quando mais de dois pinhões dentados se engatam, isto é referido como um trem de engrenagem.

[0003] Um trem de engrenagem compreende uma pluralidade de engrenagens seriais que forma uma cadeia cinemática. Um eixo do motor à montante da cadeia cinemática aciona rotacionalmente um pinhão como qual ele fica disposto integralmente. Os pinhões do trem de engrenagem, colocados à jusante do eixo do motor na cadeia cinemática, são acionados rotacionalmente passo a passo pela rotação do eixo do motor.

[0004] Os pinhões situados respectivamente à montante e à jusante na cadeia cinemática em relação a um dado pinhão serão referidos a seguir como pinhões à montante e à jusante, o pinhão à montante transmitindo o movimento rotativo para o dado pinhão, o pinhão à jusante sendo acionado rotacionalmente pelo dado pinhão.

[0005] Um trem de engrenagem pode vantajosamente acionar de forma rotativa uma pluralidade de eixos mecânicos a partir de um eixo do motor, cada eixo acionado acionando respectivamente uma máquina. A invenção diz respeito particularmente a um trem de engrenagem presente em turbo-jatos para acionar máquinas auxiliares.

[0006] Em uma montagem serial das engrenagens, se um eixo acionado ficar emperrado ou imobilizado, o pinhão integral com o eixo não pode girar. Todos os pinhões da cadeia cinemática provavelmente ficarão bloqueados. A fim de deixar o trem de engrenagem continuar funcionando em uma hipótese dessas, é de conhecimento prover dispositivos fusível.

[0007] Existem na técnica anterior engrenagens formadas com dois pinhões montados em eixos mecânicos providos com cunhas retangulares montadas no eixo. Os pinhões compreendem respectivamente entalhes retangulares no seu anel interno correspondentes à forma das cunhas. Em operação, os pinhões são montados nos eixos mecânicos, os entalhes mantendo as cunhas a fim de tornar o pinhão integral com o eixo.

[0008] Se um dos eixos mecânicos do trem de engrenagem ficar emperrado, o pinhão cujo eixo está imobilizado apresenta um sobre-torque gerado pelo pinhão à montante. O sobre-torque tem este efeito em que a cunha abre caminho, por meio do que o pinhão é desengatado em torno do eixo. A cadeia cinemática é mantida, mas por um período que pode ser bem curto, uma vez que o pinhão tende ficar fora do lugar, e mover-se transversal de forma radial, isto podendo algumas vezes levar à parada da engrenagem, as máquinas auxiliares montadas à jusante não sendo mais então supridas. A perda de acoplamento tem uma incidência nas engrenagens e particularmente nas máquinas montadas nessas engrenagens.

[0009] Um objetivo da invenção é permitir que um pinhão, cujo eixo está imobilizado, transmita o movimento rotativo a um pinhão à jusante a fim de manter o rendimento de transmissão por engrenagem.

[0010] Com este propósito, o requerente fornece uma engrenagem que compreende um pinhão que é integral com um eixo montado de forma rotativa em um suporte através de um elemento separável disposto para desengatar o pinhão do eixo no caso de um sobre-torque entre o pinhão e o eixo, em que o módulo de guia do pinhão, que fica pendente, é disposto para manter o pinhão em rotação no suporte no caso de um desengate do pinhão do eixo.

[0011] Vantajosamente, se um eixo que é integral com um pinhão auxiliar de um trem de engrenagem estiver emperrado ou imobilizado, o pinhão, que está submetido a um acoplamento importante, desengata-se do eixo por meio do elemento separável que serve como um "fusível". O módulo de guia, até o momento pendente, é ativado. Este módulo permite que o pinhão desengatado seja guiado na sua rotação dentro do suporte. A despeito da quebra, o rendimento no nível da engrenagem é mantido.

[0012] Preferivelmente, o elemento separável é montado de forma removível entre o pinhão e o eixo.

[0013] Mais preferivelmente, o elemento separável é formado com um disco que é cintado entre o pinhão e o eixo, o disco compreendendo uma pluralidade de braços radiais.

[0014] Ainda mais preferivelmente, o módulo de guia compreende rolos-guia, cujos eixos de rotação são orientados perpendicularmente ou paralelos ao eixo geométrico de rotação do eixo.

[0015] Os rolos vantajosamente permitem que os movimentos axial e/ou transversal do pinhão desengatado sejam forçados de maneira a guiar sua rotação no suporte.

[0016] Ainda mais preferivelmente, o pinhão compreende uma parte superficial que coopera com os rolos.

[0017] De acordo com um outro aspecto da invenção, uma caixa de engrenagens auxiliares compreende uma pluralidade de engrenagens, na qual pelo menos uma das engrenagens é uma engrenagem de acordo com a invenção.

[0018] Preferivelmente, a caixa de engrenagem aciona máquinas auxiliares em uma turbo-máquina.

[0019] De acordo com um outro aspecto da invenção, uma turbo-máquina compreende uma caixa de engrenagem como essa.

[0020] A invenção será mais bem entendida a partir da descrição seguinte, com referência ao desenho anexo.

[0021] A figura 1 representa uma vista em perspectiva da engrenagem da invenção com apenas um módulo de guia.

[0022] A figura 2 representa uma vista em perspectiva da engrenagem da figura 1 com dois módulos de guia.

[0023] A figura 3 representa uma vista secional ao longo da linha lll-lll da engrenagem da figura 2 em uma caixa de engrenagem.

[0024] Referindo-se à figura 3, em uma modalidade preferida da invenção, um turbo-jato, não mostrado, compreende uma caixa de engrenagem 100. A caixa de engrenagem 100 serve para acionar máquinas auxiliares montadas em eixos mecânicos de um trem de engrenagem suportado na caixa 100. Uma caixa 100 como essa é geralmente referida como o símbolo AGB para "Caixa de Engrenagem de Acessórios".

[0025] Referindo-se à figura 1, o trem de engrenagem aqui compreende três pinhões 10, 20, 30 providos respectivamente com dentes 11, 21, 31. Os pinhões 10, 20, 30 são dispostos em série, formando uma cadeia cinemática. Um eixo do motor aciona rotacionalmente o pinhão 10. O movimento rotativo é transmitido ao pinhão 20 pelos dentes 11 engatados nos dentes 21, os pinhões 10, 20 formando uma primeira engrenagem, os pinhões 20, 30 formando uma segunda engrenagem.

[0026] O pinhão 20 é montado integralmente em um eixo 201 rotativo. Assim, quando o pinhão 20 é acionado rotacionalmente pelo pinhão à montante 10, ele aciona o eixo 201 por si próprio.

[0027] O eixo 201 é suportado por mancais 7, 172, dispostos respectivamente em cada lado do pinhão 20, para guiar a rotação do eixo 201 na caixa 100. Os mancais 71, 72 estão mostrados aqui como mancais de rolamento.

[0028] O pinhão 20 compreende um anel cilíndrico 28 que tem uma superfície externa 281, uma superfície interna 283 e duas superfícies transversais de extremidade 282. A superfície externa 281 é composta de três tiras, uma tira central e duas tiras laterais. Os dentes 21 ficam dispostos na tira central, ambas as tiras laterais não tendo dentes.

[0029] Um disco 40 é montado entre o eixo 201 e o anel 28, e torna o eixo 201 integral com o pinhão 20, o disco sendo vantajosamente montado por cintagem. O disco 40 compreende dois anéis concêntricos 44, 45, o anel externo 44 sendo ligado no anel interno 45 por braços radiais 42.

[0030] A superfície externa do anel 44 do disco 40 apóia-se na superfície interna 283 do anel 28, a superfície interna do anel 45 sendo integral com o eixo 201.

[0031] Os braços 42 do disco 40 são formados de uma maneira tal que eles tenham uma parte "separável" 422 disposta para ceder a um valor de acoplamento, entre o eixo 201 e o pinhão 20, superior a um valor limite determinado.

[0032] Referindo-se à figura 1, um módulo de guia 50 fica disposto para guiar o pinhão 20 no seu movimento rotativo dentro da caixa 100 quando ele não está mais integral com o eixo. O módulo 50, que fica pendente, fica disposto paralelo ao pinhão 20.

[0033] O módulo de guia 50 compreende uma parte cilíndrica 59 que forma um suporte para os rolos guias 51-58, os rolos sendo divididos em dois conjuntos de quatro rolos guias 51-54, 55-58 dispostos, respectivamente, em cada face transversal da parte 59.

[0034] Os quatro rolos 51-54 ficam dispostos em cada face transversal do pinhão mais próximo, os eixos de rotação dos rolos 51-54 sendo orientados paralelos ao eixo geométrico do eixo 201. Os rolos 51-54 compreendem uma pista na qual a superfície externa 281 do anel 28 é guiada quando o disco 40 não está mais integral com o eixo 201.

[0035] Os quatro rolos 55-58 ficam dispostos na face transversal oposta aos rolos 51-54, os eixos de rotação dos rolos 55-58 sendo orientados perpendiculares ao eixo geométrico do eixo 201. Os rolos 55-58 compreendem uma pista na qual a superfície lateral 282 do anel 28 é guiada quando o disco 40 não é mais integral com o eixo.

[0036] Referindo-se à figura 2, a caixa compreende um segundo módulo de guia 60 disposto para guiar o pinhão 20 no seu movimento rotativo quando ele é desengatado. O módulo 60 fica disposto pendendo paralelo ao pinhão 20 dentro da caixa 100.

[0037] O módulo de guia 60 compreende uma parte cilíndrica 69 que forma um suporte para os rolos guias 61-68, os rolos sendo divididos em dois conjuntos de quatro rolos guias 61-64, 65-68 dispostos respectivamente em cada face transversal da parte 69.

[0038] Os quatro rolos 61-64 ficam dispostos em cada face transversal do pinhão mais próximos, os eixos de rotação dos rolos 61-64 sendo orientados paralelos ao eixo geométrico do eixo 201. Os rolos 61-54 compreendem uma pista na qual a superfície externa 283 do anel 28 é guiada quando o disco 40 não é mais integral com o eixo 201.

[0039] Os quatro rolos 65-68 são dispostos na face transversal oposta aos rolos 61-64, os eixos de rotação dos rolos 65-68 sendo orientados perpendiculares ao eixo geométrico do eixo 201. Os rolos 65-58 compreendem uma pista na qual a superfície lateral 282 do anel 28 é guiada quando o disco 40 não é mais integral com o eixo 201.

[0040] Em uma operação normal do trem de engrenagem, o pinhão à montante 10 aciona de forma rotativa o pinhão 20, o acoplamento recebido sendo inferior ao valor limite.

[0041] O movimento rotativo é transmitido ao pinhão à jusante 30 pelo pinhão 20. Os módulos de guia 50, 60 estão pendentes, ou seja, inativos, e permanecem a uma distância do pinhão 20.

[0042] Se o eixo 201 ficar emperrado, o movimento rotativo é perturbado. Um sobre-torque, excedendo o valor limite, é criado entre o pinhão 20 e o eixo 201, e faz com que os braços 42 cedam. A parte "fundível" 422 de cada braço 42 cede para desengatar o pinhão 20 do eixo 201, o pinhão 20 sendo acionado rotacionalmente e o eixo 201 emperrado continuando estacionário.

[0043] Depois do desengate do pinhão 20, este não fica livre para mover-se axialmente e transversalmente. Se o pinhão 20 for acionado pelo pinhão à montante 10 transversalmente, a superfície externa 281 do anel 28 faz contato com pelo menos um dos rolos guias com um eixo paralelo 51-54, 61-64. Os movimentos transversais do pinhão 20 são forçados e a rotação do pinhão 20 em relação ao eixo 201 é guiada dentro da caixa 100.

[0044] Se o pinhão 20 for acionado por um pinhão à montante 10 longitudinalmente, as superfícies laterais do anel 28 fazem contato com pelo menos um dos rolos guias com um eixo perpendicular 55-58, 65-68. Os movimentos axiais do pinhão 20 são forçados e a rotação do pinhão 20 em relação ao eixo 201 é guiada.

[0045] Ambos os módulos de guia 50, 60 permitem que os movimentos axial e transversal do pinhão 20 sejam forçados, e somente a rotação do pinhão 20 em torno do eixo 201 é autorizada. Assim, o pinhão desengatado não faz contato com a caixa 100 e é guiado para dentro dela. A despeito da quebra do eixo 201, o rendimento da engrenagem é otimizado e a cadeia cinemática é preservada.

[0046] Referindo-se à figura 3, os módulos de guia 50, 60 compreendem tantos rolos com eixos perpendiculares quanto rolos com eixos paralelos. Entretanto, o número de rolos com eixos radiais pode ser aumentado, comparado com o número de rolos com eixos paralelos, ou, ao contrário, em função da guia desejada.

[0047] Um único módulo de guia 50 pode ser suficiente para guiar o pinhão 20, entretanto, quando dois módulos de guia 50, 60 são associados em cada lado do pinhão 20, a guia é otimizada.

[0048] O disco 40, colocado entre o pinhão 20 e o eixo 201, é facilmente removível depois da quebra. Sua troca é rápida, simples e barata. Quando o eixo 201 fica emperrado, a energia provida pelo sobre-torque é absorvida pelo disco 40, e não é necessário substituir as partes caras, tais como o eixo 201 e o pinhão 20.

[0049] No que diz respeito a turbo-máquina, a invenção permite que a caixa de engrenagem acione as máquinas auxiliares a despeito da quebra de um eixo do trem de engrenagem.

REIVINDICAÇÕES

Claims (6)

1. Engrenagem compreendendo um pinhão (20) que é integral com um eixo (201) montado de forma rotativa em um suporte (100) por meio de um elemento separável (40) disposto para desengatar o pinhão (20) do eixo (201) no caso de um sobre-torque entre o pinhão (20) e o eixo (201), um módulo de guia (50) do pinhão (20), que fica pendente, é disposto para manter de forma rotativa o pinhão (20) dentro do suporte (100) no caso de um desengate do pinhão (20) do eixo (201), em que o elemento separável (40) é montado de forma removível entre o pinhão (20) e o eixo (201), caracterizada pelo fato de que o elemento separável (40) é formado de um disco (40) localizado entre o pinhão (20) e o eixo (201), o disco (40) compreendendo uma pluralidade de braços radiais cliváveis (42).

2. Engrenagem de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o módulo de guia (50) compreende rolos guias (51-58), cujo eixo de rotação é orientado perpendicular ou paralelo ao eixo de rotação do eixo (201).

3. Engrenagem de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o pinhão (20) compreende uma parte da superfície (282, 281) em cooperação com os rolos (51-58).

4. Caixa de engrenagem, caracterizada pelo fato de que compreende uma pluralidade de engrenagens, pelo menos uma engrenagem é uma engrenagem do tipo definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 3.

5. Caixa de engrenagem de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que aciona máquinas auxiliares em uma turbo-máquina.

6. Turbo-máquina, caracterizada pelo fato de que compreende uma caixa de engrenagem de máquinas auxiliares do tipo definido na reivindicação 5.