1. Um aparelho para transferir um módulo de turbina de uma máquina de equilíbrio para um conjunto de motor e vice-versa, compreendendo o módulo um invólucro externo do conjunto de bocal de guia de entrada da turbina dentro do qual o estádio de estator da turbina está montado, Incorporando discos e fileiras de pás e é fixado ao veio de transmissão do motor por parafusos de ligação posicionados numa matriz em torno do eixo do rotor e estendendo-se longitudinalmente em relação ao eixo, e compreendendo o módulo ainda uma caixa de sino na extremidade a jusante do rotor e transportando Um assento de montagem, compreendendo o referido aparelho:
Meios para montar a referida caixa externa numa máquina de equilíbrio,
Meios para interligar temporariamente os discos do rotor, e
Meios de transporte que proporcionam interligação dos discos de turbina após retirada da máquina de equilíbrio, em que os referidos meios para montar a referida caixa externa compreendem ainda,
Uma parte a montante com uma base cónica tendo um assento que permite a montagem do módulo na máquina de equilíbrio,
Uma porção de bordo a jusante tendo um rebordo para fixar os meios para montar o referido invólucro externo ao referido invólucro externo do módulo e
Uma parte a jusante que suporta uma porção cilíndrica interna coaxial e que coopera com o referido assento de montagem do alojamento de sino e que compreende ainda,
Meios de flange dispostos num seu bordo periférico exterior para serem fixados a um flange a jusante do referido invólucro externo do módulo.
2 - Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os referidos meios para interligar temporariamente os discos do rotor compreendendo ainda:
Um anel que tem uma rosca na sua porção de bordo interior,
Um tubo interno tendo uma primeira rosca de parafuso aparafusada ao parafuso do anel, e tendo uma segunda rosca de parafuso,
Um elemento tubular coaxial com e situado para dentro do tubo interno,
Tendo o referido elemento tubular uma rosca de parafuso engatada na segunda rosca do tubo interno e tendo meios na extremidade a jusante disto dispostos para cooperar com o assentamento do invólucro de sino.
3 - Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os referidos meios para interligar temporariamente os discos ao rotor compreendem ainda
Um anel que tem uma rosca na sua porção de bordo interior,
Um tubo interno tendo uma rosca aparafusada à rosca do anel e tendo uma segunda rosca de parafuso,
Um elemento tubular coaxial com e situado para dentro do tubo interno,
Tendo o referido elemento tubular uma rosca de parafuso engatada na segunda rosca do tubo interno e tendo meios na extremidade a jusante disto dispostos para cooperar com o assentamento do invólucro de sino.
4 - Aparelho de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por os meios na extremidade a jusante do tubo interno para cooperarem com o assentamento do alojamento em forma de sino, compreendendo ainda um colar de encosto e um anel de centragem encostado ao colar e ao assentamento do alojamento de sino.
5 - Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os meios de transporte compreenderem
Uma base troncocónica, a montante, com
Uma porção de bordo exterior adaptada para ser segura a uma flange a montante da referida caixa externa,
Uma porção de bordo interior disposta para ser segura ao rotor da turbina,
Uma pluralidade de parafusos de amarração que servem para fixar a porção de bordo interior do rotor da turbina, o
Uma parte a jusante que inclui um disco circular que tem uma abertura central,
Uma manga fixada em torno da abertura coaxial com o eixo do módulo e
Uma flange localizada no bordo exterior do disco pelo que a parte a jusante pode ser segura ao módulo.
6. M�odo de transfer�cia de um m�ulo de turbina completo entre um conjunto de motor e uma m�uina de equil�rio e subsequentemente da m�uina de equil�rio a um conjunto de motor, incorporando o m�ulo um inv�ucro externo do conjunto de bocais de guia de entrada da turbina dentro do qual o estator A turbina é montada, o rotor da turbina incorporando discos e fileiras de pás e sendo seguro ao eixo de transmissão do motor por parafusos de ligação posicionados em uma matriz ao redor do eixo do rotor e estendendo-se longitudinalmente do eixo, compreendendo ainda o módulo A jusante do rotor e transportando um assento de montagem, compreendendo o método os passos de
I. equilibrar o rotor da turbina dentro do módulo, incluindo os passos de:
(A) fixar uma parte a montante do invólucro externo do conjunto de bocais de guia de entrada a uma parte a montante de meios de montagem,
(B) fixar o rotor da turbina ao veio da equilibradora por parafusos de fixação,
(C) fixar a parte a jusante dos meios de montagem a uma parte a jusante do invólucro externo do conjunto de bocais de guia de entrada, a parte cilíndrica da parte a jusante dos meios de montagem cooperando com o assento restante montado no alojamento de sino, e
(D) equilíbrio do rotor,
II. Transferir o módulo de turbina, tendo o rotor sido equilibrado, incluindo os passos de:
(A) retirar os meios de montagem do conjunto de veio e o módulo de turbina da máquina de equilíbrio e colocar o módulo numa posição vertical dentro de um meio de desmontagem,
(B) localizar um elemento de parafuso de aperto ao longo de um eixo do referido invólucro de sino,
C) desenroscar as porcas dos parafusos de fixação do veio da máquina de equilibragem,
(D) remover a parte traseira dos meios de montagem,
(E) localizar a parte a jusante do dispositivo de transporte sobre uma flange do módulo de turbina,
(F) desmontagem da casinag do conjunto de bocais de guia de entrada a partir da parte frontal dos meios de montagem, a parte dianteira e os parafusos de amarração permanecendo no lugar no veio da máquina de equilíbrio e
(G) localizar a parte dianteira do dispositivo de transferência fixada com a ajuda dos referidos parafusos de amarração e fixar os discos; e
III. Localizar o módulo de turbina no motor, incluindo os passos de:
(A) remover os parafusos de amarração de transferência da parte frontal dos meios de transferência,
(B) apresentar o módulo ao motor, depois fixar os parafusos de amarração remanescentes no veio de transmissão na fixação dos furos dos discos e guiar o conjunto para a posição,
(C) fixar o invólucro da disposição de bocal de guia de entrada do módulo no invólucro da câmara de combustão e
(D) remoção da parte traseira dos meios de transporte.
1. Campo da Invenção
A invenção refere-se a um aparelho para a transferência de um módulo de turbina completo de uma máquina de balanceamento para um motor e vice-versa, sendo o rotor da turbina seguro ao eixo de transmissão do motor por um conjunto de parafusos de amarração e um método de operação do aparelho.
2. Sumário da Técnica Anterior
Os engenheiros que montaram motores de turbina, em particular os destinados a aeronaves, tentaram simplificar as operações de manutenção para que possam ser efectuadas mesmo em oficinas equipadas com scantilly. Uma solução consistiu em formar os subconjuntos em forma modular, sendo os módulos mais importantes de modo a permitir a sua pronta substituição. No entanto, a produção do estágio da turbina como um módulo não resolveu totalmente o problema. Na prática, as altas velocidades às quais as pás do rotor são submetidas requerem um equilíbrio muito preciso, cujo equilíbrio não deve ser perturbado durante a remontagem da turbina nos outros subconjuntos ou módulos do motor. A solução atual consiste em equilibrar o rotor sozinho em uma máquina de balanceamento, depois remontar o rotor no motor, estando os estádios do estator montados após o acoplamento do rotor ao eixo do motor. Um método semelhante é descrito na Pat. 3 916 495 para a montagem de um rotor de turbina constituído por dois discos interligados e ao veio de transmissão do motor por uma disposição axial de parafusos de ligação. O torque de rotação é transmitido entre os discos e entre um disco eo eixo por anéis de acionamento com dentes cônicos. O rotor é equilibrado numa máquina cujo veio tem as mesmas características do motor e do seu anel de transmissão idêntico. O equilíbrio é efectuado de uma maneira conhecida e é controlado pela adição de massas, tendo a forma de buchas, apertadas sob as porcas dos parafusos de amarração.
Após o equilíbrio, o rotor é removido da máquina e pode ser remontado num motor sem a necessidade de reequilíbrio se as posições relativas das massas de equilíbrio forem mantidas.
O equilíbrio do rotor independentemente de outras partes do motor constitui uma simplificação apreciável, uma vez que permite a manutenção em oficinas que não têm uma máquina de equilíbrio. No entanto, a montagem, após a montagem do rotor no seu eixo, de lâminas de estator pode ser a causa de danos aos labirintos, como resultado de folgas extremamente pequenas e pode causar uma perda que não é negligenciável, na eficácia da montagem.
O aparelho e o método de acordo com a invenção têm como objectivo o equilíbrio de um rotor de turbina no seu estator. A montagem que constitui o módulo de turbina pode ser prontamente acoplada a um veio, evitando o desequilíbrio do rotor e / ou danificação dos labirintos. Estes resultados são obtidos graças aos dispositivos de manutenção e dispositivos de transporte que permitem a segurança do equilíbrio e a orientação do módulo durante a sua montagem no motor.
De acordo com a presente invenção, é proporcionado um aparelho para transferir um módulo de turbina de uma máquina de equilíbrio para um conjunto de motor e vice-versa, compreendendo o módulo uma classificação externa da disposição de bocal de guia de entrada da turbina dentro da qual o estádio de estator da turbina O rotor da turbina incorporando discos e fileiras de pás, o qual pode ser fixado ao veio de transmissão do motor por meio de um conjunto de parafusos de ligação ao redor do eixo do rotor e estendendo-se longitudinalmente ao eixo e um invólucro de sino na extremidade a jusante do rotor Comportando um suporte de montagem, compreendendo o referido aparelho meios para montar a referida caixa externa numa máquina de equilíbrio, meios para interconectar temporariamente os discos do rotor e meios de transporte para proporcionar a interconexão dos discos de turbina após a retirada da máquina de equilíbrio.
Uma apreciação mais completa da invenção e muitas das vantagens que dela decorrentes serão prontamente obtidas à medida que a mesma se torna melhor compreendida por referência à seguinte descrição pormenorizada quando considerada em ligação com os desenhos anexos, em que:
FIG. 1 mostra uma parte da parte dianteira de um rotor de turbina convencional.
FIG. 2 é uma vista da porção ilustrada na FIG. 1 com um rotor modificado para incorporar um componente de um aparelho de acordo com a invenção;
FIG. 3 é uma meia vista em corte de um módulo de turbina quando montado na máquina de equilíbrio por um dispositivo de montagem que forma outro componente do aparelho de acordo com a invenção;
As FIGS. 4, 5 e 6 mostram várias fases de desmontagem do dispositivo de montagem e de montagem de um dispositivo de transporte que forma componentes de um aparelho de acordo com a invenção;
FIG. 7 mostra uma fase durante a montagem do módulo de turbina no módulo da câmara de combustão; e
FIG. 8 é uma meia vista em corte do módulo de turbina montado no módulo da câmara de combustão.
A construção modular de certas partes importantes de um motor de turbina a gás de aeronave permite superar de uma maneira simples e rápida um defeito que pode surgir num elemento ou numa montagem trocando o módulo defeituoso por outro módulo novo ou recondicionado. Este método é particularmente útil no caso da turbina de alta pressão, cujos elementos são ajustados e equilibrados com alta precisão.
FIG. 8 mostra um módulo de turbina de alta pressão montado num motor e mais precisamente a jusante da secção ou do módulo das câmaras de combustão 1. No exemplo ilustrado, o módulo de turbina é limitado por um invólucro externo do conjunto de bocais de guia de entrada, Com flanges a montante 3 e flanges a jusante 4 para fins de fixação, à frente, à secção de câmara de combustão 1 e, à retaguarda, aos bocais 5. As fileiras de pás fixas e móveis que constituem a turbina de alta pressão situam-se entre estes dois componentes . O rotor é constituído por dois discos 7 e 8 que suportam respectivamente as pás de rotor 13 e 14. Os dois discos são suportados um ao outro e são fixados ao veio de transmissão 9, que acciona o compressor de alta pressão, por parafusos de ligação 10 que são uniformemente distribuídos ao redor O eixo do rotor. Na montagem ilustrada, os tirantes proporcionam, para além da função de fixação, a função de transmissão de movimento rotativo.
O rotor é montado para trás num alojamento de sino 11 que coopera com um suporte de suporte traseiro 12 do veio. As pás de rotor 13 e 14 recebem o fluxo de gás de combustão, respectivamente, através de um anel de pás de estator ajustável 15 proporcionado no módulo de câmara de combustão e através de um anel de lâminas de estator fixas 16 montado no invólucro externo do módulo de turbina.
Convencionalmente, a periferia exterior de um tubo interno 6, com os seus dois anéis a montante 19 e anéis a jusante 19a, define um volume 18 que envolve os discos através dos quais o ar de arrefecimento flui. FIG. 1 mostra em escala ampliada uma porção da parte a montante interna de um rotor de turbina convencional. A parte a montante 17, bem como a parte a jusante, são constituídas por anéis cónicos que encaixam numa parede cilíndrica central e permitem a fixação do tubo interno 6 de uma maneira estanque aos fluidos à frente do veio do rotor e na parte traseira ao (11). As forças mecânicas que suportam estes anéis (17) são muito limitadas e o tubo interno (6) tal como aqui concebido não pode formar uma ligação mecânica entre o veio do rotor e o alojamento da campânula e suportar eficazmente os discos (7) e (8).
Uma característica da forma de realização preferida consiste na provisão de meios temporários para ligar a superfície interna do tubo interno 6 e o alojamento em forma de sino 11. Para fazer isto, o anel cónico 17 a montante é substituído (Figura 2) por um anel 19 seguro Ao disco 7 e tendo uma rigidez mecânica melhorada e da qual a porção de bordo interno 21 que constitui uma parte da superfície interna do tubo interno 6 tem uma rosca de parafuso 26 disposta para cooperar com a rosca de um parafuso de pré-retenção que será descrito Daqui em diante.
O anel 19 é convexo na direcção a montante. Visto em corte, a porção de rebordo radialmente exterior 20 e a porção de rebordo interior 21 são perpendiculares umas às outras, estando a porção de rebordo 20 num plano radial do módulo, nos seus orifícios periféricos para a passagem de parafusos 22 para a fixação ao disco 7. Também está proporcionado concêntrica com a porção de bordo e para dentro da fileira de furos, uma primeira nervura anular 23 perpendicular a uma face da porção de bordo 20 e estendendo-se no mesmo sentido que a convexidade do anel 19, permitindo que a localização De placas de quadrante 24 para segurar os parafusos de amarração 10 e uma segunda nervura anular 25, perpendicular à outra face da porção de bordo 20 e dirigida no sentido oposto, permitindo a localização do tubo interno 6 em relação ao disco 7.
FIG. 3 é uma vista parcial, em corte, do módulo de toda a turbina, isto é, do rotor no lugar dentro do estator, suportado no dispositivo de montagem 27, que constitui uma parte do aparelho de acordo com a invenção. O veio de saída 28 da máquina de equilíbrio é acoplado por uma junta de cardan ao veio principal 29 cuja massa é equivalente à do rotor do compressor de alta pressão do motor. A parte frontal 30 do dispositivo de montagem 27 forma o invólucro e é constituída por uma parede cilíndrica 31 fechada por uma base cónica e, além disso, suporta no seu eixo uma chumaceira 33 montada no veio principal 29. O bordo da parede cilíndrica 31 Carrega uma flange 32 para fixar a flange 3 do invólucro de matriz de bocal de guia de entrada 2 do módulo de turbina. O rotor 34 da turbina, formado pelos discos 7 e 8 e pelas fileiras das pás 13, 14 é fixado à extremidade do veio 29 por parafusos de ligação 35 idênticos aos parafusos de ligação 10 que servem para ligar a turbina ao veio de transmissão 9 (FIG. 8). A parte traseira do módulo é fechada por uma parte traseira 36 do dispositivo de montagem 27. Esta parte tem a forma de uma base cónica provida de uma parte cilíndrica 37 com a qual é coaxial e disposta para cooperar com o rolamento 12 montado no Sino 11 do módulo. O bordo externo da base está provido com uma flange 38 compreendendo meios para a fixar à flange traseira 4 do módulo. A base 36 tem oposto aos parafusos de ligação 35 aberturas 39 que dão acesso às porcas 40 para fixar os parafusos de ligação 35.
Quando o equilíbrio foi efectuado, o conjunto é retirado da máquina de equilíbrio (figura 4) e depois disposto numa posição vertical numa estrutura de desmontagem 43 que compreende meios 44 que cooperam com a flange 32 do dispositivo de montagem. Deste modo, o módulo de turbina é preparado para transporte enquanto se realizam as operações acima referidas.
É introduzido ao longo do eixo do alojamento de sino 11 na parte traseira do dispositivo de montagem, um elemento de parafuso de aperto 45 constituído por um corpo tubular 46 do qual a porção de extremidade dianteira carrega na superfície externa uma rosca de parafuso 47 capaz de cooperar com A rosca 26 do anel 19 e o tubo interno 6 (figura 2). A outra porção de extremidade do elemento de parafuso de aperto 45 tem uma cabeça formada por um pequeno colar de encosto 48 contra o qual está encaixado um anel de centragem 49. Este anel 49 coopera pelo menos em parte com o suporte interno 50 do alojamento de sino 11 e forma um encosto para a extremidade do alojamento de sino. O parafuso de aperto 45 é aparafusado de modo a bloquear contra a extremidade do alojamento de sino. Os discos de rotor 7 e 8 são então bloqueados contra o anel 19 do tubo interno 6 e o alojamento de sino e é então possível proceder ao desparafusamento das porcas 40 dos parafusos de ligação 35 que fixam em conjunto os discos de turbina, Discos rígidos uns com os outros pela força axial introduzida pelo elemento de parafuso de aperto 45.
Os meios de fixação são desmontados mantendo a parte traseira 36 do dispositivo de montagem sobre a flange 4 do módulo de turbina. Esta parte é retirada e substituída (figura 5) pela parte traseira 51 de um dispositivo de transporte que foi fixado na flange 4 e no anel de centragem 49 do parafuso de aperto 45. A parte traseira 51 do dispositivo de transporte Forma um invólucro que encerra a parte traseira do módulo de turbina e é constituído, na forma de realização ilustrada, por um disco circular com uma porção de bordo que compreende uma abertura central à qual é fixada uma manga 52 coaxial com ela e dirigida no sentido oposto ao bordo parte. A porção de bordo exterior transporta uma flange 53 capaz de ser segura por meios de fixação à flange 4 da caixa exterior do módulo de turbina. A manga 52 tem dimensões tais que podem ser colocadas contra a parte traseira do alojamento de sino 11 e podem ser fixadas ao mesmo por parafusos 54 sobre o anel de centragem 49. São proporcionadas teias 55 entre o disco ea manga. As aberturas 56 no disco 51 permitem o acesso às porcas dos parafusos de fixação.
Quando a parte traseira do dispositivo de transporte é fixada ao invólucro 2 e ao anel de centragem 49 do elemento de parafuso de montagem 45, a ligação entre as flanges 32 e 3 do dispositivo de fixação do invólucro 2 é omitida e, por exemplo, Por meio de um anel de elevação fixo numa parte roscada 45a, na extremidade traseira do componente roscado de montagem 45, o módulo de turbina é levantado de modo a desengatar o rotor dos parafusos de ligação 35 que permanecem ligados à extremidade do corpo principal O veio 29. A frente do módulo de turbina é então fechada pela parte dianteira 57 do dispositivo de transporte que tem (ver a figura 6) a forma de uma base tronco-cónica anular da qual a porção de bordo exterior 58 está segura por baixo do Flange 3 do invólucro, e a porção de bordo interno 59 é segura ao rotor da turbina por parafusos de fixação 60 que mantêm os discos bloqueando as porcas 61.
Os discos 7 e 8 são assim mantidos por parafusos de fixação 60 e o elemento de parafuso de montagem 45.
Após a operação de transporte e, possivelmente, mantendo o módulo de turbina em estoque durante algum tempo, equilibrado dentro do seu dispositivo de transporte e sendo então desejado montá-lo num motor, a parte dianteira 57 do dispositivo de transporte é desmontada desparafusando as porcas 61 mantendo Os parafusos de amarração 60 e desligar a porção de bordo 58 da flange 3 do invólucro 2 do conjunto de injectores de guia de entrada.
O módulo de turbina é então oferecido por baixo do motor (ver Figura 7), os parafusos de fixação 10 localizados no veio de transmissão 9 engatando-se na fixação de furos dos discos 7 e 8 e assim guiando o conjunto para a sua posição. A flange 3 do invólucro 2 é presa a uma flange correspondente da câmara de combustão 1. As porcas 62 são aparafusadas nos parafusos de fixação 10, em seguida a parte de trás 51 do dispositivo de transporte é desmontada por remoção dos parafusos 54 que fixam a manga 52 sobre O anel de centragem 49 pelo elemento de parafuso de montagem 45 e a flange 53 é desligada do dispositivo de transporte em conjunto com a flange 4 do módulo de turbina.
As operações de desmontagem de um módulo de turbina de um motor podem também ser realizadas enquanto se utiliza o mesmo aparelho, sendo a sequência de operações invertida.
O aparelho para o transporte de um m�ulo de turbina de acordo com a inven�o inclui, de um modo geral:
(I) um dispositivo de montagem que proporciona o aperto do invólucro externo 2 da disposição de bocal de guia de entrada e do estádio de estator na máquina de equilíbrio durante o equilíbrio do rotor de turbina;
(Ii) meios para fixar temporariamente em conjunto os discos de turbina; e
(Iii) um dispositivo de transporte que proporciona a ligação dos discos de turbina após a retirada da máquina de equilíbrio.
Obviamente, são possíveis numerosas modificações e variações da presente invenção à luz dos ensinamentos acima. Por conseguinte, deve ser entendido que dentro do âmbito das reivindicações anexas, a invenção pode ser posta em prática de outro modo do que o aqui descrito especificamente.
Mais informações, visite a página https://www.google.com/patents/US4586225
