SISTEMA DE BLOQUEO DEL PASO DE HÉLICE.

Un sistema (46) de bloqueo del paso que comprende: un conjunto de horquilla de articulación (50) que incluye un pistón actuador (49);

un tornillo (54) del husillo montado a lo largo de un eje de rotación, teniendo dicho tornillo (54) del husillo una ranura (64) de guía externa de la bola del tornillo; una tuerca (56) de bloqueo del paso montada alrededor de dicho tornillo (54) del husillo, incluyendo dicha tuerca de bloqueo del paso una rosca interna (86) de la tuerca de bloqueo del paso; una tuerca con bolas (58) del husillo montada alrededor de dicho tornillo (54) del husillo y contigua a dicha tuerca (56) de bloqueo del paso y para montar dentro de una superficie interior de una horquilla de articulación (50), teniendo dicha tuerca con bolas una ranura (72) de guía interna de la tuerca con bolas; un miembro (78) de desviación del husillo que desvía dicha tuerca con bolas del husillo hacia dicha tuerca de bloqueo del paso, siendo abatible dicho miembro de desviación del husillo de forma que dicho tornillo del husillo puede moverse entre una posición operativa y una posición de bloqueo del paso, siendo dicha tuerca interna de bloqueo del paso bloqueable con dicha ranura externa de guía de bola en dicha posición de bloqueo del paso; un pistón (52) de bloqueo del paso que tiene un tubo de carga (63) de bloqueo del paso; y un conjunto de soporte (62) del cojinete del husillo que puede trasladarse axialmente con el tubo de carga (63) del pistón de bloqueo del paso en respuesta a la actuación del pistón (52) de bloqueo del paso; en el que el husillo (54) de bloqueo del paso puede rotar dentro del conjunto de soporte (62) del cojinete del husillo; y el pistón (52) de bloqueo del paso puede desplazarse para reposicionar el fondo del husillo de forma que el husillo (54) cierre un espacio de bloqueo del paso y haya contacto entre el husillo (54) y una cubierta (68) de la cúpula del actuador para hacer que el husillo (54) bloquee rotacionalmente

El presente invento se refiere a sistemas propulsores y más particularmente a un sistema de bloqueo del paso.

En sistemas propulsores de paso variable típicos una pluralidad de palas propulsoras, cada una montada de forma pivotante para moverse alrededor de su eje longitudinal con respecto a un buje rotatorio impulsado por un motor de aviación, están operativamente conectadas a un sistema mecánico o hidromecánico de cambio del paso de las palas dispuesto dentro del conjunto del buje. Los sistemas de cambio del paso normalmente incluyen un bloqueo del paso para mantener el paso de las palas en el caso de un mal funcionamiento tal como una pérdida en el suministro hidráulico al sistema.

Los sistemas convencionales de bloqueo del paso incorporan a menudo un tornillo de bloqueo del paso que impide que las palas se muevan a un ángulo de pala menor además de un mecanismo de husillo separado que está impulsado hacia atrás para impulsar rotacionalmente el tornillo de bloqueo del paso. Aunque efectivas, tales disposiciones convencionales son relativamente complicadas y requieren una envoltura axial importante dentro del conjunto del buje para montar el husillo y el tornillo de bloqueo del paso.

Por lo tanto, es deseable disponer un sistema propulsor de paso variable con un sistema ligero de bloqueo del paso y no complicado que tenga una envoltura axial mínima.

El documento US 5.141.399 expone un sistema de actuación del cambio de paso para ajustar el paso de una pala propulsora de ángulo variable montada rotativamente en un buje del propulsor. El sistema comprende un pistón de actuación de las palas, un pistón de bloqueo del paso, un conjunto de bloqueo del paso y un conducto de suministro del fluido.

Se sabe por el documento US 5.141.399 disponer un medio de husillo montado a lo largo de un eje de rotación y un pistón de bloqueo del paso en el que el medio de husillo pueda moverse entre un estado operativo y un estado de bloqueo del paso.

Visto desde un aspecto el invento proporciona un sistema de bloqueo del paso que comprende:

un conjunto de horquilla de articulación que incluye un pistón actuador;

un tornillo del husillo montado a lo largo de un eje de rotación, teniendo dicho tornillo del husillo una ranura de guía externa de la bola del tornillo;

una tuerca de bloqueo del paso montada alrededor de dicho tornillo del husillo, incluyendo dicha tuerca de bloqueo del paso una rosca interior de la tuerca del bloqueo del paso;

una tuerca con bolas del husillo montada alrededor de dicho tornillo del husillo y contigua a dicha tuerca de bloqueo del paso y para montarla dentro de una superficie interior de una horquilla de articulación, teniendo dicha tuerca con bolas del husillo una ranura de guía interna de la tuerca con bolas;

un miembro desviador del husillo que desvía dicha tuerca con bolas del husillo hacia dicha tuerca de bloqueo del paso, siendo abatible dicho miembro desviador del husillo de forma que dicha tuerca del husillo puede moverse entre una posición operativa y una posición de bloqueo del paso, siendo dicha rosca interior de bloqueo del paso bloqueable con dicha ranura de guía externa de la bola del tornillo en dicha posición de bloqueo del paso;

un pistón de bloqueo del paso que tiene un tubo de carga del bloqueo del paso; y

un conjunto de soporte del cojinete del husillo que puede trasladarse axialmente con el tubo de carga del pistón de bloqueo del paso en respuesta a la actuación del pistón de bloqueo del paso; en el que

el husillo de bloqueo del paso puede rotar dentro del conjunto de soporte del cojinete del husillo; y

el pistón puede desplazarse para reposicionar el fondo del husillo de forma que el fondo del husillo cierra un espacio de bloqueo del paso y se produce el contacto entre el husillo y una cubierta de la cúpula del actuador para hacer que el husillo se bloquee rotacionalmente.

Visto desde otro aspecto el invento proporciona un método de bloqueo del paso del sistema de bloqueo del paso antes mencionado que comprende los siguientes pasos:

(1) desviar axialmente una tuerca con bolas del husillo hacia una tuerca de bloqueo del paso, estando la tuerca con bolas del husillo y la tuerca de bloqueo del paso fijadas rotacionalmente con relación a un tornillo de bola del husillo montadas para impulsarla hacia atrás en él;

(2) superar la desviación de dicho paso (1) en respuesta a un estado de bloqueo del paso; y

(3) desplazar axialmente el tornillo del husillo de forma que una ranura de la bola de guía externa del tornillo del husillo encaje con un conjunto de roscas de tuerca del bloqueo del paso y se impide que el tornillo del husillo se impulse hacia atrás dentro de la tuerca de bloqueo del paso.

Un sistema propulsor de paso variable de acuerdo con realizaciones del presente invento proporciona un sistema de bloqueo del paso en el que las cargas de las palas propulsoras (es decir, los momentos de torsión) se transmiten alrededor de una línea central de las palas, a través de un pasador de las palas y reaccionan por medio de un conjunto de horquilla de articulación como una carga axial. El conjunto de horquilla de articulación incluye un pistón actuador que es capaz de producir una fuerza que supera las cargas de las palas y coloca las palas con el ángulo de paso deseado.

El sistema de bloqueo del paso bloquea el actuador del propulsor en una posición axial que corresponde con un ángulo de paso actual de las palas en caso de que el pistón del actuador ya no reaccione ante las cargas de las palas. El sistema de bloqueo del paso bloquea el actuador e impide una disminución del ángulo de las palas cuando las cargas aerodinámicas de las palas resultantes se encuentran en la dirección del paso corto.

El sistema actuador del propulsor utiliza un tornillo del husillo de bloqueo del paso estilo “rueda impulsada” que guía el desplazamiento axial del actuador. El movimiento axial de una tuerca con bolas del husillo, el cual está fijado a la horquilla de articulación del actuador, es convertido en un movimiento rotacional mediante unos cojinetes de bolas que corren en una guía de bola en un ángulo de la hélice preseleccionado para impulsar hacia atrás el husillo. El husillo avanza o se retrae rotacionalmente con relación a la tuerca con bolas y mantiene un espacio constante de bloqueo del paso para todas las posiciones axiales de la horquilla de articulación (es decir, los ángulos de las palas).

Si ocurriera tal situación hidráulica en la que la presión del paso corto no soportara las cargas de la hélice, un pistón de bloqueo del paso se desplazaría para reposicionar el fondo del husillo de forma que el husillo cerrase el espacio de bloqueo del paso. Cuando el espacio de bloqueo del paso está cerrado existe un contacto entre el husillo y la cubierta de la cúpula del actuador. Entonces el tornillo bloquea rotacionalmente debido al ángulo de avance de la rosca, a la configuración del extremo del reborde y a la fuerza del muelle en la conexión del pistón del bloqueo del paso. Las fuerzas aerodinámicas sobre las palas continúan cargando axialmente la tuerca con bolas a través del conjunto de la horquilla de articulación en la dirección del paso corto hasta que la carga supera la fuerza de los muelles que axialmente colocan la tuerca con bolas en la superficie interior de la horquilla de articulación. La tuerca con bolas desliza entonces en el interior de la horquilla de articulación hasta que las roscas de la tuerca de bloqueo del paso hacen contacto con las guías de bola del husillo y transfieran las cargas de las palas a una tuerca de bloqueo del paso.

El ángulo de avance de la rosca del tornillo de la tuerca de bloqueo del paso se selecciona de modo que cuando las cargas de las palas son transferidas a las roscas de la tuerca de bloqueo del paso las cargas no pueden impulsar hacia atrás el husillo en la tuerca de bloqueo del paso que entonces retiene la horquilla/actuador y las hélices en una posición de paso fijada. Se bloquea entonces el paso del sistema propulsor y funciona en tal posición de paso fijada.

El presente invento, al menos en las realizaciones preferidas, transfiere por lo tanto las cargas de la horquilla de articulación (es decir, las cargas de las palas) desde la tuerca con bolas a la tuerca de bloqueo del paso permitiendo al propulsor bloquear el paso; utiliza el mismo ángulo de avance de la rosca del tornillo para la operación de impulsión normal... [Seguir leyendo]

1. Un sistema (46) de bloqueo del paso que comprende:

un conjunto de horquilla de articulación (50) que incluye un pistón actuador (49);

un tornillo (54) del husillo montado a lo largo de un eje de rotación, teniendo dicho tornillo (54) del husillo una ranura

(64) de guía externa de la bola del tornillo;

una tuerca (56) de bloqueo del paso montada alrededor de dicho tornillo (54) del husillo, incluyendo dicha tuerca de bloqueo del paso una rosca interna (86) de la tuerca de bloqueo del paso;

una tuerca con bolas (58) del husillo montada alrededor de dicho tornillo (54) del husillo y contigua a dicha tuerca

(56) de bloqueo del paso y para montar dentro de una superficie interior de una horquilla de articulación (50), teniendo dicha tuerca con bolas una ranura (72) de guía interna de la tuerca con bolas;

un miembro (78) de desviación del husillo que desvía dicha tuerca con bolas del husillo hacia dicha tuerca de bloqueo del paso, siendo abatible dicho miembro de desviación del husillo de forma que dicho tornillo del husillo puede moverse entre una posición operativa y una posición de bloqueo del paso, siendo dicha tuerca interna de bloqueo del paso bloqueable con dicha ranura externa de guía de bola en dicha posición de bloqueo del paso;

un pistón (52) de bloqueo del paso que tiene un tubo de carga (63) de bloqueo del paso; y

un conjunto de soporte (62) del cojinete del husillo que puede trasladarse axialmente con el tubo de carga (63) del pistón de bloqueo del paso en respuesta a la actuación del pistón (52) de bloqueo del paso;

en el que

el husillo (54) de bloqueo del paso puede rotar dentro del conjunto de soporte (62) del cojinete del husillo; y

el pistón (52) de bloqueo del paso puede desplazarse para reposicionar el fondo del husillo de forma que el husillo

(54) cierre un espacio de bloqueo del paso y haya contacto entre el husillo (54) y una cubierta (68) de la cúpula del actuador para hacer que el husillo (54) bloquee rotacionalmente.

2. El sistema de bloqueo del paso expuesto en la reivindicación 1, en el que dicha ranura (72) de guía interna de tuerca con bolas y dicha ranura (64) de guía externa de la bola del tornillo tienen un ángulo de hélice común.

3. El sistema de bloqueo del paso expuesto en la reivindicación 2, que además comprende varios cojinetes de bolas

(74) montados dentro de dicha ranura (72) de guía de la tuerca con bolas y dicha ranura de guía de la bola del tornillo.

4. El sistema de bloqueo del paso expuesto en la reivindicación 1, 2 ó 3, en el que dicha rosca (86) de la tuerca de bloqueo del paso incluye un perfil toroidal, y dicha rosca de la tuerca de bloqueo del paso define una holgura con dicha ranura de guía (64) externa de la bola del tornillo en dicha posición operativa.

5. El sistema de bloqueo del paso expuesto en la reivindicación 4, en el que dicha rosca (86) de la tuerca de bloqueo del paso incluye un ángulo de avance configurado para impedir que dicho tornillo del husillo impulse hacia atrás dicha tuerca (56) de bloqueo del paso en dicha posición de bloqueo del paso.

6. El sistema de bloqueo del paso expuesto en la reivindicación 4 ó 5, en el que dicha rosca (86) de la tuerca de bloqueo del paso incluye una rosca ACME.

7. El sistema de bloqueo del paso expuesto en la reivindicación 4, 5 ó 6, en el que dicha rosca (86) de la tuerca de bloqueo del paso incluye un perfil de rosca del tornillo que hace contacto solamente con los laterales de la ranura de guía (64) externa de la bola del tornillo en dicha posición de bloqueo del paso.

8. El sistema de bloqueo del paso expuesto en cualquier reivindicación anterior que además comprende un chavetero de temporización (88) entre dicha tuerca (56) de bloqueo del paso y dicha tuerca con bolas (58) del husillo para impedir la rotación de dicha tuerca de bloqueo del paso y para alinear dicha rosca (86) de la tuerca de bloqueo del paso y dicha ranura de guía (72) interna de la tuerca con bolas.

9. El sistema de bloqueo del paso expuesto en cualquier reivindicación anterior, en el que dicho tornillo del husillo incluye un reborde (66) encajable con una superficie fijada axialmente (68) para hacer reaccionar una salida de presión hidráulica de paso corto del actuador total y una carga de hélice resultante en respuesta a la aceptación de dicha posición de bloqueo del paso.

10. El sistema de bloqueo del paso expuesto en cualquier reivindicación anterior, en el que dicho tornillo del husillo está montado para rotación alrededor de dicho tubo de carga de bloqueo del paso mediante el conjunto (62) de soporte del cojinete del husillo.

11. El sistema de bloqueo del paso expuesto en la reivindicación 10, que además comprende un tubo (65) de transferencia de bloqueo del paso montado dentro de dicho tubo (63) de carga de bloqueo del paso para comunicar una presión de bloqueo del paso a dicho pistón (52) de bloqueo del paso.

12. El sistema (46) de bloqueo del paso expuesto en cualquier reivindicación anterior, en el que:

el tornillo (54) del husillo está montado al menos parcialmente dentro de dicha superficie interior de la horquilla de articulación;

la tuerca (56) de bloqueo del paso está montada en dicha superficie interior de la horquilla de articulación;

la tuerca con bolas (58) del husillo está montada para movimiento axial a lo largo de dicho eje de rotación dentro de dicha superficie interior de la horquilla de articulación; y

el miembro (78) de desviación del husillo está dentro de dicha superficie interior de la horquilla de articulación.

13. El sistema de bloqueo del paso expuesto en cualquier reivindicación anterior, en el que dicho pistón actuador

(49) está entre una cámara (PF) de paso corto y una cámara (PC) de paso largo, estando montados varios conjuntos de palas (32) en dicho conjunto de horquilla de articulación que incluye el pistón actuador.

14. El sistema de bloqueo del paso expuesto en la reivindicación 13 cuando depende de la reivindicación 9, en el que dicho reborde (66) del tornillo del husillo es encajable con una superficie (68) fijada axialmente de dicha cámara de paso largo.

15. El sistema de bloqueo del paso expuesto en la reivindicación 14, en el que dicho pistón (52) de bloqueo del paso es contiguo a dicha superficie fijada axialmente opuesta a dicho reborde, estando dicho bloqueo del paso en contacto con el tubo de carga (63) de bloqueo del paso que se extiende a través de dicha superficie fijada axialmente, estando dicho tornillo del husillo montado para rotación alrededor de dicho tubo de carga de bloqueo del paso a través del conjunto de soporte (62) del tornillo del husillo.

16. El sistema de bloqueo del paso expuesto en la reivindicación 15 que además comprende un tubo de transferencia (65) de bloqueo del paso montado dentro de dicho tubo de carga (63) del bloqueo del paso para comunicar una presión de bloqueo del paso a dicho pistón (52) de bloqueo del paso, estando dicha presión de bloqueo del paso en oposición a una presión de paso largo dentro de dicha cámara de paso largo.

17. Un método de bloqueo del paso del sistema de bloqueo del paso expuesto en cualquier reivindicación anterior, que comprende los pasos de:

(1) desviar axialmente la tuerca con bolas (58) del husillo hacia la tuerca (56) de bloqueo del paso, estando la tuerca con bolas (58) del husillo y la tuerca (56) de bloqueo del paso fijadas rotacionalmente con relación al tornillo del husillo montado para impulsión hacia atrás en él;

(2) superar la desviación de dicho paso (1) en respuesta al estado de bloqueo del paso;

(3) desplazar axialmente el tornillo del husillo, de forma que la ranura de guía (64) externa de la bola del tornillo (54) del husillo encaje con el conjunto de roscas (86) internas de la tuerca de bloqueo del paso de la rosca (56) de bloqueo del paso y el tornillo del husillo tenga impedida la impulsión hacia atrás dentro de la tuerca (56) de bloqueo del paso.

18. Un método expuesto en la reivindicación 17, en el que dicho paso (2) comprende además cambiar un ángulo de contacto entre un conjunto de cojinetes de bolas entre la tuerca con bolas (58) del husillo y el tornillo (54) del husillo.

19. Un método expuesto en la reivindicación 17, en el que dicho paso (2) comprende además cargar axialmente la tuerca con bolas (58) del husillo en una dirección de paso corto hasta que la carga axial supere la desviación.

20. Un método expuesto en la reivindicación 17, 18 ó 19, en el que dicho paso (3) comprende además los pasos de:

(a) desplazar axialmente el tornillo (54) del husillo en respuesta a una reducción de la presión del paso largo por debajo de una carga predeterminada de las palas; y

(b) cerrar un espacio de bloqueo del paso entre el tornillo (54) del husillo y una superficie de contacto, de forma que el tornillo del husillo haga contacto con la superficie de contacto de forma que el husillo (54) tenga impedido rotar.