Dispositivo de lubricación con válvula de derivación.

Un dispositivo de lubricación (5) que incluye:

un circuito de alimentación (7) de lubricante;

un circuito de derivación (8); y

una válvula (9) que, interpuesta entre el circuito de alimentación (7) y el circuito de derivación (8), incluye:

una entrada (IN) relacionada con dicho circuito de alimentación (7);

una primera salida (M) apta para ser relacionada con elementos que han de lubricarse;

una segunda salida (BP) relacionada con el circuito de derivación (8);

un obturador (14) alojado en una cavidad (15) de la válvula (9) y que delimita una primera cámara (16) de una segunda cámara (17), estando dicha primera cámara (16) relacionada con la entrada (IN), siendo apto dicho obturador (14) para deslizar entre una primera posición y una segunda posición, y presentando, por el lado de la primera cámara (16), una superficie (19) de accionamiento hidráulico hacia la segunda posición y, por el lado de la segunda cámara (17), una superficie (20) de accionamiento hidráulico hacia la primera posición; y

un actuador (26) de recuperación del obturador (14) hacia la primera posición; y donde

en dicha primera posición, se halla abierto un paso fluídico de la primera cámara (16) a la segunda salida (BP), en tanto que un paso fluídico de la primera cámara (16) a la primera salida (M) se halla cerrado, y en dicha segunda posición, el paso fluídico de la primera cámara (16) a la primera salida (M) está abierto, en tanto que el paso fluídico de la primera cámara (16) a la segunda salida (BP) está cerrado;

estando caracterizado este dispositivo de lubricación por que, al menos en la segunda posición, el obturador (14) separa dichas cámaras primera y segunda (16, 17) de manera sensiblemente estanca, en tanto que la segunda cámara (17) permanece en comunicación fluida con la segunda salida (BP).

Dispositivo de lubricación con válvula de derivación La presente invención se refiere a un dispositivo de lubricación, en particular para una turbomáquina tal como, por ejemplo, un turborreactor, un turbomotor o un turbopropulsor.

En algunos aparatos, particularmente las turbomáquinas, puede ser ventajoso, cuando no ocasionalmente necesario, detener, derivar o reducir un caudal de lubricante aportado a determinados elementos, tales como recintos de cojinete, por debajo de un cierto régimen de un árbol motor. En particular, cuando la circulación de este lubricante a través de esos elementos que han de lubricarse es accionada por dos bombas, entre ellas una bomba de alimentación aguas arriba y una bomba de recuperación aguas abajo de los elementos que han de lubricarse, existe una posibilidad de desequilibrio en régimen bajo entre los caudales de las dos bombas. Tal desequilibrio, cuando la bomba de alimentación suministra un caudal de lubricante superior al que es descargado por la bomba de recuperación, puede provocar un estancamiento de lubricante en los elementos que han de lubricarse, riesgos de coquización del lubricante, que sería perjudicial para esos elementos.

En el estado de la técnica se han dado a conocer dispositivos de lubricación que presentan medidas encaminadas a detener el caudal de lubricante, aguas arriba de los elementos que han de lubricarse, por debajo de un cierto régimen. Entre los dispositivos utilizados se hallan especialmente las válvulas de pie aguas abajo de la bomba de alimentación y los dispositivos antisifón aguas arriba de la bomba de alimentación. No obstante, puesto que una detención brusca del caudal de lubricante podría causar daños a la bomba de alimentación si aún estuviera esta en funcionamiento durante esa detención, y que tales bombas de alimentación normalmente sólo se desceban en un régimen muy bajo del árbol motor, las válvulas de pie y dispositivos antisifón de la técnica anterior generalmente están ajustados para no detener el caudal de lubricante más que en un régimen muy bajo de la máquina que ha de lubricarse, lo cual disminuye su eficacia contra la acumulación de lubricante en los elementos que han de lubricarse.

En regímenes bajos, la disminución progresiva de las prestaciones del circuito de recuperación, con relación al caudal aportado por el circuito de alimentación, puede causar un estancamiento del lubricante en esos elementos. Cuando esos elementos están calientes, ello presenta un riesgo de coquización del lubricante estancado. Puesto que las modernas turbomáquinas funcionan a temperaturas cada vez más elevadas con el fin de incrementar su rendimiento, este riesgo de coquización también aumenta, máxime si se manifiesta un fenómeno llamado de "soak back", en el que los elementos que han de lubricarse se recalientan temporalmente en la parada del árbol motor. Esta coquización puede incluso traer consigo la obturación de surtidores de lubricación y/o de los circuitos de recuperación de aceite.

En la técnica anterior, se han dado a conocer otros dispositivos de lubricación que incluyen dispositivos para evitar la acumulación de lubricante en regímenes bajos. Así, en la patente US 4.170.873, se ha dado a conocer un dispositivo de lubricación que incluye un circuito de alimentación de lubricante y un circuito de derivación conectado al circuito de alimentación. Para detener el aflujo de lubricante hacia elementos que han de lubricarse, antes de la parada de una bomba de alimentación en el circuito de alimentación, el sistema de lubricación incluye, por un lado, una válvula de retención en el circuito de alimentación, aguas abajo del circuito de derivación y, por otro lado, en el circuito de derivación, una clapeta de derivación establecida para abrirse por debajo de una presión de alimentación predeterminada. De este modo, cuando la presión de alimentación cae por debajo de ese umbral, va a abrirse la clapeta de derivación y a cerrarse la válvula de retención, en orden a desviar el lubricante del circuito de alimentación sin pasar por los elementos que han de lubricarse. No obstante, este sistema de lubricación de la técnica anterior presenta el inconveniente de incluir dos válvulas separadas y, con ello, una complicación añadida y dos potenciales focos de averías.

En la patente US 4.245.465, se ha dado a conocer otro dispositivo de lubricación que incluye un circuito de alimentación de lubricante y un circuito de derivación conectado al circuito de alimentación. Este otro sistema de lubricación incluye una sola válvula de tres vías establecida entre el circuito de alimentación y el circuito de derivación para cerrar el circuito de alimentación en régimen bajo, y modular la derivación del caudal en regímenes superiores. No obstante, esta válvula es compleja y puede presentar una histéresis importante entre los umbrales de apertura y cierre del circuito de alimentación y, en su conjunto, este sistema de alimentación no soluciona el problema del estancamiento del lubricante en los elementos que han de lubricarse, ya que no incluye bomba de recuperación para descargarlo tras el cierre del circuito de alimentación.

En la solicitud de patente europea EP 2202387 A1, se han dado a conocer varios dispositivos alternativos de lubricación, incluyendo cada uno de ellos un circuito de alimentación de lubricante y un circuito de derivación. Cada sistema de lubricación incluye además, entre el circuito de alimentación y el circuito de derivación, una válvula que incluye una entrada relacionada con dicho circuito de alimentación, una primera salida apta para ser relacionada con unos elementos que han de lubricarse, una segunda salida relacionada con el circuito de derivación y un obturador alojado en una cavidad de la válvula, que delimita una primera cámara de una segunda cámara. Dicha primera cámara está relacionada con la entrada, y dicho obturador es apto para deslizar entre una primera posición y una segunda posición, presentando por el lado de la primera cámara una superficie de accionamiento hidráulico hacia la segunda posición y, por el lado de la segunda cámara, una superficie de accionamiento hidráulico hacia la primera

posición. La válvula también incluye un actuador de recuperación del obturador hacia la primera posición. En esta primera posición, se halla abierto un paso fluídico de la primera cámara a la segunda salida, en tanto que un paso fluídico de la primera cámara a la primera salida se halla cerrado. En cambio, en la segunda posición, está abierto el paso fluídico de la primera cámara a la primera salida, en tanto que está cerrado el paso fluídico de la primera cámara a la segunda salida.

De este modo, en la primera posición de obturador, puesto que el circuito de alimentación está unido, a través de la entrada, a la primera cámara de la válvula, y el circuito de derivación está unido, a través de la segunda salida, a la segunda cámara de la válvula, cuando la presión de alimentación sea suficientemente elevada con relación a la presión en el circuito de derivación, la diferencia de presión entre las dos cámaras empujará el obturador hacia la segunda posición hasta que, en esta segunda posición, se cierre el paso fluídico de la primera cámara a la segunda salida, y se abra el de la primera cámara a la primera salida. De esta manera, una suficiente sobrepresión en el circuito de alimentación hace pasar el obturador de una primera posición de derivación del caudal de lubricante a una segunda posición de alimentación de los elementos que han de lubricarse.

De manera similar, en la segunda posición de obturador, cuando la presión de alimentación desciende de un cierto umbral con relación a la presión en la segunda salida, el actuador de recuperación va a hacer volver el obturador hacia la primera posición de derivación del lubricante.

No obstante, los diferentes dispositivos de lubricación alternativos dados a conocer en el documento EP 2202387 todavía presentan algunos inconvenientes. En especial, cada válvula dada a conocer presenta, a través de o en torno al obturador, unos pasos fluídicos entre las cámaras primera y segunda con el fin de permitir, en dicha primera posición de obturador, el paso del lubricante de la primera cámara hacia la segunda salida y el circuito de derivación. Estos pasos pueden introducir una inestabilidad indeseable tanto en el cierre como en la apertura del circuito de derivación.

Cuando se pone en marcha el circuito de alimentación y en la primera cámara se establece una sobrepresión suficiente, el obturador empezará a desplazarse de la primera posición hacia la segunda, contra la fuerza ejercida por el actuador de recuperación. La diferencia... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo de lubricación (5) que incluye: un circuito de alimentación (7) de lubricante; un circuito de derivación (8) ; y una válvula (9) que, interpuesta entre el circuito de alimentación (7) y el circuito de derivación (8) , incluye: una entrada (IN) relacionada con dicho circuito de alimentación (7) ; una primera salida (M) apta para ser relacionada con elementos que han de lubricarse; una segunda salida (BP) relacionada con el circuito de derivación (8) ; un obturador (14) alojado en una cavidad (15) de la válvula (9) y que delimita una primera cámara (16) de una segunda cámara (17) , estando dicha primera cámara (16) relacionada con la entrada (IN) , siendo apto dicho obturador (14) para deslizar entre una primera posición y una segunda posición, y presentando, por el lado de la primera cámara (16) , una superficie (19) de accionamiento hidráulico hacia la segunda posición y, por el lado de la segunda cámara (17) , una superficie (20) de accionamiento hidráulico hacia la primera posición; y un actuador (26) de recuperación del obturador (14) hacia la primera posición; y donde 15 en dicha primera posición, se halla abierto un paso fluídico de la primera cámara (16) a la segunda salida (BP) , en tanto que un paso fluídico de la primera cámara (16) a la primera salida (M) se halla cerrado, y en dicha segunda posición, el paso fluídico de la primera cámara (16) a la primera salida (M) está abierto, en tanto que el paso fluídico de la primera cámara (16) a la segunda salida (BP) está cerrado; estando caracterizado este dispositivo de lubricación por que, al menos en la segunda posición, el obturador (14)

separa dichas cámaras primera y segunda (16, 17) de manera sensiblemente estanca, en tanto que la segunda cámara (17) permanece en comunicación fluida con la segunda salida (BP) .

2. Dispositivo de lubricación (5) según la reivindicación 1, en el que dicho circuito de alimentación (7) de lubricante incluye una bomba de alimentación (11) dispuesta aguas arriba de la válvula (9) .

3. Dispositivo de lubricación (5) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, que incluye además un 25 circuito de descarga (10) de lubricante para recuperar el lubricante de los elementos que han de lubricarse.

4. Dispositivo de lubricación (5) según la reivindicación 3, en el que dicho circuito de descarga (10) de lubricante incluye una bomba de descarga (13) .

5. Dispositivo de lubricación (5) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el paso fluídico que relaciona la primera cámara (16) con la segunda salida (BP) en la primera posición presenta una mayor

resistencia al flujo que el paso fluídico que relaciona la primera cámara (16) con la primera salida (BP) en la segunda posición.

6. Aparato que incluye: un árbol rotativo (3) con al menos un cojinete sustentador (4) ; y un dispositivo de lubricación (5) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 para lubricar dicho al menos un cojinete (4) .

7. Aparato según la reivindicación 6, caracterizado por incluir además, en dicho circuito de alimentación (7) , aguas arriba de la válvula (9) , una bomba de alimentación (11) accionada por dicho árbol rotativo (3) .

8. Aparato según la reivindicación 7, caracterizado por que está calibrado para que un régimen de giro (Na, max)

del árbol rotativo (3) en el que el obturador (14) llega a la segunda posición en una subida de régimen esté dentro de 40 un margen comprendido entre el 20 y el 35 % de un régimen nominal (Ng) del árbol rotativo (3) .

9. Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado por que está calibrado para que un régimen de giro (Na, min) del árbol rotativo (3) en el que el obturador (14) regresa a la primera posición en una bajada de régimen esté dentro de un margen comprendido entre el 15 y el 30 % de un régimen nominal (Ng) del árbol rotativo (3) .

10. Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado por que además incluye un circuito de descarga (10) de lubricante aguas abajo de dicho cojinete (4) , con al menos una bomba de descarga (13)

accionada por dicho árbol rotativo (3) .

11. Turbomáquina que incluye un aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 10.