包括由自由涡轮驱动的设备的自由涡轮式涡轮机制造技术

本发明专利技术涉及一种涡轮机，其包括配备有第一轴

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括由自由涡轮驱动的设备的自由涡轮式涡轮机


[0001]本专利技术涉及航空自由涡轮式涡轮机的通用领域，特别是用于涡轮喷气发动机或涡轮发电机，并且更具体地用于此类涡轮机的结构，所述结构在不损害设备的运行的情况下，允许在涡轮机的启动过程中经由自由涡轮驱动设备
。
现有技术
[0002]一种用于直升机的自由涡轮式涡轮机通常包括气体发生器和由气体发生器产生的气体流旋转地驱动的自由涡轮，以及可连接到气体发生器，特别地用于在涡轮机的启动阶段中使气体发生器旋转的可逆电机
。
[0003]通常，气体发生器包括旋转地连接的至少一个压缩机和一个涡轮机
。
工作原理如下：进入涡轮喷气发动机的冷空气在被送往燃烧室之前由于压缩机的旋转而被压缩，在所述燃烧室中冷空气与燃料混合
。
在燃烧过程中燃烧的气体随后以高速排出
。
[0004]然后在气体发生器的涡轮中发生首次膨胀，在此过程中，气体发生器提取驱动压缩机和设备所需的能量
。
气体发生器的涡轮并不吸收被燃烧气体的所有动能，并且过量的动能相当于由气体发生器产生的气体流
。
气体发生器因此对自由涡轮提供动能，使得在自由涡轮中发生二次膨胀，所述二次膨胀将该动能转换为机械能，以便驱动接收构件，例如直升机的旋翼
。
[0005]在涡轮喷气发动机或通常涡轮机的启动阶段，有必要旋转地驱动气体发生器，即旋转地驱动连接到涡轮机的压缩机连同所连接的不同设备项
。
如引言中所述，这正是可逆电机的作用之一，所述可逆电机通常是能够作为发电机可逆地运行的电动机
。
[0006]如图1所示，其示意性地示出了现有技术的用于启动的自由涡轮式涡轮机，电机运行中的电机1驱动气体发生器3的机械轴2，直到通过燃料的燃烧持续该机械轴的旋转
。
在启动阶段中，通过以电动机模式运行的可逆电机使气体发生器的轴旋转此外还可以驱动设备项，所述设备项在该图中未示出并且可由轴2经由附件传动箱驱动
。
这可以对涡轮机供给燃料和油，使空气在压缩机4中循环，并因此将压缩空气输送到燃烧室5中以开始燃烧
。
该燃烧然后产生用于旋转地驱动燃气轮机3的涡轮6的气体流，之后在没有电机辅助的情况下，由涡轮机6旋转地驱动压缩机4和设备，这表示气体发生器3独立地运行，意味着涡轮机的启动阶段结束
。
[0007]此外，对于如图1所示的涡轮机，接合在自由涡轮9的轴8上的接收器7，诸如在可用时与主传动箱相关联的第二电机或直升机转子，可以满足供给机械功率或产生高功率的需求
。
[0008]在图1所示的涡轮机上，诸如燃料泵和油泵等设备经由附件传动箱机械地连接到气体发生器3的轴
2。
[0009]需要抽取机械能以被旋转地驱动的设备项，例如泵，也被称为附件，并且通常安装在附件传动箱上，所述附件传动箱包括至少一个齿轮系以适配附件的旋转速度
。
[0010]一旦完成了启动阶段，已知在发电机运行模式下使用可逆电机以产生非推进电能
(
例如
28V
干线
)
，从而对电气设备供电
。
通过从气体发生器3的轴2抽取机械功率，电机1产生电能，从气体发生器抽取的旋转动能由所述电机转换成电能
。
[0011]如果不需要电力发电的话，该电机1可以是非可逆的并且由单个启动器组成
。
[0012]图2以实线示出了气体发生器3的轴2的额定值以及以虚线示出了自由涡轮9的轴8的额定值随时间和涡轮式发电机的可能构造的变化
。
可以看出的是，这两个轴的额定值的变化是独立的
。
还指出了从启动阶段的退出点
。
[0013]对于具有自由涡轮以及使用可逆电机的常规启动系统的涡轮喷气发动机，在发电机运行模式下，从用于由可逆电机1产生电力的气体发生器的轴的机械抽取对气体发生器的性能产生不利影响
。
[0014]这是因为，在飞行过程中，由电机1和设备从气体发生器抽取的机械功率的变化表现为发动机的作业线在压缩机映射图上的移动
。
该移动对应于必须对其作出规定的喘振裕度，其后果是：
[0015]‑
通过禁止以最佳压力比使用压缩机以不利于发动机的作业线的优化；
[0016]‑
因此降低稳定性能，影响了单位燃料消耗
。
[0017]对于此类构造，一种用于避免从气体发生器抽取机械功率来发电的解决方案包括使用一台用于启动功能的带有分离离合器系统的电机，以及使用另一台用于图1所示的发电功能的固定到自由涡轮的电机，这在质量和成本方面很不利，除了实际上很少使用之外
。
[0018]文献
FR 2 929 324
公开了一种用于在不添加特定发电机的情况下启动自由涡轮式涡轮机的已知结构
。
相对于如图1所示包括两台电机的涡轮机，该技术方案可以降低总质量和成本，并提高涡轮式发电机的可靠性
。
本文献中描述的技术方案包括一种使用两个自由轮的切换系统，其可以启动自由涡轮式涡轮喷气发动机的气体发生器，然后通过从自由涡轮轴抽取机械能来产生非推进电能
。
经由气体发生器和附件传动箱保持驱动该设备
。
[0019]通过避免从气体发生器抽取动能的缺点，特别是由于在飞行过程中由电机抽取的机械功率的变化所导致的发动机的作业线在压缩机映射图上的移动的问题，该解决方案特别地可以提高气体发生器的瞬态性能
。
[0020]具有两个自由轮的该结构对于直升机涡轮机的情况很有利，以避免在启动阶段中经由电机驱动主转子
。
特别地，由于涡轮机的自由涡轮械地连接到主转子，在启动阶段不能分离的自由涡轮的轴和主转子之间的连接将需要使至少能量存储系统的尺寸过大，使得电机能够获得足够能量以旋转地驱动整体动力线
(
包括主转子
)。
[0021]为了提高自由涡轮式涡轮机的性能，经由自由涡轮驱动涡轮机的所有设备也会是有益的
。
但是，由于燃料泵的性能与其转速相关联，在启动阶段之后的自由涡轮的速度变化将不允许或将严重地影响燃料系统组件的设计来保证涡轮机的正确启动
。

技术实现思路

[0022]为此，本专利技术提供了一种自由涡轮式涡轮机，其驱动一个或多个具有足够功率的电机，所述电机具有可以优化质量
、
成本和可靠性的简化开关系统
。
[0023]在本专利技术的主题中，提供了一种涡轮机，其包括具有第一机械轴的气体发生器
、
至少一个可逆电机
、
具有第二机械轴并由气体发生器产生的气体流旋转地驱动的自由涡轮
、
附件传动箱
、
直升机环境中的机械动力传输装置以及连接到附件传动箱的至少本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种涡轮机
(10)
，包括气体发生器
(13)
，所述气体发生器包括第一机械轴
(18)、
附件传动箱
(14)、
连接到所述附件传动箱
(14)
的至少一个可逆的电机
(11)、
设置有第二机械轴
(17)
并由气体发生器
(13)
产生的气体流旋转地驱动的自由涡轮
(12)
，以及连接到所述附件传动箱
(14)
的至少一个附件
(15、16)
，其特征在于，该涡轮机
(10)
还包括第一机械连接装置
(20)
，所述第一机械连接装置
(20)
设置为在所述第一机械连接装置的第一构造中将所述第一机械轴
(18)
机械地连接到所述附件传动箱
(14)
，并且在所述第一机械连接装置的第二构造中将所述第一机械轴
(18)
从所述附件传动箱
(14)
机械地分离，以及第二机械连接装置
(25)
，所述第二机械连接装置
(25)
设置为在所述第二机械连接装置的第一构造中将所述第二机械轴
(17)
机械地连接到所述附件传动箱
(14)
，并且在所述第二机械连接装置的第二构造中将所述第二机械轴
(17)
从所述附件传动箱
(14)
机械地分离，所述电机
(11)
的尺寸被设计成在所述涡轮机的启动过程中驱动所述气体发生器和所述至少一个附件
。2.
根据权利要求1所述的涡轮机
(10)
，还包括所述至少一个电机
(11)
的控制单元
(30)
，所述控制单元
(30)
设置为在所述涡轮机

【专利技术属性】
技术研发人员：洛伊斯，
申请(专利权)人：赛峰直升机发动机，
类型：发明
国别省市：