INTEGRACION DE UN MODULO ARRANCADOR/GENERADOR EN UNA CAJA DE TRANSMISION DE UNA TURBINA DE GAS.
Conjunto que comprende una caja de transmisión de turbina de gas y al menos un arrancador/generador acoplado mecánicamente a la caja de transmisión,
conjunto en el cual:
- la caja de transmisión comprende un tren de engranajes con varios piñones,
- el arrancador/generador comprende una generatriz con un rotor que forma inductor y un estator que forma inducido y una excitatriz con un estator que forma inductor y un rotor que forma inducido unido al inductor de la generatriz, y caracterizado porque
- el rotor de la generatriz y el rotor de la excitatriz están montados en un árbol común con un piñón engranado en el tren de engranajes de la caja de transmisión, a una y otra parte de este piñón
Tipo: Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: W06051278FR.
Solicitante: HISPANO SUIZA.
Nacionalidad solicitante: Francia.
Dirección: 18 BOULEVARD LOUIS SEGUIN,92700 COLOMBES.
Inventor/es: KREMER, PAUL, BERENGER,SERGE, BECQUERELLE,SAMUEL, VASSAUX,ALAIN, VERCHERIN,DENIS.
Fecha de Publicación: .
Fecha Concesión Europea: 26 de Agosto de 2009.
Clasificación Internacional de Patentes:
- F02C7/275 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA. › F02 MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES CALIENTES O DE PRODUCTOS DE COMBUSTION. › F02C PLANTAS MOTRICES DE TURBINAS DE GAS; TOMAS DE AIRE PARA PLANTAS DE PROPULSION A REACCION; CONTROL DE LA ALIMENTACION DE COMBUSTIBLE EN PLANTAS DE PROPULSION A REACCION QUE CONSUMEN AIRE (estructura de turbinas F01D; plantas de propulsión a reacción F02K; estructura de compresores o ventiladores F04; aparatos de combustión en los que la combustión tiene lugar en un lecho fluidizado de combustible u otras partículas F23C 10/00; elaboración de productos de combustión a alta presión o gran velocidad F23R; utilización de turbinas de gas en plantas de refrigeración por compresión F25B 11/00; utilización de turbinas de gas en vehículos, véanse las clases apropiadas relativas a vehículos). › F02C 7/00 Características, partes constitutivas, detalles o accesorios, no cubiertos por, o con un interés distinto que, los grupos F02C 1/00 - F02C 6/00; Tomas de aire para plantas motrices de propulsión a reacción (control F02C 9/00). › mecánicos.
- F02C7/32 F02C 7/00 […] › Disposición, montaje, o accionamiento de dispositivos auxiliares.
- H02K19/38 ELECTRICIDAD. › H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA. › H02K MAQUINAS DINAMOELECTRICAS (relés dinamoeléctricos H01H 53/00; transformación de una potencia de entrada en DC o AC en una potencia de salida de choque H02M 9/00). › H02K 19/00 Motores o generadores síncronos (teniendo imanes permanentes H02K 21/00). › Asociación estructural de los generadores síncronos con máquinas de excitación.
- H02K7/116 H02K […] › H02K 7/00 Dispositivos para manipular energía mecánica estructuralmente asociados con con máquinas dinamo-eléctricas, p. ej. asociación estructural con un motores mecánico de arrastre o máquinas dinamoeléctrica auxiliares. › con engranajes.
Clasificación PCT:
- F02C7/275 F02C 7/00 […] › mecánicos.
- F02C7/32 F02C 7/00 […] › Disposición, montaje, o accionamiento de dispositivos auxiliares.
- F02N11/04 F02 […] › F02N ARRANQUE DE LOS MOTORES DE COMBUSTION; MEDIOS O ACCESORIOS PARA EL ARRANQUE DE ESTOS MOTORES, NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR. › F02N 11/00 Arranque de los motores por medio de motores eléctricos. › estando asociados los motores con generadores de corriente.
- F16H57/02 F […] › F16 ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES PARA ASEGURAR EL BUEN FUNCIONAMIENTO DE LAS MAQUINAS O INSTALACIONES; AISLAMIENTO TERMICO EN GENERAL. › F16H TRANSMISIONES. › F16H 57/00 Partes constitutivas generales de las transmisiones (de mecanismo husillo-tuerca F16H 25/00; de transmisiones por fluidos F16H 39/00 - F16H 43/00). › Cajas de engranajes; Montaje de las transmisiones en el interior de aquéllas.
Fragmento de la descripción:
Integración de un módulo arrancador/generador en una caja de transmisión de una turbina de gas.
Antecedentes de la invención
La invención se refiere a las turbinas de gas y de modo más particular al montaje de un arrancador/generador (o S/G, de "Starter/Generador") en una caja de transmisión, o caja de relés de accesorios. El ámbito de aplicación de la invención es aquél de las turbinas de gas para motores aeronáuticos, de aviones o de helicópteros, así como para grupos auxiliares de potencia (o APU, de "Auxiliary Power Unit").
En una turbina de gas, un cierto número de equipos, o accesorios, son arrastrados por una transmisión mecánica a partir de una potencia mecánica tomada de un árbol de la turbina. Esta transmisión mecánica, que comprende un conjunto de piñones alojados en un cárter, es denominada caja de transmisión o caja de relés de accesorios. Los accesorios comprenden especialmente diversas bombas para la producción de energía hidráulica, la alimentación de carburante, la lubricación, así como uno o varios S/G eléctricos.
Cuando la turbina de gas está en funcionamiento, el S/G o cada S/G funcionan como un generador eléctrico y producen una tensión eléctrica que alimenta uno o varios centros de distribución de energía eléctrica para el avión o el helicóptero y su motor o sus motores.
Cuando la turbina de gas está parada, un S/G puede funcionar como arrancador siendo alimentado por una fuente de energía exterior con el fin de poner en marcha la turbina de gas por puesta en rotación del árbol de la turbina al cual está conectada la caja de transmisión.
Un S/G de tipo conocido comprende un generador síncrono principal con un rotor principal y un estator principal, y una excitatriz que tiene un inducido en el rotor y un inductor en el estator. El inducido de la excitatriz alimenta el rotor principal de la generatriz síncrona a través de un puente rectificador de diodos giratorios. En modo de generación de energía eléctrica, el inducido de la generatriz síncrona produce una tensión alterna como consecuencia del arrastre en rotación del inductor alimentado por una corriente continua suministrada por el puente de diodos de la excitatriz, siendo la frecuencia de la tensión alterna producida variable en función de la velocidad de rotación. En modo de arranque, el rotor principal alimentado por la excitatriz y el estator principal alimentado por una tensión alterna a partir de una fuente externa funcionan como un motor síncrono.
Un S/G conocido de este tipo es un equipo relativamente voluminoso que habitualmente está montado dentro de un cárter particular en un lado de la caja de transmisión y que está unido mecánicamente a ésta. Además de los equipos eléctricos, el S/G comprende un circuito de lubricación con un depósito de lubricante y una bomba arrastrada por engranajes. Resulta, así, un volumen y una masa importantes, más aún cuando varios S/G pueden estar montados en una misma caja de transmisión. Además, el documento US 6838778 divulga un S/G que tiene las características conocidas por el preámbulo de la reivindicación 1.
Objeto y resumen de la invención
La invención tiene por objeto proponer una integración de un S/G dentro de una caja de transmisión de una turbina de gas que permita una reducción importante del volumen y del espacio ocupado, al tiempo que preserve un desmontaje fácil.
Este objeto se logra gracias a un conjunto que comprende una caja de transmisión de turbina de gas y al menos un arrancador/generador, o S/G, acoplado mecánicamente a la caja de transmisión, conjunto en el cual:
- - la caja de transmisión comprende un tren de engranajes con varios piñones,
- - el arrancador/generador comprende una generatriz con un rotor que forma inductor y un estator que forma inducido y una excitatriz con un estator que forma inductor y un rotor que forma inducido unido al inductor de la generatriz, y
- - el rotor de la generatriz y el rotor de la excitatriz están montados en un árbol común con un piñón engranado en el tren de engranajes de la caja de transmisión, a una y otra parte de este piñón.
Un montaje de este tipo aporta un ahorro sustancial de masa puesto que se puede prescindir de una unión mecánica particular con la caja de transmisión, formando parte el citado piñón de la caja de transmisión cuando el conjunto está montado.
Por otra parte, con respecto a un montaje del S/G en un lado de la caja de transmisión, se obtiene una disminución importante del espacio ocupado y un mejor equilibrado de las masas por la disposición de la generatriz síncrona y de la excitatriz a una y otra parte del piñón.
Además, la caja de transmisión y el S/G podrán compartir los mismos medios de lubricación/enfriamiento.
Ventajosamente, el inducido de la excitatriz está unido al inductor de la generatriz por una conexión eléctrica que atraviesa al piñón.
Ventajosamente todavía, estando unido el inducido de la excitatriz al inductor de la generatriz síncrona por un puente de diodos giratorio que forma rectificador, los diodos podrán ser soportados por el piñón.
Puede estar previsto, además, un generador de imanes permanentes que tenga un rotor montado en el árbol común.
Preferentemente, el generador de imanes permanentes está montado en el mismo lado del piñón que la excitatriz, de manera que contribuye a un buen equilibrado de las masas.
En un modo de realización, el S/G forma con el piñón y el árbol un módulo, o módulo S/G, que puede ser acoplado a la caja de transmisión o desacoplado de ésta por traslación.
El desacoplamiento del módulo S/G o su acoplamiento con la caja de transmisión pueden ser realizados por traslación paralelamente o perpendicularmente al eje del árbol común.
El módulo S/G puede estar alojado en una caja que presente al menos una abertura a través de la cual el piñón pueda ser acoplado al menos a otro piñón de la caja de transmisión.
Ventajosamente, el módulo S/G está alojado en una caja que se empalma de modo estanco a un cárter de la caja de transmisión.
El módulo S/G puede ser alimentado de líquido de lubricación/enfriamiento a partir de un circuito de la caja de transmisión.
En otro modo de realización, la caja de transmisión y el S/G están alojados en un cárter común.
Ventajosamente, entonces, el conjunto formado por el árbol con el citado piñón y los rotores de la generatriz y de la excitatriz puede ser desacoplado de la caja de transmisión por traslación paralelamente al eje del árbol.
En cada modo de realización, al menos dos S/G podrán estar integrados en la caja de transmisión, estando montado cada S/G en un árbol común con un piñón de la caja de transmisión.
La invención se refiere también a una turbina de gas que tenga un conjunto formado por una caja de transmisión y al menos un arrancador/generador, tal como el definido anteriormente, así como a un motor aeronáutico o a un grupo auxiliar de potencia equipado con una turbina de gas de este tipo.
La invención se refiere todavía a un módulo de arrancador/generador o módulo S/G integrable en una caja de transmisión de turbina de gas, comprendiendo un módulo de este tipo una generatriz con un rotor que forma inductor y un estator que forma inducido, una excitatriz con un estator que forma inductor y un rotor que forma inducido unido eléctricamente al inductor de la generatriz, un piñón y un árbol en el cual el rotor de la generatriz y el rotor de la excitatriz están montados en común con el piñón, a una y otra parte del piñón.
El módulo S/G puede estar alojado en una caja que presente al menos una abertura a través de la cual el piñón pueda ser acoplado al menos a otro piñón de la caja de transmisión.
De acuerdo con una particularidad del módulo S/G, el inducido de la excitatriz está unido al inductor de la generatriz por una conexión eléctrica que atraviesa al piñón.
De acuerdo con otra particularidad del módulo S/G, el inducido de la excitatriz está unido al inductor de la generatriz por un puente de diodos giratorio, estando los diodos soportados por el piñón.
El módulo puede comprender, además, un generador de imanes permanentes que tenga un rotor montado en el árbol común. Ventajosamente, entonces, el generador...
Reivindicaciones:
1. Conjunto que comprende una caja de transmisión de turbina de gas y al menos un arrancador/generador acoplado mecánicamente a la caja de transmisión, conjunto en el cual:
- - la caja de transmisión comprende un tren de engranajes con varios piñones,
- - el arrancador/generador comprende una generatriz con un rotor que forma inductor y un estator que forma inducido y una excitatriz con un estator que forma inductor y un rotor que forma inducido unido al inductor de la generatriz, y caracterizado porque
- - el rotor de la generatriz y el rotor de la excitatriz están montados en un árbol común con un piñón engranado en el tren de engranajes de la caja de transmisión, a una y otra parte de este piñón.
2. Conjunto de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual el inducido de la excitatriz está unido al inductor de la generatriz por una conexión eléctrica que atraviesa el citado piñón.
3. Conjunto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, en el cual el inducido de la excitatriz está unido al inductor de la generatriz por un puente de diodos giratorio, estando soportados los diodos por el citado piñón.
4. Conjunto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende, además, un generador de imanes permanentes que tiene un rotor que lleva imanes permanentes y un estator que forma inducido, estando montado el rotor del generador de imanes permanentes en el citado árbol común.
5. Conjunto de acuerdo con la reivindicación 4, en el cual el generador de imanes permanentes está dispuesto en el mismo lado del piñón que la excitatriz.
6. Conjunto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el cual el arrancador/generador forma con el citado piñón y el árbol un módulo que puede ser acoplado a la caja de transmisión o desacoplado de ésta por traslación.
7. Conjunto de acuerdo con la reivindicación 6, en el cual el acoplamiento o el desacoplamiento del módulo son realizados paralelamente al eje del árbol común.
8. Conjunto de acuerdo con la reivindicación 6, en el cual el acoplamiento o el desacoplamiento del módulo son realizados perpendicularmente al eje del árbol común.
9. Conjunto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el cual el módulo está alojado en una caja que presenta al menos una abertura a través de la cual el citado piñón puede ser acoplado al menos a otro piñón de la caja.
10. Conjunto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el cual el módulo está alojado en una caja que se empalma de modo estanco a un cárter de la caja de transmisión.
11. Conjunto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, en el cual el módulo es alimentado de líquido de lubricación/enfriamiento a partir de un circuito de la caja de transmisión.
12. Conjunto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el cual la caja de transmisión y el arrancador/generador están alojados en un cárter común.
13. Conjunto de acuerdo con la reivindicación 12, en el cual el conjunto formado por el árbol con el citado piñón y los rotores de la generatriz y de la excitatriz puede ser desacoplado de la caja de transmisión por traslación paralelamente al eje del árbol.
14. Conjunto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, que comprende al menos dos arrancadores/generadores montados, cada uno, en un árbol común con un piñón de la caja de transmisión.
15. Turbina de gas que tiene una caja de transmisión acoplada mecánicamente a un árbol de la turbina y al menos un arrancador/generador, en la cual la caja de transmisión y el arrancador/generador forman un conjunto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.
16. Motor aeronáutico de turbina de gas que tiene una turbina de acuerdo con la reivindicación 15.
17. Grupo auxiliar de potencia de turbina de gas que tiene una turbina de acuerdo con la reivindicación 15.
18. Módulo de arrancador/generador integrable en una caja de transmisión de una turbina de gas, que comprende una generatriz con un rotor que forma inductor y un estator que forma inducido, una excitatriz con un estator que forma inductor y un rotor que forma inducido unido al inductor de la generatriz, caracterizado porque un piñón y un árbol en el cual el rotor de la generatriz y el rotor de la excitatriz están montados en común con el piñón, a una y otra parte del piñón.
19. Módulo de acuerdo con la reivindicación 18, estando alojado el módulo en una caja que presenta al menos una abertura a través de la cual el citado piñón puede ser acoplado al menos a otro piñón de la caja de transmisión.
20. Módulo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 18 y 19, en el cual el inducido de la excitatriz está unido al inductor de la generatriz por una conexión eléctrica que atraviesa el citado piñón.
21. Módulo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 18 a 20, en el cual el inducido de la excitatriz está unido al inductor de la generatriz por un puente de diodos giratorio, estando soportados los diodos por el citado piñón.
22. Módulo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 18 a 21, que comprende, además, un generador de imanes permanentes que tiene un rotor montado en el árbol común.
23. Módulo de acuerdo con la reivindicación 22, caracterizado porque el generador de imanes permanentes está situado en el mismo lado del citado piñón que la excitatriz.
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