包括電激活燃料供給泵的渦輪發(fā)動機和渦輪發(fā)動機燃料供應(yīng)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及包括渦輪發(fā)動機軸和泵吸模塊(100)的航空器渦輪發(fā)動機，該泵吸模塊包括結(jié)構(gòu)外殼(9)、連接渦輪發(fā)動機軸的泵軸(11)、安裝在所述泵軸(11)上和安裝在結(jié)構(gòu)外殼內(nèi)側(cè)的渦輪發(fā)動機燃料供給泵(3)以及安裝在泵軸(11)上和適于旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動泵軸(11)以致動供給泵(3)或適于被泵軸(11)旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動以給渦輪發(fā)動機的設(shè)備(8)供應(yīng)電力的電裝置(5)。電裝置包括安裝在供給泵的移動部件(32)的外周邊的轉(zhuǎn)子元件(51)以及安裝在結(jié)構(gòu)外殼的內(nèi)周邊的定子元件(52)。
【專利說明】包括電激活燃料供給泵的渦輪發(fā)動機和渦輪發(fā)動機燃料供應(yīng)方法
[0001]本發(fā)明涉及航空器的渦輪發(fā)動機，特別地直升機渦輪軸發(fā)動機的燃料供應(yīng)的領(lǐng)域。
[0002]參考圖1，直升機渦輪軸發(fā)動機常規(guī)地包括主高壓泵PHP，后者抽吸直升機的大容量箱2中燃料，以將它輸送給渦輪軸發(fā)動機的計量儀4。高壓泵PHP是容積類型的和安裝在渦輪軸發(fā)動機的軸I上，以輸送是速度函數(shù)的燃料流，在該速度，渦輪軸發(fā)動機的軸I被驅(qū)動。常規(guī)地，由渦輪發(fā)動機的附件箱10，本領(lǐng)域技術(shù)人員已知其英語名稱“齒輪箱”驅(qū)動渦輪發(fā)動機的軸I。在已知的方式中，渦輪軸發(fā)動機也包括輔助低壓泵PBP，后者與高壓泵PHP —起安裝在渦輪軸發(fā)動機的軸I上,如圖1中所示。
[0003]還是參考圖1，渦輪軸發(fā)動機通常地包括過濾裝置2’，后者常規(guī)地包括燃料過濾器、濾筒、鐘形外罩和旁路(轉(zhuǎn)換)。在燃料噴射到渦輪軸發(fā)動機的燃燒室中以前，這種過濾裝置2’可以純化燃料。
[0004]當(dāng)必須替換過濾裝置2’的燃料過濾器或濾筒時，從過濾裝置2’排干燃料，并且空氣穿入到過濾裝置2’中。為了打開渦輪軸發(fā)動機，必需再次用燃料填充過濾裝置2’。燃料泵PBP、PHP沒有幫助，因為它們連接到渦輪軸發(fā)動機的軸I。在過濾器替換期間，空氣穿入到燃料回路中，由于位于燃料箱和渦輪軸發(fā)動機之間供應(yīng)管道的重力，這可以導(dǎo)致完全的排空。當(dāng)停止渦輪軸發(fā)動機時，燃料泵PBP、PHP保持閑置。在已知的方式中，為了排除該缺陷，直升機包括引動泵，也稱為“增壓泵”，其獨立于渦輪軸發(fā)動機和可以將來自于位于直升機下部中燃料箱2的燃料升高朝向渦輪軸發(fā)動機2，該渦輪軸發(fā)動機位于直升機上部中。引動泵可以用燃料填充過濾裝置2’和供應(yīng)管道，以實現(xiàn)渦輪軸發(fā)動機的啟動。
[0005]為了減小直升機的質(zhì)量和為了降低其復(fù)雜性，已經(jīng)建議從直升機省略引動泵。為了用燃料填充過濾裝置2’，那么必須例如，通過手動泵實施維護步驟，這必須固定直升機，而這具有缺點。
[0006]為了排除這些缺陷中至少一些缺陷，本發(fā)明的目的是提出用于渦輪軸發(fā)動機，更通常地用于渦輪發(fā)動機的燃料泵吸模塊，其能夠?qū)崿F(xiàn)渦輪軸發(fā)動機的快速啟動，與過濾裝置中和供應(yīng)管道中所存在的燃料量無關(guān)。
[0007]為此，本發(fā)明涉及用于航空器的渦輪發(fā)動機，包括渦輪發(fā)動機軸和泵吸模塊，該泵吸模塊包括:
[0008]-泵軸，連接到渦輪發(fā)動機的軸，
[0009]-用于給渦輪發(fā)動機供應(yīng)燃料的泵，安裝在所述泵軸上和適于根據(jù)渦輪發(fā)動機的軸的轉(zhuǎn)速來輸送燃料流，和
[0010]-電裝置，其安裝在所述泵軸上和適于根據(jù)第一操作模式，驅(qū)動所述泵軸旋轉(zhuǎn)，以致動供給泵，并且根據(jù)第二操作模式，被所述泵軸驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，以給渦輪發(fā)動機的設(shè)備供應(yīng)電力。
[0011]當(dāng)渦輪發(fā)動機停止時，電裝置可以通過有利的方式啟動渦輪發(fā)動機，而不考慮在其中供給泵箱被提前供應(yīng)的啟動之前時刻，供應(yīng)管道和過濾裝置的燃料填充水平。由此可以減少維護的持續(xù)時間，該維護為了改變過濾裝置的燃料過濾器，因為不必實施手動填充。而且，利用本發(fā)明，可以快速和可靠地引動渦輪發(fā)動機的啟動，引動與啟動和與點火階段分離。本發(fā)明更特別地應(yīng)用于直升機，該直升機不包括燃料供給泵，也就是說增壓泵。
[0012]優(yōu)選地，泵吸模塊包括聯(lián)結(jié)/分離裝置，適于根據(jù)第一操作模式分離渦輪發(fā)動機的軸和泵軸，并且根據(jù)第二操作模式聯(lián)結(jié)它們。
[0013]因此，聯(lián)結(jié)/分離裝置有利地可以獨立使泵激活，用于渦輪發(fā)動機軸的旋轉(zhuǎn)?？梢杂欣丶せ畋?，而不驅(qū)動渦輪發(fā)動機的軸。
[0014]優(yōu)選地，配置聯(lián)結(jié)/分離裝置，以當(dāng)渦輪發(fā)動機軸的轉(zhuǎn)速大于或等于泵軸的轉(zhuǎn)速時，聯(lián)結(jié)渦輪發(fā)動機軸和泵軸。因此，保證了特別地在飛行中燃料供給泵的可靠驅(qū)動，同時保護渦輪發(fā)動機的軸。
[0015]優(yōu)選地，聯(lián)結(jié)/分離裝置是被動的，這限制了成本和增加了其可靠性。聯(lián)結(jié)/分離裝置優(yōu)選地具有空轉(zhuǎn)輪的形式。
[0016]渦輪發(fā)動機優(yōu)選地包括渦輪發(fā)動機的數(shù)字調(diào)節(jié)器，其適于控制電裝置的操作模式。渦輪發(fā)動機優(yōu)選地包括連接電裝置的電設(shè)備，以當(dāng)渦輪發(fā)動機軸和泵軸聯(lián)結(jié)時由電裝置供電。由此，例如FADEC類型的數(shù)字調(diào)節(jié)器可以控制電裝置和由電裝置供電。
[0017]本發(fā)明優(yōu)選地涉及作為特定類型的渦輪發(fā)動機的用于直升機的渦輪軸發(fā)動機。
[0018]本發(fā)明也涉及給包括渦輪發(fā)動機軸和泵吸模塊的航空器渦輪發(fā)動機供應(yīng)燃料的方法，該泵吸模塊包括聯(lián)結(jié)到渦輪發(fā)動機軸的泵軸，安裝在所述泵軸上和適于根據(jù)渦輪發(fā)動機軸的轉(zhuǎn)速輸送燃料流、用于給渦輪發(fā)動機供應(yīng)燃料的泵，和安裝在所述泵軸上的電裝置，該方法中:
[0019]-在渦輪發(fā)動機的啟動階段之前或同時，電裝置驅(qū)動泵軸旋轉(zhuǎn)，以在引動階段期間致動供給泵；
[0020]-渦輪發(fā)動機啟動后，由泵軸驅(qū)動電裝置旋轉(zhuǎn)，以給渦輪發(fā)動機的設(shè)備供應(yīng)電力。
[0021]利用本發(fā)明的方法，電能用于在引動階段期間給供給泵供電和當(dāng)渦輪發(fā)動機啟動時產(chǎn)生該電能。因此，本發(fā)明的電裝置滿足雙功能。
[0022]在渦輪發(fā)動機的啟動期間，優(yōu)選地分離渦輪發(fā)動機的軸和泵軸，并且渦輪發(fā)動機啟動后聯(lián)結(jié)它們。因此，當(dāng)渦輪發(fā)動機停止時，它受到保護，因為渦輪發(fā)動機的軸與泵軸分離，渦輪發(fā)動機的軸沒有收到聯(lián)結(jié)。
[0023]優(yōu)選地，當(dāng)渦輪發(fā)動機的軸達到大于泵軸轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速時，聯(lián)結(jié)渦輪發(fā)動機的軸和泵軸。因此，當(dāng)渦輪發(fā)動機的啟動生效時，渦輪發(fā)動機的軸驅(qū)動泵。
[0024]更優(yōu)選地，因為航空器能夠從渦輪發(fā)動機的軸的閾值速度飛行，所以在低于所述閾值速度的聯(lián)結(jié)速度，渦輪發(fā)動機的軸和泵軸聯(lián)結(jié)。因此，限制了聯(lián)結(jié)期間故障情況下事故的風(fēng)險，因為可能的故障只能發(fā)生在地面上。
[0025]優(yōu)選地，通過時間延遲分開引動階段和啟動階段，并且由此可以獨立地激活供給泵，以在渦輪發(fā)動機啟動之前啟動供應(yīng)回路。舉例說明，由此可能獨立地填充渦輪發(fā)動機的過濾裝置和在隨后階段啟動渦輪發(fā)動機。
[0026]當(dāng)閱讀僅僅通過實施例和參考附圖所給出的下面描述時，將更好地理解本發(fā)明，其中:
[0027]圖1表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的渦輪發(fā)動機的示意性圖示(已經(jīng)提到)。[0028]圖2A表示根據(jù)本發(fā)明泵吸模塊的第一實施方式的圖示。
[0029]圖2B表示根據(jù)本發(fā)明泵吸模塊的第二實施方式的圖示。
[0030]圖2C表示根據(jù)本發(fā)明泵吸模塊的第三實施方式的圖示。
[0031]圖3A表示具有根據(jù)本發(fā)明的泵吸模塊的渦輪發(fā)動機的第一實施方式的示意性圖
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[0032]圖3B表示具有根據(jù)本發(fā)明的泵吸模塊的渦輪發(fā)動機的第二實施方式的示意性圖
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[0033]圖3C表示具有根據(jù)本發(fā)明的泵吸模塊的渦輪發(fā)動機的第三實施方式的示意性圖
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[0034]圖4A表示圖2A的泵吸模塊的電動機模式中操作的示意性圖示。
[0035]圖4B表示圖2A的泵吸模塊的發(fā)電機模式中操作的示意性圖示。
[0036]圖5表示根據(jù)本發(fā)明的泵吸模塊的第一特定實施方式的示意性圖示。
[0037]圖6表示根據(jù)本發(fā)明的泵吸模塊的第二特定實施方式的示意性圖示。
[0038]圖7到圖10表示根據(jù)電裝置的控制和渦輪發(fā)動機的啟動控制，渦輪發(fā)動機的主動軸的轉(zhuǎn)速(實線)和泵軸的轉(zhuǎn)速(虛線)。
[0039]應(yīng)該注意到為了實施本發(fā)明，圖以更詳細地方式公開了本發(fā)明，并且所述的圖適合時當(dāng)然可以用于給本發(fā)明更好的定義。
[0040]參考圖3A示例了根據(jù)本發(fā)明的渦輪發(fā)動機的第一實施方式，渦輪發(fā)動機包括旋轉(zhuǎn)軸1，在該實施例中由渦輪發(fā)動機的附件箱10驅(qū)動它旋轉(zhuǎn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員更熟知附件箱的英語名稱“齒輪箱”。當(dāng)然，本發(fā)明可以應(yīng)用于渦輪發(fā)動機的任何旋轉(zhuǎn)軸。當(dāng)啟動渦輪發(fā)動機時，附件箱10驅(qū)動渦輪發(fā)動機的軸I旋轉(zhuǎn)，如圖3A中箭頭所示。
[0041 ] 圖3A的渦輪發(fā)動機常規(guī)地包括大容量的燃料箱2和如上所述的過濾裝置2’，該過濾裝置包括例如，燃料過濾器、濾筒、鐘形外罩和旁路(轉(zhuǎn)換)。渦輪發(fā)動機常規(guī)地包括計量儀4，適于分配來自于渦輪發(fā)動機中油箱2的燃料。在該實施例中，計量儀4通過供應(yīng)管道連接燃料箱。
[0042]為了使燃料從箱2沿著路線輸送給計量儀4，渦輪發(fā)動機也包括一個或幾個供給泵。舉例說明，參考圖3A，渦輪發(fā)動機包括諸如上述的高壓泵PHP，適于沿著路線將燃料從過濾裝置2’輸送朝向計量儀4，但是同樣地泵吸模塊100適于沿著路線將燃料從箱2輸送朝向過濾裝置2’。
[0043]換而言之，在圖3A中所示的該第一實施方式中，用根據(jù)本發(fā)明的泵吸模塊100替換根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的圖1的渦輪發(fā)動機的低壓泵PBP。
[0044]當(dāng)然，在任何類型的渦輪發(fā)動機的配置中，泵吸模塊100可以替代任何燃料供給泵，與它是高壓泵(PHP)或低壓泵(PBP)無關(guān)。舉例說明，圖3B示出渦輪發(fā)動機的第二配置，其中泵吸模塊100代替渦輪發(fā)動機的低壓供給泵，包括由渦輪發(fā)動機的分離的軸所驅(qū)動的兩個泵。當(dāng)然，根據(jù)本發(fā)明的泵吸模塊100還可以替代高壓泵PHP。
[0045]相似地，根據(jù)本發(fā)明的泵吸模塊100可以替代渦輪發(fā)動機的供給泵，包括如圖3C所示的單個供給泵。
[0046]泵吸樽塊100
[0047]參考圖2A示出了泵吸模塊100的第一實施方式。泵吸模塊100包括泵軸11，泵軸11上安裝有供給泵3和電裝置5，如圖2A中所示，泵軸11通過聯(lián)結(jié)/分離裝置7聯(lián)結(jié)渦輪發(fā)動機的軸I。
[0048]供給泵3
[0049]在供給泵3所安裝在其上的泵軸11的旋轉(zhuǎn)期間，供給泵3被激活。優(yōu)選地，供給泵3是容積泵，其輸送在供給管道20中的燃料流，該燃料流是泵軸11轉(zhuǎn)速的函數(shù)。優(yōu)選地，供給管道20連接大容量燃料箱2，后者流體地流到渦輪發(fā)動機的過濾裝置2’。
[0050]電裝置5
[0051]根據(jù)第一操作模式，電裝置5適于驅(qū)動泵軸11旋轉(zhuǎn)。由此，電裝置5的第一操作模式被稱為“電動機操作模式”。而且，根據(jù)第二操作模式，電裝置5適于輸出泵軸11上的機械能，以供應(yīng)給渦輪發(fā)動機的至少一臺電設(shè)備8。因此，電裝置5的該第二操作模式被稱為“發(fā)電機操作模式”。
[0052]舉例說明，電裝置5連接電網(wǎng)，用于啟動其上安裝有渦輪發(fā)動機，特別地直升機的渦輪發(fā)動機的航空器。電裝置5優(yōu)選地適于連接以機載電網(wǎng)電壓供電的電網(wǎng)。
[0053]因此，有利地，當(dāng)不驅(qū)動旋轉(zhuǎn)渦輪發(fā)動機的軸I時，也就是說，當(dāng)渦輪發(fā)動機停止時，電裝置5可以激活供給泵3。一旦渦輪發(fā)動機啟動，電裝置5就可以輸出泵軸11上的機械動力，以將其轉(zhuǎn)換為電能和供電給渦輪發(fā)動機的一臺電設(shè)備8。
[0054]舉例說明，電裝置5電連接渦輪發(fā)動機的數(shù)字調(diào)節(jié)器6，熟知后者的英文首字母縮寫FADEC，該數(shù)字調(diào)節(jié)器6可以控制渦輪發(fā)動機的操作模式。優(yōu)選地，數(shù)字調(diào)節(jié)器6通過電力接口連接電裝置5。因此，數(shù)字調(diào)節(jié)器6可以控制電裝置5的操作模式和由后者供電。
[0055]聯(lián)結(jié)/分離模塊7
[0056]優(yōu)選地，泵吸模塊100包括聯(lián)結(jié)/分離裝置7，適于當(dāng)電裝置5通過發(fā)電機模式起作用時，聯(lián)結(jié)渦輪發(fā)動機的軸I到泵軸11，并且，當(dāng)電裝置5通過電動機模式起作用時，分離它們。因此，有利地，當(dāng)電裝置5驅(qū)動泵軸11時，渦輪發(fā)動機的軸I不被驅(qū)動，這保護了渦輪發(fā)動機的軸I和用于驅(qū)動渦輪發(fā)動機的軸I的元件，例如齒輪箱10。
[0057]聯(lián)結(jié)/分離裝置7優(yōu)選地具有空轉(zhuǎn)輪7的形式，優(yōu)選地用燃料潤滑該空轉(zhuǎn)輪7，以方便其維護。根據(jù)優(yōu)選的實施方式，配置聯(lián)結(jié)/分離裝置7，以當(dāng)渦輪發(fā)動機的軸I的轉(zhuǎn)速大于或等于泵軸11的轉(zhuǎn)速時，聯(lián)結(jié)渦輪發(fā)動機的軸I和泵軸11，以實現(xiàn)泵軸11的連續(xù)驅(qū)動。
[0058]根據(jù)優(yōu)選的方面，聯(lián)結(jié)/分離裝置7是被動的，以允許根據(jù)渦輪發(fā)動機的軸I和泵軸11的轉(zhuǎn)速的自動聯(lián)結(jié)/分離。舉例說明，分離裝置7具有空轉(zhuǎn)輪、超程的離合器或離心，例如液壓裝置的形式。
[0059]當(dāng)然，聯(lián)結(jié)/分離裝置7也可以是主動裝置。舉例說明，主動的聯(lián)結(jié)/分離裝置具有齒輪箱、行星齒輪系或離合器的形式。
[0060]參考圖2A的泵吸模塊100，電裝置5安裝在聯(lián)結(jié)/分離裝置7和供給泵3之間。當(dāng)然其它的泵吸模塊100的配置也是同樣可能的。舉例說明，供給泵3可以安裝在聯(lián)結(jié)/分離裝置7和電裝置5之間，如圖2B中所示。
[0061]前面以分離元件的形式描述過供給泵3、聯(lián)結(jié)/分離裝置7和電裝置5，然而，當(dāng)然，它們可以都組合在一起或在模塊中。舉例說明，在泵吸模塊100中，供給泵3包括電裝置5，如圖2C中所示。[0062]舉例說明，圖5和圖6表示根據(jù)本發(fā)明的泵吸模塊100的兩個特定的實施方式，包括供給泵3、電裝置5和聯(lián)結(jié)/分離裝置7。
_3] 圖5的泵吸模塊5
[0064]如圖5中所示，泵吸模塊100包括結(jié)構(gòu)外殼9，外殼9中布置有吸入凸緣81，以從燃料箱2抽吸燃料，和輸送凸緣82，以供應(yīng)例如，圖2中所示渦輪發(fā)動機的過濾裝置2’。泵吸模塊100包括安裝在結(jié)構(gòu)外殼9內(nèi)的燃料供給泵3。參考圖5，泵3包括第一固定的中心部件31，其連接到結(jié)構(gòu)外殼9，包括連接到輸送凸緣82的中空輸送軸和其固定的中心部分31外側(cè)所安裝的移動部件32。泵3的移動部件32安裝在結(jié)構(gòu)外殼9的固定外部冠83內(nèi)。換而言之，泵吸模塊100從其中心軸線開始從內(nèi)部到外部包括泵的固定部件31，然后泵3的移動部件32和最后連接結(jié)構(gòu)外殼9的外部冠83。
[0065]泵吸模塊100包括動力輸出元件84，其通過空轉(zhuǎn)輪7連接泵3的移動部件32，該空轉(zhuǎn)輪7確保聯(lián)結(jié)/分離，如圖5中所示。在該實施例中，齒輪箱10的渦輪發(fā)動機的軸I適于連接動力輸出元件84，以驅(qū)動移動部件32。換而言之，移動部件32對應(yīng)于如前所述的泵軸11，空轉(zhuǎn)輪適于聯(lián)結(jié)/分離渦輪發(fā)動機的軸I和泵軸11，該渦輪發(fā)動機的軸I連接動力輸出元件84，該泵軸11連接泵3。
[0066]泵3的移動部件32的旋轉(zhuǎn)可以有利地從吸入凸緣81抽吸燃料到輸送凸緣82。供給泵3可以是內(nèi)齒輪油泵類型的齒輪、液環(huán)/側(cè)向通道、凸角、螺桿泵等。在該實施例中，空轉(zhuǎn)輪7是滾子空轉(zhuǎn)輪。
[0067]泵3的移動部件32包括在其外周邊上的轉(zhuǎn)子元件51，而結(jié)構(gòu)外殼9的固定外部冠83的內(nèi)周邊包括定子元件52，這樣以形成電裝置5，該電裝置5能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動泵3的移動部件32 (電動機操作模式)或?qū)崿F(xiàn)從泵3的移動部件32的旋轉(zhuǎn)的能量回收(發(fā)電機操作模式)。
[0068]電裝置5整合在泵3中可以減少所需的空間和泵吸模塊100的質(zhì)量。
[0069]圖6的泵吸樽塊6
[0070]圖6表示圖5的泵吸模塊100的優(yōu)選實施方式。在該實施例中，供給泵3是帶有三個同步螺桿的螺桿泵。如圖6中所示，供給泵是螺桿泵3’，包括固定的中心部件31’和移動外部部件32’。供給泵3’有利地包括兩組反螺距的螺桿，以這種方式以補償燃料對螺桿的徑向力。
[0071]非常明確地，參考圖6，供給螺桿泵3’包括在衛(wèi)星軸34’內(nèi)側(cè)安裝的中心螺桿33’，該衛(wèi)星軸34 ’安裝在中空輸送軸上，該中空輸送軸通過中心同步齒輪35 ’連接輸送凸緣82。供給螺桿泵3’也包括通過衛(wèi)星同步齒輪37’安裝在衛(wèi)星軸34’上的衛(wèi)星螺桿36’，如圖6中所示。
[0072]在該實施例中，螺桿泵3’的移動部件32’包括徑向供給通道38’，并且螺桿33’、36’包括輸送通道39’。當(dāng)激活螺桿泵3’時，燃料從供給凸緣81循環(huán)朝向螺桿泵3’的移動部件32’的徑向供給通道38’，朝向螺桿33’、36’的輸送通道39’，以最后被引導(dǎo)到連接輸送凸緣82的中空輸送軸。
[0073]常規(guī)地，燃料泵吸模塊100同樣地包括用于固定到渦輪發(fā)動機的設(shè)備，以實現(xiàn)裝置與渦輪發(fā)動機的整合。
[0074]實施方式[0075]現(xiàn)在將描述用于圖2A中所配置的渦輪發(fā)動機的圖3A的泵吸模塊100的實施方式，當(dāng)然，該描述以相似的方式適于泵吸模塊的任何實施方式和渦輪發(fā)動機的任何配置。
[0076]將描述當(dāng)電裝置5以電動機模式起作用時(圖4A)和當(dāng)電裝置5以發(fā)電機模式起作用時(圖4B)時，泵吸模塊100的操作。
[0077]參考圖4A，為了啟動關(guān)閉的渦輪發(fā)動機，電裝置5從數(shù)字調(diào)節(jié)器6接收控制命令C，以使電裝置5以電動機模式M起作用。電裝置5驅(qū)動泵軸11旋轉(zhuǎn)(步驟M1)，這激活供給泵3，它可以抽吸燃料箱2中的燃料，以將燃料供應(yīng)給過濾裝置2’ (步驟M2)。在這種狀態(tài)下，當(dāng)泵軸11的轉(zhuǎn)速高于渦輪發(fā)動機的軸I的轉(zhuǎn)速時，聯(lián)結(jié)/分離裝置7將泵軸11從渦輪發(fā)動機的軸I分尚。
[0078]因此，渦輪發(fā)動機的軸I不被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，這保護了停止的渦輪發(fā)動機的附件箱10。
[0079]因此，在啟動期間，電裝置5激活供給泵3，但是不激活停止的渦輪發(fā)動機的附件箱10。這種電裝置5是有利的，因為它幾乎不需要空間，并且可以啟動渦輪發(fā)動機，而不考慮過濾裝置2’中燃料的水平。供給泵3可以根據(jù)需要而被激活，與渦輪發(fā)動機的操作狀態(tài)無關(guān)，這可以在任何時刻給渦輪發(fā)動機供應(yīng)燃料。如下面將要詳細描述的電裝置5激活和渦輪發(fā)動機啟動的控制分布曲線的描述期間，為了替換渦輪發(fā)動機的燃料過濾器，這是特別地有利的。
[0080]參考圖4B，一旦啟動渦輪發(fā)動機，渦輪發(fā)動機的附件箱10就驅(qū)動渦輪發(fā)動機的軸I旋轉(zhuǎn)(步驟Gl)。在這種狀態(tài)下，當(dāng)泵軸11的轉(zhuǎn)速低于渦輪發(fā)動機的軸I的轉(zhuǎn)速時，聯(lián)結(jié)/分離裝置7聯(lián)結(jié)泵軸11到渦輪發(fā)動機的軸I。因此，渦輪發(fā)動機的軸I的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動泵軸11的旋轉(zhuǎn)(步驟G2)，這激活供給泵3，它可以抽吸燃料箱2中燃料，以將燃料供應(yīng)給過濾裝置2’(步驟G3)。更優(yōu)選地，電裝置5從數(shù)字調(diào)節(jié)器6接收命令指令，這樣電裝置5以發(fā)電機模式G起作用。電裝置5輸出泵軸11上的機械動力，并且將它轉(zhuǎn)換為電能，以及給渦輪發(fā)動機的電設(shè)備8供電。
[0081]控制分布曲線
[0082]圖7到圖10表示用于泵吸模塊100電裝置5激活(CE)和渦輪發(fā)動機的啟動(CT)的不同控制分布曲線。電裝置5的控制命令CE理解為是以電動機模式起作用的電裝置5對供給泵3的驅(qū)動。在這些圖中，渦輪發(fā)動機軸Vl (實線)和泵軸Vll (虛線)的轉(zhuǎn)速V被表示為電裝置5和渦輪發(fā)動機的控制分布曲線的函數(shù)。
[0083]圖7表示當(dāng)停止渦輪發(fā)動機(CT = O)時，電裝置5的激活(CE = I)。在該控制期間，只有泵軸11被驅(qū)動，這可以供應(yīng)泵，以例如在濾筒替換后，用燃料填充過濾裝置2’。用燃料填充過濾裝置2’是自動的，并且不需要任何維護步驟，該維護步驟必須固定其上安裝有渦輪發(fā)動機的航空器。因此，圖7的控制分布曲線圖稱為引動階段PA。
[0084]圖8表示圖7的引動階段PA后的啟動階段PD，在啟動階段PD，渦輪發(fā)動機打開(CT= I)。參考圖8，在啟動階段ro期間，不激活電裝置5 (CE = 0)，并且當(dāng)渦輪發(fā)動機的軸的轉(zhuǎn)速Vl大于泵軸的轉(zhuǎn)速Vll時，聯(lián)結(jié)/分離裝置7聯(lián)結(jié)渦輪發(fā)動機的軸I到泵軸11。因此，軸1、11的速度曲線V1、Vll在啟動階段的過程中結(jié)合，如圖8所示。在該實施例中，還是參考圖8，引動階段PA接著是時間延遲TE，然后是啟動階段H)。因此，引動階段PA是先于啟動之前的階段，并且目的是保證在控制渦輪發(fā)動機的有效啟動之前，用燃料供應(yīng)過濾裝置2’。當(dāng)然，引動階段PA可以直接地跟著啟動階段H)。[0085]圖9表示引動階段PA和伴隨的啟動階段H)。在該實施例中，渦輪發(fā)動機打開(CT=D，同時電裝置5打開(CE = I)。在該階段，泵軸11的速度Vll很快地增加，以允許供給泵3的激活。另一方面，渦輪發(fā)動機I的軸的速度Vl緩慢地增加，以允許(在啟動、加速、地面怠速等)階段中渦輪發(fā)動機的速度增加。
[0086]在控制分別曲線開始，渦輪發(fā)動機的軸I的速度Vl小于泵軸11的速度。聯(lián)結(jié)/分離裝置7將渦輪發(fā)動機的軸I從泵軸11分離。當(dāng)渦輪發(fā)動機的軸I的速度Vl等于或超過泵軸11的速度Vll時，在圖9中標(biāo)記為A的聯(lián)結(jié)點，聯(lián)結(jié)/分離裝置7聯(lián)結(jié)渦輪發(fā)動機的軸I和泵軸11。
[0087]有利地，當(dāng)引動階段PA和啟動階段ro是伴隨的時，減少了渦輪發(fā)動機的啟動時間。
[0088]泵軸11的轉(zhuǎn)速Vll優(yōu)選地適于對應(yīng)于小于其飛行速度的渦輪發(fā)動機的轉(zhuǎn)速。因此，當(dāng)航空器還在地面上時，涉及聯(lián)結(jié)點A是必要的。這可以限制聯(lián)結(jié)故障情況下的風(fēng)險和由此增加安全性。
[0089]作為變化形式，參考圖10，引動階段PA和伴隨的啟動階段ro可以先于預(yù)備引動階段PA’，在該預(yù)備引動階段，激活泵3由電裝置5以降低的轉(zhuǎn)速Vir驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。這種預(yù)備引動階段PA’可以設(shè)定泵軸11以速度增量旋轉(zhuǎn)，這有助于渦輪發(fā)動機的軸I和泵軸11的順利聯(lián)結(jié)。當(dāng)然，引動階段PA也可以直接地跟著時間延遲TE。
【權(quán)利要求】
1. 用于航空器的渦輪發(fā)動機，包括渦輪發(fā)動機的軸(I)和泵吸模塊(100)，該泵吸模塊包括: 結(jié)構(gòu)外殼(9)，其中布置有吸入凸緣(81)以從箱⑵抽吸燃料，和輸送凸緣(82)； 泵軸11，連接渦輪發(fā)動機的軸(I); 用于給渦輪發(fā)動機供應(yīng)燃料的泵(3)，安裝在所述泵軸(11)上和安裝在結(jié)構(gòu)外殼(9)的內(nèi)側(cè)，適于根據(jù)渦輪發(fā)動機的軸(I)的轉(zhuǎn)速來輸送燃料流，供給泵(3)包括連接到結(jié)構(gòu)外殼(9)的第一固定的中心部件(31)和在其固定的中心部件(31)外側(cè)所安裝的移動部件(32)，該第一固定的中心部件(31)包括連接到輸送凸緣(82)的中空輸送軸； 電裝置(5)，其安裝在所述泵軸(11)上和適于根據(jù)第一操作模式，驅(qū)動所述泵軸(11)旋轉(zhuǎn)，以致動供給泵(3)，并且根據(jù)第二操作模式，被所述泵軸(11)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，以給渦輪發(fā)動機的設(shè)備(8)供應(yīng)電力，該電裝置包括在供給泵(3)的移動部件(32)的外部周邊上所安裝的轉(zhuǎn)子元件(51)和在結(jié)構(gòu)外殼(9)的固定外部冠(83)的內(nèi)部周邊上所安裝的定子元件(52)，以及 聯(lián)結(jié)/分離裝置(7)，適于根據(jù)第一操作模式分離渦輪發(fā)動機的軸(I)和泵軸(11)，并且適于根據(jù)第二操作模式連接它們。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的渦輪發(fā)動機，其中配置聯(lián)結(jié)/分離裝置(7)以當(dāng)渦輪發(fā)動機的軸(I)的轉(zhuǎn)速(Vl)大于或等于泵軸(11)的轉(zhuǎn)速(Vll)時，聯(lián)結(jié)渦輪發(fā)動機的軸⑴和泵軸(II)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的渦輪發(fā)動機，其中聯(lián)結(jié)/分離裝置(7)是被動的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的渦輪發(fā)動機，其中聯(lián)結(jié)/分離裝置(7)具有空轉(zhuǎn)輪的形式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求的渦輪發(fā)動機，其中渦輪發(fā)動機包括數(shù)字調(diào)節(jié)器(6)，其適于控制電裝置(5)的操作模式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求的渦輪發(fā)動機，其中渦輪發(fā)動機包括連接電裝置(5)的電設(shè)備(8)，以當(dāng)渦輪發(fā)動機的軸(I)和泵軸(11)聯(lián)結(jié)時由該電裝置供電。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求的渦輪發(fā)動機，其中泵吸模塊(100)包括動力輸出元件(84)，其連接供給泵(3)的移動部件(32)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的渦輪發(fā)動機，其中當(dāng)渦輪發(fā)動機包括帶有軸的附件箱(10)時，附件箱(10)的軸連接動力輸出元件(84)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一權(quán)利要求的渦輪發(fā)動機，其中供給泵(3)適于從吸入凸緣(81)抽吸燃料朝向輸送凸緣(82)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9的用于直升機的渦輪發(fā)動機。
11.給根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一權(quán)利要求的渦輪發(fā)動機供應(yīng)燃料的方法，其中該方法: -在渦輪發(fā)動機的啟動階段(PD)之前或同時，電裝置(5)驅(qū)動泵軸(11)旋動，以致動引導(dǎo)階段(PA)期間的供給泵(3); -渦輪發(fā)動機的啟動后，由泵軸(11)驅(qū)動電裝置(5)旋轉(zhuǎn)，以給渦輪發(fā)動機的設(shè)備(8)供應(yīng)電力。
12.根據(jù)前面權(quán)利要求的方法，其中在渦輪發(fā)動機的啟動期間渦輪發(fā)動機的軸(I)和泵軸(11)優(yōu)選地分離，以及渦輪發(fā)動機啟動后聯(lián)結(jié)。
13.根據(jù)前面權(quán)利要求的方法，其中當(dāng)渦輪發(fā)動機的軸(I)達到大于泵軸(11)的轉(zhuǎn)速(Vll)的轉(zhuǎn)速(Vl)時，渦輪發(fā)動機的軸⑴和泵軸(11)聯(lián)結(jié)。
14.根據(jù)前面權(quán)利要求的方法，其中因為航空器能夠從渦輪發(fā)動機的軸(I)的閾值速度飛行，所以渦輪發(fā)動機的軸(1)和泵軸(11)在小于所述閾值速度的聯(lián)結(jié)速度時聯(lián)結(jié)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至14中任一權(quán)利要求的方法，其中引動階段(PA)和啟動階段(PD)被時間延遲(TE)分開。
【文檔編號】F01D15/08GK103946484SQ201280056380
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月29日
【發(fā)明者】吉恩·林德曼, 飛利浦·吉恩·雷內(nèi)·瑪麗·本尼扎克, 吉恩-盧克·查爾斯·吉爾伯特·弗雷勒, 伯特蘭·穆瓦訥 申請人:渦輪梅坎公司