RU2767306C2 - Турбомашина с пусковым двигателем с реверсивной вентиляцией и соответствующий способ охлаждения - Google Patents

Турбомашина с пусковым двигателем с реверсивной вентиляцией и соответствующий способ охлаждения Download PDF

Info

Publication number
RU2767306C2
RU2767306C2 RU2020103419A RU2020103419A RU2767306C2 RU 2767306 C2 RU2767306 C2 RU 2767306C2 RU 2020103419 A RU2020103419 A RU 2020103419A RU 2020103419 A RU2020103419 A RU 2020103419A RU 2767306 C2 RU2767306 C2 RU 2767306C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electric motor
rotation
turbomachine
ventilation
impeller
Prior art date
Application number
RU2020103419A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2020103419A3 (ru
RU2020103419A (ru
Inventor
Тьерри ФОНТАЛЬБА
Флоран ШАЛЛА
Фабьен ОРЛАНДИНИ
Original Assignee
Сафран Электрикал Энд Пауэр
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сафран Электрикал Энд Пауэр filed Critical Сафран Электрикал Энд Пауэр
Publication of RU2020103419A publication Critical patent/RU2020103419A/ru
Publication of RU2020103419A3 publication Critical patent/RU2020103419A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2767306C2 publication Critical patent/RU2767306C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/26—Starting; Ignition
    • F02C7/268—Starting drives for the rotor, acting directly on the rotor of the gas turbine to be started
    • F02C7/275—Mechanical drives
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12—Cooling of plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12—Cooling of plants
    • F02C7/16—Cooling of plants characterised by cooling medium
    • F02C7/18—Cooling of plants characterised by cooling medium the medium being gaseous, e.g. air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/26—Starting; Ignition
    • F02C7/268—Starting drives for the rotor, acting directly on the rotor of the gas turbine to be started
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/02—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
    • H02K9/04—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium
    • H02K9/06—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium with fans or impellers driven by the machine shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/32—Application in turbines in gas turbines
    • F05D2220/329—Application in turbines in gas turbines in helicopters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/70—Application in combination with
    • F05D2220/76—Application in combination with an electrical generator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/201—Heat transfer, e.g. cooling by impingement of a fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/85—Starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/304—Spool rotational speed

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат заключается в улучшении охлаждения электронных компонентов и самого электрического двигателя, когда турбомашина выключена, изменяя направление вращения электрического двигателя на обратное. Турбомашина вертолета содержит пусковой электрический двигатель (20), выполненный с возможностью приводить во вращение приводной вал (20). Также радиатор (26) охлаждения электрического двигателя и крыльчатку (28) вентиляции, вращаемую электрическим двигателем. Крыльчатка (28) вентиляции является реверсивной и выполнена с возможностью генерирования воздушного потока в первом направлении, называемом прямым направлением, когда она вращается в первом направлении вращения, и противоположным направлением, когда она вращается во втором направлении вращения. Турбомашина содержит муфту (22) свободного хода, выполненную с возможностью передавать крутящий момент от электрического двигателя (20) на приводной вал (12). Электрический двигатель (20) выполнен таким образом, чтобы в первом направлении вращения вращать с одной стороны приводной вал (12) и с другой стороны крыльчатку (28) вентиляции для получения воздушного потока через радиатор (26) в прямом направлении и чтобы в обратном направлении вращения вращать только крыльчатку (28) вентиляции для получения воздушного потока через радиатор (26) в направлении, противоположном к прямому направлению. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

1. Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение касается турбомашины (турбинного двигателя). В частности, изобретение относится к турбомашине вертолета, оснащенной пусковым электрическим двигателем и системой охлаждения электронных компонентов упомянутого электрического двигателя, и к соответствующему способу охлаждения.
2. Уровень техники
К уровню техники относятся, в частности, французская патентная заявка, опубликованная под номером FR-А1-2 992 630, и международная заявка, опубликованная под номером WO-А1-201007225.
В рамках так называемой гибридной работы турбомашины, которыми оснащен вертолет, могут быть переведены в дежурный режим во время полета, затем, в случае необходимости, можно произвести их повторный запуск. Повторный запуск этих турбомашин производят при помощи пускового электрического двигателя, который приводит во вращение приводной вал турбомашины через муфту свободного хода, которая может отключаться, начиная с определенной скорости вращения турбомашины. Электронные компоненты электрического двигателя охлаждаются системой охлаждения, содержащей крыльчатку вентиляции.
Когда вертолет приземляется, турбомашины выключаются. Поскольку динамическая или принудительная естественная вентиляция прекращается (так как вертолет остановили), температура турбомашины передается на электрический двигатель и на его электронные компоненты. В частности, температура электронных компонентов электрического двигателя, находящегося со стороны турбомашины, повышается и может привести к разрушению этих компонентов. Поскольку электрический двигатель связан с турбомашиной, его приведение во вращение для вентилирования вызвало бы вращение турбомашины, которое является нежелательным.
Таким образом, авторы изобретения нашли решения как снизить температуру электронных компонентов электрического двигателя.
3. Задачи изобретения
Задачей изобретения является устранение по меньшей мере некоторых недостатков известных турбомашин.
В частности, по меньшей мере в одном варианте выполнения изобретение направлено на обеспечение турбомашину, позволяющую уменьшать нагрев электронных компонентов пускового электрического двигателя ее системы запуска по время выключения турбомашины.
По меньшей мере в варианте выполнения изобретение призвано предложить турбомашину, использующую меньшую мощность, чтобы уменьшить нагрев.
По меньшей мере в варианте выполнения изобретение призвано предложить турбомашину, в которой электронные компоненты пускового электрического двигателя можно охлаждать без участия электрической энергии со стороны выключенной турбомашины.
По меньшей мере в варианте выполнения изобретение призвано предложить также способ охлаждения электронных компонентов электрического двигателя турбомашины.
4. Раскрытие изобретения
Для решения этих задач предложена турбомашина (турбинный двигатель) вертолета, содержащая:
- по меньшей мере один компрессор, по меньшей мере одну турбину и вал привода упомянутого компрессора и турбины,
- пусковой электрический двигатель, содержащий электронные компоненты и выполненный с возможностью приводить во вращение упомянутый приводной вал,
- систему охлаждения электронных компонентов электрического двигателя, включающую в себя радиатор охлаждения электронных компонентов и крыльчатку вентиляции, вращаемую электрическим двигателем,
отличающаяся тем, что:
- крыльчатка вентиляции является реверсивной крыльчаткой вентиляции, выполненной с возможностью генерировать воздушный поток в первом направлении, называемом прямым направлением, когда она вращается в первом направлении вращения, и воздушный поток в направлении, противоположном к прямому направлению и называемом противоположным направлением, когда она вращается во втором направлении вращения,
- турбомашина содержит муфту свободного хода, при этом упомянутая муфта свободного хода выполнена с возможностью передавать крутящий момент, производимый электрическим двигателем, на приводной вал, когда электрический двигатель вращается в первом направлении вращения и со скоростью, по меньшей мере равной скорости приводного вала, когда турбомашина работает и вращает приводной вал,
- электрический двигатель выполнен таким образом, чтобы в первом режиме работы и в первом направлении вращения, вращать, с одной стороны, приводной вал через муфту свободного хода и, с другой стороны, крыльчатку вентиляции для получения воздушного потока через радиатор в прямом направлении, и чтобы во втором режиме и в обратном направлении вращения вращать только крыльчатку вентиляции для получения воздушного потока через радиатор в противоположном направлении.
Таким образом, в момент своего выключения турбомашина обеспечивает вентиляцию электронных компонентов пускового электрического двигателя за счет вращения двигателя в обратном направлении. Благодаря муфте свободного хода, электрический двигатель, работающий в обратном направлении, не приводит во вращение турбомашину, а вращает только крыльчатку вентиляции.
Крыльчатка вентиляции является реверсивной и, следовательно, может создавать поток в двух направлениях посредством изменения направления своего вращения. Пример реверсивного крыльчатки вентиляции можно найти в патентной заявке, поданной заявителем и опубликованной под номером FR-А1-3 025 665.
Таким образом, в рамках заявленной турбомашины можно продолжать охлаждать пусковой электрический двигатель и электронные компоненты электрического двигателя, когда турбомашина выключена, изменяя направление вращения электрического двигателя на обратное. Это становится возможным, благодаря использованию муфты свободного хода и реверсивной крыльчатки вентиляции.
Предпочтительно, согласно изобретению, во втором режиме работы электрический двигатель получает питание от специальной батареи.
Согласно этому признаку изобретения, батарея обеспечивает питание электрического двигателя, поскольку он больше не получает питания ни от турбомашины (которая выключена), и от какого-либо другого оборудования вертолета, так как он стоит на месте.
Предпочтительно, согласно изобретению, скорость вращения крыльчатки вентиляции во втором режиме работы меньше скорости вращения крыльчатки вентиляции в первом режиме работы.
Согласно этому признаку изобретения, скорость вращения уменьшена таким образом, чтобы обеспечивать эффективную вентиляцию и ограничить явление нагрева электронных компонентов, но с использованием очень небольшой рабочей мощности, при этом мощность, необходимая для вращения крыльчатки вентиляции, увеличивается пропорционально кубу требуемой скорости вращения крыльчатки вентиляции.
В варианте изобретения, в котором питание осуществляет батарея, можно использовать батарею очень небольшой мощности и очень небольшой емкости.
Согласно предпочтительному варианту, скорость вращения крыльчатки вентиляции во втором режиме работы меньше или равна скорости вращения крыльчатки вентиляции в первом режиме работы. Этот вариант позволяет получить хороший компромисс вежду вентиляцией и потреблением электрической энергии.
Объектом изобретения является также способ вентиляции электронных компонентов пускового электрического двигателя турбомашины, при этом упомянутая турбомашина содержит:
- по меньшей мере один компрессор, по меньшей мере одну турбину и вал привода упомянутого компрессора и турбины,
- упомянутый пусковой электрический двигатель, содержащий электронные компоненты и выполненный с возможностью приводить во вращение упомянутый приводной вал через муфту свободного хода,
- систему охлаждения электронных компонентов электрического двигателя, включающую в себя радиатор охлаждения электронных компонентов и крыльчатку вентиляции, вращаемую электрическим двигателем,
отличающийся тем, что, поскольку крыльчатка вентиляции является реверсивной, способ содержит:
- первый этап приведения в действие электрическим двигателем, с одной стороны, приводного вала через муфту свободного хода и, с другой стороны, крыльчатки вентиляции таким образом, чтобы генерировать воздушный поток через радиатор в прямом направлении,
- второй этап приведения в действие электрическим двигателем только крыльчатки вентиляции таким образом, чтобы генерировать воздушный поток через радиатор в направлении, противоположном к прямому направлению.
Предпочтительно, согласно изобретению, второй этап приведения в действие осуществляют после выключения турбомашины.
Предпочтительно, согласно изобретению, на втором этапе приведения в действие крыльчатка вентиляции вращается в первом направлении вращения или в противоположном направлении вращения, пока скорость вращения электрического двигателя ниже скорости вращения турбомашины, и только в противоположном направлении вращения, если скорость вращения электрического двигателя превышает или равна скорости вращения турбомашины.
Таким образом, когда электрический двигатель не приводит во вращение турбомашину по причине присутствия муфты свободного хода, двигатель может все же вращать крыльчатку вентиляции в одном или другом направлении вращения. Когда скорость вращения электрического двигателя превышает или равна скорости вращения турбомашины, срабатывает муфта свободного хода, и крыльчатка вентиляции вращается только в противоположном направлении.
Предпочтительно заявленная турбомашина выполнена с возможностью осуществления заявленного способа.
Предпочтительно заявленный способ предназначен для осуществления в заявленной турбомашине.
Объектами изобретения являются также турбомашина и способ, характеризующиеся в комбинации всеми или частью вышеупомянутых или описанных ниже признаков.
5. Список фигур
Другие задачи, признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного исключительно в качестве не ограничительного примера со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых:
Фиг. 1 - схематичный вид турбомашины согласно варианту выполнения изобретения.
Фиг. 2 - график, показывающий температуру электронных компонентов пускового электрического двигателя турбомашины согласно известному решению и согласно заявленному решению.
6. Подробное описание варианта выполнения изобретения
Нижеследующие варианты выполнения являются примерами. Хотя описание ссылается на один или несколько вариантов выполнения, это не значит, что каждая ссылка касается одного и того же варианта выполнения или что признаки относятся только к одному варианту выполнения. Отдельные признаки различных вариантов выполнения можно также комбинировать, чтобы получить другие варианты. Для целей иллюстрации и для большей ясности масштабы и пропорции не фигурах строго не соблюдены.
На фиг. 1 схематично представлена турбомашина (турбинный двигатель) 10, содержащая, как известно, приводной вал 12, вращающий компрессор 14 и турбину 16, между которыми находится камера 18 сгорания, если рассматривать упрощенную схему турбомашины.
Для обеспечения быстрого повторного запуска турбомашины, например, при полете на вертолете, когда она была переведена в дежурный режим, пусковой электрический двигатель 20 соединен с приводным валом 12 через муфту 22 свободного хода (схематично показанную в виде кружка).
Муфта 22 свободного хода выполняет несколько функций: с одной стороны, она позволяет убедиться, что электрический двигатель приводит во вращение приводной вал, только когда электрический двигатель вращается в первом направлении вращения, и не вращает приводной вал, когда электрический двигатель вращается во втором направлении вращения, и, с другой стороны, отключается от приводного вала, когда он вращается на более высокой скорости, чем электрический двигатель.
Электрический двигатель 20 содержит электрические компоненты 24, которые нагреваются, с одной стороны, по причине своей работы и, с другой стороны, по причине близости турбомашины, выделяющей тепло во время своей работы.
Система охлаждения электронных компонентов электрического двигателя содержит радиатор 26, в данном случае состоящий из нескольких ребер снаружи электрического двигателя, которые вентилируются воздушным потоком, создаваемым крыльчаткой 28 вентиляции в первом, так называемом прямом направлении. Крыльчатка 28 вентиляции приводится во вращение напрямую электрическим двигателем.
Таким образом, вентиляция электрических компонентов 24 и, в целом, всех элементов, образующих турбомашину 10, частично производится естественным образом окружающим воздухом, когда вертолет оснащен турбомашиной и когда он находится в полете и в движении.
Согласно изобретению, крыльчатка 28 вентиляции является реверсивной, то есть она выполнена с возможностью генерировать воздушный поток в прямом направлении, когда она вращается в первом направлении вращения, и воздушный поток в направлении, противоположном к прямому направлению и называемом противоположным направлением, когда она вращается во втором направлении вращения.
Когда турбомашина (турбинный двигатель) 10 выключена, она больше не охлаждается за счет движения вертолета, и тепло, которое она накопила в результате сгорания газов, распространяется на электронные компоненты 24, причем этом тепло добавляется к теплу, выделяемому этими электронными компонентами 24 во время их работы, и приводит к общему нагреву электронных компонентов 24.
На фиг. 2 представлен график, показывающий температуру электронного компонента, в частности, диода, в зависимости от времени за первый период 30 в известной турбомашине и согласно известному способу охлаждения и за второй период 32 в турбомашине согласно первому варианту выполнения изобретения и согласно заявленному способу охлаждения. Такая же кривая получена для транзистора IGBT.
В известном решении, поскольку система охлаждения перестала быть активной, температура компонентов повышается в течение первого периода 30 времени, например, в данном случае примерно от 107°С до 115°С.
В рамках изобретения, в частности, в турбомашине 10 согласно описанному варианту выполнения, электрический двигатель приводится во вращение во втором направлении вращения. Таким образом, крыльчатка 28 вентиляции, которая является реверсивной, генерирует воздушный поток в противоположном направлении и снижает таким образом температуру электронных компонентов, например, от 107°С до 82°С.
Таким образом, в рамках заявленного способа крыльчатка вентиляции охлаждает компоненты на первом этапе, когда турбомашина находится в первом режиме работы, в котором она включена, и, благодаря своей реверсивности, охлаждает компоненты также на втором этапе, когда турбомашина находится во втором режиме работы, в котором она выключена.
Чтобы ограничить расход электрической энергии и мощность, используемую крыльчаткой вентиляции, она может вращаться на втором этапе на меньшей скорости. Например, в первом режиме работы крыльчатка вентиляции имеет номинальные показатели работы:
- Скорость вращения: 30000 об/мин.
- Создаваемый воздушный поток: 130 л/с
- Мощность: 1 кВт
Во втором рабочем режиме показатели работы могут быть уменьшены, например, на треть, что обеспечивает достаточную вентиляцию с соответствующим уменьшением используемой мощности:
- Скорость вращения: 10000 об/мин.
- Создаваемый воздушный поток: 43 л/с
- Мощность: 40 Вт
Это связано с тем, что мощность изменяется пропорционально кубу скорости вращения.
Для питания электрического двигателя во втором рабочем режиме турбомашина может содержать специальную батарею 34.
Для большей ясности электрический двигатель и система его охлаждения показаны лишь схематично. На практике, конструкция позволяет поместить электрический двигатель и крыльчатка вентиляции на одной оси, при этом электрический двигатель содержит радиаторы на своей боковой стороне, и крыльчатка вентиляции создает воздушный поток вокруг электрического двигателя на уровне радиаторов.

Claims (19)

1. Турбомашина вертолета, содержащая:
- по меньшей мере один компрессор (14), по меньшей мере одну турбину (16) и вал (12) привода компрессора и турбины,
- пусковой электрический двигатель (20), содержащий электронные компоненты (24) и выполненный с возможностью приведения во вращение приводного вала (20),
- систему охлаждения электронных компонентов (24) электрического двигателя, включающую в себя радиатор (26) охлаждения электронных компонентов и крыльчатку (28) вентиляции, вращаемую электрическим двигателем,
отличающаяся тем, что:
- крыльчатка (28) вентиляции является реверсивной крыльчаткой вентиляции, выполненной с возможностью генерирования воздушного потока в первом направлении, называемом прямым направлением, когда она вращается в первом направлении вращения, и воздушного потока в направлении, противоположном к прямому направлению и называемом противоположным направлением, когда она вращается во втором направлении вращения,
- турбомашина содержит муфту (22) свободного хода, при этом упомянутая муфта свободного хода выполнена с возможностью передачи крутящего момента, производимого электрическим двигателем (20), на приводной вал (12), когда электрический двигатель (20) вращается в первом направлении вращения и со скоростью, по меньшей мере равной скорости приводного вала (12), когда турбомашина работает и приводит приводной вал,
- электрический двигатель (20) выполнен таким образом, чтобы в первом режиме работы и в первом направлении вращения приводить с одной стороны приводной вал (12) через муфту (22) свободного хода и с другой стороны крыльчатку (28) вентиляции для получения воздушного потока через радиатор (26) в прямом направлении и чтобы во втором режиме работы и в обратном направлении вращения приводить только крыльчатку (28) вентиляции для получения воздушного потока через радиатор (26) в противоположном направлении.
2. Турбомашина по п. 1, отличающаяся тем, что во втором режиме работы электрический двигатель (20) получает питание от специальной батареи (34).
3. Турбомашина по одному из пп. 1 или 2, отличающаяся тем, что скорость вращения крыльчатки (28) вентиляции во втором режиме работы меньше скорости вращения крыльчатки (28) вентиляции в первом режиме работы.
4. Способ вентиляции электронных компонентов пускового электрического двигателя турбомашины (10), при этом упомянутая турбомашина содержит:
- по меньшей мере один компрессор (14), по меньшей мере одну турбину (16) и вал (12) привода компрессора и турбины,
- упомянутый пусковой электрический двигатель (20), содержащий электронные компоненты (24) и выполненный с возможностью приведения во вращение приводного вала (12) через муфту (22) свободного хода,
- систему охлаждения электронных компонентов электрического двигателя, включающую в себя радиатор (26) охлаждения электронных компонентов и крыльчатку (28) вентиляции, вращаемую электрическим двигателем,
отличающийся тем, что, поскольку крыльчатка (28) вентиляции является реверсивной, способ содержит:
- первый этап приведения в действие электрическим двигателем (20) с одной стороны приводного вала (12) через муфту (22) свободного хода и с другой стороны крыльчатки (28) вентиляции для генерирования воздушного потока через радиатор (26) в прямом направлении,
- второй этап приведения в действие электрическим двигателем (20) только крыльчатки (28) вентиляции для генерирования воздушного потока через радиатор (26) в направлении, противоположном к прямому направлению.
5. Способ вентиляции по п. 4, отличающийся тем, что второй этап приведения в действие осуществляют после выключения турбомашины (10).
6. Способ вентиляции по п. 4, отличающийся тем, что на втором этапе приведения в действие крыльчатка вентиляции вращается в первом направлении вращения или в противоположном направлении вращения, пока скорость вращения электрического двигателя ниже скорости вращения турбомашины, и только в противоположном направлении вращения, если скорость вращения электрического двигателя превышает или равна скорости вращения турбомашины.
RU2020103419A 2017-07-31 2018-07-10 Турбомашина с пусковым двигателем с реверсивной вентиляцией и соответствующий способ охлаждения RU2767306C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1757325A FR3069738B1 (fr) 2017-07-31 2017-07-31 Turbomachine a moteur de demarrage a ventilation reversible, procede de refroidissement associe
FR1757325 2017-07-31
PCT/FR2018/051736 WO2019025684A1 (fr) 2017-07-31 2018-07-10 Turbomachine à moteur de démarrage à ventilation réversible, procédé de refroidissement associé

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2020103419A RU2020103419A (ru) 2021-09-02
RU2020103419A3 RU2020103419A3 (ru) 2022-01-10
RU2767306C2 true RU2767306C2 (ru) 2022-03-17

Family

ID=60081003

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020103419A RU2767306C2 (ru) 2017-07-31 2018-07-10 Турбомашина с пусковым двигателем с реверсивной вентиляцией и соответствующий способ охлаждения

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11067001B2 (ru)
EP (1) EP3662566B1 (ru)
CN (1) CN110999043B (ru)
CA (1) CA3071046A1 (ru)
FR (1) FR3069738B1 (ru)
RU (1) RU2767306C2 (ru)
WO (1) WO2019025684A1 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4125189A1 (en) * 2021-07-27 2023-02-01 General Electric Renovables España S.L. Cooling of active elements of electrical machines

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6178733B1 (en) * 1998-05-29 2001-01-30 Siemens Westinghouse Power Corporation External blower motor and starting motor for a combustion turbine system
US6798079B2 (en) * 2002-07-11 2004-09-28 Siemens Westinghouse Power Corporation Turbine power generator including supplemental parallel cooling and related methods
RU2386048C2 (ru) * 2007-07-14 2010-04-10 Атлас Копко Энергаз Гмбх Турбомашина
WO2013007225A1 (de) * 2011-07-08 2013-01-17 Hanning Elekro-Werke Gmbh & Co.Kg Elektromotor
RU2014152025A (ru) * 2012-06-29 2016-08-20 Турбомека Способ и конфигурация подвода движущей и/или недвижущей энергии в конструкции вертолета посредством вспомогательного силового двигателя

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5172543A (en) * 1990-12-26 1992-12-22 Sundstrand Corporation Starting system for a gas turbine and method of starting a gas turbine
FR2929324B1 (fr) * 2008-03-25 2012-10-12 Turbomeca Turbomoteur comportant une machine electrique reversible
FR2933910B1 (fr) * 2008-07-18 2010-12-17 Eurocopter France Installation motrice hybride et procede de commande d'une telle installation motrice
FR3019214B1 (fr) * 2014-03-27 2019-05-31 Safran Helicopter Engines Dispositif d'assistance pour une turbomachine a turbine libre d'aeronef
FR3025665B1 (fr) 2014-09-10 2017-12-22 Technofan Moteur electrique de forte puissance a refroidissement par flux gazeux inversable
US9664070B1 (en) * 2016-02-12 2017-05-30 United Technologies Corporation Bowed rotor prevention system
US11623757B2 (en) * 2018-06-08 2023-04-11 Embraer S.A. Hybrid electric taxi system (HETS) or full electric taxi system (FETS)

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6178733B1 (en) * 1998-05-29 2001-01-30 Siemens Westinghouse Power Corporation External blower motor and starting motor for a combustion turbine system
US6798079B2 (en) * 2002-07-11 2004-09-28 Siemens Westinghouse Power Corporation Turbine power generator including supplemental parallel cooling and related methods
RU2386048C2 (ru) * 2007-07-14 2010-04-10 Атлас Копко Энергаз Гмбх Турбомашина
WO2013007225A1 (de) * 2011-07-08 2013-01-17 Hanning Elekro-Werke Gmbh & Co.Kg Elektromotor
RU2014152025A (ru) * 2012-06-29 2016-08-20 Турбомека Способ и конфигурация подвода движущей и/или недвижущей энергии в конструкции вертолета посредством вспомогательного силового двигателя

Also Published As

Publication number Publication date
RU2020103419A3 (ru) 2022-01-10
FR3069738A1 (fr) 2019-02-01
EP3662566A1 (fr) 2020-06-10
WO2019025684A1 (fr) 2019-02-07
RU2020103419A (ru) 2021-09-02
CN110999043A (zh) 2020-04-10
FR3069738B1 (fr) 2019-08-16
CN110999043B (zh) 2022-09-02
CA3071046A1 (en) 2019-02-07
EP3662566B1 (fr) 2022-04-20
US20200158021A1 (en) 2020-05-21
US11067001B2 (en) 2021-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2017102764A (ru) Система рекуперации тепловой энергии двигателя внутреннего сгорания
US7823391B2 (en) Turbine engine arrangement
US8371822B2 (en) Dual-powered airflow generator
US8643202B2 (en) Air condition system capable of converting waste heat into electricity
US7484378B2 (en) Cooling system and method for cooling a heat producing system
JP2011521152A (ja) ガスタービンエンジンにおいて燃料を制御するための方法及び装置
CN102003354B (zh) 风力发电机组热交换除冰***
RU2767306C2 (ru) Турбомашина с пусковым двигателем с реверсивной вентиляцией и соответствующий способ охлаждения
JP2002206570A (ja) 粘性継ぎ手で駆動されるウォーターポンプ
KR101915990B1 (ko) 열병합 발전 시스템 및 그 제어방법
JP5312644B1 (ja) 空調発電システム
BR112019010883A2 (pt) motor de turbina, sistema de arrefecimento para uso dentro de uma capota de motor central de um motor de turbina e método de arrefecimento de um motor de turbina
EP3152425B1 (en) Cooling arrangement and a motor vehicle equipped with such a cooling system
EP2677253A1 (en) Air conditioning system capable of converting waste heat into electricity
JPS60119318A (ja) エンジンの冷却装置
AU2012203556B2 (en) Air conditioning system capable of converting waste heat into electricity
CN111457752A (zh) 一种空冷发电机组主动防冻方法
RU211789U1 (ru) Гибридная силовая установка беспилотного летательного аппарата
CN114179606B (zh) 一种动力单元冷却***及控制方法
KR100867792B1 (ko) 하이브리드 차량용 엔진 오버히팅 제어방법
JPH0313599Y2 (ru)
KR20090063936A (ko) 라디에이터 이중 냉각팬장치 및 그 제어방법
CA2781262C (en) Air conditioning system capable of converting waste heat into electricity
KR100245873B1 (ko) 냉각팬 구동 제어방법
RU2021113740A (ru) Силовая установка летательного аппарата и способ работы такой установки