CN109306905A - 空气涡轮起动器 - Google Patents

Abstract

一种用于起动发动机的空气涡轮起动器，包括壳体，壳体限定入口、出口和在入口与出口之间延伸来传送气流穿过其间的流路。涡轮部件轴接在壳体内，且设置在流路内来从气流可旋转地提取机械功率。

Description

空气涡轮起动器

背景技术

飞行器发动机(例如，燃气涡轮发动机)在常规操作中接合至空气涡轮起动器。空气涡轮起动器通常经由齿轮箱或其它传动组件安装到发动机上。传动机构将功率从起动器传递至发动机来有助于起动发动机。燃气涡轮发动机和空气涡轮起动器两者的内部构件一起自旋，使得空气涡轮起动器可用于起动发动机。

发明内容

一方面，本公开内容涉及一种用于起动发动机的空气涡轮起动器，空气涡轮起动器包括壳体，壳体限定入口、出口，以及在入口与出口之间延伸来传送气流穿过其间的流路，以及成组涡轮部件，成组涡轮部件轴接在壳体内，且设置在流路内来从气流可旋转地提取机械功率。

技术方案1. 一种用于起动发动机的空气涡轮起动器，包括：

壳体，其限定入口、出口，以及在所述入口与所述出口之间延伸来传送气流穿过其间的流路，所述壳体具有小于15.63厘米(6.15英寸)的直径；以及

成组涡轮部件，其轴接在所述壳体内，且设置在所述流路内来从所述气流可旋转地提取机械功率。

技术方案2. 根据技术方案1所述的空气涡轮起动器，其特征在于，所述成组涡轮部件包括分别限定第一级和第二级的第一转子和第二转子。

技术方案3. 根据技术方案2所述的空气涡轮起动器，其特征在于，所述空气涡轮起动器还包括在所述第一转子上游的第一定子，且其中所述第一定子包括16个喷嘴。

技术方案4. 根据技术方案3所述的空气涡轮起动器，其特征在于，所述空气涡轮起动器还包括在所述第二转子上游的第二定子，且其中所述第二定子包括25个喷嘴。

技术方案5. 根据技术方案1所述的空气涡轮起动器，其特征在于，所述出口包括位于所述成组涡轮部件下游的多个孔口。

技术方案6. 根据技术方案5所述的空气涡轮起动器，其特征在于，所述多个孔口围绕所述壳体沿周向间隔开。

技术方案7. 根据技术方案1所述的空气涡轮起动器，其特征在于，所述壳体的直径为14.6厘米(5.75英寸)。

技术方案8. 根据技术方案1所述的空气涡轮起动器，其特征在于，所述空气涡轮起动器还包括安装到所述壳体的第一端部上的入口组件，以及安装到所述壳体的第二端部上的齿轮箱，所述齿轮箱至少部分地收纳与所述成组涡轮部件传动地联接的齿轮系。

技术方案9. 根据技术方案8所述的空气涡轮起动器，其特征在于，所述空气涡轮起动器还包括与所述齿轮系可操作地联接且具有输出端部的传动轴。

技术方案10. 根据技术方案9所述的空气涡轮起动器，其特征在于，所述空气涡轮起动器的长度小于50厘米(19.7英寸)。

技术方案11. 根据技术方案9所述的空气涡轮起动器，其特征在于，所述壳体的柱状部分的最大直径小于14.6厘米(5.75英寸)。

技术方案12. 根据技术方案11所述的空气涡轮起动器，其特征在于，所述壳体的最大高度小于17.17厘米(6.76英寸)。

技术方案13. 一种用于起动发动机的空气涡轮起动器，包括：

入口组件，其包括入口阀，

壳体，其限定用于传送经由所述入口组件接收的气流穿过其间的流路；以及

至少一个转子，其轴接在所述壳体内，且设置在所述流路内来从所述气流可旋转地提取机械功率；以及

在所述至少一个转子上游的第一定子，且其中所述第一定子包括16个喷嘴。

技术方案14. 根据技术方案13所述的空气涡轮起动器，其特征在于，所述至少一个转子包括分别限定第一级和第二级的第一转子和第二转子。

技术方案15. 根据技术方案14所述的空气涡轮起动器，其特征在于，所述空气涡轮起动器还包括在所述第二转子上游的第二定子，且其中所述第二定子包括25个喷嘴。

技术方案16. 根据技术方案13所述的空气涡轮起动器，其特征在于，所述空气涡轮起动器还包括齿轮箱，所述齿轮箱至少部分地收纳与所述至少一个转子传动地联接的齿轮系。

技术方案17. 根据技术方案16所述的空气涡轮起动器，其特征在于，所述空气涡轮起动器还包括与所述齿轮系可操作地联接且具有输出端部的传动轴。

技术方案18. 根据技术方案17所述的空气涡轮起动器，其特征在于，所述空气涡轮起动器从所述入口组件至所述传动轴的输出端部的长度小于49厘米(19.3英寸)。

技术方案19. 根据技术方案17所述的空气涡轮起动器，其特征在于，所述空气涡轮起动器的高度小于23.5厘米(9.25英寸)。

技术方案20. 根据技术方案13所述的空气涡轮起动器，其特征在于，所述壳体包括外周壁，且所述外周壁具有小于15厘米(5.9英寸)的外径。

附图说明

在附图中：

图1为根据本文所述的各种方面的具有附属齿轮箱和起动器的涡轮发动机的示意性透视图。

图2为根据本文所述的各种方面的可用于图1的发动机组件的起动器的透视图。

图3为根据本文所述的各种方面的图2的起动器的截面视图。

图4为根据本文所述的各种方面的图2的起动器的局部分解视图。

图5为根据本文所述的各种方面的图2的起动器的一部分的透视图。

图6为根据本文所述的各种方面的图2的起动器的一部分的放大截面视图。

图7为根据本文所述的各种方面的图2的起动器的局部剖视透视图，其中入口阀在第二位置。

图8为根据本文所述的各种方面的图2的起动器的一部分的截面视图，其中部分在齿对齿事件中。

图8A为根据本文所述的各种方面的图2的起动器的一部分的透视图，其中部分在齿对齿事件中。

图9为根据本文所述的各种方面的示出旋转的图8的起动器的部分的截面视图。

图10为根据本文所述的各种方面的示出收缩的图8的起动器的部分的截面视图。

图11为根据本文所述的各种方面的图2的起动器的一部分的截面视图，其中小齿轮在接合位置。

图11A为根据本文所述的各种方面的图11中所示的位置上的起动器的部分的透视图。

零件清单

10 空气涡轮起动器

12 附属齿轮箱

14 涡轮发动机

16 风扇

18 HP压缩机区域

20 燃烧室

20 涡轮区域

26 机械功率输出件

30 壳体

32 入口

34 成组出口

36 流路

38 入口组件

40 涡轮段

42 齿轮箱

44 驱动段

46 入口联接件

48 入口仓室

50 入口开口

51 旋转轴线

52 入口阀

54 阀孔口

56 腔

58 阀座

60 偏压元件

62 流动通道

64 轴向流动部分

66 环组件

68 中心孔口

70 成组喷嘴

72 第一涡轮部件

74 第二涡轮部件

76 喷嘴

78 喷嘴

80 中间环

82 喷嘴

90 输出轴

92 毂部分

94 成对轴承

96 齿轮系

98 内部

100 固位部件

102 板

104 孔口

106 第一端部

108 传动轴

110 孔口

112 第二壳体

116 第二端部

118 轴承单元

120 端部壳体

122 端部部分

124 小齿轮(124)

126 离合器组件

128 活塞

130 转位组件

132 花键

134 螺纹部分

136 齿状离合器花键

138 内螺纹

140 第二离合器部件

142 齿状连接

144 齿状齿

146 齿状齿

148 空气供应端口

150 发动机环齿轮

152 螺线管

154 孔口

156 封闭端部

160 外周壁

162 内部

164 外部

166 容纳筛

167 开口

168 毂

178 曲折通路

172 箭头

174 箭头

176 箭头

178 箭头

180 弹簧。

具体实施方式

本公开内容涉及一种与旋转设备件联接的旋转轴形式的生成运动的驱动机构。一个非限制性示例是空气涡轮起动器。起动器可具有各种应用，包括但不限于起动燃气涡轮发动机、起动往复发动机、起动船用发动机等。

所有方向参照(例如，径向、上、下、向上、向下、左、右、侧向、前、后、顶部、底部、上方、下方、竖直、水平、顺时针、反时针等)仅用于识别目的，以有助于读者理解本公开内容，且不产生特别是关于其位置、定向或使用的限制。连接参照(例如，附接、联接、连接和连结)宽泛地构想出，且可包括一系列元件之间的中间部件，以及元件之间的相对移动，除非另外指出。因此，连接参照不一定是指两个元件直接地连接且与彼此成固定关系。示意图仅出于图示目的，且与其附接的附图中反映的大小、位置、顺序和相对尺寸可变化。

如本文使用的用语"前"或"上游"是指沿朝入口的流体流方向移动，或一个构件相比于另一个构件相对接近入口。用语"后"或"下游"是指关于空气涡轮起动器朝流路出口的方向，或一个构件相比于另一个构件相对接近出口。此外，如本文使用的用语"径向"或"径向地"是指发动机的中心纵向轴线与发动机外圆周之间延伸的大小。还应当理解的是，"成组"可包括任何数目的相应描述的元件，包括仅一个元件。

参看图1，起动器马达或空气涡轮起动器10联接到也称为传动壳体的附属齿轮箱(AGB)12上，且一起示意性地示为安装到涡轮发动机14上，如，燃气涡轮发动机。涡轮发动机14包括具有风扇16的进气口，风扇16将空气供应至高压压缩区域18。具有风扇16的进气口和高压压缩区域共同称为燃烧上游的涡轮发动机14的'冷段'。高压压缩区域8向燃烧室20提供了高压空气。在燃烧室中，高压空气与燃料混合并燃烧。热和加压的燃烧气体在从涡轮发动机14排出之前穿过涡轮区域22。当加压气体穿过涡轮区域22时，涡轮从穿过涡轮发动机14的气流提取旋转能。涡轮区域22的高压涡轮可通过轴联接到高压压缩区域18的压缩机构(未示出)上，以向压缩机构供能。

AGB 12通过机械功率输出件26在涡轮区域22处联接到涡轮发动机14上。机械功率输出件26包含多个齿轮，以及用于将AGB 12机械联接到涡轮发动机14上的装置。在正常操作状态下，功率输出件26将功率从涡轮发动机14传递至AGB 12以对飞行器的附件供能，例如但不限于，燃料泵、电气系统和舱环境控制器。空气涡轮起动器10通常安装在涡轮发动机14的AGB 12或功率输出件26中的至少一个附近。例如，空气涡轮起动器10可安装在包含风扇16的进气口区域外侧上，或高压压缩区域18附近的核心上。

在操作期间，空气涡轮起动器10可用于启动发动机的旋转。尽管空气涡轮起动器10示为用于飞行器发动机的环境中，但应理解，本公开内容不限于此。空气涡轮起动器可在任何适合的环境中按期望用于启动旋转，包括其它移动或非移动应用中。

现在参看图2，更详细示出了示例性空气涡轮起动器10。大体上，空气涡轮起动器10包括限定入口32和成组出口34的壳体30。如由箭头示意性所示，流路36在入口32与成组出口34之间延伸，以用于传送流体流穿过其间，包括但不限于气体、压缩空气等。壳体30可由组合在一起的两个或更多个部分构成，或可整体结合形成为单件。在本公开内容的所示方面，空气涡轮起动器10的壳体30大体上以在线的串联布置限定入口组件38、涡轮段40、齿轮箱42和驱动段44。空气涡轮起动器10可由任何材料和方法形成，包括但不限于高强度且轻量的金属的模铸，如，铝、不锈钢、铁或钛。壳体30和齿轮箱42可形成有足以提供足够的机械刚性的厚度，而不将不必要的重量加至空气涡轮起动器10且因此飞行器。

如图3中较好所见，入口组件38包括入口联接件46，其可与传送气流的任何适合的导管连接，气流包括但不限于加压气体。在一个非限制性示例中，气体是空气，且从气流源供应，包括但不限于地面操作空气车、辅助功率单元或来自已经操作的发动机的交叉放气起动。入口联接件46与入口仓室48流体地联接，入口仓室48将加压空气经由入口开口50引入涡轮段40中。入口阀52可选择性地开启和闭合入口开口50。入口开口50与涡轮段40在线。更具体而言，针对涡轮段40示出了旋转轴线51。入口开口50与旋转轴线51对准。尽管入口联接件46沿向上的方向定向，但将理解，经由入口阀52穿过入口开口50的空气进料可与涡轮段40在线。这允许了更紧凑的空气涡轮起动器10。

入口阀52可为任何适合的入口阀，且在本文中示范性地示为气动入口阀。入口阀52至少部分地设置在入口开口50内，且可在开启位置与闭合位置之间移动。气动促动器可用于将入口阀52移入其开启位置。对促动器的气动功率源可为例如从辅助功率单元(APU)供应的加压空气、来自另一个发动机压缩机的放出空气，地面车，等。在一些情况下，供应至空气涡轮起动器10和入口阀52的加压空气未调节，且在大于空气涡轮起动器10操作所需的压力大小下。因此，一些入口阀52也可构造为压力调节阀，从而调节流至空气涡轮起动器的空气流的压力。

加压空气可在孔口54处供应到阀座58中的腔56中。不论特定加压空气源，供应的空气都将入口阀52从闭合位置推至开启位置(图7)。可包括偏压元件60来在加压空气不再供应至腔56时朝闭合位置偏压入口阀52。偏压元件60可为任何适合的机构，且在本文中通过非限制性示例示为螺旋弹簧。

如果入口阀52在开启位置，则加压空气引导入入口仓室48，流过壳体的入口32、流动通道62，且经由成组出口34流出壳体30。流动通道62包括穿过环组件66形成的轴向流动部分64，环组件66在入口32近侧安装在壳体30内。环组件66包括中心孔口68和成组沿周向间隔开的喷嘴70(图4中较好示出)，喷嘴70与环组件66的表面成一体且从该表面沿径向突出。流动通道62的入口由中心孔口68提供，且仅出口是由环组件66的喷嘴70限定的那些。

成组转子或涡轮部件包括在涡轮段40内。在所示示例中，第一涡轮部件72和第二涡轮部件74形成双涡轮部件，且在涡轮段40处旋转地安装在壳体30内，且设置在流路36(图5)内来沿流路36从气流旋转地提取机械功率。第一涡轮部件72和第二涡轮部件74分别限定涡轮段40的第一级和第二级。具体而言，第一涡轮部件72和第二涡轮部件74包括具有沿其外周的许多导叶或喷嘴的轮。第一涡轮部件72的喷嘴76与环组件66的喷嘴70对准，且与壳体30的内表面成紧密间隔关系。具有喷嘴82的中间环80可位于第一涡轮部件72和第二涡轮部件74之间。第二涡轮部件74的喷嘴78可与中间环80的喷嘴82对准，且与壳体30的内表面成紧密间隔关系。

第一涡轮部件72可认作是第一级转子，且第二涡轮部件74可认作是第二级转子。类似地，环组件66可认作是第一定子或第一喷嘴级，且中间环80可认作是第二定子或第二喷嘴级。环组件66示为包括十六个喷嘴70。中间环示为包括二十四个喷嘴82。第一喷嘴级和第二喷嘴级两者具有比该尺寸的传统起动器中通常发现的增加的喷嘴数量(分别是14和22)。与较高组合的附加喷嘴允许空气涡轮起动器10消耗更多空气，且在比传统产品更高的压力下。这允许了70psig的较高转矩，这比其它传统起动器大26%。尽管描述了十六个喷嘴70和二十四个喷嘴82，但附加或更少的喷嘴可包括在环组件66、中间环80等中的至少一个上。例如，在一个非限制性示例中，中间环80可包括二十五个喷嘴82。

第一涡轮部件72和第二涡轮部件74经由输出轴90联接。更具体而言，第一涡轮部件72和第二涡轮部件74分别可包括中心毂部分92，其键合到输出轴90的第一部分上。输出轴90由一对轴承94可旋转地支撑。

输出轴90用作齿轮系96的旋转输入，齿轮系96设置在齿轮箱42的内部98内。齿轮系96可包括任何齿轮组件，包括但不限于行星齿轮组件和小齿轮组件。输出轴90将齿轮系96联接到第一涡轮部件72和第二涡轮部件74上，以允许机械功率传递至齿轮系96。齿轮箱42的内部98可容纳润滑剂(未示出)，包括但不限于脂或油，以向容纳在其中的机械部分(如，齿轮系96)提供润滑和冷却。

固位部件100可安装到齿轮箱42上，且可被包括来遮盖齿轮箱42的内部98。固位部件10可包括具有孔口104的板102，输出轴90可延伸穿过孔口104。尽管本文中使用了用语"板"，但将理解，固位部件100的此部分不一定是平的。在所示示例中，通过非限制性示例，板102包括非平面或阶梯轮廓。

将理解，固位部件100可具有任何适合的形状、轮廓、外形等。在所示示例中，外周部分可安装在壳体与齿轮箱之间，且板102包括延伸到壳体中的中心部分，其中孔口104位于其中。本体或板102可包括截头圆锥部分。这不一定如此，且固位部件100可为构造成阻止或限制润滑剂从齿轮箱42的内部移动的任何适合的固位器。将理解，输出轴90和固位部件100可形成不透流体的密封。

固位部件100适于在齿轮箱的寿命内将脂保持在齿轮箱42内。可构想出，当润滑剂如脂位于内部98时，固位部件100可将润滑剂保持在内部98中。这限制了壳体30内的润滑剂的转移，且导致改善的齿轮润滑，以便齿轮箱42不会干燥，这是常规组件中的问题。此外，在组件寿命期间，不需要添加附加量的润滑剂。

齿轮系96的输出可操作地联接到传动轴108的第一端部106上。可旋转的传动轴108可由任何材料和方法构成，包括但不限于高强度金属合金的挤制或加工，如，包含铝、铁、镍、铬、钛、钨、钒或钼的金属合金。传动轴108的直径可为固定的或沿其长度变化。

孔口110可位于齿轮箱42内，传动轴108的第一端部106经由齿轮箱42可延伸至与齿轮系96啮合。第二壳体113可与齿轮箱42可操作地联接。传动轴108可旋转地安装在第二壳体112内。

例如，传动轴108的第二端部116可安装成在支撑和容纳于端部壳体120中的轴承单元118内旋转。端部壳体120可以以任何适合的方式安装到第二壳体112上。端部壳体120形成和安装成使其内壁表面与其容纳的结构成同心紧密间隔关系，且使其一个端部抵靠且螺栓连接到第二壳体112的端部上。第二壳体112和端部壳体120固定成与壳体30和第二壳体112同轴。以此方式，壳体包括安装在一起的多段。

端部壳体120在最外端部部分122处切开，以露出传动轴108的一部分和可操作地联接到其上的小齿轮124。在所示示例中，端部部分122可认作是端部壳体120的底部，且可露出传动轴108和小齿轮124的下侧。端部壳体120还收纳可操作地联接到传动轴108上的离合器组件126。在所示示例中，具有螺旋螺纹部分134(图7)的花键132可操作地联接传动轴108和离合器组件126。离合器组件126可包括任何联接方式，包括但不限于齿轮、花键、离合器机构或它们的组合。在所示示例中，离合器组件126包括离合器花键136，其具有与螺旋螺纹部分134互补的内螺旋螺纹138。第二离合器部件140可经由齿状连接142来选择性地可操作地联接到离合器花键136上。更具体而言，离合器花键136和第二离合器部件140的相对或相邻的面分别设有互补的可相互接合的倾斜转矩传递齿状齿144和146(图4)。齿状齿144和146通过非限制性示例是锯齿类型，以提供单向超越离合连接。

小齿轮124示为定位在传动轴108上，在紧邻离合器组件126的输出侧的第二端部116处。更切确地说，小齿轮124联接到第二离合器部件140上或与第二离合器部件140整体结合形成。小齿轮124适于移入和移出与发动机环齿轮150(图7)的接合，例如，沿传动轴108的同轴方向。空气涡轮起动器10安装成与涡轮发动机14连接，以便传动轴108平行于发动机环齿轮150的外周极限上的齿轮齿，且限定该外周极限。

用于朝向或远离发动机环齿轮150移动小齿轮124的组件可包括活塞128、转位组件130和螺线管152。螺线管152可为任何适合的螺线管。在所示示例中，螺线管152控制进入联接到第二壳体112的封闭端部156上的孔口154的空气流。螺线管152还可控制进入阀孔口54的空气流。

图4较好地示出了壳体30包括限定内部162和外部164的外周壁160。成组出口34在第二涡轮部件74之后沿外周壁160位于壳体的中段处。在所示示例中，外周壁160是柱状外周壁。外周壁可以以任何适合的方式形成，包括其可具有2.54毫米(0.100英寸)的壁厚。成组出口34可跨越外周壁的圆周的一部分，包括它们可跨越圆周的270度或更大。在所示示例中，成组出口34包括多个出口或孔口，其围绕外周壁160的360度沿周向间隔开。成组出口34示为包括多排出口，但将理解，这不一定是如此。出口34可以以任何适合位置和方式定位、布置或定向。成组出口34示为包括尺寸变化的排气端口34a和34b。此尺寸差别本质上可纯粹是外形上的，或可用于满足其它要求，如，尺寸适于产生小排气开口、螺纹端口的攻丝等。在所示示例中，示出了三十二个较大的排气端口34a和八个较小的排气端口34b。可构想出，排气端口34a和34b可为任何适合的尺寸，包括但不限于较大排气端口34a可为15.875毫米(一英寸的5/8)，且较小的排气端口34b可为11.1125毫米(一英寸的7/16)。将理解，备选地，可仅包括一个尺寸的排气端口，可包括附加尺寸，且可包括各种尺寸的任何数量的端口。出口34可包括任何适合的端口来用于提供用于气体离开空气涡轮起动器10的低阻力散逸通路。尽管为了举例目的示出了圆形出口34，但可使用备选形状、轮廓、外形。此外，将理解，出口34覆盖的面积越大，则气体阻力越低，且背压量越小。背压可在第二级转子与排气之间测得。本公开的方面导致了1psig或更小的压力。这低于具有达到10psig的背压的传统产品。

图5更清楚地示出了关于壳体30设置的筛或容纳筛166。容纳筛166可位于壳体30的内部162内，在成组出口34上游。容纳筛166可位于第二涡轮部件74近侧。更确切地说，其可位于接近第二涡轮部件74的排气，且沿轴向在第二涡轮部件74与成组出口34之间。尽管其可以以任何适合的方式安装在壳体30内，但容纳筛166示为安装在轴承94的轴承毂168上，其形成轴向固位装置，装置适于关于壳体30沿轴向固位容纳筛166。容纳筛166可延伸来抵靠形成壳体30的外周壁。

容纳筛166可以以任何适合的方式形成，包括其可包括具有开口167的板、具有开口167的穿孔板，或具有开口167的网筛。容纳筛166可由任何适合的材料形成，包括但不限于不锈钢，且具有任何适合尺寸的开口和百分比开口面积。在所示示例中，容纳筛166具有60%的开口面积，以提供较好容纳，但大致不会增大背压。

与成组出口34组合的容纳筛166尤其产生了用于气体流出空气涡轮起动器10的曲折通路。与成组出口34和其小尺寸组合的容纳筛166减小了火花、颗粒或其它碎屑将散逸出壳体30的机会。图6为示出了示例性曲折通路170的空气涡轮起动器10的一部分的放大截面视图。当金属或其它容纳物经由入口32进入壳体时，此曲折通路的产生可特别有利。此碎屑可在壳体30的内部162内产生火花，且包括连同小直径出口34的容纳筛166阻止了火花离开壳体30。如果空气涡轮起动器10的一部分失效，则连同小直径出口34的容纳筛166还可用作若干形式的机械容纳物。

图7为空气涡轮起动器的部分剖视透视图，且示出了空气涡轮起动器10的示例性大小。例如，空气涡轮起动器10的总长度(L)可大致小于50厘米(19.7英寸)。更进一步，空气涡轮起动器10从发动机安装表面(112处)到入口32处的起动器的后端部的长度可小于39厘米(15.33英寸)。端部部分122的延伸可小于9.7厘米(3.82英寸)。通过非限制性示例，大体上包括除入口组件38、螺线管阀152和软管/配件的高度的空气涡轮起动器10的直径(H1)可等于或小于15.63厘米(6.15英寸)，包括壳体30的圆柱部分可具有14.6厘米(5.75英寸)或更小的直径。包括入口组件的高度(H2)可等于或小于17.17厘米(6.76英寸)。包括螺线管阀152的高度(H3)可等于或小于23.5厘米(9.25英寸)。

图7还示出了本公开内容的方面，包括副供应端口或空气供应端口148可包括在入口组件38中。可构想出空气涡轮起动器10可用于双重作用或目的，且还可用作加压空气供应点。更确切地说，空气供应端口148联接到空气涡轮起动器10中的加压气流，且适于从空气涡轮起动器10提供加压气体的二级供应。空气供应端口148可允许用户接近位于壳体30的仓室48中的加压空气，优选在入口阀52处于闭合位置时。例如，在本公开内容的一个非限制性方面，空气供应端口148可适于具有用于将加压空气或气体端口可选择地提供给另一个气动工具或装置的接口。在此意义上，空气供应端口148可提供端口148，使得其允许用户或操作者经由空气涡轮起动器10接收或使用来自加压源的空气，而无需附加的介入结构、流路、连接器、接口转换器等。在本公开内容的一个非限制性方面，空气供应端口148可包括5/8英寸(1.5875厘米)国家管道渐缩(NPT)端口的形式。尽管未示出，但将理解，插头可包括在空气涡轮起动器10中，且此插头可适于选择性地闭合副供应端口148。

图7也示出了在开启位置的入口阀52。在操作期间，螺线管152可控制供应至孔口54的空气流，例如，经由管路(未示出)。当空气填充腔56时，入口阀52推动偏压元件60，且入口阀52移至如图7中所示的开启位置。引导入入口仓室48的加压空气然后流过壳体的入口32、流动通道62，且在经由成组出口34离开壳体30的中段之前驱动第一涡轮部件72和第二涡轮部件74。因此，当入口阀52在开启位置时，压缩空气可流过入口阀52且流入涡轮段40。加压空气冲击第一涡轮部件72和第二涡轮部件74，引起它们在相对较高的速率下旋转。

由于入口阀描述为由加压空气供能，故其可认作是气动阀。但将理解，可使用备选的阀机构和促动器。当空气不再供应到腔56中时，偏压元件60可回到其未压缩状态，且将入口阀52移回闭合位置(图3)。当入口阀52在闭合位置时，可防止压缩空气流至涡轮段40。

在正常操作中，当期望起动涡轮14时，小齿轮124向右转移，以便小齿轮124接合发动机环齿轮150。更确切地说，当驱动第一涡轮部件72和第二涡轮部件74时，它们引起输出轴90旋转。输出轴90用作齿轮系96的输入，这继而又引起传动轴108旋转。转矩经由花键132从螺纹部分134传递至离合器组件126，经由齿状连接至小齿轮124，且最终至发动机环齿轮150。

当发动机14点火且变为自动操作时，发动机环齿轮150可在大于传动轴108的速度下驱动小齿轮。齿状齿144和146将滑移，以便不在高发动机速度下驱动空气涡轮起动器。

如果小齿轮124在向右促动来接合时抵靠发动机环齿轮150的一个齿，则空气涡轮起动器10还设计成提供转位功能。图8为在齿对齿事件中的起动器的一部分的截面视图。将理解，为了清楚目的，图8-11A中所示的空气涡轮起动器10的部分示为具有向上位置中的端部壳体120中的开口。

当加压空气经由孔口154引入第二壳体112的封闭端部156中时，如箭头172所示，朝端部壳体120推动活塞128、转位组件130、离合器组件126和小齿轮124。最后，小齿轮124应该与发动机环齿轮啮合。然而，当存在齿对齿的事件时，小齿轮124的移动由发动机环齿轮150的齿抵靠阻挡。更确切地说，小齿轮124的齿撞击发动机环齿轮150的齿。在小齿轮124与发动机环齿轮150之间的接合未在第一次尝试时实现时，发生转位。

现在参看图9，由于由箭头174所示的作用于活塞128和转位组件130上的力，转位组件130中的内部机构如箭头176所示在齿状离合器花键136内旋转。尽管转位组件130可旋转任何适合的量，但可构想出，转位组件130旋转大致一半小齿轮齿。将理解，小齿轮齿124和齿状离合器花键136在转位移动期间保持静止。

如图10中的箭头178所示，在齿对齿事件之后，活塞128、转位组件130、离合器组件126和小齿轮齿124从端部壳体120缩离。在此收缩期间，转位组件130内的弹簧180引起小齿轮齿124的再转位。当弹簧在收缩期间卸载时，建立新的小齿轮位置。一旦小齿轮124旋转且实现转位位置，则弹簧180将传动轴108组件拉回到完全收缩位置，且由于活塞128后的空气的作用，传动轴108再次前移来接合发动机环齿轮150。然后，基于转位，尝试与新位置的小齿轮124进行新的接合。如图11中所示，小齿轮124可适当地接合发动机环齿轮150。

与本文所述的起动器相关联的优点包括防止涡轮发动机的起动器的非期望向后驱动。通过防止向后驱动，本文所述的对零件(具体是传动轴和输出轴)的磨损减小。减小磨损继而又延长零件寿命。如本文所述的起动器允许较低维护成本和容易修理。起动器啮合机构实现了冲击缓冲、转位、超越、自动齿状齿分离等的所述正常功能。

柱状外周壁160周围的成组出口的布置允许了排气360度离开多个端口。在具有较少排气端口的起动器中，排气更集中，且阻止了在不阻塞或堵塞端口的情况下起动器可安装之处或其可安装的定向。相反，上文所述的成组出口允许了安装空气涡轮起动器10的灵活性。空气涡轮起动器10仅需要在若干特定点处联接，包括入口32和小齿轮124。当入口组件38可以以任何方式旋转时，只要在线空气流在入口32处提供，则这允许空气涡轮起动器10的许多定向。

本公开内容还允许了从第二级提取更多功率。在传统产品中，功率分布是通常70%功率来自第一级(级是定子和转子的组合)且仅30%来自第二级。在本公开内容中，功率分布是54-46%。增加的喷嘴和定子的喷嘴中的偏移的组合允许了增大第二级中提取的功率。

较大的输出轴允许了由该增加的功率提取产生的较大转矩的传递。更确切地说，本公开内容还允许较大直径的传动轴108用于传统小齿轮内。通过非限制性示例，可使用22.225毫米(7/8英寸)的直径，这是典型的轴直径增大。此较大的轴允许了更多的转矩分布。可包括本公开内容的非限制性方面，其中可使用较小轴直径(例如，小于22.225毫米或7/8英寸的直径)。更进一步，可构想出，传统小齿轮可通过扩大小齿轮中的中心开口来改造，其适于接收19.05毫米(3/4英寸)的轴来限定较大尺寸的开口。一旦扩大，则大于19.05毫米的轴然后可插入较大尺寸的开口内或穿过较大尺寸的开口。中心开口可以以任何适合的方式扩大，包括通过钻孔或化学蚀刻。

此外，具有3/4英寸直径的典型的轴的破损是典型的，因为操作者可能尝试起动空气起动器多次。例如，在某些情形下，空气起动器将不会起动发动机，且操作者将尝试再次起动空气起动器，同时空气起动器的部分仍转动。静止环齿轮与具有典型直径的重启传动轴的相互作用导致了轴断裂，这使得空气起动器无用。本文构想的较大直径将导致较坚固的产品。

更进一步，本公开内容的方面包括一种形成空气涡轮起动器的方法，包括将涡轮部件包围在入口与成组出口之间的外周壁内来限定流体通路，以及通过将容纳筛设置在涡轮部件与成组出口之间来形成涡轮部件与外周壁的外部之间的曲折通路。曲折通路布置成使得阻止了碎片从成组出口喷出。可这包括停止或减慢此碎片的速度。更进一步，方面公开了位于内部内的筛可适于减轻从壳体内喷射的点燃颗粒。使用期间，筛和出口也可形成曲折通路，以用于火花沿着涡轮部件与外周壁的外部之间。

在并未描述的一定程度上，各种方面的不同特征和结构可按期望与彼此组合。在所有方面中可能未示出的一个特征并不意味着理解成其不可构成，而是仅为了描述简单而这样做。因此，不同方面的各种特征可按期望混合和匹配来形成新的示例，而不论是否清楚描述新示例。本文所述的特征的组合或置换可由本公开内容覆盖。除上图中所示的之外，许多其它可能的公开内容方面和构造由本公开内容构想出。此外，各种构件(如，起动器、AGB或其构件)的设计和放置可重新布置，使得可实现一定数目的不同在线构造。

本书面描述使用了示例来公开本公开内容的方面，包括最佳模式，且还使本领域的任何技术人员能够实践本公开案的方面，包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何并入的方法。本公开内容的专利范围由权利要求限定，且可包括本领域的技术人员想到的其它示例。如果此类其它实施例具有并非不同于权利要求的书面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求的书面语言无实质差别的等同结构元件，则期望此类其它示例在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种用于起动发动机的空气涡轮起动器，包括：

壳体，其限定入口、出口，以及在所述入口与所述出口之间延伸来传送气流穿过其间的流路，所述壳体具有小于15.63厘米(6.15英寸)的直径；以及

成组涡轮部件，其轴接在所述壳体内，且设置在所述流路内来从所述气流可旋转地提取机械功率。

2.根据权利要求1所述的空气涡轮起动器，其特征在于，所述成组涡轮部件包括分别限定第一级和第二级的第一转子和第二转子。

3.根据权利要求2所述的空气涡轮起动器，其特征在于，所述空气涡轮起动器还包括在所述第一转子上游的第一定子，且其中所述第一定子包括16个喷嘴。

4.根据权利要求3所述的空气涡轮起动器，其特征在于，所述空气涡轮起动器还包括在所述第二转子上游的第二定子，且其中所述第二定子包括25个喷嘴。

5.根据权利要求1所述的空气涡轮起动器，其特征在于，所述出口包括位于所述成组涡轮部件下游的多个孔口。

6.根据权利要求5所述的空气涡轮起动器，其特征在于，所述多个孔口围绕所述壳体沿周向间隔开。

7.根据权利要求1所述的空气涡轮起动器，其特征在于，所述壳体的直径为14.6厘米(5.75英寸)。

8.根据权利要求1所述的空气涡轮起动器，其特征在于，所述空气涡轮起动器还包括安装到所述壳体的第一端部上的入口组件，以及安装到所述壳体的第二端部上的齿轮箱，所述齿轮箱至少部分地收纳与所述成组涡轮部件传动地联接的齿轮系。

9.根据权利要求8所述的空气涡轮起动器，其特征在于，所述空气涡轮起动器还包括与所述齿轮系可操作地联接且具有输出端部的传动轴。

10.根据权利要求9所述的空气涡轮起动器，其特征在于，所述空气涡轮起动器的长度小于50厘米(19.7英寸)。