DE102019117913A1 - Device for starting and / or maintaining jet engines of aircraft and other aircraft (Stationary Air Power Unit - SAPU) - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zum Starten und/oder Warten von Strahltriebwerken von Flugzeugen und anderen Fluggeräten und ggf. zum Klimatisieren der Flugzeuge und anderen Fluggeräten mit einem zumindest einem Verdichter (10) und zumindest einem Elektromotor (14), welcher den zumindest einen Verdichter (10) antreibt. Solche Vorrichtungen (1) werden auch StationaryAir Power Unit (SAPU) genannt. Der Verdichter (10) besteht aus einer oder mehreren Verdichterstufen, wobei der Elektromotor (14) und der Verdichter (10) verlustarme Lager für die drehenden Elemente oder Teile aufweisen. In einer besonderen Ausführungsform wird vorgeschlagen, eine elektrische Stromversorgung in die Vorrichtung (1) zu integrieren, um damit sämtliche Funktionen einer im Flugzeug oder Fluggerät enthaltenen Auxiliary Power Unit (APU) abdecken zu können.Device for starting and / or maintaining jet engines of aircraft and other aircraft and, if necessary, for air conditioning the aircraft and other aircraft with at least one compressor (10) and at least one electric motor (14) which drives the at least one compressor (10). Such devices (1) are also called Stationary Air Power Units (SAPU). The compressor (10) consists of one or more compressor stages, the electric motor (14) and the compressor (10) having low-loss bearings for the rotating elements or parts. In a particular embodiment it is proposed to integrate an electrical power supply into the device (1) in order to be able to cover all functions of an auxiliary power unit (APU) contained in the aircraft or aircraft.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Starten und / oder Warten von Strahltriebwerken von Flugzeugen und anderen Fluggeräten gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs
Ein Strahltriebwerk muss zum Anlassen auf eine gewisse Drehzahl beschleunigt werden, bevor der Eigenantrieb des Strahltriebwerks einsetzen kann. Im Normalfall muss dazu das Strahltriebwerk auf einer Drehzahl von etwa 15-20 % der Maximaldrehzahl beschleunigt werden. Eine solche Beschleunigung geschieht normalerweise mithilfe einer bordeigenen Anfahreinrichtung (Auxiliary Power Unit, APU).To start a jet engine, it must be accelerated to a certain speed before the jet engine's own propulsion can start. Normally, the jet engine must be accelerated to a speed of around 15-20% of the maximum speed. Such an acceleration is usually done with the help of an on-board starting device (auxiliary power unit, APU).
Die bekannten APUs erzeugen bei Verwendung Lärm und Schadstoffemissionen. Aufgrund aktueller Anforderungen ist genau diese Schadstoff- und Lärmemission zu vermeiden oder zumindest zu verringern. Dazu kann eine externe Vorrichtung (Stationary Power Unit, SAPU) verwendet werden, welche außerhalb des Flugzeugs oder Fluggerät angeordnet ist.The known APUs generate noise and pollutant emissions when used. Due to current requirements, precisely these pollutant and noise emissions must be avoided or at least reduced. For this purpose, an external device (Stationary Power Unit, SAPU) can be used, which is arranged outside the aircraft or aircraft.
Die vorliegende Vorrichtung beschreibt eine solche SAPU. Außerdem kommen solche Vorrichtungen zum Teil zum Einsatz, um Wartungskosten von bordeigenen Anfahreinrichtungen einzusparen bzw. reduzieren zu können. Die erfindungsgemäße SAPU erfüllt dazu alle Funktionen, welche auch eine bordeigene APU umfasst.The present device describes such a SAPU. In addition, such devices are sometimes used to save or reduce maintenance costs for on-board start-up devices. To this end, the SAPU according to the invention fulfills all functions which an on-board APU also includes.
Bisherige APUs bestehen aus einer mit Kraftstoff betriebenen Gasturbine oder aus einem mit einem Dieselmotor angetriebenen Verdichter, welcher durch die Abnahme mindestens eines Teiles des verdichteten Luftstroms Druckluft zur Verfügung stellt, so dass das Strahltriebwerk gestartet werden kann. Ebenso wie zum Starten des Triebwerks kann ein solches Bodenstartgerät auch zum Warten eines Triebwerks und / oder zum Klimatisieren eines Flugzeugs benötigt werden.Previous APUs consist of a fuel-operated gas turbine or a compressor driven by a diesel engine, which makes compressed air available by removing at least part of the compressed air flow so that the jet engine can be started. Just as for starting the engine, such a ground launch device can also be required for servicing an engine and / or for air conditioning an aircraft.
Die
Die
Bei den vorgenannten Druckschriften werden Antriebe mit fossilen Brennstoffen genutzt. Die dabei abgegebenen Emissionen (Schadstoffe, Partikel und Lärm) sind erheblich und werden in die Gesamtemissionsbilanz des jeweiligen Flughafens einbezogen. Die Anzahl der startberechtigten Flugzeuge hängt direkt von der Gesamtemissionsbilanz des Flughafens ab, welche durch die APU so niedrig wie möglich belastet werden darf.In the aforementioned publications, drives with fossil fuels are used. The emitted emissions (pollutants, particles and noise) are considerable and are included in the overall emissions balance of the respective airport. The number of aircraft authorized to take off depends directly on the overall emissions balance of the airport, which the APU is allowed to have as low as possible.
Hierzu ist ebenfalls durch die
Somit ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Starten, Klimatisieren und Warten von Strahltriebwerken von Flugzeugen und anderen Fluggeräten aufzuzeigen, welche emissionsarm die Funktion eines stationären Bodenstartgeräts (SAPU) übernehmen kann. Es sollen dabei insbesondere Lärmemissionen und Emissionen, welche durch die Verbrennung von fossilen Brennstoffen entstehen, verringert werden.Thus, the object of the present invention is to show a device for starting, air-conditioning and servicing jet engines of aircraft and other aircraft, which can take over the function of a stationary ground starter (SAPU) with low emissions. In particular, noise emissions and emissions caused by the combustion of fossil fuels are to be reduced.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs
Durch den Elektromotor kann gänzlich auf fossile Brennstoffe beim Betreiben der Vorrichtung verzichtet werden. Dadurch werden die Emissionen geringstmöglich gehalten, da Elektromotoren geringere Betriebsgeräusche aufweisen als Verbrennungsmotoren und keine Abgase erzeugen.The electric motor means that fossil fuels can be completely dispensed with when operating the device. This keeps emissions as low as possible, since electric motors have less operating noise than internal combustion engines and do not generate any exhaust gases.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung Mittel zur verlustarmen Drehlagerung auf. Diese Mittel sorgen für einen geringen Reibungsverlust beim Lagern der drehenden Teile des Elektromotors und seinen direkt gekoppelten Verdichtern. Der Elektromotor treibt über mindestens eine drehbare Welle den Verdichter an, wodurch Lager für die drehbare Welle vorgesehen sind. Diese Lager sind nun so gestaltet, dass sie weniger Reibungsverluste bei der Lagerung hervorrufen, als bekannte Wälz- oder Gleitlager. Eine besonders hohe Verringerung der Reibungsverluste wird durch eine bauliche Einheit aus Elektromotor und Verdichter erreicht.According to the invention, the device has means for low-loss rotary bearings. These means ensure a low friction loss when supporting the rotating parts of the electric motor and its directly coupled compressors. The electric motor drives the compressor via at least one rotatable shaft, whereby bearings are provided for the rotatable shaft. These bearings are now designed in such a way that they cause fewer friction losses during storage than known roller or plain bearings. A particularly high reduction in friction losses is achieved through a structural unit made up of an electric motor and compressor.
Die Mittel zur verlustarmen Drehlagerung können dazu Magnetlager umfassen. Solche Magnetlager lagern die drehbare Welle in einem Magnetfeld und sind dadurch, dass kein physikalischer Kontakt zum Lager entsteht, mit weniger Reibungsverlust versehen, als die vorgenannten, bekannten Lager.For this purpose, the means for the low-loss rotary bearing can comprise magnetic bearings. Such magnetic bearings store the rotatable shaft in a magnetic field and, because there is no physical contact with the bearing, are provided with less friction loss than the aforementioned known bearings.
Diese Magnetlager können aktiv oder passiv gestaltet sein. Aktive magnetische Lager erzeugen ihr Magnetfeld durch mindestens einen Elektromagneten, passive Lager durch mindestens einen Permanentmagneten. Es hat sich gezeigt, dass aktive, magnetische Lager die geringsten Verluste bei der Lagerung aufweisen.These magnetic bearings can be designed to be active or passive. Active magnetic bearings generate their magnetic field using at least one electromagnet, passive bearings using at least one permanent magnet. It has been shown that active, magnetic bearings have the lowest losses during storage.
Die Mittel zur verlustarmen Drehlagerung können ebenfalls Wirbelstromlager darstellen. Dabei werden die drehenden Teile in einem Lager gelagert, welches durch Erzeugung von Wirbelströmen die Welle lagert. Auch bei diesem Lager sind keine physikalischen Kontakte von drehenden Teilen und dem Lager vorgesehen.The means for the low-loss rotary bearing can also represent eddy current bearings. The rotating parts are stored in a bearing that supports the shaft by generating eddy currents. In this bearing, too, no physical contacts between rotating parts and the bearing are provided.
Entsprechende Mittel zur verlustarmen Drehlagerung ermöglichen die Lagerung drehender Teile ohne Materialkontakt und halten die drehenden Teile durch magnetische und/oder elektrische Kräfte. Durch diese Ausgestaltung ist nahezu keine Reibkraft bei der Bewegung der drehenden Teile in den Lagern vorhanden, sodass der Elektromotor möglichst verlustfrei und mit einem hohen Wirkungsgrad arbeiten kann.Corresponding means for low-loss rotary bearings enable rotating parts to be supported without material contact and hold the rotating parts by magnetic and / or electrical forces. As a result of this configuration, there is almost no frictional force when the rotating parts move in the bearings, so that the electric motor can work with as little loss as possible and with a high degree of efficiency.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Verdichter mehrere Verdichtungsstufen auf, mindestens jedoch zwei. Diese werden von dem Elektromotor angetrieben, wobei die Vorrichtung die bereits genannten Mittel zur verlustarmen Lagerung aufweist, in welchen die drehenden Elemente des Elektromotors gelagert werden, wie beispielsweise die Antriebswelle.In a preferred embodiment, the compressor has several compression stages, but at least two. These are driven by the electric motor, the device having the aforementioned means for low-loss mounting in which the rotating elements of the electric motor are mounted, such as the drive shaft.
Bei der Verwendung mindestens zweier Verdichterstufen wird die Druckluft dadurch erzeugt, dass Luft von einer ersten Verdichterstufe verdichtet wird und die so verdichtete Luft mindestens einer zweiten Verdichterstufe zugeführt wird, um weiter verdichtet zu werden. Es sind auch mehr als zwei hintereinander folgende Verdichterstufen denkbar. Durch dieses mehrstufige Verdichtungsverfahren sind höhere Drücke für die zu erzeugende Druckluft möglich.When using at least two compressor stages, the compressed air is generated in that air is compressed by a first compressor stage and the air compressed in this way is fed to at least a second compressor stage in order to be further compressed. There are also more than two consecutive compressor stages conceivable. This multi-stage compression process enables higher pressures for the compressed air to be generated.
Grundsätzlich ist es auch möglich, mehrere Verdichtungseinheiten, bestehend aus zumindest einem Elektromotor mit mindestens einer integrierten Verdichterstufe, anzuordnen, um unterschiedliche Leistungsanforderungen modular mit einer Vorrichtung abdecken zu können.In principle, it is also possible to arrange several compression units, consisting of at least one electric motor with at least one integrated compressor stage, in order to be able to cover different performance requirements in a modular manner with one device.
Die so erzeugte Druckluft kann zum Starten und / oder Warten von Strahltriebwerken verwendet werden, aber auch zum Antrieb der flugzeugeigenen Klimaanlage. Dazu wird die Druckluft der Klimaanlage des Flugzeugs oder Fluggerät zugeführt.The compressed air generated in this way can be used to start and / or maintain jet engines, but also to drive the aircraft's air conditioning system. For this purpose, the compressed air is fed to the air conditioning system of the aircraft or aircraft.
Bevorzugter Weise soll die erfindungsgemäße Vorrichtung an einer Fluggastbrücke oder bei stationären Abfertigungseinrichtungen zum Einsatz kommen. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen werden dann an der Fluggastbrücke oder der Abfertigungseinrichtung angebracht und nutzten die dort zugeführte Spannungsversorgung zur Versorgung des Elektromotors und somit zum Antrieb des Verdichters.The device according to the invention should preferably be used on a passenger boarding bridge or in stationary check-in facilities. The devices according to the invention are then attached to the passenger boarding bridge or the handling facility and use the voltage supply supplied there to supply the electric motor and thus to drive the compressor.
In einer weiteren Ausführungsform wird vorgeschlagen, eine elektrische Energieversorgung in die erfindungsgemäße Vorrichtung zu integrieren, um sämtliche Funktionalitäten der bordeigenen APU mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung abdecken zu können. Durch dafür vorgesehene Anschlussmöglichkeiten kann die Energieversorgung des Flugzeugs bzw. Fluggerätes für elektrische Energie gewährleistet werden.In a further embodiment, it is proposed to integrate an electrical power supply into the device according to the invention in order to be able to cover all the functionalities of the on-board APU with the device according to the invention. The power supply of the aircraft or aircraft for electrical energy can be guaranteed by the connection options provided for this purpose.
Eine typische Energieversorgung (Ground Power Unit, GPU) nutzt eine elektrische Spannung von 115V und eine Wechselstromfrequenz von 400 Hz. Sollte die Spannungsversorgung durch die Fluggastbrücke andere Spannungen und/oder andere Frequenzen besitzen, wird vorgeschlagen, entsprechende Transformatoren und/oder Wechselrichter in der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorzusehen.A typical power supply (Ground Power Unit, GPU) uses an electrical voltage of 115V and an alternating current frequency of 400 Hz. Should the voltage supply through the passenger boarding bridge have other voltages and / or other frequencies, it is proposed to use appropriate transformers and / or inverters in the invention Provide device.
Zur Reduzierung der elektrischen Anschlussleistung können in Abhängigkeit der vorhandenen Infrastruktur des Flughafens modulare Energiespeicher, wie z.B. handelsüblich in Seecontainern integrierte Systeme, zum Einsatz kommen und in geeigneter Weise in die Anschlussleitung integriert werden. Dadurch können ein oder mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen (SAPUs) versorgt werden.Depending on the existing infrastructure of the airport, modular energy storage systems, such as commercially available systems integrated in sea containers, can be used to reduce the electrical connection load and integrated into the connection line in a suitable manner. As a result, one or more inventive devices (SAPUs) can be supplied.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, die Verdichterstufen als Radialverdichter auszuführen. Radialverdichter sind Verdichter, wobei Gas durch ein laufendes Flügelrad nach außen beschleunigt wird und in einem anschließenden Diffuser in Druck umgewandelt wird. Radialverdichter zeichnen sich durch einen guten Wirkungsgrad und geringem Verschleiß aus.It is preferably proposed that the compressor stages be designed as radial compressors. Radial compressors are compressors in which gas is accelerated outward by a rotating impeller and converted into pressure in a subsequent diffuser. Centrifugal compressors are characterized by good efficiency and low wear.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Lufteinlass vorgesehen, über welchen Luft der Vorrichtung zugeführt werden kann. Der Lufteinlass ist somit dann mit der ersten Verdichterstufe des Verdichters verbunden, damit Luft von der ersten Verdichterstufe durch den Lufteinlass angesaugt und verdichtet werden kann, bevorzugter Weise Umgebungsluft.In a preferred embodiment, an air inlet is provided through which air can be supplied to the device. The air inlet is thus connected to the first compressor stage of the compressor so that air from the first compressor stage can be sucked in and compressed through the air inlet, preferably ambient air.
Dem erfindungsgemäßen Lufteinlass kann eine Luftaufbereitung zugeordnet werden. Zur Steuerbarkeit unterschiedlicher Massenströme zur Vorrichtung wird vorgeschlagen, dass zur Luftaufbereitung ein drehbar gelagertes Schaufelrad im Lufteinlass angeordnet wird und dass das drehbar gelagerte Schaufelrad Vordrallschaufeln aufweist. Eine so geartete Luftaufbereitung setzt dann das drehbar gelagerte Schaufelrad beim Ansaugen der Luft durch den Lufteinlass in Bewegung und die am Schaufelrad befindlichen Vordrallschaufeln können dann die angesaugte Luft in einer Art Wirbel und/oder Drall versetzen, um unterschiedliche Massenströme bei einer geringfügigen Änderung des Druckverhältnisses einstellen zu können. Hierdurch lässt sich der Anlagenwirkungsgrad für unterschiedliche Betriebsarten optimieren.An air conditioning unit can be assigned to the air inlet according to the invention. For the controllability of different mass flows to the device, it is proposed that a rotatably mounted paddle wheel is arranged in the air inlet for air treatment and that the rotatably mounted paddle wheel has pre-swirl blades. An air treatment of this kind then sets the rotatably mounted paddle wheel in motion when the air is sucked in through the air inlet and the pre-swirl blades on the paddle wheel can then move the sucked air in a kind of vortex and / or swirl in order to set different mass flows with a slight change in the pressure ratio to be able to. This allows the system efficiency to be optimized for different operating modes.
In einer besonderen Ausführungsform sind die Vordrallschaufeln drehbar gelagert, sodass die einzelnen Vordrallschaufeln drehbewegt und festgestellt werden können, um für die vorgenannten Betriebsarten unterschiedlich optimiert werden zu können. Entsprechend der Drehung der Vordrallschaufeln entstehen unterschiedliche Wirbel bzw. Dralle in der angesaugten Luft.In a particular embodiment, the pre-swirl blades are rotatably mounted, so that the individual pre-swirl blades can be rotated and locked in order to be able to be optimized differently for the aforementioned operating modes. Depending on the rotation of the pre-swirl blades, different eddies or swirls arise in the sucked in air.
Ebenfalls in einer bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, die Diffuserschaufeln des Diffusers der Verdichterstufen ebenfalls drehbeweglich zu lagern. Durch diese Drehlagerung können die Diffuserschaufeln in unterschiedlichen Winkeln zur Verdichterstufe eingestellt werden, um bedarfsgerecht einen entsprechenden Massenstrom zu gewährleisten bzw. eine Kennfelderweiterung zu ermöglichen.Likewise in a preferred embodiment it is proposed that the diffuser blades of the diffuser of the compressor stages also be rotatably mounted. Through this pivot bearing, the diffuser blades can be set at different angles to the compressor stage in order to ensure a corresponding mass flow as required or to enable an expansion of the characteristic map.
Zur Montage wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung einen Rahmen umfasst, auf welchen die Teile der Vorrichtung befestigt werden können. Hierzu umfasst die Vorrichtung den Verdichter und den Elektromotor. In weiteren Ausführungsformen wird vorgeschlagen, zusätzlich mindestens eine Elektronikeinheit und/oder mindestens eine Kühlanlage auf dem Rahmen zu montieren. Der Rahmen kann erfindungsgemäß durch mindestens eine Wartungshaube abgedeckt werden, bevorzugter Weise durch zwei Wartungshauben.For assembly purposes, it is proposed that the device comprise a frame on which the parts of the device can be attached. For this purpose, the device comprises the compressor and the electric motor. In further embodiments it is proposed to additionally mount at least one electronic unit and / or at least one cooling system on the frame. According to the invention, the frame can be covered by at least one maintenance hood, preferably by two maintenance hoods.
Durch die Wartungshauben ist es möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung gegen ungewollten Einfluss von Fremdmaterialien zu schützen, beispielsweise gegen Dreck und Wasser.The maintenance hoods make it possible to protect the device according to the invention against the unwanted influence of foreign materials, for example against dirt and water.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird zumindest ein Bedienelement vorgeschlagen, über welches die Vorrichtung gesteuert werden kann. Über dieses Bedienelement kann dann die Drucklufterzeugung gestartet, geregelt und/oder beendet werden.In a further embodiment according to the invention, at least one operating element is proposed, via which the device can be controlled. The generation of compressed air can then be started, regulated and / or ended via this control element.
Die vorgenannte Elektronikeinheit dient zur Steuerung des Elektromotors und damit zum Anfahren und Abbremsen des Elektromotors. Die Kühlanlage kühlt die Komponenten der Vorrichtung, beispielsweise den Elektromotor und/oder die Elektronikeinheit.The aforementioned electronics unit is used to control the electric motor and thus to start up and brake the electric motor. The cooling system cools the components of the device, for example the electric motor and / or the electronics unit.
Erfindungsgemäß wird durch den Lufteinlass Luft zur ersten Verdichterstufe zugeführt und durch diese komprimiert. Die anschließend komprimierte Luft kann von der ersten Verdichterstufe zur zweiten Verdichterstufe transportiert werden, bevorzugter Weise durch eine dafür vorgesehene Verbindung. In der zweiten Verdichterstufe wird die komprimierte Luft weiter komprimiert.According to the invention, air is supplied to the first compressor stage through the air inlet and is compressed by this. The subsequently compressed air can be transported from the first compressor stage to the second compressor stage, preferably through a connection provided for this purpose. In the second compressor stage, the compressed air is compressed further.
In einer Ausführungsform wird vorgeschlagen, die Vorrichtung mit einem Luftauslass zu versehen, um die von der letzten Verdichterstufe komprimierte Luft und somit von der Vorrichtung erzeugte Druckluft aus der Vorrichtung herauszuführen. Die so herausgeführte Luft kann dann über eine Verteilung und/oder mindestens ein Anschluss den Strahltriebwerken zugeführt werden. Die Verteilung kann dabei eine einfache Verbindung von Luftauslass zum Anschluss sein, bevorzugter Weise wird jedoch vorgeschlagen, ein Schlauchsystem zu verwenden, welches ausziehbar ist und aus mindestens einem Schlauch besteht. Der vorgenannte Anschluss sollte dann entsprechend häufig vorgesehen werden, in der Anzahl wie auch Schläuche der Verteilung vorgesehen sind. Durch die Nutzung der Anschlüsse kann das entsprechende Strahltriebwerk adaptiert werden, um die von der Vorrichtung erzeugte Druckluft dem Strahltriebwerk zuzuführen.In one embodiment it is proposed to provide the device with an air outlet in order to lead out of the device the air compressed by the last compressor stage and thus the compressed air generated by the device. The air discharged in this way can then be fed to the jet engines via a distributor and / or at least one connection. The distribution can be a simple connection from the air outlet to the connection, but it is preferably proposed to use a hose system which can be pulled out and consists of at least one hose. The aforementioned connection should then be provided correspondingly frequently, both in the number and in the distribution hoses. By using the connections, the corresponding jet engine can be adapted in order to supply the compressed air generated by the device to the jet engine.
Erfindungsgemäß besitzt der Elektromotor ein Stator und ein Rotor, wobei der Rotor als Motorwelle ausgeführt ist. Stator und Motorwelle sind von einem Gehäuse umfasst. Die Motorwelle ist dann eines der erfindungsgemäßen, drehenden Elemente, für die die Mittel zur verlustarmen Drehlagerung vorgesehen sind. Ins Gehäuse kann dabei auch der Verdichter aufgenommen werden, um eine bauliche Einheit aus Elektromotor und Verdichter zu bilden. Dann weist auch die Lagerung der drehenden Teile des Verdichters die erfindungsgemäße, verlustarme Drehlagerung auf. Durch diese bauliche Einheit wird die Verlustreibung maßgeblich verringert.According to the invention, the electric motor has a stator and a rotor, the rotor being designed as a motor shaft. The stator and motor shaft are enclosed in a housing. The motor shaft is then one of the rotating elements according to the invention for which the means for the low-loss rotary bearing are provided. The compressor can also be accommodated in the housing in order to form a structural unit comprising an electric motor and a compressor. The bearing of the rotating parts of the compressor then also has the low-loss rotary bearing according to the invention. This structural unit significantly reduces the friction loss.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beinhaltet die Luftaufbereitung mindestens eine Abdeckung, damit sie vor Fremdeinwirkung geschützt wird. Ebenfalls kann ein Stellring vorgesehen sein, mittels welchem die Vordrallschaufeln gedreht werden können. Dadurch ist es möglich, alle Vordrallschaufeln gleichermaßen zu drehen und es wird verhindert, dass jede Schaufel einzeln gedreht werden muss.In a further preferred embodiment, the air preparation contains at least one cover so that it is protected from external influences. An adjusting ring can also be provided by means of which the pre-swirl blades can be rotated. This makes it possible to rotate all pre-swirl blades equally and it is prevented that each blade has to be rotated individually.
Durch die verlustarme Drehlagerung kann eine Lärmpegelreduzierung der Vorrichtung realisiert werden. Die Drehgeräusche der Vorrichtung sind damit erheblich geringer als bei herkömmlichen APUs. Dies resultiert aus einer erheblich verringerten Reibung am Lager, sowie einem weitestgehend schwingungsfreiem System durch die Verwendung von verlustarmen Drehlagerungen ohne mechanische Lager. Eine zusätzliche Geräuschpegelreduzierung kann weiterhin dadurch erreicht werden, dass Lärmschutzelemente, wie Dämmung, zusätzlichen Gehäusen und/oder Schallschutzhauben, verwendet werden.The noise level of the device can be reduced by the low-loss rotary bearing. The rotating noise of the device is therefore considerably less than with conventional APUs. This results from a significantly reduced friction on the bearing and a largely vibration-free system through the use of low-loss rotary bearings without mechanical bearings. An additional noise level reduction can also be achieved by using noise protection elements such as insulation, additional housings and / or noise protection hoods.
Durch die vorbeschriebene Vorrichtung ist es möglich, die entstehenden Geräusche so weit zu reduzieren, dass im bevorzugten Fall das Bodenpersonal für das Betreiben der GAPU keine Geräuschschutzkappen tragen muss.The device described above makes it possible to reduce the noise produced to such an extent that, in the preferred case, the ground staff does not have to wear noise protection caps to operate the GAPU.
Vorliegend wird eine Vorrichtung zum Starten und/oder Warten von Strahltriebwerken von Flugzeugen und anderen Fluggeräten und ggf. zum Klimatisieren der Flugzeuge und anderen Fluggeräten mit einem zumindest einem Verdichter und zumindest einem Elektromotor, welcher den zumindest einen Verdichter antreibt. Solche Vorrichtungen werden auch StationaryAir Power Unit (SAPU) genannt. Der Verdichter besteht aus einer oder mehreren Verdichterstufen, wobei der Elektromotor und der Verdichter verlustarme Lager für die drehenden Elemente oder Teile des zumindest einen Elektromotors und/oder des zumindest einen Verdichters aufweisen. In einer besonderen Ausführungsform wird vorgeschlagen, eine elektrische Stromversorgung in die Vorrichtung zu integrieren, um damit sämtliche Funktionen einer im Flugzeug oder Fluggerät enthaltenen Auxiliary Power Unit (APU) abdecken zu können.A device for starting and / or maintaining jet engines of aircraft and other aircraft and possibly for air conditioning the aircraft and other aircraft with at least one compressor and at least one electric motor which drives the at least one compressor is provided. Such devices are also called Stationary Air Power Units (SAPU). The compressor consists of one or more compressor stages, the electric motor and the compressor having low-loss bearings for the rotating elements or parts of the at least one electric motor and / or the at least one compressor. In a particular embodiment it is proposed to integrate an electrical power supply into the device in order to be able to cover all functions of an auxiliary power unit (APU) contained in the aircraft or aircraft.
FigurenlisteFigure list
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1 : Eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung an einer Fluggastbrücke;1 : A perspective view of a device according to the invention on a passenger boarding bridge; -
2 : Eine Detaildarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus1 ;2 : A detailed representation of the device according to the invention from1 ; -
3 : Eine perspektivische Darstellung des Rahmens der Vorrichtung mit aufgesetzten Wartungshauben;3 : A perspective view of the frame of the device with attached maintenance hoods; -
4 : Eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne aufgesetzte Wartungshauben;4th : A perspective view of a device according to the invention without attached maintenance hoods; -
5 : Eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Verdichters;5 : A perspective view of the compressor according to the invention; -
6 : Ein Schnitt durch den erfindungsgemäßen Verdichter aus5 ;6th : A section through the compressor according to theinvention 5 ; -
7 : Eine erfindungsgemäße Luftaufbereitung mit Vordrallschaufeln;7th : An air treatment according to the invention with pre-swirl blades; -
8 : Eine Detaildarstellung der Diffuserschaufeln des Diffusers aus einer Verdichterstufe,8th : A detailed representation of the diffuser blades of the diffuser from a compressor stage,
Die erfindungsgemäße Vorrichtung
Die Vorrichtung
Im Rahmen
Werden die beiden Wartungshauben
Die
Der Elektromotor
Damit die drehenden Teile des Elektromotors
Die vorgenannte Luftaufbereitung
Zur Einstellung der drehgelagerten Vordrallschaufeln
Zuletzt zeigt
Durch die Einstellung der Diffuserschaufeln kann die Drucklufterzeugung weiter hinsichtlich unterschiedlicher Betriebspunkte des Verdichterkennfeldes optimiert werden und auf den Bedarf eingestellt werden. Ebenso kann die Diffuserwirkung auf die Luftkonditionierung, welche durch die Luftaufbereitung erzeugt wird, angepasst werden.By adjusting the diffuser blades, the generation of compressed air can be further optimized with regard to different operating points of the compressor map and adjusted to requirements. The diffuser effect can also be adapted to the air conditioning, which is generated by the air treatment.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorgenannten Merkmale beschränkt. Vielmehr sind weitere Ausgestaltungen denkbar. So wird vorgeschlagen, die Mittel zur verlustarmen Drehlagerung nicht nur in axialer Richtung, sondern auch in Radialrichtung zu realisieren, um beide Arten von Kräften aufnehmen zu können. Alternativ wird eine Luftlagerung vorgeschlagen, mit einem Luftstrom, der von der erzeugten Druckluft abgezweigt wird. Weiterhin ist es möglich, eine Drehzahlregelung über die Elektronikeinheit
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Vorrichtungcontraption
- 22
- Verteilungdistribution
- 33
- Anschlussconnection
- 44th
- Rahmenframe
- 55
- BedienelementControl element
- 66
- Erste WartungshaubeFirst maintenance hood
- 77th
- Zweite Wartungshaube Second maintenance cover
- 1010
- Verdichtercompressor
- 1111
- LufteinlassAir inlet
- 1212
- ElektronikeinheitElectronics unit
- 1313
- KühlanlageCooling system
- 1414th
- ElektromotorElectric motor
- 1515th
-
Verdichterstufe 2
Compressor stage 2 - 1616
-
Verdichterstufe
1 Compressor stage 1 - 1717th
- Verbindungconnection
- 1818th
- LuftauslassAir outlet
- 1919th
- DrehlagerungPivot bearing
- 2020th
- Motorwelle von 14Motor shaft from 14
- 2121st
- Gehäuse von 14Housing from 14
- 2222nd
- Stator von 14 Stator from 14
- 3030th
- LuftaufbereitungAir treatment
- 3131
- Abdeckungcover
- 3232
- StellringAdjusting ring
- 3333
- VordrallschaufelPre-swirl scoop
- 3434
- Diffusorschaufel Diffuser blade
- 4040
- FluggastbrückePassenger boarding bridge
- 4141
- Gestellframe
- 4242
- Fahrwerklanding gear
- 4343
- Dockdock
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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- DE 202008015623 U1 [0009]DE 202008015623 U1 [0009]
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- 2020-04-29 EP EP20723815.5A patent/EP3994062A1/en active Pending
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WO2021001081A1 (en) | 2021-01-07 |
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