DE60304135T2 - System für den Antrieb einer Pumpe in einer Turbomaschine - Google Patents

System für den Antrieb einer Pumpe in einer Turbomaschine Download PDF

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Description

  • Die Erfindung betrifft die Sicherheit des Betriebes der Zusatzgeräte eines Turbomotors, insbesondere für die Luftfahrt, die über Elektromotoren angetrieben werden.
  • Das Schub-Gewichts-Verhältnis war stets das Hauptziel der Motorenhersteller bei der Entwicklung von Militärstrahltriebwerken. Die Erhöhung der Verdichtungsverhältnisse, der Turbineneintrittstemperaturen sowie die Verbesserung des Leistungsgrades haben die Größe der Motoren stetig verringert.
  • Herkömmlicherweise umfaßt die Kette zur Entnahme der Leistung, die für den Antrieb der Zusatzgeräte des Strahltriebwerks, wie der Kraftstoffpumpe, der Schmierpumpe, sowie des Stromerzeugers erforderlich ist, eine Radialwelle, die mittels Winkeltriebe über die Welle des Verdichters angetrieben wird und die ihrerseits die in einem seitlich am Motor angeordneten Gehäuse befindlichen Zusatzgeräte antreibt. Diese Leistungsentnahmekette sowie das Gehäuse für die Zusatzgeräte sind der Entwicklung der Motoren nur schwer gefolgt und machen einen sehr großen Anteil der Gesamtmasse der Motoren aus, insbesondere wenn es sich um kleine Motoren handelt, vor allem wenn das Gehäuse einen Starter und einen Wechselstromgenerator trägt.
  • Die Größe des Gehäuses für die Zusatzgeräte vergrößert die Stirnfläche des Motors.
  • Nun zwingt aber die Verwendung von kleinen Motoren an Schleppflugzeugen, aber auch an Aufklärungsdrohnen oder an Marschflugkörpern die Motorenhersteller, der Tarnung dieser Motoren den Vorrang zu geben und folglich deren Stirnfläche zu verkleinern.
  • Die Verringerung der Masse sowie die Verkleinerung der Stirnfläche der Motoren kann dadurch realisiert werden, daß ein Starter-Generator in das Strahltriebwerk integriert wird, und daß die Zusatzgeräte durch Elektromotoren angetrieben werden, die über den Generator versorgt werden, wie in dem Dokument FR 2 685 735 beschrieben.
  • In diesem Fall können die mechanische Kette zur Leistungsentnahme sowie das Gehäuse für die Zusatzgeräte verkleinert, sogar beseitigt werden.
  • Die Verwendung von Elektromotoren für den Antrieb der Zusatzgeräte, wie Kraftstoffpumpen, Schmierpumpen und Hydraulikpumpen, weist den Vorteil auf, daß die Steuerung dieser Zusatzgeräte erleichtert wird und daß diese an beliebiger Stelle in der Zelle oder dem Pylon zur Aufhängung des Motors, an Orten plaziert werden können, die deren schnelle Zugänglichkeit oder Entfernung erleichtern, und daß gleichzeitig deren Verwundbarkeit gegenüber eventuellem feindlichen Beschuß verringert wird.
  • Die einzige Schnittstelle zwischen Motor und Zusatzgeräten wird dann eine elektrische Übertragung. Ein Stromnetz transportiert die Energie des Hilfsleistungsaggregats zum Starter und zum Elektromotor, welcher die Kraftstoffpumpe während der Startphase des Strahltriebwerks antreibt, anschließend liefert der integrierte Starter-Generator die elektrische Energie an die die Zusatzgeräte antreibenden Elektromotoren, insbesondere an denjenigen, der die Kraftstoffpumpe antreibt, sobald das Strahltriebwerk in autonomem Betrieb laufen kann.
  • Trotz der sehr hohen Zuverlässigkeit der heutigen elektrischen Systeme, ist es aber immer noch möglich, daß es im Flug, entweder an dem Stromerzeuger oder an dem Elektromotor für den Antrieb der Kraftstoffpumpe, zu einer elektrischen Panne kommt. Die Folge hiervon ist der Ausfall des Motors sowie der mögliche Verlust des Flugkörpers oder des Flugzeugs, wenn es ein einmotoriges Flugzeug ist.
  • Ziel der Erfindung ist es, dieses schwerwiegende Problem dadurch zu beheben, daß dem Elektromotor zum Antrieb des Zusatzgerätes ein Hilfssystem zugeordnet wird, das den Betrieb des Zusatzgerätes nach dem Starten des Turbomotors im Falle eines Ausbleibens der elektrischen Versorgung des Elektromotors oder bei einem Ausfall dieses Elektromotors alleine sicherstellen kann.
  • Die Erfindung betrifft folglich ein System für den Antrieb einer Kraftstoffpumpe oder einer Schmierpumpe in einem Turbomotor, wobei das genannte System einen Elektromotor umfaßt, der einen Stator und einen Rotor aufweist.
  • Gemäß der Erfindung ist dieses Antriebssystem dadurch gekennzeichnet, daß es ferner eine Luftturbine umfaßt, die ein Gehäuse und einen drehbaren Aufbau aufweist, und daß der Rotor und der drehbare Aufbau mit der genannten Pumpe mechanisch gekoppelt sind, wobei die Luftturbine geeignet ist, mit einer aus einem Verdichter des Turbomotors entnommenen Luftmenge beaufschlagt zu werden, um eine Beteiligung am Antrieb der Pumpe zu ermöglichen.
  • Unter Integration ist zu verstehen, daß der Stator des Elektromotors von dem Gehäuse getragen wird und daß der Rotor an dem drehbaren Aufbau koaxial zur Rotationsachse der Luftturbine, ohne das Vorhandensein elektromotorspezifischer Lager angebracht ist, was das Antriebssystem kompakt und leicht macht.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung umfaßt das Antriebssystem weiterhin ein Ventil zur Regelung der dem Verdichter entnommenen Luftmenge, das sich während der Startphase des Turbomotors in der geschlossenen Stellung und nach dem Starten in der geöffneten Stellung befindet.
  • Diese Anordnung ermöglicht, die Luftturbine in den Flugphasen der damit ausgestatteten Maschine mit Luft zu beaufschlagen, wodurch es möglich ist, den Elektromotor wenigstens teilweise zu entlasten, dadurch die Größe und den Bedarf an elektrischer Energie dieses Elektromotors zu verringern bzw. herabzusetzen, wobei die nicht verbrauchte elektrische Energie nun für anderen Bedarf zur Verfügung steht.
  • Vorteilhafterweise reicht die dem Verdichter entnommene Luftmenge aus, um bei Ausbleiben der elektrischen Versorgung oder bei einem Ausfall des Elektromotors den Betrieb der Pumpe allein über die Luftturbine zu ermöglichen, und um den Flug fortzusetzen.
  • Der Rotor des Elektromotors ist an einer Wand des drehbaren Aufbaus angebracht, und der Stator ist an einer Wand des Gehäuses angebracht.
  • Vorzugsweise umfaßt der drehbare Aufbau eine Welle, die mit dem Zusatzgerät mechanisch gekoppelt und von Lagern getragen ist, die zwischen der Welle und dem Gehäuse angeordnet sind.
  • Nach einer ersten Ausführungsform ist die Luftturbine vom Typ axial-zentripetal und weist der drehbare Aufbau am freien Ende der Welle ein Rad auf, an dessen Umfang sich axial-zentripetale Schaufeln erstrecken.
  • Nach einer ersten Variante der ersten Ausführungsform ist der Durchgang der Luftader durch die Schaufeln außen durch eine Wand begrenzt, die mit dem Ende der Schaufeln fest verbunden ist und die in der Zirkulationsrichtung der Luftmenge durch eine zylinderförmige Hülse axial verlängert ist, um die herum der Rotor des Elektromotors angeordnet ist.
  • Nach einer zweiten Variante der ersten Ausführungsform weist das Rad am radial äußeren Ende der Schaufeln eine zylinderförmige Hülse auf, die sich axial in der zu der Zirkulation der Luftmenge entgegengesetzten Richtung erstreckt und die in einer in dem Gehäuse um die Lager herum ausgebildeten axialen Aufnahme angeordnet ist, und ist der Rotor des Elektromotors in der genannten Hülse angeordnet.
  • Nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist die Luftturbine vom axialen Typ und umfaßt wenigstens einen Kranz mit festen Schaufeln, der sich ausgehend von dem Gehäuse radial nach innen erstreckt, sowie einen Kranz mit beweglichen Schaufeln, der sich ausgehend von einer mit der Welle fest verbundenen Trommel radial nach außen erstreckt, wobei der Rotor des Elektromotors in der Trommel und der Stator um eine zylindrische Hülle angeordnet ist, die über Strukturarme mit dem Gehäuse verbunden ist.
  • Nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung ist Luftturbine axialen Typs und umfaßt einen Kranz mit Verteilerschaufeln sowie einen Kranz mit beweglichen Schaufeln, die am Umfang eines Rades vorgesehen sind, das sich ausgehend von einem Mittelbereich der Welle radial erstreckt, wobei letztere an einem jeden ihrer Enden von einem Lager getragen ist, wobei die Ader des Luftstroms stromabwärts des Kranzes mit beweglichen Schaufeln durch zwei Ringe begrenzt ist, die eine Stützstruktur von einem der Lager bilden, und ist der Rotor des Elektromotors an einer Seite des Rades angebracht, wobei der Luftspalt des Elektromotors in einer Radialebene angeordnet ist.
  • Nach einer vorteilhaften Anordnung der dritten Ausführungsform der Erfindung ist ein zweiter Elektromotor vorgesehen, dessen Rotor an der anderen Seite des Rades angebracht ist.
  • Weitere Vorteile sowie Merkmale der Erfindung werden beim Lesen der nachfolgenden, als Beispiel gegebenen Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnungen hervorgehen, in diesen zeigen:
  • 1 eine Seitenansicht eines herkömmlichen Turbomotors, der ein Gehäuse für über eine Verbindungswelle angetriebene Zusatzgeräte aufweist;
  • 2 eine Seitenansicht eines weiteren herkömmlichen Turbomotors, der ein Gehäuse für über eine Verbindungswelle angetriebene Zusatzgeräte aufweist;
  • 3 eine Vorderansicht des Turbomotors der 2;
  • 4a ein Prinzipschaltbild eines Turbomotors vom Typ „voll elektrisch", mit einem erfindungsgemäßen System für den Antrieb der Kraftstoffpumpe;
  • 4b, die 4a ähnlich ist, eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Antriebssystems;
  • 5 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebssystems;
  • 6 eine Variante der ersten Ausführungsform der Erfindung;
  • 7 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebssystems;
  • 8 eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebssystems, und
  • 9, die 6 ähnlich ist, ein Untersetzungsgetriebe, das zwischen der Antriebswelle des Antriebssystems und der Welle der Kraftstoffpumpe angeordnet ist.
  • Die 1 bis 3 zeigen einen Turbomotor 1 mit der Achse X, der ein Zusatzgerätegehäuse 3 aufweist, das unter dem Gehäuse 4 des Turbomotors 1 angeordnet ist. Die in dem Gehäuse 3 angeordneten Zusatzgeräte werden über eine radiale Verbindungswelle 5 und Winkeltriebe angetrieben. Die Verbindungswelle 5 wird über die Welle mit der Achse X angetrieben, welche die Turbine des Turbomotors 1 mit dem Verdichter verbindet. Die von dem Gehäuse 3 umgebenen Zusatzgeräte umfassen im wesentlichen einen Stromerzeuger, eine Kraftstoffpumpe, eine Schmierpumpe, Hydraulikpumpen sowie einen elektrischen Starter oder Luftstarter und werden alle über kinematische Ketten auf mechanischem Weg angetrieben. Wie in den 2 und 3 dargestellt, hat das Gehäuse 3 ein großes Volumen und vergrößert die Stirnfläche des Turbomotors 1 beträchtlich, insbesondere dann, wenn es sich um ein aus einem Stück bestehendes Turbostrahltriebwerk mit geringer Leistung handelt. Bei Turbomotoren mit geringer Leistung kann die Masse des Gehäuses sowie der Zusatzgeräte 20% der Gesamtmasse des Turbomotors 1 erreichen.
  • Um die Masse sowie die Stirnfläche eines solchen Turbostrahltriebwerks zu verringern bzw. zu verkleinern, ist es sinnvoll, die Zusatzgeräte über Elektromotoren anzutreiben, die über einen in den Turbomotor 1 integrierten Generator-Starter, d.h. über einen Generator-Starter mit der Achse X, dessen Rotor mit dem Rotor des Turbomotors 1 fest verbunden ist, mit Strom gespeist werden. Die Zusatzgeräte können dann an beliebiger Stelle in der Zelle oder dem Pylon zur Aufhängung des Turbomotors 1 plaziert werden, und die Verwendung eines Elektromotors weist den Vorteil auf, daß die Steuerung des Zusatzgerätes erleichtert wird. Das Gehäuse 3 und die Verbindungswelle 5 können dann entfallen.
  • Der bedeutende Nachteil des Antriebs eines Zusatzgerätes über einen Elektromotor besteht darin, daß im Falle eines Ausfalls des Elektromotors oder im Falle einer Panne bei der elektrischen Versorgung dieses Motors das Zusatzgerät nicht mehr angetrieben wird.
  • Wenn das Zusatzgerät die Kraftstoffpumpe ist, wird die Brennkammer nicht mehr mit Kraftstoff versorgt, was zum Erlöschen der Brennkammer führt.
  • Das Ziel der Erfindung ist es, ein System für den Antrieb eines Zusatzgerätes, und insbesondere der Kraftstoffpumpe vorzuschlagen, das im Falle eines Ausfalls des Elektromotors oder dessen Versorgung mit Elektrizität den Betrieb des Zusatzgerätes ermöglicht.
  • Die 4a und 4b zeigen auf schematische Weise einen „voll elektrischen" Turbomotor 1 mit der Achse X, der eine Brennkammer 11 aufweist, die über einen Verdichter 12 mit Luft und über eine Kraftstoffpumpe 13 mit Kraftstoff versorgt wird. Die aus der Brennkammer 11 austretenden heißen Gase treiben eine Turbine 14 an, die über eine Welle 15 mit dem Verdichter 12 verbunden ist. Der Turbomotor 10 ist ferner mit einem integrierten Starter-Generator 16 mit der Achse X ausgestattet, der im Bereich der kalten Bereiche des Verdichters 12 angeordnet ist. Das Bezugszeichen 17 bezeichnet den über eine Leitung 18 mit der Pumpe 13 verbundenen Kraftstoffbehälter.
  • Die Kraftstoffpumpe 13 wird über ein Antriebssystem 20 angetrieben, das einerseits einen Elektromotor 21 und eine Luftturbine 22, die vorzugsweise zu dem Elektromotor 21 koaxial ist und deren Einlaßstutzen 23 über eine Luftentnahmeleitung 24 mit dem Verdichter 12 verbunden ist, wobei in der Luftentnahmeleitung ein Zweiwege-Regelungsventil 25 angeordnet ist, das über den in der Zeichnung nicht dargestellte FADEC des Turbomotors 10 gesteuert wird.
  • Das Antriebssystem 20 funktioniert auf die nachfolgend beschriebene Art und Weise:
    Während der Startphase des Turbomotors 10 befindet sich das Regelungsventil 25 in der geschlossenen Stellung. Der Starter-Generator 16 befindet sich in der Starter-Anordnung und wird über ein in der Zeichnung nicht gezeigtes Leistungshilfsaggregat mit Strom gespeist. Der Elektromotor 21 wird während der Startphase ebenfalls über das Leistungshilfsaggregat mit Strom gespeist. Im Zündbetrieb beginnt sich der Rotor des Turbomotors 10 zu drehen, und die Brennkammer 11 wird über den Verdichter 12 mit Luft beaufschlagt. Der Kraftstoff wird dann mittels der Kraftstoffpumpe 13, die über den Elektromotor 21 unter der Kontrolle des FADEC angetrieben wird, in die Brennkammer 11 eingespritzt. Ist die Zündung erfolgt, wird der Starter-Generator 16 in die Stromerzeuger-Anordnung überführt. Sobald die Leerlaufdrehzahl erreicht ist, liefert der Generator 16 genug elektrische Energie, um den Elektromotor 21 zum Antreiben der Kraftstoffpumpe 13 sowie die Elektromotoren zum Antreiben der anderen Zusatzgeräte zu versorgen, so daß der Turbomotor 10 ohne die Hilfe des Leistungshilfsaggregats in autonomem Betrieb gehalten wird.
  • Das über den FADEC gesteuerte Ventil 25 zur Regelung der aus dem Verdichter 12 entnommenen Luftmenge, ist nun geöffnet, damit die Luftturbine 22 in allen Flugbereichen einen Beitrag an mechanischem Antrieb an die Kraftstoffpumpe 13 liefert.
  • Die Luftturbine 22 ist derart bemessen, daß sie im Falle einer elektrischen Störung des Generators 16 oder des Elektromotors 21 in der Lage ist, alleine unterstützend ausreichend Leistung zu liefern, um die Kraftstoffpumpe 13 anzutreiben, um dem Flugzeug oder dem Flugkörper, das bzw. der mit dem Turbomotor 10 ausgerüstet ist, zu ermöglichen, seinen Flug fortzusetzen oder zu seiner Basis zurückzukehren, und dies selbst bei geringer Geschwindigkeit.
  • Die 5 bis 9 zeigen Ausführungsbeispiele einer elektropneumatischen Antriebsvorrichtung 20 einer Getriebepumpe 13.
  • Nach einer in den 5 und 6 gezeigten ersten Ausführungsform ist die Luftturbine 22 vom Typ axial-zentripetal und umfaßt eine Welle 30 mit der Achse Y, die an einem ihrer Enden eine genutete Bohrung 31 aufweist, die deren Kopplung mit der Antriebswelle 32 von einem der Zahnräder 33 der Getriebepumpe 13 ermöglicht. Die Welle 30 ist mit Hilfe von zwei Lagern 33a und 33b in einer Bohrung 34 des Gehäuses 35 der Luftturbine 22 gehaltert. Die Welle 30 weist an ihrem der Getriebepumpe 13 gegenüberliegenden Ende ein Rad 36 mit aerodynamischem Profil auf, an dessen Umfang sich profilierte, axial-zentripetale Schaufeln 37 radial nach außen erstrecken, deren radial äußere Eintrittskanten 38 die aus dem Einlaßstutzen 23 austretende Luftmenge in Luftstrahlen trennen, die zwischen den Schaufeln 37 hindurch- und parallel zur Y-Achse am Ausgang der Schaufeln 37 ausströmen.
  • Nach einer in 5 gezeigten ersten Variante der ersten Ausführungsform der Erfindung sind die Durchgänge der Luftstrahlen durch die Schaufeln 37 auf der Außenseite durch eine mit den Schaufeln 37 fest verbundene, ein aerodynamisches Profil aufweisende Wand 40 begrenzt. Diese Wand 40 ist in der Zirkulationsrichtung der Luftmenge durch eine zylinderförmige Hülse 41 mit der Achse Y verlängert, um die herum der Rotor 42 des Elektromotors 21 angeordnet ist, wobei der Stator 43 dieses Elektromotors in einer in dem Gehäuse 35 gegenüber der zylinderförmigen Hülse 41 ausgebildeten Bohrung 44 angeordnet ist. Der Elektromotor 21 umfaßt keinerlei spezielles Lager. In dieser Ausführungsvariante sind die Welle 31 und das Rad 36 aus einem Stück gefertigt.
  • Nach einer in 6 dargestellten zweiten Variante der ersten Ausführungsform der Erfindung ist das von der Getriebepumpe 13 entfernt liegende Ende der Welle 31 in eine Bohrung des Schaufelrades 36 eingesteckt. Dieses Rad 36 weist an seinem radial äußeren Ende eine zylinderförmige Hülse 41 mit der Achse Y auf, die sich axial in der zu der Zirkulation der Luftmenge am Ausgang der Schaufeln 37 entgegengesetzten Richtung, in der Verlängerung der Eintrittskanten 38 der Schaufeln 37 erstreckt. Die zylinderförmige Hülse 41 ist in einer zylindrischen Aufnahme 45 angeordnet, die in dem Gehäuse 35 um den Träger 46 der Lager 33a und 33b herum ausgebildet und auf der Seite des Rades 36 axial offen ist.
  • Der Rotor 42 des Elektromotors 21 ist in der zylinderförmigen Hülse 41 angeordnet und umgibt den Stator 42 des Elektromotors, der seinerseits in der zylindrischen Aufnahme 45 um den Träger 46 der Lager 33a und 33b angeordnet ist.
  • In den 5 und 6 bezeichnet das Bezugszeichen 47 einen zwischen den Lagern 33a und 33b angeordneten Steg. Diese Lager 33a und 33b sind auf herkömmliche Art und Weise durch Schultern und durch mit Nuten zusammenwirkende elastische Ringe an der Welle 30 gehalten.
  • 7 zeigt eine zweite Ausführungsform des Antriebssystems 20 einer Getriebepumpe 13. Die Luftturbine 22 ist hier vom axialen Typ und umfaßt eine Trommel 50, die am freien Ende einer Welle 30 vorgesehen ist, die über zwei Lager 33a, 33b in der Bohrung 34 des Gehäuses 35 der Luftturbine 22 gehalten wird. Die Welle 30 weist auch eine Bohrung 31 für deren Kopplung mit der Antriebswelle 32 eines Zahnrades 33 der Getriebepumpe 13 auf. Die Trommel 50 weist an ihrem Umfang zwei Kränze mit beweglichen Schaufeln 51, 52 auf, die sich radial nach außen erstrecken. Der Abschnitt des Gehäuses 35, welcher die Trommel 50 umgibt, weist einen ersten Kranz mit festen Schaufeln 53 oder Leitschaufeln zwischen dem Einlaßstutzen 23 und dem Kranz mit beweglichen Schaufeln 51, einen zweiten Kranz mit festen Schaufeln 54, die sich zwischen dem Kranz mit beweglichen Schaufeln 51 und dem Kranz mit beweglichen Schaufeln 52 radial nach innen erstrecken, sowie eine Vielzahl von Strukturarmen 55 auf, die sich stromabwärts des zweiten Kranzes mit beweglichen Schaufeln 52 radial nach innen erstrecken und die das Außengehäuse 35 mit einer Innenstruktur 55 verbinden, von der aus sich eine zylindrische Hülle 56 axial innerhalb der Trommel 50 erstreckt. Der Stator 43 des Elektromotors 21 ist um die zylindrische Hülle 56 herum angeordnet, und der Rotor 42 ist in der Innenbohrung der Trommel 50 angebracht.
  • 9 zeigt ein Antriebssystem 20, das mit dem oben beschriebenen übereinstimmt. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die Welle 30 der Luftturbine eine Vollwelle ist und an ihrem Umfang eine Verzahnung 60 aufweist, die mit einem Ritzel 61 kämmt, das mit der Antriebswelle 32 von einem der Getriebe 33 der Getriebepumpe 13 fest verbunden ist. Die Verzahnung 60 und das Ritzel 61 übernehmen die Funktion eines Untersetzungsgetriebes.
  • 8 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung. Die Luftturbine 21 ist vom Typ axial einstufig und umfaßt einen Kranz mit festen Leitschaufeln 53 stromabwärts des Stutzens 23 in Zirkulationsrichtung der Luft in die Luftturbine 21. Ein Kranz mit beweglichen Schaufeln 51 ist stromabwärts des Kranzes mit Leitschaufeln 53 angeordnet. Die beweglichen Schaufeln 51 erstrecken sich ausgehend vom Umfang eines vollen Rades 60 radial nach außen, das sich von dem mittleren Bereich einer Welle 30, die an jedem ihrer Enden von einem Lager 33a, 33b getragen wird, radial nach außen erstreckt. Das Ende der Welle 30, das sich auf der Seite des Stutzens 23 befindet, weist eine genutete Bohrung 31 für die Kopplung der Antriebswelle 32 des Getriebes 33 der Getriebepumpe 13 auf.
  • Die Ader des Luftstroms ist stromabwärts des Kranzes mit beweglichen Schaufeln 51 durch zwei Ringe 61, 62 begrenzt, die eine Stützstruktur des Lagers 33a bilden. Eine Luftausströmöffnung 63 ist in dem äußeren Ring 62 ausgebildet.
  • Die Radialflächen des Rades 60 weisen jeweils eine ringförmige Aufnahme auf, in der ein Rotor 42 eines Elektromotors mit radialem Luftspalt angeordnet ist, wobei der Stator 43 dieses Motors in einer Bohrung des Gehäuses 35 oder des Rings 61 angeordnet ist.
  • Das Antriebssystem 20 nach dieser dritten Ausführungsform umfaßt somit zwei Elektromotoren, die auf beiden Seiten der radialen Mittelebene des Rades 60 angeordnet sind.
  • Bei den drei oben beschriebenen Ausführungsformen ist der Elektromotor 21 in die Luftturbine 22 integriert und weist keine speziellen Lager zwischen dem Rotor 42 und dem Stator 43 auf, wobei die Lager 33a und 33b die Funktion der Zentrierung des umlaufenden Elements der Luftturbine 22 gegenüber dem Gehäuse 35 und dadurch die Funktion der Zentrierung des Rotors 42 gegenüber dem Stator 43 übernehmen. Das Antriebssystem 20 der Getriebepumpe 13 ist somit kompakt, zuverlässig und leicht.
  • Der Elektroantriebsmotor ist bekannten Typs, ohne Bürste, asynchron, beispielsweise mit Permanentmagneten oder mit variabler Reluktanz.
  • Es sei angemerkt, daß die Getriebepumpe 13 dem Antriebssystem 20 zugeordnet werden kann, um ein vollständiges Modul zu bilden, das montagebereit ist und leicht ausgewechselt werden kann.

Claims (14)

  1. System für den Antrieb einer Kraftstoffpumpe (13) oder einer Schmierpumpe in einem Turbomotor (10), wobei das genannte System einen Elektromotor (21) umfaßt, der einen Stator (43) und einen Rotor (42) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner eine Luftturbine (20) umfaßt, die ein Gehäuse (35) und einen drehbaren Aufbau (30, 36, 50) aufweist, und daß der Rotor und der drehbare Aufbau mit der genannten Pumpe (13) mechanisch gekoppelt sind, wobei die Luftturbine geeignet ist, mit einer aus einem Verdichter (12) des Turbomotors (10) entnommenen Luftmenge beaufschlagt zu werden, um eine Beteiligung am Antrieb der Pumpe zu ermöglichen.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin ein Ventil (25) zur Regelung der dem Verdichter (12) entnommenen Luftmenge umfaßt, das sich während der Startphase des Turbomotors (10) in der geschlossenen Stellung und nach dem Starten in der geöffneten Stellung befindet.
  3. System nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Verdichter (12) entnommene Luftmenge ausreicht, um bei Ausbleiben der elektrischen Versorgung oder bei einem Ausfall des Elektromotors (21) den Betrieb der Pumpe (13) über die Luftturbine (22) zu ermöglichen.
  4. System nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftturbine (20) zu dem Elektromotor koaxial ist.
  5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (43) des Elektromotors in das Gehäuse (35) der Luftturbine integriert ist und der Rotor (42) des Elektromotors in den drehbaren Aufbau integriert ist.
  6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (42) des Elektromotors (21) an einer Wand (41) des drehbaren Aufbaus angebracht ist und der Stator (43) an einer Wand des Gehäuses (35) angebracht ist.
  7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare Aufbau eine Welle (30) umfaßt, die mit der Pumpe (13) mechanisch gekoppelt und von Lagern (33a, 33b) getragen ist, die zwischen der Welle (30) und dem Gehäuse (35) angeordnet sind.
  8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftturbine (22) vom Typ axial-zentripetal ist und der drehbare Aufbau am freien Ende der Welle (30) ein Rad (36) aufweist, an dessen Umfang sich axial-zentripetale Schaufeln (37) erstrecken.
  9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgänge der Luftader durch die Schaufeln (37) außen durch eine Wand (40) begrenzt sind, die mit dem Ende der Schaufeln (37) fest verbunden ist und die in der Zirkulationsrichtung der Luftmenge durch eine zylinderförmige Hülse (41) axial verlängert ist, um die herum der Rotor (42) des Elektromotors (21) angeordnet ist.
  10. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Rad (36) am radial äußeren Ende der Schaufeln (37) eine zylinderförmige Hülse (41) aufweist, die sich axial in der zu der Zirkulation der Luftmenge entgegengesetzten Richtung erstreckt und die in einer in dem Gehäuse (35) um die Lager (33a, 33b) herum ausgebildeten axialen Aufnahme (45) angeordnet ist, und der Rotor (42) des Elektromotors (21) in der genannten Hülse (41) angeordnet ist.
  11. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftturbine (22) vom axialen Typ ist und wenigstens einen Kranz mit festen Schaufeln (53, 54), die sich ausgehend von dem Gehäuse (35) radial nach innen erstrecken, sowie einen Kranz mit beweglichen Schaufeln (51, 52), die sich ausgehend von einer mit der Welle (30) fest verbundenen Trommel (50) radial nach außen erstrecken, umfaßt, wobei der Rotor (42) des Elektromotors (21) in der Trommel (50) und der Stator (43) um eine zylindrische Hülle (56) angeordnet ist, die über Strukturarme (55) mit dem Gehäuse (35) verbunden ist.
  12. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftturbine (22) axialen Typs ist und einen Kranz mit Verteilerschaufeln sowie einen Kranz mit beweglichen Schaufeln (51) umfaßt, die am Umfang eines Rades (60) vorgesehen sind, das sich ausgehend von einem Mittelbereich der Welle (30) radial erstreckt, wobei letztere an einem jeden ihrer Enden von einem Lager (33a, 33b) getragen ist, wobei die Ader des Luftstroms stromabwärts des Kranzes mit beweglichen Schaufeln (51) durch zwei Ringe (61, 62) begrenzt ist, die eine Stützstruktur von einem der Lager (33a) bilden, und der Rotor (42) des Elektromotors (21) an einer Seite des Rades (60) angebracht ist, wobei der Luftspalt des Elektromotors in einer Radialebene angeordnet ist.
  13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es einen zweiten Elektromotor aufweist, dessen Rotor (42) an der anderen Seite des Rades (60) angebracht ist.
  14. System nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (13) eine Getriebepumpe ist und mit dem genannten System ein vollständiges Modul bildet, das montagebereit ist und leicht ausgewechselt werden kann.
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