ES2619554T3 - Dispositivo y procedimiento de aumento temporal de potencia - Google Patents
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Abstract
Dispositivo (13) de aumento temporal de la potencia de al menos una primera turbomáquina (5A), comprendiendo este dispositivo: un depósito (14) de líquido refrigerante, y un primer circuito de inyección (16A), conectado al citado depósito (14) y que desemboca en una pluralidad de tuberías de inyección (22) apto para ser instalado aguas arriba de al menos una etapa d un compresor (8) de la primera turbomáquina (5A); y caracterizado porque este primer circuito de inyección (16A) comprende al menos una válvula de paso (23) configurada para abrirse cuando una sobrepresión aguas arriba de la citada primera válvula de paso (23), con respecto a una presión aguas abajo de al menos una etapa del compresor (8) de una segunda turbomáquina (5B), exceda un umbral predeterminado, de tal manera que permita el flujo del líquido refrigerante hacia la citada tubería de inyección (22) del primer circuito de inyección (16A), y porque comprende además al menos un circuito de presurización (15A) apto para estar conectado a al menos una etapa del compresor (8) de la primera turbomáquina (5A) para presurizar el citado depósito (14), y que comprende una válvula anti-retorno (21) para evitar una despresurización del depósito (14).
Description
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DESCRIPCION
Dispositivo y procedimiento de aumento temporal de potencia Antecedentes del invento
El presente invento se refiere al campo de las turbomaquinas y en particular a un dispositivo de aumento temporal de la potencia de al menos una primera turbomaquina.
Se entiende por “turbomaquina, en el primer contexto, toda maquina que permita la conversion de la energla termica de un fluido de trabajo en energla mecanica por la expansion del citado fluido de trabajo en una turbina. Mas particularmente, este fluido de trabajo puede ser un gas de combustion resultante de la reaccion qulmica de un combustible con el aire en una camara de combustion. De esta manera, las turbomaquinas, tales como las comprendidas en el presente contexto, comprenden los turborreactores de flujo simple o doble, los turbopropulsores, los turbomotores o las turbinas de gas, entre otros. En la descripcion que sigue, los terminos “aguas arriba y “aguas abajo” estan definidos con respecto al sentido de circulation normal del fluido de trabajo en la turbomaquina.
En determinadas circunstancias, puede ser deseable aumentar temporalmente la potencia de una turbomaquina. Por ejemplo, en un grupo motor que comprende una pluralidad de turbomaquinas, el fallo de una de ellas puede necesitar el aumento temporal de la potencia de las otras con el fin de compensar la potencia perdida por la turbomaquina que ha fallado durante un periodo de seguridad.
Una de las soluciones ya conocidas por el experto para obtener este aumento temporal de potencia es la inyeccion de un llquido refrigerante, que puede ser, entre otros, agua o una mezcla de agua y de un anti-gel, como por ejemplo, el metanol, el etanol o el glicol, en la admision de aire aguas arriba de la camara de combustion. Por una parte este inyeccion permite refrigerar este aire aguas arriba de la camara de combustion, aumentando as! su densidad y por lo tanto el caudal masico de oxlgeno admitido en la camara d combustion. Por otra parte, la vaporization de este llquido refrigerante en la camara de combustion permite aumentar muy sensiblemente la presion y/o el caudal volumetrico aguas abajo de la camara de combustion, y por lo tanto el trabajo mecanico recuperado en la turbina.
Sin embargo, a bordo de vehlculos, y en particular de aeronaves, la utilization de tal llquido refrigerante esta limitada por la masa de este llquido refrigerante que puede ser soportada por el vehlculo. En la solicitud de patente britanica GB2 046 681 A, se ha propuesto alimentar la aeronave con un llquido refrigerante a partir de un deposito estacionario. Sin embargo, esta solution evidentemente no es practica nada mas que si la aeronave es igualmente estacionaria.
US3518023 describe un dispositivo de aumento temporal de la potencia de una turbomaquina que comprende un deposito de llquido refrigerante, un circuito de inyeccion conectado con el citado deposito y al menos una tuberla de inyeccion instalada aguas arriba de una etapa del compresor de la turbomaquina.
El deseo de tener una potencia suplementaria durante un periodo tan prolongado como sea posible esta por lo tanto en conflicto directo con el de minimizar la masa suplementaria de llquido refrigerante.
Ademas, cuando el objeto de este aumento temporal de la potencia es el de compensar el fallo de otra turbomaquina, es tambien deseable que este aumento se active de manera automatica, y eso si tan rapidamente como sea posible.
Objeto y resumen del invento
El presente invento trata de remediar estos inconvenientes. Mas especlficamente el presente invento trata de proponer un dispositivo de aumento temporal de la potencia de al menos una primera turbomaquina, que comprende un deposito de llquido refrigerante y un primer circuito de inyeccion conectado con el citado deposito y que desemboca en al menos una tuberla de inyeccion apta para ser instalada aguas arriba de la citada al menos una etapa de un compresor de la primera turbomaquina, y que permita activar automaticamente la inyeccion de un llquido refrigerante en caso de fallo de una segunda turbomaquina.
En al menos un modo de realization de tal dispositivo, estos objetivos pueden alcanzase gracias al hecho de que el primer circuito de inyeccion comprende al menos una primera valvula de paso configurada para abrirse cuando una sobrepresion aguas arriba de la citada primera valvula de paso, con respecto a una presion aguas debajo de al menos una etapa de un compresor de una segunda turbomaquina, exceda de un umbral predeterminado para permitir el flujo del llquido refrigerante hacia la citada tuberla de inyeccion del primer circuito de inyeccion, y a que el dispositivo de aumento temporal de la potencia comprende tambien al menos un circuito de presurizacion apto para estar unido a al menos una etapa del compresor de la primera turbomaquina para presurizar el citado deposito, y que comprende una valvula anti-retorno para evitar una despresurizacion del deposito.
Gracias a estas disposiciones, una vez que este dispositivo esta activado, un fallo de la segunda turbomaquina, provocando una calda de la presion suministrada por su turbocompresor, traslada la sobrepresion aguas arriba de la
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valvula de paso con respecto a esta presion proporcionada por el turbocompresor, mas alia del umbral predeterminado para la apertura de la valvula de paso y puede activar de esta manera la apertura de la valvula de paso y el flujo del llquido refrigerante hacia la tuberla de inyeccion. Como la presion aguas arriba de la valvula de paso esta asegurada por la presurizacion del deposito por el compresor de la segunda turbomaquina, la apertura de esta primera valvula de paso estara determinada por la diferencia entre la presion proporcionada por al menos la primera turbomaquina, y la proporcionada por la segunda turbomaquina. Si las dos turbomaquinas funcionan al mismo regimen, lo que sera tlpicamente la situacion normal, estas dos presiones podran ser sensiblemente iguales, la sobrepresion no sobrepasara el umbral predeterminado, y la primera valvula de paso permanecera cerrada. Por el contrario, si el regimen de la segunda turbomaquina disminuye con respecto al de la primera turbomaquina como consecuencia de un fallo, la sobrepresion proporcionada por la primera turbomaquina con respecto a la segunda tubomaquina podra forzar la apertura de la primera valvula de paso, y permitir el flujo del llquido refrigerante hacia la tuberla de inyeccion.
Con la valvula de paso en posicion abierta, la presurizacion del deposito asegura el impulso del flujo del llquido refrigerante a traves del primer circuito de inyeccion. De esta manera, el consumo de llquido refrigerante inyectado a traves del primer circuito de inyeccion sera regulado de manera pasiva por la sobrepresion del deposito con respecto a la presion atmosferica, compensando de una manera natural al menos en parte la prestacion reducida de la primera turbomaquina en altura e inyectando un caudal de llquido refrigerante mas elevado.
En particular, para continuar asegurando la presurizacion del deposito tanto en caso de un fallo de la segunda turbomaquina como en caso de un fallo de la primera turbomaquina, el dispositivo de aumento temporal de la potencia puede comprender tambien un segundo circuito de presurizacion destinado a estar conectado con una etapa del compresor de la segunda turbomaquina. Ademas, el deposito puede presentar al menos una electrovalvula de despresurizacion y/o una valvula de seguridad para, respectivamente, restablecer la presion atmosferica en el deposito cuando las turbomaquinas estan paradas, y evitar as! una presurizacion excesiva del deposito cuando una u otra de las turbomaquinas estan a sobre-regimen, y esto con el fin de limitar los problemas mecanicos debidos a esta presurizacion.
Todo como es deseable debe estar enfocado a compensar el fallo de la segunda turbomaquina aumentando temporalmente la potencia proporcionada por la primera turbomaquina, y es igualmente deseable que este enfocado a compensar un fallo de la primera turbomaquina aumentando temporalmente y de la misma manera la potencia proporcionada por la segunda turbomaquina. Por lo tanto, el dispositivo de aumento temporal de la potencia puede comprender tambien un segundo circuito de inyeccion , conectado al citado deposito, que desemboca sobre al menos una tuberla de inyeccion, y que comprende al menos una valvula de paso configurada para abrirse cuando una sobrepresion exceda de un umbral predeterminado con respecto a una presion aguas debajo de al menos una etapa del compresor de la primera turbomaquina, para permitir el flujo del llquido refrigerante hacia la citada tuberla de inyeccion del segundo circuito de inyeccion. Esta sobrepresion puede ser una sobrepresion aguas abajo de al menos una etapa del compresor de la segunda turbomaquina y/o aguas arriba de la valvula de paso del segundo circuito de inyeccion, con respecto a la presion aguas abajo de a lmenos una etapa del compresor de la primera turbomaquina.
Incluso si en el conjunto de mas de dos turbomaquinas el impacto de un fallo de una de ellas es menos importante, el presente invento es igualmente aplicable. De esta manera, para activar tal dispositivo de aumento temporal de la potencia de al menos una primera turbomaquina en caso de fallo de la segunda o de una tercera turbomaquina, el primer circuito de inyeccion puede comprender ademas al menos una segunda valvula de paso, instalada en paralelo con la primera valvula de paso del primer circuito de inyeccion, y configurada para abrirse cuando una sobrepresion exceda de un umbral predeterminado con respecto a una presion aguas debajo de al menos una etapa del compresor de una tercera turbomaquina, para permitir el flujo del llquido refrigerante hacia la citada tuberla de inyeccion del primer circuito de inyeccion. La configuracion en paralelo de las os valvula de paso permite por la tanto activar el flujo del llquido refrigerante hacia al menos una tuberla de inyeccion tanto en el caso de fallo de la segunda turbomaquina como en el caso de fallo de la tercera turbomaquina. Ademas, el dispositivo puede comprender un circuito de inyeccion por turbomaquina, con unas valvulas de paso en paralelo correspondiendo cada una a cada una de las otras turbomaquinas.
Cada circuito de inyeccion puede comprender ademas una valvula suplementaria aguas arriba de la citada al menos una valvula de paso. Esta valvula suplementaria permite controlar la activacion o desactivacion del circuito de inyeccion, para evitar especialmente la inyeccion del llquido refrigerante en unas situaciones en las cuales esto no se considera necesario.
La presente descripcion se refiere tambien a un grupo motor que comprende al menos una turbomaquina, una segunda turbomaquina, y un tal dispositivo de aumento temporal de la potencia de al menos la primera turbomaquina, en el cual la citada tuberla de inyeccion del primer circuito de inyeccion esta instalada aguas arriba de la citada etapa del compresor de la primera turbomaquina, y la primera valvula de paso del primer circuito de inyeccion esta conectada a la citada primera etapa del compresor de la segunda turbomaquina para el pilotaje de esta primera valvula de paso.
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Ademas, la presente descripcion se refiere tambien a una aeronave, tal como por ejemplo una aeronave de alas giratorias, que comprende tal grupo motor.
La presente descripcion se refiere tambien a un procedimiento de aumento temporal de la potencia de una primera turbomaquina, en la cual una primera valvula de paso de un primer circuito de inyeccion conectado a un deposito de fluido de inyeccion y que desemboca en al menos una tuberla de inyeccion aguas arriba de al menos una etapa de un compresor de la primera turbomaquina se abre cuando una sobrepresion aguas arriba de la citada valvula de paso, con respecto a una presion aguas abajo de al menos una etapa del compresor de la segunda turbomaquina, excede un umbral predeterminado, para permitir el flujo de un caudal del llquido refrigerante a traves del primer circuito de inyeccion y su inyeccion en la citada tuberla de inyeccion aguas arriba de al menos una etapa del compresor de la primera turbomaquina, estando presurizado el citado deposito por al menos un circuito de presurizacion conectado al menos a una etapa del compresor de la primera turbomaquina, y comprendiendo una valvula anti-retorno para evitar una despresurizacion del deposito.
Breve descripcion de los dibujos.
El invento sera mejor comprendido y sus ventajas apareceran mejor, con la lectura de la descripcion detallada que viene a continuacion, de un modo de realizacion representado a tltulo de ejemplo no limitativo. La descripcion se refiere a los dibujos anexos en los cuales:
- la figura 1 ilustra esquematicamente una aeronave que comprende un grupo motor con un dispositivo de aumento temporal de la potencia segun un primer modo de realizacion;
- la figura 2 ilustra esquematicamente el grupo motor de la aeronave de la figura 1,
- la figura 3 ilustra esquematicamente un grupo motor con un dispositivo de aumento temporal de la potencia segun un segundo modo de realizacion;
- la figura 4 ilustra esquematicamente un grupo motor con un dispositivo de aumento temporal de la potencia segun un tercer modo de realizacion; y
- la figura 5 ilustra esquematicamente un grupo motor con un dispositivo de aumento temporal de la potencia segun un cuarto modo de realizacion.
Descripcion detallada del invento
La primera figura ilustra una aeronave 1 con alas giratorias, mas especlficamente un helicoptero con un rotor principal 2 y un rotor de cola anti-par 3 acoplados a un grupo motor 4 para su accionamiento. El grupo motor 4 ilustrado comprende dos turbomaquinas, mas especlficamente un primer turbomotor 5A y un segundo turbomotor 5B cuyos ejes de salida 6 estan conectados los dos a una caja de transmision principal 7 para accionar el rotor principal 2 y el rotor de cola 3.
El grupo motor 4 esta ilustrado con mas detalle en la figura 2. Cada turbomotor 5A y 5B comprenden un compresor 8, una camara de combustion 9, una primera turbina 10 conectada por un eje motor 11 al compresor 8 y una segunda turbina 12, o turbina libre, acoplada al eje de salida 6. Con el fin de compensar, al menos temporalmente, una calda de la potencia debida a un fallo de uno de los turbomotores 5A y 5B, el grupo motor 4 esta equipado con un dispositivo 13 de aumento temporal de la potencia del otro de los turbomotores 5A, 5B. Este dispositivo 13 comprende un deposito 14 de llquido refrigerante, un primer circuito de presurizacion 15A del deposito 14, un segundo circuito de presurizacion 15B del deposito 14, un primer circuito 16A de inyeccion del llquido refrigerante y un segundo circuito 16B de inyeccion del llquido refrigerante. El llquido refrigerante contenido en el deposito 14 puede ser, por ejemplo, agua sola o mezclada con un anti-gel, tal como el metanol, el etano, y/o glicol. El deposito 14 comprende una electrovalvula 18 de despresurizacion conectada con una unidad de control central de mando 19 de la aeronave 1. Gracias a esa electrovalvula 18, la unidad central de mando 19 podra controlar la despresurizacion del deposito, por ejemplo al final del vuelo.
El primer circuito de presurizacion 15A conecta el deposito 14 con un punto 20A de retirada del aire presurizado aguas debajo de al menos una etapa del compresor 8 del primer turbomotor 5A. Comprende una valvula anti-retorno 21, orientada de tal manera que permite el paso del caudal de aire presurizado del compresor 8 hacia el deposito 14, pero impide la despresurizacion del deposito 14 en el otro sentido. El segundo circuito de presurizacion 15B conecta el deposito 14 con un punto 20B de retirada del aire presurizado aguas debajo de al menos una etapa del compresor 8 del segundo turbomotor 5B. Comprende una valvula anti-retorno 21, orientada de tal manera que permite el paso del caudal de aire presurizado del compresor 8 hacia el deposito 14, pero impide la despresurizacion del deposito 14 en el otro sentido. Gracias a esta redundancia de los circuitos de presurizacion 15A, 15B, uno puede continuar asegurando la presurizacion del deposito 14 incluso cuando la turbomaquina a la que esta conectado falla.
Cada uno de los primeros y segundos circuitos de inyeccion 16A, 16B esta conectado al deposito 14 y desemboca en una pluralidad de tuberlas de inyeccion 22 instaladas aguas arriba del compresor 8 de, respectivamente, los primeros y segundos turbomotores 5A, 5B. Cada uno de estos circuitos de inyeccion 16A, 16B comprende una
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valvula de paso 23, que es una valvula de todo o nada de control fluido para permitir o bloquear el paso del llquido refrigerante a traves del circuito de inyeccion 16A, 16B a partir del deposito 14, hacia las tuberlas de inyeccion 22 aguas arriba del compresor 8 del turbomotor 5A, 5B correspondiente. Esta valvula de paso 23 de control fluido comprende un piston 24 que puede desplazarse en una camara 25 que presenta una entrada de alimentacion 26, una entrada de control 27 y una salida 28. La entrada de alimentacion 26 y la salida 28 estan situadas en el mismo lado del piston 24, el cual esta pretensado contra la entrada de alimentacion 26, mientras que la entrada de control 27 esta situada en el lado opuesto del piston 24. De esta manera, la apertura de la valvula de paso 23 esta controlada por la sobrepresion en la entrada de alimentacion 26 con respecto la entrada de control 27. Cuando esta sobrepresion sobrepasa un umbral predeterminado por la pretension axial del piston 24, la valvula de paso va a abrirse para permitir el flujo del llquido refrigerante a traves de la valvula de paso 23.
En cada uno de los dos circuitos de inyeccion 16A, 16B, la entrada de alimentacion 26 de la valvula de paso 23 esta conectada al deposito 14, mientras que la salida 28 lo esta a las tuberlas 22. Por el contrario, en el primer circuito de
inyeccion 16A, la entrada de control 27 de la valvula de paso 23 esta conectada a un conducto 17A conectado a su
vez al punto 20B de retirada del aire presurizado del segundo turbomotor 5B, mientras que en el segundo circuito de
inyeccion 16B, la entrada de control 27 de la valvula de paso 23 esta conectada a un conducto 17B conectado a su
vez a un punto 20A de retirada del aire presurizado del primer turbomotor 5A.
De esta manera, en el primer circuito de inyeccion 16A, la apertura de la valvula de paso 23 esta controlada por la sobrepresion del llquido refrigerante suministrado por el deposito 14 con respecto al aire comprimido suministrado por el compresor 8 del segundo turbomotor 5B, mientras que en el segundo circuito de inyeccion 16B,la apertura de la valvula de paso 23 esta controlada por la sobrepresion de este llquido refrigerante con respecto al aire comprimido suministrado por el compresor 8 del primer turbomotor 5A. En tanto que el primer turbomotor 5A y el segundo turbomotor 5B, sensiblemente identicos, giren en el mismo regimen, estas sobrepresiones son nulas, y las valvulas de paso 23 de los dos circuitos de inyeccion 16A, 16B permaneceran cerradas. Sin embargo, en caso de fallo del segundo turbomotor 5B mientras que el primer turbomotor 5A sigue girando a un regimen normal, las sobrepresiones en el deposito 14, todavla presurizado con el aire comprimido suministrado por el compresor 8 del primer turbomotor 5A, con respecto a la presion proporcionada por el compresor 8 del segundo turbomotor 5B a traves del conducto 17A, aumenta de tal manera que eventualmente vence a la pretension de cierre del piston 24 de la valvula de paso 23 el primer circuito de inyeccion 16A, franqueando el paso del llquido refrigerante, para permitir la inyeccion de un caudal de llquido refrigerante aguas arriba del compresor 8 del primer turbomotor 5A. El llquido refrigerante inyectado as! en la vena de aire del primer turbomotor 5A podra de esta manera aumentar temporalmente su potencia con el fin de compensar el fallo del segundo turbomotor 5B. Por otra parte, en caso de fallo del primer turbomotor 5A mientras que el segundo turbomotor 5B sigue girando a un regimen normal, la sobrepresion en el deposito 14, todavla presurizado con el aire comprimido suministrado por el compresor 8 del segundo turbomotor 5B, con respecto a la presion proporcionada por el compresor 8 del primer turbomotor 5A a traves del conducto 17B, aumenta de tal manera que vence eventualmente la pretension de cierre del piston 24 de la valvula de paso 23 del segundo circuito de inyeccion 16B, franqueando el paso del llquido refrigerante, para permitir la inyeccion de un caudal de llquido refrigerante aguas arriba del compresor 8 del segundo turbomotor 5B. El llquido refrigerante as! inyectado en la vena de aire del segundo turbomotor 5B podra de esta manera aumentar temporalmente su potencia con el fin de compensar el fallo del primer turbomotor 5A. En los dos casos, el caudal de llquido refrigerante inyectado esta regulado de manera pasiva por la sobrepresion del deposito 14 con respecto a la presion atmosferica. Asl, el dispositivo 13 de aumento temporal de la potencia podra compensar de manera natural al menos en parte la menor prestacion de los turbomotores 5A, 5B en altura inyectando caudales de llquido refrigerante mas elevados.
Cada circuito de inyeccion 16A, 16B comprende tambien, directamente aguas arriba de su valvula de paso 23, una electrovalvula 29 conectada a una unidad de control individual 30 del turbomotor 5A, 5B aguas abajo de este circuito de inyeccion 16A, 16B con el fin de asegurar la activacion o desactivacion de cada circuito 16a, 16B. De esta manera, esta unidad de control individual 30, que esta tambien conectada con la unidad central de control 19, podra activar el circuito de inyeccion 16A, 16B al ordenar una apertura de la electrovalvula 29 en funcion de los parametros de funcionamiento de cada turbomotor 5A, 5B y/o con una orden de un usuario, tal como por ejemplo un piloto, y desactivarla de nuevo con una orden de cierre de la electrovalvula 29. Cada circuito de inyeccion 16a, 16B comprende tambien una entrada de llquido 31, con una valvula anti-retorno 32, que permita utilizar las tuberlas 26 tambien para la limpieza de los compresores 8. Un filtro 33 en cada circuito de presurizacion 15A, 15B permite evitar la contaminacion del llquido refrigerante en el deposito 14 por contaminantes que vengan de los turbomotores 5A, 5B. Unos filtros-alcachofa 34 en los circuitos de inyeccion 16A, 16B permiten evitar ademas que otros contaminantes pudiesen ser inyectados con el llquido refrigerante en las venas de aire de los turbomotores 5A, 5B.
Aunque en este primer modo de realizacion el grupo motor 4 no comprende nada mas que dos turbomotores 5A, 5B, los mismos principios pueden ser aplicados tambien a grupos motores que comprendan mas de dos turbomaquinas. Asl, un grupo motor 4 que comprenda tres turbomotores 5a, 5B, 5C con un dispositivo 13 de aumento temporal de su potencia segun un segundo modo de realizacion esta ilustrado en la figura 3.
En este segundo modo de realizacion, el dispositivo 14 esta configurado de tal manera que, en caso de fallo de uno de los turbomotores 5A, 5B, 5C, el llquido refrigerante sea inyectado en las venas de aire aguas arriba de uno de los
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otros dos turbomotores de tal manera que se compense temporalmente la perdida de potencia del grupo motor 4 que haya sido causada por un fallo.
Por ello, el dispositivo 13 comprende, como en el primer modo de realizacion, un primer circuito 16A para la inyeccion del llquido refrigerante aguas arriba de la vena de aire del primer turbomotor 5A y un segundo circuito 16B para la inyeccion del llquido refrigerante aguas arriba de la vena de aire del segundo turbomotor 5B, pero tambien un tercer circuito 16C de inyeccion del llquido refrigerante aguas arriba de la vena de aire del tercer turbomotor 5C.
Cada uno de los primero, segundo y tercer circuitos de inyeccion 16A, 16B, 16C, esta conectados al deposito 14 y desemboca en una pluralidad de tuberlas de inyeccion 22 instaladas aguas arriba del compresor 8 de, respectivamente, los primero, segundo y tercero turbomotores 5A, 5B, 5C. Cada uno de estos circuitos de inyeccion 16A, 16B, 16C comprende una valvula de paso 23, 23' para permitir o bloquear el paso de un caudal de llquido refrigerante que circula a partir del deposito 14 hacia las tuberlas de inyeccion 22 aguas arriba del compresor 8 del turbomotor 5A, 5B, 5C correspondiente.
Cada una de las valvulas de paso 23 de cada circuito de inyeccion 16A, 16B, 16C son valvulas de todo o nada con control fluido con la misma estructura y el mismo funcionamiento que las valvula de paso del primer modo de realizacion. En este segundo modo de realizacion, la valvula de aso 23 del circuito 16A, 16B, 16C de inyeccion de llquido refrigerante aguas arriba de cada turbomotor 5A, 5B, 5C, esta controlada por la sobrepresion del llquido refrigerante con respecto a la presion proporcionada por el compresor 8 de uno de los dos turbomotores. De esta manera, en el primer circuito de inyeccion 16A, el conducto 17A conecta la entrada de control 27 de la primera valvula de paso 23 con el punto 20B de retirada de aire presurizado aguas abajo de al menos una etapa del compresor 8 del segundo turbomotor 5B. En el segundo circuito de inyeccion 16B, el conducto 17B conecta la entrada de control 27 de la primera valvula de paso 23 con el punto 20C de retirada de aire presurizado aguas abajo de al menos un etapa del compresor 8 del tercer turbomotor 5c. Finalmente, en el tercer circuito de inyeccion 16C, el conducto 17C conecta la entrada de control 27 de la primera valvula de paso 23 con el punto 20A de retirada de aire presurizado agua abajo de al menos una etapa del compresor 8 del primer turbomotor 5A.
De esta manera, en caso de fallo de uno cualquiera de los tres turbomotores 5A, 5B, 5C, la valvula de paso 23 del circuito de inyeccion de llquido refrigerante aguas arriba de uno de los dos turbomotores va a abrirse para asegurar una inyeccion de fluido refrigerante en la vena de aire de este otro turbomotor, inyeccion cuyo caudal sera regulado naturalmente por la sobrepresion del deposito 14 con respecto a la presion atmosferica. El resto de los componentes de este dispositivo 13 de aumento temporal de la potencia son sensiblemente identicos a los del primer modo de realizacion y reciben en consecuencia los mismos numeros de referencia. En particular, en este segundo modo de realizacion, los mismos dos circuitos de presurizacion 15A,15B de primer modo de realizacion bastan para asegurar una redundancia suficiente como para compensar el fallo de uno solo de los turbomotores 5A, 5B, 5C,incluso si un tercer circuito de presurizacion conectado a un tercer turbomotor 5C se considera perfectamente.
En ciertos casos, en u grupo motor que comprende mas de dos turbomaquinas, en caso de fallo de una de las turbomaquinas, puede ser deseable aumentar temporalmente la potencia de mas de un sola de las otras turbomaquinas con el fin de compensar la perdida de potencia de la turbomaquina que falla. Un tercer modo de realizacion ilustrado en la figura 4 presenta un grupo motor 4 que comprende tres turbomotores 5A, 5B, 5C con un dispositivo 13 de aumento temporal de su potencia que permite aumentar temporalmente la potencia de dos de los turbomotores en caso de fallo del tercero.
En este tercer modo de realizacion, el dispositivo 14 esta configurado de tal manera que, en caso de fallo de uno de los turbomotores 5A, 5B, 5C el llquido refrigerante sea inyectado en las venas de aire aguas arriba de los otros dos turbomotores de tal manera que se compense temporalmente la perdida de potencia del grupo motor 4 que serla el causante de este fallo.
Por ello, el dispositivo 13 comprende, como en el segundo modo de realizacion, un primer circuito 16A para la inyeccion de llquido refrigerante aguas arriba de la vena de aire del primer turbomotor 5A, un segundo circuito 16B de inyeccion de llquido refrigerante aguas arriba de la vena de aire del segundo turbomotor 5B,y un tercer circuito 16C de inyeccion de llquido refrigerante aguas arriba de la vena de aire del tercer turbomotor 5C.
Como en el segundo modo de realizacion, cada uno de los primero, segundo y tercero circuitos de inyeccion 16A, 16B, 16C esta conectado al deposito 14 y desemboca en una pluralidad de tuberlas de inyeccion 22 instaladas aguas arriba del compresor 8 de, respectivamente, los primero, segundo y tercero turbomotores 5A, 5B, 5C. Sin embargo, cada uno de estos circuitos de inyeccion 16A, 16B, 16C comprende una primera y una segunda valvulas de paso 23, 23' instaladas en paralelo para permitir o bloquear el paso de un caudal de llquido refrigerante que circula a partir del deposito 14 hacia las tuberlas de inyeccion 22 aguas arriba del compresor 8 del turbomotor 5a, 5B, 5C correspondiente.
Cada una de las primera y segunda valvulas de paso 23, 23' da cada circuito de inyeccion 16A, 16B, 16C son valvulas de paso de control fluido con la misma estructura y el mismo funcionamiento que las valvulas de paso del primer modo de realizacion. En este tercer modo de realizacion, cada una de las valvulas de paso 23, 23'del circuito 16A,16B, 16C de inyeccion de llquido refrigerante aguas arriba de un turbomotor 5A, 5B, 5C esta controlada por la
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sobrepresion del llquido refrigerante con respecto a la presion proporcionada por el compresor 8 de de los otros dos turbomotores. De esta manera, en el primer circuito de inyeccion 16A, el conducto 17A conecta la entrada de control 27 de la primera valvula de paso 23 con el punto 20B de retirada de aire presurizado aguas abajo de al menos un etapa del compresor 8 del segundo turbomotor 5B, mientras que el conducto 17A', conecta la entrada de control 27 de la segunda valvula de paso 23', con un punto 20C de retirada de aire presurizado aguas abajo de al menos una etapa del compresor 8 del tercer turbomotor 5C. En el segundo circuito de inyeccion 16B, el conducto 17B conecta la entrada de control 27 de la primera valvula de paso 23 con el punto 20C de retirada de aire presurizado aguas abajo de al menos una tapa del compresor 8 del tercer turbomotor 5C, mientras que el conducto 17B'conecta la entrada de control 27 de la segunda valvula de paso 23' con el punto 20A de retirada de aire presurizado aguas abajo de al menos un etapa del compresor 8 del primer turbomotor 5A, Finalmente, en el tercer circuito de inyeccion 16C, el conducto 17C conecta la entada de control 27 de la primera valvula de paso 23 cn el punto 20A de retirada de aire presurizado aguas abajo de al menos una etapa del compresor 8 del primer turbomotor 5A, mientras que el conducto 17C'conecta la entrada de control 27 de la segunda valvula de paso 23'con el punto 20B de retirada de aire presurizado aguas abajo de al menos una etapa del compresor 8 del segundo turbomotor 5B.
De esta manera, n caso de fallo de uno cualquiera de los tras turbomotores 5A, 5B, 5C, la primera o la segunda valvula de paso 23, 23'de los circuitos de inyeccion de llquido refrigerante aguas arriba d los otros dos turbomotores va a abrirse para asegurar una inyeccion de fluido refrigerante en las venas de aire de estos otros dos circuitos, inyeccion cuyo caudal sera regulado de manera natural por la sobrepresion del deposito 14 con respecto a la presion atmosferica. El resto de los componentes de este dispositivo 13 de aumento temporal de la potencia son sensiblemente identicos a los del segundo modo de realizacion y recien en consecuencia los mismos numeros de referencia. En particular, en el tercer modo de realizacion, como en el segundo modo de realizacion, los dos circuitos de presurizacion 15A, 15B se bastan para asegurar una redundancia que pueda compensar el fallo de uno solo de los turbomotores 5A, 5B, 5C, incluso es mucho mas seguro si se considera un tercer circuito de presurizacion conectado al tercer turbomotor 5C.
Finalmente, incluso aunque en los tres modos de realizacion precedentes, las valvulas de paso son valvulas de control fluido, se pueden considerar igualmente unos medios de control alternativos. Asl, en un cuarto modo de realizacion ilustrado en la figura 5, las dos valvulas de paso 23 son valvulas de control electrico conectadas a unas unidades de control individual 30 de los turbomotores correspondientes 5A, 5B. Unos captadores de presion 36A, 36B situados en los circuitos de presurizacion 15A, 15B y conectados a una unidad central de control 19 permiten captar y comparar las presiones de aire proporcionadas por los compresores 8 de los dos turbomotores 5A, 5B, con el fin de abrir cada valvula de paso 23 en funcion de la diferencia entre estas dos presiones, de manera analoga a los controles fluidos del primer modo de realizacion. El resto de los componentes de este dispositivo 13 de aumento temporal de la potencia son sensiblemente identicos a los del primer modo de realizacion y reciben en consecuencia los mismos numeros de referencia.
Aunque el presente invento se haya descrito con referencia a un ejemplo de realizacion especlfico, es evidente que se pueden efectuar diferentes modificaciones y cambios en estos ejemplos sin salirnos del alcance general del invento tal como esta definido en las reivindicaciones. Ademas, las caracterlsticas individuales de los diferentes modos de realizacion evocados pueden combinarse en unos modos de realizacion adicionales. En consecuencia, la descripcion y los dibujos deben ser considerados en un sentido ilustrativo mas que restrictivo.
Claims (7)
- 51015202530354045REIVINDICACIONES1. Dispositivo (13) de aumento temporal de la potencia de al menos una primera turbomaquina (5A), comprendiendo este dispositivo:un deposito (14) de llquido refrigerante, yun primer circuito de inyeccion (16A), conectado al citado deposito (14) y que desemboca en una pluralidad de tuberlas de inyeccion (22) apto para ser instalado aguas arriba de al menos una etapa d un compresor (8) de la primera turbomaquina (5A); y caracterizado porque este primer circuito de inyeccion (16A) comprende al menos una valvula de paso (23) configurada para abrirse cuando una sobrepresion aguas arriba de la citada primera valvula de paso (23), con respecto a una presion aguas abajo de al menos una etapa del compresor (8) de una segunda turbomaquina (5B), exceda un umbral predeterminado, de tal manera que permita el flujo del llquido refrigerante hacia la citada tuberla de inyeccion (22) del primer circuito de inyeccion (16A), y porque comprende ademas al menos un circuito de presurizacion (15A) apto para estar conectado a al menos una etapa del compresor (8) de la primera turbomaquina (5A) para presurizar el citado deposito (14), y que comprende una valvula anti-retorno (21) para evitar una despresurizacion del deposito (14).
- 2. Dispositivo (13) segun la reivindicacion 1, que comprende ademas un segundo circuito de inyeccion (16B) conectado al citado deposito (14), que desemboca en al menos una tuberla de inyeccion (22), y que comprende al menos una valvula de paso (23) configurada para abrirse cuando una sobrepresion exceda de un umbral predeterminado con respecto a una presion aguas abajo de al menos una etapa del compresor, de tal manera que permita el flujo del llquido refrigerante hacia la citada tuberla de inyeccion (22) del segundo circuito de inyeccion (16B).
- 3. Dispositivo (13) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el cual al menos el citado primer circuito de inyeccion (16A) comprende ademas al menos una segunda valvula de paso (23'), instalada en paralelo con la primera valvula de paso (23) del citado primer circuito de inyeccion (16A), y configurada para abrirse cuando una sobrepresion exceda un umbral predeterminado con respecto a una presion aguas abajo de una etapa del compresor (8) de una tercera turbomaquina (5C), de tal manera que permita e flujo del llquido de refrigeracion hacia la citada tuberla de inyeccion (22) del primer circuito de inyeccion (16A).
- 4. Dispositivo (13) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el cual cada circuito de inyeccion (16A, 16B) comprende ademas una valvula (29) suplementaria aguas arriba de al menos una valvula de paso (23, 23').
- 5. Grupo motor (4) que comprende al menos una primera turbomaquina (5A), una segunda turbomaquina (5B), y un dispositivo (13) segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual la citada tuberla de inyeccion(22) del primer circuito de inyeccion (16A) esta instalada aguas arriba del citado al menos una etapa del compresor (8) de la primera turbomaquina (5A), y la primera valvula de paso (23) del primer circuito de inyeccion (16A) esta conectada al citado compresor (8) de la segunda turbomaquina (5B) para el control de esta primera valvula de paso(23) .
- 6. Aeronave (1) que comprende un grupo motor (4) segun la reivindicacion 5.
- 7. Procedimiento de aumento temporal de la potencia de una primera turbomaquina (5A), en el cual una primera valvula de paso (23) de un primer circuito de inyeccion (16A) conectado a un deposito (14) de llquido refrigerante y que desemboca en al menos una tuberla de inyeccion (22) aguas arriba de al menos una etapa de un compresor (8) de la primera turbomaquinna (5A), se abre cuando una sobrepresion aguas arriba de la citada primera valvula de paso (23), con respecto a una presion aguas abajo de al menos una etapa del compresor (8) de una segunda turbomaquina (5B) exceda de un umbral predeterminado, para permitir el flujo de un caudal del llquido refrigerante a traves del primer circuito de inyeccion (16a) y su inyeccion por la citada tuberla de inyeccion (22) aguas arriba de al menos una etapa del compresor (8) de la primera turbomaquina (5A), estando presurizado el citado deposito (14) por al menos un circuito de presurizacion (15A) conectado a al menos una etapa del compresor (8) de la primera turbomaquina (5A) y que comprende una valvula anti-retorno (21) para evitar una despresurizacion del deposito (14).
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