FR2981406A1

FR2981406A1 - Procede et systeme pour reduire le reflux thermique

Info

Publication number: FR2981406A1
Application number: FR1259302A
Authority: FR
Inventors: Jay Francisco
Original assignee: Hamilton Sundstrand Corp
Current assignee: Hamilton Sundstrand Corp
Priority date: 2011-10-13
Filing date: 2012-10-02
Publication date: 2013-04-19
Anticipated expiration: 2032-10-02
Also published as: FR2981406B1; US20130091850A1

Abstract

Un procédé pour refroidir une turbine à gaz (10) comprend les étapes consistant à fournir la puissance à un moteur (22) pour générer un mouvement mécanique et transmettre le mouvement mécanique du moteur (22) à un arbre (30) de la turbine à gaz (10) afin de faire tourner un étage de compresseur (12) et un étage de turbine (16) après que la turbine à gaz (10) a été arrêtée, pour faire circuler l'air à l'intérieur de la turbine à gaz (10) et refroidir les composants du moteur. Un système pour empêcher le reflux thermique dans un groupe auxiliaire de puissance (10) comprend un moteur (22) de démarreur, un compresseur (12), une turbine (16), un arbre (20) raccordé à l'au moins un étage du compresseur (12) et à l'au moins un étage de la turbine (16), une boite de vitesses (26) pour raccorder le moteur (22) de démarreur à l'arbre (20), un capteur de température (30) et un organe de commande (24). L'organe de commande (24) reçoit l'information du capteur de température (30) et indique au moteur (22) de démarreur de faire tourner et d'entraîner l'arbre (20) lorsque le capteur de température (30) détecte une température supérieure à un seuil de température de limite inférieure.

Description

PROCEDE ET SYSTEME POUR REDUIRE LE REFLUX THERMIQUE Contexte Les groupes auxiliaires de puissance (APU) fournissent l'énergie à l'avion pour d'autres fonctions que la propulsion. Les APU fonctionnent souvent lorsque l'avion est au sol alors que le moteur principal ou les moteurs de l'avion sont coupés. Les APU peuvent fournir la puissance pour démarrer les moteurs principaux ou fournir la puissance à d'autres accessoires de l'avion, tels que le système de circulation de l'air de la cabine ou les systèmes de vérification avant le vol. Après qu'un APU a été arrêté, les composants dans la section « chaude » du APU (typiquement, la chambre de combustion, la turbine et le silencieux) restent à des températures élevées. Les composants chauds augmentent la température des composants attenants et adjacents par le chauffage par conduction et par convection. Cet évènement est souvent désigné sous le terme de « reflux thermique ». Pendant le vol, le APU peut être refroidi avec de l'air dynamique. Cependant, au sol, l'air dynamique n'est pas disponible pour refroidir le APU et le reflux thermique doit être traité par d'autres solutions de refroidissement.

Le reflux thermique peut provoquer un certain nombre de problèmes dans un APU. Premièrement, le combustible dans les buses de la chambre de combustion et les conduites de combustible peut augmenter en température, amenant le combustible à se cokéfier à l'intérieur des buses et des conduites et interférer ainsi avec une combustion correcte lors du prochain fonctionnement du APU. Le combustible cokéfié peut également provoquer la défaillance prématurée des joints dans le APU. Afin de remédier à cette situation, certains APU utilisent des systèmes de purge de combustible pour purger le combustible des buses et des conduites pendant l'arrêt du APU.

Deuxièmement, certains compartiments de l'avion du APU utilisent des matériaux composites sur le revêtement externe afin de réduire le poids total de l'avion. Typiquement, ces matériaux composites sont incapables de résister à des températures élevées subies dans la section « chaude » du APU. Par conséquent, des quantités significatives d'isolation sont nécessaires pour isoler la section chaude du APU par rapport aux composants contenant les matériaux composites et réduire le reflux thermique - plus que ce qui est nécessaire pour faire simplement fonctionner le APU. De plus, certains composants dans la section chaude du APU restent plus longtemps à des températures élevées en raison de la présence des autres composants chauds positionnés à côté. Par exemple, le palier arrière de la turbine est particulièrement sensible.

Le palier arrière s'imprègne de la chaleur provenant des autres composants de turbine et du silencieux. Une contrainte thermique prolongée peut provoquer la défaillance prématurée de ce palier. Alors que les systèmes de purge de combustible et l'isolation peuvent réduire certains effets du reflux thermique, chacune de ces 10 solutions ajoute du poids à l'avion et augmente les coûts de production. Résumé D'après un premier aspect, la présente invention propose un procédé pour refroidir une turbine à gaz, le procédé comprenant les 15 étapes consistant à : alimenter un moteur en puissance afin de générer un mouvement mécanique ; et faire passer le mouvement mécanique du moteur à un arbre de la turbine à gaz afin de faire tourner un étage de compresseur et un étage de turbine après que la turbine à gaz a été arrêtée afin de faire circuler l'air à l'intérieur de la turbine à gaz et 20 refroidir les composants de la turbine à gaz. De préférence, la turbine à gaz est un groupe auxiliaire de puissance et le moteur est un moteur de démarreur. Une boite de vitesses peut transmettre le mouvement mécanique du moteur à l'arbre. De préférence, les étages de compresseur et de turbine sont 25 entraînés en rotation jusqu'à ce qu'une température du gaz d'échappement du moteur soit inférieure à un seuil de température de limite inférieure. En variante, les étages de compresseur et de turbine peuvent être entraînés en rotation jusqu'à ce qu'une température d'une surface de moteur soit inférieure à un seuil de température de limite 30 inférieure. Le seuil de température de limite inférieure est de préférence compris entre 204 °C (400 °F) et 232 °C (450 °F). Le procédé peut en outre comprendre les étapes consistant à : ouvrir une porte de conduit d'entrée avant d'alimenter le moteur en puissance pour permettre à l'air à l'extérieur de la turbine à gaz de 35 s'écouler à l'étage du compresseur ; et maintenir la porte de conduit d'entrée dans une position ouverte alors que l'étage de compresseur tourne.

Un organe de commande est de préférence agencé pour recevoir l'information d'un capteur de température afin de déterminer s'il faut alimenter le moteur en puissance. Le capteur de température peut mesurer une température du gaz d'échappement du moteur ou une température d'une surface de moteur. L'organe de commande peut également recevoir l'information d'un capteur de porte afin de déterminer s'il faut alimenter le moteur en puissance. De préférence, les étages de compresseur et de turbine sont entraînés en rotation à une vitesse inférieure à une vitesse d'allumage de moteur et les étages de compresseur et de turbine tournent alors que la turbine à gaz ne reçoit pas de combustible. Les étages de compresseur et de turbine tournent de préférence pendant moins de 10 minutes et la puissance est de préférence fournie au moteur uniquement lorsque la puissance disponible d'une alimentation en puissance est au-dessus d'un seuil de puissance de limite inférieure. Dans un mode de réalisation préféré du premier aspect, la présente invention propose un procédé pour refroidir un groupe auxiliaire de puissance, le procédé comprenant les étapes consistant à : interrompre la distribution de combustible à une chambre de combustion du groupe auxiliaire de puissance ; fournir la puissance à un démarreur afin de faire tourner un arbre de démarreur ; et transmettre le mouvement de rotation de l'arbre de démarreur à un arbre du groupe auxiliaire de puissance afin de faire tourner un étage de compression et un étage de turbine du groupe auxiliaire de puissance pour faire circuler l'air à l'intérieur du groupe auxiliaire de puissance jusqu'à ce qu'une température du groupe auxiliaire de puissance soit au-dessous d'un seuil de température de limite inférieure. De préférence, le seuil de température de limite inférieure est compris entre 204° C (400 °F) et 232° C (450 °F).

D'après un second aspect, la présente invention propose un système pour empêcher le reflux thermique dans un groupe auxiliaire de puissance, le système comprenant : un moteur de démarreur ; un compresseur ayant au moins un étage ; une turbine ayant au moins un étage ; un arbre raccordé à au moins un étage du compresseur et au moins un étage de la turbine ; une boite de vitesses pour raccorder le moteur de démarreur à l'arbre un capteur de température ; et un organe de commande pour : recevoir l'information du capteur de température ; et indiquer au moteur de démarreur de tourner lorsque le capteur de température détecte une température supérieure à un seuil de température de limite inférieure ; dans lequel la boîte de vitesses est agencée pour transmettre la rotation du moteur de démarreur à l'arbre afin de faire tourner l'au moins un étage du compresseur et l'au moins un étage de turbine pour faire circuler l'air à l'intérieur du groupe auxiliaire de puissance en réponse à l'organe de commande lorsque le capteur de température détecte une température supérieure au seuil de température de limite inférieure afin de réduire le reflux thermique.

De préférence, le système comprend en outre : un conduit d'entrée en communication avec le compresseur ; une porte d'entrée pour permettre à l'air extérieur au groupe auxiliaire de puissance, d'entrer dans le conduit d'entrée lorsque la porte d'entrée est dans une position ouverte ; et un capteur de porte pour déterminer si la porte d'entrée est dans une position ouverte, dans lequel l'organe de commande est agencé pour recevoir l'information du capteur de porte et indiquer au moteur de démarreur de fonctionner uniquement lorsque la porte d'entrée est dans la position ouverte.

Brève description des dessins La figure 1 représente un schéma simplifié d'un groupe auxiliaire de puissance. La figure 2 représente un organigramme simplifié d'un procédé pour refroidir un groupe auxiliaire de puissance et réduire le reflux 25 thermique. La figure 3 est un organigramme illustrant la logique du mode de réalisation du procédé illustré sur la figure 2. La figure 4 est un organigramme illustrant la logique d'un autre mode de réalisation du procédé illustré sur la figure 2. 30 Description détaillée La présente invention propose un procédé et un système pour réduire le reflux thermique à l'intérieur d'un groupe auxiliaire de puissance (APU). Selon la présente invention, l'arbre du APU tourne 35 après l'arrêt pour faire circuler l'air à l'intérieur du APU. Selon un mode de réalisation de l'invention, on utilise un démarreur/générateur de APU pour faire tourner l'arbre de APU. Les étages du compresseur et de la turbine du APU tournent pour faire circuler l'air à l'intérieur du APU. Cette circulation d'air réduit le reflux thermique en expulsant l'air chaud du APU par l'échappement, permettant à l'air circulé de refroidir les composants « chauds » du APU avant qu'il ne sorte. Dans le mode de réalisation d'un système pour réduire le reflux thermique, un organe de commande de démarreur commande la rotation du démarreur/générateur et de l'arbre de APU en fonction de certaines conditions à l'intérieur du APU. La figure 1 illustre un mode de réalisation d'un APU. Le APU 10 comprend un compresseur 12, une chambre de combustion 14, une turbine 16, un silencieux 18 et un tuyau d'échappement 19. Le compresseur 12 et la turbine 16 sont tous deux raccordés à l'arbre 20. Le combustible et l'air sont mélangés et allumés dans la chambre de combustion 14, augmentant la température et la pression à l'intérieur de la chambre de combustion 14. Les produits de combustion (gaz de combustion) sont forcés dans une section de turbine où l'écoulement de gaz à grande vitesse est dirigé sur les aubes de turbine pour faire tourner la turbine 16. La rotation de la turbine 16 fournit la puissance au compresseur 12 via l'arbre 20. Le compresseur 12 fournit l'air à haute pression destiné à être utilisé dans la chambre de combustion 14. L'énergie peut étre extraite du APU 10 sous la forme de la rotation de l'arbre ou d'air comprimé, et cette énergie peut ensuite être utilisée pour les différents systèmes de l'avion. Les gaz de combustion s'échappent du APU 10 par le tuyau d'échappement 19. Etant donné que les APU sont connus dans l'art, on ne fournira pas ici de discussion plus détaillée concernant le fonctionnement de base du APU 10. Le APU 10 comprend également un démarreur/générateur 22, un organe de commande de démarreur 24 et une boite de vitesses 26. Le démarreur 22 convertit la puissance en mouvement mécanique (par exemple rotation) qui est utilisée pour initier la rotation du compresseur 12 et de la turbine 16 afin de démarrer la section de moteur principal du APU 10 (le compresseur 12, la chambre de combustion 14 et la turbine 16). Le démarreur 22 peut être un moteur de démarreur électrique ou un démarreur de turbine pneumatique. La boite de vitesses 26 transmet le mouvement du démarreur 22 à l'arbre 20 afin de faire tourner l'arbre 20 et le compresseur 12 et la turbine 16. L'organe de commande de démarreur 24 fournit des instructions opérationnelles au démarreur 22. L'organe de commande de démarreur 24 indique si le démarreur 22 fonctionne et à. quelle vitesse le démarreur 22 tourne. Le démarreur 22 reçoit la puissance de l'alimentation en 5 puissance 28. Dans les modes de réalisation dans lesquels le démarreur 22 est un moteur électrique, l'alimentation en puissance 28 est une batterie, les moteurs principaux d'avion, la puissance de raccordement des bornes ou un groupe auxiliaire au sol. Dans un mode de réalisation, l'alimentation en puissance 28 est une source de puissance en courant 10 continu. Dans les modes de réalisation dans lesquels le démarreur 22 est un démarreur de turbine pneumatique, l'alimentation en puissance 28 fournit une source d'air comprimé pour faire tourner la turbine du démarreur 22. L'air comprimé peut être délivré à partir d'un groupe auxiliaire au sol ou être prélevé des moteurs principaux de l'avion. 15 Le APU 10 comprend également un capteur de température 30. Le capteur de température 30 peut mesurer la température des gaz d'échappement à l'intérieur du APU 10 (par exemple un capteur de température de gaz d'échappement), la température de l'air à l'intérieur du APU mais à l'extérieur de la trajectoire d'écoulement de gaz du APU, 20 ou la température d'une surface du APU 10 (par exemple, un capteur de température de revêtement). Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 1, le capteur de température 30 est à l'intérieur du APU 10, mais à l'extérieur de la trajectoire d'écoulement de gaz (à l'intérieur du compresseur 12, de la chambre de combustion 14 et de la turbine 16). 25 Dans des modes de réalisation dans lesquels le capteur de température 30 est un capteur de température de revêtement, le capteur de température 30 peut être positionné sur la surface interne 32 du APU 10 ou sur un composant du APU dans la section « froide » du APU (par exemple, le compresseur 12, la boite de vitesses 26, etc.). 30 Dans certains modes de réalisation, le APU 10 comprend un conduit d'entrée et une porte pour permettre à l'air externe au APU 10 d'entrer dans le conduit d'entrée. Comme représenté sur la figure 1, le APU 10 comprend un conduit d'entrée 34 et une porte d'entrée 36. Le conduit d'entrée 34 s'étend à partir du compresseur 12 jusqu'à une 35 surface extérieure du APU 10. La porte d'entrée 36 est présente sur la surface extérieure pour permettre à l'air provenant de l'extérieur du APU 10 d'entrer dans le conduit d'entrée 34 lorsque la porte d'entrée 36 est ouverte. Lorsque la porte d'entrée 36 est ouverte, l'air externe peut être aspiré dans le compresseur 12 via le conduit d'entrée 34 pour fournir au compresseur 12 une source d'air ambiant. Le capteur de porte 38 détecte que la porte d'entrée 36 est dans une position ouverte ou fermée. L'actionneur de porte 40 déplace la porte d'entrée 36 entre les positions ouverte et fermée. Dans les modes de réalisation du APU 10 qui ne comprennent pas la porte d'entrée 36, l'air pour le compresseur 12 est obtenu à partir de l'air ambiant extérieur par un évent, une admission d'air ou une autre entrée d'air. Dans ce mode de réalisation, le capteur de porte 38 n'est pas nécessaire, pas plus que la logique de circuit de porte pour l'organe de commande 24 du démarreur. On décrit maintenant le fonctionnement du APU 10 pour réduire le reflux thermique. La figure 2 illustre un organigramme simplifié d'un 15 mode de réalisation d'un procédé pour refroidir une turbine à gaz et réduire les effets du reflux thermique. Le procédé 44 comprend l'étape consistant à fournir de la puissance à un moteur (démarreur 22) afin de générer un mouvement mécanique à l'étape 46. Le procédé 44 comprend également l'étape consistant à transmettre un mouvement 20 mécanique du moteur à un arbre (arbre 20) de la turbine à gaz (APU 10) à l'étape 48. L'étape 48 est réalisée après que la turbine à gaz a été arrêtée. A l'étape 48, l'arbre rotatif 20 fait tourner un étage de compresseur 12 et un étage de turbine 16 pour faire circuler l'air à l'intérieur du moteur. La circulation de l'air à l'intérieur de la turbine à 25 gaz refroidit les composants du moteur. L'air chaud est expulsé de la turbine à gaz par un échappement (tuyau d'échappement 19). La figure 3 est un organigramme illustrant la logique impliquée dans un mode de réalisation du procédé 44 (désigné par procédé 44A). Le procédé 44A utilise un démarreur électrique et ne possède pas de 30 porte d'entrée ni de conduit d'air d'entrée pour le compresseur 12. Le procédé 44A commence une fois que l'alimentation en combustible à la chambre de compression 14 est arrêtée. Une fois que l'alimentation en combustible est arrêtée, la chambre de combustion 14 arrête la combustion du combustible. Bien que la chambre de combustion 14 ne 35 produise plus de chaleur à cause de la combustion une fois que l'alimentation en combustible s'arrête, la chambre de combustion 14 (et la turbine 16 et le silencieux 18) reste à une température élevée. A l'étape 52, l'organe de commande 24 du démarreur détermine s'il y a suffisamment de puissance pour réaliser le procédé 44A. L'organe de commande 24 du démarreur reçoit l'information de l'alimentation en puissance 28 concernant la quantité de puissance disponible dans l'alimentation en puissance 28. Si la quantité de puissance disponible est inférieure à un seuil de puissance de limite inférieure, la puissance n'est pas délivrée au démarreur 22 ou est interrompue. Lorsque la puissance disponible est inférieure au seuil de puissance de limite inférieure, le procédé 44A ne continue pas ou s'arrête d'économiser la puissance lorsque l'alimentation en puissance est limitée (par exemple pour économiser la puissance de batterie pour les futurs démarrages du moteur). Si la puissance adéquate est disponible, le processus continue à l'étape 54. A l'étape 54, l'organe de commande 24 du démarreur détermine si 15 la température du APU 10 est supérieure à un seuil de température de limite inférieure indiquant que le APU 10 doit être refroidi pour empêcher les effets du reflux thermique. L'organe de commande 24 du démarreur reçoit l'information du capteur de température 30 concernant la température du gaz d'échappement du APU ou d'un air 20 ou de la température de surface à l'intérieur du APU 10. Si la température détectée par le capteur de température 30 est inférieure à un seuil de température de limite inférieure, le APU ne nécessite pas de refroidissement supplémentaire pour empêcher les graves effets du reflux thermique, et la puissance n'est pas délivrée au démarreur 22 ou 25 est interrompue. Si la température détectée par le capteur de température 30 est supérieure à un seuil de température de limite inférieure, le processus continue à l'étape 56. Dans les modes de réalisation exemplaires, le seuil de température de limite inférieure est entre 177 °C (350 °F) et environ 260 °C (500 °F), et encore de préférence 30 compris entre 204 °C (400 °F) et environ 232 °C (450 °F). Dans un mode de réalisation particulier, le seuil de température de limite inférieure est d'environ 204 °C (400 °F). A l'étape 56, l'organe de commande 24 du démarreur fournit la puissance (par exemple la puissance électrique ou pneumatique) de 35 l'alimentation en puissance 28 au démarreur 22. A l'étape 58, l'organe de commande 24 du démarreur indique au démarreur 22 de tourner. L'organe de commande 24 du démarreur commande la vitesse à la laquelle le démarreur 22 tourne. Lorsque le démarreur 22 tourne, la boite de vitesses 26 transmet la puissance de la rotation du démarreur 22 â l'arbre 20. Dans certains modes de réalisation, l'organe de commande 24 du démarreur peut également commander la vitesse à laquelle la puissance est convertie du démarreur 22 à l'arbre 20 par la boite de vitesses 26. A l'étape 60, la boite de vitesses 26 se met en prise avec l'arbre 20 pour faire tourner l'arbre 20, faisant ainsi tourner au moins un étage du compresseur 12 et au moins un étage de la turbine 16 afin de faire circuler l'air à l'intérieur du APU 10.

Dans un mode de réalisation, l'alimentation du combustible à la chambre de combustion 14 est arrêtée pendant l'étape 60, pour empêcher une combustion supplémentaire (et la formation de chaleur) à l'intérieur du APU 10. Une fois que l'alimentation du combustible à la chambre de combustion 14 a été interrompue, l'arbre 20 peut tourner pratiquement à n'importe quelle vitesse pour faire circuler l'air à l'intérieur du APU 10. Dans les exemples de réalisation, l'arbre 20 tourne à une vitesse comprise entre environ 25 % et environ 50 % de la vitesse de fonctionnement nominale. Dans un mode de réalisation en variante, l'arbre 20 tourne au-dessous de la vitesse d'allumage du APU 10 pendant l'étape 60. La vitesse d'allumage est la vitesse de rotation à laquelle le APU 10 commence à brûler le combustible et peut efficacement fonctionner de lui-même. Les vitesses d'allumage pour les APU sont typiquement comprises entre environ 10 % et environ 40 % de la vitesse de fonctionnement nominale. Alors que la figure 3 illustre généralement une logique de marche/arrêt se traduisant par un mode de fonctionnement continu, il faut noter que le procédé 44A peut être modifié pour fonctionner dans un mode de fonctionnement étagé dans lequel le démarreur 22 et/ ou l'arbre 20 tournent à des vitesses plus lentes au fur et à mesure que la température détectée par le capteur de température 30 diminue. En faisant tourner au moins un étage du compresseur 12 et au moins un étage de la turbine 16 à l'étape 60, l'air est circulé dans le APU 10 et sort finalement par le tuyau d'échappement 19. L'air circulant absorbe la chaleur des composants chauds à l'intérieur du APU 10 (par exemple la chambre de combustion 14 et la turbine 16) et sort par le tuyau d'échappement 19, éloignant ainsi l'air à haute température du APU 10 afin de réduire ou de supprimer les effets du reflux thermique à l'intérieur du APU 10. Comme indiqué sur la figure 3, les étapes 56, 58 et 60 continuent jusqu'à ce que l'alimentation en puissance 28 ne soit plus capable de fournir la puissance suffisante ou que la température du APU 10 soit réduite au-dessous de la limite de seuil de température inférieure. Dans les exemples de réalisation, la limite de seuil de température inférieure est atteinte en environ 10 minutes. Dans un mode de réalisation particulier, la limite de seuil de température inférieure est atteinte en environ 7 minutes. Les facteurs déterminant le temps pour atteindre la limite de seuil de température inférieure comprennent la température initiale de la chambre de combustion 14, de la turbine 16 et du silencieux 18 ; la vitesse et le débit massique de l'air circulé pendant l'étape 60 ; la température de l'air délivré à la chambre de combustion 12 et la température de l'air extérieur. En équilibrant la quantité de puissance délivrée au démarreur 22 et la vitesse à laquelle le démarreur 22 tourne, l'organe de commande 24 du démarreur peut fournir le refroidissement adéquat du APU 10 tout en minimisant la quantité de puissance aspirée par l'alimentation en puissance 28. Par exemple, l'organe de commande 24 du démarreur peut minimiser l'aspiration de puissance en faisant tourner le démarreur 22 à une vitesse plus lente pendant une durée légèrement plus longue lorsque l'alimentation en puissance 28 est une batterie. Lorsque la puissance est fournie par un raccordement de bornes et que l'aspiration de puissance est un moindre problème, l'organe de commande 24 du démarreur peut faire tourner le démarreur 22 à une vitesse plus élevée pendant une période de temps plus courte afin de refroidir le APU 10 plus rapidement. La figure 4 est un organigramme illustrant la logique impliquée dans un autre mode de réalisation du procédé 44 (désigné sous le terme de procédé 44B). Le procédé 44B est similaire au procédé 44A excepté que le procédé 44B possède une porte d'entrée et un conduit d'air d'entrée pour le compresseur 12. Les étapes 52, 54, 56, 58 et 60 sont les mêmes dans le procédé 44B que celles décrites ci-dessus en référence aux procédés 44A. De plus, l'organe de commande 24 du démarreur garantit que la porte d'entrée 36 est dans une position ouverte alors que le compresseur 12 est entraîné en rotation. A l'étape 62, l'organe de commande 24 du démarreur reçoit l'information du capteur de porte 38 concernant la position de la porte d'entrée 36 (c'est-à-dire ouverte ou fermée). Si la porte d'entrée 36 est fermée, l'organe de commande 24 du démarreur indique à l'actionneur de porte 40 d'ouvrir la porte d'entrée 36 à l'étape 64 avant que la puissance ne soit fournie au démarreur 22 l'étape 56. Si la porte d'entrée 36 est dans la position fermée et que le compresseur 12 tourne, le conduit d'entrée 34 peut se plier en raison du vide formé dans le conduit d'entrée 34 par le fonctionnement du compresseur 12. De plus, le compresseur 12 peut subir une surtension si la porte d'entrée 36 est fermée et s'il n'y a pas suffisamment d'air délivré au compresseur 12 par le conduit d'entrée 34. Ainsi, comme représenté sur la figure 4, l'organe de commande 24 du démarreur garantit que la porte d'entrée 36 est dans une position ouverte afin de fournir la puissance au démarreur 22 pour faire tourner l'arbre 20. Le procédé 44 propose un procédé et un système pour réduire les effets de reflux thermique à l'intérieur du APU 10. D'autres procédés permettant de réduire le reflux thermique présentent des inconvénients. Les systèmes de purge de combustible utilisés pour purger les conduites de combustible, les injecteurs de combustible et les buses de combustible ajoutent un coût et un poids supplémentaires au APU 10. Les systèmes de purge de combustible ne fournissent pas non plus d'avantages aux composants du APU outre le système de combustible (par exemple, ils ne fournissent pas d'avantages aux composants composites). Le fait de prévoir une isolation supplémentaire à l'intérieur du APU 10 ajoute également du poids et un coût. L'isolation supplémentaire ne fournit pas non plus d'avantages significatifs au système de combustible. En utilisant le procédé 44, les effets du reflux thermique peuvent être réduits sans ajouter de poids significatif ni de coûts supplémentaires au APU 10. Le procédé 44 utilise les composants existants du APU 10 afin de proposer un procédé pour réduire le reflux thermique. Seuls des changements mineurs et des ajouts sont nécessaires. En raison de l'utilisation accrue pendant le procédé 44, un démarreur/générateur plus robuste 22 que celui utilisé uniquement pour démarrer le APU 10, peut être justifié. L'ajout de l'organe de commande 24 du démarreur ajoute un certain coût et du poids, mais ce n'est rien par rapport à un système de purge de combustible et une isolation supplémentaire. Alors que l'invention a été décrite en référence aux exemples de réalisation, l'homme du métier comprendra que différents changements 5 peuvent y être apportés et que l'on peut remplacer ses éléments par des éléments équivalents sans pour autant s'éloigner de la portée de l'invention. De plus, de nombreuses modifications peuvent être faites pour adapter une situation ou un matériau particulier aux enseignements de l'invention sans pour autant s'éloigner de son esprit 10 d'origine. Par conséquent, il est prévu que l'invention ne soit pas limitée aux modes de réalisation particuliers décrits, mais que l'invention comprenne tous les modes de réalisation se trouvant dans la portée des revendications jointes.

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé pour refroidir une turbine à gaz (10), le procédé comprenant les étapes consistant à : fournir de la puissance à un moteur (22) pour générer un mouvement mécanique ; et transmettre le mouvement mécanique du moteur (22) à un arbre de la turbine à gaz (10) afin de faire tourner un étage de compresseur (12) et un étage de turbine (16) après que la turbine à gaz (10) a été arrêtée pour faire circuler l'air à l'intérieur de la turbine à gaz (10) et refroidir les composants de la turbine à gaz (10).
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la turbine à gaz (10) est un groupe auxiliaire de puissance (10), et dans lequel le moteur (22) est un moteur (22) de démarreur.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel une boite de vitesses (26) transmet le mouvement mécanique du moteur (22) à l'arbre (20).
4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, dans lequel les étages de compresseur et de turbine (12, 16) tournent jusqu'à ce qu'une 20 température d'un gaz d'échappement de moteur soit inférieure à un seuil de température de limite inférieure.
5. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, dans lequel les étages de compresseur et de turbine (12, 16) sont entraînés en rotation jusqu'à ce qu'une température d'une surface de moteur soit inférieure à 25 un seuil de température de limite inférieure.
6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, dans lequel le seuil de température de limite inférieure est compris entre 204° C (400 °F) et 232° C (450 °F).
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 30 précédentes, comprenant en outre les étapes consistant à : ouvrir une porte de conduit d'entrée (36) avant de fournir la puissance au moteur pour permettre à l'air à l'extérieur de la turbine à gaz (10) de s'écouler dans l'étage de compresseur (12) ; et maintenir la porte de conduit d'entrée (36) dans une position 35 ouverte alors que l'étage de compresseur (12) tourne.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un organe de commande (24) reçoit - 2981406 1-4 l'information d'un capteur de température (30), afin de déterminer s'il faut alimenter le moteur en puissance.
9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel le capteur de température (30) mesure la température du gaz d'échappement du 5 moteur.
10. Procédé selon la revendication 8, dans lequel le capteur de température (30) mesure la température d'une surface de moteur.
11. Procédé selon la revendication 8, 9 ou 10, dans lequel l'organe de commande (24) reçoit l'information d'un capteur de 10 porte (38), afin de déterminer s'il faut fournir de la puissance au moteur (22).
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les étages de compresseur et de turbine (12, 16) tournent à une vitesse inférieure à la vitesse d'allumage du moteur. 15
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les étages de compresseur et de turbine (12, 16) tournent alors que la turbine à gaz (10) ne reçoit pas de combustible.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 20 précédentes, dans lequel les étages de compresseur et de turbine (12, 16) tournent pendant moins de 10 minutes.
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la puissance est fournie au moteur (22) uniquement lorsque la puissance disponible d'une alimentation en 25 puissance (28) est supérieure à un seuil de puissance de limite inférieure.
16. Système pour empêcher le reflux thermique dans un groupe auxiliaire de puissance (10), le système comprenant : un moteur (22) de démarreur ; 30 un compresseur (12) ayant au moins un étage ; une turbine (16) ayant au moins un étage ; un arbre (20) raccordé à l'au moins un. étage du compresseur (12) et à l'au moins un étage de la turbine {16) ; une boite de vitesses (26) pour raccorder le moteur de 35 démarreur (22) à l'arbre (20) ; un capteur de température (30) ; et un organe de commande (24) pour :recevoir l'information du capteur de température (30) ; et indiquer au moteur (22) de démarreur de tourner lorsque le capteur de température (30) détecte une température supérieure à un seuil de température de limite inférieure ; dans lequel la boite de vitesses (26) est agencée pour transmettre la rotation du moteur (22) de démarreur à l'arbre (20) afin de faire tourner l'au moins un étage du compresseur (12) et l'au moins un étage de la turbine (16) pour faire circuler l'air à l'intérieur du groupe auxiliaire de puissance (10) en réponse à l'organe de commande (24) 10 lorsque le capteur de température (30) détecte la température du seuil de température de limite inférieure afin de réduire le reflux thermique.
17. Système selon la revendication 16, comprenant en outre : un conduit d'entrée (34) en communication avec le compresseur (12) ; 15 une porte d'entrée (36) pour permettre à l'air extérieur au groupe auxiliaire de puissance (10) d'entrer dans le conduit d'entrée (34) lorsque la porte d'entrée (36) est dans une position ouverte ; et un capteur de porte (38) pour déterminer si la porte d'entrée est dans une position ouverte, 20 dans lequel l'organe de commande (24) est agencé pour recevoir l'information du capteur de porte (38) et indiquer au moteur (22) de démarreur de fonctionner uniquement lorsque la porte d'entrée (36) est dans une position ouverte.