PL231367B1 - Układ rozruchowy turbiny gazowej i turbina gazowa - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Niniejszy wynalazek dotyczy ogólnie silnika turbospalinowego, a bardziej szczegółowo układu rozruchowego dla silnika turbospalinowego.

Typowo, silniki turbospalinowe zawierają sekcję sprężarki, komorę spalania i sekcję turbiny. Wał wirnika obrotowo łączy sekcję sprężarki i sekcję turbiny. W tym układzie sprężarka spręża powietrze wchodzące do silnika turbospalinowego. To sprężone powietrze miesza się z paliwem w komorze spalania dla wytworzenia mieszaniny paliwa i powietrza, która po zapaleniu wytwarza gorące gazy spalinowe. Te gorące gazy spalinowe przepływają przez sekcję turbiny zanim opuszczą silnik turbospalinowy. Sekcja turbiny pobiera energię kinetyczną z gazów spalinowych, która z kolei obraca wał wirnika. Rotacja wału wirnika dostarcza energii mechanicznej koniecznej do działania sekcji sprężarki dla sprężania wchodzącego powietrza.

Dla uruchomienia silnika turbospalinowego konieczne jest obracanie wału wirnika żeby sprężone powietrze dostarczyć do komory spalania. Ale podczas rozruchu sekcja turbiny nie może obracać tego wału, ponieważ komora spalania nie wytwarza jeszcze gazów spalinowych. Dlatego zanim komora spalania wytworzy gazy spalinowe wał wirnika musi być obracany przez rozrusznik (np. silnik elektryczny, silnik hydrauliczny, silnik pneumatyczny itp.).

Typowo, w konwencjonalnych układach turbin gazowych, rozrusznik pośrednio łączy się z wałem wirnika. Dokładniej, rozrusznik obraca wał osiowy, który łączy się z układem przeniesienia momentu obrotowego (ang. Transfer Gear Box, TGB). TGB przenosi ruch obrotowy wału osiowego na wał promieniowy. Czyli, TGB przekształca rotację osiową w rotację promieniową. Skrzynia biegów, umieszczona we wlocie sprężarki, (ang. Inlet Gear Box, IGB) albo system transferu mocy podczas startu (ang. Power Take Off, PTO), przenoszą obroty wału promieniowego na wał wirnika. Czyli IGB/PTO przekształcają rotację promieniową z powrotem w rotację osiową.

Ale TGB, IGB/PTO, wał promieniowy i wał osiowy są kosztowne i czasochłonne w produkcji i montażu. Ponadto, te elementy zwiększają ogólną złożoność i ciężar silnika turbospalinowego. Dlatego byłby pożądany w technice taki układ rozruchowy dla silnika turbospalinowego, który łączy rozrusznik bezpośrednio z wałem wirnika, bez konieczności stosowania różnorodnych skrzyń biegów i/lub dodatkowych wałów.

Postacie i zalety wynalazku zostaną przedstawione częściowo w dalszym opisie, lub mogą wynikać w sposób oczywisty z opisu, albo można będzie się o nich dowiedzieć dzięki realizacji wynalazku w praktyce.

Celem wynalazku jest układ rozruchowy silnika turbospalinowego łączący się bezpośrednio z wałem części wysokoprężnej silnika turbospalinowego. W takim układzie TGB, IGB/PTO, wał promieniowy i wał osiowy są zbytecznymi elementami i mogą zostać usunięte z silnika turbospalinowego. Zatem ujawniony w niniejszym opisie układ rozruchowy zmniejsza koszty, złożoność i ciężar silnika turbospalinowego w porównaniu z konwencjonalnymi układami rozruchowymi. Ponadto, jakikolwiek osprzęt normalnie przyłączany do TGB, IGB/PTO, wału promieniowego i wału osiowego może być przeniesiony i napędzany za pomocą jednego, lub więcej silników elektrycznych. Ponadto, ujawniony w niniejszym opisie układ rozruchowy w praktyce może być instalowany po wstępnym wyprodukowaniu silnika turbospalinowego.

Według wynalazku istotą układu rozruchowego turbiny gazowej, zawierającego wał, który łączy sprężarkę i turbinę, jest to, że układ zawiera: pierścieniową obudowę rozciągającą się obwodowo wokół wału, przy czym pierścieniowa obudowa znajduje się w komorze rozrusznika; kołnierz rozciągający się promieniowo na zewnątrz od pierścieniowej obudowy dla zamontowania pierścieniowej obudowy do stacjonarnej ściany wewnątrz komory rozrusznika; rozrusznik umieszczony w pierścieniowej obudo wie w komorze rozrusznika; oraz obręcz obrotowo przyłączoną do pierścieniowej obudowy i selektywnie przyłączaną do rozrusznika, przy czym obręcz ma promieniowo wewnętrzną powierzchnię mającą wielowypusty do zazębiania z wałem, przy czym rozrusznik, po uaktywnieniu obraca obręcz, która obraca wał dla uruchomienia turbiny gazowej.

Korzystnie w układzie według wynalazku, wał obejmuje wał części wysokoprężnej, a obręcz obrotowo łączy się z górnym zakończeniem wału części wysokoprężnej, patrząc zgodnie z kierunkiem przepływu.

Korzystnie w układzie, pierścieniowa obudowa rozciąga się obwodowo wokół wału części wysokoprężnej i wału części niskoprężnej. Pierścieniowa obudowa ma drugie osiowe zakończenie i pierwsze

PL 231 367 B1 osiowe zakończenie, a ponadto obręcz łączy się obrotowo z drugim osiowym zakończeniem i pierścieniową piastą rozciągającą się osiowo na zewnątrz od pierwszego osiowego zakończenia. Obręcz rozciąga się osiowo na zewnątrz od drugiego osiowego zakończenia pierścieniowej obudowy. Kołnierz ma wiele otworów przelotowych. Pierścieniowa obudowa jest umieszczona w komorze rozrusznika w sekcji wysokoprężnej sprężarki.

Korzystnie w układzie według wynalazku, rozrusznik stanowi rozrusznik elektryczny albo rozrusznik hydrauliczny lub pneumatyczny.

Istotą turbiny gazowej według wynalazku, zawierającej: sekcję sprężarki; komorę spalania; sekcję turbiny; wał łączący sprężarkę i turbinę; jest to, że zawiera: pierścieniową obudowę rozciągającą się obwodowo wokół wału, przy czym pierścieniowa obudowa znajduje się w komorze rozrusznika; kołnierz rozciągający się promieniowo na zewnątrz od pierścieniowej obudowy dla zamontowania tej pierścieniowej obudowy do stacjonarnej ściany wewnątrz komory rozrusznika; rozrusznik umieszczony w pierścieniowej obudowie w komorze rozrusznika; oraz obręcz obrotowo przyłączoną do pierścieniowej obudowy i selektywnie przyłączaną do rozrusznika, przy czym obręcz ma promieniowo wewnętrzną powierzchnię mającą wielowypusty do zazębiania z wałem, przy czym rozrusznik, po uaktywnieniu obraca obręcz, która obraca wał dla uruchomienia turbiny gazowej.

Korzystnie w turbinie według wynalazku, wał obejmuje wał części wysokoprężnej, a obręcz obrotowo łączy się z górnym zakończeniem wału części wysokoprężnej, patrząc zgodnie z kierunkiem przepływu.

Korzystnie w turbinie, pierścieniowa obudowa rozciąga się obwodowo wokół wału części wysokoprężnej i wału części niskoprężnej. Pierścieniowa obudowa ma pierwsze osiowe zakończenie i drugie osiowe zakończenie, a ponadto obręcz obrotowo łączy się z drugim osiowym zakończeniem i pierścieniową piastą rozciągającą się osiowo na zewnątrz od pierwszego osiowego zakończenia. Obręcz rozciąga się osiowo na zewnątrz od drugiego osiowego zakończenia pierścieniowej obudowy. Kołnierz ma wiele otworów przelotowych. Pierścieniowa obudowa jest umieszczona w komorze rozrusznika w sekcji wysokoprężnej sprężarki.

Korzystnie w turbinie według wynalazku, rozrusznik stanowi rozrusznik elektryczny albo rozrusznik hydrauliczny lub rozrusznik pneumatyczny.

Te oraz inne cechy, postacie i zalety niniejszego wynalazku staną się bardziej zrozumiałe w odniesieniu do dalszego opisu i załączonych zastrzeżeń. Towarzyszące rysunki, które zostały załączone i stanowią część niniejszego opisu ilustrują przykłady realizacji wynalazku i wraz z opisem służą do objaśnienia zasad wynalazku.

Pełne i umożliwiające zrozumienie ujawnienia przedstawionego wynalazku, w tym jego najkorzystniejszy przykład realizacji, skierowane do przeciętnego specjalisty w dziedzinie zostało podane w niniejszym opisie wynalazku, który odnosi się do załączonych figur rysunku, na których:

Fig. 1 przedstawia przekrój jednego z przykładów realizacji silnika turbospalinowego, który może być wykorzystywany w samolocie, zgodnie z aspektami przedmiotowej tematyki.

Fig. 2 przedstawia przekrój sprężarki wysokoprężnej, ilustrujący umiejscowienie w niej zespołu rozrusznika;

Fig. 3 przedstawia widok perspektywiczny zespołu rozrusznika, zgodnie z przedstawionymi tutaj przykładami realizacji;

Fig. 4 przedstawia widok z boku zespołu rozrusznika, ilustrując dalej jego cechy; oraz

Fig. 5 przedstawia przekrój zespołu rozrusznika, ogólnie w płaszczyźnie przecięcia 5-5, zaznaczonej na Fig. 3, ilustrując jego cechy wewnętrzne.

Poniżej przedstawiono szczegółowe odniesienia do przykładów realizacji wynalazku, a jeden lub więcej przykładów zilustrowano na rysunku. Każdy przykład został podany w celu objaśnienia wynalazku a nie jego ograniczania. Faktycznie, dla specjalisty w dziedzinie będzie oczywiste, że można stworzyć różne modyfikacje i odmiany w przedstawionym wynalazku bez odchodzenia od zakresu albo idei wynalazku. Na przykład, cechy zilustrowane lub opisane jako część jednego przykładu realizacji mogą być użyte w innym przykładzie realizacji dla otrzymania jeszcze innego przykładu realizacji. Zatem, przyjmuje się, że przedstawiony wynalazek obejmuje takie modyfikacje i odmiany jako mieszczące się w zakresie załączonych zastrzeżeń i ich równoważników.

Odnosząc się do rysunku, Fig. 1 ilustruje przekrój wentylatorowego silnika turbospalinowego 10 („silnik turbowentylatorowy 10) według jednego z przykładów realizacji, który może być wykorzystywany w samolocie zgodnie z aspektami przedstawionej tematyki, przy czym pokazano silnik turbowentylatorowy 10 mający wzdłużną, lub osiowo centryczną, oś 12 rozciągającą się przelotowo, podaną jako

PL 231 367 B1 odniesienie. Na ogół, silnik turbowentylatorowy 10 może zawierać wewnętrzny silnik turbospalinowy (ang. core gas turbinę engine) (oznaczony ogólnie oznaczeniem odsyłającym 14) i sekcję 16 wentylatora usytuowaną przed nim, patrząc zgodnie z kierunkiem przepływu. Silnik wewnętrzny 14 może ogólnie zawierać zasadniczo rurową obudowę zewnętrzną 18, która wyznacza pierścieniowy wlot 20. Dodatkowo, zewnętrzna obudowa 18 może jeszcze obejmować i podtrzymywać sekcję 22 sprężarki niskoprężnej, dla zwiększania ciśnienia powietrza wchodzącego do silnika wewnętrznego 14 do pierwszego poziomu ciśnienia. Sekcja 24 wysokoprężnej sprężarki wielostopniowej o przepływie osiowym może wtedy przyjmować sprężone powietrze z sekcji 22 sprężarki niskoprężnej i dalej zwiększać ciśnienie tego powietrza. Sprężone powietrze wychodzące z sekcji 24 wysokoprężnej sprężarki może wtedy wpływać do komory spalania 26, gdzie w strumień sprężonego powietrza wtryskuje się paliwo, a otrzymywana mieszanina spala się w komorze spalania 26. Wysokoenergetyczne produkty spalania kieruje się z komory spalania 26 poprzez kanał gorących gazów silnika turbowentylatorowego 10 do sekcji 28 turbiny wysokoprężnej, dla napędzania sekcji 24 wysokoprężnej sprężarki poprzez wał 30 części wysokoprężnej, a potem do sekcji 32 turbiny niskoprężnej dla napędzania sekcji 22 niskoprężnej sprężarki i sekcji 16 wentylatora poprzez wał 34 części niskoprężnej, ogólnie współśrodkowy zwałem 30 części wysokoprężnej. Po uruchomieniu każdej z sekcji 28 i 32 turbiny, produkty spalania mogą być usuwane z wewnętrznego silnika 14 turbospalinowego poprzez dyszę wylotową 36, dla wywołania siły ciągu napędu odrzutowego.

Dodatkowo, jak pokazano na Fig. 1 sekcja 16 wentylatora silnika turbowentylatorowego 10 może z reguły zawierać obrotowy zespół 38 wirnika wentylatorowego o przepływie osiowym otoczony pierścieniową obudową 40 wentylatora. Specjalista w dziedzinie uwzględni, że obudowa 40 wentylatora może być podtrzymywana w stosunku do wewnętrznego silnika 14 przez wiele zasadniczo promieniowych łopatek kierowniczych 42 (ang. vanes) rozmieszczonych obwodowo w wylocie. W takim układzie obudowa 40 wentylatora może obejmować zespół 38 wirnika wentylatora i odpowiednie dla niego łopatki 44 wirnika wentylatora. Ponadto, sekcja odpływowa 46 obudowy 40 wentylatora może rozciągać się ponad zewnętrzną częścią wewnętrznego silnika 14 tak, że określa wtórny, lub obejściowy, kanał 48 przepływu powietrza, zapewniając dodatkową siłę ciągu napędu odrzutowego.

Należy uwzględnić, że w kilku przykładach realizacji wał 34 części niskoprężnej może być bezpośrednio połączony z zespołem 38 wirnika wentylatora, dla otrzymania konfiguracji napędu bezpośredniego. Alternatywnie, wał 34 części niskoprężnej może być połączony z zespołem 38 wirnika wentylatora poprzez element redukujący szybkość 37 (np. mechanizm redukcyjny lub przekładnię redukcyjną), dla otrzymania konfiguracji napędu pośredniego, lub motoreduktora. Taki(-e) element(-y) redukujący(-e) szybkość może(-gą) być także wprowadzony(-e) pomiędzy inne, odpowiednie wały i/lub rolki wewnątrz silnika, gdy jest to pożądane lub wymagane.

Podczas pracy silnika turbowentylatorowego 10 należy uwzględnić że początkowy strumień powietrza (wskazany strzałką 50) może wchodzić do silnika turbowentylatorowego 10 poprzez podłączony wlot 52 w obudowie 40 wentylatora. Następnie strumień 50 powietrza przechodzi przez łopatki 44 wentylatora i rozdziela się na pierwszy strumień sprężonego powietrza (wskazany strzałką 54), który przemieszcza się przez kanał 48, i drugi strumień sprężonego powietrza, (wskazany strzałką 56), który wchodzi do sekcji 22 sprężarki niskoprężnej. Potem zwiększa się ciśnienie drugiego strumienia 56 sprężonego powietrza i wchodzi ono do sekcji 24 wysokoprężnej sprężarki (jak wskazano strzałką 58). Po zmieszaniu się z paliwem i spalaniu wewnątrz komory spalania 26, produkty 60 spalania wychodzą z komory spalania 26 i przepływają przez sekcję 28 turbiny wysokoprężnej. Następnie, produkty 60 spalania przepływają przez sekcję 32 turbiny niskoprężnej i wychodzą dyszą wylotową 36, dając siłę ciągu silnika 10.

Razem z silnikiem turbowentylatorowym 10, silnik wewnętrzny 14 turbiny służy podobnym celom i jest w podobnym otoczeniu dla działających na ziemi turbin gazowych, silników turboodrzutowych, w których stosunek pierwszej części strumienia 54 powietrza do drugiej części strumienia 56 powietrza jest mniejszy niż dla silnika turbowentylatorowego, i bezprzewodowych silników wentylatorowych, w których sekcja 16 wentylatora jest pozbawiona pierścieniowej obudowy 40 wentylatora.

Fig. 2-5 ilustrują różne elementy i cechy zespołu rozrusznika 100 do rozruchu silnika turbowentylatorowego 10. A dokładniej Fig. 2 pokazuje przekrój sekcji 24 wysokoprężnej sprężarki ilustrujący położenie w niej zespołu rozrusznika. Fig. 3-5 stanowią odpowiednio: widok perspektywiczny, widok z boku i przekrój zespołu rozrusznika 100.

PL 231 367 B1

Jak zilustrowano na Fig. 2-5, zespół rozrusznika 100 określa kierunek osiowy wskazany strzałką 90, kierunek promieniowy wskazany strzałką 92, oraz kierunek obwodowy wskazany strzałką 94. Ogólnie, kierunek osiowy rozciąga się wzdłuż osi wzdłużnej 12, kierunek promieniowy rozciąga się prostopadle na zewnątrz od osi wzdłużnej 12, a kierunek obwodowy rozciąga się koncentrycznie wokół osi wzdłużnej 12.

Jak zilustrowano na Fig. 2, sekcja 24 wysokoprężnej sprężarki ma promieniowo wewnętrzną ścianę 146 i promieniowo zewnętrzną ścianę 150, które określają pierścieniowy kanał 108, przez który przepływa strumień 56 powietrza. Kanał 108 ma wiele łopatek kierowniczych (ang.vanes) 110 (tylko jedna jest pokazana) i wiele łopatek wirnikowych (ang. blades) 112 sprężarki (tylko jedna jest pokazana). Wiele łopatek wirnikowych 112 sprężarki obrotowo łączy się zwałem 30 części wysokoprężnej.

Zespół rozrusznika 100 może być umieszczony w sekcji 24 wysokoprężnej sprężarki silnika turbowentylatorowego 10. W szczególności, zespół rozrusznika 100 może być umieszczony w komorze rozrusznika albo w misce olejowej 102 w sekcji 24 wysokoprężnej sprężarki silnika turbowentylatorowego 10. Komorę 102 rozrusznika wyznaczają łącznie ściana 142 komory rozrusznika usytuowana przed zespołem rozrusznika, patrząc zgodnie z kierunkiem przepływu, ściana 144 komory rozrusznika usytuowana za zespołem rozrusznika, patrząc zgodnie z kierunkiem przepływu, oraz części wału 30 części wysokoprężnej, wału 34 części niskoprężnej i promieniowo wewnętrzna ściana 146. Zespół łożyskowy 104, usytuowany przed zespołem rozrusznika, patrząc zgodnie z kierunkiem przepływu, pozwala na odpowiednią rotację pomiędzy wałem 34 części niskoprężnej a ścianą 142 komory rozrusznika usytuowaną przed zespołem rozrusznika, patrząc zgodnie z kierunkiem przepływu. Podobnie zespół łożyskowy 106 usytuowany za zespołem rozrusznika, patrząc zgodnie z kierunkiem przepływu, pozwala na odpowiednią rotację pomiędzy wałem 30 części wysokoprężnej a ścianą 144 komory rozrusznika usytuowaną za zespołem rozrusznika, patrząc zgodnie z kierunkiem przepływu. Zespoły łożyskowe 104,106, usytuowane przed i za zespołem rozrusznika, patrząc zgodnie z kierunkiem przepływu, mogą być łożyskami kulkowymi, jak zilustrowano na Fig. 2, albo mogą być innego odpowiedniego rodzaju zespołem łożyskowym.

Korzystnie komora 102 rozrusznika jest wypełniona środkiem smarującym (np. olejem), który jednocześnie smaruje i chłodzi zespoły łożyskowe 104, 106. W takim układzie zacisk 114 może spinać szczelinę pomiędzy zakończeniem wału 30 części wysokoprężnej, usytuowanym przed zespołem rozrusznika, patrząc zgodnie z kierunkiem przepływu, a wałem 34 części niskoprężnej, aby zapobiegać przepływowi środka smarującego pomiędzy nimi. To znaczy, że zacisk 114 oddziela komorę 102 rozrusznika od wnętrza wału 30 części wysokoprężnej i wału 34 części niskoprężnej. Korzystnie zacisk 114 pozwala na niezależne obracanie wału 30 części wysokoprężnej i wału 34 części niskoprężnej, (tj. z różnymi prędkościami obrotowymi). Jednak komora 102 rozrusznika może nie być wypełniona środkiem smarującym czy chłodziwem.

Ściana montażowa 116 rozciąga się promieniowo do wewnątrz od ściany 142 komory rozrusznika dla dopasowania z kryzą 122 rozciągającą się promieniowo na zewnątrz od zespołu rozrusznika 100. Ściana montażowa 116 może mieć wiele otworów 126 dla montowania do ściany, które są spasowane z wieloma otworami 124 kołnierza 122. Wiele otworów 124 kołnierza i wiele otworów 126 w ścianie montażowej może mieć wiele mocowań (niepokazane) dla zabezpieczenia zespołu rozrusznika 100 na ścianie montażowej 116. Chociaż ściana montażowa 116 i kołnierz 122 mogą być połączone przez spawanie, lub inną odpowiednią metodą.

Zespół rozrusznika 100 obrotowo łączy się z zakończeniem 148 umieszczonym przed zespołem rozrusznika, patrząc zgodnie z kierunkiem przepływu, wału 30 części wysokoprężnej. W takim układzie, zespół rozrusznika 100, po uaktywnieniu, obraca wał 30 części wysokoprężnej i wiele łopatek wirnikowych 112 turbiny, przez co wprowadza strumień powietrza 56 do komory spalania 26. W alternatywnych przykładach realizacji, zespół rozrusznika 100 może łączyć się z wałem 30, 34 części nisko- lub wysokoprężnej w sekcji 22 sprężarki niskoprężnej, sekcji 28 turbiny wysokoprężnej, albo 32 turbiny niskoprężnej.

Jak zilustrowano na Fig. 3-5, zespół rozrusznika 100 ma obudowę 118, która zawiera rozrusznik 152. Obudowa 118 ma pierwsze 154 i drugie 156 zakończenie. Korzystnie obudowa 118 jest pierścieniowa, co wyznacza centralny kanał przelotowy 138 obudowy ze średnicą 140 centralnego kanału przelotowego. Obudowa 118 rozciąga się obwodowo wokół wału 30 części wysokoprężnej i wału 34 części niskoprężnej. W takim układzie centralny kanał przelotowy 138 obudowy zapewnia prześwit dla wału 30 części wysokoprężnej i wału 34 części niskoprężnej. W takim układzie średnica 140 centralnego kanału przelotowego obudowy może być relatywnie większa niż średnica zewnętrzna wału 30 części wysokoprężnej. Obudowa 118 może rozciągać się promieniowo do wewnątrz, albo promieniowo na zewnątrz, od pierwszego 154 do drugiego 156 zakończenia.

PL 231 367 B1

Korzystnie rozrusznik 152 jest rozrusznikiem elektrycznym. W takim układzie rozrusznik 152 zawiera stojan 130 i wirnik 132. W skrócie, stojan 130 wywołuje obroty wirnika 132, gdy prąd elektryczny zasila rozrusznik 152. Wirnik 132 może być wałem pierścieniowym, jak zilustrowano na Fig. 5, ale również może być wałem litym.

W rozruszniku 152 może być zastosowany dowolny odpowiedni silnik elektryczny, w tym silnik DC lub AC. Korzystnie rozrusznik 152 zasila się prądem elektrycznym z baterii, albo innego źródła prądu elektrycznego, takiego jak generator (niepokazany). W innych przykładach realizacji, rozrusznik 152 może być rozrusznikiem hydraulicznym, rozrusznikiem pneumatycznym, lub rozrusznikiem dowolnego innego rodzaju.

Kołnierz 122 rozciąga się promieniowo na zewnątrz od obudowy 118. Kołnierz 122 może być trwale zamocowany (np. przez spawanie), albo może być integralną częścią obudowy 118. Jak wspomniano w skrócie powyżej, kołnierz 122 może mieć wiele otworów 124 kołnierza, które są dopasowane do otworów 126 w ścianie montażowej (Fig. 2) i w które umieszczane są mocowania (niepokazane), służące do połączenia zespołu rozrusznika 100 ze ścianą montażową 116. Wiele otworów 124 kołnierza może być rozmieszczonych wokół całego obwodu kołnierza 122, jak pokazano na Fig. 3, lub tylko na jego części. Ponadto, wiele otworów 124 kołnierza może być równomiernie rozmieszczonych wokół obwodu kołnierza 122, jak zilustrowano na Fig. 2, albo mogą one być rozmieszczone nieregularnie. W alternatywnych przykładach realizacji, kołnierz 122 może rozciągać się tylko wokół części obudowy 118.

Obudowa 118 może mieć pierścieniową piastę 158, mającą promieniowo zewnętrzną ścianę 160 rozciągającą się osiowo na zewnątrz od pierwszego zakończenia 154. W takim układzie, centralny kanał przelotowy 138 obudowy przechodzi przez piastę 158. W jednym z przykładów realizacji, centralny kanał przelotowy 138 obudowy może rozszerzać się promieniowo na zewnątrz, gdy centralny kanał przelotowy 138 obudowy rozciąga się osiowo do wewnątrz poprzez piastę 158. Chociaż średnica 140 centralnego kanału przelotowego może być jednakowa. Piasta 158 może być integralnie, albo trwale złączona z obudową 118. Korzystnie promieniowo zewnętrzna ściana 160 jest ścięta, jak zilustrowano na Fig. 4-5; chociaż promieniowo zewnętrzna ściana 160 może być równoległa do linii osi centralnej 12.

Ponadto, zespół rozrusznika 100 zawiera jeszcze pierścieniową obręcz 120 rozciągającą się osiowo na zewnątrz od drugiego zakończenia 156 obudowy 118. W takim układzie, obręcz 120 ma promieniowo wewnętrzną powierzchnię 164 i centralny kanał przelotowy 160 obręczy, mający średnicę 136 centralnego kanału przelotowego obręczy. Ta średnica 136 centralnego kanału przelotowego obręczy korzystnie jest mniejsza niż średnica 140 centralnego kanału przelotowego obudowy. Jednak średnica 136 centralnego kanału przelotowego obręczy może mieć taki sam wymiar jak średnica 140 centralnego kanału przelotowego obudowy. Obręcz 120 ma także średnicę zewnętrzną 134.

Obręcz 120 selektywnie obrotowo łączy się z obudową 118. W szczególności, obręcz 120 łączy się napędowo z wirnikiem 132 poprzez sprzęgło 162, które selektywnie obrotowo łączy się i rozłącza z obręczą 120 i wirnikiem 132. Sprzęgło 162 łączy obręcz 120 i wirnik 132 gdy aktywuje się rozrusznik 152 i rozłącza obręcz 120 i wirnik 132, gdy rozrusznik 152 jest nieaktywny. W ten sposób obręcz 120 może obracać się względem obudowy 118. W alternatywnym wykonaniu, obręcz 120 i wirnik 132 mogą być trwale złączone. Czyli obręcz 120 nie może obrotowo odłączyć się od wirnika 132.

Ponadto, obręcz 120 przenosi napęd na wał 30 części wysokoprężnej. A dokładniej, promieniowo wewnętrzna powierzchnia 164 obręczy ma wielowypusty 166, które zaczepiają się z uzupełniającymi wielowypustami 128 (Fig. 2) na wale 30 części wysokoprężnej. Czyli każdy z wielowypustów 166 na obręczy 120 jest dopasowany do sąsiadujących wielowypustów 128 na wale 30 części wysokoprężnej. W takim układzie, wielowypusty 166 i wielowypusty 128 przenoszą moment z obręczy 120 na wał 30 części wysokoprężnej.

Zespół rozrusznika 100 może być używany do rozruchu silnika turbospalinowego 10. Gdy rozrusznik 152 nie jest uaktywniony, (tj. nie uruchamia silnika 10), sprzęgło 162 rozłącza obręcz 120 i wirnik 132. W takim układzie obręcz 120 może obracać się swobodnie bez obracania wirnika 132 gdy obraca się wał 30 części wysokoprężnej. Gdy rozrusznik 152 jest uaktywniony, (tj. uruchamia silnik 10), wtedy sprzęgło 162 łączy obrotowo obręcz 120 i wirnik 132. Gdy rozrusznik 152 otrzymuje prąd elektryczny to stojan130 wywołuje obroty wirnika 132 względem stojana 130 przez co obraca się obręcz 120. Wielowypusty 166 i wielowypusty 128 przenoszą obroty na wał 30 części wysokoprężnej, który z kolei obraca łopatki wirnikowe 112 sprężarki. Gdy silnik turbowentylatorowy 10 wystartuje to sprzęgło 162 rozłącza obręcz 120 i wirnik 132 pozwalając na obracanie wału 30 części wysokoprężnej i kołnierza 120 bez obracania wirnika 132. Alternatywnie, obręcz 120 i wirnik 132 mogą pozostać złączone podczas działania silnika turbowentylatorowego 1 0 aby, np. wytwarzać energię elektryczną.

PL 231 367 Β1

W tym pisemnym opisie wykorzystuje się przykłady celem ujawnienia wynalazku, w tym jego najlepszy przykład realizacji, a także umożliwia się specjaliście w dziedzinie zrealizowanie wynalazku, obejmujące wykonanie i zastosowanie dowolnych urządzeń lub układów i stosowanie dowolnych związanych z nimi sposobów postępowania. Zakres ochrony wynalazku jest określony w zastrzeżeniach patentowych i może obejmować inne przykłady, które przyjdą na myśl specjaliście w dziedzinie. Takie inne przykłady mają mieścić się w zakresie zastrzeżeń patentowych jeśli zawierają elementy strukturalne, które nie różnią się od dosłownego języka zastrzeżeń, albo jeśli zawierają równoważne elementy strukturalne z nieistotnymi różnicami w stosunku do dosłownego języka zastrzeżeń.

Oznaczenie	Element
10	silnik turbowentylatorowy
12	oś /linia centralna/
14	silnik wewnętrzny
16	sekcja wentylatora
18	obudowa zewnętrza
20	pierścieniowy wlot
22	sekcja niskoprężna sprężarki
24	sekcja wysokoprężna sprężarki
26	komora spalania
28	sekcja turbiny wysokoprężnej
30	wał części wysokoprężnej
32	sekcja turbiny niskoprężnej
34	wał części niskoprężnej
36	dysza wylotowa
37	reduktor/element redukujący/
38	zespół wirnika wentylatora
40	pierścieniowa obudowa wentylatora
42	wylotowe łopatki kierownicze
44	łopatki wirnika wentylatora
46	sekcja odpływowa
48	kanał przepływu powietrza
50	strumień powietrza
52	wlot

PL 231 367 Β1

Oznaczenie	Element
54	strzałka
56	strumień powietrza
58	strzałka
60	produkty spalania
90	kierunek osiowy
92	kierunek promieniowy
94	kierunek obwodowy
100	zespół rozrusznika
102	komora rozrusznika
104	przedni osiowy zespół łożyskowy
106	tylny osiowy zespół łożyskowy
108	kanał sprężarki
110	łopatki kierownicze
112	łopatki wirnikowe sprężarki
114	zacisk
116	ściana montażowa
118	obudowa
120	obręcz
122	kołnierz
124	otwory kołnierza
126	otwory w ścianie montażowej
128	wielowypusty na wale HP (części wysokoprężnej)
130	stojan
132	wirnik
134	zewnętrzna średnica obręczy
136	średnica centralnego kanału przelotowego obręczy
138	centralny kanał przelotowy obudowy
140	średnica centralnego kanału przelotowego obudowy
142	przednia ściana komory rozrusznika

PL 231 367 Β1

Oznaczenie	Element
144	tylna ściana komory rozrusznika
146	wewnętrzna ściana kanału sprężarki
148	przednie zakończenie wału części wysokoprężnej
150	zewnętrzna ściana kanału sprężarki
152	rozrusznik
154	pierwsze zakończenie obudowy
156	drugie zakończenie obudowy
158	piasta
160	kanał przelotowy obręczy
162	sprzęgło
164	promieniowo wewnętrzna powierzchnia obręczy
166	wielowypusty na obręczy

Zastrzeżenia patentowe

Claims (20)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ rozruchowy turbiny gazowej, zawierający wał, łączący sprężarkę i turbinę, znamienny tym, że zawiera:

   pierścieniową obudowę (118) rozciągającą się obwodowo wokół wału, przy czym pierścieniowa obudowa (118) znajduje się w komorze rozrusznika (102), kołnierz (122) rozciągający się promieniowo na zewnątrz od pierścieniowej obudowy (118) dla zamontowania pierścieniowej obudowy (118) do stacjonarnej ściany wewnątrz komory (102) rozrusznika;

   rozrusznik (152) umieszczony w pierścieniowej obudowie (118) w komorze (102) rozrusznika; oraz obręcz (120) obrotowo przyłączoną do pierścieniowej obudowy (118) i selektywnie przyłączaną do rozrusznika (152), przy czym obręcz (120) ma promieniowo wewnętrzną powierzchnię (164) mającą wielowypusty (166) do zazębiania z wałem, przy czym rozrusznik (152), po uaktywnieniu obraca obręcz (120), która obraca wał dla uruchomienia turbiny gazowej.
2. 2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że wał obejmuje wał (30) części wysokoprężnej.
3. 3. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że obręcz (120) obrotowo łączy się z górnym zakończeniem (148) wału (30) części wysokoprężnej, patrząc zgodnie z kierunkiem przepływu.
4. 4. Układ zastrz. 3, znamienny tym, że pierścieniowa obudowa (118) rozciąga się obwodowo wokół wału (30) części wysokoprężnej i wału (34) części niskoprężnej.
5. 5. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że pierścieniowa obudowa (118) ma drugie osiowe zakończenie (156) i pierwsze osiowe zakończenie (154), a ponadto obręcz (120) obrotowo łączy się z drugim osiowym zakończeniem (156) i pierścieniową piastą (158) rozciągającą się osiowo na zewnątrz od pierwszego osiowego zakończenia (154).
6. 6. Układ według zastrz. 5, znamienny tym, że obręcz (120) rozciąga się osiowo na zewnątrz od drugiego osiowego zakończenia (156) pierścieniowej obudowy (118).
7. 7. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że kołnierz (122) ma wiele otworów (124) przelotowych.

   PL 231 367 B1
8. 8. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że pierścieniowa obudowa (118) jest umieszczona w komorze (102) rozrusznika w sekcji (24) wysokoprężnej sprężarki.
9. 9. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że rozrusznik (152) stanowi rozrusznik elektryczny.
10. 10. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że rozrusznik (152) stanowi rozrusznik hydrauliczny lub rozrusznik pneumatyczny.
11. 11. Turbina gazowa, zawierająca:

    sekcję sprężarki;

    komorę spalania;

    sekcję turbiny;

    wał łączący sprężarkę i turbinę; znamienna tym, że zawiera:

    pierścieniową obudowę (118) rozciągającą się obwodowo wokół wału, przy czym pierścieniowa obudowa (118) znajduje się w komorze rozrusznika (102), kołnierz (122) rozciągający się promieniowo na zewnątrz od pierścieniowej obudowy (118) dla zamontowania pierścieniowej obudowy (118) do stacjonarnej ściany wewnątrz komory (102) rozrusznika;

    rozrusznik (152) umieszczony w pierścieniowej obudowie (118) w komorze (102) rozrusznika; oraz obręcz (120) obrotowo przyłączoną do pierścieniowej obudowy (118) i selektywnie przyłączaną do rozrusznika (152), przy czym obręcz (120) ma promieniowo wewnętrzną powierzchnię (164) mającą wielowypusty (166) do zazębiania z wałem, przy czym rozrusznik (152), po uaktywnieniu obraca obręcz (120), która obraca wał dla uruchomienia turbiny gazowej.
12. 12. Turbina według zastrz. 11, znamienna tym, że wał obejmuje wał (30) części wysokoprężnej.
13. 13. Turbina według zastrz. 12, znamienna tym, że obręcz (120) obrotowo łączy się z górnym zakończeniem (148) wału (30) części wysokoprężnej, patrząc zgodnie z kierunkiem przepływu.
14. 14. Turbina według zastrz, 13, znamienna tym, że pierścieniowa obudowa (118) rozciąga się obwodowo wokół wału (30) części wysokoprężnej i wału (34) części niskoprężnej.
15. 15. Turbina według zastrz. 11, znamienna tym, że pierścieniowa obudowa (118) ma pierwsze osiowe zakończenie (154) i drugie osiowe zakończenie (156), a ponadto obręcz (120) obrotowo łączy się z drugim osiowym zakończeniem (156) i pierścieniową piastą (158) rozciągającą się osiowo na zewnątrz od pierwszego osiowego zakończenia (154).
16. 16. Turbina według zastrz. 15, znamienna tym, że obręcz (120) rozciąga się osiowo na zewnątrz od drugiego osiowego zakończenia (156) pierścieniowej obudowy (118).
17. 17. Turbina według zastrz. 11, znamienna tym, że kołnierz (122) ma wiele otworów (124) przelotowych.
18. 18. Turbina według zastrz. 11, znamienna tym, że pierścieniowa obudowa (118) jest umieszczona w komorze (102) rozrusznika w sekcji (24) wysokoprężnej sprężarki.
19. 19. Turbina według zastrz. 11, znamienna tym, że rozrusznik (152) stanowi rozrusznik elektryczny.
20. 20. Turbina według zastrz. 11, znamienna tym, że rozrusznik (152) stanowi rozrusznik hydrauliczny lub rozrusznik pneumatyczny.