Узел отводной трубы, стартер-генератор и способ установки узла отводной трубы в стартер-генератор
Изобретение относится к вращающимся электрическим устройствам, таким как высокоскоростные стартеры-генераторы для газотурбинных двигателей и, в частности, к узлу отводной трубы для стартера-генератора. Узел отводной трубы для соединения корпуса стартера-генератора, который содержит отводную трубу с первым концом, который находится внутри корпуса, и вторым концом, соединенным с основанием отводной трубы; а также один или более кронштейнов для прикрепления отводной трубы к корпусу. Корпус содержит основание отводной трубы, которое изготовлено встроенным в корпус. Форма, установка и размещение узла отводной трубы могут обеспечить то, что стартер-генератор смазан должным образом, и, следовательно, должным образом функционирует. Также представлены стартер-генератор и способ установки в него узла отводной трубы. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к вращающимся электрическим устройствам, таким как высокоскоростные стартеры-генераторы для газотурбинных двигателей и, в частности, к узлу отводной трубы для стартера-генератора.
Воздушный летательный аппарат может содержать различные виды вращающихся электрических устройств, таких как, например, генераторы, моторы и стартеры-генераторы. Стартеры-генераторы могут быть использованы как в качестве стартера, так и генератора.
Стартер-генератор помещен внутри корпуса. Корпус содержит компоненты стартера-генератора и смазочную жидкость для смазки компонентов стартера-генератора. Уровень масла контролируют посредством узла отводной трубы, который обычно изготовлен встроенным в корпус. При приготовлении к пуску или обслуживанию стартера-генератора, смазочную жидкость вливают в корпус. Как только смазочная жидкость достигает уровня верха узла отводной трубы, смазочная жидкость начинает течь через узел отводной трубы, указывая на то, что стартер-генератор готов к эксплуатации.
Раскрытие изобретения
Узел отводной трубы для соединения с корпусом стартера-генератора содержит отводную трубу с первым концом, расположенным внутри корпуса, и вторым концом, соединенным с основанием отводной трубы; и один или более кронштейнов для прикрепления отводной трубы к корпусу. Корпус содержит основание отводной трубы, встроенное в корпус.
Способ установки узла отводной трубы в стартер-генератор с корпусом включает выравнивание узла отводной трубы внутри корпуса так, чтобы узел отводной трубы был направлен для отвода масла через отводную трубу, когда масло в корпусе достигает определенного уровня, и соединение окончания узла отводной трубы с приемочной частью корпуса. Приемочная часть корпуса имеет проток для отвода масла из отводной трубы за пределы корпуса. Способ дополнительно включает прикрепление узла отводной трубы к корпусу.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 иллюстрирует функциональная блок-схема системы синхронного стартера-генератора.
Фиг. 2А иллюстрирует вид в перспективе стартера-генератора.
Фиг. 2В иллюстрирует вид в перспективе стартера-генератора с отсеченной частью корпуса стартера-генератора для обзора узла отводной трубы.
Фиг. 2С иллюстрирует вид в поперечном разрезе корпуса стартера-генератора.
Фиг. 2D иллюстрирует задний вид сзади корпуса стартера-генератора в перспективе.
Фиг. 3А иллюстрирует вид в перспективе узла отводной трубы.
Фиг. 3В иллюстрирует вид в поперечном разрезе узла отводной трубы.
Осуществление изобретения
На Фиг. 1 схематически изображена функциональная блок-схема одного из вариантов осуществления системы 20 стартера-генератора 20. Данная система 20 стартера-генератора, в целом известная как бесщеточный стартер-генератор переменного тока, содержит генератор на постоянном магните (PMG) 22, возбудитель 24, главный генератор 26, блок управления стартера-генератора 28 и один или более выпрямителей 30. Система 20 стартера-генератора может быть использована в качестве стартера-генератора для газотурбинного двигателя в воздушном летательном аппарате, космической, морской, наземной или иной связанной с транспортными средствами сфере, где используются газотурбинные двигатели. Для применения в воздушных летательных аппаратах, газотурбинные двигатели используют для передвижения (например, главный двигатель воздушного летательного аппарата) и/или для питания (например, вспомогательная силовая установка (APU)). Следует понимать, однако, что настоящее изобретение не ограничено в использовании в сочетании с определенным видом электрических устройств. Таким образом, несмотря на то, что настоящее изобретение для удобства в объяснении, изображено и описано как используемое в стартере-генераторе, следует понимать, что оно может быть применено в других электрических устройствах.
Когда систему 20 стартера-генератора эксплуатируют в качестве генератора, все роторы совершают вращение - ротор 32 PMG 22, ротор 34 возбудителя 24 и ротор 36 главного стартера-генератор 26. В то время как ротор 32 PMG совершает вращение, PMG 22 генерирует и подает мощность переменного тока в блок управления стартера-генератора 28, который, в свою очередь, подает мощность постоянного тока в статор 38 возбудителя 24. Ротор 34 возбудителя, в свою очередь, подает мощность переменного тока в выпрямитель 30. Выпрямитель 30 выдает мощность постоянного тока и подает его на ротор 36 главного стартера-генератора, который, в свою очередь, выдает мощность переменного тока из статора 40 главного стартера-генератора. Система 20 стартера-генератора может подавать выходную мощность с множеством частот, или как вариант, может быть использована система передач для эксплуатации стартера-генератора с постоянной скоростью и, таким образом, подачи постоянной частоты. Выходная мощность из статора 40 главного стартера-генератора обычно представляет собой трехфазное электропитание переменного тока.
Когда систему 20 стартера-генератора эксплуатируют как стартерный двигатель, мощность переменного тока подается на статор 38 возбудителя и статор 40 главного стартера-генератора из, например, блока питания переменного тока в блок управления 28 стартера-генератора для принуждения ротора 36 главного стартера-генератора к вращению. В то время как ротор 36 главного стартера-генератора совершает вращение, ротор 32 PMG и возбудитель ротора 34 также совершают вращение. Устройство, определяющее положение, такое как резольвер 44, может также быть включено в систему 20 стартера-генератора для подачи сигнального представления о положении ротора 36 стартера-генератора блоку управления стартера-генератора 28. Данный позиционный сигнал используется для контроля мощности переменного тока, подаваемой на статор 40 главного стартера-генератора и к возбудителю 24 таким образом, чтобы получить максимальный крутящий момент.
На Фиг. 2А изображен вид в перспективе стартера-генератора 20. Фиг. 2В представляет собой вид в перспективе корпуса 50 стартера-генератора 20 с частью корпуса 50, отсеченной для обзора узла отводной трубы 60. Фиг. 2С представляет собой вид в поперечном разрезе корпуса 50 стартера-генератора 20 с узлом отводной трубы 60 и Фиг. 2D представляет собой задний вид корпуса и узла отводной трубы 60 стартера-генератора в перспективе. На Фиг. 2B-2D изображен корпус 50 с внутренними компонентами стартера-генератора, удаленными лишь с целью обзора.
Фиг. 2A-2D содержат корпус 50 стартера-генератора 20 с основанием 52 узла отводной трубы и узлом 60 отводной трубы. Основание 52 узла отводной трубы может быть изготовлено встроенным в корпус 50 и содержит проем 53 для вмещения узла 60 отводной трубы и протока 54. Узел 60 отводной трубы содержит отводную трубу 62 с передним концом 64 и вторым концом 66, основной кронштейн 68, боковой кронштейн 70, уплотнение 72 и крепления 74а и 74b. Крепления 74а и 74b могут быть, например, болтами. Уплотнение 72 может быть кольцевым уплотнением. Отводная труба 62 может быть произведена из металлического материала, например алюминия (включая сплавы), или иных материалов, в зависимости от требований системы.
Основной кронштейн 68 и боковой кронштейн 70 могут быть соединены с отводной трубой 62 посредством сварки. В другом варианте осуществления, отводная труба 62 и кронштейны 68, 70 могут быть изготовлены как единое целое. Основной кронштейн 68 вставляет основание 52 узла отводной трубы в проем 53, формируя текущий поток от первого конца 66 отводной трубы 62 через проток 54 основания 52 узла отводной трубы и за пределы корпуса 50. Основной кронштейн 68 дополнительно прикрепляет отводную трубу 62 к корпусу 50, при помощи крепления 74а присоединяя основной кронштейн 68 к корпусу 50, а крепление 74b присоединяет боковой кронштейн 70 к корпусу 50. Уплотнение 72 уплотняет соединение между основанием отводной трубы 52 и узлом 60 отводной трубы для обеспечения отсутствия течи.
При обслуживании стартера-генератора 20 или подготовке стартера-генератора 20 к эксплуатации, масло заливается в корпус 50. Масло собирается в нижней части корпуса 50, и как только оно достигает вершины первого конца 66 отводной трубы 62, масло попадает в первый конец 66 отводной трубы 62 и вытекает из узла 60 отводной трубы через проток 54, не наполняя более корпус 50. Это показывает, что наполнение или обслуживание выполнено. Крайне важно наличие определенного количества масла в стартере-генераторе 20 для надлежащей эксплуатации. Изменение уровня масла увеличивает необходимое обслуживание стартера-генератора.
Узел 60 отводной трубы, изготовленный отдельно от корпуса 50, позволяет узлу отводной трубы 60 быть расположенным для поддержания надлежащих уровней масла безотносительно ориентации стартера-генератора 20. В предшествующих системах, узел отводной трубы изготавливали как единое целое с корпусом 50 и подгоняли к определенному уровню. Это значит, что если стартер-генератор был под наклоном, как в некоторых сферах применения, например, в конкретных условиях авиации, уровни масла могли не оставаться постоянными и оттекать больше или меньше, в зависимости от наклона и направления стартера-генератора 20. Раскрытая конфигурация устраняет данный недостаток.
Узел 60 отводной трубы изготавливают отдельно от корпуса 50, позволяя узлу 60 отводной трубы быть расположенным с наклоном или с направлением установки с учетом того, чтобы поддерживать желаемые уровни масла. Изготовление узла 60 отводной трубы отдельно от корпуса 50 и соединение узла 60 отводной трубы с корпусом 50 помогает поддерживать устойчивый, воспроизводимый уровень масла, в то же время, обеспечивая большее разнообразие направлений установки стартера-генератора 20. Дополнительно, это дает возможность более гибкой системы, где узел 60 отводной трубы может быть расположен в любом месте, где бы не находилось пространство в стартере-генераторе, и дает возможность первому концу 66 быть расположенным в наиболее желаемой точке в стартере-генераторе 20 для поддержания постоянных уровней масла. Это обеспечивает то, что стартер-генератор 20 пребывает смазанным и работает плавно.
На Фиг. 3А изображен вид в перспективе узла 60 отводной трубы, а Фиг. 3В представляет собой вид в поперечном разрезе узла 60 отводной трубы. Узел 60 отводной трубы содержит отводную трубу 62 с первым концом 64 и вторым концом 66, основным кронштейном 68 и боковым кронштейном 70.
Как описано выше, в показанном примере, отводная труба 62 приварена к основному кронштейну 68 и направлена под углом от основного кронштейна 68. Отводная труба 62 затем изгибается и принимает горизонтальное направление второго конца 66, который отводит масло, когда оно достигает данного уровня внутри корпуса 50. Основной кронштейн 68 и боковой кронштейн 70 соединены с корпусом 50 при помощи креплений 74а, 74b для закрепления узла 60 отводной трубы в желаемом направлении и на уровне внутри корпуса 50 (см. Фиг. 2A-2D).
Угол изгиба, направление второго конца 66, а также размещение и размер кронштейнов 68, 70 проиллюстрированы лишь с целью примера. В других вариантах осуществления отводная труба может иметь отличные направление, размеры и/или форму. Поскольку отводная труба изготовлена отдельно от корпуса, узел 60 отводной трубы имеет гибкую архитектуру, так что он может быть изготовлен и размещен внутри корпуса 50 для предохранения от наклона или различных направлений установки стартера-генератора 20. Форма, установка и размещение узла 60 отводной трубы могут обеспечить то, что стартер-генератор смазан должным образом, и, следовательно, должным образом функционирует.
Вместе с тем, что узел 60 отводной трубы изображен с двумя кронштейнами 74а и 74b, это сделано лишь с целью примера, и он может содержать большее или меньшее количество кронштейнов для прикрепления узла 60 отводной трубы к корпусу 50.
Следует понимать, что схожие номера позиций определяют аналогичные или схожие элементы в пределах нескольких чертежей. Также следует понимать, что хотя конкретная компоновка раскрыта в описываемом варианте осуществления, могут быть полезны и иные компоновки.
Несмотря на то, что показана конкретная последовательность этапов, описана и заявлена, следует понимать, что этапы могут быть осуществлены в любом порядке, раздельно или совместно, если не указано иное, и также использовать настоящее изобретение.
Вместе с тем, изобретение было описано со ссылкой на примерные варианты осуществления и специалистам в области техники должно быть понятно, что могут быть осуществлены различные изменения, и данные элементы могут быть заменены аналогами в пределах объема изобретения. В дополнение, могут быть осуществлены многочисленные видоизменения для приспособления конкретной ситуации или материала к идее изобретения в пределах ее основного объема. Следовательно, предполагается, что изобретение не ограничено конкретным раскрытым вариантом(вариантами) осуществления, но что изобретение включает все варианты осуществления в пределах объема прилагаемой формулы изобретения.
1. Узел отводной трубы для присоединения к корпусу стартера-генератора с основанием отводной трубы, встроенным в корпус, причем узел отводной трубы содержит:
отводную трубу с первым концом, расположенным внутри корпуса, и вторым концом, соединенным с основанием отводной трубы; и
один или более кронштейнов для прикрепления отводной трубы к корпусу, уплотнение, соединяющее отводную трубу и основание отводной трубы.
2. Узел отводной трубы по п. 1, отличающийся тем, что один или более кронштейнов содержат первый кронштейн, закрепленный вокруг второго конца отводной трубы для по меньшей мере частичной посадки основания отводной трубы в корпус.
3. Узел отводной трубы по п. 2, отличающийся тем, что по меньшей мере один кронштейн дополнительно содержит второй кронштейн, прикрепляющий отводную трубу к корпусу.
4. Узел отводной трубы по п. 3, отличающийся тем, что первый кронштейн и второй кронштейн приварены к отводной трубе.
5. Узел отводной трубы по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что отводная труба является алюминиевой.
6. Стартер-генератор, который содержит:
корпус, окружающий стартер-генератор со встроенным основанием узла отводной трубы, который имеет проем и проток для приема жидкости, выполненный с возможностью жидкости вытекать из корпуса; и
узел отводной трубы, соединенный с и исходящий из проема в основании узла отводной трубы, формирующий поток из первого конца узла отводной трубы через проток за пределы корпуса,
причем узел отводной трубы имеет форму и направление для регулирования уровней масла внутри корпуса таким образом, что поддерживается минимальный уровень масла в корпусе при любых направлениях стартера-генератора.
7. Стартер-генератор по п. 6, отличающийся тем, что узел отводной трубы содержит отводную трубу с первым концом для приема жидкости и вторым концом для соединения с основанием отводной трубы для отвода жидкости в протоке в основание узла отводной трубы.
8. Стартер-генератор по п. 7, отличающийся тем, что узел отводной трубы дополнительно содержит первую соединительную часть, прикрепленную ко второму концу для соединения отводной трубы с проемом в основании узла отводной трубы.
9. Стартер-генератор по п. 8, который дополнительно содержит уплотнение между первой соединительной частью и основанием узла отводной трубы.
10. Стартер-генератор по п. 8, который отличается тем, что первая соединительная часть содержит кронштейн, прикрепленный вокруг второго конца отводной трубы и соединенный с корпусом при помощи креплений.
11. Стартер-генератор по п. 8, отличающийся тем, что дополнительно содержит вторую соединительную часть для прикрепления отводной трубы к корпусу.
12. Стартер-генератор по п. 11, отличающийся тем, что вторая соединительная часть содержит кронштейн, который прикрепляют к стороне отводной трубы, и соединен с корпусом при помощи креплений.
13. Стартер-генератор по п. 12, который отличается тем, что первая соединительная часть и вторая соединительная часть прикреплены к отводной трубе при помощи сварки.
14. Способ установки узла отводной трубы в стартер-генератор с корпусом, который включает:
выравнивание узла отводной трубы внутри корпуса таким образом, чтобы узел отводной трубы был направлен для отвода масла через отводную трубу, когда масло в корпусе достигает определенного уровня;
соединение конца узла отводной трубы с приемочной частью корпуса, при этом приемочная часть корпуса имеет проток для отвода масла из отводной трубы за пределы корпуса; и
прикрепление узла отводной трубы к корпусу,
при этом этап прикрепления узла отводной трубы к корпусу включает в себя соединение одного или более кронштейнов узла отводной трубы с корпусом при помощи одного или более креплений, причем один или более кронштейнов содержат:
первый кронштейн, прикрепленный вокруг конца отводной трубы в узле отводной трубы, причем первый кронштейн входит по меньшей мере частично внутрь приемочной части корпуса; и
второй кронштейн, соединенный со стороной отводной трубы и с корпусом.
