專利名稱：輔助液壓動力生成系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃氣渦輪機，特別是涉及一種用于所述燃氣渦輪機的輔助液壓動力生成系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代的渦扇提供動力(或供能)的飛機(或航空器)中，應(yīng)急動力源需要用來在極端可能的主動力源，例如發(fā)動機驅(qū)動的液壓泵和/或發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機等的有效性完全喪失的情況下對飛行表面進行控制。對于相對小的飛機而言，這種動力由儲存在飛機電池組中的能量來提供。對于相對較大的飛機而言，沖壓式空氣渦輪機(ram air turbine (RAT))設(shè)置有集成的發(fā)電機或輔助液壓泵用以在應(yīng)急情況下進行調(diào)配。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的一個示例性方面，提供一種液壓動力生成系統(tǒng)，所述液體動力生成系統(tǒng)包括有包含渦輪機的第一軸。風扇被耦合到所述第一軸，所述風扇以自轉(zhuǎn)狀態(tài)有效的驅(qū)動所述第一軸，在所述自轉(zhuǎn)狀態(tài)中，所述渦輪機沒有向所述風扇提供轉(zhuǎn)動驅(qū)動。輔助可變排量液壓泵，所述輔助可變排量液壓泵選擇性地由在所述自轉(zhuǎn)狀態(tài)中的所述第一軸驅(qū)動， 從而增加液壓動力源。按照本發(fā)明的另一示例性方面，提供一種輔助液壓動力生成的方法，所述方法包括嚙合耦合器，以將低壓軸耦合到輔助可變排量液壓泵，以允許從所述輔助可變排量液壓泵向飛機液壓系統(tǒng)提供經(jīng)壓縮的流體流，從而增加液壓動力源。


對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本發(fā)明的這些和其它特點將會從下面的所公開的非限制性實施例的詳細描述中變得更為明顯。伴隨詳細描述的附圖可以簡要地說明如下
圖1是沿發(fā)動機縱向軸線通過燃氣渦輪發(fā)動機取的示意性剖面視圖；以及圖2是液壓動力生成系統(tǒng)的示意圖。
具體實施例方式圖1圖示出一種諸如用于推進的燃氣輪機(或燃氣渦輪發(fā)動機)的燃氣渦輪發(fā)動機10的總體示意圖。在一個公開的非限制性實施例中示意性地圖示出兩軸(或兩芯軸 (spool))高涵道(或高旁路)渦扇發(fā)動機(two spool high bypass turbofan engine)的同時，應(yīng)當理解的是，本發(fā)明所公開的內(nèi)容適用于其它燃氣渦輪發(fā)動機構(gòu)形或配置，這些構(gòu)形或配置包括例如用于生成動力或者發(fā)電的燃氣渦輪，渦輪噴氣式發(fā)動機，低涵道(或低旁路)渦扇發(fā)動機，渦輪軸發(fā)動機等等。發(fā)動機10包括核心發(fā)動機部段(或發(fā)動機核心部分(core engine section)), 所述核心發(fā)動機部段裝放有低壓軸(或低軸系(low spool)) 14和高壓軸(高軸系(high spool)) Μ。風扇20直接或者通過相互嚙合的結(jié)構(gòu)(或齒輪傳動機構(gòu)(geared architecture)) G耦合或聯(lián)接到低壓軸M (參見圖2)。高壓軸M包括高壓壓縮機沈和高壓渦輪機觀。燃燒室30布置或配置在高壓壓縮機沈和高壓渦輪機觀之間。低壓軸和高壓軸14，M關(guān)于發(fā)動機的轉(zhuǎn)動軸線A旋轉(zhuǎn)。在壓縮機16和沈中被壓縮的空氣與燃料混合，在燃燒室30中燃燒，且在渦輪機 18和28中進行膨脹。在壓縮機16和沈中受到壓縮的空氣以及在渦輪機18和28中得到膨脹的燃料混合物可以稱作是沿著核心燃氣路徑的熱燃氣流股。渦輪機18和觀響應(yīng)于膨脹直接或通過所述嚙合的結(jié)構(gòu)驅(qū)動壓縮機16，沈和風扇20。參見圖2，液壓動力生成系統(tǒng)40利用風扇的自轉(zhuǎn)狀態(tài)(wind-milling condition) 來向飛機液壓系統(tǒng)H提供動力。液壓動力生成系統(tǒng)40大體包括加速齒輪箱(或加速傳動裝置)44，耦合器(或聯(lián)結(jié)器)46以及輔助液壓泵48。液壓動力生成系統(tǒng)40利用風扇20的自轉(zhuǎn)狀態(tài)，所述風扇連接到低壓軸14，該軸典型地稱之為m軸。液壓動力生成系統(tǒng)40可選擇性地運行或操作以在自轉(zhuǎn)狀態(tài)期間維持用于所述飛機液壓系統(tǒng)H的所希望的載荷或負載壓力。液壓動力生成系統(tǒng)40也可以用作應(yīng)急動力或電力，以替換或輔助典型的沖壓式空氣渦輪機(Ram Air Turbine (RAT))，從而減少用來裝載所述沖壓式空氣渦輪機所需要的重量、尺寸和空間。在自轉(zhuǎn)狀態(tài)中，低壓軸14響應(yīng)于由氣流驅(qū)動的風扇20進行旋轉(zhuǎn)，但是低壓渦輪部段18并不提供轉(zhuǎn)動輸入。自轉(zhuǎn)狀態(tài)可能會在許多情形過程中發(fā)生，例如在發(fā)動機停轉(zhuǎn)(或飛機失速)或者低壓渦輪部段18中的點火或燃燒失敗期間發(fā)生。 加速齒輪箱44大體上包括低壓軸齒輪50，所述低壓軸齒輪與齒輪軸52嚙合，所述齒輪軸又與小齒輪討嚙合。齒輪軸52和小齒輪M可分別由加速齒輪箱44內(nèi)的軸承56 來支撐。由齒輪箱44驅(qū)動的中空軸(quill shaft) 58連接于小齒輪M，以驅(qū)動耦合器46 的輸入側(cè)。應(yīng)當理解的是，可以替代地或附加地提供各種齒輪布置或配置。諸如離心式離合器等的耦合器46布置或配置在加速齒輪箱44和輔助液壓泵48 之間，從而選擇性地耦合低壓軸14于其上。在一個示例中，低壓軸14的轉(zhuǎn)速在正常的發(fā)動機運行條件下可以大約是自轉(zhuǎn)狀態(tài)速度的八倍。結(jié)果，可能希望的是，耦合器46在預(yù)定的轉(zhuǎn)速之上將低壓軸14與輔助液壓泵48脫開耦合或脫開聯(lián)接。結(jié)果，在經(jīng)歷了自轉(zhuǎn)狀態(tài)期間的較低轉(zhuǎn)速過程中輔助液壓泵48的參數(shù)可被選定為提供所希望的性能。耦合器46可包括一組(或一套)連接到中空軸58的壓力板60A，彈簧加載的活塞 62以及相對應(yīng)的成組(或成套)的板60B。只要在需要輔助液壓動力時，彈簧加載的活塞62 的一側(cè)就通過諸如螺線管操作的閥等的控制閥64進行加壓，所述控制閥可以由飛機飛行控制計算機(FCC) 66或其它裝置激勵或供能，所述其它裝置例如是飛行員手動操作的開關(guān) 68等?？刂蒲b置運行或操作對彈簧加載的活塞62的一側(cè)減壓，以通過耦合器46將中空軸 58連接到輔助液壓泵48。當液壓動力需求不需要使用系統(tǒng)40時耦合器46有效的將低壓軸14卸載，并與輔助液壓泵48斷開連接，以使運行壽命最大化，因為輔助液壓泵48對于其大部分壽命來說典型地被維持在休眠模式中。低壓軸14通過耦合器46和加速齒輪箱44驅(qū)動諸如可變排量壓力補償泵等的輔助液壓泵48，以高于低壓軸14的速度運行，從而使被壓縮的流體的體積輸送最大化。輔助液壓泵48可以是可變排量液壓泵或者包括(示意性圖示出的)流體控制回路70，所述流體控制回路70被集成到輔助液壓泵48中或者與之分開，從而響應(yīng)于載荷流動需求增加或降低排量，由此維持用于所述飛機液壓系統(tǒng)H的所希望的載荷壓力。流體控制回路70運行或操作來感應(yīng)載荷壓力并調(diào)整泵排量，以維持恒定的壓力，這與來自液壓系統(tǒng)H的流動需求無關(guān)。在一個非限制性實施例中，輔助液壓泵48的排放口 72通過止回閥74連接到飛機液壓系統(tǒng)H，以允許被壓縮的流體僅從輔助液壓泵48流動到所述液壓系統(tǒng)H。應(yīng)當理解的是，可以替代地或附加地設(shè)置各種流動控制裝置。在另一個非限制性實施例中，輔助液壓泵48可以包括卸載閥76，以在起動期間或者在自轉(zhuǎn)狀態(tài)產(chǎn)生的動力不足以防止停轉(zhuǎn)(或失速)情況時將輔助液壓泵48維持在最小的排量。系統(tǒng)40因此使用非運行的發(fā)動機的自轉(zhuǎn)狀態(tài)，以增加其它液壓動力源(如以附圖標記S示意性圖示出的)，所述其它液壓動力源是例如發(fā)動機驅(qū)動的泵或者電動機驅(qū)動的泵等等，從而例如降低各動力源的尺寸和重量，減少從運行的發(fā)動機(或多個發(fā)動機)或APU的所述高壓軸提取的動力，減少從運行的發(fā)動機(或多個發(fā)動機)或APU驅(qū)動的發(fā)電機消耗的電力，所述發(fā)電機另外需要用于電動機驅(qū)動的泵(EMPs)，以及減少用于諸如沖壓式空氣渦輪機(RAT)等的其它應(yīng)急動力系統(tǒng)的儲備所需要的重量，尺寸和空間。應(yīng)當理解的是，相對位置術(shù)語，例如“向前”、“在后部”、“上部”、“下面”、“在上方”、 “在下面”等等是相對應(yīng)飛行器的正常運行高度，而并非視為對本發(fā)明的限制。前面的描述是示例性的而不是受其中的內(nèi)容的限制?；谏厦嫠虒У膬?nèi)容本發(fā)明的許多修改和變型都是可能的。但是，對于本發(fā)明已經(jīng)公開了各個實施例來說，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認識到某些修改和變型落入到本發(fā)明范圍之內(nèi)。因此，應(yīng)當理解的是，在本發(fā)明的權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)，本發(fā)明可在具體描述的內(nèi)容之外來實施。基于此理由，所附權(quán)利要求應(yīng)當被視為用來確定本發(fā)明的真實的范圍和內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種液壓動力生成系統(tǒng)，所述液體動力生成系統(tǒng)包括包括渦輪機的第一軸；耦合所述第一軸的風扇，所述風扇以自轉(zhuǎn)狀態(tài)有效的驅(qū)動所述第一軸，在所述自轉(zhuǎn)狀態(tài)中，所述渦輪機沒有向所述風扇提供轉(zhuǎn)動驅(qū)動；以及輔助可變排量液壓泵，所述輔助可變排量液壓泵選擇性地由在所述自轉(zhuǎn)狀態(tài)中的所述第一軸驅(qū)動，從而增加液壓動力源。
2.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，其還包括位于所述第一軸和所述輔助可變排量液壓泵之間的加速齒輪箱。
3.按照權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，其還包括位于所述加速齒輪箱和所述輔助可變排量液壓泵之間的耦合器，用來選擇性地用處于自轉(zhuǎn)狀態(tài)中的所述第一軸驅(qū)動發(fā)電機。
4.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一軸是低壓軸。
5.按照權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述耦合器是離合器。
6.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助可變排量液壓泵的排放口通過止回閥連接到飛機液壓系統(tǒng)，以允許加壓的流體僅從所述輔助可變排量液壓泵流動到所述飛機液壓系統(tǒng)。
7.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，其還包括卸載閥，在起動期間所述卸載閥將所述輔助可變排量液壓泵維持在最小排量。
8.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，其還包括卸載閥，在自轉(zhuǎn)生成的動力不足以防止停轉(zhuǎn)情況時所述卸載閥將所述輔助可變排量液壓泵維持在最小排量。
9.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述液壓動力源是發(fā)動機驅(qū)動的泵。
10.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述液壓動力源是發(fā)電機驅(qū)動的泵。
11.一種輔助液壓動力生成的方法，所述方法包括嚙合耦合器，以將低壓軸耦合到輔助可變排量液壓泵，以允許從所述輔助可變排量液壓泵向飛機液壓系統(tǒng)提供經(jīng)壓縮的流體流。
12.按照權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述耦合器響應(yīng)于進入自轉(zhuǎn)狀態(tài)的所述低壓軸將所述低壓軸耦合到所述輔助可變排量液壓泵。
13.按照權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述耦合器響應(yīng)于手動致動的情況將所述低壓軸耦合到所述輔助可變排量液壓泵。
14.按照權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，其還包括將所述輔助可變排量液壓泵維持在最小排量。
15.按照權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，其還包括在自轉(zhuǎn)生成的動力不足以防止停轉(zhuǎn)情況時將所述輔助可變排量液壓泵維持在最小排量以增加液壓動力源。
全文摘要
本發(fā)明提供一種液壓動力生成系統(tǒng)，它包括有包含渦輪機的第一軸。耦合第一軸的風扇，風扇以自轉(zhuǎn)狀態(tài)有效的驅(qū)動第一軸，在自轉(zhuǎn)狀態(tài)中，渦輪機沒有向所述提供轉(zhuǎn)動驅(qū)動。輔助可變排量液壓泵選擇性地由自轉(zhuǎn)狀態(tài)中的第一軸驅(qū)動，從而增加液壓動力源。
文檔編號F02C7/32GK102383943SQ20111019577
公開日2012年3月21日 申請日期2011年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月13日
發(fā)明者L. 雅克斯 D., A. 肯迪爾 M. 申請人:哈米爾頓森德斯特蘭德公司