一種集成提供高壓氣體的輔助動(dòng)力裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域，特別涉及一種集成提供高壓空氣的輔助動(dòng)力裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的輔助動(dòng)力裝置主要用于飛機(jī)、車輛以及艦船上，主要為搭載該裝置的載體提供電能以及提供4bar左右壓力的空氣。
[0003]然而此種結(jié)構(gòu)的輔助動(dòng)力裝置，對(duì)能夠提供4bar空氣的性能要求非常的苛刻，要求其隨著轉(zhuǎn)速流量的變化維持穩(wěn)定的壓力輸出，從而使得此輔助動(dòng)力裝置的結(jié)構(gòu)非常的復(fù)雜O
[0004]同時(shí)使用輔助動(dòng)力裝置的載體上，搭載有相應(yīng)的液壓系統(tǒng)，其動(dòng)力一般也是由輔助動(dòng)力裝置來(lái)提供。但是液壓系統(tǒng)的可靠性較差，發(fā)生輕微的泄漏也會(huì)導(dǎo)致液壓系統(tǒng)的失效。
[0005]輔助動(dòng)力裝置提供的4bar左右的空氣有一部分會(huì)通過(guò)增壓裝置壓縮至250bar以上，滿足其他方面的需求。該增壓裝置一般采用容積式壓縮機(jī)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，如果采用高壓空氣代替液壓系統(tǒng)，則需要大幅的增加增壓系統(tǒng)的體積和重量，同時(shí)作為驅(qū)動(dòng)的電機(jī)重量也會(huì)大幅增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)【背景技術(shù)】的不足，本發(fā)明提供整體集成解決方案的輔助動(dòng)力裝置，采用非匹配流量的壓氣機(jī)渦輪串聯(lián)主機(jī)結(jié)構(gòu)，通過(guò)兩級(jí)減速齒輪箱，驅(qū)動(dòng)啟發(fā)一體電機(jī)以及渦旋泵頭，為載體提供所需的電能，各種壓力的空氣以及高于250bar壓力的空氣。本發(fā)明通過(guò)壓氣機(jī)提供該裝置所有結(jié)構(gòu)需要的空氣，通過(guò)齒輪箱充分利用燃燒熱能，使得整個(gè)輔助動(dòng)力裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制調(diào)節(jié)邏輯簡(jiǎn)單、可靠性高等特點(diǎn)。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種集成提供高壓氣體的輔助動(dòng)力裝置，包括驅(qū)動(dòng)電能產(chǎn)生機(jī)構(gòu)、中壓穩(wěn)定氣體產(chǎn)生機(jī)構(gòu)和高壓氣體產(chǎn)生機(jī)構(gòu)，其中驅(qū)動(dòng)電能產(chǎn)生機(jī)構(gòu)包括燃燒室
(2)，渦輪(3)、齒輪箱(8)、啟發(fā)一體電機(jī)(9)，壓氣機(jī)⑴與燃燒室⑵相連，燃燒室(2)與渦輪(3)相連，所述的高壓氣體產(chǎn)生機(jī)構(gòu)包括冷卻器(6)，渦旋泵頭(7)，冷卻器(6)與壓氣機(jī)(I)輸出口相連，經(jīng)冷卻后再送入渦旋泵頭(7)，其特征在于:所述的渦輪(3)、壓氣機(jī)(I)、齒輪箱(8)為單軸串聯(lián)結(jié)構(gòu)，齒輪箱(8)與啟發(fā)一體電機(jī)(9)和渦旋泵頭(7)連接。其有益效果是:將燃燒室燃燒產(chǎn)生熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽⒖赏ㄟ^(guò)該熱能產(chǎn)生中壓氣體和高壓氣體，使該裝置啟動(dòng)后，可長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，且體積小。
[0008]根據(jù)如上所述的集成提供高壓氣體的輔助動(dòng)力裝置，其特征在于:所述的中壓穩(wěn)定氣體產(chǎn)生機(jī)構(gòu)包括調(diào)節(jié)閥(4)和穩(wěn)壓閥(5)。
[0009]根據(jù)如上所述的集成提供高壓氣體的輔助動(dòng)力裝置，其特征在于:所述的齒輪箱
(8)為兩級(jí)減速齒輪箱。
[0010]根據(jù)如上所述的集成提供高壓氣體的輔助動(dòng)力裝置，其特征在于:它還包括電機(jī)控制器(10)，所述的電機(jī)控制器(10)將啟發(fā)一體電機(jī)(9)發(fā)出的高頻交流電轉(zhuǎn)化為所需標(biāo)準(zhǔn)的電能輸出。
[0011]根據(jù)如上所述的集成提供高壓氣體的輔助動(dòng)力裝置，其特征在于:所述的所述的渦旋泵頭(7)為多級(jí)壓縮，每一級(jí)出來(lái)的空氣都會(huì)進(jìn)入冷卻器(6)降溫后再進(jìn)入下一級(jí)壓縮。其有益效果是:減小泵頭的耗功，并最終將壓力提高至250bar以上輸出。
[0012]根據(jù)如上所述的集成提供高壓氣體的輔助動(dòng)力裝置，其特征在于:所述的渦旋泵頭(7)轉(zhuǎn)速不小于6000rpm。其有益效果是:這樣可以減小渦旋泵頭體積，減小齒輪箱的體積，簡(jiǎn)化整個(gè)裝置的結(jié)構(gòu)和重量。
[0013]根據(jù)如上所述的集成提供高壓氣體的輔助動(dòng)力裝置，其特征在于:所述的壓氣機(jī)
(I)采用非匹配流量壓氣機(jī)，壓氣機(jī)的壓比通過(guò)多級(jí)壓縮可以做到10以上。其有益效果是:可以大幅降低渦旋泵頭所需要的體積，簡(jiǎn)化整個(gè)裝置的結(jié)構(gòu)。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明的整體集成提供高壓空氣的輔助動(dòng)力裝置的基本結(jié)構(gòu)原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0016]I一壓氣機(jī)；2—燃燒室；3—禍輪；4一調(diào)節(jié)閥；5—穩(wěn)壓閥；6—冷卻器；7—禍旋泵頭；8—齒輪箱；9一啟發(fā)一體電機(jī)；10 —電機(jī)控制器。
[0017]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做出說(shuō)明。
[0018]如附圖1所示，本發(fā)明的整體集成提供高壓空氣的輔助動(dòng)力裝置包括壓氣機(jī)1，燃燒室2，渦輪3，調(diào)節(jié)閥4，穩(wěn)壓閥5，冷卻器6，渦旋泵頭7，齒輪箱8，啟發(fā)一體電機(jī)9和電機(jī)控制器10，其中齒輪箱8為兩級(jí)減速齒輪箱，壓氣機(jī)I最好為非匹配流量的壓氣機(jī)I。
[0019]本裝置包括驅(qū)動(dòng)電能產(chǎn)生機(jī)構(gòu)、中壓穩(wěn)定氣體產(chǎn)生機(jī)構(gòu)和高壓氣體產(chǎn)生機(jī)構(gòu)，其中驅(qū)動(dòng)電能產(chǎn)生機(jī)構(gòu)包括燃燒室2，渦輪3、齒輪箱8、啟發(fā)一體電機(jī)9和電機(jī)控制器10，壓氣機(jī)I與燃燒室2通過(guò)較粗的管子連接，燃燒室2與渦輪3連接，其中壓氣機(jī)I流量的60%以上氣體可以進(jìn)入燃燒室2，燃燒室2產(chǎn)生的高溫氣體燃?xì)怛?qū)動(dòng)渦輪3做功。渦輪3可通過(guò)齒輪箱8推動(dòng)啟發(fā)一體電機(jī)9和渦旋泵頭7工作，電機(jī)控制器10將啟發(fā)一體電機(jī)9發(fā)出的高頻交流電轉(zhuǎn)化為所需標(biāo)準(zhǔn)的電能輸出。
[0020]中壓穩(wěn)定氣體產(chǎn)生機(jī)構(gòu)包括排氣比例調(diào)節(jié)閥4以及穩(wěn)壓閥5，調(diào)節(jié)閥4最好為排氣比例調(diào)節(jié)閥4，壓氣機(jī)I輸出的氣體一部分輸入調(diào)節(jié)閥4以及穩(wěn)壓閥5，通過(guò)調(diào)節(jié)閥4和穩(wěn)壓閥5的聯(lián)動(dòng)調(diào)解，得到壓力范圍為Iba至1bar的穩(wěn)定壓力空氣。
[0021]高壓氣體產(chǎn)生機(jī)構(gòu)包括冷卻器6，渦旋泵頭7，冷卻器6與壓氣機(jī)I輸出口相連接，經(jīng)冷卻后再送入渦旋泵頭7。其中渦旋泵頭7為多級(jí)壓縮，每一級(jí)出來(lái)的空氣都會(huì)進(jìn)入冷卻器6降溫后再進(jìn)入下一級(jí)壓縮，減小泵頭的耗功，并最終將壓力提高至250bar以上輸出。本發(fā)明的渦旋泵頭7轉(zhuǎn)速不小于6000rpm，通過(guò)齒輪箱獲得所需驅(qū)動(dòng)能量，這樣可以減小渦旋泵頭7體積，減小齒輪箱的體積，簡(jiǎn)化整個(gè)裝置的結(jié)構(gòu)和重量。
[0022]為了克服一般輔助動(dòng)力裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造復(fù)雜和控制調(diào)節(jié)邏輯復(fù)雜等缺陷，本發(fā)明的輔助動(dòng)力裝置還具有以下結(jié)構(gòu)特點(diǎn):渦輪3、非匹配流量的壓氣機(jī)1、齒輪箱8為單軸串聯(lián)結(jié)構(gòu)，齒輪箱8再與啟發(fā)一體電機(jī)9和渦旋泵頭7連接，即渦輪3轉(zhuǎn)動(dòng)可推動(dòng)壓氣機(jī)1、齒輪箱8旋轉(zhuǎn)；齒輪箱8再驅(qū)動(dòng)啟發(fā)一體電機(jī)9和渦旋泵頭7工作。這樣可以通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)將非匹配流量的壓氣機(jī)I的流量設(shè)計(jì)為渦輪3所需流量和中亞、高壓氣體所需引氣流量之和，壓氣機(jī)的壓比通過(guò)兩級(jí)壓縮可以做到10以上，產(chǎn)生中壓氣體和高壓氣體，且體積小。
[0023]本發(fā)明的啟動(dòng)過(guò)程如下:啟發(fā)一體電機(jī)9先接入外部電源，由電機(jī)控制器10按設(shè)定規(guī)律控制啟動(dòng)，通過(guò)齒輪箱8帶動(dòng)壓氣機(jī)I，渦輪3所在的主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，排氣比例調(diào)節(jié)閥4開(kāi)啟相應(yīng)開(kāi)度，排出多余空氣，用于降低整機(jī)啟動(dòng)負(fù)載，整機(jī)轉(zhuǎn)速通過(guò)怠速后，電機(jī)控制器10斷開(kāi)提供給啟發(fā)一體電機(jī)9的電源，并將功能由電機(jī)驅(qū)動(dòng)切換為逆變整流，根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)換輸出啟發(fā)一體電機(jī)9產(chǎn)生的電能。這樣可以大幅減少機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性，通過(guò)一個(gè)裝置實(shí)現(xiàn)了兩種重要功能，減小了體積，減輕了重量。
[0024]本發(fā)明的輔助動(dòng)力裝置的工作工程為:空氣由壓氣機(jī)I吸入，壓氣機(jī)I將Ibar的空氣壓縮至1bar后排出，壓縮后的空氣分為三路，第一路為主路，該路的空氣流量占?jí)簹鈾C(jī)I流量的60%以上，進(jìn)入燃燒室2和燃料定壓燃燒后，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)怛?qū)動(dòng)渦輪3做功，渦輪3和壓氣機(jī)I為單軸串聯(lián)結(jié)構(gòu)，渦輪3驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)I做功后，再驅(qū)動(dòng)齒輪箱8將能量傳遞給啟發(fā)一體電機(jī)9和渦旋泵頭7 ;第二路為中壓引氣，通過(guò)排氣比例調(diào)節(jié)閥4以及穩(wěn)壓閥5聯(lián)動(dòng)調(diào)解，得到所需的壓力小于1bar的穩(wěn)定壓力空氣；第三路提供渦旋泵頭7進(jìn)一步增壓，在通過(guò)冷卻器6降溫后，進(jìn)入渦旋泵頭7進(jìn)一步加壓，將壓力提高至250bar以上，渦旋泵頭7為多級(jí)壓縮，每一級(jí)出來(lái)的空氣都會(huì)進(jìn)入冷卻器6降溫后再進(jìn)入下一級(jí)壓縮，減小泵頭的耗功；電機(jī)控制器10在啟動(dòng)和停車時(shí)作為控制啟發(fā)一體電機(jī)9作為動(dòng)力源帶動(dòng)整個(gè)裝置運(yùn)行，在裝置正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)控制器10將啟發(fā)一體電機(jī)9發(fā)出的高頻交流電轉(zhuǎn)化為所需標(biāo)準(zhǔn)的電能輸出。
[0025]本發(fā)明的輔助動(dòng)力裝置的作用:第一為發(fā)電，即啟發(fā)一體電機(jī)9輸出電能，供給所在載體設(shè)備的電子儀器及蓄電池；第二為輸出壓力小于1bar的空氣，供給送風(fēng)，增壓，相關(guān)空調(diào)及儲(chǔ)氣罐充氣使用；第三為輸出壓力大于250bar的空氣，供給給高壓儲(chǔ)氣罐及高壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，主要是用于主發(fā)動(dòng)機(jī)的再啟動(dòng)以及驅(qū)動(dòng)大型調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種集成提供高壓氣體的輔助動(dòng)力裝置，包括驅(qū)動(dòng)電能產(chǎn)生機(jī)構(gòu)、中壓穩(wěn)定氣體產(chǎn)生機(jī)構(gòu)和高壓氣體產(chǎn)生機(jī)構(gòu)，其中驅(qū)動(dòng)電能產(chǎn)生機(jī)構(gòu)包括燃燒室(2)，渦輪(3)、齒輪箱(8)、啟發(fā)一體電機(jī)(9)，壓氣機(jī)⑴與燃燒室⑵相連，燃燒室⑵與渦輪⑶相連，所述的高壓氣體產(chǎn)生機(jī)構(gòu)包括冷卻器(6)，渦旋泵頭(7)，冷卻器(6)與壓氣機(jī)(I)輸出口相連，經(jīng)冷卻后再送入渦旋泵頭(7)，其特征在于:所述的渦輪(3)、壓氣機(jī)(1)、齒輪箱(8)為單軸串聯(lián)結(jié)構(gòu)，齒輪箱(8)與啟發(fā)一體電機(jī)(9)和渦旋泵頭(7)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成提供高壓氣體的輔助動(dòng)力裝置，其特征在于:所述的中壓穩(wěn)定氣體產(chǎn)生機(jī)構(gòu)包括調(diào)節(jié)閥(4)和穩(wěn)壓閥(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集成提供高壓氣體的輔助動(dòng)力裝置，其特征在于:所述的齒輪箱(8)為兩級(jí)減速齒輪箱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集成提供高壓氣體的輔助動(dòng)力裝置，其特征在于:它還包括電機(jī)控制器(10)，所述的電機(jī)控制器(10)將啟發(fā)一體電機(jī)(9)發(fā)出的高頻交流電轉(zhuǎn)化為所需標(biāo)準(zhǔn)的電能輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集成提供高壓氣體的輔助動(dòng)力裝置，其特征在于:所述的渦旋泵頭(7)為多級(jí)壓縮，每一級(jí)出來(lái)的空氣都會(huì)進(jìn)入冷卻器(6)降溫后再進(jìn)入下一級(jí)壓縮。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集成提供高壓氣體的輔助動(dòng)力裝置，其特征在于:所述的渦旋泵頭(7)轉(zhuǎn)速不小于6000rpm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集成提供高壓氣體的輔助動(dòng)力裝置，其特征在于:所述的壓氣機(jī)(I)采用非匹配流量壓氣機(jī)，壓氣機(jī)的壓比通過(guò)多級(jí)壓縮做到10以上。
【專利摘要】本發(fā)明涉及燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域，特別涉及一種集成提供高壓空氣的輔助動(dòng)力裝置。本發(fā)明提供采用非匹配流量的壓氣機(jī)渦輪串聯(lián)主機(jī)結(jié)構(gòu)，通過(guò)兩級(jí)減速齒輪箱，驅(qū)動(dòng)啟發(fā)一體電機(jī)以及渦旋泵頭，為載體提供所需的電能，各種壓力的空氣以及高于250bar壓力的空氣。本發(fā)明通過(guò)壓氣機(jī)提供該裝置所有結(jié)構(gòu)需要的空氣，通過(guò)齒輪箱充分利用燃燒熱能，使得整個(gè)輔助動(dòng)力裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制調(diào)節(jié)邏輯簡(jiǎn)單、可靠性高等特點(diǎn)。
【IPC分類】F02C6-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104863713
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510296898
【發(fā)明人】林峰
【申請(qǐng)人】林峰
【公開(kāi)日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年6月3日