BRPI0800089B1 - conjunto compreendendo uma caixa de engrenagens para uma turbina a gás e turbina a gás provida com o mesmo - Google Patents

Abstract

MOTOR DE ARRANQUE/GERADOR PARA UMA TURBINA A GÁS, CONJUNTO COMPREENDENDO UMA CAIXA DE ENGRENAGENS PARA UMA TURBINA A GÁS, E, TURBINA A GÁS. Um motor de arranque/gerador de turbina a gás inclui: um módulo de gerador incluindo um primeiro invólucro, um gerador alojado no primeiro invólucro, e uma primeira árvore constrangida para girar com o rotor do gerador, se projetando do primeiro invólucro, e levando um primeiro membro de acoplamento mecânico; um módulo de excitador, incluindo um segundo invólucro, um excitador alojado no segundo invólucro, e uma segundas árvore distinta da primeira árvore, constrangido para girar com o rotor do excitador, se projetando do segundo invólucro, e levando um segundo membro de acoplamento mecânico; e uma conexão elétrica incluindo um retificador e pelo menos um conector para conectar o circuito secundário do excitador ao circuito primário do gerador. Os membros de acoplamento mecânicos são acoplados a urna roda de transmissão comum ou a rodas de transmissão diferentes respectivas de uma caixa de engrenagens da turbina a gás.

Description

Fundamento da Invenção

[0001] A invenção relaciona-se a suprir com turbinas a gás, e mais particularmente a montar um motor de arranque/gerador (S/G) em uma caixa de engrenagens, ou uma caixa de engrenagens adicional. O campo de aplicação da invenção é aquele de turbinas a gás para motores aeronáuticos para aviões ou helicópteros, e também aquele de unidades de energia auxiliares (APUs).

[0002] Em uma turbina a gás, certas partes de equipamento ou "acessórios" são acionados por uma transmissão mecânica usando potência mecânica tirada de uma árvore de turbina. A transmissão mecânica inclui um jogo de rodas de transmissão alojadas em um invólucro e é chamada uma caixa de engrenagens ou como uma caixa de engrenagens adicional. Acessórios incluem em particular várias bombas para produzir energia hidráulica, para entregar combustível ou lubrificante, e também um ou mais S/Gs elétricos.

[0003] Enquanto uma turbina a gás está em operação, o ou cada S/G atua como um gerador de eletricidade e produz eletricidade que energiza o um ou mais centros de distribuição de eletricidade para o avião ou o helicóptero e seus motores.

[0004] Quando a turbina a gás é parada, um S/G pode ser usado como um motor de arranque sendo conectado a uma provisão de energia externa a fim de colocar a turbina a gás em operação girando a árvore de turbina à qual a caixa de engrenagens está conectada.

[0005] Um S/G de tipo conhecido inclui um gerador síncrono principal tendo um rotor principal e um estator principal, junto com um excitador tendo um rotor com um circuito magnético secundário e um estator com um circuito magnético primário. O circuito secundário do excitador energiza o rotor principal do gerador síncrono por um retificador tal como uma ponte de diodos rotativa. Em modo de geração de eletricidade, o circuito secundário do gerador síncrono produz uma tensão alternada como resultado do circuito primário ser girado sob potência de corrente contínua (CC) entregue pela ponte de diodos do excitador, a frequência da tensão alternadaque é produzida variando como uma função da velocidade de rotação. Em modo de partida, o rotor principal energizado pelo excitador e o estator principal energizado por uma tensão alternada de uma fonte externa atuam como um motor síncrono.

[0006] Tal S/G conhecido é uma parte relativamente vultosa de equipamento que está normalmente montada em um invólucro especial em um lado da caixa de engrenagens e que está conectado mecanicamente a ela. Isto conduz a ocupar uma grande quantidade de espaço e apresentar um peso significante que está em flexão e portanto requer meio de fixação de resistência suficiente para habilitá-lo ser montado na caixa de engrenagens.

Objetivo e Sumário da Invenção

[0007] Um objetivo da presente invenção é propor uma arquitetura de S/G que habilita o peso e o tamanho disso serem reduzidos enquanto continuando ser fácil desconjunto para propósitos de manutenção ou conserto.

[0008] Este objetivo é alcançado por meio de um motor de arranque/gerador para uma turbina de gás, o motor de arranque/gerador incluindo um gerador com um rotor formando um circuito magnético primário e um estator formando um circuito magnético secundário, e um excitador com um estator formando um circuito magnético primário e um rotor formando um circuito magnético secundário, o motor de arranque/gerador incluindo: •um primeiro módulo ou módulo de gerador incluindo um primeiro invólucro, o gerador alojado no primeiro invólucro e um primeira árvore forçada para girar com o rotor do gerador se projetando do primeiro invólucro e levando um primeiro membro de acoplamento mecânico; •um segundo módulo ou módulo de excitador, incluindo um segundo invólucro, o excitador alojado no segundo invólucro, e uma segunda árvore presa para girar com o rotor do excitador, a segunda árvore sendo distinta da primeira árvore, se projetando do segundo invólucro, e levando um segundo membro de acoplamento mecânico; e •uma conexão elétrica incluindo um retificador e pelo menos um conector para conectar o circuito secundário do excitador ao circuito primário dogerador.

[0009] Por causa da arquitetura modular do S/G, os módulos de gerador e excitador tendo árvores de acoplamento mecânicas distintas podem ser montadas separadamente em uma caixa de engrenagens. Assim, o peso em flexão da caixa de engrenagens pode ser feito menor.Além disso, porque é possível desconectar a conexão elétrica, é possível remover somente o módulo de gerador ou somente o módulo de excitador para propósitos de manutenção ou substituição.

[0010] De acordo com uma característica, a conexão elétrica é alojada pelo menos em parte dentro do primeiro e segundo árvores, cujas árvores podem ser ocas ou providas com uma passagem para passar a conexão elétrica.

[0011] De acordo com outra característica, ademais o S/G inclui um gerador de ímã permanente tendo um rotor levando ímãs permanentes e um estator formando um circuito secundário, e o gerador de ímã permanente faz parte de um de ditos módulos, sendo alojado dentro do invólucro desse módulo com seu rotor forçado para girar com o eixo do módulo. Preferivelmente, o gerador de ímã permanente faz parte do módulo de excitador.

[0012] Pelo menos um dos módulos pode ser associado com um dispositivo específico ao módulo para alimentá-lo ∞m líquido de esfriamento/lubrificante. Sob tais circunstâncias, e vantajosamente, a árvore do módulo associada com um dispositivo específico para alimentá-la com líquido de esfriamento/lubrificante se projeta do invólucro de dito módulo por uma abertura que é provida com um dispositivo de vedação.

[0013] A invenção também provê um conjunto compreendendo uma caixa de engrenagens de turbina de gás tendo um trem de engrenagens com uma pluralidade de rodas de transmissão alojadas em um invólucro e pelo menos um S/G acoplado à caixa de engrenagens, o S/G sendo como definido acima com o primeiro e segundo membros de acoplamento sendo acoplados a uma das rodas de transmissão da caixa de engrenagens, e cada um do primeiro e segundo invólucros estando conectado ao invólucro da caixa de engrenagens.

[0014] Em uma concretização, a primeira e segundas árvores compartilham umeixo comum e são acoplados a uma roda de transmissão comum da caixa de engrenagens, e os invólucros do primeiro e segundo módulos são conectados separadamente ao invólucro da caixa de engrenagens em lados opostos dela.

[0015] Em outra concretização, a primeira e segundas árvores não estão em um eixo comum e o primeiro e segundo membros de acoplamento estão acoplados a rodas de transmissão distintas respectivas da caixa de engrenagens. Os invólucros do primeiro e segundo módulos estão conectados separadamente ao invólucro da caixa de engrenagens no mesmo lado dela ou em dois lados opostos dela. Nesta outra concretização, a conexão elétrica pode incluir um primeiro acoplamento elétrico rotativo tendo contatos estacionários e contatos rotativos conectados ao circuito secundário do excitador, um segundo acoplamento elétrico rotativo tendo contatos estacionários e contatos rotativos conectados ao circuito primário do gerador, e uma conexão estacionária conectando os contatos estacionários do primeiro acoplamento rotativo aos contatos estacionários respectivos do segundo acoplamento rotativo. Em qual caso, o retificador, tal como uma ponte de diodos, é inserido vantajosamente na conexão estacionária a fim de evitar ser exposto aos esforços gerados por rotação.

[0016] Sob todas as circunstâncias, pelo menos um dos módulos pode ser alimentado com líquido de esfriamento/lubrificante de um circuito de líquido de esfriamento/lubrificante da caixa de engrenagens.

Breve Descrição dos Desenhos

[0017] A invenção pode ser entendida melhor ao ler a descrição seguinte dada por meio indicação não limitante e com referência aos desenhos acompanhantes, em que: •Figura 1 é um diagrama altamente simplificado de um motor de turbina a gás; •Figura 2 é um diagrama de circuito elétrico simplificado de uma concretização de um motor de arranque-gerador; •Figura 3 é uma vista de seção axial de um módulo de gerador em uma concretização da invenção; •Figura 4 é uma vista de seção axial de um módulo de excitador em uma concretização da invenção; •Figura 5 é uma vista de seção diagramática mostrando os módulos de gerador e excitador das Figuras 3 e 4 montados em uma caixa de engrenagens em uma concretização da invenção; •Figura 6 é uma vista altamente diagramática mostrando uma concretização variante do líquido de esfriamento/lubrificante alimentado ao módulo de gerador da Figura 5; e •Figura 7 é uma vista diagramática fragmentária em seção mostrando os módulos de gerador e excitador montados em uma caixa de engrenagens em outra concretização da invenção.

Descrição Detalhada de Concretizações

[0018] Um campo de aplicação da invenção é aquele de motores aeronáuticos de turbina a gás, do tipo mostrado muito esquematizado na Figura 1, mas a invenção não obstante é aplicável a outros motores aeronáuticos de turbina a gás, tipicamente para motores de helicóptero, e também para unidades de energia de turbina a gás auxiliares.

[0019] O motor da Figura 1 inclui uma câmara de combustão 1, com gás de combustão da câmara 1 acionando uma turbina de alta pressão 2 e uma turbina de baixa pressão 3. A turbina 2 está acoplada por uma árvore a um compressor de alta pressão 4, que alimenta a câmara de combustão 1 com ar sob pressão, enquanto a turbina 3 está acoplada por outra árvore a um ventilador 5 na entrada para o motor.

[0020] Uma caixa de engrenagens 9 ou caixa de engrenagens adicional está conectada por uma tomada de potência mecânica 8 a uma árvore de turbina e inclui um jogo de rodas de transmissão para acionar vários acessórios, incluindo pelo menos um (e geralmente dois) motor de arranque/geradores (S/Gs).

[0021] Figura 2 é um diagrama de circuito elétrico geral simplificado de S/G incluindo um gerador síncrono 10, um excitador 20, e um gerador de ímã permanente (PMG) 30, tendo porções rotativas ou rotores que compartilham um eixo comum, estando montado em uma árvore rotativa comum de eixo A.

[0022] O gerador síncrono 10 constituindo a máquina principal tem um rotor principal formando um circuito magnético primário 12 e um estator principal formando um circuito magnético secundário 14. O excitador 20 tem um rotor formando um circuito magnético secundário 22 que está conectado a um retificador tal como uma ponte de diodos rotativa 24, e um estator formando um circuito magnético primário 26. O PMG 30 tem um rotor 32 levando ímãs permanentes 34 e um estator 36 formando um circuito magnético secundário.

[0023] Em modo de geração de eletricidade, o circuito primário 12 do gerador síncrono que está conectado ao retificador 24 recebe corrente contínua (CC) produzida pelo excitador, e corrente alternada (CA) é produzida pelo circuito secundário 14 e é entregue por um arnês 18 a um barramento de CA 42 de um circuito de distribuição de eletricidade tal como uma rede a bordo 44 de um avião ou um helicóptero. Uma unidade de controle de gerador (GCU) ou circuito de regulador 40 é energizado pelo PMG 30 por um arnês 38. O circuito 40 recebe informação por uma linha 46 que é representativa do valor da tensão de CA produzida pelo gerador 10, e controla a CC entregue ao circuito primário 26 do excitador por um arnês 28 assim para regular a amplitude da tensão de saída a um valor de referência, esta tensão estando a uma frequência que é variável como uma função da velocidade de rotação da árvore A.

[0024] Em modo de motor de arranque, o circuito de regulador 40 é alimentado com tensão por uma linha 48 do barramento de CA 42 (ou de alguma outra fonte) a fim de assegurar que possa operar e a fim de energizar o circuito primário 26 do excitador com CA. Simultaneamente, o circuito secundário 14 é energizado com CA pelo arnês 18 do barramento de CA 42 (ou de alguma outra fonte), com operação então sendo como um motor síncrono.

[0025] Um S/G como descrito acima, e sua operação e regulação por meio de uma GCU são conhecidos em si, ∞m o PMG, o excitador, e o gerador síncrono, em modo de geração de energia elétrica, formando uma sucessão de estágios com amplificação de um estágio para o próximo. Deveria ser observado que a presença do PMG não é requerida se o circuito de regulador 40 puder ser energizado de outrolugar. Também deveria ser observado que as funções da GCU poderiam ser integradas em um circuito eletrônico para regular o motor, também conhecida como uma unidade de controle de motor (ECU).

[0026] Figuras 3 e 4 mostram concretizações de um módulo de gerador 50 e de um módulo de excitador 70 de acordo com a arquitetura modular da invenção para um S/G.

[0027] O módulo de gerador 50 inclui um gerador principal síncrono 10 alojado em uma caixa ou invólucro 52. O rotor do gerador levando os enrolamentos do circuito primário 12 está montado em uma árvore 54, que é suportada no invólucro 52 por mancais de rolos 53a, 53b. O estator do gerador levando os enrolamentos do circuito secundário 14 é preso ao interior do invólucro 52. O arnês 18 levando a tensão que é produzida está conectado ao circuito secundário 14 passando pelo invólucro 52 de maneira estanque a vazamento, ou senão, ramo mostrado, sendo conectado a um bloco de conexão 55, ele mesmo conectado ao circuito secundário 14. o invólucro 52 é geralmente cilíndrico em forma e é fechado de maneira estanque a vazamento a uma extremidade "traseira", por uma parede de extremidade 56, que é presa, por exemplo por parafusos, à extremidade traseira do invólucro 52, onde o mancai 53a é suportado. Na sua extremidade dianteira, o invólucro 52 é fechado por uma parede 57.A parede 57 apresenta uma abertura central definida por uma porção anular 57a presa à parede 57. A porção anular 57a leva o mancai 53b e também leva um selo de lábio 58 tendo seu mancai de extremidade contra a superfície externa da árvore 54, ou qualquer outro sistema de vedação, por exemplo uma gaxeta rotativa ou um dispositivo do tipo de labirinto.

[0028] A árvore 54 se projeta pela abertura na parede 57 e é estendida fora do invólucro 52 por uma porção 54a de diâmetro pequeno. Esta porção leva um membro de acoplamento mecânico na forma de estriamento 60, por exemplo, e se estende além do estriamento.

[0029] O módulo de excitador 70 inclui o excitador 20 e o PMG 30, que são alojados em uma caixa ou invólucro 72. O rotor do excitador, levando os enrolamentos do circuito secundário 22 está montado em uma árvore 74 suportadano invólucro 72 por mancais 73a, 73b. O estator do excitador levando os enrolamentos do circuito primário 26 é preso ao interior do invólucro 72. O arnês 28 levando a corrente de fonte de energia do circuito primário 26 está conectado a ela passando pela parede do invólucro 72 de modo estanque a vazamento, ou no exemplo mostrado, sendo conectado a um bloco de conexão 75 que ele mesmo está conectado ao circuito secundário 26.

[0030] O invólucro 72 é geralmente cilíndrico em forma e é fechado de modo estanque a vazamento a uma extremidade "traseira" por uma parede de extremidade 76 que é presa, por exemplo por parafusos, à parte traseira do invólucro 72, onde o mancai 73a é suportado. Na sua extremidade dianteira, o invólucro 72 é definido por uma parede 77 presa a uma porção anular 77a cercando uma abertura central. A porção anular 77a leva o mancai 73a e também leva um selo de lábio 78 tendo seu mancai de extremidade contra a superfície externa da árvore 24, ou qualquer outro sistema de vedação tal como uma gaxeta rotativa ou um dispositivo de labirinto, por exemplo.

[0031] A árvore 74 se projeta pela abertura definida pela parede 77 e se estende fora do invólucro na forma de uma porção 74a levando um membro de acoplamento mecânico, por exemplo na forma de estriamento 80.

[0032] No exemplo mostrado, o PMG 30 está montado no invólucro 72 entre o excitador 20 e a parede de extremidade 76. Os ímãs 34 do PMG são presos à árvore 74, enquanto os enrolamentos do circuito secundário 36 do PMG estão situados enfrentando o ímã 34, sendo suportados por uma parte 81 presa dentro do invólucro 72. A corrente produzida pelo PMG é transportada pelo arnês 38 que pode ser conectado diretamente ao circuito primário 36 passando pela parede do invólucro 72 de maneira em estanque a vazamento, ou como no exemplo mostrado, sendo conectado ao bloco de conexão 75, ele mesmo conectado ao circuito primário 36.

[0033] Como mencionado acima, deveria ser observado que o PMG não precisa ser necessário.Também é possível integrar o PMG no módulo de gerador em vez de no módulo de excitador.

[0034] Outros elementos dos módulos 50 e 70 também são descritos comreferência à Figura 5, que mostra os módulos montados em uma caixa de engrenagens 90.

[0035] A caixa de engrenagens 90 inclui um invólucro 92 contendo um trem de engrenagens 100 e está acoplada mecanicamente por uma conexão de potência a uma árvore de turbina de uma turbina a gás tal como uma turbina a gás de um motor de avião ou um motor de helicóptero, ou realmente de uma APU.

[0036] Na concretização da Figura 5, os módulos 50 e 70 estão montados em paredes laterais opostas respectivas 94 e 96 do invólucro 92 e suas árvores 54 e 74 são coaxiais.

[0037] No exemplo mostrado, a árvore 74 é oca e forma uma envoltura na qual a porção de extremidade 54a da árvore 54 penetra para prover bom alinhamento. Os jogos de esfriamento 60 e 80 têm o mesmo tamanho e forma e eles se engrenam com uma roda de transmissão comum 102 do trem de engrenagens 100, os jogos de esfriamento 60 e 80 engatando com esfriamento complementar formado em uma passagem axial pela roda de transmissão 102. O colar axial da roda de transmissão 102 é suportado no invólucro 92 por mancais de rolos 92a, 92b, com gaxetas anulares 93a e 93b sendo inseridas entre os mancais 92a, 92b e as paredes dianteiras dos invólucros 52 e 72, respectivamente.

[0038] Em uma variante, só uma das árvores 54, 74 precisa ser acoplada diretamente à roda de transmissão 102 pelo esfriamento que leva, com as árvores sendo acopladas juntas em rotação por uma conexão mecânica.

[0039] No exemplo mostrado, a conexão elétrica entre o circuito secundário 22 do excitador e o circuito primário 12 do gerador passa pelo interior das árvores 74, 54, ambas de quais são ocas. Não obstante, não é necessário para a árvore 54 ser oca, contanto que proveja uma passagem para a conexão elétrica. Um conector 82 é preso à extremidade interior da árvore 74 assim para ser facilmente acessível depois que a parede de extremidade 76 foi removida. O conector 82 está conectado à ponte de diodos rotativa 24, que é presa na árvore 74 e que está conectada ao circuito secundário 22.

[0040] Um arnês 84 passa ao longo das árvores 54, 74 para conectar o circuitoprimário 12 a uma tomada engatada com o conector 82.

[0041] A porção de extremidade dianteira da parede periférica do invólucro 52 penetra em um rebaixo 94a formado na parede 94 da caixa de engrenagens, junto com uma gaxeta de vedação 94b. Na redondeza de sua extremidade dianteira, o invólucro 52 apresenta uma orla externa 59, que entra em contato contra a face externa da parede 94, com contato coincidindo com o estriamento 60 sendo acoplado com a roda de transmissão 102. O invólucro 52 é preso ao invólucro 92 da caixa de engrenagens aparafusando a orla exteriormente dirigida 59 à parede 94. Outras técnicas de fixação poderiam ser adotadas, tal como uma técnica de acoplamento rápido de tipo convencional usando membros de travamento elasticamente deformáveis.

[0042] De maneira semelhante, a porção de extremidade dianteira da parede periférica do invólucro 72 penetra em um rebaixo 96a formado na parede 96 do invólucro de caixa de engrenagens, junto com uma gaxeta de vedação 96b. Na redondeza de sua extremidade dianteira, o invólucro 72 apresenta uma orla dirigida exteriormente 79 que entra em contato contra a face externa da parede 96, com contato coincidindo com o estriamento 80 acoplando com a roda de transmissão 102. O invólucro 72 é preso ao invólucro 92 da caixa de engrenagens aparafusando a orla 79 à parede 96 ou através de outro meio de prendedor conhecido, em particular meio de acoplamento rápido usando membros de travamento elasticamente deformáveis.

[0043] Os módulos 50 e 70 estão assim montados na caixa de engrenagens 90 com as árvores 54 e 74 sendo acopladas a uma roda de transmissão da caixa de engrenagens.

[0044] Deveria ser observado que as disposições das porções terminais externas das árvores 54 e 74 poderiam ser invertidas, com a árvore 74 sendo estendida por uma porção terminal que penetra em uma envoltura formada pela árvore oca 54.

[0045] De maneira convencional, a caixa de engrenagens 90 é provida com um circuito para alimentá-la com líquido de esfriamento e lubrificante, qual circuito inclui um tanque e uma bomba de recirculação, ela mesma acionada sendo acoplada coma caixa de engrenagens.

[0046] Os módulos 50 e 70 podem ser alimentados com líquido de esfriamento/lubrificante do circuito da caixa de engrenagens.

[0047] Assim, para este propósito, um duto 66 para alimentar o módulo 50 ∞m líquido de esfriamento/lubrificante é provido em um bojo 52b do invólucro 52 e desdobrando na superfície da orla 59 que enfrenta para a parede 94 assim para ser conectado a um tubo 95, que está conectado ao circuito de esfriamento/lubrificante da caixa de engrenagens. Uma conexão estanque a vazamento entre o duto 66 e o tubo 95 pela parede 94 é provida por um acoplamento 95a. O duto 66 está conectado a um circuito de esfriamento 14a do circuito secundário 14 do gerador 10, e também está conectado a bicos (não mostrado) servindo em particular para lubrificar os mancais 53a e 53b formando uma névoa dentro do invólucro 52.

[0048] De maneira semelhante, um duto 86 alimenta o módulo 70 com líquido de esfriamento/lubrificante, sendo provido em um bojo 72b no invólucro 72 que desdobra na superfície da orla 79 enfrentando para a parede 96 a fim de ser conectada a um tubo 97, ele mesmo conectado ao circuito de esfriamento/lubrificante da caixa de engrenagens. Uma conexão estanque a vazamento entre o tubo 86 e o tubo 97 pela parede 96 é provida por um acoplamento 97a. O duto 86 está conectado a bicos (não mostrado) servindo em particular para lubrificar os mancais 73a, 73b formando uma névoa dentro do invólucro 72.

[0049] Passagens 57b, 77b são formadas pelas paredes 57-94 e 77-96 a fim de recuperar dentro do invólucro 92 o líquido de esfriamento/lubrificante dos volumes interiores dos invólucros 52, 72 assim para permitir ao líquido ser recirculado.

[0050] Deveria ser observado que as gaxetas de vedação 58, 78 poderiam ser omitidas nesta configuração. Não obstante, elas servem para separar os circuitos de circulação de líquido de esfriamento/lubrificante dentro dos módulos 50, 70 do circuito de circulação dentro da caixa de engrenagens, e elas servem assim para limitar qualquer risco de vazar acidentalmente fora resíduo de óleo durante manutenção e possivelmente transferir partículas sólidas entre o invólucro 92 equalquer dos invólucros 52, 72.

[0051] Em uma variante, circulação do líquido de esfriamento/lubrificante em um e/ou no outro dos módulos 50, 70 poderia ser alcançada por meio auto-suficiente específico.

[0052] Tal disposição é mostrada muito esquematicamente na Figura 6 para o módulo de gerador 50. Uma disposição semelhante poderia ser adotada para o módulo de excitador 70.

[0053] Nesta variante, o módulo 50 está associado com um tanque 110 de líquido de esfriamento/lubrificante e com uma bomba 112 para circulá-lo continuamente dentro do invólucro 52. A bomba alimenta o invólucro 52 por um tubo 114 passando por uma abertura formada na parede do invólucro, e é conectado ao tanque 110 por um tubo de retorno 116. Uma abertura põe o volume interior do invólucro 52 em comunicação com o tanque 110.

[0054] A gaxeta de vedação 58 isola o circuito de circulação de líquido de esfriamento/lubrificante dentro do invólucro 52 do circuito dentro do invólucro 92, a parede 57 não tendo nenhuma abertura tal como a passagem 57b na Figura 5.

[0055] A arquitetura modular do S/G com módulos de gerador e excitador distintos é particularmente vantajosa visto que habilita os pesos em flexão do invólucro da caixa de engrenagens serem limitados em comparação com um S/G completo estando montado em um lado disso. É fácil montar e remover os módulos de gerador e excitador. Assim, remover um dos módulos não requer mais que desacoplar o arnês 84 do conector 82 antes de retirar o invólucro do módulo. Operações de manutenção e conserto são simples, e no caso de mau funcionamento, só o módulo defeituoso precisa ser substituído, e não o S/G inteiro. Como na concretização da Figura 5, também é possível compartilhar o meio de esfriamento/lubrificante com aquele provido para a caixa de engrenagens.

[0056] Figura 7 mostra outra concretização na qual os módulos 50 e 70 estão ambos montados no mesmo lado da caixa de engrenagens 90 com suas árvores 54, 74 se achando em árvores diferentes (elementos que são comuns à concretização da Figura 5 são dados as mesmas referências numéricas).

[0057] Assim, na concretização mostrada na Figura 7, o módulo de gerador 50 está montado como mostrado na Figura 5, enquanto o módulo de excitador 70 está montado de uma maneira semelhante àquela mostrada na Figura 5, mas sendo presa à mesma parede 94 do invólucro 92 da caixa de engrenagens. A porção dianteira do invólucro 72 com a orla 79 então engata em um rebaixo 94c na parede 94, junto com uma gaxeta de vedação 94d. A árvore 54 não tem uma porção terminal tal como a porção 54a da Figura 5, e está aberto a sua extremidade que penetra no invólucro 92.

[0058] Os conjuntos de estriamento 60 e 80 levados pelas árvores 54 e 74 então engatam em rodas de transmissão 102, 104 respectivas.

[0059] Naturalmente, é possível acoplar as árvores 54, 74 a rodas de transmissão diferentes do trem de engrenagens na caixa de engrenagens enquanto também colocando os módulos 50, 70 em lados opostos do invólucro da caixa de engrenagens.

[0060] É preferível, embora não essencial, para os eixos 54, 74 serem acionados na mesma velocidade.

[0061] A conexão elétrica entre o circuito secundário 22 do excitador e o circuito primário 12 do gerador requer o uso de acoplamentos elétricos rotativos ou juntas rotativas.

[0062] Assim, um acoplamento rotativo 120 tem anéis de deslizamento 122 forçados para girar com a árvore 74 e conectados aos enrolamentos do circuito secundário 22 por condutores respectivos unidos em um arnês 124 alojado na árvore oca 74. O acoplamento 120 tem contatos estacionários ou sapatas 126 em contato de fricção contra os anéis 122. As sapatas 126 estão conectadas à ponte de diodos 24, ela mesma conectada a um bloco de conexão 128.

[0063] Com o módulo de gerador, um acoplamento 130 tem anéis de deslizamento 132 forçados para girar com a árvore 54 e conectados aos enrolamentos do circuito primário 12 por condutores respectivos unidos em um arnês 134 alojado na árvore oca 54. O acoplamento 130 tem contatos estacionários ou sapatas 136 em contato de fricção contra os anéis 132. As sapatas 136 estãoconectadas a um blo∞ de conexão 138.

[0064] Os contatos estacionários 126 do acoplamento 120 estão conectados aos contatos estacionários 136 respectivos do acoplamento 130 por um arnês 140 que é provido em sua extremidade com tomadas para engatar nos blocos de conexão 142, 144 que são presos aos exteriores das paredes de extremidade 76, 56 e que estão conectados aos blocos 128, 138.

[0065] Tendo as árvores 54 e 75 se achando em eixos diferentes, faz necessário usar acoplamentos elétricos rotativos ou juntas ou meio de conexão elétrica equivalente entre as porções estacionária e rotativa, porém provê maior flexibilidade em montar os módulos 50, 70 na caixa de engrenagens e habilita a ponte de diodos 24 ou algum outro retificador ser montado em uma porção estacionária que não está sujeita aos esforços causados por rotação da árvore 74.

[0066] Desde que dois S/Gs são acionados normalmente pela caixa de engrenagens, também é possível idealizar montar dois excitadores em um eixo para alimentar geradores respectivos. Os dois excitadores podem ser alojados em um invólucro comum, com dois conjuntos de enrolamentos ou eles podem ser dispostos um atrás do outro, ou em dois invólucros formando dois módulos de excitador em um eixo comum e montados em qualquer lado do invólucro da caixa de engrenagens.

Claims (12)

1.Conjunto que compreende uma caixa de engrenagens (90) para uma turbina a gás tendo um trem de engrenagens (100) com uma pluralidade de rodas de transmissão alojadas em um invólucro (92), e pelo menos um motor de arranque/gerador para uma turbina a gás mecanicamente acoplada à caixa de engrenagens, e compreendendo um gerador (10) com um rotor (12) formando um circuito magnético primário e um estator (14) formando um circuito magnético secundário, e um excitador (20) com um estator (26) formando um circuito magnético primário e um rotor (22) formando um circuito magnético secundário, caracterizado pelo fato de que o motor de arranque/gerador compreende: um primeiro módulo (50) ou módulo de gerador compreendendo um primeiro invólucro (52), o gerador (10) alojado no primeiro invólucro e um primeiro eixo (54) forçado a girar com o rotor (12) do gerador se projetando do primeiro invólucro (52) e levando um primeiro membro de acoplamento mecânico (60); um segundo módulo (70) ou módulo de excitador, compreendendo um segundo invólucro (72), o excitador (20) alojado no segundo invólucro, e um segundo eixo (74) forçado a girar com o rotor (22) do excitador, o segundo eixo (74) sendo distinto do primeiro eixo (54), se projetando do segundo invólucro (72), e levando um segundo membro de acoplamento mecânico (80); e uma conexão elétrica (84; 140, 134) compreendendo um retificador (24) e pelo menos um conector (82, 128, 138, 142,144) para conectar o circuito secundário (22) do excitador (20) ao circuito primário (12) do gerador (10), cada um dos primeiro e segundo membros de acoplamento (60, 80) sendo acoplado a pelo menos uma roda de transmissão (102, 104) da caixa de engrenagens (90), e cada um dos primeiro e segundo invólucros (52, 72) sendo conectado ao invólucro (92) da caixa de engrenagens (90).

2.Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a conexão elétrica (84) está alojada pelo menos em parte dentro dos eixos.

3.Conjunto, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, compreendendo ainda um gerador de ímã permanente (30) tendo um rotor levando ímãs permanentes e umestator formando um circuito secundário, caracterizado pelo fato de que o gerador de ímã permanente faz parte de um dos ditos módulos, está alojado dentro do invólucro do módulo, e tem seu rotor forçado para girar com o eixo desse módulo.

4.Conjunto, de acordo com reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o gerador de ímã permanente (30) faz parte do módulo de excitador (70).

5.Conjunto, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos módulos está associado com um dispositivo (110, 112) específico ao módulo para alimentá-lo com líquido de esfriamento/lubrificante.

6.Conjunto, de acordo com reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o eixo do módulo associado com um dispositivo específico para alimentá-lo com líquido de esfriamento/lubrificante se projeta do invólucro do dito módulo por uma abertura que é provida com um dispositivo de vedação.

7.Conjunto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os primeiro e segundo eixos (54, 74) compartilham um eixo em comum e são acoplados a uma roda de transmissão em comum (102) da caixa de engrenagens, e os invólucros (52, 72) dos primeiro e segundo módulos são separadamente conectados ao invólucro (92) da caixa de engrenagens (90) em lados opostos (94, 96) do mesmo.

8.Conjunto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os primeiro e segundo eixos não estão em um eixo comum e os primeiro e segundo membros de acoplamento (60, 80) são acoplados a rodas de transmissão distintas respectivas (102, 104) da caixa de engrenagens.

9.Conjunto de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a conexão elétrica compreende um primeiro acoplamento elétrico rotativo (120) tendo contatos estacionários e contatos rotativos conectados ao circuito secundário do excitador, um segundo acoplamento elétrico rotativo (130) tendo contatos estacionários e contatos rotativos conectados ao circuito primário do gerador, e uma conexão estacionária (140) conectando os contatos estacionários do primeiro acoplamento rotativo aos contatos estacionários respectivos do segundoacoplamento rotativo.

10.Conjunto de acordo com reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o retificador é inserido na conexão estacionária.

11.Conjunto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10 caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos módulos é alimentado com líquido de esfriamento/lubrificante de um circuito de líquido de esfriamento/lubrificante (95, 97) da caixa de engrenagens.

12.Turbina a gás, caracterizada pelo fato de ser provida com um conjunto conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11.

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