MX2008001168A - Arquitectura distribuida para un arrancador/generador de turbina de gas. - Google Patents

Abstract

La presente invención se relaciona con un arrancador/generador de turbina de gas que comprende un módulo de generador que comprende un primer revestimiento, un generador alojado en el primer revestimiento, y un primer eje restringido a girar con el rotor del generador, que se proyecta desde el primer revestimiento, y que lleva un primer miembro de acoplamiento mecánico un módulo de excitador, que comprende un segundo revestimiento, un excitador alojado en el segundo revestimiento, y un segundo eje distinto del primer eje, restringido a girar con el rotor del excitador, que se proyecta desde el segundo revestimiento, y que lleva un segundo miembro de acoplamiento mecánico, y una conexión eléctrica que comprende un rectificador y al menos un conector para conectar el circuito secundario del excitador con el circuito primario del generador. Los miembros de acoplamiento mecánico están acoplados con una rueda de engranajes común o con ruedas de engranajes diferentes respectivas de una caja de engranajes de la turbina de gas.

Description

ARQUITECTURA DISTRIBUIDA PARA UN ARRANCADOR/GENERADOR DE TURBINA DE GAS ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con turbinas de gas, y más particularmente con el montaje de un arrancador/generador (S/G por sus siglas en inglés) sobre una caja de engranajes, o una caja de engranajes accesoria. El campo de aplicación de la invención es aquel de las turbinas de gas para aeromotores para aviones o helicópteros, y también aquel de las unidades auxiliares de energía (APUs por sus siglas en inglés) . En una turbina de gas, ciertas piezas de equipo o "accesorios" son accionadas por una transmisión mecánica que usa energía mecánica tomada de un eje de turbina. La transmisión mecánica incluye un conjunto de ruedas de engranajes alojado en una cubierta y es referido como una caja de engranajes o como una caja de engranajes accesoria. Los accesorios incluyen en particular diversas bombas para producir energía hidráulica, o para suministrar combustible o lubricante, y también uno o más S/Gs eléctricos. Mientras que una turbina de gas está en operación, el o cada S/G actúa como un generador de electricidad y produce electricidad que energiza a uno o más centros de distribución de electricidad para el avión o el helicóptero y su o sus motores.

Cuando la turbina de gas es detenida , un S/G puede ser usado como un arrancador, siendo conectado a un suministro de energía externo para poner la turbina de gas en operación haciendo girar el eje de turbina al cual se conecta la caja de engranajes. Un S/G de tipo conocido comprende un generador sincrónico principal que tiene un rotor principal y un estator principal , junto con un excitador que tiene un rotor con un circuito magnético secundario y un estator con un circuito magnético primario. El circuito secundario del excitador suministra energía al rotor principal del generador sincrónico vía un rectificador tal como un puente de diodos giratorio. En el modo de generación de electricidad, el circuito secundario del generador sincrónico produce un voltaje alterno como consecuencia de que el circuito principal está siendo hecho girar bajo la energía de la corriente directa (CD) suministrada por el puente de diodos del excitador, la frecuencia del voltaje alterno que se produce varía como una función de la velocidad de la rotación . En el modo de arranque, el rotor principal energizado por el excitador y el estator principal energizado por un voltaje alterno de una fuente externa actúan como un motor sincrónico. Tal S/G conocido es una pieza de equipo relativamente voluminosa que está usualmente montado en una cubierta especial sobre un lado de la caja de engranajes y que está mecánicamente conectado con la misma. Esto lleva a ocupar un gran cantidad de espacio y a presentar un peso significativo que está montado en voladizo hacia afuera y por lo tanto requiere medios de unión de fuerza suficiente que permitan que éste sea instalado sobre la caja de engranajes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Un objeto de la presente invención es proponer una arquitectura de S/G que permite que el peso y el volumen del mismo sean reducidos mientras continúa siendo fácil desmontarlo para los propósitos de mantenimiento o reparación. Este objeto se consigue por medio de un arrancador/generador para una turbina de gas, el arrancador/ generador comprende un generador con un rotor que forma un circuito magnético primario y un estator que forma un circuito magnético secundario, y un excitador con un estator que forma un circuito magnético primario y un rotor que forma un circuito magnético secundario, el arrancador/generador comprende: • un primer módulo o módulo de generador que comprende una primera cubierta, el generador alojado en la primera cubierta y un primer eje restringido a girar con el rotor del generador que se proyecta desde la primera cubierta y que lleva un primer miembro de acoplamiento mecánico; • un segundo módulo o módulo de excitador, que comprende una segunda cubierta, el excitador está alojado en la segunda cubierta, y un segundo eje asegurado para girar con el rotor del excitador, el segundo eje es distinto del primer eje, proyectándose desde la segunda cubierta, y llevando un segundo miembro de acoplamiento mecánico; y • una conexión eléctrica que comprende un rectificador y al menos un conector para conectar el circuito secundario del excitador con el circuito primario del generador. Debido a la arquitectura modular del S/G, los módulos del generador y del excitador que tienen ejes de acoplamiento mecánico distintos pueden estar montados por separado sobre una caja de engranajes. Así, el peso montado en voladizo hacia afuera desde la caja de engranajes puede ser hecho más pequeño. Además, debido a que es posible desconectar la conexión eléctrica, es posible retirar únicamente el módulo del generador o únicamente el módulo del excitador para propósitos de mantenimiento o de reemplazo. De acuerdo con un aspecto, la conexión eléctrica está alojada por lo menos en parte dentro del primero y el segundo ejes, los ejes pueden ser huecos o provistos con un pasaje para pasar la conexión eléctrica. De acuerdo con otro aspecto, el S/G comprende adicionalmente un generador de imán permanente que tiene un rotor que lleva imanes permanentes y un estator que forma un circuito secundario, y el generador de imán permanente forma parte de uno de los módulos, que están alojados dentro de la cubierta de ese módulo con su rotor restringido a girar con el eje del módulo.

Preferentemente, el generador de imán permanente forma parte del módulo del excitador. Al menos uno de los módulos pueden puede estar relacionado con un dispositivo específico al módulo, para alimentarlo con líquido de enfriamiento/lubricación. Bajo tales circunstancias, y ventajosamente, el eje del módulo relacionado con un dispositivo específico para alimentarlo con líquido de enfriamiento/lubricación se proyecta desde la cubierta del módulo a través de una abertura que está provista con un dispositivo de sellado. La invención también proporciona un montaje que comprende una caja de engranajes de la turbina de gas que tiene un tren de engranajes con una pluralidad de ruedas de engranajes alojado en una cubierta y al menos un S/G acoplado con la caja de engranajes, el S/G es como se define arriba y el primero y el segundo miembros de acoplamiento están acoplados con una de los ruedas de engranajes de la caja de engranajes, y cada una de las primera y la segunda cubiertas están conectadas con la cubierta de la caja de engranajes. En una modalidad , el primero y segundo ejes comparten un eje común y están acoplados con una rueda de engranajes común de la caja de engranajes, y las cubiertas del primero y segundo módulos están conectadas por separado con la cubierta de la caja de engranajes sobre lados opuestos de la misma.

En otra modalidad, el primero y segundo ejes no están sobre un eje común y el primero y segundo miembros de acoplamiento están acoplados con ruedas de engranajes distintas respectivas de la caja de engranajes. Las cubiertas del primero y segundo módulos están conectadas por separado con la cubierta de la caja de engranajes sobre el mismo lado de la misma o sobre dos lados opuestos de la misma. En esta otra modalidad, la conexión eléctrica puede comprender un primer acoplamiento eléctrico giratorio que tiene contactos estacionarios y contactos rotatorios conectados con el circuito secundario del excitador, un segundo acoplamiento eléctrico giratorio que tiene contactos estacionarios y contactos rotatorios conectados con el circuito primario del generador, y una conexión estacionaria que conecta los contacto estacionarios del primer acoplamiento giratorio con los contactos estacionarios respectivos del segundo acoplamiento giratorio. En tal caso, el rectificador, tal como un puente de diodos, se inserta ventajosamente en la conexión estacionaria para evitar ser expuesto a las tensiones generadas por la rotación. Bajo todas las circunstancias, al menos uno de los módulos puede ser alimentado con líquido de enfriamiento/ lubricación desde un circuito de líquido de enfriamiento/lubricación de la caja de engranajes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La invención puede ser mejor comprendida con la lectura de la siguiente descripción, dada por vía de indicación no limitante y con referencia a las figuras 1 a 7 anexas, en las cuales: • La Figura 1 es un diag rama muy simplificado de un motor de turbina de gas; • La Figura 2 es un diagrama simplificado de circuitos eléctricos de una modalidad de un arrancador-generador; • La Figura 3 es una vista en corte axial de un módulo del generador en una modalidad de la invención; • La Figura 4 es una vista en corte axial de un módulo del excitador en una modalidad de la invención; • La Figura 5 es una vista en corte diagramática que muestra los módulos del generador y del excitador de las Figuras 3 y 4 montadas sobre una caja de engranajes en una modalidad de la invención ; a La Figura 6 es una vista altamente esquemática que muestra una modalidad variante de la alimentación de liquido de enfriamiento/lubricación al módulo del generador de la Figura 5; y • La Figura 7 es una vista fragmentaria diagramática en corte que muestra los módulos del generador y del excitador montados sobre una caja de engranajes en otra modalidad de la invención .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES Un campo de aplicación de la invención es aquel de los aeromotores de turbina de gas, de la clase mostrada muy diagramáticamente en la Figura 1 , pero la invención es sin embargo aplicable a otros aeromotores de turbina de gas, típicamente a motores de helicóptero, y también a unidades de energía de turbina de gas auxiliares. El motor de la Figura 1 comprende una cámara 1 de combustión, con gas de combustión de la cámara 1 que acciona una turbina 2 de alta presión y una turbina 3 de baja presión. La turbina 2 está acoplada por un eje con un compresor 4 de alta presión que alimenta la cámara 1 de combustión con aire bajo presión , mientras que la turbina 3 está acoplada por otro eje a un ventilador 5 en la entrada al motor. Una caja 9 de engranajes o caja de engranajes accesoria está conectada vía una toma 8 de energía mecánica con un eje de turbina y comprende un conjunto de ruedas de engranajes para accionar diversos accesorios, que incluyen al menos uno (y en general dos) arrancadores/generadores (S/Gs). La Figura 2 es un diagrama general de circuitos eléctricos simplificado de S/G que comprende un generador 10 sincrónico, un excitador 20, y un generador 30 de imán permanente (PMG por sus siglas en inglés), que tiene porciones giratorias o rotores que comparten un eje común, que están montados sobre un eje giratorio común del eje A.

El generador 10 sincrónico que constituye la máquina principal tiene un rotor principal que forma un circuito 12 magnético primario y un estator principal que forma un circuito 14 magnético secundario. El excitador 20 tiene un rotor que forma un circuito 22 magnético secundario que está conectado con un rectificador tal como un puente 24 de diodos giratorios, y un estator que forma un circuito 26 magnético primario. El PMG 30 tiene un rotor 32 que lleva imanes 34 permanentes y un estator 36 que forma un circuito magnético secundario. En el modo de generación de electricidad , el circuito 12 primario del generador sincrónico que está conectado con el rectificador 24 recibe corriente directa (CD) producida por el excitador, y corriente alterna (CA) que es producida por el circuito 14 secundario y es distribuida vía un arnés 18 a un bus 42 de CA de un circuito de distribución de electricidad tal como una red 44 a bordo de un avión o un helicóptero. Una unidad de control del generador (GCU por sus siglas en inglés) o un circuito 40 del regulador es energizado por el PMG 30 vía el arnés 38. El circuito 40 recibe información vía una línea 46 que es representativa del valor del voltaje de CA producido por el generador 10, y controla la CD distribuida al circuito 26 primario del excitador vía un arnés 28 para regular la amplitud del voltaje producido a un valor de referencia, este voltaje está en una frecuencia que es variable como una función de la velocidad de rotación del eje A.

En el modo de arrancador, el circuito 40 del regulador es alimentado con voltaje vía una línea 48 del bus 42 de CA (o de alguna otra fuente), para asegurar que puede operar y para suministrar energía al circuito principal 26 del excitador con CA. Simultáneamente, el circuito 14 secundario es energizado con CA por el arnés 18 del bus 42 de CA (o de alguna otra fuente), y la operación es entonces como un motor sincrónico. Un S/G como se describe arriba, y su operación y regulación por medio de un GCU son conocidas por sí mismas, y el PMG, el excitador, y el generador sincrónico, en el modo de generación de energía eléctrica, forman una sucesión de etapas con amplificación desde una etapa a la próxima. Debe ser observado que la presencia del PMG no se requiere si el circuito 40 del regulador puede ser energizado desde otra parte. También debe ser observado que las funciones del GCU podrían estar integradas en un circuito electrónico para regular el motor, también conocido como una unidad de control del motor (ECU por sus siglas en inglés). Las Figuras 3 y 4 muestran modalidades de un módulo 50 del generador y de un módulo 70 del excitador de acuerdo con la arquitectura modular de la invención para un S/G. El módulo 50 del generador comprende un generador 10 principal sincrónico, alojado en una caja o cubierta 52. El rotor del generador que lleva los bobinados del circuito 12 primario está montado sobre un eje 54 que está soportado en la cubierta 52 por cojinetes de rodillos 53a, 53b. El estator del generador que lleva los bobinados del circuito 14 secundario está asegurado al interior de la cubierta 52. El arnés 18 que transporta el voltaje que se produce está conectado con el circuito 14 secundario que pasa a través de la cubierta 52 de una manera hermética a fuga, o también, como se muestra, siendo conectado con un bloque 55 de conexión, él mismo conectado con el circuito 14 secundario. La cubierta 52 es por lo general de forma cilindrica y está cerrada de una manera hermética a fuga en un extremo "posterior", por una pared 56 de extremo que está asegurada, por ejemplo por pernos, al extremo posterior de la cubierta 52, en donde el cojinete 53a está soportado. En su extremo frontal, la cubierta 52 está cerrada por una pared 57. La pared 57 presenta una abertura central definida por una porción 57a anular asegurada a la pared 57. La porción 57a anular lleva el cojinete 53b y también lleva un sello 58 de labio que tiene su cojinete de extremo contra la superficie exterior del eje 54, o cualquier otro sistema de sellado, por ejemplo, un empaque giratorio o un dispositivo de tipo laberinto. El eje 54 sobresale a través de la abertura en la pared 57 y se prolonga fuera de la cubierta 52 por una porción 54a de diámetro pequeño. Esta porción lleva un miembro de acoplamiento mecánico en forma de estría 60, por ejemplo, y se extiende más allá de la estría. El mód ulo 70 del excitador comprende el excitador 20 y el PMG 30, que están alojados en una caja o cubierta 72. El rotor del excitador, que lleva los bobinados del circuito 22 secundario está montado sobre un eje 74 soportado en la cubierta 72 por cojinetes 73a, 73b. El estator del excitador que lleva los bobinados del circuito 26 primario se segura al interior de la cubierta 72. El arnés 28 que transporta la corriente de suministro de energía del circuito 26 primario está conectado con el mismo pasando a través de la pared de la cubierta 72 de una manera hermética a fugas, o en el ejemplo mostrado, siendo conectado con un bloque 75 de conexión que está él mismo conectado con el circuito 26 secundario. La cubierta 72 es por lo general de forma cilindrica y está cerrada de una manera hermética a fuga en un extremo "posterior" por una pared 76 de extremo que está asegurada, por ejemplo por pernos, con la parte posterior de la cubierta 72 en donde el cojinete 73a está soportado. En su extremo frontal, la cubierta 72 está definida por una pared 77 asegurada a una porción 77a anular que rodea una abertura central. La porción 77a anular lleva el cojinete 73a y también lleva un sello 78 de labio que tiene su extremo que se apoya contra la superficie exterior del eje 24, o cualquier otro sistema de sellado tal como un empaque giratorio o una dispositivo de laberinto, por ejemplo. El eje 74 sobresale a través de la abertura definida por la pared 77 y se extiende fuera de la cubierta en forma de una porción 74a que llevar un miembro de acoplamiento mecánico, por ejemplo en forma de estría 80.

En el ejemplo mostrado, el PMG 30 está montado en la cubierta 72 entre el excitador 20 y la pared 76 de extremo. Los imanes 34 del PMG son asegurados al eje 74, mientras que los bobinados del circuito 36 secundario del PMG están situados enfrentando el imán 34, siendo sostenidos por una parte 81 asegurada al interior de la cubierta 72. La corriente producida por el PMG es transportada por el arnés 38, que puede estar conectado directamente con el circuito 36 primario, pasando a través de la pared de la cubierta 72 de una manera hermética a fuga, o como en el ejemplo mostrado, siendo conectado con el bloque 75 de conexión, él mismo conectado con el circuito 36 primario. Como se dijo arriba, debe ser observado que el PMG no necesita ser necesario. También es posible integrar el PMG en el módulo del generador en lugar de en el módulo de excitador. Otros elementos de los módulos 50 y 70 son descritos con referencia también a la Figura 5, que muestra los módulos montados sobre una caja 90 de engranajes. La caja 90 de engranajes comprende una cubierta 92 que contiene un tren 100 de engranajes y está mecánicamente acoplada por una conexión de energía con un eje de turbina de una turbina de gas, tal como una turbina de gas de un motor de avión o un motor de helicóptero, o efectivamente de una APU. En la modalidad de la Figura 5, los módulos 50 y 70 están montados sobre paredes 94 y 96 laterales opuestas respectivas de la cubierta 92 y sus ejes 54 y 74 son coaxiales.

En el ejemplo mostrado, el eje 74 es hueco y forma una funda en la cual penetra la porción 54a de extremo del eje 54 para proporcionar una buena alineación. Los conjuntos de estrías 60 y 80 tienen el mismo tamaño y forma y se acoplan con una rueda 102 de engranajes común del tren 100 de engranajes, los conjuntos de estrías 60 y 80 se acoplan con estrías complementarias formadas en un pasaje axial a través de la rueda 102 de engranajes. El collar axial de la rueda 102 de engranajes está soportado en la cubierta 92 por cojinetes de rodillos 92a, 92b, con empaques 93a y 93b anulares que son insertados entre los cojinetes 92a, 92b y las paredes frontales de las cubiertas 52 y 72, respectivamente. En una variante, solamente uno de los ejes 54, 74 necesita ser acoplado directamente con la rueda 102 de engranajes por la estría que lleva, y los ejes son acoplados juntos en rotación por una conexión mecánica. En el ejemplo mostrado, la conexión eléctrica entre el circuito 22 secundario del excitador y el circuito 12 primario del generador pasa vía el interior de los ejes 74, 54, ambos de los cuales son huecos. Sin embargo, no es necesario que el eje 54 sea hueco, siempre que suministre un pasaje para la conexión eléctrica. Un conector 82 está asegurado al extremo del interior del eje 74 para ser fácilmente accesible después de que la pared 76 de extremo ha sido retirada. El conector 82 está conectado con el puente 24 de diodos giratorio, que está asegurado, sobre el eje 74 y que está conectado con el circuito 22 secundario.

Un arnés 84 pasa a lo largo de los ejes 54, 74 para conectar el circuito 12 primario con una clavija acoplada con el conector 82. La porción de extremo frontal de la pared periférica de la cubierta 52 penetra en un retroceso 94a formado en la pared 94 de la cubierta de la caja de engranajes, junto con un empaque 94b de sellado. En la vecindad de su extremo frontal, la cubierta 52 presenta una brida externa 59 que se apoya contra la cara exterior de la pared 94, y el apoyo coincide con la estría 60 que está acoplada con la rueda 102 de engranajes. La cubierta 52 se asegura a la cubierta 92 de la caja de engranajes fijando con pernos la brida 59 dirigida hacia afuera a la pared 94. Otras técnicas de fijación podrían ser adoptadas, tal como una técnica de acoplamiento rápido de tipo convencional que usa miembros de fijación elásticamente deformables. De una manera similar, la porción de extremo frontal de la pared periférica de la cubierta 72 penetra en un retroceso 96a formado en la pared 96 de la cubierta de la caja de engranajes, junto con un empaque 96b de sellado. En la vecindad de su extremo frontal, la cubierta 72 presenta una brida 79 dirigida hacia afuera que se apoya contra la cara exterior de la pared 96, y el apoyo coincide con la estría 80 que se acopla con la rueda 102 de engranajes. La cubierta 72 se asegura a la cubierta 92 de la caja de engranajes fijando con pernos la brida 79 a la pared 96 o por otro medio de fijación conocido, en particular medios de acoplamiento rápido usando miembros de fijación elásticamente deformables. Los módulos 50 y 70 están así montados sobre la caja 90 de engranajes con los ejes 54 y 74 acoplados con una rueda de engranajes de la caja de engranajes. Debe ser observado que las disposiciones de las porciones terminales externas de los ejes 54 y 74 podrían ser invertidas, y el eje 74 extendido por una porción terminal que penetra en una funda formada por el eje 54 hueco. De una manera convencional, la caja 90 de engranajes está equipada con un circuito para alimentarla con líquido de enfriamiento y lubricación, el circuito incluye un tanque y una bomba de recirculación, él mismo accionado estando acoplado con la caja de engranajes. Los módulos 50 y 70 pueden ser alimentados con líquido de enfriamiento/lubricación del circuito de la caja de engranajes. Así, para este propósito, un ducto 66 para alimentar el módulo 50 con líquido de enfriamiento/lubricación está provisto en una protuberancia 52b de la cubierta 52 y se abre hacia la superficie de la brida 59 que enfrenta hacia la pared 94 para ser conectado con un tubo 95 que está conectado con el circuito de enfriamiento/lubricación de la caja de engranajes. Una conexión hermética a fuga entre el ducto 66 y el tubo 95 a través de la pared 94 está provista vía un acoplamiento 95a. El ducto 66 está conectado con un circuito 14a de enfriamiento del circuito 14 secundario del generador 10, y también está conectado con boquillas (no mostradas) que sirven en particular para lubricar los cojinetes 53a y 53b formando una neblina dentro de la cubierta 52. De una manera similar, un ducto 86 alimenta al módulo 70 con líquido de enfriamiento/lubricación, que se proporciona en una protuberancia 72b sobre la cubierta 72 que abre hacia afuera a la superficie de la brida 79 que enfrenta hacia la pared 96 para ser conectado con un tubo 97, él mismo conectado con el circuito de enfriamiento/lubricación de la caja de engranajes. Una conexión hermética a fuga entre el ducto 86 y el tubo 97 a través de la pared 96 se proporciona por un acoplamiento 97a. El ducto 86 está conectado con boquillas (no mostradas) que sirven en particular para lubricar los cojinetes 73a, 73b formando una neblina dentro de la cubierta 72. Los pasajes 57b, 77b están formados a través de las paredes 57-94 y 77-96 para recuperar dentro de la cubierta 92 el líquido de enfriamiento/lubricación de los volúmenes interiores de las cubiertas 52, 72 para permitir que el líquido sea recirculado. Debe ser observado que los empaques 58, 78 de sellado podrían ser omitidos en esta configuración. Sin embargo, sirven para separar los circuitos de circulación de líquido de enfriamiento/lubricación dentro de los módulos 50, 70 del circuito de circulación dentro de la caja de engranajes, y así sirven para limitar cualquier riesgo de vaciado accidental del residuo de aceite durante el mantenimiento y posiblemente transferir partículas sólidas entre la cubierta 92 y cualquiera de las cubiertas 52, 72. En una variante, la circulación del líquido de enfriamiento/lubricación en uno y/o el otro de los módulos 50, 70 podría ser conseguida por los medios auto-contenidos específicos. Tal disposición se muestra muy diagramáticamente en la Figura 6 para el módulo 50 del generador. Una disposición similar podría ser adoptada para el módulo 70 del excitador. En esta variante, el módulo 50 está asociado con un tanque 1 10 de líquido de enfriamiento/lubricación y con una bomba 1 12 para hacerlo circular constantemente dentro de la cubierta 52. La bomba alimenta la cubierta 52 vía un tubo 1 14 que pasa a través de una abertura formada en la pared de la cubierta, y está conectado con el tanque 1 10 vía un tubo 1 16 de retorno. Una abertura pone en comunicación el volumen interior de la cubierta 52 con el tanque 1 10. El empaque 58 de sellado aisla el circuito de circulación de líquido de enfriamiento/lubricación dentro de la cubierta 52 del circuito dentro de la cubierta 92, la pared 57 no tiene ninguna abertura tal como el pasaje 57b en la Figura 5. La arquitectura modular del S/G con módulos del generador y excitador distintos es particularmente ventajosa porque permite que los pesos montados en voladizo afuera de la cubierta de la caja de engranajes sean limitados en comparación con un S/G completo que está ensamblado sobre un lado de la misma. Es fácil montar y desmontar los módulos del generador y del excitador. Así, retirar uno de los módulos no requiere más que desenganchar el arnés 84 del conector 82 antes de retirar la cubierta del módulo. Las operaciones de mantenimiento y reparación son simples, y en el caso de funcionamiento defectuoso, solamente el módulo defectuoso necesita ser reemplazado, y no el S/G completo. Como en la modalidad de la Figura 5, también es posible compartir los medios de enfriamiento/lubricación con aquellos provistos para la caja de engranajes. La Figura 7 muestra otra modalidad en la cual los módulos 50 y 70 están ambos montados sobre el mismo lado de la caja 90 de engranajes con sus ejes 54, 74 situados sobre ejes diferentes (a los elementos que son comunes a la modalidad de la Figura 5 se les dan las mismas referencias numéricas). Así, en la modalidad mostrada en la Figura 7, el módulo 50 del generador está montado como se muestra en la Figura 5, mientras que el módulo 70 del excitador está montado de una manera similar a aquella mostrada en la Figura 5, pero se sujeta a la misma pared 94 de la cubierta 92 de la caja de engranajes. La porción frontal de la cubierta 72 con la brida 79 se acopla luego en un retroceso 94c la pared 94, junto con un empaque 94d de sellado. El eje 54 no tiene una porción terminal tal como la porción 54a de La Figura 5, y está abierto en su extremo que penetra en la cubierta 92.

Los conjuntos de estrías 60 y 80 llevados por los ejes 54 y 74 se acoplan entonces en ruedas de engranajes 102, 104 respectivas. Naturalmente, es posible acoplar los ejes 54, 74 con ruedas de engranajes diferentes del tren de engranajes en la caja de engranajes mientras también ponen los módulos 50, 70 sobre lados opuestos de la cubierta de la caja de engranajes. Es preferible, aunque no esencial, que los ejes 54, 74 ser accionados a la misma velocidad. La conexión eléctrica entre el circuito 22 secundario del excitador y el circuito 12 primario del generador requiere el uso de acoplamientos eléctricos giratorios o articulaciones giratorias. Asi, un acoplamiento 120 giratorio tiene anillos 122 de deslizamiento restringidos a girar con el eje 74 y conectados con los bobinados del circuito 22 secundario vía conductores respectivos unidos en un arnés 124 alojado en el eje 74 hueco. El acoplamiento 120 tiene contactos estacionarios o zapatas 126 en contacto de frotamiento contra los anillos 122. Las zapatas 126 están conectadas con el puente 24 de diodos, él mismo conectado con un bloque 128 de conexión. Con el módulo del generador, un acoplamiento 130 tiene anillos 132 de deslizamiento restringidos a girar con el eje 54 y conectados con los bobinados del circuito 12 primario vía conductores respectivos unidos en un arnés 134 alojado en el eje 54 hueco. El acoplamiento 130 tiene contactos estacionarios o zapatas 1 36 en contacto de frotamiento contra los anillos 132. Las zapatas 136 están conectadas con un bloque 138 de conexión. Los contactos 126 estacionarios del acoplamiento 120 están conectados con los contactos 136 estacionarios respectivos del acoplamiento 1 30 vía un arnés 140 que se proporciona en su extremo con clavijas para acoplarse en los bloques de conexión 142, 144 que son asegurados a los exteriores de las paredes 76, 56 de extremo y que se conectan con los bloques 128, 138. Teniendo los ejes que 54 y 75 colocados sobre ejes diferentes hace necesario usar acoplamientos o articulaciones eléctricos giratorios o medios de conexión eléctrica equivalentes entre las porciones estacionarias y rotatorias, sin embargo proporciona mayor flexibilidad al montar los módulos 50, 70 sobre la caja de engranajes y permite que el puente 24 de diodos o algún otro rectificador sea montado sobre una porción estacionaria que no está sujeta a las tensiones causadas por la rotación del eje 74. Puesto que dos S/Gs son usualmente accionados por la caja de engranajes, también es posible considerar montar dos excitadores sobre un eje para alimentar generadores respectivos. Los dos excitadores pueden ser alojados en una cubierta común, con dos conjuntos de bobinados o pueden estar dispuestos uno detrás del otro, o en dos cubiertas que forman dos módulos de excitador sobre un eje común y montados sobre cualquier lado de la cubierta de la caja de engranajes.

Claims (13)

1. REIVINDICACIONES 1 . Arrancador/generador para una turbina de gas, el arrancador/generador comprende un generador con un rotor que forma un circuito magnético primario y un estator que forma un circuito magnético secundario, y un excitador con un estator que forma un circuito magnético primario y un rotor que forma un circuito magnético secundario, el arrancador/generador comprende: • un primer módulo o módulo del generador que comprende una primera cubierta, el generador está alojado en la primera cubierta y un primer eje restringido a girar con el rotor del generador, que sobresale de la primera cubierta y que lleva un primer miembro de acoplamiento mecánico; · un segundo módulo o módulo del excitador, que comprende una segunda cubierta, el excitador está alojado en la segunda cubierta, y un segundo eje asegurado para girar con el rotor del excitador, el segundo eje es distinto del primer eje, y sobresale de la segunda cubierta, y que lleva un segundo miembro de acoplamiento mecánico; y · una conexión eléctrica que comprende un rectificador y al menos un conector para conectar el circuito secundario del excitador con el circuito principal del generador.
2. 2. Arrancador/generador según la reivindicación 1 , en donde la conexión eléctrica está alojada por lo menos en parte dentro de los ejes.
3. 3. Arrancador/generador según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que además comprende un generador de imán permanente que tiene un rotor que lleva imanes permanentes y un estator que forma un circuito secundario, en donde el generador de imán permanente forma parte de uno de los módulos, está alojado dentro de la cubierta del módulo, y tiene su rotor restringido a girar con el eje de ese módulo.
4. 4. Arrancador/generador según la reivind icación 3, en donde el generador de imán permanente forma parte del módulo del excitador.
5. 5. Arrancador/generador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde al menos uno de los módulos está asociado con un dispositivo específico del módulo para alimentarlo con líquido de enfriamiento/lubricación .
6. 6. Arrancador/generador según la reivindicación 5, en donde el eje del módulo asociado con un dispositivo específico para alimentarlo con líquido de enfriamiento/lubricación se proyecta desde la cubierta del módulo a través de una abertura que se proporciona con un dispositivo de sellado.
7. 7. Montaje que comprende una caja de engranajes para una turbina de gas que tiene un tren de engranajes con una pluralidad de ruedas de engranajes alojado en una cubierta, y al menos un arrancador/generador acoplado mecánicamente a la caja de engranajes, en donde: el arrancador/generador está de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, cada uno del primero y segundo miembros de acoplamiento está acoplado con un rueda de engranajes de la caja de engranajes, y cada una de la primera y segunda cubiertas está conectada con la cubierta de la caja de engranajes.
8. 8. Montaje según la reivindicación 7, en donde el primero y segundo ejes comparten un eje común y están acoplados con un rueda de engranajes común de la caja de engranajes, y las cubiertas del primero y segundo módulos están conectados por separado con la cubierta de la caja de engranajes sobre lados opuestos de la misma.
9. 9. Montaje según la reivind icación 7, en donde el primero y segundo ejes no están sobre un eje común y el primero y segundo miembros de acoplamiento están acoplados con ruedas de engranajes distintas respectivas de la caja de engranajes.
10. 10. Montaje según la reivindicación 9, en donde la conexión eléctrica comprende un primer acoplamiento eléctrico giratorio que tiene contactos estacionarios y contactos rotatorios conectados con el circuito secundario del excitador, un segundo acoplamiento eléctrico giratorio que tiene contactos estacionarios y contactos rotatorios conectados con el circuito primario del generador, y una conexión estacionaria que conecta los contactos estacionarios del primer acoplamiento rotatorio con los contactos estacionarios respectivos del segundo acoplamiento rotatorio.
11. 1 1 . Montaje según la reivindicación 10, en donde el rectificador se inserta en la conexión estacionaria.
12. 12. Montaje según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 1 1 , en donde al menos uno de los módulos es alimentado con líquido de enfriamiento/lubricación de un circuito de líquido de enfriamiento/lubricación de la caja de engranajes.
13. 13. Turbina de gas equipada con un montaje según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12.