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Title:
DEVICE FOR STARTING AND/OR MAINTAINING JET ENGINES OF AEROPLANES AND OTHER AIRCRAFT, STATIONARY AIR POWER UNIT - SAPU
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/001081
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for starting and/or maintaining jet engines of aeroplanes and other aircraft and, optionally, for air conditioning the aeroplanes and other aircraft, said device comprising at least one compressor (10) and at least one electric motor (14) which drives the at least one compressor (10). Such devices (1) are also known as stationary air power units (SAPU). The compressor (10) consists of one or more compressor stages, and the electric motor (14) and the compressor (10) have low-loss bearings for the rotating elements or parts. In a particular embodiment an electric power supply is integrated into the device (1) in order thereby to be able to cover all functions of an auxiliary power unit (APU) contained in the aeroplane or aircraft.

Inventors:
ECKHOFF DETLEV (DE)
LIEBCHEN GUIDO (DE)
Application Number:
EP2020/061817
Publication Date:
January 07, 2021
Filing Date:
April 29, 2020
Export Citation:
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Assignee:
RHEINMETALL LANDSYSTEME GMBH (DE)
International Classes:
B64F1/34
Domestic Patent References:
WO2018005451A12018-01-04
Foreign References:
DE102016118743A12018-04-05
US10124911B22018-11-13
EP1895125A22008-03-05
DE3409378A11985-03-28
EP1655222A12006-05-10
DE202008015623U12009-02-19
Attorney, Agent or Firm:
THUL PATENTANWALTSGESELLSCHAFT MBH (DE)
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Claims:
P A T E N T A N S P R Ü C H E

1. Vorrichtung (1 ) zum Starten und / oder Warten von Strahltriebwerken von Flugzeugen und anderen Fluggeräten und ggf. zum Klimatisieren der Flugzeuge und anderen Fluggeräten,

mit wenigstens einem Verdichter (10) zur Erzeugung von Druckluft

und wenigstens einem Elektromotor (14), weicherden wenigstens einen Verdichter (10) antreiben kann,

dadurch gekennzeichnet,

dass der zumindest eine Elektromotor (14) und/oder der zumindest eine Verdichter (10) Mittel zur verlustarmen Drehlagerung (19) für drehende Teile des zumindest einen Elektromotors (14) und/oder des zumindest einen Verdichters (10) aufweist.

2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (14) mit dem Verdichter (10) eine bauliche Einheit bildet.

3. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (10) und der Elektromotor (14) in einem Gehäuse (21) angeordnet sind.

4. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (10) mindestens zwei Verdichterstufen (15, 16) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (14) und der Verdichter (10) eine Verdichtungseinheit bilden, und dass mehrere Verdichtungseinheiten in der Vorrichtung (1) vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor aktive und/oder passive magnetische Lager als Mittel zur verlustarmen Drehlagerung (19) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter aktive und/oder passive magnetische Lager als Mittel zur verlustarmen Drehlagerung (19) aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lufteinlass (11 ) vorgesehen ist, über welchem Luft dem Verdichter (10) zugeführt werden kann und dass dem Lufteinlass (11) eine Luftaufbereitung (30) zugeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftaufbereitung (30) ein drehbar gelagertes Schaufelrad beinhaltet und dass das drehbar gelagerte Schaufelrad Vordrallschaufeln (33) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichter (15, 16) als Radialverdichter ausgeführt ist, welcher ein Verdichterrad und einen Diffusor mit Diffusorschaufeln (34) aufweist.

11. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Energieeinspeisung vorgesehen ist, um den Elektromotor (14) mit elektrischer

12. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11. dadurch gekennzeichnet, dass eine Energieversorgung vorgesehen ist, mittels welcher ein Flugzeug oder Fluggerät mit elektrischer Energie versorgt werden kann.

13. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) einen Rahmen (4) zur Montage umfasst, welcher mittels mindestens einer Wartungshaube (6, 7) abgedeckt werden kann.

14. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bedienelement vorgesehen ist, über welche die Vorrichtung (1) gesteuert werden kann,

15. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) mindestens eine Elektronikeinheit (12) und/oder mindestens eine Kühlanlage (13) beinhaltet.

16. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufteinlass (11 ) Luft zur ersteh Verdichterstufe (16)führt und mindestens eine Verbindung (17) vorgesehen ist, welche die Luft von einer Verdichterstufe (16) zu einer weiteren Verdichterstufe (15) führt.

17. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Luftauslass (18) vorgesehen ist, welcher die vom Verdichter (10) erzeugte Druckluft aus der Vorrichtung (1) herausführt.

18. Vorrichtung (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verteilung (2) und/oder mindestens ein Anschluss (3) zur Ausbringung der Druckluft vorgesehen ist, welche mit dem Luftauslass (18) verbunden werden kann.

19. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (10) als Radialverdichter ausgeführt ist, welcher über den Elektromotor (14) angetrieben wird, wobei der Elektromotor (14) eine Motorwelle (20) und einen Stator (22) aufweist.

20. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftaufbereitung (30) mindestens eine Abdeckung (31) beinhaltet.

21. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Vordrallschaufeln (33) und/oder die Diffusorschaufeln (34) drehbar gelagert sind und feststellbar gestaltet sind.

22. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Stellelement, vorzugsweise mindestens ein Stellring (32) vorgesehen ist, mittels welchem die Vordrallschaufeln (33) gedreht werden können.

23. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass Lärmschutzelemente verwendet werden.

24. Verwendung einer Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 23 als Stationary Air Power Unit (SAPU), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) alle Funktionen einer konventionellen, bordeigenen Air Power Unit (APU) umfasst.

25. Fluggastbrücke oder Flugzeugtreppe mit einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 23. PAGE INTENTIONALLY LEFT BLANK

Description:
BESCHREIBUNG

VORRICHTUNG ZUM STARTEN UND / ODER WARTEN VON STRAHLTRIEBWERKEN VON FLUGZEUGEN UND ANDEREN FLUGGERÄTEN, STATIONARY AIR POWER UNIT - SAPU

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Starten und / oder Warten von Strahltriebwerken von Flugzeugen und anderen Fluggeräten gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs 1. Solche Vorrichtungen werden benötigt, um Druckluft zum Starten der Turbinen bzw. den Strahltriebwerken zu liefern. Ebenfalls kann es für die Klimatisierung eines Flugzeugs genutzt werden, in dem die notwendige Druckluft durch die Vorrichtung erzeugt wird und dem Flugzeug zugeführt wird.

Ein Strahltriebwerk muss zum Anlassen auf eine gewisse Drehzahl beschleunigt werden, bevor der Eigenantrieb des Strahltriebwerks einsetzen kann. Im Normalfall muss dazu das Strahltriebwerk auf einer Drehzahl von etwa 15-20 % der Maximaldrehzahl beschleunigt werden. Eine solche Beschleunigung geschieht normalerweise mithilfe einer bordeigenen Anfahreinrichtung (Auxiliary Power Unit, APU).

Die bekannten APUs erzeugen bei Verwendung Lärm und Schadstoffemissionen. Aufgrund aktueller Anforderungen ist genau diese Schadstoff- und Lärmemission zu vermeiden oder zumindest zu verringern. Dazu kann eine externe Vorrichtung (Stationary Power Unit, SAPU) verwendet werden, welche außerhalb des Flugzeugs oder Fluggerät angeordnet ist.

Die vorliegende Vorrichtung beschreibt eine solche SAPU. Außerdem kommen solche Vorrichtungen zum Teil zum Einsatz, um Wartungskosten von bordeigenen Anfahreinrichtungen einzusparen bzw. reduzieren zu können. Die erfindungsgemäße SAPU erfüllt dazu alle Funktionen, welche auch eine bordeigene APU umfasst.

Bisherige APUs bestehen aus einer mit Kraftstoff betriebenen Gasturbine oder aus einem mit einem Dieselmotor angetriebenen Verdichter, welcher durch die Abnahme mindestens eines Teiles des verdichteten Luftstroms Druckluft zur Verfügung stellt, so dass das Strahltriebwerk gestartet werden kann. Ebenso wie zum Starten des Triebwerks kann ein solches Bodenstartgerät auch zum Warten eines Triebwerks und / oder zum Klimatisieren eines Flugzeugs benötigt werden. Die DE 34 09 378 A1 offenbart dazu eine Versorgungsanlage für die Luft- und Raumfahrt. Die Verdichter dieser Druckschrift werden über Verbrennungsmotoren angetrieben. Der gleiche Antrieb wird genutzt, um über Generatoren elektrische Energie zu erzeugen.

Die EP 1 655222 A1 offenbart ebenfalls eine APU, bei welcher ein Verdichter mittels Verbren- nungsmotoren angetrieben wird. Der Verbrennungsmotor soll dafür sorgen, dass die APU unabhängig von anderen Versorgungen eingesetzt werden kann.

Bei den vorgenannten Druckschriften werden Antriebe mit fossilen Brennstoffen genutzt. Die dabei abgegebenen Emissionen (Schadstoffe, Partikel und Lärm) sind erheblich und werden in die Gesamtemissionsbilanz des jeweiligen Flughafens einbezogen. Die Anzahl der startberechtigten Flugzeuge hängt direkt von der Gesamtemissionsbilanz des Flughafens ab, welche durch die APU so niedrig wie möglich belastet werden darf.

Hierzu ist ebenfalls durch die DE 20 2008 015 623 U1 ein Bodenstartgerät bekannt, welches mit elektrischer Energie versorgt wird und bei welchem durch die elektrische Energie Druckluft erzeugt wird. Hierbei werden Verdichter mit einer Brennstoffzelle betrieben, welche elektrische Energie liefert, um die Verdichter anzutreiben.

Somit ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Starten, Klimatisieren und Warten von Strahltriebwerken von Flugzeugen und anderen Fluggeräten aufzuzeigen, welche emissionsarm die Funktion eines stationären Bodenstartgeräts (SAPU) übernehmen kann. Es sollen dabei insbesondere Lärmemissionen und Emissionen, welche durch die Verbrennung von fossilen Brennstoffen entstehen, verringert werden. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst, nämlich, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Starten, Klimatisieren und Warten von Strahltriebwerken von Flugzeugen und anderen Fluggeräten mit einem Verdichter zur Erzeugung von Druckluft ausgestattet ist, welcher von einem Elektromotor angetrieben werden kann. Durch den Elektromotor kann gänzlich auf fossile Brennstoffe beim Betreiben der Vorrichtung verzichtet werden. Dadurch werden die Emissionen geringstmöglich gehalten, da Elektromotoren geringere Betriebsgeräusche aufweisen als Verbrennungsmotoren und keine Abgase

Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung Mittel zur verlustarmen Drehlagerung auf. Diese Mittel sorgen für einen geringen Reibungsverlust beim Lagern der drehenden Teile des Elektromotors und seinen direkt gekoppelten Verdichtern. Der Elektromotor treibt über mindestens eine drehbare Welle den Verdichter an, wodurch Lager für die drehbare Welle vorgesehen sind. Diese Lager sind nun so gestaltet, dass sie weniger Reibungsverluste bei der Lagerung her- vorrufen, als bekannte Wälz- oder Gleitlager. Eine besonders hohe Verringerung der Rei- bungsverluste wird durch eine bauliche Einheit aus Elektromotor und Verdichter erreicht.

Die Mittel zur verlustarmen Drehlagerung können dazu Magnetlager umfassen. Solche Magnetlager lagern die drehbare Welle in einem Magnetfeld und sind dadurch, dass kein physikalischer Kontakt zum Lager entsteht, mit weniger Reibungsverlust versehen, als die vorgenann- ten, bekannten Lager.

Diese Magnetlager können aktiv oder passiv gestaltet sein. Aktive magnetische Lager erzeugen ihr Magnetfeld durch mindestens einen Elektromagneten, passive Lager durch mindestens einen Permanentmagneten. Es hat sich gezeigt, dass aktive, magnetische Lager die ge- ringsten Verluste bei der Lagerung aufweisen.

Die Mittel zur verlustarmen Drehlagerung können ebenfalls Wirbelstromlager darstellen. Dabei werden die drehenden Teile in einem Lager gelagert, welches durch Erzeugung von Wirbelströmen die Welle lagert. Auch bei diesem Lager sind keine physikalischen Kontakte von dre- henden Teilen und dem Lager vorgesehen.

Entsprechende Mittel zur verlustarmen Drehlagerung ermöglichen die Lagerung drehender Teile ohne Materialkontakt und halten die drehenden Teile durch magnetische und/oder elektrische Kräfte. Durch diese Ausgestaltung ist nahezu keine Reibkraft bei der Bewegung der drehenden Teile in den Lagern vorhanden, sodass der Elektromotor möglichst verlustfrei und mit einem hohen Wirkungsgrad arbeiten kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Verdichter mehrere Verdichtungsstufen auf, mindestens jedoch zwei. Diese werden von dem Elektromotor angetrieben, wobei die Vorrich- tung die bereits genannten Mittel zur verlustarmen Lagerung aufweist, in welchen die drehenden Elemente des Elektromotors gelagert werden, wie beispielsweise die Antriebswelle.

Bei der Verwendung mindestens zweier Verdichterstufen wird die Druckluft dadurch erzeugt, dass Luft von einer ersten Verdichterstufe verdichtet wird und die so verdichtete Luft mindestens einer zweiten Verdichterstufe zugeführt wird, um weiter verdichtet zu werden. Es sind auch mehr als zwei hintereinander folgende Verdichterstufen denkbar. Durch dieses mehrstu- fige Verdichtungsverfahren sind höhere Drücke für die zu erzeugende Druckluft möglich.

Grundsätzlich ist es auch möglich, mehrere Verdichtungseinheiten, bestehend aus zumindest einem Elektromotor mit mindestens einer integrierten Verdichterstufe, anzuordnen, um unter- schiedliche Leistungsanforderungen modular mit einer Vorrichtung abdecken zu können.

Die so erzeugte Druckluft kann zum Starten und / oder Warten von Strahltriebwerken verwendet werden, aber auch zum Antrieb der flugzeugeigenen Klimaanlage. Dazu wird die Druckluft der Klimaanlage des Flugzeugs oder Fluggerät zugeführt.

Bevorzugter Weise soll die erfindungsgemäße Vorrichtung an einer Fluggastbrücke oder bei stationären Abfertigungseinrichtungen zum Einsatz kommen. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen werden dann an der Fluggastbrücke oder der Abfertigungseinrichtung angebracht und nutzten die dort zugeführte Spannungsversorgung zur Versorgung des Elektromotors und so- mit zum Antrieb des Verdichters.

In einer weiteren Ausführungsform wird vorgeschlagen, eine elektrische Energieversorgung in die erfindungsgemäße Vorrichtung zu integrieren, um sämtliche Funktionalitäten der bordeigenen APU mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung abdecken zu können. Durch dafür vorge- sehene Anschlussmöglichkeiten kann die Energieversorgung des Flugzeugs bzw. Fluggerätes für elektrische Energie gewährleistet werden.

Eine typische Energieversorgung (Ground Power Unit, GPU) nutzt eine elektrische Spannung von 115V und eine Wechselstromfrequenz von 400 Hz. Sollte die Spannungsversorgung durch die Fluggastbrücke andere Spannungen und/oder andere Frequenzen besitzen, wird vorgeschlagen, entsprechende Transformatoren und/oder Wechselrichter in der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorzusehen.

Zur Reduzierung der elektrischen Anschlussleistung können in Abhängigkeit der vorhandenen Infrastruktur des Flughafens modulare Energiespeicher, wie z.B. handelsüblich in Seecontainern integrierte Systeme, zum Einsatz kommen und in geeigneter Weise in die Anschlussleitung integriert werden. Dadurch können ein oder mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen (SAPUs) versorgt werden. Vorzugsweise wird vorgeschlagen, die Verdichterstufen als Radialverdichter auszuführen. Radialverdichter sind Verdichter, wobei Gas durch ein laufendes Flügelrad nach außen beschleunigt wird und in einem anschließenden Diffuser in Druck umgewandelt wird. Radialverdichter zeichnen sich durch einen guten Wirkungsgrad und geringem Verschleiß aus.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Lufteinlass vorgesehen, über welchen Luft der Vorrichtung zugeführt werden kann. Der Lufteinlass ist somit dann mit der ersten Verdichterstufe des Verdichters verbunden, damit Luft von der ersten Verdichterstufe durch den Lufteinlass angesaugt und verdichtet werden kann, bevorzugter Weise Umgebungsluft.

Dem erfindungsgemäßen Lufteinlass kann eine Luftaufbereitung zugeordnet werden. Zur Steuerbarkeit unterschiedlicher Massenströme zur Vorrichtung wird vorgeschlagen, dass zur Luftaufbereitung ein drehbar gelagertes Schaufelrad im Lufteinlass angeordnet wird und dass das drehbar gelagerte Schaufelrad Vordrallschaufeln aufweist. Eine so geartete Luftaufbereitung setzt dann das drehbar gelagerte Schaufelrad beim Ansaugen der Luft durch den Lufteinlass in Bewegung und die am Schaufelrad befindlichen Vordrallschaufeln können dann die angesaugte Luft in einer Art Wirbel und/oder Drall versetzen, um unterschiedliche Massenströme bei einer geringfügigen Änderung des Druckverhältnisses einstellen zu können. Hierdurch lässt sich der Anlagenwirkungsgrad für unterschiedliche Betriebsarten optimieren.

In einer besonderen Ausführungsform sind die Vordrallschaufeln drehbar gelagert, sodass die einzelnen Vordrallschaufeln drehbewegt und festgestellt werden können, um für die vorgenannten Betriebsarten unterschiedlich optimiert werden zu können. Entsprechend der Drehung der Vordrallschaufeln entstehen unterschiedliche Wirbel bzw. Dralle in der angesaugten Luft.

Ebenfalls in einer bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, die Diffuserschaufeln des Diffusere der Verdichterstufen ebenfalls drehbeweglich zu lagern. Durch diese Drehlagerung können die Diffuserechaufeln in unterschiedlichen Winkeln zur Verdichterstufe eingestellt werden, um bedarfsgerecht einen entsprechenden Massenstrom zu gewährleisten bzw. eine Kennfelderweiterung zu ermöglichen.

Zur Montage wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung einen Rahmen umfasst, auf welchen die Teile der Vorrichtung befestigt werden können. Hierzu umfasst die Vorrichtung den Verdichter und den Elektromotor. In weiteren Ausführungsformen wird vorgeschlagen, zusätzlich mindestens eine Elektronikeinheit und/oder mindestens eine Kühlanlage auf dem Rahmen zu montieren. Der Rahmen kann erfindungsgemäß durch mindestens eine Wartungshaube abgedeckt werden, bevorzugter Weise durch zwei Wartungshauben.

Durch die Wartungshauben ist es möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung gegen unge· wollten Einfluss von Fremdmaterialien zu schützen, beispielsweise gegen Dreck und Wasser.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird zumindest ein Bedienelement vorgeschlagen, über welches die Vorrichtung gesteuert werden kann. Über dieses Bedienelement kann dann die Drucklufterzeugung gestartet, geregelt und/oder beendet werden. Die vorgenannte Elektronikeinheit dient zur Steuerung des Elektromotors und damit zum Anfahren und Abbremsen des Elektromotors. Die Kühlanlage kühlt die Komponenten der Vorrichtung, beispielsweise den Elektromotor und/oder die Elektronikeinheit.

Erfindungsgemäß wird durch den Lufteinlass Luft zur ersten Verdichterstufe zugeführt und durch diese komprimiert. Die anschließend komprimierte Luft kann von der ersten Verdichterstufe zur zweiten Verdichterstufe transportiert werden, bevorzugter Weise durch eine dafür vorgesehene Verbindung. In der zweiten Verdichterstufe wird die komprimierte Luft weiter

In einer Ausführungsform wird vorgeschlagen, die Vorrichtung mit einem Luftauslass zu versehen, um die von der letzten Verdichterstufe komprimierte Luft und somit von der Vorrichtung erzeugte Druckluft aus der Vorrichtung herauszuführen. Die so herausgeführte Luft kann dann über eine Verteilung und/oder mindestens ein Anschluss den Strahltriebwerken zugeführt wer- den. Die Verteilung kann dabei eine einfache Verbindung von Luftauslass zum Anschluss sein, bevorzugter Weise wird jedoch vorgeschlagen, ein Schlauchsystem zu verwenden, welches ausziehbar ist und aus mindestens einem Schlauch besteht. Der vorgenannte Anschluss sollte dann entsprechend häufig vorgesehen werden, in der Anzahl wie auch Schläuche der Vertei - lung vorgesehen sind. Durch die Nutzung der Anschlüsse kann das entsprechende Strahltriebwerk adaptiert werden, um die von der Vorrichtung erzeugte Druckluft dem Strahltriebwerk zuzuführen.

Erfindungsgemäß besitzt der Elektromotor ein Stator und ein Rotor, wobei der Rotor als Mo- torwelle ausgeführt ist. Stator und Motorwelle sind von einem Gehäuse umfasst. Die Motorwelle ist dann eines der erfindungsgemäßen, drehenden Elemente, für die die Mittel zur ver- lustarmen Drehlagerung vorgesehen sind. Ins Gehäuse kann dabei auch der Verdichter aufgenommen werden, um eine bauliche Einheit aus Elektromotor und Verdichter zu bilden. Dann weist auch die Lagerung der drehenden Teile des Verdichters die erfindungsgemäße, verlustarme Drehlagerung auf. Durch diese bauliche Einheit wird die Verlustreibung maßgeblich verringert.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beinhaltet die Luftaufbereitung mindestens eine Abdeckung, damit sie vor Fremdeinwirkung geschützt wird. Ebenfalls kann ein Stellring vorgesehen sein, mittels welchem die Vordrallschaufeln gedreht werden können. Dadurch ist es möglich, alle Vordrallschaufeln gleichermaßen zu drehen und es wird verhindert, dass jede Schaufel einzeln gedreht werden muss.

Durch die verlustarme Drehlagerung kann eine Lärmpegelreduzierung der Vorrichtung realisiert werden. Die Drehgeräusche der Vorrichtung sind damit erheblich geringer als bei herkömmlichen APUs. Dies resultiert aus einer erheblich verringerten Reibung am Lager, sowie einem weitestgehend schwingungsfreiem System durch die Verwendung von verlustarmen Drehlagerungen ohne mechanische Lager. Eine zusätzliche Geräuschpegelreduzierung kann weiterhin dadurch erreicht werden, dass Lärmschutzelemente, wie Dämmung, zusätzlichen Gehäusen und/oder Schallschutzhauben, verwendet werden.

Durch die vorbeschriebene Vorrichtung ist es möglich, die entstehenden Geräusche so weit zu reduzieren, dass im bevorzugten Fall das Bodenpersonal für das Betreiben der GAPU keine Geräuschschutzkappen tragen muss.

Vorliegend wird eine Vorrichtung zum Starten und/oder Warten von Strahltriebwerken von Flugzeugen und anderen Fluggeräten und ggf. zum Klimatisieren der Flugzeuge und anderen Fluggeräten mit einem zumindest einem Verdichter und zumindest einem Elektromotor, welcher den zumindest einen Verdichter antreibt. Solche Vorrichtungen werden auch Stationary- Air Power Unit (SAPU) genannt. Der Verdichter besteht aus einer oder mehreren Verdichterstufen, wobei der Elektromotor und der Verdichter verlustarme Lager für die drehenden Elemente oder Teile des zumindest einen Elektromotors und/oder des zumindest einen Verdichters aufweisen. In einer besonderen Ausführungsform wird vorgeschlagen, eine elektrische Stromversorgung in die Vorrichtung zu integrieren, um damit sämtliche Funktionen einer im Flugzeug oder Fluggerät enthaltenen Auxiliary Power Unit (APU) abdecken zu können. Weitere Merkmale ergeben sich aus den Zeichnungen. Es zeigen

Figur 1 : Eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung an einer Fluggastbrücke; Figur 2: Eine Detaildarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Figur 1 ;

Figur 3: Eine perspektivische Darstellung des Rahmens der Vorrichtung mit aufgesetzten Wartungshauben; Figur 4: Eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne aufgesetzte Wartungshauben;

Figur 5: Eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Verdichters; Figur 6: Ein Schnitt durch den erfindungsgemäßen Verdichter aus Figur 5;

Figur 7: Eine erfindungsgemäße Luftaufbereitung mit Vordrallschaufeln;

Figur 8: Eine Detaildarstellung der Diffuserschaufeln des Diffusere aus einer Verdichterstufe.

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Starten und / oder Warten von Strahltriebwerken von Flugzeugen und anderen Fluggeräten sowie bevorzugt auch zum Klimatisieren von Flugzeugen und anderen Fluggeräten. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 ist hierbei an einer Fluggastbrücke 40 angeordnet. Fluggastbrücken 40 werden überall dort verwendet, wo Fluggäste über einen Fußweg zum Flugzeug gelangen (nicht näher dargestellt). Die Fluggastbrücke 40 weist ein Dock 43 auf, mittels welchem die Fluggastbrücke 40 im Bereich der Tür des Flugzeugs angedockt werden kann. Alternativ kann die Fluggastbrücke für einen mobilen Einsatz auf einem Außenparkplatz eines Flughafens, beispielsweise in Form einer Flugzeugtreppe, vorgesehen sein. Hierbei wäre eine zusätzliche Energieversorgung vorzusehen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 ist bei einer Fluggastbrücke im Bereich eines Fahrwerks 42 auf einem Gestell 41 des Fahrwerks 42 angebracht. Da die Fluggastbrücke 40 ebenfalls mit elektrischer Energie versorgt wird und entsprechende Anschlüsse aufweist, kann durch diese Anordnung sehr einfach elektrische Energie der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zu- gefügt werden. Die Vorrichtung 1 verfügt über eine Verteilung 2, hier als Schlauchsystem, ausgeführt. Dazu sind an der Vorrichtung 1 zwei Schläuche angebracht, welche über Trommeln ausgezogen werden können. Durch die Nutzung der Trommeln kann die Distanz bis zum Flugzeug überwunden werden.

Figur 2 zeigt das vorgenannte Schlauchsystem als Verteilung 2 detailliert. Ebenfalls zu erkennen ist, dass an den Enden der Schläuche der Verteilung 2 Anschlüsse 3 vorgesehen sind, um die Schläuche am Flugzeug zu adaptieren.

Figur 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Hierzu sind die Bauteile der Vorrichtung 1 auf einen Rahmen 4 angebracht. Dieser Rahmen 4 kann über eine erste und eine zweite Wartungshaube 6, 7 abgedeckt werden. Zu Montage- und/oder Wartungszwecken sind die Wartungshauben 6, 7 zu öffnen.

Im Rahmen 4 angeordnet ist ebenfalls zumindest ein Bedienelement 5. Das zumindest eine Bedienelement 5 dient zum Starten, Stoppen und / oder Steuern der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Dazu kann das zumindest eine Bedienelement 5 im Rahmen 4 eingelassen sein. Es kann aber auch herausnehmbar sein und wie eine Fernbedienung fungieren.

Werden die beiden Wartungshauben 6, 7 geöffnet, sind in Figur 4 die Elemente der Vorrichtung 1 zu erkennen. Auf dem Rahmen 4 sind ein Verdichter 10 mit entsprechendem Lufteinlass 11 , eine Elektronikeinheit 12 und eine Kühlanlage 13 angeordnet. Die Elektronikeinheit 12 dient zum Steuern des Verdichters 10 bzw. des Elektromotors 14. Die Kühlanlage 13 dient zur Kühlung des Elektromotors 14 und der Elektronikeinheit 12.

Figur 5 zeigt einen erfindungsgemäßen Verdichter 10 detailliert. So ist wieder der Lufteinlass 11 zu erkennen, über welchen Luft angesaugt und einer ersten Verdichterstufe 16 zugeführt werden kann. Die erste Verdichterstufe 16 verdichtet die zugeführte Luft und führt diese über eine Verbindung 17 zur zweiten Verdichterstufe 15. Diese komprimiert die Luft weiter und führt sie zum Luftauslass 18, an welchem die komprimierte Luft abgegriffen werden kann. Beide Verdichterstufen 15,16 können von einem Elektromotor 14 angetrieben werden.

Die Figur 6 zeigt ein Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Verdichter 10 und zeigt somit auch den Lufteinlass 11 und die darin befindliche Luftaufbereitung 30. Diese wird später noch detailliert gezeigt. Nachdem die Luft durch den Lufteinlass 11 und der Luftaufbereitung 30 eingezogen wurde, gelangt sie zur ersten Verdichterstufe 16. Diese wird angetrieben, genau wie die zweite Verdichterstufe 15, von dem Elektromotor 14

Der Elektromotor 14 beinhaltet eine Motorwelle 20, ein Stator 22 und ein Gehäuse 21. Das

Gehäuse 21 umgibt die vorgenannten Motorteile.

Damit die drehenden Teile des Elektromotors 14, also die Motorwelle 20, möglichst verlustfrei gelagert werden kann, wird eine aktive magnetische Lagerung 19 als Mittel zur verlustarmen Drehlagerung vorgeschlagen. Der Elektromotor 14 und die durch ihn angetriebenen Verdich - terstufen 15,16 verdichten die Luft nun zu der gewünschten Druckluft, welche durch den Luft- auslass 18 aus dem Verdichter 10 herausgeführt wird

Die vorgenannte Luftaufbereitung 30 ist detalliert in Figur 7 dargestellt. Darin zu sehen ist, dass die Luftaufbereitung 30 aus einem Laufrad besteht, welches Vordrallschaufeln 33 aufweist. Die Vordrallschaufeln 33 sind drehbar gelagert, sodass unterschiedliche Positionen drehbar eingestellt werden können. Dadurch wird ein Drall und/oder Wirbel in der eingesaugten Luft erzeugt, wodurch die zu erzeugende Druckluft entsprechend konditioniert werden

Zur Einstellung der drehgelagerten Vordrallschaufeln 33 wird ein Stellring 32 vorgeschlagen. Durch Drehen des Stellrings 32 kann eine Position der Vorderallschaufeln 33 insgesamt festgelegt werden. Zum Schutz der Luftaufbereitung 30 wird weiterhin vorgeschlagen, eine Abdeckung 31 vorzusehen.

Zuletzt zeigt Figur 8 einen Diffuser der Verdichterstufen 15, 16. Die Verdichterstufen 15, 16 sind als Radialverdichter ausgeführt und besitzen jeweils einen Diffuser. Es wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, Diffuserschaufeln 34 verstellbar zu gestalten. Somit können die einzelnen Diffuserschaufeln 34 in ihrer Position geändert werden, beispielsweise auf die Position

Durch die Einstellung der Diffuserschaufeln kann die Drucklufterzeugung weiter hinsichtlich unterschiedlicher Betriebspunkte des Verdichterkennfeldes optimiert werden und auf den Bedarf eingestellt werden. Ebenso kann die Diffuserwirkung auf die Luftkonditionierung, welche durch die Luftaufbereitung erzeugt wird, angepasst werden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorgenannten Merkmale beschränkt. Vielmehr sind weitere Ausgestaltungen denkbar. So wird vorgeschlagen, die Mittel zur verlustarmen Drehlagerung nicht nur in axialer Richtung, sondern auch in Radialrichtung zu realisieren, um beide Arten von Kräften aufnehmen zu können. Alternativ wird eine Luftlagerung vorgeschlagen, mit einem Luftstrom, der von der erzeugten Druckluft abgezweigt wird. Weiterhin ist es möglich, eine Drehzahlregelung über die Elektronikeinheit 14 und das zumindest eine Bedienelement 5 zu realisieren. Zum Kühlen der Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung könnte ein weiterer Luft- oder Wasserkreislauf vorgesehen sein, mit einem Kühler, welcher bedarfsabhängig von der Eigenerwärmung der einzelnen Komponenten und den Umgebungsbedin- gungen geregelt wird.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Vörrichtuhg

2 Verteilung

3 Anschluss

4 Rahmen

5 Bedienelement

6 Erste Wartungshaube

7 Zweite Wartungshaube

10 Verdichter

11 Lufteinlass

12 Elektronikeinheit

13 Kühlanlage

14 Elektromotor

15 Verdichterstufe 2

16 Verdichterstufe 1

17 Verbindung

18 Luftauslass

19 Drehlagerung

20 Motorwelle von 14

21 Gehäuse von 14

22 Stator von 14

30 Luftaufbereitung 31 Abdeckung

32 Stellring

33 Vordrallschaufel

34 Diffusorschaufel

40 Fluggastbrücke

41 Gestell

42 Fahrwerk

43 Dock