CN102384101A - 压缩机轴承冷却入口板 - Google Patents

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Abstract

一种压缩机轴承冷却入口板，具有安装板，和从所述安装板向前延伸的凸台。所述凸台包括多个槽，所述多个槽轴向延伸进入所述凸台以便形成供冷却空气从冷却入口板的外周表面进入内孔的流动通道。所述槽延伸在侧壁之间的宽度，延伸角度不是直接径向向内朝向冷却板的中心轴线。所述多个槽具有多种宽度。还公开并且要求保护一种压缩机轴承组件，用于氮产生系统的马达驱动压缩机，以及安装压缩机轴承冷却入口板的方法。

Description

压缩机轴承冷却入口板
技术领域
本申请涉及一种用于控制流向压缩机中的空气轴承的空气流的冷却板。
背景技术
压缩机被用于多种用途。在一种常见类型中，马达驱动带有相对的转子的轴旋转。 
压缩机的一种用途是用在氮产生系统中，如用在飞机上。从空气中分离氮，并用于诸如降低燃油箱中的火焰风险的用途。
在用于已知氮产生系统的压缩机中，如上文所述，由一个轴驱动两个转子级。所述转子中的第一个压缩空气，并且将其向下游输送到第二个转子。来自所述转子之一的压缩空气的一部分被分流，并且输送到壳体中，以便为推力轴承表面提供空气流，并随后输送到径向空气轴承表面。
在现有技术中，这种空气的流动是相对不受控制的。 
发明内容
一种压缩机轴承冷却入口板，具有安装板，和从所述安装板向前延伸的凸台。所述凸台包括多个轴向延伸进入所述凸台以便限定供冷却空气从冷却入口板的外周表面进入内孔的流动通道的槽。所述槽在侧壁之间的宽度上、以不是直接径向向内朝向冷却板的中央轴线的角度延伸。所述多个槽具有多个槽宽。
还公开并且要求保护一种压缩机轴承组件，用于氮产生系统中的马达驱动压缩机，以及安装压缩机轴承冷却入口板的方法。
通过以下说明和附图可以最好地理解所披露例子的上述和其他特征，以下是附图的简要说明。 
附图说明
图1是一种压缩机的剖视图。
图2表示所述压缩机的细节。
图3表示冷却入口板。
图4A是所述冷却入口板的正视图。
图4B表示与所述冷却入口板相关的特定角度的形成。
图5是所述冷却入口板的侧视图。
图6是所述冷却入口板的剖视图。 
具体实施方式
被作为氮产生系统的一部分披露的，如可以用在飞机10上的压缩机20，包括第一级转子22，它压缩空气并将其向下游输送到第二级转子24。所述空气由第二级转子24压缩，并且输送到出口25。马达26驱动轴32，以便转动转子22和24。轴承冷却分支30分流来自第二级入口28的空气，并且通过通道34分流入通向一对推力轴承表面40的腔室36。推力轴承表面40与圆柱形环38相关联，其被驱动以随轴32一起转动。另外，轴颈轴承组件41径向环绕轴32，并且还接收来自空气流动通道36的空气。基本上，空气沿两个推力轴承表面40穿过，并然后通过轴颈轴承41。
冷却入口板42 位于圆柱形环38的径向外部。参见图2，冷却入口板42用螺栓固定在第一壳体152内沟道54内的43处。冷却入口板42包括具有螺栓孔52的安装板50。第二壳体部分150固定在壳体152上。推力轴承表面40被限定在圆柱形环38和壳体150和152的表面之间。
为了组装所述压缩机，在轴32上形成圆柱形环38，并且使该环位于两个壳体表面150，152之间。所述轴放置在轴颈轴承41内。连接所述空气源以便将空气输送到圆柱形环38的径向外部位置，从而使空气沿在圆柱形环38和壳体150，152之间限定的推力轴承表面40穿过，并且然后从轴32和轴颈轴承41之间穿过。冷却入口板42在圆柱形环38的径向外部被用螺栓固定到壳体。
参见图3，冷却入口板42具有安装板50，所述安装板沿所述轴32的旋转轴线延伸相对小的轴向深度。延伸的凸台54在凸台54的外周表面62上设置有凹口56，这些凹口基本上形成在距每一个螺栓孔52的中心的一定半径上，并且通向槽58。槽58间隔分布在凸台54的名义表面部分60之间。 
凹口56和槽58共同作用，将空气从凸台部分54的径向外部引导至径向内孔64，并由此引导至推力轴承表面40。 
从图4A中可以看出，存在12个槽58，72和73。在一种实施方案中，其中的10个槽，槽58，延伸相对小的在侧壁70和71之间所测量的距离或宽度，并且延伸垂直于所述侧壁所测量的一定距离。所述10个相对小的槽58延伸的宽度为W1。在一种实施方案中，W1为0.28"（0.711 cm）。槽73延伸的宽度为W2。在一种实施方案中，W2为0.385"（0.978 cm）。槽72延伸的宽度为W3。在所述实施方案中，所述宽度W3为0.630"（1.60 cm）。
在这些实施方案中，选择W1与W3的比例，使其在 0.420 至0.470之间。选择W2与W3的比例，使其在0.580至 0.640之间。在该实施方案中，所述12个螺栓孔52 的中心均间隔30°。
可以理解的是，所述12个槽58，72，和73相对凸台54的外周表面62和内周表面64以多种角度延伸。从图4A中可以看出，所述12个槽的角度是不同的。从图4A中还可以看出，槽58，72，和73延伸的角度不是直接径向向内朝向冷却入口板42 的中心C。
下面结合图4B说明产生形成槽58，72，和73所沿着的角度的一种实施方案。参见图4B，首先选择X和Y轴。螺栓孔52T和52B的中心在X轴上，另外两个螺栓孔52的中心在Y轴上。 与所述轴相关联的这四个螺栓孔最终将与所述十个等宽度槽58的其中之一相关联。
为了形成槽72，定义一对线L1和L2。L2是在沿逆时针方向与X轴间隔30o的位置上延伸的半径。L-1被限定为平行于L2，并且间隔距离S1。在一种实施方案中，S1为 0.98"（2.48 cm）。然后，L-1限定了槽72的中心，并因此形成了槽72延伸的角度。
为了形成槽73，半径L3被定义为与X轴间隔10°，并且与螺栓孔52B的中心间隔开。然后，定义线L-4，其同样平行于半径L3。在一种实施方案中，线L4被绘制为距半径L3的距离S2为1.00"（2.54 cm）。然后，线L4作为槽73的中心。 
所述十个槽58是由最初定义线L5和L6而限定的。L5是一个半径，它被选择为沿顺时针方向与X轴间隔10o。在一种实施方案中，L6被定义为平行于L5的线，并且间隔距离S3，S3是1.13"（2.87 cm）。L6形成了槽58的中心。其它槽58是通过从该初始槽58旋转30°而被限定的。将要与和槽72和73相关联的所述螺栓孔的位置对齐的槽仅仅定义为产生点，并且不会形成到最终的冷却板中。当然，可以采用其他距离。
因此，将使用三种不同的策略来产生所述槽。第一种策略用于形成槽72，第二种策略用于形成槽73，第三种策略用于形成其他十个槽58。 
图5表示冷却板42的剖视图。在安装板50的背面和表面60前端之间可定义距离d1。在一种实施方案中，d1为0.430"（1.09 cm）。距离d2是定义为凸台54的轴向距离，并且为从安装板50 的前面到名义表面60前端。在一种实施方案中，d-2为 0.310"（0.787 cm）。在这些实施方案中，d1与d2的比例在 0.68 和 0.76之间。
参见图6，距离d3可被定义为槽58，72，和73的深度。在一种实施方案中，d3为 0.060"（0.152 cm）。在这些实施方案中， d2与d3的比例在4.60和5.82之间。
如图所示，到安装板50的外周表面的半径R1为2.186"（5.55 cm）。到所述安装板的内孔的半径R2为1.5625"（3.97 cm）。
d3与R2的比例在0.034和0.042之间。
尽管对本发明的一种实施方案进行了说明，本领域普通技术人员可以理解的是，在本发明的范围之内可以进行某些改进。因此，应当研究以下权利要求，以确定本发明的实际范围和内容。

Claims (20)

1.一种压缩机轴承冷却入口板，包括：
    冷却板主体，其包括安装板，和从所述安装板轴向向前延伸的凸台，所述凸台包括多个槽，所述多个槽轴向延伸进入所述凸台以便限定供冷却空气从所述冷却板主体的外周表面进入所述冷却板主体的内孔的流动通道，所述槽每一个延伸在侧壁之间的宽度，并且所述槽以不是直接径向向内朝向所述冷却板主体的中心轴线的角度延伸，并且所述多个槽具有多种宽度。
2.如权利要求1所述的压缩机轴承冷却入口板，其中，存在具有第一宽度的第一多个槽，以及具有大于所述第一宽度的宽度的第二多个槽，并且所述第一多个槽的数量大于所述第二多个槽的数量。
3.如权利要求2所述的压缩机轴承冷却入口板，其中，存在12个所述槽，所述第一多个槽包括所述12个槽中的10个，所述第二多个槽包括所述12个槽中的其余两个。
4.如权利要求3所述的压缩机轴承冷却入口板，其中，在所述第二多个槽中，存在两种不同的宽度，包括第二和第三宽度，所述第一宽度与所述第三宽度的比例在0.420和0.470之间。
5.如权利要求4所述的压缩机轴承冷却入口板，其中，所述第二宽度与所述第三宽度的比例在0.580和0.640之间。
6.如权利要求4所述的压缩机轴承冷却入口板，其中，第一产生策略被用于限定所述第一多个槽的角度，而第二产生策略被用于限定具有所述第二宽度的槽的角度，而第三产生策略被用于限定具有所述第三宽度的槽的角度。
7.一种压缩机轴承组件，包括：
    压缩机转子，其被附接为由轴驱动，所述轴携带圆柱形环，所述圆柱形环位于两个相邻的壳体表面之间，以便限定推力轴承表面； 
至少一个轴颈轴承，用于将所述轴支撑在所述壳体内；和
冷却入口板，被定位在所述圆柱形环的径向外部，所述冷却入口板具有多个槽，用于将来自所述冷却空气板外周表面的空气输送到内周表面，并以便所述空气流过所述推力轴承表面，然后流过轴颈轴承。
8.如权利要求7所述的压缩机轴承组件，其中，所述槽沿着不是直接径向向内朝向所述轴的旋转轴线的角度延伸。
9.如权利要求8所述的压缩机轴承组件，其中，冷却板主体包括安装板，并且具有从所述安装板轴向向前延伸的凸台，所述凸台包括多个槽，所述多个槽轴向延伸进入所述凸台以便形成供冷却空气从所述冷却板主体的外周表面进入所述冷却板主体的内孔的流动通道，所述槽延伸在侧壁之间的宽度，并且在所述多个槽之间存在多种宽度。
10.如权利要求9所述的压缩机轴承组件，其中，存在具有第一宽度的第一多个槽，以及具有大于所述第一宽度的宽度的第二多个槽，并且所述第一多个槽的数量大于所述第二多个槽的数量。
11.如权利要求10所述的压缩机轴承组件，其中，存在12个所述槽，所述第一多个槽包括所述12个槽中的10个，所述第二多个槽包括所述12个槽中的其余两个。
12.如权利要求11所述的压缩机轴承组件，其中，在所述第二多个槽中，存在两种不同的宽度，包括第二和第三宽度，所述第一宽度与所述第三宽度的比例在 0.420和0.470之间。
13.如权利要求12所述的压缩机轴承组件，其中，所述第二宽度与所述第三宽度的比例在 0.580和0.640之间。
14.一种氮产生系统马达驱动压缩机，包括：
    压缩机转子，其被附接以便由轴驱动，所述轴是由马达驱动的，以及封装所述转子、所述轴和所述马达的壳体，所述轴携带圆柱形环，所述圆柱形环被定位于所述壳体的两个相邻的表面之间以便限定推力轴承表面；
    至少一个轴颈轴承，用于将所述轴支撑在所述壳体内；和
    冷却入口板，其位于所述圆柱形环的径向外部，所述冷却入口板具有多个槽，以用于将空气从所述冷却空气板的外周表面输送到内周表面，并且以便空气流过所述推力轴承表面，然后流过所述轴颈轴承。
15.如权利要求14所述的压缩机，其中，所述槽沿着不是直接径向向内朝向所述轴的旋转轴线的角度延伸。
16.如权利要求15所述的压缩机，其中，冷却板主体包括安装板，并且具有从所述安装板轴向向前延伸的凸台，所述凸台包括多个槽，所述多个槽轴向延伸进入所述凸台以便形成供冷却空气从所述冷却板主体的外周表面进入所述冷却板主体的内孔的流动通道，所述槽延伸在侧壁之间的宽度，并且在所述多个槽之间存在多种宽度。
17.如权利要求16所述的压缩机，其中，存在具有第一宽度的第一多个槽，和具有大于所述第一宽度的宽度的第二多个槽，并且所述第一多个槽的数量大于所述第二多个槽的数量。
18.如权利要求17所述的压缩机，其中，存在12个所述槽，所述第一多个槽包括所述12个槽中的10个，所述第二多个槽包括所述12个槽中的其余两个。
19.如权利要求18所述的压缩机，其中，在所述第二组中，存在两种不同的宽度，所述第一宽度与第三更大宽度的比例在0.420和0.470之间，并且所述第二组中两种宽度的宽度具有在0.580和0.640之间的比例。
20.一种将空气轴承安装到压缩机中的方法，包括以下步骤：
    （a）  将圆柱形环安装到压缩机转子的马达驱动轴上，并且将所述圆柱形环定位在两个壳体表面之间，并且连接空气源，以便将空气输送到所述圆柱形环的径向外部的位置，从而使空气沿着推力轴承表面通过；和
    （b）将冷却入口板定位到所述圆柱形环的径向外部，将所述冷却入口板形成为具有多个槽以便将所述空气从所述冷却入口板上的径向外表面引导至所述冷却入口板上的内孔，所述多个槽沿不是径向向内朝向所述轴的旋转轴线的多种角度引导所述空气。
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