CN102537352A - 空气循环机密封台 - Google Patents

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本发明涉及空气循环机密封台，具体地，一种空气循环机包括轴承壳体，轴承壳体具有轴孔。转子轴布置在轴孔内并且包括刀口，刀口从转子轴延伸。密封接合轴孔并且包括提供密封台的内径和外径，密封台与刀口轴向地对准。密封台和刀口之间的径向间隙名义上为0.006英寸。内径布置在密封的侧面之间，侧面限定宽度。在一个示例中，渐缩表面以相对于外径一角度从侧面延伸到密封台，渐缩表面面对大端。外径比内径提供的第一比率为1.25-1.28，并且内径比宽度提供的第二比率为4.33-5.58。

Description

空气循环机密封台
技术领域
本公开涉及设置在空气循环机的轴和壳体之间的密封。
背景技术
空气循环机可包括离心压缩机和离心涡轮机，其安装成在壳体内的轴上共同旋转。离心压缩机进一步压缩被部分压缩的空气，例如从气体涡轮发动机的压缩机接收的引气。被压缩的空气排放到下游换热器或其他用途，然后返回到离心涡轮机。被压缩的空气在涡轮机中膨胀，由此驱动压缩机。来自涡轮机的空气输出可被用作交通工具的空气供应，例如飞机的机舱。
壳体中的空气轴承旋转地支撑轴。多个密封被用在轴和壳体之间以相对于壳体来密封轴。一些现有密封的外径/长度/宽度为3.460/0.685/0.16英寸（87.88/17.40/4.1 mm）、2.706/0.370/0.21英寸（68.73/9.40/5.3 mm）或1.875/0.455/0.14英寸（47.63/11.30/3.6 mm）。
发明内容
一种空气循环机包括轴承壳体，轴承壳体具有轴孔。转子轴布置在轴孔内并且包括刀口，刀口从转子轴延伸。密封接合轴孔并且包括提供密封台的内径和外径，密封台与刀口轴向地对准。在一个示例中，密封台和刀口之间的径向间隙名义上为0.006英寸。
内径布置在密封的侧面之间，侧面限定宽度。在一个示例中，渐缩表面以相对于外径一角度从侧面延伸到密封台，渐缩表面面对大端。外径比内径提供的第一比率为1.25-1.28，并且内径比宽度提供的第二比率为4.33-5.58。
附图说明
通过参照以下详细说明并结合考虑附图，可进一步理解本公开，附图中：
图1是示例性空气循环机的剖面图；
图2是图1的ACM的一部分的放大剖面图；
图3是图2所示密封的进一步放大剖面图。
具体实施方式
图1示出了具有压缩机12的空气循环机（ACM）10，压缩机12通过轴16联接到涡轮机14以便绕轴线A一起旋转，轴16例如是不锈钢的。例如，涡轮机14被包括在机舱空气供应系统13中，用于向飞机提供经调节的空气。由轴16支撑的风扇15使得经调节的空气在机舱空气供应系统13中循环。
ACM 10由多个部分构成以便于组装。例如，ACM 10包括壳体21，壳体21具有入口、压缩机、涡轮机和轴承壳体部分22、24、26、28。示例性的轴16也由多个部分构成。例如，压缩机12安装在第一轴部分17上并且布置在入口壳体部分22内，涡轮机14安装在第一和第二轴部分17、18之间位于涡轮机壳体部分26内，并且第三轴部分19安装在轴承壳体部分28内。系杆20将压缩机12、涡轮机14、风扇15以及第一、第二、第三轴部分17、18、19相互固定。
轴颈轴承30旋转地分别位于涡轮机和轴承壳体部分26、28内的支撑第二和第三轴部分18、19。推力轴承滑道31从第三轴部分19径向地延伸并且轴向地布置在推力轴承32之间。保持板50被第一紧固件54绕推力轴承滑道31和推力轴承32固定到轴承壳体部分28。入口板52设置在轴承壳体部分28和保持板50之间并在推力轴承滑道31径向外侧，以控制润滑空气到推力轴承32的流动。第二紧固件56将轴承和涡轮机壳体部分28、26相互固定。
壳体部分被相对于彼此密封以将被压缩的空气容纳在ACM 10内的期望通道中。然而，密封也被设计成控制从ACM 10中的压缩机12和涡轮机14泄漏以润滑轴颈和推力轴承30、32的空气量。在示例中，第一密封34被布置在第一轴部分17和中间壳体部分60之间，第二和第三密封36、38被布置在第二轴部分18和涡轮机壳体部分26之间，并且第四密封40被布置在第三轴部分19和轴承壳体部分28之间。
入口壳体部分22提供压缩机入口42，并且压缩机壳体部分24提供压缩机出口44。涡轮机壳体部分26包括第一和第二涡轮机壳体部分26a、26b并提供涡轮机入口46和涡轮机出口48。第三紧固件58将涡轮机和中间壳体部分26、60相互固定，并且第四紧固件62将入口和涡轮机壳体部分22、26相互固定。
密封板64被第五紧固件66固定在压缩机和涡轮机壳体部分24、26之间。空气流入压缩机入口42并且被离心地压缩到压缩机出口44，在那里，其被引导到涡轮机入口46。被压缩的空气膨胀通过涡轮机14并且排出涡轮机出口48。
第四密封40由聚酰亚胺材料构成并且与第三轴部分19上的刀口68协作以密封ACM 10中的空气，而同时允许一些空气以期望速率泄漏经过密封40。图2和图3中更详细地示出了第四密封40，第四密封40由环形主体提供，该环形主体具有外径OD和内径ID，其设置在侧面71之间，侧面71限定宽度W。轴承壳体28具有彼此相对的大端和小端74、76。小端76包括轴孔78。内径ID提供密封台70，密封台70接合刀口68的旋转表面。外径OD比内径ID提供的第一比率（OD/ID）为1.25-1.28，并且内径ID比宽度W提供的第二比率（ID/W）为4.33-5.58。
在未安装状态下，外径OD名义上约为1.050英寸（26.67 mm），并且内径ID名义上约为0.830英寸（21.08 mm）。在一个示例中，直径方向上的厚度2T或长度名义上为0.220英寸（5.59 mm）。宽度W名义上约为0.170英寸（4.32 mm）。第四密封40被压入轴孔78中。在安装状态下，外径名义上约为1.045英寸（26.54 mm），并且内径名义上约为0.816英寸（20.73 mm）。第三轴部分19被插入第四密封40中。密封台70和刀口68之间所设置的径向间隙名义上为0.006英寸（0.15 mm）。
渐缩表面72以相对于内径或外径ID、OD的名义上40度角G从离开外径OD名义上为0.085英寸（2.16 mm）的径向距离t开始从侧面71延伸到密封台70。在该示例中，渐缩表面72设置在侧面71的每一个处，并且第四密封40在垂直于内径ID的中轴线A并二等分外径OD的平面P中是对称的。
尽管已公开了示例性实施例，但本领域普通技术人员会认识到在权利要求的范围内可进行一定修改。为此，应研究所附权利要求以确定它们的真实范围和内容。

Claims (20)

1.一种用于空气循环机的密封，包括：
环形主体，所述环形主体具有外径和内径，其设置在侧面之间，所述侧面限定宽度，所述内径提供密封台，所述密封台构造成接合旋转表面，所述外径比所述内径提供的第一比率为1.25-1.28，并且所述内径比所述宽度提供的第二比率为4.33-5.58。
2.如权利要求1所述的密封，其中，在未安装状态下，所述外径名义上约为1.050英寸且所述内径名义上约为0.830英寸，并且所述宽度名义上约为0.170英寸。
3.如权利要求2所述的密封，其中，在安装状态下，所述外径名义上约为1.045英寸，并且所述内径名义上约为0.816英寸。
4.如权利要求1所述的密封，包括渐缩表面，所述渐缩表面以相对于所述外径名义上40度角从离开所述外径名义上为0.085英寸的径向距离开始从所述侧面延伸到所述密封台。
5.如权利要求1所述的密封，其中，所述环形主体由聚酰亚胺构成。
6.一种用于空气循环机的密封布置，包括：
轴承壳体，所述轴承壳体具有彼此相对的大端和小端，所述小端包括轴孔；和
密封，所述密封接合所述轴孔并包括提供密封台的内径，所述内径布置在所述密封的侧面之间，所述侧面限定宽度，以及包括渐缩表面，所述渐缩表面以相对于所述外径一角度从所述侧面延伸到所述密封台，所述渐缩表面面对所述大端，所述外径比所述内径提供的第一比率为1.25-1.28，并且所述内径比所述宽度提供的第二比率为4.33-5.58。
7.如权利要求6所述的密封布置，其中，所述渐缩表面以相对于所述外径名义上40度角从离开所述外径名义上为0.085英寸的径向距离开始从所述侧面延伸到所述密封台。
8.如权利要求7所述的密封布置，其中，渐缩表面设置在所述侧面的每一个上，并且所述密封在垂直于所述内径的中轴线并二等分所述外径的平面中是对称的。
9.如权利要求6所述的密封布置，其中，所述内径名义上约为0.816英寸。
10.如权利要求6所述的密封布置，其中，所述密封由聚酰亚胺构成。
11.一种空气循环机，包括：
轴承壳体，所述轴承壳体包括轴孔；
转子轴，所述转子轴布置在所述轴孔内并且包括刀口，所述刀口从所述转子轴延伸；和
密封，所述密封接合所述轴孔并且包括提供密封台的内径和外径，所述密封台与所述刀口轴向地对准，所述密封台和所述刀口之间的径向间隙名义上为0.006英寸，所述外径比所述内径提供的第一比率为1.25-1.28。
12.如权利要求11所述的空气循环机，其中，所述壳体具有彼此相对的大端和小端，所述小端包括轴孔，所述内径布置在所述密封的侧面之间，并且渐缩表面以相对于所述外径一角度从所述侧面延伸到所述密封台，所述渐缩表面面对所述大端。
13.如权利要求12所述的空气循环机，其中，所述渐缩表面以相对于所述外径名义上40度角从离开所述外径名义上为0.085英寸的径向距离开始从所述侧面延伸到所述密封台。
14.如权利要求11所述的空气循环机，其中，所述内径布置在所述密封的侧面之间，所述侧面限定宽度，所述内径名义上约为0.816英寸，并且所述内径比所述宽度提供的第二比率为4.33-5.58。
15.如权利要求11所述的空气循环机，其中，所述密封是聚酰亚胺并且所述转子轴是不锈钢。
16.一种将密封安装到空气循环机中的方法，包括：
提供密封，所述密封具有内径，所述内径提供密封台，所述密封台构造成接合旋转表面，所述内径布置在所述密封的侧面之间，所述侧面限定宽度，所述外径比所述内径提供的第一比率为1.25-1.28，并且所述内径比所述宽度提供的第二比率为4.33-5.58；以及
将所述密封压入所述空气循环机的轴承壳体轴孔中。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所述外径在未安装状态下名义上约为1.050英寸且在安装状态下名义上约为1.045英寸，并且所述内径在安装状态下名义上约为0.816英寸。
18.如权利要求16所述的方法，其中，所述渐缩表面以相对于所述外径名义上40度角从离开所述外径名义上为0.085英寸的径向距离开始从所述侧面延伸到所述密封台，所述渐缩表面设置在所述侧面的每一个上，并且所述密封在垂直于所述内径的中轴线并二等分所述外径的平面中是对称的。
19.如权利要求16所述的方法，包括如下步骤：将转子轴插入所述密封中并且将所述转子轴上的刀口与所述密封轴向地对准，以提供所述密封台和所述刀口之间名义上约为0.006英寸的径向间隙。
20.如权利要求16所述的方法，其中，所述密封是聚酰亚胺并且所述转子轴是不锈钢。
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