CN102562184B - 空气循环机的涡轮机护罩、空气循环机及其装配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及空气循环机的涡轮机护罩。一种用于空气循环机的涡轮机护罩，包括至少部分限定涡轮机流动路径的壁内表面，所述壁内表面由在表T-1中的点组限定，所述点组由期望因子缩放。
Description
技术领域
本发明涉及一种空气循环机，更具体地涉及用于此的涡轮机护罩。
背景技术
空气循环机可以包括安装在轴上以共同旋转的离心压缩机和离心涡轮机。离心压缩机进一步压缩部分受压缩的空气，例如从气体涡轮发动机的压缩机接收的排出空气。受压缩的空气在返回离心涡轮机之前被排放到下游热交换器或其他系统。受压缩的空气在涡轮机中膨胀以从而驱动压缩机。来自涡轮机的空气输出可以被用作运输工具例如飞机客舱的空气供应。
发明内容
根据本发明的示例性方面的一种用于空气循环机的涡轮机护罩包括限定涡轮机流动路径的壁内表面，所述壁内表面由在表T-1中的一组点限定，所述一组点由期望因子缩放，所述一组点包括成对的距涡轮机护罩的中心线的径向尺寸和距凸缘安装表面的轴向尺寸。
根据本发明的示例性方面的一种空气循环机包括涡轮机护罩，其具有壁内表面，壁内表面至少部分地限定涡轮机路径，所述壁内表面由在表T-1中的一组点限定，所述一组点由期望因子缩放，所述一组点包括成对的距涡轮机护罩的中心线的径向尺寸和距凸缘安装表面的轴向尺寸。
根据本发明的示例性方面的一种装配空气循环机的方法包括将涡轮机护罩安装到涡轮机喷嘴，以通过壁内表面至少部分地限定涡轮机路径，所述壁内表面由在表T-1中的一组点限定，所述一组点由期望因子缩放，所述一组点包括成对的距涡轮机护罩的中心线的径向尺寸和距凸缘安装表面的轴向尺寸。
附图说明
对于本领域的技术人员来说，根据下面公开的非限制性实施例的详细描述，各个特征将变得清晰。伴随详细描述的附图可以简要地描述为如下：
图1示出实例空气循环机的示例截面图；
图2示出涡轮机护罩的透视图；
图3示出涡轮机护罩的正视图；
图4为沿着图3的线4-4剖开的涡轮机护罩的截面图；
图5为示出这里限定的内表面从哪里开始的涡轮机喷嘴的放大视图；以及
图6为示出护罩的相关厚度部分的涡轮机护罩的放大截面图。
具体实施方式
图1示例性地示出实例空气循环机20（“ACM”），其包含在运输工具，例如飞机、直升机或基于地面的运输工具的空气供应系统22中。ACM 20包括压缩机部分24、涡轮机部分26以及风扇部分28，这三部分大体上绕着主轴30，例如连接杆设置。压缩机部分24包括压缩机转子32，涡轮机部分26包括涡轮机转子34，以及风扇部分28包括风扇转子36。压缩机转子32、涡轮机转子34和风扇转子36固定在主轴30上用于绕着轴线A共同旋转。
涡轮机部分26大体上包括涡轮机转子34、涡轮机护罩38和容纳在涡轮机壳体部分44内的涡轮机喷嘴40。涡轮机部分26轴向地设置在风扇部分28和压缩机部分24之间。涡轮机护罩38轴向地附接在涡轮机喷嘴40的下游以限定用于涡轮机转子34的涡轮机流动路径46。
参考在图2中示出的涡轮机护罩38的透视图、图3的正视图、图4的剖视图，涡轮机护罩38大体上包括绕着中心轴线A限定的凸缘部分38A和护罩部分38B。凸缘部分38A包括用于接纳将涡轮机护罩38附接到涡轮机喷嘴40和其他结构的紧固件f的小开口48（图1）。
涡轮机流动路径46限定为从凸缘部分38A到护罩部分38B然后向外穿过涡轮机壳体部分44。涡轮机流动路径46的形状可以利用例如计算流体力学（CFD）分析软件设计并且被优化来满足可应用的ACM的具体性能要求。通过优化的涡轮机流动路径46，从径向涡轮机入口到轴向涡轮机出口的涡轮机流动分布使由沿着入口流动路径的空气的流动干扰或再循环引起的能量损失最小。应该理解，附加的限制，例如在ACM的轴向长度方面的限制可以替代地或附加地考虑以用于入口流动路径的优化。这个过程可以使用来产生独特优化的流动路径以满足不同性能需求，并且可以被放大或缩小以满足不同ACM性能需求。
参考图4，涡轮机护罩38包括壁38W，其限定相对平滑的壁内表面52I。壁内表面52I限定涡轮机流动路径46。壁内表面52I的形状设计成与涡轮机转子34的邻近转子叶片尖部轮廓以提供期望转子性能的偏移间隙紧密地匹配。
因为很难用文字充分地描述本文所描述的特定壁内表面52I，所以在表T-1中给出了一个非限制性实施例的坐标。壁内表面52I在尺寸上由从凸缘部分38A（图5）的安装表面38M到壁内表面52I的轴向尺寸G结合从轴线A到壁内表面52I的径向尺寸H来限定。在表T-1中的成对的尺寸G、H限定涡轮机护罩38的壁内表面52I。三维尺寸限定随后通过绕着中心线A旋转壁内表面52I来完成。
表 T-1
参考图6，壁52的壁外表面52O相对于壁内表面52I确定尺寸以提供优化厚度来满足转子包容要求。虽然凸缘部分38A以整体方式与护罩部分38B连续制造，但是本文中通过密封部分38S将凸缘部分38A与护罩部分38B单独地定义。在一个公开的非限制性尺寸实施例中，护罩部分38B提供在0.07到0.03英寸（1.8-0.76毫米）之间的厚度并且额定地可以是0.05英寸（1.3毫米），而凸缘部分38A提供在0.09到0.05英寸（2.3-1.3毫米）之间的厚度并且额定地可以是0.07’’（1.8毫米）（图1）。在这个公开的非限制性尺寸实施例中，厚度比是0.77-0.60。
表值是通过计算机产生的并且显示为四个小数位。然而，考虑到制造限制，将对制造部件有用的实际值考虑为有效值以确定所要求保护的部件轮廓。也就是，存在典型的制造公差，其在部件的轮廓中必须被考虑。因而，在公开的表中给出的轮廓值是用于根据设计的部件。因此将会认识到，加或减典型的制造公差适用于表值，并且具有基本上根据那些值的轮廓的部件包括这些公差。例如，大约+-0.03英寸（0.76毫米）的制造公差应该考虑为在部件的设计限制内。因此，部件的机械和空气动力学功能不因制造瑕疵和公差而受损害，其在不同实施例中可以比在公开的表中提出的值更大或更小。如本领域的技术人员认识到的，可以确定制造公差以获得制造的部件相对于在公开的表中提出的理想部件轮廓的期望平均且标准偏差。
此外，在根据表值并且在上述解释的公差范围内制造部件以后，所述部件也可以被涂覆涂层以用于保护不受腐蚀和氧化。结果，除了在表中提出的值的制造公差外，还可能存在对这些值的增加以说明涂覆厚度。可行的是更大或更小的涂覆厚度值可以在本发明的替代实施例中使用。
应该理解，这些代表性部分是属于一个公开的非限制性实施例，并且当由连续的平滑表面连接时可以从此定义其他区域以及中间区域部分。
应该理解，遍及多个附图中相同参考标记表示相应或相似元件。还应该理解，虽然在示出的实施例中公开了具体的部件布置，但是其他布置将从这里获益。
虽然示出、描述和要求保护了具体步骤顺序，但是应该理解可以以任何单独的或组合的顺序执行步骤，除非特别声明，并且将仍然从本发明中获益。
前面的描述是示例性的，而不是由其中的限制限定。虽然本文公开了各种非限制性实施例，然而，本领域的技术人员经过认识到，根据上述教导的各种修改和变形将落入附属权利要求的范围内。因此应该理解在附属权利要求的范围内，本发明可以除了特别描述的那样以外的方式被实践。由此原因，应研究附属权利要求来确定真实范围和内容。
Claims (15)
1.一种用于空气循环机的涡轮机护罩，包括：
壁内表面，其至少部分地限定涡轮机流动路径，所述壁内表面由在表T-1中的一组点限定，所述一组点由期望因子缩放，所述一组点包括成对的距涡轮机护罩的中心线的径向尺寸H和距涡轮机护罩的凸缘安装表面的轴向尺寸G，其中表T-1限定为：
。
2.如权利要求1所述的涡轮机护罩，其中具有所述壁内表面的壁限定厚度，该厚度至少部分地因叶片包容而被限定。
3.如权利要求1所述的涡轮机护罩，其中具有所述壁内表面的壁限定护罩部分和凸缘部分。
4.如权利要求3所述的涡轮机护罩，其中所述凸缘安装表面由所述凸缘部分限定。
5.如权利要求1所述的涡轮机护罩，其中由在表T-1中的所述一组点限定的所述壁内表面由制造公差调节。
6.如权利要求5所述的涡轮机护罩，其中所述制造公差是+-0.03英寸（0.76毫米）。
7.一种空气循环机，包括：
涡轮机护罩，其具有壁内表面，壁内表面至少部分地限定涡轮机流动路径，所述壁内表面由在表T-1中的一组点限定，所述一组点由期望因子缩放，所述一组点包括成对的距涡轮机护罩的中心线的径向尺寸H和距涡轮机护罩的凸缘安装表面的轴向尺寸G，其中表T-1限定为：
。
8.如权利要求7所述的空气循环机，其中所述涡轮机护罩是在涡轮机喷嘴的下游。
9.如权利要求7所述的空气循环机，还包括在所述涡轮机护罩内的涡轮机转子。
10.如权利要求7所述的空气循环机，其中由在表T-1中的所述一组点限定的所述壁内表面由制造公差调节。
11.如权利要求10所述的空气循环机，其中所述制造公差是+-0.160英寸（4毫米）。
12.一种装配空气循环机的方法，包括：
将涡轮机护罩安装到涡轮机喷嘴，以通过所述涡轮机护罩的壁内表面至少部分地限定涡轮机流动路径，所述壁内表面由在表T-1中的一组点限定，所述一组点由期望因子缩放，所述一组点包括成对的距涡轮机护罩的中心线的径向尺寸H和距涡轮机护罩的凸缘安装表面的轴向尺寸G，其中表T-1限定为：
。
13.如权利要求12所述的方法，还包括：
将所述涡轮机护罩安装在涡轮机喷嘴的下游。
14.如权利要求12所述的方法，还包括：
将涡轮机转子安装在涡轮机喷嘴的下游并且安装在所述涡轮机护罩内。
15.如权利要求12所述的方法，还包括：
通过制造公差调节由在表T-1中的所述一组点限定所述壁内表面。
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