CN102562641B - 用于空气循环机的风扇转子环 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于空气循环机的风扇转子环。一种用于空气循环机的风扇转子环包括界定出主圆孔的环体，主圆孔具有主圆孔直径和中心轴线。环形凸缘从环体轴向延伸一定长度并且界定出具有风扇环圆孔内径的风扇环圆孔。风扇环圆孔内径与环形凸缘的长度之比为1.63-1.69。

Description

用于空气循环机的风扇转子环
技术领域
本公开涉及一种装在空气循环机内的风扇转子。
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。离心压缩机将部分压缩的空气例如接收自燃气轮机中压缩机的引气进一步压缩。压缩空气在返回离心涡轮机之前先排放至下游的热交换器或有其他用途。压缩空气在涡轮机内膨胀以由此驱动压缩机。来自涡轮机的空气输出可以用作给交通工具例如飞机舱室的空气供应。
发明内容
一种用于空气循环机的示例性风扇转子环包括界定出主圆孔的环体，主圆孔具有主圆孔直径和中心轴线。环形凸缘从环体轴向延伸一定长度并且界定出具有风扇环圆孔内径的风扇环圆孔。风扇环圆孔内径与环形凸缘的长度之比为1.63-1.69。
公开的空气循环机包括主轴，主轴有装在其上以旋转的压缩机转子和涡轮机转子。风扇转子被安装在主轴上并且包括转子体。转子体包括用于围绕中心轴线旋转的多个风扇叶片以及径向向内延伸的环形壁。轮毂体从环形壁轴向延伸并且界定出第一圆柱状轮毂部分和第二圆柱状轮毂部分。第二圆柱状轮毂部分界定出外径。风扇转子环被安装在风扇转子上。风扇转子环包括界定出主圆孔的环体，主圆孔具有容纳主轴的主圆孔直径。环形凸缘从环体轴向延伸一定长度并且界定出具有风扇环圆孔内径的风扇环圆孔。风扇环圆孔容纳轮毂体的第二圆柱状轮毂部分。风扇环圆孔内径与第二圆柱状轮毂部分的外径之比为1.002-1.007。
一种在空气循环机上安装风扇转子环的示范性方法包括将风扇转子环固定在风扇转子上。
附图说明
根据以下的详细说明内容可知，公开示例的各种特征和优点对本领域技术人员来说将是显而易见的。详细说明内容所附的附图可以简要描述如下。
图1示出了一种示例性空气循环机。
图2A示出了风扇转子的透视图。
图2B示出了图2A中风扇转子的截面图。
图2C示出了图2B中风扇转子的一部分轮毂体。
图3A示出了风扇环的透视图。
图3B示出了图3A中风扇环的截面图。
具体实施方式
图1示出了一种示例性空气循环机20(“ACM”)，其被装入交通工具例如飞机、直升飞机或基于陆地的交通工具的空气供应系统22内。ACM 20包括通常围绕主轴30例如连杆设置的压缩机部分24、涡轮机部分26和风扇部分28。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，并且风扇部分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被固定在主轴30上用于围绕轴线A共同旋转。
此外参照图2A中示出的风扇转子36的透视图以及图2B中示出的风扇转子36的截面图，风扇转子36包括转子体40，转子体40具有多个风扇叶片42用于围绕中心轴线A旋转。转子体40包括径向向内延伸的环形壁44，环形壁44与轮毂体46在其径向内端相交。
转子体40包括在环形壁44的径向外端轴向(在图2B中为向右)延伸的第一主体部分40a。转子体40的第二主体部分40b在环形壁44的径向外端轴向(在图2B中为向左)延伸。转子体40由此界定出大体为圆柱状的外周面。转子体40的内表面40c大体为截头圆锥形并且转子体40的径向厚度作为轴向位置的函数因此是不均匀的。
轮毂体46从环形壁44轴向延伸并且界定出具有轮毂圆孔直径Db的中心轮毂圆孔48。轮毂体46进一步界定出在环形壁44的轴向一侧(图2B中为右侧)围绕中心轮毂圆孔48延伸的第一圆柱状轮毂部分50和在环形壁44的相对轴向侧(图2B中为左侧)围绕中心轮毂圆孔48延伸的第二圆柱状轮毂部分52。第一圆柱状轮毂部分50界定出第一外径D1且第二圆柱状轮毂部分52界定出第二外径D2。
此外如图2C中所示，轮毂体46另外包括第一周向槽54和第二周向槽56。第一周向槽54沿轴向位于第一圆柱状轮毂部分50和环形壁44之间。第二周向槽56沿轴向位于第二圆柱状轮毂部分52和环形壁44之间。每一个周向槽54和56都界定出曲率半径Rc。在一个实施例中，周向槽54和56之间的曲率半径Rc是相等的。
每一个周向槽54和56通常都具有半圆形截面，该截面在半圆的一侧从环形壁44延伸至半圆的谷，并随后与相应的第一圆柱状轮毂部分50或第二圆柱状轮毂部分52的外周面相交。界定出每一个周向槽54和56的表面以角β与对应圆柱状轮毂部分的外周面相交。角β可以取在凹槽表面的切线和外周面之间。角α是角β的补角。因此，也可以说周向槽54和56的表面以补角α与对应圆柱状轮毂部分50或52的外周面相交。
风扇转子36被安装在主轴30上以使第一圆柱状轮毂部分50被容纳在止推轴62的圆柱状轴杆部分60内。圆柱状轴杆部分60位于止推轴62的一端，这一端与包括相对于中心轴线A径向延伸的圆盘的另一端相对。
图3A和图3B示出了与图1中所示的风扇转子36在止推轴62的相对侧相连的风扇转子环64。风扇转子环64包括界定出主圆孔67的环体66，主圆孔67沿中心轴线A具有主圆孔直径DR1。环形凸缘68从环体66轴向延伸一定长度L并且界定出具有风扇环圆孔内径DR2的风扇环圆孔70。环形凸缘68包括界定出外径DR0的周向槽72。主圆孔67和风扇环圆孔70分别包括倒角边缘74a和74b。在一个实施例中，至少一个倒角边缘可以界定出与中心轴线A成28-32度的角度。该角度的标称值可以是30度。环形凸缘68的自由端76可以被扩大并界定出外径DR3。在各实施例中，DR3可以是0.745-0.755英寸(1.892-1.918厘米)。环形凸缘的轴面78径向厚度可以高达0.01英寸(0.0254厘米)。
一旦组装在一起，风扇转子环64、风扇转子36和止推轴62即可利用螺母80与ACM 20相对端的另一个螺母82协作来固定以将风扇转子环64和风扇转子36牢固地固定在一起用于与压缩机转子32和涡轮机转子34共同旋转。也就是说，风扇转子36和风扇转子环64作为一个整体刚性物体运行，这有助于减少若非如此则可能会出现的不平衡和动力学问题。
在风扇转子36的第二圆柱状轮毂部分52和风扇转子环64的风扇环圆孔70之间提供紧配合以实现所需的过盈压配合并在ACM 20所有的工作状态中都使部件上形成最小应力。不恰当的配合可能会阻碍到将风扇转子环64组装至风扇转子36和主轴30。风扇转子环64根据下述的比例来提供恰当的配合。
在各实施例中，主圆孔直径DR1为0.2715-0.2725英寸(0.6896-0.6922厘米)并且标称值可以是0.2720英寸(0.6909厘米)。风扇环圆孔内径DR2为0.5564-0.5576英寸(1.413-1.416厘米)并且标称值可以是0.5570英寸(1.415厘米)。环形凸缘68的长度L是0.330-0.340英寸(0.838－0.864厘米)并且标称值可以是0.335英寸(0.851厘米)。环形凸缘68的外径DR0为0.7195-0.7205英寸(1.827-1.830厘米)并且标称值可以是0.7200英寸(1.829厘米)。环形凸缘68的扩大端的外径DR3为0.745－0.755英寸(1.892-1.918厘米)并且标称值可以是0.750英寸(1.905厘米)。
在各实施例中，比值DR2/DR1为2.043-2.054。在各实施例中，比值DR2/L为1.63-1.69。在各实施例中，比值D2/DR2为1.002-1.007。在各实施例中，比值DR0/DR2为1.290-1.295。选定的比例确保了风扇转子环64能够承受在ACM 20运行期间施加的设计应力并且确保了与ACM 20中配合部件的恰当配合以使风扇转子环64和风扇转子36作为整体的刚性物体发挥作用。
尽管在图解示例中示出了各种特征的组合，但是并不需要组合其中的全部以实现本公开不同实施例的优点。换句话说，根据本公开实施例设计的系统不必包括任一附图中示出的所有特征或在附图中示意性示出的所有部分。而且，在一个示例性实施例中选择的特征可以与其他示例性实施例中选择的特征进行组合。
以上说明本质上是示范性的而非限制性的。公开示例的修改和变形对于本领域技术人员来说可以是显而易见的，而且不必背离本公开的实质。赋予本公开的法律保护范围只能通过研读所附的权利要求来确定。

Claims (14)

1.一种用于空气循环机的风扇转子环，所述风扇转子环包括：
界定出主圆孔的环体，所述主圆孔具有主圆孔直径DR1和中心轴线；以及
环形凸缘，所述环形凸缘从环体轴向延伸一定长度L并且界定出具有风扇环圆孔内径DR2的风扇环圆孔，其中比值DR2/L为1.63-1.69，其中所述环形凸缘包括周向槽。
2.如权利要求1所述的风扇转子环，其中比值DR2/DR1为2.043-2.054。
3.如权利要求1所述的风扇转子环，其中所述主圆孔和风扇环圆孔均包括具有倒角的边缘。
4.如权利要求1所述的风扇转子环，其中所述环形凸缘界定出外径DR0以使比值DR0/DR2为1.290-1.295。
5.一种空气循环机，包括：
主轴，具有安装在其上以旋转的压缩机转子和涡轮机转子；
风扇转子，被安装在主轴上并且包括：
转子体，具有用于围绕中心轴线旋转的多个风扇叶片和径向向内延伸的环形壁；以及
轮毂体，其从环形壁轴向延伸并且界定出第一圆柱状轮毂部分和第二圆柱状轮毂部分，第二圆柱状轮毂部分界定出外径D2；以及
风扇转子环，被安装在风扇转子上并且包括：
界定出主圆孔的环体，所述主圆孔具有容纳主轴的主圆孔直径DR1；以及
环形凸缘，其从环体轴向延伸一定长度L并且界定出具有风扇环圆孔内径DR2的风扇环圆孔，所述风扇环圆孔容纳所述轮毂体的第二圆柱状轮毂部分，其中比值D2/DR2为1.002-1.007。
6.如权利要求5所述的空气循环机，其中比值DR2/DR1为2.043-2.054。
7.如权利要求5所述的空气循环机，其中比值DR2/L为1.63-1.69。
8.如权利要求5所述的空气循环机，其中所述环形凸缘界定出外径DR0以使比值DR0/DR2为1.290-1.295。
9.一种在空气循环机内安装风扇转子环的方法，所述方法包括：
将风扇转子环固定在空气循环机中的风扇转子上，所述风扇转子包括：
转子体，具有用于围绕中心轴线旋转的多个风扇叶片和径向向内延伸的环形壁；以及
轮毂体，其从环形壁轴向延伸并且界定出具有轮毂圆孔直径Db的中心轮毂圆孔，所述轮毂体进一步界定出在环形壁的轴向一侧围绕中心轮毂圆孔的第一圆柱状轮毂部分和在环形壁的相对轴向侧围绕中心轮毂圆孔的第二圆柱状轮毂部分，第一圆柱状轮毂部分界定出第一外径D1且第二圆柱状轮毂部分界定出第二外径D2；并且
风扇转子环，包括：
界定出主圆孔的环体，所述主圆孔具有主圆孔直径DR1；以及
环形凸缘，从环体轴向延伸一定长度L并且界定出具有风扇环圆孔内径DR2的风扇环圆孔，其中所述环形凸缘包括周向槽；并且
其中比值DR2/L为1.63-1.69。
10.如权利要求9所述的方法，包括使其上装有压缩机转子和涡轮机转子以实现旋转的主轴延伸通过风扇转子的中心轮毂圆孔和风扇转子环中的主圆孔。
11.如权利要求9所述的方法，包括在主轴上固定螺母以将主轴、风扇转子和风扇转子环固定在一起以用于随压缩机转子和涡轮机转子共同旋转。
12.如权利要求9所述的方法，包括提供为1.002-1.007的比值D2/DR2，其中将风扇转子环固定在风扇转子上包括将轮毂体的第二圆柱状轮毂部分插入风扇环的风扇环圆孔内。
13.如权利要求9所述的方法，包括提供为2.043-2.054的比值DR2/DR1。
14.如权利要求9所述的方法，包括，其中环形凸缘界定出外径DR0以使比值DR0/DR2为1.290-1.295。
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