CN103016402B

CN103016402B - 具有排放孔的用于空气机的外壳

Info

Publication number: CN103016402B
Application number: CN201210350858.1A
Authority: CN
Inventors: C.M.比尔斯; C.麦克奥利夫; B.J.默里特
Original assignee: Hamilton Sundstrand Corp
Current assignee: Hamilton Sundstrand Corp
Priority date: 2011-09-20
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2015-10-07
Anticipated expiration: 2032-09-20
Also published as: US20130071237A1; CN103016402A

Abstract

本发明涉及具有排放孔的用于空气机的外壳。具体地，一种在空气机中使用的外壳包括用于容纳至少一个转子的外壳主体。所述外壳主体具有用于连接到连接导管的至少一个导管。所述导管具有在所述导管的端部附近的排放孔。所述排放孔被形成为相对于垂直于所述导管的中心轴线的平面成一角度。还公开了空气机、空气机组件和方法。

Description

具有排放孔的用于空气机的外壳

技术领域

本申请涉及用于空气机的外壳，其中设置了排放孔以排放聚集的水。

背景技术

空气机是已知的，并且用于供应空气以便于飞机上的各种使用。在一种已知的空气机中，来自飞机上的另一系统的压缩空气被输送到空气机上的压缩机区段。空气被进一步压缩，然后被输送越过第一级涡轮，然后被输送经过第二级涡轮。

由于空气机被安装在飞机上，所以空间是很受重视的。与空气机相关联的“管道系统”（包括其外壳、相关联的换热器以及连接导管）全都被紧紧地封装并且在小空间中连通。

在空气机中，水（尤其是从换热器排放的水）可能在许多位置聚集。当该聚集的水被吸入转子中时，就会出现各种操作性问题。例如，压缩机可能由于水而经历喘振条件。在涡轮中也不希望出现水。

发明内容

一种在空气机中使用的外壳包括用于容纳至少一个转子的外壳主体。所述外壳主体具有用于连接到连接导管的至少一个导管。所述导管具有在所述导管的端部附近的排放孔。所述排放孔被形成为相对于垂直于所述导管的中心轴线的平面成一角度。

还公开了空气机、空气机组件和方法。

附图说明

图1是示例性空气机的剖面图。

图2A是组合的空气机组件的竖直下部视图。

图2B是图2A的组件的竖直地向下看的视图。

图3是与空气机相关联的涡轮外壳的视图。

图4是沿着图3的线4-4的剖面图。

图5A是沿着图3的被圈起来的区域5的视图。

图5B是图5A所示区域的放大部分。

图6是压缩机外壳的视图。

图7A是穿过图6外壳的一部分的剖面图。

图7B是图7A结构的放大图。

图7C示出了图7A和7B结构处于组装位置。

具体实施方式

图1示出了空气机20，其具有用于移动空气的风扇22。压缩机24在压缩机入口25中接收来自另一压缩机的压缩空气，并且将该空气通过压缩机出口39输送到第一级涡轮26。然而，空气经过第二级涡轮28。涡轮26和28使压缩空气膨胀，并且驱动压缩机24和风扇22。

涡轮外壳30被示出为容纳两个涡轮级26和28。第一涡轮26的出口34形成在外壳30中，并且与第二涡轮级的入口31连通。如图1中的虚线所示，导管32连接到涡轮入口31。涡轮出口34也关联有类似的连接。

另外，压缩机外壳38容纳压缩机转子24。压缩机外壳38包括压缩机出口39。导管36连接到压缩机出口39，并且在该视图中以虚线示出。

图2A示出了组件40，其组合了图1的空气机121和122二者。在该视图中示出了涡轮外壳30和压缩机外壳38。如图所示，在竖直方向的下部位置处，水可能在三个位置52、51和53处聚集。通常，可能从换热器150排放水，换热器150安装在组合系统40的顶部。

如图2B所示，组合系统40具有在竖直方向安装在倒转位置的空气机121和122。因此，与空气机122相关联的区域53处于空气机121中的竖直上部位置53。类似地，与空气机122相关联的区域51和52处于竖直上部位置。这样，在图2B的位置53、51和52中，与图2A的区域51、52、53相关联的聚集问题不再成为问题。

图3示出了涡轮外壳30的端视图。导管34被示出具有内半径R₁。在一个实施例中，R₁为2.120-2.130英寸（5.384-5.410 cm）。穿过该导管截取剖面4-4。导管34形成在法兰100内，法兰100居中设置成与线X成角度C。线X被绘制为垂直于穿过另一导管31的平面，线X穿过主外壳的中心D。在一个实施例中，角度C为31°-36°。在法兰100中的导管34的竖直下部处截取剖面4-4。

导管31处于外壳30的相对端。下面将详细说明由数字5标识的圆圈内的结构。

图4是沿线4-4截取的，并且示出了导管34的细节。如图所示，导管34具有放大部分60，放大部分60通向凸缘62，凸缘62然后通向导管34的轴向端部处的较小部分162。如可以看到的，这限定了井59，水能够聚集在井59中。这是区域51（参见图2A和2B）。因此，穿过凸缘62形成了排放孔64。另外，穿过较小部分162的外唇163形成了第二排放孔部分66。排放孔64/66具有直径d₁。在一个实施例中，d₁为0.074-0.082英寸（0.187-0.208 cm）。如图所示，排放孔64/66通常平行于延伸穿过导管34的中心的轴线Y。

在一个实施例中，R₁与d₁的比率在25和29之间。

图5A示出了导管31的细节。如图所示，导管31在该位置附接到另一导管32。穿过导管31形成了排放孔72，以从潜在的积水区域71排水。这是如图2A所示的需要考虑的区域52。导管31中的中心孔具有半径R₂。在一个实施例中，R₂为2.400-2.460英寸（6.096-6.248 cm）。

图5B示出了排放孔72的细节。如图所示，存在具有直径d₂的外沉头孔以及具有直径d₃的内部较小部分82。较小部分82延伸到外表面并提供实际的排水道。相对于垂直穿过导管31的中心轴线Z（参见图5A）延伸的平面以角度A切出排放孔72。在一个实施例中，角度A为45°。在一个实施例中，角度A可以在43°和47°之间。

在一个实施例中，d₂为0.074-0.122英寸（0.187-0.310 cm）并且d₃为0.074-0.082英寸（0.187-0.208 cm）。在实施例中，d₂与d₃的比率在0.9和1.7之间，并且R₂与d₂的比率在19.5和33.5之间。

图6示出了压缩机外壳38和导管39。

图7A是穿过图6的线7-7的剖面。图7示出了导管39的一部分，并且示出了外唇88。外唇88接收排放孔100。如图5B所示，排放孔100居中设置在相对于垂直于导管39的中心轴线W绘制的平面的角度B上。在一个实施例中，角度B为20°。在本发明的实施例中，角度B可以在18°和22°之间。

如图所示，导管39在外端处具有半径R₃。在本发明的实施例中，R₃为2.300-2.320英寸（5.842-5.893 cm）。

如图7B所示，排放孔100具有直径为d5的外沉头部分98。在一个实施例中，d₅为0.074-0.132英寸（0.188-0.335 cm）。该沉头部分部分地延伸到导管唇88的导角部分94中。沉头部分98的一部分还形成在唇88的外面92上。

内排放部分96具有较小的直径d₄。在一个实施例中，d₄为0.074-0.082英寸（0.187-0.208 cm）。排放部分96延伸到唇88的外周边，并且是实际的排水道。

在一个实施例中，R₃与d₄的比率在28和31.5之间。d₄与d₅的比率在0.5和1.2之间。

图7C示出了附接到导管36的导管37。如可以看到的，存在潜在的水可能聚集的区域110，并且该水将会从排放孔96向外排出。这是如图2A所示的需要考虑的区域53。

如可以看到的，设置成从需要考虑的区域51、52和53排水的排放孔将会提供图2A所示的位置中的排水。同时，在机器40中，图2B所示的区域51、52和53将不会出现问题。然而，那些区域设置有排放孔，使得相同的部件可用于两个取向，而不会不当地影响机器的操作及其效率。排放孔被设计、定位和定尺寸以最小化任何问题。

为了解释本申请中的权利要求，应当理解的是，特定的尺寸可具有针对制造公差等的误差幅度。该误差幅度可以是加或减0.010英寸（0.0254 cm）。当解释任何包括尺寸的权利要求的范围时，应当将误差幅度考虑在内。

在更换外壳30或38的方法中，已有外壳被拆卸并从空气机20去除。流体连接部被断开。然后，拿来新的外壳，并且将其定位在相关联的转子周围。新外壳然后被附接到空气机20。此外，流体连接部被重新连接到新外壳。

已经公开了本发明的实施例，然而本领域普通技术人员将会意识到在本发明的范围内可进行一定的修改。为此，应当研究所附权利要求书以确定本发明的真实范围和内容。

Claims

1.一种在空气机中使用的压缩机外壳，包括：

用于容纳压缩机转子的外壳主体，所述外壳主体具有用于连接到连接导管的至少一个主体导管，所述主体导管具有在所述主体导管的端部附近的排放孔，所述排放孔被形成为相对于垂直于所述主体导管的中心轴线的平面成一角度，

其中，所述角度在18°到22°的范围内，

其中，所述排放孔形成在外唇处，所述外唇具有导角部分，并且是半径被测量的地方，

其中，所述排放孔包括内排放部分和沉头部分，所述内排放部分延伸到所述外唇的外周边，以为所述排放孔提供出口，所述沉头部分部分地延伸到所述导角部分中，并且部分地延伸到所述外唇的外端部处的平部分中，

其中，所述内排放部分的直径与所述沉头部分的直径的比率在0.5和1.2之间，

其中，所述主体导管的在所述主体导管的外端部处的半径与所述内排放部分的直径的比率在28和31.5之间。

2.一种在空气机中使用的涡轮外壳，包括：

用于容纳至少一个涡轮转子的外壳主体，所述外壳主体具有用于连接到连接导管的至少一个主体导管，所述主体导管具有在所述主体导管的端部附近的排放孔，所述排放孔被形成为相对于垂直于所述主体导管的中心轴线的平面成一角度，其中所述涡轮外壳还具有第二导管，所述第二导管设置有第二排放孔。

3.如权利要求2所述的涡轮外壳，其中，所述角度在43°到47°的范围内。

4.如权利要求3所述的涡轮外壳，其中，所述主体导管在所述排放孔的位置处的半径与所述排放孔的最大直径部分的比率在19.5和33.5之间。

5.如权利要求4所述的涡轮外壳，其中，所述排放孔包括延伸到所述主体导管的外表面的部分，并且提供最终的排水道，所述最大直径部分的直径与延伸到所述主体导管的外表面的部分的直径的比率在0.9和1.7之间。

6.如权利要求2所述的涡轮外壳，其中，所述第二排放孔被形成在所述第二导管的外端部中，并且所述第二排放孔沿着相对于所述第二导管的中心轴线大致平行的方向延伸。

7.如权利要求6所述的涡轮外壳，其中，所述第二导管的内半径与所述第二排放孔的直径的比率在25和29之间。

8.一种空气机，包括：

压缩机转子和一对涡轮转子，所述涡轮转子驱动所述压缩机转子；

压缩机外壳，其至少容纳所述压缩机转子；

涡轮外壳，其至少容纳所述一对涡轮转子；

排放孔，其被形成在所述涡轮外壳和所述压缩机外壳二者中；并且

所述排放孔被形成在所述涡轮外壳和所述压缩机外壳的每一个的主体导管中，所述主体导管各自连接到连接导管，并且所述排放孔被形成为相对于垂直于每个所述主体导管的中心轴线的平面成一角度，

其中，所述涡轮外壳还具有第二导管，所述第二导管设置有第二排放孔。

9.如权利要求8所述的空气机，其中，在所述压缩机外壳中，所述主体导管的半径与所述排放孔的至少一部分的直径的比率在28和31.5之间。

10.如权利要求9所述的空气机，其中，在所述压缩机外壳中，所述角度在18°到22°的范围内。

11.如权利要求10所述的空气机，其中，所述压缩机外壳中的所述排放孔形成在外唇处，所述外唇具有导角部分，所述导角部分增加所述主体导管的半径。

12.如权利要求11所述的空气机，其中，所述压缩机外壳中的所述排放孔包括沉头部分，其部分地延伸到所述导角部分中，并且部分地延伸到所述外唇的外端部处的平部分中，所述沉头部分具有比所述排放孔的所述至少一部分更大的直径。

13.如权利要求12所述的空气机，其中，在所述涡轮外壳中，所述角度在43°到47°的范围内。

14.如权利要求13所述的空气机，其中，所述主体导管在所述涡轮外壳中的所述排放孔的位置处的半径与所述排放孔的最大直径部分的比率在0.9和1.7之间。

15.如权利要求8所述的空气机，其中，所述第二排放孔被形成在所述第二导管的外端部中，并且所述第二排放孔沿着相对于所述第二导管的中心轴线大致平行的方向延伸。

16.一种空气机组件，包括：

沿第一取向安装的第一空气机、沿第二取向安装的第二空气机，所述第一和第二空气机具有压缩机转子和一对涡轮转子，所述涡轮转子驱动所述压缩机转子；压缩机外壳，其至少容纳所述压缩机转子；涡轮外壳，其容纳所述一对涡轮转子；排放孔，其被形成在所述涡轮外壳和所述压缩机外壳二者中；并且

所述排放孔被形成在所述涡轮外壳和所述压缩机外壳的每一个的导管中，所述导管各自连接到连接导管，并且所述排放孔被形成为相对于垂直于每个所述导管的平面成一角度，

其中，所述第一和第二空气机中的一个中的所述涡轮外壳中的所述排放孔位于竖直地上部位置，并且所述第一和第二空气机中的另一个中的所述涡轮外壳中的所述排放孔位于竖直地下部位置，并且所述第一和第二空气机中的所述一个中的压缩机外壳中的所述排放孔位于竖直地下部位置，并且所述第一和第二空气机中的所述另一个中的所述压缩机外壳中的所述排放孔位于竖直地上部位置。

17.一种更换空气机组件中的根据权利要求2至7中任一项所述的涡轮外壳的方法，包括如下步骤：

a）将所述涡轮外壳插入所述空气机组件中以使得所述涡轮外壳围绕所述空气机组件中的涡轮转子；以及

b）将所述涡轮外壳中的主体导管附接到流体连接部。

18.一种更换空气机组件中的根据权利要求1所述的压缩机外壳的方法，包括如下步骤：

a）将所述压缩机外壳插入所述空气机组件中以使得所述压缩机外壳围绕所述空气机组件中的压缩机转子；以及

b）将所述压缩机外壳中的主体导管附接到流体连接部。