CN103375425B - 压缩机壳体轴承和密封件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及压缩机壳体轴承和密封件。用于空气循环机的压缩机壳体包括进口和出口。该压缩机壳体还包括多个肋，所述肋从所述压缩机壳体的表面基本上垂直地延伸。在该压缩机壳体的内部区域内形成有轴承支撑结构。轴承支撑结构接收并限制轴承、密封件和至少一个O形环的轴向移动。

Description

压缩机壳体轴承和密封件
背景技术
本发明的示例性实施例总体涉及飞行器环境控制系统，并且更具体地涉及用作飞行器环境控制系统的一部分的空气循环机。
传统的飞行器环境控制系统（ECS）包括空气循环机（ACM），也称为空气循环冷却机，以用于对供应到飞行器舱的空气进行冷却和除湿。ACM通常包括轴向间隔开地设置在公共轴上的压缩机和至少两个涡轮机。涡轮机和压缩机被一个或多个轴承组件支撑以绕该轴的轴线旋转。
在飞行器驱动的涡轮发动机上，要在空气循环机内被调节的空气通常是从涡轮发动机的压缩机级中的一个或多个排放的压缩空气。在传统的系统中，使这种排放空气经过空气循环机压缩机，在那里其被进一步压缩，此后使其经过冷凝换热器以冷却该压缩空气。该换热器足以冷凝湿气由此对该空气除湿。经过除湿的压缩空气此时在所述涡轮机中之一内被膨胀以从该压缩空气内提取能量以驱动所述轴并且还冷却经膨胀的涡轮机排出空气，因为其作为经调节的冷却空气被供应到所述舱。
发明内容
根据本发明的一个实施例，提供了用于绕轴旋转的压缩机壳体，其包括进口和出口。该压缩机壳体还包括多个肋，所述肋从所述压缩机壳体的表面基本上垂直地延伸。在该压缩机壳体的内部区域内形成有轴承支撑结构。轴承支撑结构接收并限制轴承、密封件和至少一个O形环的轴向移动。
根据本发明的另一实施例，提供了空气循环机，其包括可绕轴旋转的压缩机壳体。该压缩机壳体包括进口和出口。多个肋从所述压缩机壳体的表面基本上垂直地延伸。在该压缩机壳体的内部部分内形成有轴承支撑结构。轴承支撑结构包括轴承槽，和第一和第二O形环槽，所述O形环槽设置在轴承槽的相对两侧上。轴承支撑结构还包括用于接触并保持密封件的位置的非一致表面。该表面包括基本上平坦的中间部分和从所述中间部分倾斜延伸的端部。
附图说明
在说明书的结论部分处的权利要求中具体指出并清楚地要求保护了作为本发明的主题。结合附图理解下面的具体描述，能够容易理解本发明的前述的和其它的特征和优点，附图中：
图1是根据本发明的实施例的空气循环机（ACM）的横截面图；
图2是根据本发明的实施例的空气循环机的压缩机壳体的透视图；
图3是沿线X-X截取的图2的压缩机壳体的透视横截面；
图4是根据本发明的实施例的压缩机壳体的横截面图；
图5是图4的圆圈AF的详细视图；
图6是图4的圆圈AG的详细视图；以及
图7是图6的圆圈AC的详细视图。
通过参照附图的示例，具体描述解释了本发明的实施例，以及优点和特征。
具体实施方式
现在参照图1，示例性的空气循环机（ACM）10包括第一涡轮机20、第二涡轮机40、和压缩机60。ACM10包括壳体组件12，该壳体组件12由多个壳体部分制造以提供用于压缩机60和涡轮机20、40的期望间隙。ACM壳体12包括第一涡轮机壳体22、压缩机壳体62、和第二涡轮机壳体42。ACM壳体12还包括第一和第二涡轮机护罩23和43，和压缩机护罩63。第一涡轮机壳体22和第二涡轮机壳体42通过紧固件50被连接到位于中间的压缩机壳体62。在一个实施例中，紧固件50直接螺接入压缩机壳体62。
第一涡轮机20具有进口24和出口26，而第二涡轮机40具有进口44和出口46。压缩机60也包括进口64和出口66并且由第一涡轮机壳体22和第二涡轮机壳体42驱动。旁通通道30用点线示出，其可被布置在压缩机进口64和第二涡轮机出口46之间，利用旁通阀（未示出）调节它们之间的流体流。第一涡轮机20包括第一涡轮机转子28，第二涡轮机40包括第二涡轮机转子48，而压缩机60包括压缩机转子68。第一涡轮机转子28和第二涡轮机转子48以及压缩机转子68被联接到轴70以绕轴线A旋转。在一个实施例中，轴70是中空的并且由轴承72支撑在ACM壳体12内，轴承例如是流体动压轴颈轴承。轴70可包括多个孔（未示出）从而冷却流进入轴70以冷却轴承72。密封件74被定位在轴承72附近以引导冷却流以期望方式通过轴承60。图示的ACM10是示例性的并且本领域技术人员已知的其它构造也在本发明的范围内。
现在参照图2-7，压缩机壳体62被更具体地示出。在一个实施例中，压缩机壳体62由单件铸造材料制造。压缩机壳体62的接触第二涡轮机壳体42的部分包括多个肋69，所述肋从压缩机壳体62的表面基本上垂直延伸。邻近该多个肋69居中定位的是轴承支撑结构80，其从压缩机壳体62的该表面沿着第二涡轮机壳体42的方向类似地延伸。轴承支撑结构80接合并支撑联接到轴70的轴承72和密封件74中的至少一个。
现在参照图3和4，图示了轴承支撑结构80的部分剖开的透视图和横截面。在图4中，为了清楚起见轴70用点线示出。在一个实施例中，轴承支撑结构80具有外形设计独特的表面，该表面带有多个槽，所述多个槽包括第一O形环槽82和第二O形环槽83，每一个都用于接收O形环密封件。轴承支撑结构80还可包括轴承槽84以与轴承72接合。在一个实施例中，O形环槽82、83位于轴承槽84的相对两侧。轴承支撑结构80还可包括用于接触密封件74的表面86，例如vespel密封件。邻近表面86的最接近第二O形环槽83的一侧是突起88（见图3），其形成基本上垂直于表面86的壁。突起88限制了密封件74沿第二涡轮机40方向的轴向运动。邻近表面86的相对侧是径向台阶90（见图7）。径向台阶90突出超过表面86以限制密封件74沿第一涡轮机20方向的轴向运动。第一O形环槽82和第二O形环槽83可相对于轴承槽84的中心等距离地间隔开。在一个实施例中，第一O形环槽82的最远离轴承槽84的边缘与肋69的平坦表面间隔的距离H是约0.625英寸，1.59厘米。第二O形环槽83的最远离轴承槽84的边缘与肋69的平坦表面间隔距离J。在一个实施例中，距离J是约1.275英寸，3.24厘米。
图5是轴承支撑结构80的一部分的放大视图。第一O形环槽82具有直径Do和轴向宽度Wo。在一个实施例中，直径Do是约2.424英寸，6.16厘米并且包括约±0.002英寸，0.005厘米的公差。类似地，第一O形环槽82的轴向宽度Wo可以是约0.134英寸，0.340厘米，带有约±0.005英寸，0.013厘米的公差。在一个实施例中，第一O形环槽82和第二O形环槽83具有同样的直径Do和轴向宽度Wo。
现在参照图6和7，图示了轴承支撑结构80的代替部分的详细视图。接触密封件74的表面86是不一致的。表面86可包括基本上平坦的中间部分87，其每一侧都连接到倾斜的端部89。在一个实施例中，轴承支撑结构80在表面86的中间部分87处的内径Ds是约2.220英寸，5.64厘米，并包括约±0.001英寸，0.0025厘米的公差。轴承支撑结构80在表面86的中间部分87处的直径比在表面86的端部89处的直径小，其差为Dv。在一个实施例中，该差Dv是约0.025英寸，0.635厘米，带有约±0.005英寸，0.013厘米的公差。端部89从表面86的中间部分87以角度K倾斜延伸。在一个实施例中，K是约30度并且具有±3度的公差。为了限制与表面86接触的密封件74的轴向运动，径向台阶90延伸超过表面86的中间部分87距离S。在一个实施例中，径向台阶突出超过表面86的中间部分的距离S是约0.005英寸，0.013厘米，带有约±0.001英寸，0.0025厘米的公差。
虽然仅参照有限数量的实施例具体描述了本发明，但应该容易理解的是本发明并不限于这种所公开的实施例。更确切地说，本发明可被改进以包含任意数量的变型、改变、替换、或等同布置，这些内容虽然目前未被描述，但是与本发明的精神和范围相称。另外，虽然已经描述了本发明的各种实施例，但应该理解的是，本发明的各方面可仅包括所描述实施例中的一些。因此，本发明不应被视为受前面的描述所限制，而是仅由所附权利要求的范围限制。

Claims (19)

1.一种用于绕轴旋转的压缩机壳体，包括：
进口；
出口；
多个肋，其从所述压缩机壳体的表面基本上垂直地延伸；以及
轴承支撑结构，其形成在压缩机壳体的内部区域内以接收并限制轴承、密封件、和至少一个O形环的运动，
其中轴承结构包括：
轴承槽，用于在其中容纳所述轴承；
定位在轴承槽的相对两侧的第一O形环槽和第二O形环槽，以使得容纳在所述第一O形环槽和第二O形环槽中的O形环定位在所述轴承的相对两侧且沿轴向与所述轴承间隔开；以及
非一致的表面，其用于接触并保持密封件，该表面包括基本上平坦的中间部分和从该中间部分径向向外倾斜延伸的端部，且容纳在所述第二O形环槽中的O形环位于所述密封件与所述轴承之间。
2.如权利要求1所述的压缩机壳体，其中轴承支撑结构包括第一O形环槽，并且该第一O形环槽的边缘距离所述多个肋的平坦表面的距离是1.59厘米。
3.如权利要求2所述的压缩机壳体，其中轴承支撑结构包括第二O形环槽，并且该第二O形环槽的边缘距离所述多个肋的平坦表面的距离是3.24厘米。
4.如权利要求3所述的压缩机壳体，其中轴承支撑结构在第一O形环槽处的直径是6.16厘米，并且具有±0.0051厘米的公差。
5.如权利要求4所述的压缩机壳体，其中第一O形环槽的轴向宽度是0.340厘米，并具有±0.0127厘米的公差。
6.如权利要求5所述的压缩机壳体，其中轴承支撑结构在第一O形环槽处的直径与轴承支撑结构在第二O形环槽处的直径相同，并且第一O形环槽和第二O形环槽具有相同的轴向宽度。
7.如权利要求1所述的压缩机壳体，其中突起和径向台阶被定位成邻近该表面以限制密封件的运动。
8.如权利要求1所述的压缩机壳体，其中轴承支撑结构在该表面的中间部分处的直径是5.64厘米，并且具有±0.0025厘米的公差。
9.如权利要求8所述的压缩机壳体，其中轴承支撑结构在该表面的中间部分处的直径比轴承支撑结构在该表面的端部处的直径小，其差为0.0635厘米，带有±0.0127厘米的公差。
10.如权利要求1所述的压缩机壳体，其中该表面的端部从中间部分以30度的倾斜延伸，并带有±3度的公差。
11.如权利要求7所述的压缩机壳体，其中径向台阶突出超过该表面的中间部分的距离是0.0127厘米，并带有±0.0025厘米的公差。
12.一种空气循环机，包括：
压缩机壳体，其可绕轴旋转，包括：
进口；
出口；
多个肋，其从所述压缩机壳体的表面基本上垂直地延伸；以及
轴承支撑结构，其中轴承结构包括：
轴承槽，用于在其中容纳轴承；
定位在轴承槽的相对两侧的第一O形环槽和第二O形环槽，以使得容纳在所述第一O形环槽和第二O形环槽中的O形环定位在所述轴承的相对两侧且沿轴向与所述轴承间隔开；以及
非一致的表面，其用于接触并保持密封件，该表面包括基本上平坦的中间部分和从该中间部分径向向外倾斜延伸的端部，且容纳在所述第二O形环槽中的O形环位于所述密封件与所述轴承之间。
13.如权利要求12所述的空气循环机，其中第一O形环槽的边缘距离所述多个肋的平坦表面的距离是1.59厘米，而第二O形环槽的边缘距离所述多个肋的平坦表面的距离是3.24厘米。
14.如权利要求12所述的空气循环机，其中轴承支撑结构在第一O形环槽处的直径是6.16厘米，并且具有±0.0051厘米的公差，而第一O形环槽的轴向宽度是0.340厘米，并具有±0.0127厘米的公差。
15.如权利要求12所述的空气循环机，其中轴承支撑结构在第一O形环槽处的直径与轴承支撑结构在第二O形环槽处的直径相同，并且第一O形环槽和第二O形环槽具有相同的轴向宽度。
16.如权利要求12所述的空气循环机，其中轴承支撑结构在该非一致的表面的中间部分处的直径是5.64厘米，并且具有±0.0025厘米的公差。
17.如权利要求12所述的空气循环机，其中轴承支撑结构在该表面的中间部分处的直径比轴承支撑结构在该表面的端部处的直径小，其差为0.0635厘米，带有±0.0127厘米的公差。
18.如权利要求12所述的空气循环机，其中该表面的端部从中间部分以30度的倾斜延伸，并带有±3度的公差。
19.如权利要求12所述的空气循环机，其中径向台阶被定位成邻近该表面并突出超过该表面的中间部分的距离是0.0127厘米，并带有±0.0025厘米的公差。
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