CN103573309A - 用于空气循环机的涡轮机壳体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于空气循环机的涡轮机壳体。用于空气循环机的涡轮机入口壳体包括壳体主体，其围绕中心轴线延伸并且接收涡轮机转子。入口管道延伸远离壳体主体以提供用于将空气传送到位于壳体主体内的腔中的入口管道。多个螺栓孔凸台形成在入口壳体的下游面上。螺栓孔凸台将接收螺栓以将出口壳体固定到入口壳体。多个凸台具有倾斜表面，其径向向外延伸的程度大于第二多个凸台。多个倾斜凸台在下游面与管道之间延伸。倾斜凸台具有前凸台部和倾斜表面，倾斜表面以在50度与54度之间的角度从前凸台部的上游端延伸。弯曲表面从倾斜表面的上游端弯曲以合并到管道中。还公开并要求保护涡轮机级和空气循环机。

Description

用于空气循环机的涡轮机壳体
技术领域
本申请涉及将被结合到空气循环机中的独特涡轮机壳体。
背景技术
空气循环机是已知的，并且典型地包括安装在该空气循环机的相反两端处的一对涡轮机级，该对涡轮机级驱动公共轴。压缩机被安装在这两个涡轮机中间，并且由涡轮机连同所述轴一起被驱动。
典型地，涡轮机可能暴露于冲压空气，例如所述冲压空气可能存在于移动的飞行器外部。该空气被传输到第一涡轮机级中，驱动该涡轮机级旋转，并且然后该空气向下游传送到第二涡轮机级。
压缩机压缩空气，该空气可被传输用于飞行器的舱室中或用于飞行器上的其他用途。
壳体与三个部分中的每个都相关。
发明内容
用于空气循环机的涡轮机入口壳体具有壳体主体，所述壳体主体围绕中心轴线延伸并且接收涡轮机转子。入口管道延伸远离所述壳体主体以提供用于将空气传送到位于所述壳体主体内的腔中的入口管道。多个螺栓孔凸台形成在入口壳体的下游面上。螺栓孔凸台将接收螺栓以将出口壳体固定到入口壳体。多个凸台具有倾斜表面，倾斜表面径向向外延伸的程度大于第二多个凸台。多个倾斜凸台在下游面与管道之间延伸。倾斜凸台具有前凸台部和倾斜表面，倾斜表面以在50度与54度之间的角度从前凸台部的上游端延伸。弯曲表面从所述倾斜表面的上游端弯曲以合并到所述管道中。还公开并要求保护涡轮机级和空气循环机。
本发明的这些以及其他特征从下述说明书和附图将被更好地理解，下述是其简要说明。
附图说明
图1示出了外部组装的空气循环机。
图2是贯穿空气循环机的截面图。
图3示出了第二级涡轮机壳体的细节。
图4是图3的壳体的正视图。
图5示出了涡轮机壳体的细节。
图6示出了壳体的另一细节。 
具体实施方式
在图1和图2中示出了空气循环机20，所述空气循环机具有容纳压缩机转子24的压缩机壳体22。压缩机转子24由轴25驱动。高压涡轮机级由一对壳体125和26来提供。壳体125和26相结合来容纳涡轮机转子28，所述涡轮机转子驱动轴25。
第二级涡轮机包括转子34，所述转子被包围在入口壳体30和出口壳体32之间，其也驱动轴25。转子34被容纳在位于壳体30内的腔或室1004中。
如图所示，入口壳体30包括管道40，所述管道在第一涡轮机转子28下游接收空气。入口壳体30可被称为处于出口壳体32的“上游”，这是因为空气被接收在管道40中、经过第二级转子34并且通过出口壳体32离开。
图3示出了入口壳体30。管道40具有内部流动通道42。设置多个凸台44和46接收螺栓，以将壳体32固定到壳体30上。在一定意义上，凸台44和46可被称为形成在壳体30的位于“下游”的面100上，这是因为该面连接到出口壳体32。如从图3可理解的，凸台44是大致圆柱形的，但与管道40相关联的凸台46具有倾斜的径向向外延伸的表面，这将在下文被更好地阐述。凸台46延伸到它们合并到管道40中的点102。该点1002会被称为处于下游面100的上游。
图4示出了入口壳体30的细节。如图所示，管道40具有直径d1。主壳体部具有从中心x开始的内部半径R1，所述中心x将是转子24的旋转轴线。壳体30的壁100具有厚度t1。在实施方式中，d1可以是4.75英寸（12.0 cm）、R1是7.55英寸（19.1 cm）并且t1是0.12英寸（0.30 cm）。
如图5所示，倾斜凸台46包括接收螺栓孔50的前凸台部52。倾斜表面56于部分52向内或向上游开始。倾斜表面56相对于螺栓孔50的中心y具有角度A。在一个实施方式中，A是52度。在实施方式中，角度A在50度和54度之间。在点58处，带角度表面结束，并且会合到管道40中的弯曲倾斜表面开始。
螺栓孔50的直径是d2。距离t2被限定从螺栓孔50的中心线y径向向外至倾斜表面56的端点58。在实施方式中，t2是1.08英寸（2.74 cm）并且d2是0.25英寸（0.6 cm）。
在实施方式中，t2与d2的比在4.2和4.4之间。t2与t1的比在8.8和9.3之间。d1与t1的比在39.3与39.8之间。
如图6所示，存在围绕壳体30周向隔开的17个凸台44/46。两个倾斜凸台46被限定为相对于半径T以角度B和C对中，所述半径T从壳体30的中心x延伸并且延伸成垂直于管道40的外表面。在一个实施方式中，B是16.5度并且C是37.7度。在实施方式中，B可以在16.45度和16.55度之间，并且C可以在37.65度和37.75度之间。
上述公开的壳体相对于现有技术具有有利的特征。具体地，倾斜凸台操作以在高度受应力的区域中提供附加稳定性，在所述区域中，螺栓孔46将被固定到管道中。本文所公开的各种几何尺寸提供将能够抵挡应力的壳体，但是还使用减少量的材料。
虽然已经公开了本发明的实施方式，但是本领域普通技术人员会认识到，一些修改会落入本发明的范围内。鉴于此，下述权利要求书应当被研究以确定本发明的实质范围和内容。

Claims (18)

1. 一种用于空气循环机的涡轮机入口壳体，包括：
壳体主体和入口管道，所述壳体主体围绕中心轴线延伸并且用于接收涡轮机转子，所述入口管道延伸远离所述壳体主体，用于将空气传送到位于所述壳体主体内的腔中；以及
所述壳体主体的下游面，用于面对出口壳体，以及所述管道位于所述下游面的上游；
多个螺栓孔凸台，形成在所述壳体主体的所述下游面上，所述螺栓孔凸台用于接收螺栓以将出口壳体固定到所述涡轮机入口壳体上，以及所述多个凸台中的第一多个凸台具有倾斜表面，所述倾斜表面径向向外延伸的程度大于所述多个凸台中的第二多个凸台，以及倾斜的所述第一多个凸台在所述下游面与所述管道之间延伸，并且所述倾斜凸台具有前凸台部、倾斜表面和弯曲表面，所述倾斜表面以在50度与54度之间的角度从所述前凸台面的上游端延伸，所述弯曲表面从所述倾斜表面的上游端弯曲以合并到所述管道中。
2. 根据权利要求1所述的入口壳体，其中，从所述中心轴线至所述倾斜表面的上游端垂直地测量的距离与形成于所述倾斜凸台中的螺栓孔的直径的比在4.2和4.4之间。
3. 根据权利要求2所述的入口壳体，其中，所述管道的直径与所述壳体主体中的壁的厚度的比在39.3和39.8之间。
4. 根据权利要求3所述的入口壳体，其中，从所述中心轴线至所述倾斜表面的上游端垂直地测量的距离与所述壳体主体中的所述壁的所述厚度的所述比在8.8和9.3之间。
5. 根据权利要求1所述的入口壳体，其中，所述管道的直径与所述壳体主体中的壁的厚度的比在39.3和39.8之间。
6. 根据权利要求1所述的入口壳体，其中，从所述中心轴线至所述倾斜表面的上游端垂直地测量的距离与所述壳体主体中的所述壁的厚度的比在8.8和9.3之间。
7. 一种空气循环机，所述空气循环机包括：
第一级涡轮机转子、第二级涡轮机机转子和压缩机转子，所述第一级涡轮机转子和所述第二级涡轮机转子被固定以驱动轴，以及所述压缩机转子被固定以随所述轴旋转，并且所述压缩机转子在轴向上位于所述第一级涡轮机转子和所述第二级涡轮机转子中间；
所述第一级涡轮机转子具有第一级壳体，所述压缩机转子具有压缩机壳体，所述第二级涡轮机具有第二级涡轮机壳体，其中，所述第二级涡轮机转子包括用螺栓连接到入口壳体的出口壳体；以及
所述入口壳体具有壳体主体和入口管道，所述壳体主体围绕中心轴线延伸并且用于接收涡轮机转子，所述入口管道延伸远离所述壳体主体，用于将空气传送到位于所述壳体主体内的腔中；
所述壳体主体的下游面，用于面对出口壳体，并且所述管道位于所述下游面的上游；以及
多个螺栓孔凸台，形成在所述壳体主体的所述下游面上，所述螺栓孔凸台用于接收螺栓以将出口壳体固定到所述涡轮机入口壳体上，以及所述多个凸台中的第一多个凸台具有倾斜表面，所述倾斜表面径向向外延伸的程度大于所述多个凸台中的第二多个凸台，以及倾斜的所述第一多个凸台在所述下游面与所述管道之间延伸，并且所述倾斜凸台具有前凸台部、倾斜表面和弯曲表面，所述倾斜表面以在50度与54度之间的角度从所述前凸台面的上游端延伸，所述弯曲表面从所述倾斜表面的上游端弯曲以合并到所述管道中。
8. 根据权利要求7所述的空气循环机，其中，从所述中心轴线至所述倾斜表面的上游端垂直地测量的距离与形成于所述倾斜凸台中的螺栓孔的直径的比在4.2和4.4之间。
9. 根据权利要求8所述的空气循环机，其中，所述管道的直径与所述壳体主体中的壁的厚度的比在39.3和39.8之间。
10. 根据权利要求9所述的空气循环机，其中，从所述中心轴线至所述倾斜表面的上游端垂直地测量的距离与所述壳体主体中的所述壁的所述厚度的所述比在8.8和9.3之间。
11. 根据权利要求7所述的空气循环机，其中，所述管道的直径与所述壳体主体中的壁的厚度的比在39.3和39.8之间。
12. 根据权利要求7所述的空气循环机，其中，从所述中心轴线至所述倾斜表面的上游端垂直地测量的距离与所述壳体主体中的所述壁的厚度的比在8.8和9.3之间。
13. 一种用于空气循环机的第二级涡轮机，包括：
被接收在出口壳体和入口壳体之间的涡轮机转子，所述出口壳体和所述入口壳体由螺栓连接；以及
所述入口壳体具有壳体主体和入口管道，所述壳体主体围绕中心轴线延伸并且用于接收涡轮机转子，所述入口管道延伸远离所述壳体主体，用于将空气传送到位于所述壳体主体内的腔中；以及
所述壳体主体的下游面，用于面对出口壳体，并且所述管道位于所述下游面的上游；
多个螺栓孔凸台，形成在所述壳体主体的所述下游面上，所述螺栓孔凸台用于接收螺栓以将出口壳体固定到所述涡轮机入口壳体上，以及所述多个凸台中的第一多个凸台具有倾斜表面，所述倾斜表面径向向外延伸的程度大于所述多个凸台中的第二多个凸台，以及倾斜的所述第一多个凸台在所述下游面与所述管道之间延伸，并且所述倾斜凸台具有前凸台部、倾斜表面和弯曲表面，所述倾斜表面以在50度与54度之间的角度从所述前凸台部的上游端延伸，所述弯曲表面从所述倾斜表面的上游端弯曲以合并到所述管道中。
14. 根据权利要求13所述的第二级涡轮机，其中，从所述外部轴线至所述倾斜表面的上游端垂直地测量的距离与形成于所述倾斜凸台中的螺栓孔的直径的比在4.2和4.4之间。
15. 根据权利要求14所述的第二级涡轮机，其中，所述管道的直径与所述壳体主体中的壁的厚度的比在39.3和39.8之间。
16. 根据权利要求15所述的第二级涡轮机，其中，从所述中心轴线至所述倾斜表面的上游端垂直地测量的距离与所述壳体主体中的所述壁的所述厚度的所述比在8.8和9.3之间。
17. 根据权利要求13所述的第二级涡轮机，其中，所述管道的直径与所述壳体主体中的壁的厚度的比在39.3和39.8之间。
18. 根据权利要求13所述的第二级涡轮机，其中，从所述中心轴线至所述倾斜表面的上游端垂直地测量的距离与所述壳体主体中的所述壁的厚度的比在8.8和9.3之间。
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