CN103573706A - 机舱空气压缩机壳体 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了机舱空气压缩机壳体。用于机舱空气压缩机总成的机舱空气压缩机壳体包括压缩机蜗壳，其被构造成引导压缩流到压缩机出口。该机舱空气压缩机壳体还包括具有轴颈轴承孔的轴颈轴承支撑件。机舱空气压缩机壳体进一步包括在压缩机蜗壳和轴颈轴承支撑件之间的内部部分。该内部部分包括多个冷却气流孔，轴颈轴承孔的直径与冷却气流孔之一的直径的比在3.64和4.52之间。

Description

机舱空气压缩机壳体
技术领域
本文所披露的主题涉及飞机环境控制。更具体地，主题公开内容涉及用于飞机环境控制系统的机舱空气压缩机的压缩机壳体。
背景技术
在各种类型的飞机上使用环境控制系统(ECS)用于数个目的，如在飞机的冷却系统中。例如，ECS组件可被利用以从各种飞机润滑和电气系统中去除热量和／或用于调节飞机机舱的空气。机舱空调包括一个或多个机舱空气压缩机(CAC)，其压缩从外部源或从冲压空气系统进入系统的空气。压缩空气被传送到环境控制系统以使其达到所需的温度且被传递到飞机机舱。在穿过机舱后，空气通常被排放到外面。CAC通常由风冷电机驱动，这些电机被通常由冲压空气系统吸入的冷却空气流所冷却。来自冲压空气系统的冷却空气也可用于冷却CAC中的轴承。
发明内容
根据一个方面，机舱空气压缩机壳体包括压缩机蜗壳，其构造成将压缩气流引导到压缩机出口。该机舱空气压缩机壳体还包括具有轴颈轴承孔的轴颈轴承支撑件。该机舱空气压缩机壳体进一步包括位于压缩机蜗壳和轴颈轴承支撑件之间的内部部分。该内部部分包括多个冷却气流孔，轴颈轴承孔的直径与冷却气流孔之一的直径的比在3.64和4.52之间。
根据一个方面，机舱空气压缩机总成包括压缩机转子，其可操作地连接到轴上；以及多个轴承，用于支撑轴的旋转。该机舱空气压缩机总成还包括机舱空气压缩机壳体。该机舱空气压缩机壳体包括压缩机蜗壳，其构造成引导由压缩机转子产生的压缩流到压缩机出口。机舱空气压缩机壳体还包括轴颈轴承支撑件，其具有轴颈轴承孔并构造成容纳轴承之一。机舱空气压缩机壳体进一步包括在压缩机蜗壳和轴颈轴承支撑件之间的内部部分。该内部部分包括多个冷却气流孔，轴颈轴承孔的直径与冷却气流孔之一的直径的比在3.64和4.52之间。
根据本发明的另一个方面，组装机舱空气压缩机总成的方法包括在机舱空气压缩机壳体的轴颈轴承支撑件的轴颈轴承孔内容纳轴颈轴承。压缩机转子密封件联接到机舱空气压缩机壳体。由轴颈轴承支撑的压缩机转子定位靠近机舱空气压缩机壳体的内部部分以形成混合室。混合室被构造成接收通过轴颈轴承孔的轴承冷却流以及泄漏越过压缩机转子密封件的一部分空气流。机舱空气压缩机壳体的内部部分包括多个冷却气流孔以形成冷却出口流。机舱空气压缩机壳体具有的轴颈轴承孔的直径与冷却气流孔之一的直径的比在3.64和4.52之间。
附图说明
图1为机舱空气压缩机总成的局部剖视图；
图2为机舱空气压缩机壳体的透视图；
图3为图2的机舱空气压缩机壳体的剖视图；以及
图4为图3的机舱空气压缩机壳体的一部分的侧视图。
具体实施方式
图1所示为机舱空气压缩机(CAC)总成12的剖面视图，其一个或多个可被用于飞机的环境控制系统100中。CAC总成12压缩在压缩机入口16接收的空气流14。CAC总成12由经由CAC轴30可操作地连接到CAC总成12的CAC电机28驱动。CAC电机28为具有可旋转地位于CAC轴30处的转子32的电机。CAC电机28还包括定子36，其具有多个设置在转子32的径向外侧的定子绕组38。CAC电机28还包括一个或多个被设置在CAC轴30处的轴承40。为了防止轴承40过热，轴承冷却流42经由轴承冷却进口46在与设置CAC总成12的第二端50相对的CAC电机28的第一端48处被供应。轴承冷却流42前进穿过包括位于第一端48处的止推轴承54的轴承40，并穿过例如在第一端48和／或第二端50位于CAC轴30处的轴颈轴承52，以从轴承40去除热能量。轴承冷却流42在轴承冷却流退出口56处退出。在穿过轴承冷却流退出口56之后，轴承冷却流42主要径向向外前进进入混合室58。
在示例性实施方式中，压缩机转子62被可操作地连接到CAC轴30上并围绕轴线X由CAC电机28驱动旋转。压缩机转子62压缩空气流14以在机舱空气压缩机壳体68的压缩机蜗壳66内提供压缩流80并被引导到压缩机出口78。空气流14的一部分74可能泄漏越过压缩机转子密封件70进入混合室58，在这里与轴承冷却流42的混合导致冷却出口流142。冷却气流孔60被设计尺寸并分布在轴颈轴承支撑件44和机舱空气压缩机壳体68的压缩机蜗壳66之间的机舱空气压缩机壳体68的内部部分72处。冷却出口流142被从混合室58通过冷却气流孔60向外推动并被导向到冷却流退出口64。
保持用于轴承冷却流42的适当冷却流，同时考虑到泄漏越过压缩机转子密封件70进入混合室58以产生冷却出口流142的空气流14的该部分74，可能涉及很多特征。参考图1-3，在一个实施方式中，有6个以约60度角度θ间隔开并位于离轴线X约为2.6英寸(6.6厘米)的半径R1处的均匀间隔的冷却气流孔60。压缩机转子密封件70的直径D1为大约7.79英寸(19.79厘米)，每个冷却气流孔60的直径D2为约0.56英寸(1.42厘米)，以及轴颈轴承支撑件44的轴颈轴承孔76的直径D3为约2.261英寸(5.17厘米)。压缩机转子密封件70联接到机舱空气压缩机壳体68并定位靠近在CAC总成12内的压缩机转子62。轴颈轴承支撑件44的轴颈轴承孔76被构造成接收在CAC总成12的第二端50处的轴颈轴承52之一并引导轴承冷却流42到混合室58。
在一个实施方式中，压缩机转子密封件70的直径D1与每个冷却气流孔60的直径D2的比在12.56和15.59之间。轴颈轴承孔76的直径D3与每个冷却气流孔60的直径D2的比在3.64和4.52之间。每个冷却气流孔60的径向位置的半径R1与每个冷却气流孔60的直径D2的比在4.05和5.38之间。
保持压缩机蜗壳66相对于机舱空气压缩机壳体68的压缩机出口78的结构完整性可能涉及很多的特征。在一个实施方式中，在压缩机蜗壳66和压缩机出口78之间形成约0.6英寸(1.52厘米)的圆角半径R2。在图3的截面A-A处的压缩机蜗壳66的一部分在图4中相对于机舱空气压缩机壳体68的横向轴线Y被描绘。在一个实施方式中，靠近压缩机出口78的压缩机蜗壳内半径R3垂直于横向轴线Y偏移约5.64英寸(14.33厘米)。靠近压缩机出口78的压缩机蜗壳中心半径R4垂直于横向轴线Y偏移约7.47英寸(18.97厘米).靠近压缩机出口78的压缩机蜗壳外半径R5垂直于横向轴线Y偏移约9.46英寸(20.03厘米)。
在一个实施方式中，压缩机蜗壳内半径R3与圆角半径R2的比在8.88和9.97之间。压缩机蜗壳中心半径R4与圆角半径R2的比在11.78和13.19之间。压缩机蜗壳外半径R5与圆角半径R2的比在14.94和16.67之间。
组装CAC总成12的方法包括在机舱空气压缩机壳体68的轴颈轴承支撑件44的轴颈轴承孔76内容纳轴颈轴承52。压缩机转子密封件70联接到机舱空气压缩机壳体68。由轴颈轴承52支撑的压缩机转子62定位靠近机舱空气压缩机壳体68的内部部分72以形成混合室58。该混合室58被构造成接收通过轴颈轴承孔76的轴承冷却流42以及泄漏越过压缩机转子密封件70的空气流部分74。机舱空气压缩机壳体68的内部部分72形成从混合室58通过多个冷却气流孔60的冷却出口流142。机舱空气压缩机壳体68的压缩机蜗壳66被构造成引导由压缩机转子62产生的压缩流80到压缩机出口78。
虽然已经结合仅有限数量的实施方式详细描述了本发明，但是应该容易理解的是，本发明并不限于这样的公开实施方式。相反，本发明可被修改以结合迄今未描述但与本发明的精神和范围相称的任意数量的变体，改造，替换或等同布置。此外，虽然已经描述了本发明的各种实施方式，但是要理解的是，本发明的多个方面可只包括所描述实施方式中的一些。因此，本发明并不被视为受到上述描述的限制，但仅受限于所附权利要求的范围。

Claims (20)

1.一种机舱空气压缩机壳体，包括：
压缩机蜗壳，其被构造成将压缩流引导到压缩机出口；
轴颈轴承支撑件，其包括轴颈轴承孔；以及
在压缩机蜗壳和轴颈轴承支撑件之间的内部部分，所述内部部分包括多个冷却气流孔，轴颈轴承孔的直径与冷却气流孔之一的直径的比在3.64和4.52之间。
2.根据权利要求1所述的机舱空气压缩机壳体，其中，所述多个冷却气流孔围绕所述机舱空气压缩机壳体的轴线径向定位，并且每个冷却气流孔的径向位置的半径与每个冷却气流孔的直径的比在4.05和5.38之间。
3.根据权利要求2所述的机舱空气压缩机壳体，其中，所述多个冷却气流孔包括6个以大约60度的角度间隔开的冷却气流孔。
4.根据权利要求1所述的机舱空气压缩机壳体，进一步包括：
在所述压缩机蜗壳和所述压缩机出口之间的圆角半径；
靠近压缩机出口的压缩机蜗壳内半径；
靠近压缩机出口的压缩机蜗壳中心半径；以及
靠近压缩机出口的压缩机蜗壳外半径。
5.根据权利要求4所述的机舱空气压缩机壳体，其中，所述压缩机蜗壳内半径与圆角半径的比在8.88和9.97之间。
6.根据权利要求4所述的机舱空气压缩机壳体，其中，所述压缩机蜗壳中心半径与圆角半径的比在11.78和13.19之间。
7.根据权利要求4所述的机舱空气压缩机壳体，其中，所述压缩机蜗壳外半径与圆角半径的比在14.94和16.67之间。
8.一种机舱空气压缩机总成，包括：
压缩机转子，其可操作地连接到轴上；
多个轴承，用于支撑所述轴的旋转；以及
机舱空气压缩机壳体，其包括：
压缩机蜗壳，其被构造成引导由压缩机转子产生的压缩流到压缩机出口；
轴颈轴承支撑件，其包括轴颈轴承孔并被构造成容纳轴承之一；以及
位于所述压缩机蜗壳和所述轴颈轴承支撑件之间的内部部分，所述内部部分包括多个冷却气流孔，轴颈轴承孔的直径与冷却气流孔之一的直径的比在3.64和4.52之间。
9.根据权利要求8所述的机舱空气压缩机总成，其中，所述多个冷却气流孔围绕所述机舱空气压缩机壳体的轴线径向定位，并且每个冷却气流孔的径向位置的半径与每个冷却气流孔的直径的比在4.05和5.38之间。
10.根据权利要求9所述的机舱空气压缩机总成，其中，所述多个冷却气流孔包括6个以大约60度的角度间隔开的冷却气流孔。
11.根据权利要求8所述的机舱空气压缩机总成，进一步包括：
在所述压缩机蜗壳和所述压缩机出口之间的圆角半径；
靠近所述压缩机出口的压缩机蜗壳内半径；
靠近所述压缩机出口的压缩机蜗壳中心半径；以及
靠近所述压缩机出口的压缩机蜗壳外半径。
12.根据权利要求11所述的机舱空气压缩机总成，其中，所述压缩机蜗壳内半径与圆角半径的比在8.88和9.97之间。
13.根据权利要求11所述的机舱空气压缩机总成，其中，所述压缩机蜗壳中心半径与圆角半径的比在11.78和13.19之间。
14.根据权利要求11所述的机舱空气压缩机总成，其中，所述压缩机蜗壳外半径与圆角半径的比在14.94和16.67之间。
15.根据权利要求8所述的机舱空气压缩机总成，进一步包括：
压缩机转子密封件，其联接到所述机舱空气压缩机壳体并定位靠近所述压缩机转子，其中，所述压缩机转子密封件的直径与所述冷却气流孔之一的直径的比在12.56和15.59之间。
16.一种组装机舱空气压缩机总成的方法，包括：
在机舱空气压缩机壳体的轴颈轴承支撑件的轴颈轴承孔中容纳轴颈轴承；
将压缩机转子密封件联接到机舱空气压缩机壳体；以及
将由所述轴颈轴承支撑的压缩机转定位靠近所述机舱空气压缩机壳体的内部部分以形成混合室，所述混合室构造成接收通过所述轴颈轴承孔的轴承冷却流和泄漏越过压缩机转子密封件的一部分空气流，所述机舱空气压缩机壳体的内部部分包括多个冷却气流孔以形成冷却出口流，所述机舱空气压缩机壳体具有的所述轴颈轴承孔的直径与所述冷却气流孔之一的直径的比在3.64和4.52之间。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述多个冷却气流孔围绕所述机舱空气压缩机壳体的轴线径向定位，并且每个冷却气流孔的径向位置的半径与每个冷却气流孔的直径的比在4.05和5.38之间。
18.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：将所述机舱空气压缩机壳体的压缩机蜗壳构造成将由所述压缩机转子产生的压缩流引导到压缩机出口，其中，圆角半径位于所述压缩机蜗壳和所述压缩机出口之间，压缩机蜗壳内半径靠近所述压缩机出口，压缩机蜗壳中心半径靠近所述压缩机出口，以及压缩机蜗壳外半径靠近所述压缩机出口。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述压缩机蜗壳内半径与圆角半径的比在8.88和9.97之间，所述压缩机蜗壳中心半径与圆角半径的比在11.78和13.19之间，以及所述压缩机蜗壳外半径与圆角半径的比在14.94和16.67之间。
20.根据权利要求16所述的方法，其中，所述压缩机转子密封件的直径与所述冷却气流孔之一的直径的比在12.56和15.59之间。
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