CN103912515A - 密封板 - Google Patents
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Abstract
一种用于空气循环机的密封板包括大致为圆盘形的本体,其具有被配置成被耦合至所述空气循环机的压缩机壳体的第一侧以及被配置成被耦合至所述空气循环机的涡轮壳体的第二侧。所述密封板还包括正时销槽,其被配置成将所述密封板的所述第一侧与所述压缩机壳体相对齐。所述密封板还包括多个以不对称形式沿径向分布的紧固件孔。所述多个紧固件孔包括对齐紧固件孔,其被配置成将所述密封板的所述第二侧与所述涡轮壳体相对齐。所述对齐紧固件孔和所述正时销槽之间的角偏移大约为38.45度。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年12月28日提交的序列号为61/746,650的美国临时专利申请的优先权,其申请的全部内容以引用方式明确地并入本文。
发明背景
本发明的示例性实施方案一般涉及飞机环境控制系统,尤其涉及一种用作飞机环境控制系统的一部分的空气循环机的密封板。
传统的飞机环境控制系统(ECS)结合还被称为空气循环冷却机的空气循环机(ACM)以对供给至飞机机舱的空气进行冷却和除湿。ACM通常包括在公共轴上以间隔轴向隔开的至少一个涡轮和压缩机。涡轮和压缩机通过一个或多个轴承总成支撑以绕轴的轴线旋转。
在通过涡轮发动机提供动力的飞机上,要在空气循环机中进行调节的空气通常为从涡轮发动机的一个或多个压缩机级放出的压缩空气。在传统系统中,该放气通过空气循环机的压缩机,在压缩机里,其被进一步压缩且随后通过冷凝热交换器以冷却压缩空气。热交换器充分冷凝湿气从而对空气进行除湿。经过除湿的压缩空气然后在涡轮机之一中膨胀以从压缩空气提取能量,从而驱动轴并在作为调节的冷却空气被供给至机舱时冷却膨胀的涡轮排气。
通常,密封板用于分离压缩机和ACM的每个涡轮。对于各种压缩机和涡轮总成配置而言,密封板可能看起来相类似,但由于特定应用的优化其可能无法互换。
发明概要
根据本发明的一个实施方案,一种用于空气循环机的密封板包括大致为圆盘形的本体,其具有被配置成被耦合至空气循环机的压缩机壳体的第一侧以及被配置成被耦合至空气循环机的涡轮壳体的第二侧。密封板还包括正时销槽,其被配置成将密封板的第一侧与压缩机壳体相对齐。密封板还包括多个以不对称形式沿径向分布的紧固件孔。多个紧固件孔包括对齐紧固件孔,其被配置成将密封板的第二侧与涡轮壳体相对齐。对齐紧固件孔和正时销槽之间的角偏移大约为38.45度。
根据本发明的另一个实施方案,提供了一种空气循环机总成。空气循环机总成包括压缩机壳体、涡轮壳体和密封板。密封板包括大致为圆盘形的本体,其具有被耦合至压缩机壳体的第一侧以及被耦合至涡轮壳体的第二侧。密封板还包括正时销槽,其将密封板的第一侧与压缩机壳体相对齐。密封板还包括多个以不对称形式沿径向分布的紧固件孔。多个紧固件孔包括对齐紧固件孔,其将密封板的第二侧与涡轮壳体相对齐。对齐紧固件孔和正时销槽之间的角偏移大约为38.45度。
一种将密封板安装在空气循环机中的方法包括将密封板的正时销槽与空气循环机的压缩机壳体的正时槽相对齐。密封板的第一侧被耦合至压缩机壳体。密封板的对齐紧固件孔与涡轮壳体的紧固件对齐孔相对齐。密封板的对齐紧固件孔为以不对称形式沿径向分布的多个紧固件孔之一。密封板的对齐紧固件孔和正时销槽之间的角偏移大约为38.45度。密封板的第二侧被耦合至涡轮壳体。
附图简述
在说明书开始的权利要求中特别地指出并清楚地要求保护作为本发明的主题。从下面的详细说明并结合附图可显而易见地看出本发明的上述和其它特性以及优点,其中:
图1为根据一个实施方案的空气循环机(ACM)的横截面;
图2为根据一个实施方案的图1所示ACM的压缩机壳体的视图;
图3为根据一个实施方案的图1所示ACM的涡轮壳体的视图;
图4为根据一个实施方案的图1所示ACM的密封板的视图;
图5为沿线B-B所截取的图4所示密封板的横截面视图;
图6为图4所示区域C-C的详细视图;以及
图7为图4所示紧固件对齐孔的横截面。
详细说明通过举例的方式并参照附图解释了本发明的实施方案及其优点和特性。
具体实施方式
现在参照图1,一种示例性空气循环机(ACM)10包括第一涡轮20、第二涡轮40和压缩机60。ACM10包括壳体总成12,其由多个壳体部分制成以向压缩机60和涡轮20和40提供所需的间隙。ACM壳体总成12包括第一涡轮壳体22、压缩机壳体62和第二涡轮壳体42。ACM壳体总成12还包括第一涡轮罩壳和第二涡轮罩壳23和43以及压缩机罩壳63。第一涡轮壳体22和第二涡轮壳体42被连接至位于中心位置的压缩机壳体62。
第一涡轮20具有入口24、喷嘴125和出口26。第二涡轮40具有入口44、喷嘴145和出口46。压缩机60还包括入口64、扩散器165和出口66。压缩机60由第一涡轮和第二涡轮20和40所驱动。第一涡轮20包括第一涡轮转子28,第二涡轮40包括第二涡轮转子48且压缩机60包括压缩机转子68。第一涡轮转子和第二涡轮转子28和48以及压缩机转子68被耦合至轴70以绕轴线A旋转。在一个实施方案中,轴70为空心的且在ACM外壳总成12中通过轴承72,如流体动力轴颈轴承所支撑。轴70可包括多个孔(未示出),从而使冷却流进入轴70中以冷却轴承72。推力轴承76被耦合至轴70以在ACM10中支撑轴向载荷。
第一密封板80在第一涡轮20和压缩机60之间分隔空气流。第二密封板90在压缩机60和第二涡轮40之间分隔空气流。第一密封板80被耦合至第一涡轮壳体22和压缩机壳体62。第二密封板90被耦合至第二涡轮壳体42和压缩机壳体62。第一密封板80还被耦合至推力板100以抑制推力轴承76的轴向移动。可在压缩机60的扩散器165和第一密封板80之间安装垫板102。多个紧固件50,如螺栓,可用于固定密封板80和90。所示的ACM10为示例性的且本领域的技术人员已知的其它配置均在本发明的范围内。ACM10的两个或更多个组件的组合被统称为ACM总成。
现在参照图2,其更详细地示出压缩机壳体62。在一个实施方案中,压缩机壳体62由单件铸造材料所制成。压缩机壳体62包括在压缩机入口64和压缩机出口66之间限定的相对于轴线X的以角度Θ1表示的正时槽61偏移。在一个实施方案中,角度Θ1距轴线X的偏移为约22.05度。正时槽61被配置成在装配图1的ACM10时接收正时销(未示出)。
图3更详细地示出图1所示的第一涡轮壳体22。第一涡轮壳体22包括许多以不对称形式绕第一涡轮壳体22的面21沿径向分布的紧固件孔25。紧固件孔25之一被指定为紧固件对齐孔29。轴线X被限定为与第一涡轮壳体22的对齐槽27相垂直,其中对齐槽27靠近包括涡轮入口24的第一涡轮壳体22的一部分。紧固件对齐孔29相对于轴线X的偏移为角度Θ2。在一个实施方案中,角度Θ2距轴线X的偏移为约60.50度。紧固件对齐孔29被配置成控制第一涡轮壳体22相对于图1所示的ACM10的第一密封板80的对齐。
图4示出根据一个实施方案的图1所示ACM10的第一密封板80。第一密封板80为大致为圆盘形的本体,其包括正时销槽81和多个以不对称形式沿径向分布的紧固件孔85。紧固件孔85之一被指定为紧固件对齐孔83。在一个实施方案,有10个紧固件孔85,其包括紧固件对齐孔83。轴线X被限定为与第一密封板的对齐槽87相垂直,且轴线Y与垂直于轴线X的对齐槽87相交。当装配图1所示的ACM10后紧接着将第一密封板80耦合至第一涡轮壳体22时,紧固件对齐孔83大致与图3所示的紧固件对齐孔29相对齐,且对齐槽87大致与图3所示的对齐槽27相对齐。此外,当第一密封板80被耦合至图1所示的ACM10中图2所示的压缩机壳体62时,正时销槽81与图2所示的压缩机壳体62的正时槽61相对齐。
正时销槽81相对于轴线X的偏移为角度Θ1。紧固件对齐孔83相对于轴线X的偏移为角度Θ2。轴线X和轴线Y相对于彼此的偏移为角度Θ3。在一个实施方案中,角度Θ1距轴线X的偏移为约22.05度,角度Θ2距轴线X的偏移为约60.50度且角度Θ3距轴线X的偏移为约90度,从而使正时销槽81和紧固件对齐孔83均距对齐槽87有90度以上的偏移。相应地,正时销槽81距对齐槽87的偏移为角度Θ1+角度Θ3之和或约112.05度。紧固件对齐孔83距对齐槽87的偏移为角度Θ2+角度Θ3之和或约150.50度。正时销槽81和紧固件对齐孔83之间的角偏移(Θ2-Θ1)为约38.45度。
正时销槽81位于约为6.58英寸(16.713cm)的半径R1上,且紧固件对齐孔83位于约为4.585英寸(11.646cm)的半径R2上。第一密封板80的外密封直径D1为约13.825英寸(35.116cm)。第一密封板80的轴孔直径D2为约5.46英寸(13.868cm),其中轴孔直径D2被配置成接收图1所示的轴70。在一个实施方案中,外密封直径D1与半径R1之比为2.098-2.104之间,且外密封直径D1与半径R2之比为3.010-3.020之间。外密封直径D1与轴孔直径D2之比可以是2.528-2.536之间。半径R1与半径R2之比为1.432-1.438之间。
图5示出沿线B-B所截取的图4所示第一密封板80的横截面视图。第一密封板80的第一侧82被配置成与图1所示的压缩机壳体62相耦合。第一密封板80的第二侧84被配置成与图1所示的第一涡轮壳体22相耦合。
图6示出位于图4所示的第一密封板80的正时销槽81的区域C-C的详细视图。正时销槽81由长度D3和宽度D4所限定。在一个实施方案中,长度D3为约0.33英寸(0.838cm)且宽度D4为约0.253英寸(0.643cm)。长度D3与宽度D4之比可以是1.235-1.375之间。
图7示出图4所示的紧固件对齐孔83的横截面。紧固件沉孔86具有约为0.69英寸(1.753cm)的紧固件沉孔直径D5。紧固件孔88具有约为0.32英寸(0.813cm)的紧固件孔深度P1以及约为0.281英寸(0.714cm)的紧固件孔直径D6。在一个实施方案中,直径D5与直径D6之比为2.395-2.519之间。图6所示直径D3与直径D6之比可以为1.101-1.25之间。直径D6与图6所示直径D4之比可以为1.082-1.140之间。在一个实施方案中,深度P1与直径D6之比为1.101-1.178之间。
参照图1-7描述一种用于在图1所示的ACM10中安装第一密封板80的工艺。该工艺包括在第一密封板80的轴孔直径D2中布置轴70,从而在靠近第一密封板80的第一侧82处布置推力轴承76。推力板100靠近第一密封板80并被耦合至第一密封板80以抑制推力轴承76的轴向运动。第一密封板80的正时销槽81与压缩机壳体62的正时槽61相对齐,且第一密封板80的第一侧82被耦合至压缩机壳体62。第一密封板80的对齐紧固件孔83与第一涡轮壳体22的紧固件对齐孔29相对齐,且第一密封板80的对齐槽87与涡轮壳体22的对齐槽27相对齐。对齐后紧接着将第一密封板80的第二侧84耦合至第一涡轮壳体22。如前所述,第一密封板80的对齐紧固件孔83为以不对称形式沿径向分布的多个紧固件孔85之一,且在对齐紧固件孔83和正时销槽81之间的角偏移为约38.45度。在ACM10中安装第一密封板80期间的装配顺序在各实施方案中可以变化。
虽然仅结合了有限数量的实施方案对本发明进行详细的描述,但应很容易地理解本发明并不限于所公开的实施方案。相反,本发明可以进行修改以包括本文未描述的但与本发明的精神和范围相称的任意数量的变化、变更、替换或等效布置。另外,虽然已描述了本发明的多个实施方案,但要理解的是,本发明的各方面也可仅包括所描述实施方案中的一些。因此,本发明不得被视为受上面描述的限制,而是仅受所附权利要求范围的限制。
Claims (15)
1.一种密封板,其包括:
大致为圆盘形的本体,其包括被配置成被耦合至空气循环机的压缩机壳体的第一侧以及被配置成被耦合至所述空气循环机的涡轮壳体的第二侧;
正时销槽,其被配置成将所述密封板的所述第一侧与所述压缩机壳体相对齐;以及
多个以不对称形式沿径向分布的紧固件孔,所述多个紧固件孔包括对齐紧固件孔,其被配置成将所述密封板的所述第二侧与所述涡轮壳体相对齐,其中所述对齐紧固件孔和所述正时销槽之间的角偏移大约为38.45度。
2.根据权利要求1所述的密封板,其还包括与所述正时销槽和所述对齐紧固件孔成大于90度的对齐槽偏移。
3.根据权利要求2所述的密封板,其中所述正时销槽具有与所述对齐槽成约112.05度的角偏移,且所述对齐紧固件孔具有与所述对齐槽成约150.5度的角偏移。
4.根据权利要求1所述的密封板,其中所述正时销槽位于所述密封板的第一半径上,所述对齐紧固件孔位于所述密封板的第二半径上,且所述第一半径与所述第二半径之比为1.432-1.438之间。
5.根据权利要求4所述的密封板,其中所述密封板具有外密封直径和轴孔直径,其中所述轴孔直径被配置成接收所述空气循环机的轴,且所述外密封直径与所述轴孔直径之比为2.528-2.536之间。
6.根据权利要求5所述的密封板,其中所述密封板的所述外密封直径与所述密封板的所述第一半径之比为2.098-2.104之间,且所述密封板的所述外密封直径与所述密封板的所述第二半径之比为3.010-3.020之间。
7.根据权利要求1所述的密封板,其中所述正时销槽具有长度与宽度之比为1.235-1.375的长度和宽度。
8.根据权利要求1所述的密封板,其中所述对齐紧固件孔包括具有紧固件沉孔直径的紧固件沉孔和具有紧固件孔直径和紧固件孔深度的紧固件孔,其中所述紧固件沉孔直径与所述紧固件孔直径之比为2.395-2.519之间,且所述紧固件孔深度与所述紧固件孔直径之比为1.101-1.178之间。
9.一种空气循环机总成,其包括:
压缩机壳体;
涡轮壳体;以及
密封板,其包括:
大致为圆盘形的本体,其包括被耦合至所述压缩机壳体的第一侧以及被耦合至所述涡轮壳体的第二侧;
正时销槽,其将所述密封板的所述第一侧与所述压缩机壳体相对齐;以及
多个以不对称形式沿径向分布的紧固件孔,所述多个紧固件孔包括对齐紧固件孔,其将所述密封板的所述第二侧与所述涡轮壳体相对齐,其中所述对齐紧固件孔和所述正时销槽之间的角偏移大约为38.45度。
10.根据权利要求9所述的空气循环机总成,其中所述密封板还包括与所述正时销槽和所述对齐紧固件孔成大于90度的对齐槽偏移。
11.根据权利要求10所述的空气循环机总成,其中所述正时销槽具有与所述对齐槽成约112.05度的角偏移,且所述对齐紧固件孔具有与所述对齐槽成约150.5度的角偏移。
12.根据权利要求9所述的空气循环机总成,其中所述正时销槽位于所述密封板的第一半径上,所述对齐紧固件孔位于所述密封板的第二半径上,且所述第一半径与所述第二半径之比为1.432-1.438之间。
13.根据权利要求12所述的空气循环机总成,其中所述密封板具有外密封直径和轴孔直径,其中所述轴孔直径被配置成接收轴,且所述外密封直径与所述轴孔直径之比为2.528-2.536之间。
14.根据权利要求13所述的空气循环机总成,其中所述密封板的所述外密封直径与所述密封板的所述第一半径之比为2.098-2.104之间,且所述密封板的所述外密封直径与所述密封板的所述第二半径之比为3.010-3.020之间。
15.根据权利要求9所述的空气循环机总成,其中所述正时销槽具有长度与宽度之比为1.235-1.375的长度和宽度。
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PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |