CN103925246A - 用于空气循环机的压缩机壳体 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于空气循环机的压缩机壳体。所述压缩机壳体包括具有压缩机蜗壳的主体，所述压缩机蜗壳被构造来提供所述空气循环机中的离心压缩。配合表面与所述主体整体地形成。所述配合表面包括多个大致上等角度间隔开的凸台。所述凸台包括在第一径向距离处并且被构造来接收联接至所述空气循环机的涡轮喷嘴的螺纹紧固件的第一凸台类型。所述凸台还包括在第二径向距离处被构造来固定所述空气循环机的密封板的第二凸台类型。所述第二径向距离小于所述第一径向距离。所述第一凸台类型与所述第二凸台类型的凸台数目的比是17比2。

Description

用于空气循环机的压缩机壳体

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年1月11日提交的美国临时专利申请序列号61/751,343的优先权，所述申请的全部内容以引用的方式具体地并入本文。

技术领域

本发明的示例性实施方案总体上涉及飞行器环境控制系统，并且更具体地说，涉及用作飞行器环境控制系统的一部分的空气循环机的压缩机壳体。

背景技术

常规的飞行器环境控制系统(ECS)合并有空气循环机(ACM)，又称为空气循环冷却机，以用于冷却和除湿供应到飞行器机舱的空气。ACM可以包括离心式压缩机和安装用于在一个轴上共同旋转的离心式涡轮机。所述离心式压缩机进一步压缩部分压缩的空气，如从气体涡轮发动机的压缩机接收的引气。所述压缩空气在返回至所述离心式涡轮机之前排放至下游热交换器或其它系统。所述压缩空气在所述涡轮机中膨胀，以便由此驱动所述压缩机。来自所述涡轮机的空气输出可以用作用于运载工具(如飞行器的机舱)的空气供应。

发明内容

根据本发明的一个实施方案，提供一种用于空气循环机的压缩机壳体。所述压缩机壳体包括主体，所述主体具有被构造来提供所述空气循环机中的离心压缩的压缩机蜗壳。配合表面与所述主体整体地形成。所述配合表面包括多个大致上等角度间隔开的凸台。所述凸台包括在第一径向距离处并且被构造来接收联接至所述空气循环机的涡轮喷嘴的螺纹紧固件的第一凸台类型。所述凸台还包括在第二径向距离处被构造来固定所述空气循环机的密封板的第二凸台类型。所述第二径向距离小于所述第一径向距离。所述第一凸台类型与所述第二凸台类型的凸台数目的比是17比2。

根据本发明的另一个实施方案，提供一种空气循环机组件。所述空气循环机组件包括多个涡轮喷嘴、密封板、以及压缩机壳体。所述压缩机壳体包括主体和与所述主体整体地形成的配合表面。所述主体包括被构造来提供离心压缩的压缩机蜗壳。所述配合表面包括多个大致上等角度间隔开的凸台。所述凸台包括在第一径向距离处并且被构造来接收联接至所述涡轮喷嘴中的一个的螺纹紧固件的第一凸台类型。所述凸台还包括在第二径向距离处被构造来固定所述密封板的第二凸台类型。所述第二径向距离小于所述第一径向距离。所述第一凸台类型与所述第二凸台类型的凸台数目的比是17比2。

一种将压缩机壳体安装在空气循环机组件中的方法包括将密封板与所述压缩机壳体的配合表面对准。所述压缩机壳体包括主体，其中所述配合表面与所述主体整体地形成。所述配合表面包括多个大致上等角度间隔开的凸台。所述凸台包括在第一径向距离处的第一凸台类型和在小于所述第一径向距离处的第二径向距离处的第二凸台类型。所述第一凸台类型与所述第二凸台类型的凸台数目的比是17比2。所述密封板在每个第二凸台类型的凸台处固定至所述第二凸台类型的凸台。涡轮喷嘴与每个凸台对准。使用螺纹紧固件将与每个第一凸台类型的凸台对准的每个涡轮喷嘴夹紧于所述压缩机壳体。

附图说明

在本说明书的结尾处的权利要求书中具体地指出并且明确地要求了被视为本发明的主题。本发明的前述和其它特征以及优点从结合附图的以下详述是清楚的，其中：

图1是根据一个实施方案的空气循环机(ACM)的截面；

图2是根据一个实施方案的图1的ACM的压缩机壳体的透视图；

图3是根据一个实施方案的图1的ACM的密封板和涡轮喷嘴的局部透视图；

图4是根据一个实施方案的图1和图2的压缩机壳体的局部正视图；

图5是根据一个实施方案的图1和图2的压缩机壳体的轴承防旋转销区域的局部底视图；并且

图6是根据一个实施方案的沿线6-6取得的图5的轴承防旋转销区域的截面视图。

详述参照附图以举例的方式来说明本发明的实施方案以及优点和特征。

具体实施方式

现在参考图1，示例性空气循环机(ACM)10包括风扇20、涡轮机40、以及压缩机60。ACM 10包括由多个壳体部分制造以便为风扇20提供所需的间隙的壳体组件12、涡轮机40、以及压缩机60。ACM壳体12包括风扇壳体22、涡轮机壳体42、压缩机壳体62。用紧固件50将风扇壳体22和涡轮机壳体42连接至中心定位的压缩机壳体62。在一个实施方案中，多个紧固件50直接螺纹连接至压缩机壳体62中。

风扇20具有入口24和出口26，并且涡轮机40具有入口44和出口46。压缩机60还包括入口64和出口66。风扇20包括风扇转子28，涡轮机40包括涡轮机转子48，并且压缩机60包括压缩机转子68。风扇转子28、涡轮机转子48、以及压缩机转子68被联接到用于绕轴线A旋转的轴70上，以使得涡轮机40经由轴70驱动风扇20和压缩机60。在一个实施方案中，轴70通过轴承72支撑在ACM壳体12内，例如像液体滑动轴承。轴70可以包括多个孔口(未图示)以使得冷却流进入轴70中来冷却轴承72。一个或多个轴承防旋转销可以用于防止轴承72的物理旋转，如在图1中的轴承防旋转销区域100处所描绘的轴承防旋转销102。

密封板80将涡轮机40与压缩机60之间的空气流分开。使用多个紧固件50将密封板80联接至涡轮机护罩43、多个涡轮喷嘴47以及压缩机壳体62的多个凸台67。另外的部件、螺纹插入件以及密封件(未描绘)也可以通过紧固件50来联接。在一个实施方案中，紧固件50是不同大小的螺纹螺栓。所示的ACM 10是示例性的并且本领域技术人员已知的其它构造是在本发明的范围内。ACM 10的两个或更多个部件的组合通常被称为ACM组件。

现在参考图2，更详细地示出了压缩机壳体62。在一个实施方案中，压缩机壳体62由单块铸造材料制造，其中压缩机壳体62的主体202是压缩机蜗壳，所述压缩机蜗壳被构造来在压缩机入口64与压缩机出口66之间提供图1的ACM 10中的离心压缩。压缩机壳体62还包括与主体202整体地形成的配合表面204。配合表面204包括多个大致上等角度间隔开的凸台67。在一个实施方案中，在配合表面204上存在十九个凸台67。在12点钟位置处的最上面的凸台167界定轴线Y，所述轴线Y与配合表面204中的上部狭槽206和下部狭槽208相交。

图3描绘根据一个实施方案的图1的ACM 10的密封板80和涡轮喷嘴47。多个涡轮喷嘴47包括联接孔口49，所述联接孔口49被构造来接收图1的紧固件50；然而，不是所有的涡轮喷嘴47都包括联接孔口49。在一个实施方案中，存在十九个大致上等角度地间隔开的涡轮喷嘴47，当组装在图1的ACM 10中时，所述涡轮喷嘴47大致上与图2的压缩机壳体的62的十九个凸台67对准，其中十九个涡轮喷嘴47中的十七个被夹紧于压缩机壳体62。

图4是根据一个实施方案的图2的压缩机壳体62的配合表面204的局部正视图。如前所描述，配合表面204包括多个大致上等角度地间隔开的凸台67。凸台67可以包括或接收螺纹插入件(未描绘)以便与螺纹紧固件(如图1的紧固件50)联接。凸台67包括在第一径向距离D₁处的第一凸台类型，所述第一凸台类型各自被构造来接收联接至图1的ACM 10的一个涡轮喷嘴47的一个紧固件50。凸台67还包括在第二径向距离D₂处的第二凸台类型，所述第二凸台类型被构造来固定图1的ACM 10的密封板80，特别是在组装过程中。所述第二径向距离D₂小于所述第一径向距离D₁。在一个实施方案中，所述第一径向距离D₁大于所述第二径向距离D₂约2%。所述第一凸台类型与所述第二凸台类型的凸台67的数目比是17比2。

凸台67彼此成角度地间隔开约19度。更具体地说，每个凸台67之间的平均角度间隔(Θ₁)是18.95度。凸台67的角度间隔之间可以存在一些较小的变化，以使得相邻凸台67之间的角度间隔可以在约17度与21度之间变化。在图4的实施例中，存在十七个第一凸台类型的凸台67和两个第二凸台类型的凸台67。凸台167和267是在距离配合表面204的中心210的第一径向距离D₁处的第一凸台类型的实例。凸台367a和367b是在距离配合表面204的中心210的第二径向距离D₂处的第二凸台类型的实例。凸台367a和367b相对于彼此具有约170度至190度之间的角度偏移(Θ₂)。在图4的实施例中，Θ₂是170.5度。每个第二凸台类型的凸台67与两个第一凸台类型的凸台67相邻。

如前面参照图2所描述的，在12点钟位置处的最上面的凸台167界定轴线Y，所述轴线Y与配合表面204中的上部狭槽206和下部狭槽208相交。作为第一凸台类型的凸台67的图4的凸台267相对于轴线Y偏移大约28度的角度(Θ₃)。凸台267与第二凸台类型的凸台367b相邻。凸台267还与凹陷区域104成角度地对准并且相邻，所述凹陷区域104被构造来接收图1的轴承防旋转销102，如在图5至图6中最佳看出。

图5是根据一个实施方案的图1的压缩机壳体62的轴承防旋转销区域100的局部底视图。在一个实施方案中，凹陷区域104具有大约0.40英寸(1.02 cm)的直径R₁。图6是根据一个实施方案的沿线6-6取得的图5的轴承防旋转销区域100的截面视图。相对于图2和图4的轴线Y，凹陷区域104在大约28度的角度(Θ₃)处对准。如可以在图6中看出，凹陷区域104从压缩机壳体62的主体202的外表面212朝向压缩机壳体62的中心210延伸。轴承防旋转销102邻近压缩机壳体62的中心210安装。

一种用于将压缩机壳体62安装在ACM 10中的方法在本文参照图1至图6进行描述。将密封板80与压缩机壳体62的配合表面204对准。将密封板80在每个第二凸台类型的凸台367a和367b处固定至配合表面204。将涡轮喷嘴47与每个凸台67对准。使用螺纹紧固件50将与每个第一凸台类型的凸台67(例如，凸台167和267)对准的每个涡轮喷嘴47夹紧于压缩机壳体62。根据一个实施方案，不将与第二凸台类型的凸台367a和367b对准的每个涡轮喷嘴47夹紧于压缩机壳体62。如前所描述，第一凸台类型的凸台267与第二凸台类型的凸台367b相邻，并且凸台267与凹陷区域104成角度地对准并且相邻，所述凹陷区域104被构造来接收轴承防旋转销102。将轴承防旋转销102安装在凹陷区域104中。

虽然已经结合仅有限数量的实施方案详细描述了本发明，但应当易于了解的是，本发明并不限于所述公开的实施方案。相反，本发明可以进行修改来合并有之前并未描述但与本发明的精神和范围相符的任何数量的变化、改变、替代或等效布置。此外，虽然已经描述了本发明的不同实施方案，但应该理解本发明的方面可以仅包括所描述的实施方案中的一些。因此，本发明不应被视为受前述描述限制，而仅受限于随附权利要求的范围。

Claims (13)

1. 一种用于空气循环机的压缩机壳体，其包括：

主体，所述主体包括被构造来提供所述空气循环机中的离心压缩的压缩机蜗壳；以及

与所述主体整体地形成的配合表面，所述配合表面包括多个大致上等角度地间隔开的凸台，所述凸台包括在第一径向距离处并且被构造来接收联接至所述空气循环机的涡轮喷嘴的螺纹紧固件的第一凸台类型和在第二径向距离处被构造来固定所述空气循环机的密封板的第二凸台类型，其中所述第二径向距离小于所述第一径向距离，并且所述第一凸台类型与所述第二凸台类型的凸台数目的比是17比2。

2. 根据权利要求1所述的压缩机壳体，其中所述第一凸台类型的第一凸台与所述第二凸台类型的第二凸台相邻，并且所述第一凸台与凹陷区域成角度地对准并且相邻，所述凹陷区域被构造来接收所述空气循环机中的轴承防旋转销。

3. 根据权利要求1所述的压缩机壳体，其中所述凸台彼此成角度地间隔开约19度。

4. 根据权利要求1所述的压缩机壳体，其中每个所述第二凸台类型的凸台与两个所述第一凸台类型的凸台相邻。

5. 根据权利要求1所述的压缩机壳体，其中所述第一径向距离大于所述第二径向距离约2%。

6. 根据权利要求1所述的压缩机壳体，其中存在相对于彼此具有约170度至190度之间的角度偏移的两个第二凸台类型的凸台。

7. 一种空气循环机组件，其包括：

多个涡轮喷嘴；

密封板；以及

包括主体和与所述主体整体地形成的配合表面的压缩机壳体，所述主体包括被构造来提供离心压缩的压缩机蜗壳，并且所述配合表面包括多个大致上等角度地间隔开的凸台，所述凸台包括在第一径向距离处并且被构造来接收联接至所述涡轮喷嘴中的一个的螺纹紧固件的第一凸台类型，和在第二径向距离处被构造来固定所述密封板的第二凸台类型，其中所述第二径向距离小于所述第一径向距离，并且所述第一凸台类型与所述第二凸台类型的凸台数目的比是17比2。

8. 根据权利要求7所述的空气循环机组件，其中所述第一凸台类型的第一凸台与所述第二凸台类型的第二凸台相邻，并且所述第一凸台与凹陷区域成角度地对准并且相邻，所述凹陷区域被构造来接收轴承防旋转销。

9. 根据权利要求7所述的空气循环机组件，其中所述凸台彼此成角度地间隔开约19度。

10. 根据权利要求7所述的空气循环机组件，其中每个所述第二凸台类型的凸台与两个所述第一凸台类型的凸台相邻。

11. 根据权利要求7所述的空气循环机组件，其中所述第一径向距离大于所述第二径向距离约2%。

12. 根据权利要求7所述的空气循环机组件，其中存在相对于彼此具有约170度至190度之间的角度偏移的两个第二凸台类型的凸台。

13. 根据权利要求7所述的空气循环机组件，其中每个所述涡轮喷嘴与一个所述凸台对准；通过螺纹紧固件将与所述第一凸台类型的凸台对准的每个所述涡轮喷嘴夹紧于所述压缩机壳体；并且与所述第二凸台类型的凸台对准的每个所述涡轮喷嘴不夹紧于所述压缩机壳体。