CN105485044B - 空气循环机支柱板组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了空气循环机支柱板组件。根据一个方面，空气循环机包括风扇转子、与所述风扇转子轴向对准的扩散器锥形件，以及支柱板组件。所述支柱板组件包括第一支柱板和第二支柱板，其中喷射器形成在所述第一支柱板与所述第二支柱板之间。所述第一支柱板轴向定位在所述风扇转子与所述喷射器之间，并且所述第二支柱板轴向定位在所述风扇转子与所述扩散器锥形件之间。所述第一支柱板包括多个外支柱并且在所述风扇转子与所述喷射器之间不存在内支柱。所述第二支柱板包括多个内支柱和外支柱，其中所述内支柱轴向定位在所述喷射器与所述扩散器锥形件之间。

Description

空气循环机支柱板组件
技术领域
本文所公开的主题涉及空气循环机,并且更具体地说,涉及用于空气循环机的支柱板组件。
背景技术
常规的飞机环境控制系统(ECS)装有空气循环机，又称为空气循环冷却机，以用于对供应到飞机机舱的空气进行冷却和减湿。此类空气循环机可包括沿公共轴以轴向间距间隔设置的两个或更多个轮子。轮子为例如压缩机转子、涡轮转子、风扇转子或另外的涡轮转子或另外的压缩机转子的一部分。在一些情况下，涡轮或多个涡轮驱动压缩机和风扇。
在由涡轮发动机提供动力的飞机上，空气循环机中待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。在常规系统中，排放的空气流过空气循环机压缩机，在空气循环机压缩机中排放空气被进一步压缩。压缩的空气流过热交换器来充分冷却所述压缩空气以移除湿气并对空气减湿。减湿的压缩空气在空气循环机的涡轮中膨胀来从压缩空气抽取能量以便驱动轴，并且还在膨胀的涡轮废气作为调节后的冷却空气供应给飞机机舱之前对其进行冷却。
空气循环机的流动路径还可包括冷却流的热交换器，所述流动路径通过热交换器抽吸空气，经过风扇转子,并将所述流倾泻到机外导管。当无足够的冲压空气可用来通过热交换器抽吸空气时，风扇转子可用于建立流。在使用时,热交换器可由于灰尘或减少风扇转子可用流量的其他污染物而被部分阻塞,这推动风扇转子更靠近其波动极限。试图在风扇转子接近其波动极限时提高流量的设计可在超出设计条件下操作时遭受性能降低，这可减少对热交换器堵塞的耐受性。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种空气循环机，所述空气循环机包括风扇转子、与风扇转子轴向对准的扩散器锥形件和支柱板组件。支柱板组件包括第一支柱板和第二支柱板，其中喷射器形成在第一支柱板与第二支柱板之间。第一支柱板轴向定位在风扇转子与喷射器之间，并且第二支柱板轴向定位在风扇转子与扩散器锥形件之间。第一支柱板包括多个外支柱，并且在风扇转子与喷射器之间不存在内支柱。第二支柱板包括多个内支柱和外支柱，其中内支柱轴向定位在喷射器与扩散器锥形件之间。
根据本发明的另一个方面，提供一种将支柱板组件安装在空气循环机中的方法。在空气循环机的中心轴线上将支柱板组件的第一支柱板定位在风扇转子附近，其中第一支柱板包括多个外支柱。在空气循环机的中心轴线上将支柱板组件的第二支柱板定位在扩散器锥形件附近，其中第二支柱板包括多个内支柱和外支柱。在第一支柱板与第二支柱板之间建立间隙以形成喷射器，其中第二支柱板的内支柱轴向定位在喷射器与扩散器锥形件之间，并且在风扇转子与喷射器之间不存在第一支柱板。
这些和其他优点和特征将从结合附图的以下描述中更加显而易见。
附图说明
在本说明书的结论处的权利要求书中具体指出并明确主张被认为是本发明的主题。根据下面结合附图的具体实施部分，本发明前述和其他特征及优点是显而易见的，在附图中：
图1示出根据本发明实施方案的空气循环机的局部剖面侧视图；
图2示出根据本发明实施方案的在图1中示出的空气循环机的放大的透视剖面图；并且
图3示出根据本发明实施方案的在图1和2中示出的空气循环机的支柱板的透视图。
具体实施部分参考附图以举例方式解释了本发明的实施方案及其优点和特征。
具体实施方式
具有空气循环机的环境控制系统的实施方案包括支柱板组件，所述支柱板组件具有如下文进一步描述的形成在一对支柱板之间的喷射器。支柱板组件可轴向定位在空气循环机的风扇转子与扩散器锥形件之间。在风扇转子与喷射器之间的第一支柱板具有外支柱但没有内支柱，从而降低内支柱定位在风扇转子与喷射器之间时可能产生的喷射器堵塞和旋涡角影响。第二支柱板包括内支柱和外支柱并轴向定位在风扇转子与扩散器组件之间。第二支柱板的内支柱在喷射器的下游并可倾斜并成形以与风扇转子的设计点条件对准。
参考附图，图1示出根据本发明实施方案的示例性空气循环机(ACM) 100。具体地说，ACM 100包括通过轴125联接至压缩机120和涡轮(未示出)的风扇转子115，所述轴125沿ACM 100的中心轴线130延伸。在一个实施方案中，风扇转子115和压缩机120由涡轮(未示出)提供动力，所述涡轮响应于压缩空气的膨胀旋转地驱动轴125，所述压缩空气在其流过ACM 100时被调节。
ACM 100还包括在中心轴线130上与风扇转子115轴向对准的扩散器锥形件110。支柱板组件140也定位在中心轴线130上。支柱板组件140包括第一支柱板142和第二支柱板144，其中喷射器135作为间隙形成在第一支柱板142与第二支柱板144之间。在中心轴线130上，第一支柱板142轴向定位在风扇转子115与喷射器135之间。在中心轴线130上，第二支柱板144轴向定位在风扇转子115与扩散器锥形件110之间。第一支柱板142包括多个外支柱146，并且在风扇转子115与喷射器135之间不存在内支柱。第二支柱板144包括多个内支柱148和外支柱150。在中心轴线130上，内支柱148轴向定位在喷射器135与扩散器锥形件110之间。第二支柱板144还包括可联接至ACM 100的中心体154的轮毂152。中心体154可由第二支柱板144和位于扩散器锥形件110的更远下游处的中心体支柱155支撑。支柱板组件140的第一支柱板142和第二支柱板144均可粘结至ACM 100的外壳156。
热交换器接口158可从热交换器(未描绘出)接收入口流160。分流器叶片162可沿朝向风扇转子115的入口流动路径164将入口流160的部分或全部分流。出口流路径166引导流经过风扇转子115并朝向扩散器锥形件110。出口流168可传送来自出口流动路径166的流和/或热交换器旁通流170以倾卸到机外。
图2示出根据本发明实施方案的图1的ACM 100的放大的透视剖面图。如图2所示，第一支柱板142还包括第一中间圆柱形部分180和第一外圆柱形部分182。第一支柱板142的外支柱146形成在第一中间圆柱形部分180与第一外圆柱形部分182之间。第一外圆柱形部分182可粘结至ACM 100的外壳156。第二支柱板144的轮毂152可延伸以在风扇转子115附近与第一支柱板142的第一中间圆柱形部分180同轴对准。第二支柱板144还可包括第二中间圆柱形部分184和第二外圆柱形部分186。第二外圆柱形部分186可粘结至ACM 100的外壳156。第二支柱板144的外支柱150形成在第二中间圆柱形部分184与第二外圆柱形部分186之间。内支柱148形成在第二中间圆柱部分184与轮毂152之间。
第一支柱板142的第一中间圆柱形部分180可形成喷嘴部分202，并且第二支柱板144的第二中间圆柱形部分184可形成扩散器部分204。喷嘴部分202可具有相对于中心轴线130的半径R1，并且扩散器部分204可具有相对于中心轴线130的半径R2，其中扩散器部分204的半径R2大于喷嘴部分202的半径R1。
来自热交换器(未描绘出)的入口流动路径164限定在第二支柱板144的第二中间圆柱形部分184与第二外圆柱形部分186之间。通向扩散器锥形件110的出口流动路径166限定在第二支柱板144的第二中间圆柱形部分184与轮毂152之间。喷射器135限定再循环流动路径188。在入口流160例如由于热交换器(未描绘出)阻塞而减少的情况下，再循环流动路径188向风扇转子115提供流。通过保持风扇转子115与喷射器135之间的一定体积的空间没有结构元件(如一个或多个内支柱)，减少了喷射器135的潜在的堵塞或性能退化。相反，如果在风扇转子115与喷射器135之间放置了内支柱，那么支柱定向、支柱长度和支柱厚度均可影响穿过再循环路径188的潜在流。因此，通过将内支柱的位置限定到第二支柱板144作为内支柱148，减少了对喷射器135的潜在负面影响。第二支柱板144的内支柱148可以是倾斜以与在风扇转子115的设计点条件(如风扇转子115的最大旋转速度)下产生的流对准的翼片。保持风扇转子115与喷射器135之间的一定体积的空间没有结构元件可使内支柱148的设计能够更紧密地对准风扇转子115的设计特征，而不是在喷射器135的性能与风扇转子115的性能之间进行折衷。
图3示出根据本发明实施方案的在图1和2中示出的ACM 100的第二支柱板144的透视图。在图3的实例中，可以看出：轮毂152与第二中间圆柱形部分184之间的内支柱148的数量与第二中间圆柱形部分184与第二外圆柱形部分186之间的外支柱150的数量不同。内支柱148和/或外支柱150中的一些可基于具体设计目标而在设计上有所不同。例如，内支柱148A和外支柱150A可径向对准，而其他支柱可不径向对准。在轮毂152容纳用于图1和2的风扇转子115的速度传感器(未描绘出)的实施方案中，内支柱148A和外支柱150A可由于其各自的径向对准而用于排布速度传感器线材(未描绘出)。
参考图1-3，一种将支柱板组件140安装在ACM 100中的方法可包括：在ACM 100的中心轴线130上将支柱板组件140的第一支柱板142定位在风扇转子115附近，其中第一支柱板142包括多个外支柱146。可在ACM 100的中心轴线130上将支柱板组件140的第二支柱板144定位在扩散器锥形件110附近，其中第二支柱板144包括多个内支柱148和外支柱150。在第一支柱板142与第二支柱板144之间建立间隙以形成喷射器135，其中第二支柱板144的内支柱148轴向定位在喷射器135与扩散器锥形件110之间，并且在风扇转子115与喷射器135之间不存在第一支柱板142。第一支柱板142和第二支柱板144均可粘结至外壳156。风扇转子115可联接至由ACM 100的涡轮(未示出)驱动的轴125。第二支柱板144可联接至扩散器锥形件110和中心体154。
示例性实施方案的技术效果和益处包括具有形成在支柱板组件的两个支柱板之间的喷射器的空气循环机。在风扇转子与喷射器之间的流动路径中不存在内支柱可导致喷射器堵塞的减少和位于风扇转子下游的内支柱与风扇转子的设计点条件的对准的改善。
虽然仅结合有限数量的实施方案对本发明进行了详细描述，但应易于理解，本发明不限于这些公开的实施方案。相反，可对本发明进行修改，以引入以上未描述但与本发明精神和范围相称的任何数量的变化、改变、替代或等同布置。另外，虽然已描述了本发明的各种实施方案，但应理解，本发明的各个方面可仅包括所述实施方案中的一些。因此，本发明并不被视为受限于前面的描述，而是仅受限于所附的权利要求书的范围。

Claims (15)

1.一种空气循环机，其包括：
风扇转子；
与所述风扇转子轴向对准的扩散器锥形件；以及
支柱板组件，其包括第一支柱板和第二支柱板，其中喷射器形成在所述第一支柱板与所述第二支柱板之间，所述第一支柱板轴向定位在所述风扇转子与所述喷射器之间，并且所述第二支柱板轴向定位在所述风扇转子与所述扩散器锥形件之间，其中所述第一支柱板包括多个外支柱并且在所述风扇转子与所述喷射器之间不存在内支柱，并且所述第二支柱板包括多个内支柱和外支柱，所述内支柱轴向定位在所述喷射器与所述扩散器锥形件之间。
2.根据权利要求1所述的空气循环机，其中所述第一支柱板还包括第一中间圆柱形部分和第一外圆柱形部分，其中所述第一支柱板的外支柱形成在所述第一中间圆柱形部分与所述第一外圆柱形部分之间。
3.根据权利要求2所述的空气循环机，其中所述第二支柱板还包括延伸以与所述第一支柱板的所述第一中间圆柱形部分同轴对准的轮毂。
4.根据权利要求3所述的空气循环机，其中所述第二支柱板还包括第二中间圆柱形部分和第二外圆柱形部分，其中所述第二支柱板的外支柱形成在所述第二中间圆柱形部分与所述第二外圆柱形部分之间，并且所述内支柱形成在所述第二中间圆柱形部分与所述轮毂之间。
5.根据权利要求4所述的空气循环机，其中所述第一中间圆柱形部分形成喷嘴部分并且所述第二中间圆柱形部分形成扩散器部分，并且所述扩散器部分的半径大于所述喷嘴部分的半径。
6.根据权利要求4所述的空气循环机，其中来自热交换器的入口流动路径限定在所述第二中间圆柱形部分与所述第二外圆柱形部分之间，通向所述扩散器锥形件的出口流动路径限定在所述第二中间圆柱形部分与所述轮毂之间，并且所述喷射器限定再循环流动路径。
7.根据权利要求1所述的空气循环机，其中所述第二支柱板的内支柱是翼片，所述翼片倾斜以与在所述风扇转子的设计点条件下产生的流对准。
8.根据权利要求7所述的空气循环机，其中所述设计点条件是所述风扇转子的最大旋转速度。
9.一种将支柱板组件安装在空气循环机中的方法，所述方法包括：
在所述空气循环机的中心轴线上将所述支柱板组件的第一支柱板定位在风扇转子附近，所述第一支柱板包括多个外支柱；
在所述空气循环机的所述中心轴线上将所述支柱板组件的第二支柱板定位在扩散器锥形件附近，所述第二支柱板包括多个内支柱和外支柱；以及
在所述第一支柱板与所述第二支柱板之间建立间隙以形成喷射器，其中所述第二支柱板的所述内支柱轴向定位在所述喷射器与所述扩散器锥形件之间，并且在所述风扇转子与所述喷射器之间不存在所述第一支柱板。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一支柱板还包括第一中间圆柱形部分和第一外圆柱形部分，其中所述第一支柱板的外支柱形成在所述第一中间圆柱形部分与所述第一外圆柱形部分之间。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述第二支柱板还包括延伸以与所述第一支柱板的所述第一中间圆柱形部分同轴对准的轮毂。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第二支柱板还包括第二中间圆柱形部分和第二外圆柱形部分，其中所述第二支柱板的外支柱形成在所述第二中间圆柱形部分与所述第二外圆柱形部分之间，并且所述内支柱形成在所述第二中间圆柱形部分与所述轮毂之间。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一中间圆柱形部分形成喷嘴部分并且所述第二中间圆柱形部分形成扩散器部分，并且所述扩散器部分的半径大于所述喷嘴部分的半径。
14.根据权利要求12所述的方法，其中来自热交换器的入口流动路径限定在所述第二中间圆柱形部分与所述第二外圆柱形部分之间，通向所述扩散器锥形件的出口流动路径限定在所述第二中间圆柱形部分与所述轮毂之间，并且所述喷射器限定再循环流动路径。
15.根据权利要求9所述的方法，其中所述第二支柱板的内支柱是翼片，所述翼片倾斜以与在所述风扇转子的最大旋转速度下产生的流对准。
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