CN105736407A - 冲压空气风扇壳体中的排水孔 - Google Patents

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Abstract

一种冲压空气风扇壳体，所述冲压空气风扇壳体包括以中心轴线为中心的圆柱形外壳体部分，所述圆柱形外壳体部分具有第一端部和被布置为轴向远离所述第一端部的第二端部。所述冲压空气风扇壳体还包括以中心轴线为中心的圆柱形内壳体部分，所述圆柱形内壳体部分具有第一端部和被布置为轴向远离所述第一端部的第二端部。所述圆柱形外壳体部分的第一端部用圆盘部分连接到所述圆柱形内壳体部分的第一端部。所述冲压空气风扇壳体还包括在所述圆柱形外壳体部分中的第一排水孔，所述第一排水孔邻近于所述圆柱形外壳体部分的第二端部。

Description

冲压空气风扇壳体中的排水孔
发明背景
本发明涉及环境控制系统。更具体地说，本发明涉及一种用于环境控制系统的冲压空气风扇总成中的排水孔。
飞机上的环境控制系统(“ECS”)向飞机舱提供经调节的空气。经调节的空气是温度、压力和湿度适宜飞机乘客的舒适性和安全性的空气。在地平面处或附近，环境空气温度和/或湿度往往足够高，空气在被输送给飞机舱之前必须被冷却作为调节过程的一部分。在飞行高度，环境空气往往远低于所需，但是处于这样低压力，它必须被压缩到可接受的压力作为调节过程的一部分。压缩处于飞行高度的环境空气充分加热了产生的加压空气，因此它必须被冷却，即使环境空气温度很低。因此，在大多数情况下，热量必须在空气输送到飞机舱之前通过ECS从空气中去除。当热量从空气中被去除时，它通过ECS消散到流入ECS中单独的空气流中，横穿ECS中的换热器，携带多余的热量离开飞机。在飞机移动足够快的情况下，空气冲压飞机的压力足以使足够的空气移动通过ECS并越过热交换器，以去除多余的热量。
虽然冲压空气在正常飞行条件下工作良好，但是在较低的飞行速度下，或当飞机在地面上时，冲压空气压力太低，而不能提供足够的空气流过热交换器以从ECS充分散热。在这些情况下，ECS内的风扇用于提供必要的气流横穿ECS热交换器。这种风扇被称为冲压空气风扇。冲压空气风扇包括具有绕着轴转动的电动机转子的电动机。该冲压空气风机还包括若干相关的转动部件，如风扇转子，以将空气吸入冲压空气风扇中。电动机和相关的转动部件在冲压空气风扇中产生热量，该热量被流经冲压空气风扇的冷却空气冷却。由于来自电动机和相关转动部件的热量混合、冷却空气流经冲压空气风扇，以及冲压空气风扇所位于的环境，冷凝水可能在冲压空气风扇中形成。这种冷凝水可能对冲压空气风扇中的轴颈轴承的运行造成问题，潜在地导致它们出故障。这种冷凝水还可能引起电动机故障。轴颈轴承和/或电动机的故障可能会导致冲压空气风扇整体故障。
发明概要
一种冲压空气风扇壳体，其包括以中心轴线为中心的圆柱形外壳体部分，所述圆柱形外壳体部分具有第一端部和被布置为轴向远离所述第一端部的第二端部。所述冲压空气风扇壳体还包括以中心轴线为中心的圆柱形内壳体部分，所述圆柱形内壳体部分具有第一端部和被布置为轴向远离所述第一端部的第二端部。所述圆柱形外壳体部分的所述第一端部用圆盘部分连接到所述圆柱形内壳体部分的所述第一端部。所述冲压空气风扇壳体还包括在所述圆柱形内壳体部分中的第一排水孔，所述第一排水孔邻近于所述圆柱形外壳体部分的所述第二端部。
一种冲压空气风扇，其包括：横拉杆，所述横拉杆具有第一端部和第二端部；电动机，所述电动机包括与所述横拉杆一起转动的转子和被径向布置在所述转子周围的定子；以及轴颈轴承，所述轴颈轴承被布置在所述风扇壳体与所述横拉杆之间。所述冲压空气风扇还包括风扇壳体，所述风扇壳体被布置在所述横拉杆周围，具有用圆盘部分连接的外壳体部分和内壳体部分，其中在所述外壳体部分中有第一排水孔。
附图简述
图1是冲压空气风扇总成的横截面视图。
图2是风扇壳体的横截面视图。
图3是风扇壳体的侧正视图。
图4是沿图3的4-4线截取的风扇壳体的端部的横截面视图。
具体实施方式
图1是冲压空气风扇总成10的横截面视图。冲压空气风扇总成10包括风扇壳体12、轴承壳体14，进气口壳体16、外壳体18和内壳体20。风扇壳体12包括风扇支杆22、电动机24(包括电动机转子26和电动机定子28)、推力轴30、推力板32和推力轴承34。轴承壳体14包括轴颈轴承轴36和轴盖38。风扇壳体12和轴承壳体14一起包括杆40和轴颈轴承42。除了横拉杆40的一部分以外，进气口壳体16还包括风扇转子44、护罩46和轮毂48。外壳体18包括接线盒50和集气室52。外壳体18之内是扩压器54、电动机轴承冷却管56和电线传输管58。风扇进气口是在没有足够的冲压空气压力存在的情况下要通过冲压空气风扇总成10来移动的空气的来源。旁路进气口是在可获得足够的冲压空气压力时通过冲压空气风扇总成10移动的空气的来源。冲压空气风扇总成10进一步包括在风扇壳体12中的排水孔60。Z轴沿着冲压空气风扇总成10的中心轴线伸展。
如图1中所示，进气口壳体16和外壳体18附接到处于风扇支杆22处的风扇壳体12。轴承壳体14附接到风扇壳体12，并且内壳体20将电动机轴承冷却管56和电线传输管58连接到轴承壳体14。电动机轴承冷却管56将内壳体20连接到在外壳体18处的冷却空气的来源。电线传输管58的将内壳体20连接到接线盒50处的外壳体18。电动机定子28和推力板32附接到风扇壳体12。电动机转子26包括在电动机定子28内并将轴颈轴承轴36连接到推力轴30。轴颈轴承轴36、电动机转子26和推力轴30限定冲压风扇总成10的转动轴线。风扇转子44用横拉杆40附接到推力轴30，所述横拉杆沿所述转动轴线从位于轴颈轴承轴36的末端的轴盖38伸展通过电动机转子26、推力轴30和风扇转子44至轮毂48和护罩46。螺母(未示出)使轴盖38固定到在横拉杆40的一端上的轴颈轴承轴36，并且使轮毂48和护罩46固定到在横拉杆40的相对端处的风扇转子44。推力板32和风扇壳体12包括推力轴30的法兰状部分，并且推力轴承34被布置在推力轴30的法兰状部分与推力板32之间；并且在推力轴30的法兰状部分与风扇壳体12之间。轴颈轴承42被布置在轴颈轴承轴24与轴承壳体14之间；并且在推力轴30与风扇壳体12之间。轮毂48、护罩46、风扇转子44和风扇壳体12的一部分包括在进气口壳体16内。扩压器54附接到外壳体18的内表面。集气室52是外壳体18的将冲压空气风扇总成10连接到旁路进气口的部分。进气口壳体16连接到风扇进气口，并且外壳体18连接到风扇排气口。
在运行时，冲压空气风扇总成10被安装到飞机上的环境控制系统，并连接到风扇进气口、旁路进气口和风扇排气口。当飞机不足够快地移动以产生充足的冲压空气压力来满足ECS的冷却需要时，就通过从接线盒50中延伸通过电线传输管58、内壳体20以及轴承壳体14的电线向电动机定子28供电。激励电动机定子28引起转子24围绕冲压风扇总成10的轴线Z、转动连接的轴颈轴承轴36以及推力轴30转动。风扇转子44、轮毂48，以及护罩46也通过其连接到推力轴30的方式转动。轴颈轴承42和推力轴承34为转动部件提供低摩擦支撑。当风扇转子44转动时，其使来自风扇进气口空气移动，通过进气壳体20、经过风扇支杆22并进入风扇壳体12与外壳体18之间的空间，从而增加外壳体18中的空气压力。当空气移动通过外壳体18时，它流过扩压器54和内壳体20，其中空气压力由于扩压器54的形状和内壳体20的形状被降低。一旦经过内壳体20，空气就在风扇排气口处从外壳体18移出。
轴承壳体14和风扇壳体12中的部件，特别是推力轴承34、轴颈轴承42和电动机24，产生显著热量而必须被冷却。冷却空气通过引导冷却空气流到内壳体20的电动机轴承冷却管56被提供。内壳体20引导冷却空气流到轴承壳体14，其中空气流经轴承壳体14和风扇壳体12中的部件，冷却轴承32、40以及电动机部件。冷却空气然后通过风扇转子44中的冷却孔离开风扇壳体12。当冷却空气与来自风扇壳体12中的推力轴承34、轴颈轴承42以及电动机24的热量混合时，冷凝水可能在风扇壳体12中形成并沉降。这种冷凝水可能对轴颈轴承42和电动机24的运行造成问题。排水孔60被提供在风扇壳体12中，以使冷凝从风扇壳体12排出并进入流动通过冲压空气风扇总成10的空气中，并从风扇排气口排出。
图2是风扇壳体12横截面视图。图3是风扇壳体12侧正视图。图4是沿图3的4-4线所截取的风扇壳体12的端部的横截面视图。风扇壳体12包括外壳体部分70、圆盘部分72、内壳体部分74、风扇支杆22、环形部分76、安装法兰78和排水孔60。图3还显示了轴线Z。
风扇壳体12包括外壳体部分70。外壳体部分70是以轴线Z为中心并沿轴线Z轴向伸展的圆柱形部分。外壳体部分70的第一端部附接到圆盘部分72。圆盘部分72从外壳体部分70径向向内伸展到内壳体部分74。内壳体部分74是以轴线Z为中心并沿轴线Z轴向伸展的圆柱形部分。内壳体部分74具有邻接轴颈轴承42的径向内表面。
风扇壳体12还包括风扇支杆22。风扇支杆22在外壳体部分70的径向外表面之间伸展到环形部分76的径向内表面。环形部分76是以轴线Z为中心并沿轴线Z轴向伸展的圆柱形部分。安装法兰78附接到环形部分76的径向外表面。安装法兰78用于通过连接进气口壳体16与外壳体18之间的安装法兰78将风扇壳体12安装在冲压空气风扇总成10中。
风扇壳体12还包括在外壳体部分70中并且邻近于外壳体部分70的第二端部的排水孔60。第一排水孔60被布置为远离第二排水孔60180度。排水孔60具有直径D。直径D介于0.1510英寸(0.3835厘米)与0.1610英寸(0.4089厘米)之间。排水孔60被布置为邻近于外壳体部分70的第二端部。长度L从安装法兰78伸展至排水孔60的中心。长度L介于6.7200英寸(17.0688厘米)与6.7400英寸(17.1196厘米)之间。直径D与长度L的比介于0.0224与0.0239之间。
排水孔60将利用重力使冷凝水排出冲压风扇总成10。排水孔60所处的长度L因此很重要，以确保排水孔60被布置在风扇壳体12的径向最外点，从而使得风扇壳体12中的冷凝水将在排水孔60中耗尽，而将不会在风扇壳体12中聚集。典型的环境控制系统包括两个冲压空气风扇总成10。第一冲压空气风扇总成10可以在第一取向上安装，并且第二冲压空气风扇总成10可以在从第一取向转动180度的第二取向上安装。风扇壳体12因此包括被布置为彼此远离180度的两个排水孔60，以确保这两个排水孔60之一被布置为使冷凝水排出风扇壳体12。
排水孔60的直径D同样很重要。排水孔60的尺寸足够大，以确保可以使冷凝水排出排水孔60，而排水孔60不会被灰尘或其他颗粒物质堵塞。排水孔60的尺寸也需要足够小，以确保流经风扇壳体12的冷却空气没有显著损失。冷却空气通过电动机轴承冷却管56流入到风扇壳体12中。此冷却空气在进入到风扇壳体12中之前，经过内壳体20和轴承壳体14到达冷却轴颈轴承42和电动机24。排水孔60的尺寸必须足够小，从而使得冷却空气流没有显著损失，从而使轴颈轴承42和电动机24可以适当地冷却。
排水孔60的尺寸也需要足够小，以确保冲压空气风扇总成10中没有显著的压力降。流入到冲压空气风扇总成10中的冷却空气是来自环境控制系统中的热交换器的进气口的冷却空气。流入冲压空气风扇总成10的风扇进气口中的空气是已经流过环境控制系统中的热交换器的空气。当空气流过热交换器时，它损失压力。因此，冲压空气风扇总成10中的冷却空气流比流过冲压空气风扇总成10的风扇进气口的空气处于更高的压力。此压力差驱动冷却空气通过冲压空气风扇总成10。因此，排水孔60的尺寸必须足够小，以确保冷却空气穿过排水孔60不会损失显著压力量。
可能的实施例的讨论
以下是本发明可能的实施例的非排他性描述。
一种冲压空气风扇壳体，其包括以中心轴线为中心的圆柱形外壳体部分，所述圆柱形外壳体部分具有第一端部和被布置为轴向远离所述第一端部的第二端部。所述冲压空气风扇壳体还包括以中心轴线为中心的圆柱形内壳体部分，所述圆柱形内壳体部分具有第一端部和被布置为轴向远离所述第一端部的第二端部。所述圆柱形外壳体部分的所述第一端部用圆盘部分连接到所述圆柱形内壳体部分的所述第一端部。所述冲压空气风扇壳体还包括在所述圆柱形外壳体部分中的第一排水孔，所述第一排水孔邻近于所述圆柱形外壳体部分的所述第二端部。
另外地和/或可替代地，前面段落所述的冲压空气风扇壳体任选地可以包括下列特征、构型和/或额外部件中的任意一项或多项：
冲压空气风扇壳体的进一步实施例，并且进一步包括被布置在所述圆柱形外壳体部分周围的圆柱形环；在所述圆柱形外壳体部分与所述圆柱形环之间伸展的多个支杆；以及在所述圆柱形环的径向外表面上的安装法兰。
任何前述冲压空气风扇壳体的进一步实施例，其中直径D是第一排水孔的直径，并且长度L从安装法兰伸展至所述第一排水孔的中心。
任何前述冲压空气风扇壳体的进一步实施例，其中直径D和长度L的比介于0.02247与0.02389之间。
任何前述冲压空气风扇壳体的进一步实施例，其中直径D介于0.1510英寸(0.3835厘米)与0.1610英寸(0.4089厘米)之间。
任何前述冲压空气风扇壳体的进一步实施例，其中长度L介于6.7200英寸(17.0688厘米)与6.74英寸(17.1196厘米)之间。
任何前述冲压空气风扇壳体的进一步实施例，并且进一步包括在所述圆柱形外壳体部分中的第二排水孔，所述第二排水孔邻近于所述圆柱形外壳体部分的第二端部，并且远离第一排水孔180度。
一种冲压空气风扇包括横拉杆，所述横拉杆具有第一端部和第二端部；电动机，所述电动机包括与所述横拉杆一起转动的转子和被径向布置在所述转子周围的定子；以及轴颈轴承，所述轴颈轴承被布置在所述风扇壳体和所述横拉杆之间。所述冲压空气风扇还包括风扇壳体，所述风扇壳体被布置在所述横拉杆周围，具有用圆盘部分连接的外壳体部分和内壳体部分，其中在所述外壳体部分中有第一排水孔。
另外地和/或可替代地，前面段落所述的冲压空气风扇任选地可以包括下列特征、构型和/或其他部件中的任意一项或多项：
所述冲压空气风扇的进一步实施例，其中所述风扇壳体还包括被布置在所述外壳体部分周围的圆柱形环；在所述外壳体部分与圆柱形环之间伸展的多个支杆；以及在所述圆柱形环的径向外表面上的安装法兰。
任何前述冲压空气风扇的进一步实施例，其中直径D是第一排水孔的直径，并且其中长度L从所述安装法兰伸展至所述第一排水孔的中心。
任何前述冲压空气风扇的进一步实施例，其中直径D和长度L的比介于0.02247与0.02389之间。
任何前述冲压空气风扇的进一步实施例，其中直径D介于0.1510英寸(0.3835厘米)与0.1610英寸(0.4089厘米)之间。
任何前述冲压空气风扇的进一步实施例，其中长度L介于6.7200英寸(17.0688厘米)与6.74英寸(17.1196厘米)之间。
任何前述冲压空气风扇的进一步实施例，并且进一步包括在所述风扇壳体的外壳体部分中的第二排水孔，所述第二排水孔被布置为远所述离第一排水孔180度。
任何前述冲压空气风扇的进一步实施例，并且进一步包括推力轴，所述推力轴被径向布置在所述横拉杆的第一端部周围，其中第一轴颈轴承被布置在所述推力轴与所述风扇壳体的内壳体部分之间；轴承壳体，所述轴承壳体邻近于所述横拉杆的第二端部；轴颈轴承轴，所述轴颈轴承轴邻近于所述横拉杆的第二端部，其中第二轴颈轴承布置被布置在所述轴承壳体与所述轴颈轴承轴之间；风扇转子，所述风扇转子附接到所述横拉杆的第一端部；进气口壳体，所述进气口壳体包围所述风扇转子并连接到所述风扇壳体的安装法兰；以及外壳体，所述外壳体包围所述风扇壳体并连接到所述风扇壳体的安装法兰。
虽然本发明已经参照示例性实施例进行了描述，但是本领域的技术人员将理解的是，各种变化可以做出并且等价物可被用来替代其元件而不偏离本发明的范围。此外，许多修改可以做出以使特定情形或材料适合于本发明的教导而不偏离其实质范围。因此，本发明并非旨在局限于所公开的特定实施例，而是本发明将包括落入所附权利要求书的范围内的所有实施例。

Claims (15)

1.一种冲压空气风扇壳体，其包括：
圆柱形外壳体部分，所述圆柱形外壳体部分以中心轴线为中心，具有第一端部和第二端部，所述第二端部被布置为轴向远离所述第一端部；
圆柱形内壳体部分，所述圆柱形内壳体部分以中心轴线为中心，具有第一端部和第二端部，所述第二端部被布置为轴向远离所述第一端部；
圆盘部分，所述圆盘部分将所述圆柱形外壳体部分的所述第一端部连接到所述圆柱形内壳体部分的所述第一端部；以及
第一排水孔，所述第一排水孔在所述圆柱形外壳体部分中，邻近于所述圆柱形外壳体部分的所述第二端部。
2.如权利要求1所述的冲压空气风扇壳体，并且进一步包括：
圆柱形环，所述圆柱形环被布置在所述圆柱形外壳体部分周围；
多个支杆，所述支杆在所述圆柱形外壳体部分与所述圆柱形环之间伸展；以及
安装法兰，所述安装法兰在所述圆柱形环的径向外表面上。
3.如权利要求2所述的冲压空气风扇壳体，其中直径D是所述第一排水孔的直径，并且长度L从所述安装法兰伸展至所述第一排水孔的中心。
4.如权利要求3所述的冲压空气风扇壳体，其中所述直径D与所述长度L的比介于0.02247与0.02389之间。
5.如权利要求3所述的冲压空气风扇壳体，其中所述直径D介于0.1510英寸(0.3835厘米)与0.1610英寸(0.4089厘米)之间。
6.如权利要求3所述的冲压空气风扇壳体，其中所述长度L介于6.7200英寸(17.0688厘米)与6.74英寸(17.1196厘米)之间。
7.如权利要求1所述的冲压空气风扇壳体，并且进一步包括：
第二排水孔，所述第二排水孔在所述圆柱形外壳体部分中，邻近于所述圆柱形外壳体部分的所述第二端部，并且远离所述第一排水孔180度。
8.一种冲压空气风扇，其包括：
横拉杆，所述横拉杆具有第一端部和第二端部；
电动机，所述电动机包括与所述横拉杆一起转动的转子和被径向布置在所述转子周围的定子；
轴颈轴承，所述轴颈轴承被布置在所述风扇壳体与所述横拉杆之间；以及
风扇壳体，所述风扇壳体被布置在所述横拉杆周围、具有用圆盘部分连接的外壳体部分和内壳体部分，其中所述外壳体部分中有第一排水孔。
9.如权利要求8所述的冲压空气风扇，其中所述风扇壳体进一步包括：
圆柱形环，所述圆柱形环被布置在所述外壳体部分周围；
多个支杆，所述多个支杆在所述外壳体部分与所述圆柱形环之间伸展；以及
安装法兰，所述安装法兰在所述圆柱形环的径向外表面上。
10.如权利要求9所述的冲压空气风扇，其中直径D是所述第一排水孔的直径，并且其中长度L从所述安装法兰伸展至所述第一排水孔的中心。
11.如权利要求10所述的冲压空气风扇，其中所述直径D与所述长度L的比介于0.02247和0.02389之间。
12.如权利要求10所述的冲压空气风扇，其中所述直径D介于0.1510英寸(0.3835厘米)与0.1610英寸(0.4089厘米)之间。
13.如权利要求10所述的冲压空气风扇，其中所述长度L介于6.7200英寸(17.0688厘米)与6.74英寸(17.1196厘米)之间。
14.如权利要求9所述的冲压空气风扇，并且进一步包括：
第二排水孔，所述第二排水孔在所述风扇壳体的所述外壳体部分中，被布置为远离所述第一排水孔180度。
15.如权利要求8所述的冲压空气风扇，并且进一步包括：
推力轴，所述推力轴被径向布置在所述横拉杆的所述第一端部周围，其中第一轴颈轴承被布置在所述推力轴与所述风扇壳体的所述内壳体部分之间；
轴承壳体，所述轴承壳体邻近于所述横拉杆的所述第二端部；
轴颈轴承轴，所述轴颈轴承轴邻近于所述横拉杆的所述第二端部，其中第二轴颈轴承被布置在所述轴承壳体与所述轴颈轴承轴之间；
风扇转子，所述风扇转子附接到所述横拉杆的所述第一端部；
进气口壳体，所述进气口壳体包围所述风扇转子并连接到所述风扇壳体的所述安装法兰；以及
外壳体，所述外壳体包围所述风扇壳体并连接到所述风扇壳体的所述安装法兰。
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