空气循环机的第一级涡轮机壳体的利记博彩app
【专利说明】空气循环机的第_级满轮机壳体
[0001]发明背景
[0002]本发明涉及空气循环机(ACM)。ACM可以用于在压缩机部分中压缩空气。压缩空气被排放到顺流热交换器并且进一步被引导到涡轮机。涡轮机从膨胀空气提取能量以驱动压缩机。从涡轮机输出的空气可以被用作车辆(例如，飞机的机舱)的供气。ACM可以被用来实现在转移到飞机环境控制系统的空气中所需的压力、温度和湿度。
[0003]ACM经常具有三轮或四轮配置。在三轮ACM中，涡轮机驱动在公共轴上旋转的压缩机和风扇。在四轮ACM中，两个涡轮机部分驱动公共轴上的压缩机和风扇。
[0004]来自一种工作流体的气流必须通过由ACM的热交换器和风扇部分组成的冲压回路被引导。来自第二工作流体的气流必须被引导到压缩机部分，远离压缩机部分朝向热交换器，从热交换器被引导到一个或多个涡轮机，并且从最终涡轮机级离开ACM。在这些转移中的至少一些中，需要相对于ACM的中心轴径向地引导空气。为了实现这一点，旋转喷嘴可以被用来产生径向流入和/或流出。
[0005]ACM经常具有一个以上的壳体部分。用于ACM的壳体被用来容纳通过ACM引导的气流，以及旋转部件。经常，壳体组件被配置成邻近密封件和/或其他壳体组件以实现气流控制。
发明概要
[0006]一种空气循环机的壳体包括静密封部分、主孔壳体部分、护罩导向器壳体部分和止推板壳体部分。静密封部分被布置成围绕中心轴并且限定静密封半径Dp主孔壳体部分被布置成围绕中心轴并且环绕沿着中心轴布置的轴。主孔壳体限定中心孔内径D2。护罩导向器壳体半径被布置成围绕中心轴并且限定护罩导向器半径D3。止推板壳体部分被布置成围绕中心轴并且限定绝缘体密封板半径D4。比率D1ZiD2为0.8394-0.8416，比率D
0.4315-0.4322，比率 D1ZD4为 0.2517-0.2521，比率 D 2/D3为 0.5130-0.5146，比率 D 2/D4为0.2993-0.3001，并且比率 D3/D4^ 0.5828-0.5838。
[0007]空气循环机包括被布置成围绕轴的风扇部分。风扇部分能够引导第一工作流体。压缩机部分被布置成接近风扇部分并被定位成围绕轴，并且能够压缩第二工作流体。涡轮机部分被布置成接近压缩机部分并被定位成围绕轴。涡轮机部分能够将第二工作流体的势能转换成转动能。热交换器能够交换第一工作流体与第二工作流体之间的热量。空气循环机的壳体包括静密封部分、主孔壳体部分、护罩导向器壳体部分和止推板壳体部分。静密封部分被布置成围绕中心轴并且限定静密封半径Dp主孔壳体部分被布置成围绕中心轴并且环绕沿着中心轴布置的轴。主孔壳体限定中心孔内径D2。护罩导向器壳体半径被布置成围绕中心轴并且限定护罩导向器半径D3。止推板壳体部分被布置成围绕中心轴并且限定绝缘体密封板半径D4O比率D1ZiD2为0.8394-0.8416，比率D為为0.4315-0.4322，比率D /D4为0.2517-0.2521，比率 D2/D3为 0.5130-0.5146，比率 D 2/D4为 0.2993-0.3001，并且比率 D 3/D4为 0.5828-0.5838。
[0008]附图简述
[0009]图1为空气循环机的横截面图。
[0010]图2为空气循环机的壳体的透视图。
【具体实施方式】
[0011]空气循环机壳体的尺寸被选择以便实现几个目标。静态轴封上旋转轴的减小阻力最小化摩擦损失并且将更多的涡轮功率转移到压缩机和风扇。合意地最小化密封间隙，以便最小化通过密封损失的压缩机入口流量。轴偏移(例如，密封件)引起轴密封齿与相关密封带之间的密切接触。在轴偏移期间使密封间隙损失与密封阻力的摩擦损失保持平衡。在旋转轴齿与密封带之间保持间隙以减少或消除空气循环机的箔带轴承中的次同步振动。此外，防止将由于偏移(例如，密封件)产生的泄漏排放到轴承冷却流径的部分。过量泄漏到这个流径可能导致冷却流的堵塞。密封胶防止过量泄漏，过量泄漏可能导致减少轴承冷却流和轴承表面过热。
[0012]压缩机和涡轮机的优化性能可以完全不同。对于压缩机，入口空气比出口空气处在更低的压力下，但对于涡轮机来说，情况恰好相反。另外，压缩机入口空气含有高温，并且压缩机排气温度更大。对于涡轮机，入口空气处在凉爽的温度下，并且出口空气处在更寒冷的温度下。当对压缩机和涡轮机部件进行优化时，涡轮机和压缩机需要不同的方法。当使用不正确的优化技术设计涡轮机，则无论是间隙太松导致涡轮机性能差，还是密封间隙太紧导致箔带轴承的侧载。在密封间隙太紧的具体实例中，箔带轴承将过度侧载并且导致可靠性差或减少负载能力。这个ACM的一个特征是使用轴承间隙和密封尺寸来防止过度侧载轴承，而不对涡轮机性能或额外的轴承冷却具有任何负面影响。
[0013]图1为ACM 2的横截面图，ACM 2为四轮ACM。如图1中所示，ACM 2包括风扇部分4、压缩机部分6、第一级涡轮机部分8和第二级涡轮机部分10，这些部分都连接到轴12。轴12围绕中心轴14旋转。
[0014]风扇部分4、压缩机部分6、第一级涡轮机部分8和第二级涡轮机部分10也通过轴12彼此连接。轴12沿着中心轴14延伸，并且连接到至少压缩机喷嘴26、第一级涡轮机喷嘴32和第二级涡轮机喷嘴38。风扇叶片20也可以连接到轴12。
[0015]当工作流体穿过ACM2时，工作流体首先在压缩机部分6中被压缩，然后在第一级涡轮机部分8和第二级涡轮机部分10中膨胀。经常，当第一工作流体穿过压缩机部分6与第一级涡轮机部分8之间时，在热交换器(未示出)中加热或冷却第一工作流体，通过热交换器引导工作流体。第一级涡轮机部分8和第二级涡轮机部分10从工作流体提取能量，围绕中心轴14转动轴12。同时，通过同一热交换器由风扇部分4引导第二工作流体。例如，第一工作流体可以从燃气涡轮发动机的排出阀通过压缩机部分6被引导到热交换器、第一级涡轮机部分8，然后被引导到第二级涡轮机部分10，然后被引导到飞机环境控制系统。第二工作流体可以是通过同一热交换器由风扇部分4抽出的冲压空气，以在将第一工作流体引导到涡轮机部分8和10之前将第一工作流体冷却到所需的温度。通过压缩、加热和膨胀工作流体，可以将在第二级涡轮机10处提供的输出调节到所需的温度、压力和/或相对湿度。
[0016]风扇部分4包括风扇入口 16和风扇出口 18。风扇入口 16为ACM2中的从另一源(例如，冲压进气口)接收工作流体的开口。风扇出口 18允许工作流体逸出风扇部分4。风扇叶片20可以被用来将工作流体吸入风扇部分4。
[0017]压缩机部分6包括压缩机入口 22、压缩机出口 24、压缩机喷嘴26和压缩机叶片27。压缩机入口 22为限定孔的管道，通过孔从另一源接收要被压缩的工作流体。压缩机出口 24允许在工作流体已被压缩后将工作流体引导到其他系统。压缩机喷嘴26为通过工作流体在压缩机部分6中旋转的喷嘴部分。压缩机喷嘴26通过压缩机叶片27将工作流体从压缩机入口 22引导到压缩机出口 24。压缩机喷嘴26为径向流出转子
[0018]第一级涡轮机部分8包括第一级涡轮机入口 28、第一级涡轮机出口 30、第一级涡轮机喷嘴32和第一级涡轮机叶片33。第一级涡轮机入口 28为限定孔的管道，在工作流体在第一级涡轮机部分8中膨胀之前工作流体穿过孔。第一级涡轮机出口 30为限定孔的管道，工作流体(其已膨胀)通过孔离开第一级涡轮机部分8。第一级涡轮机喷嘴32为通过工作流体在第一级涡轮机部分8中旋转的喷嘴部分。第一级涡轮机喷嘴32与第一级涡轮机叶片33配合以从穿过其中的工作流体提取能量，从而驱动第一级涡轮机部分8和附接组件(包括轴12、风扇部分4和压缩机部分6)的旋转。第一级涡轮机喷嘴32为径向流入转子。
[0019]第二级涡轮机部分10包括第二级涡轮机入口 34、第二级涡轮机出口 36、第二级涡轮机喷嘴38和第二级涡轮机叶片39。第二级涡轮机入口 34为限定孔的管道，在工作流体在第二级涡轮机部分10中膨胀之前工作流体穿过孔。第二级涡轮机出口 36为限定孔的管道，工作流体(其已膨胀)通过孔离开第二级涡轮机部分10。第二级涡轮机喷嘴38为与第二级涡轮机叶片39配合的喷嘴部分，以从穿过其中的工作流体提取能量，从而驱动第二级涡轮机部分10和附接组件(包括轴12、风扇部分4和压缩机部分6)的旋转。具体来说，第二级涡轮机喷嘴38为径向流出转子。工作流体从第二级涡轮机入口 34传递到空腔35，在空腔35工作流体入射在第二级涡轮机喷嘴38上。然后，工作流体穿过喷嘴叶片(未示出)之间。涡轮机喷嘴38是固定的，并且喷嘴隔片引导流动以最佳进入涡轮机转子。流动使涡轮机叶片39旋转并转动轴12。
[0020]轴12为杆(例如，钛拉杆)，其用于连接ACM 2的其他组件。轴12包括沿着其长度中途布置的密封部分。中心轴14为其他组件可以相对于其被布置的轴。
[0021]风扇部分4连接到压缩机部分6。具体来说，风扇出口 18耦合到压缩机入口 22。工作流体通过风扇入口 16被吸入并且通过风扇出口 18由风扇叶片20排出。来自风扇出口 18的工作流体被引导到压缩机入口 22以在压缩机部分6中进行压缩。类似地，压缩机部分6与第一级涡轮机部分8耦合。来自压缩机出口 24的工作流体被引导到第一级涡轮机入口 28。
[0022]风扇部分4和压缩机部分6共享壳体40。壳体40封闭移动部件和通过风扇部分4和压缩机部分6的空气路径。壳体40的大小和几何形状限定空气通过ACM 2的流量。例如，壳体40被布置成围绕轴12以便防止过多的气流围绕轴12。具体来说，静密封部分被包括在直接相邻于静密封部分44的轴12中。密封部分的外径被设置成密封件由壳体40的静密封部分44形成。因此，轴12在静密封部分的外径等于或稍小于静密封半径Diq
[0023]壳体40具有与相邻的壳体部分(例如，包围涡轮机部分8的壳体)相配合的特定尺寸。壳体40包括主孔壳体部分42、静密封部分44、护罩导向器壳体46和止推板48。
[0024]静密封部分44为壳体40的在纵轴上环绕轴12的部分，在纵轴上轴12包括密封件。以这种方式，静密封部分44防止壳体40与轴12之间的流体流动。壳体40从中心轴14到静密封部分44的半径被图示为静密封半径D-静密封半径01在2.0724cm与2.07365cm(0.8159in.与 0.8164in.)之间。
[0025]主孔壳体部分42为壳体40的环绕轴12以防止过多的气流围绕轴12的部分。壳体40从中心轴14到主孔壳体部分42的半径被图示为中心孔内径D2。中心孔内径02在
2.4638cm 与 2.4689cm (0.9700in.与 0.9720in.)之间。
[0026]护罩导向器壳体46在中心轴14与壳体40之间的径向距离是局部最小值的点处限定壳体40的部分。护罩导向器壳体部分46被配置成与互补的特征(涡轮机壳体50)配合。通过与涡轮机壳体50耦合，护罩导向器壳体46防止工作流体穿过压缩机入口 22在压缩机出口 24处与压