專利名稱：用于空氣循環(huán)機(jī)的渦輪機(jī)噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及空氣循環(huán)機(jī)，更具體地涉及用于空氣循環(huán)機(jī)的渦輪機(jī)噴嘴。
背景技術(shù)：
空氣循環(huán)機(jī)可包括離心壓縮機(jī)和離心渦輪機(jī)，其安裝成在軸上共同旋轉(zhuǎn)。離心壓縮機(jī)進(jìn)一步壓縮被部分壓縮的空氣，例如從氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)接收的引氣。被壓縮的空氣排放到下游換熱器或其他系統(tǒng)，然后返回到離心渦輪機(jī)。被壓縮的空氣在渦輪機(jī)中膨脹，由此驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)。來自渦輪機(jī)的空氣輸出可被用作交通工具的空氣供應(yīng)，例如飛機(jī)的機(jī)艙。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本公開的一個(gè)示例性方面，一種用于空氣循環(huán)機(jī)的渦輪機(jī)噴嘴包括具有多個(gè)渦輪機(jī)翼片的盤區(qū)段，所述多個(gè)渦輪機(jī)翼片相對(duì)于所述盤區(qū)段延伸翼片高度H，喉部寬度W 限定在所述多個(gè)渦輪機(jī)翼片的每一個(gè)之間，其中，比率W/H為0. 745-0. 769。根據(jù)本公開的一個(gè)示例性方面，一種用于空氣循環(huán)機(jī)的渦輪機(jī)噴嘴，包括具有多個(gè)渦輪機(jī)翼片的盤區(qū)段，所述多個(gè)渦輪機(jī)翼片從所述盤區(qū)段延伸，所述多個(gè)渦輪機(jī)翼片的每一個(gè)具有翼型輪廓區(qū)段，所述翼型輪廓區(qū)段由表T-I中的一組點(diǎn)通過期望因子來限定， 所述一組點(diǎn)包括成對(duì)的弦尺寸和厚度尺寸。根據(jù)本公開的一個(gè)示例性方面，一種空氣循環(huán)機(jī)包括渦輪機(jī)噴嘴，所述渦輪機(jī)噴嘴具有多個(gè)渦輪機(jī)翼片，所述多個(gè)渦輪機(jī)翼片各自延伸翼片高度H，喉部寬度W限定在所述多個(gè)渦輪機(jī)翼片的每一個(gè)之間，其中，比率W/H為0. 745-0. 769。根據(jù)本公開的一個(gè)示例性方面，一種在空氣循環(huán)機(jī)中安裝渦輪機(jī)噴嘴的方法，包括安裝渦輪機(jī)噴嘴以至少部分地限定渦輪機(jī)流徑，所述渦輪機(jī)噴嘴具有多個(gè)渦輪機(jī)翼片， 喉部寬度W限定在所述多個(gè)渦輪機(jī)翼片的每一個(gè)之間并且所述多個(gè)渦輪機(jī)翼片的每一個(gè)限定翼片高度H，其中，比率ff/Η為0. 745-0. 769。


通過以下對(duì)所公開非限制實(shí)施例的詳細(xì)描述，各種特征將對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說變得明顯。伴隨詳細(xì)描述的附圖可簡(jiǎn)要描述如下
圖1示出了示例性空氣循環(huán)機(jī)的示意性剖面圖； 圖2示出了渦輪機(jī)噴嘴的透視圖； 圖3示出了渦輪機(jī)噴嘴的前視圖； 圖4是沿圖3中的線4-4剖切的渦輪機(jī)噴嘴的剖面圖； 圖5是渦輪機(jī)噴嘴的后視圖；并且圖6是渦輪機(jī)噴嘴的渦輪機(jī)翼片的放大圖。
具體實(shí)施例方式圖1示意性地示出了示例性空氣循環(huán)機(jī)20 (“ACM”)，其被包括在交通工具的空氣供應(yīng)系統(tǒng)22中，例如飛機(jī)、直升機(jī)或者陸基交通工具。ACM 20包括壓縮機(jī)區(qū)段M、渦輪機(jī)區(qū)段沈和風(fēng)扇區(qū)段觀，其通常繞諸如系桿的主軸30布置。壓縮機(jī)區(qū)段M包括壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子32，渦輪機(jī)區(qū)段沈包括渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子34，并且風(fēng)扇區(qū)段觀包括風(fēng)扇轉(zhuǎn)子36。壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子 32、渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子34和風(fēng)扇轉(zhuǎn)子36被固定在主軸30上，以便繞軸線A共同旋轉(zhuǎn)。渦輪機(jī)區(qū)段沈通常包括渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子34、渦輪機(jī)護(hù)罩38和渦輪機(jī)噴嘴40，其被包含在渦輪機(jī)殼體區(qū)段44中。渦輪機(jī)區(qū)段沈軸向地位于風(fēng)扇區(qū)段觀和壓縮機(jī)區(qū)段M之間。 渦輪機(jī)護(hù)罩38軸向地附接在渦輪機(jī)噴嘴40下游，以限定用于渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子34的流徑46。參見圖2所示的渦輪機(jī)噴嘴40的透視圖、圖3的前視圖、圖4的剖面圖以及圖5 的后視圖，渦輪機(jī)噴嘴40通常包括繞中心軸線A限定的盤區(qū)段50以及沿中心軸線A軸向延伸的多個(gè)渦輪機(jī)翼片52。在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，提供了二十三個(gè)渦輪機(jī)翼片52。渦輪機(jī)翼片52位于從渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子34延伸的多個(gè)渦輪機(jī)葉片56的上游(圖1)。多個(gè)翼片52 的子集可包括孔徑M以接收緊固件F，用于將渦輪機(jī)護(hù)罩38附接到渦輪機(jī)噴嘴40和其他結(jié)構(gòu)(圖1)。渦輪機(jī)葉片56和渦輪機(jī)翼片52 (其二者在本文中均被定義為翼型)可用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)分析軟件來設(shè)計(jì)，并且被優(yōu)化成滿足特定ACM的特定性能要求。翼型形狀的特性可從一個(gè)翼型形狀到另一個(gè)發(fā)生變化并且可包括但不限于曲率、最大厚度、軸向弦長(zhǎng)、扭度、從根部到尖端的漸縮、前緣半徑、后緣半徑、前緣和后緣從根部到尖端的直度，等等?？梢灾苯影幢壤糯蠡蚩s小翼型形狀來滿足不同要求。每個(gè)渦輪機(jī)翼片52包括前緣60和后緣62，其限定了翼片52的翼弦。壓力側(cè)64 和吸力側(cè)66在前緣60和后緣62之間延伸。在一個(gè)公開的非限制性尺寸的實(shí)施例中，每個(gè)相鄰翼片52之間的喉部寬度W為0.082-0. 1英寸(2. 1-2.6 mm)并且名義上可以是0. 092 英寸(2. 3 mm)(圖3)。每個(gè)翼片52還限定了翼片高度尺寸H，其在一個(gè)公開的非限制性尺寸的實(shí)施例中為0. 11-0. 13英寸(2. 8-3. 3 mm)并且名義上可以是0. 120英寸(3 mm)(圖 4)。在該公開的非限制性尺寸的實(shí)施例中，比率W/H為0. 745-0. 769。這種關(guān)系有利于到渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子34中的渦輪機(jī)流的方向性控制特征。參見圖6，由于在給出本文所描述的每個(gè)渦輪機(jī)翼片52的具體輪廓的適當(dāng)語(yǔ)言描述上存在難度，在翼片輪廓表T-I中示出了一個(gè)非限制性尺寸的實(shí)施例的坐標(biāo)。
權(quán)利要求
1.一種用于空氣循環(huán)機(jī)的渦輪機(jī)噴嘴，包括具有多個(gè)渦輪機(jī)翼片的盤區(qū)段，所述多個(gè)渦輪機(jī)翼片相對(duì)于所述盤區(qū)段延伸翼片高度 H，喉部寬度W限定在所述多個(gè)渦輪機(jī)翼片的每一個(gè)之間，其中，比率W/H為0. 745-0. 769。
2.如權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)噴嘴，其中，所述多個(gè)渦輪機(jī)翼片的每一個(gè)具有翼型輪廓區(qū)段，所述翼型輪廓區(qū)段由表T-I中的一組點(diǎn)通過期望因子來限定，所述一組點(diǎn)包括成對(duì)的弦尺寸和厚度尺寸。
3.如權(quán)利要求2所述的渦輪機(jī)噴嘴，其中，所述成對(duì)的弦尺寸和厚度尺寸源自后緣。
4.一種用于空氣循環(huán)機(jī)的渦輪機(jī)噴嘴，包括具有多個(gè)渦輪機(jī)翼片的盤區(qū)段，所述多個(gè)渦輪機(jī)翼片從所述盤區(qū)段延伸，所述多個(gè)渦輪機(jī)翼片的每一個(gè)具有翼型輪廓區(qū)段，所述翼型輪廓區(qū)段由表T-I中的一組點(diǎn)通過期望因子來限定，所述一組點(diǎn)包括成對(duì)的弦尺寸和厚度尺寸。
5.如權(quán)利要求4所述的渦輪機(jī)噴嘴，其中，喉部寬度W限定在所述多個(gè)渦輪機(jī)翼片的每一個(gè)之間，并且所述多個(gè)渦輪機(jī)翼片的每一個(gè)限定相對(duì)于所述盤區(qū)段的翼片高度H，其中， 比率 W/H 為 0. 745-0. 769。
6.如權(quán)利要求4所述的渦輪機(jī)噴嘴，其中，由表T-I中的一組點(diǎn)限定的所述翼型輪廓區(qū)段由制造公差來調(diào)節(jié)。
7.如權(quán)利要求6所述的渦輪機(jī)噴嘴，其中，所述制造公差為約+-0.03英寸(0.76mm)。
8.一種空氣循環(huán)機(jī)，包括壓縮機(jī)區(qū)段；渦輪機(jī)區(qū)段；和軸向地位于所述風(fēng)扇區(qū)段和所述壓縮機(jī)區(qū)段之間的渦輪機(jī)區(qū)段，所述渦輪機(jī)區(qū)段包括渦輪機(jī)噴嘴，所述渦輪機(jī)噴嘴具有多個(gè)渦輪機(jī)翼片，所述多個(gè)渦輪機(jī)翼片各自延伸翼片高度H，喉部寬度W限定在所述多個(gè)渦輪機(jī)翼片的每一個(gè)之間，其中，比率W/H為 0.745-0. 769。
9.如權(quán)利要求8所述的空氣循環(huán)機(jī)，其中，所述多個(gè)渦輪機(jī)翼片的每一個(gè)具有翼型輪廓區(qū)段，所述翼型輪廓區(qū)段由表T-I中的一組點(diǎn)通過期望因子來限定，所述一組點(diǎn)包括成對(duì)的弦尺寸和厚度尺寸。
10.如權(quán)利要求8所述的空氣循環(huán)機(jī)，其中，所述成對(duì)的弦尺寸和厚度尺寸源自后緣。
11.如權(quán)利要求8所述的空氣循環(huán)機(jī)，還包括所述渦輪機(jī)噴嘴下游的渦輪機(jī)護(hù)罩。
12.一種在空氣循環(huán)機(jī)中安裝渦輪機(jī)噴嘴的方法，包括安裝渦輪機(jī)噴嘴以至少部分地限定渦輪機(jī)流徑，所述渦輪機(jī)噴嘴具有多個(gè)渦輪機(jī)翼片，所述多個(gè)渦輪機(jī)翼片各自延伸翼片高度H，喉部寬度W限定在所述多個(gè)渦輪機(jī)翼片的每一個(gè)之間，其中，比率W/H為0. 745-0. 769。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括將渦輪機(jī)護(hù)罩安裝在所述渦輪機(jī)噴嘴的下游。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括將渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子安裝在所述渦輪機(jī)噴嘴的下游并安裝到所述渦輪機(jī)護(hù)罩中。
全文摘要
一種用于空氣循環(huán)機(jī)的渦輪機(jī)噴嘴包括具有多個(gè)渦輪機(jī)翼片的盤區(qū)段，所述多個(gè)渦輪機(jī)翼片各自延伸翼片高度H，喉部寬度W限定在所述多個(gè)渦輪機(jī)翼片的每一個(gè)之間，其中，比率W/H為0.745-0.769。
文檔編號(hào)F01D9/04GK102562178SQ201110432460
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者D.A.科爾森, H.W.希普斯基 申請(qǐng)人:哈米爾頓森德斯特蘭德公司