渦輪機(jī)殼體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的示例性實(shí)施方案總體上涉及飛機(jī)環(huán)境控制系統(tǒng)，并且更具體地說，涉及用作飛機(jī)環(huán)境控制系統(tǒng)的一部分的空氣循環(huán)機(jī)的渦輪機(jī)殼體。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)的飛機(jī)環(huán)境控制系統(tǒng)(ECS)裝有空氣循環(huán)機(jī)(ACM)，又稱為空氣循環(huán)冷卻機(jī)，以用于對供應(yīng)到飛機(jī)機(jī)艙的空氣進(jìn)行冷卻和減濕。ACM通常包括至少一個(gè)渦輪機(jī)和壓縮機(jī)，所述渦輪機(jī)和壓縮機(jī)在共用軸上軸向間隔隔開。渦輪機(jī)和壓縮機(jī)通過一個(gè)或多個(gè)軸承組件支撐以便繞軸的軸線旋轉(zhuǎn)。
[0003]在由渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的飛機(jī)上，將要在空氣循環(huán)機(jī)中進(jìn)行調(diào)節(jié)的空氣通常是從渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)級(jí)排放的壓縮空氣。在常規(guī)系統(tǒng)中，這種排放空氣通過空氣循環(huán)機(jī)壓縮機(jī)，在所述壓縮機(jī)中空氣被進(jìn)一步壓縮，接著通過冷凝熱交換器以便冷卻壓縮空氣。熱交換器充分地冷凝水分，從而使空氣減濕。減濕的壓縮空氣接著在渦輪機(jī)的一個(gè)中膨脹，以便從壓縮空氣抽取能量，從而驅(qū)動(dòng)所述軸并且還在膨脹的渦輪機(jī)排氣作為已調(diào)節(jié)的冷卻氣體被供應(yīng)到機(jī)艙時(shí)將所述排氣冷卻。
[0004]ACM部件被緊密地封裝且包括許多緊固件來將ACM部件連接在一起。ACM部件的設(shè)計(jì)特征可干擾緊固件安裝，從而使ACM組裝和維修更慢并且更麻煩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，潤輪機(jī)殼體包括潤輪機(jī)入口充氣室。潤輪機(jī)殼體本體包括渦輪機(jī)出口安裝面、密封板安裝面以及形成在渦輪機(jī)出口安裝面與密封板安裝面之間的中心鏜孔。第一支撐件繞渦輪機(jī)入口充氣室形成并且與渦輪機(jī)殼體本體接觸。釋放凹腔(relief pocket)形成在第一支撐件中鄰近密封板安裝面。釋放凹腔形成在與中心鍵孔的渦輪機(jī)殼體中心軸線相隔第一距離處，并且處于相對于密封板安裝面的第一深度處。第一距離與第一深度的比率介于2.66與2.90之間。
[0006]一種將渦輪機(jī)殼體安裝在空氣循環(huán)機(jī)中的方法包括將密封板的外安裝孔與渦輪機(jī)殼體的釋放凹腔對準(zhǔn)。渦輪機(jī)殼體包括渦輪機(jī)入口充氣室。渦輪機(jī)殼體本體包括渦輪機(jī)出口安裝面、密封板安裝面以及形成在渦輪機(jī)出口安裝面與密封板安裝面之間的中心鏜孔。第一支撐件繞渦輪機(jī)入口充氣室形成并且與渦輪機(jī)殼體本體接觸。釋放凹腔形成在第一支撐件中鄰近密封板安裝面。釋放凹腔形成在與中心鏜孔的渦輪機(jī)殼體中心軸線相隔第一距離處，并且處于相對于密封板安裝面的第一深度處。第一距離與第一深度的比率介于2.66與2.90之間。所述方法還包括將密封板連接至渦輪機(jī)殼體，并且將緊固件安裝在鄰近釋放凹腔的外安裝孔中，以便將密封板與壓縮機(jī)殼體連接。
[0007]
【附圖說明】
在本說明書結(jié)尾處的權(quán)利要求書中具體地指出并且明確地要求保護(hù)被視為本發(fā)明的主題。本發(fā)明的前述和其它特征以及優(yōu)點(diǎn)根據(jù)結(jié)合附圖的以下詳述變得明顯，在附圖中: 圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的空氣循環(huán)機(jī)(ACM)的截面；
圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的圖1的ACM的渦輪機(jī)殼體的透視圖；
圖3是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的圖1的ACM的渦輪機(jī)殼體的另一透視圖；
圖4是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案用于圖1的ACM的渦輪機(jī)殼體的緊固件安裝位置的視圖；
圖5是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的圖1的ACM的渦輪機(jī)殼體的另一視圖；
圖6是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的圖5的渦輪機(jī)殼體的局部側(cè)視圖；
圖7是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的圖5的渦輪機(jī)殼體的截面；
圖8是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的圖5的渦輪機(jī)殼體的另一截面；
圖9是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的圖3的渦輪機(jī)殼體在區(qū)域9-9處的圖；以及圖10是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的圖9的渦輪機(jī)殼體的截面。
[0008]詳述參考附圖以舉例方式來說明本發(fā)明的實(shí)施方案連同優(yōu)點(diǎn)和特征。
【具體實(shí)施方式】
[0009]現(xiàn)在參考圖1，示例性空氣循環(huán)機(jī)(ACM) 10包括第一渦輪機(jī)20、第二渦輪機(jī)40和壓縮機(jī)60。ACM 10包括由多個(gè)殼體部分制造來為壓縮機(jī)60和渦輪機(jī)20、40提供所需間隙的殼體組件12。ACM殼體組件12包括第一渦輪機(jī)殼體22、壓縮機(jī)殼體62和第二渦輪機(jī)殼體42。ACM殼體組件12還包括第一潤輪罩23和第二潤輪罩43以及壓縮機(jī)罩63。第一潤輪機(jī)殼體22和第二渦輪機(jī)殼體42連接至位于中央的壓縮機(jī)殼體62。
[0010]第一渦輪機(jī)20具有入口 24、噴嘴125和出口 26。第二渦輪機(jī)40具有入口 44、噴嘴145和出口 46。壓縮機(jī)60也包括入口 64、擴(kuò)散器165和出口 66。壓縮機(jī)60通過第一渦輪機(jī)20和第二渦輪機(jī)40來驅(qū)動(dòng)。第一渦輪機(jī)20包括第一渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子28，第二渦輪機(jī)40包括第二渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子48，并且壓縮機(jī)60包括壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子68。第一渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子28和第二渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子48以及壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子68連接至軸70以繞軸線A旋轉(zhuǎn)。在一個(gè)實(shí)施方案中，軸70是中空的并通過例如像流體動(dòng)力軸頸軸承的軸承72支撐在ACM殼體組件12內(nèi)。軸70可包括多個(gè)孔口(未示出)以使得冷卻流進(jìn)入軸70中來冷卻軸承72。止推軸承76連接至軸70來支撐ACM 10中的軸向載荷。
[0011]第一密封板80將第一渦輪機(jī)20與壓縮機(jī)60之間的氣流分開。第二密封板90將壓縮機(jī)60與第二渦輪機(jī)40之間的氣流分開。第一密封板80連接至第一渦輪機(jī)殼體22和壓縮機(jī)殼體62。第二密封板90連接至第二潤輪機(jī)殼體42和壓縮機(jī)殼體62。第一密封板80還連接至止推板100以約束止推軸承76的軸向移動(dòng)。背板102可安裝在壓縮機(jī)60的擴(kuò)散器165與第一密封板80之間。如螺栓的多個(gè)緊固件50可用來固定密封板80和90。所示的ACM 10是示例性的并且本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它構(gòu)造在本發(fā)明的范圍內(nèi)。ACM 10的兩個(gè)或更多個(gè)部件的組合通常稱為ACM組件。
[0012]現(xiàn)在參考圖2，示出圖1的第一渦輪機(jī)殼體22的渦輪機(jī)出口安裝面21的透視圖。第一渦輪機(jī)殼體22在本文中也稱為渦輪機(jī)殼體22。在一個(gè)實(shí)施方案中，渦輪機(jī)殼體22由單塊鑄造材料制造。渦輪機(jī)出口安裝面21形成于渦輪機(jī)殼體本體200中。入口 24和旁路25被合并在渦輪機(jī)殼體22中。第一支撐件202繞渦輪機(jī)入口充氣室204鄰近入口 24形成，并且與渦輪機(jī)殼體本體200接觸。當(dāng)將渦輪機(jī)殼體22安裝在圖1的ACM 10中時(shí)，所述渦輪機(jī)殼體的中心鏜孔27的渦輪機(jī)殼體中心軸線TA與圖1的ACM 10的中心軸線A對準(zhǔn)。
[0013]圖3更詳細(xì)地描繪圖1的渦輪機(jī)殼體22的另一透視圖，其中包括形成在渦輪機(jī)殼體本體200中的密封板安裝面29。中心鏜孔27形成在圖2的渦輪機(jī)安裝面21與密封板安裝面29之間。密封板安裝面29包括以不對稱圖案徑向分布的許多緊固件孔206。緊固件孔206允許渦輪機(jī)殼體22連接至圖1的第一密封板80 (也稱為密封板80)。釋放凹腔208形成在第一支撐件202中鄰近密封板安裝面29。釋放凹腔208為安裝在渦輪機(jī)殼體22外部的緊固件提供進(jìn)出點(diǎn)，同時(shí)維持第一支撐件202在航空航天環(huán)境中的結(jié)構(gòu)完整性。第二支撐件210繞渦輪機(jī)入口充氣室204形成并且與渦輪機(jī)殼體本體200接觸。第二支撐件210 包括鑄革巴(casting target) 212。
[0014]圖4是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案用于圖1的ACM 10的渦輪機(jī)殼體22的緊固件安裝位置的視圖。密封板80的外安裝孔214與渦輪機(jī)殼體22的釋放凹腔208對準(zhǔn)。使用圖3的一個(gè)或多個(gè)緊固件孔206將密封板80連接至渦輪機(jī)殼體22。圖1的多個(gè)緊固件50的緊固件50A安裝在外安裝孔214中鄰近釋放凹腔208，以便將密封板80與圖1的壓縮機(jī)殼體62和擴(kuò)散器165連接。
[0015]圖5是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的圖1的ACM 10的渦輪機(jī)殼體22的另一視圖。鑄靶212包括中心孔216。第一基準(zhǔn)面X由通過渦輪機(jī)殼體中心軸線TA和中心孔216的平面形成。第二基準(zhǔn)面Y垂直于第一基準(zhǔn)面X形成。渦輪機(jī)殼體22還包括兩個(gè)其它鑄靶218和220，其中鑄靶212、218以及220以約120度分開。
[0016]圖6是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的圖5的渦輪機(jī)殼體22的局部側(cè)視圖。第三基準(zhǔn)面Z形成在密封板安裝面29上，其中第三基準(zhǔn)面Z與鑄靶218中的凹口 222之間的長度LI是約1.585英寸(4.0259 cm)。圖7是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的圖5的渦輪機(jī)殼體22的截面。渦輪機(jī)殼體本體200包括外周邊224，所述外周邊與渦輪機(jī)