專(zhuān)利名稱：空氣循環(huán)機(jī)壓縮機(jī)擴(kuò)散器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)內(nèi)容大體涉及用于空氣循環(huán)機(jī)的壓縮機(jī)擴(kuò)散器。
背景技術(shù)：
空氣循環(huán)機(jī)可以包括被安裝在軸上共同旋轉(zhuǎn)的離心壓縮機(jī)和離心渦輪。離心壓縮機(jī)進(jìn)一步壓縮被部分壓縮的空氣，例如從燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)接收的排出空氣。壓縮空氣在返回離心渦輪之前通過(guò)擴(kuò)散器被排放到下游熱交換器或其它裝置。壓縮空氣在渦輪中膨脹從而驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)。從渦輪輸出的空氣可以被用作運(yùn)載工具的空氣供應(yīng)，該運(yùn)載工具例如飛行器的機(jī)艙。

發(fā)明內(nèi)容
示例性公開(kāi)的空氣循環(huán)機(jī)(“ACM”)包括用于徑向引導(dǎo)氣流離開(kāi)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的擴(kuò)散器。示例性擴(kuò)散器包括擴(kuò)散器部分和轂部分，所述擴(kuò)散器部分是圍繞壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子徑向延伸的基本盤(pán)形，所述轂部分限定進(jìn)入的氣流通向壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的入口。轂部分和擴(kuò)散器部分是具有連續(xù)內(nèi)表面的單個(gè)整體零件，該連續(xù)內(nèi)表面限定進(jìn)入壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子流經(jīng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子且通過(guò)多個(gè)徑向延伸葉瓣離開(kāi)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的氣流路徑的一部分。從下述說(shuō)明和附圖中能夠最佳地理解本發(fā)明的這些和其他特征，下面是附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明。


圖1是示例性空氣循環(huán)機(jī)的示意圖。圖2是示例性壓縮機(jī)擴(kuò)散器的正面立體圖。圖3是示例性壓縮機(jī)擴(kuò)散器的背面立體圖。圖4是示例性壓縮機(jī)擴(kuò)散器的示例性葉瓣的平面圖。圖5是示例性壓縮機(jī)擴(kuò)散器的示例性葉瓣的側(cè)面截面圖。圖6是示例性壓縮機(jī)擴(kuò)散器的橫截面圖。圖7是示例性壓縮機(jī)擴(kuò)散器的示例性入口的平面圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了被結(jié)合到運(yùn)載工具的空氣供應(yīng)系統(tǒng)22中的示例性空氣循環(huán)機(jī)20 (“ACM”)，該運(yùn)載工具例如飛行器、直升機(jī)或地面交通工具。ACM 20包括通常圍繞主軸30和推力軸35 (例如系桿)設(shè)置的壓縮機(jī)段對(duì)、渦輪段沈和風(fēng)扇段觀。壓縮機(jī)段M包括壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子32，渦輪段沈包括渦輪轉(zhuǎn)子34，并且風(fēng)扇段觀包括風(fēng)扇轉(zhuǎn)子36。壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子32、 渦輪轉(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)。參考圖2和圖3且繼續(xù)參考圖1，壓縮機(jī)段M包括用于引導(dǎo)氣流離開(kāi)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子 32的擴(kuò)散器38。示例性擴(kuò)散器38包括擴(kuò)散器部分42，所述擴(kuò)散器部分42是圍繞軸線A徑
4向延伸的基本盤(pán)形。擴(kuò)散器38還包括轂部分40，所述轂部分40圍繞軸線A設(shè)置且在所述擴(kuò)散器部分42的徑向內(nèi)部。轂部分40限定進(jìn)入的氣流通向壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子32的入口 44。轂部分40和擴(kuò)散器部分42是具有連續(xù)內(nèi)表面90的單個(gè)整體零件，該連續(xù)內(nèi)表面90限定進(jìn)入壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子32、流經(jīng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子32且通過(guò)擴(kuò)散器部分42離開(kāi)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子32進(jìn)入壓縮機(jī)殼體46內(nèi)的氣流路徑的一部分。壓縮機(jī)殼體46限定離開(kāi)ACM 20的氣流路徑，其被引導(dǎo)到空氣供應(yīng)22或其它裝置。擴(kuò)散器38包括具有多個(gè)凸臺(tái)(boss pad) 52的背面58 (圖7)，所述凸臺(tái)52限定用于緊固件M的開(kāi)口。緊固件M將擴(kuò)散器38固定到渦輪殼體部分72。背面58還包括支撐密封件50的密封脊(seal land)48。密封脊48和密封件50接觸壓縮機(jī)殼體46的表面從而提供所需的不透氣氣流通道。密封脊48是擴(kuò)散器38的一體部分。轂部分40限定由多個(gè)葉瓣60圍繞的開(kāi)放環(huán)形空間56。葉瓣60被設(shè)置在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子32的環(huán)形空間56的徑向外部。葉瓣60被形成為提供進(jìn)入由壓縮機(jī)段46所限定的空氣通路74的所需氣流方向、壓力和特征。葉瓣60限定空氣通路62，該空氣通路62從壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子32的環(huán)形空間56的空間徑向向外延伸到擴(kuò)散器38的外周76。參考圖4和圖5且繼續(xù)參考圖2和圖3，擴(kuò)散器38包括限定所需氣流通路62的多個(gè)葉瓣60。每個(gè)葉瓣60開(kāi)始于徑向最內(nèi)點(diǎn)64且徑向向外延伸到徑向最外點(diǎn)66。在徑向最內(nèi)點(diǎn)64和徑向最外點(diǎn)66之間，空氣通路62徑向彎曲，以使得圍繞半徑82限定每個(gè)通路。通過(guò)改變各葉瓣60的寬度來(lái)提供彎曲的徑向空氣通路62。每個(gè)葉瓣60的寬度從軸線 A沿徑向向外的方向增加。示例性半徑82相關(guān)于擴(kuò)散器38上限定的與軸線A間隔開(kāi)的點(diǎn)。 在所示示例中，半徑被限定成相距于點(diǎn)84，該點(diǎn)84被置于與空氣通路62相對(duì)的軸線的側(cè)面上在軸線A上方間隔開(kāi)長(zhǎng)度86處(如圖4所繪)。在這種示例中，點(diǎn)84被置于軸線A上方或距軸線A偏移0. 223英寸(0. 57cm)。點(diǎn)84在與其限定的通路32相對(duì)的軸線A的側(cè)面上距軸線偏移長(zhǎng)度88。在這種示例中，長(zhǎng)度88是1.357英寸(3. 45cm)。距點(diǎn)84的半徑限定多個(gè)葉瓣60之間所限定的空氣通路62之一的中心線。在這種示例中，半徑82是2. 668英寸(6. 78cm)。每個(gè)空氣通路62均限定這樣一種徑向成形的通路，其從壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子32的開(kāi)放環(huán)形空間56延伸到外周76。每個(gè)空氣通路62的寬度90沿各空氣通路62的整個(gè)徑向長(zhǎng)度基本保持恒定。徑向長(zhǎng)度被限定成在角度80和角度78之間延伸的長(zhǎng)度，其中角度80限定各葉瓣60的起點(diǎn)， 角度78限定各葉瓣60的終點(diǎn)。每個(gè)角度80和78均相關(guān)于平行于軸線A從點(diǎn)84延伸的平面。可以意識(shí)到，多個(gè)空氣通路62中的每一個(gè)均包括處于相同半徑82的基本相同徑向長(zhǎng)度。不過(guò)，各葉瓣相對(duì)于不同點(diǎn)84被限定，以使得每個(gè)空氣通路62均對(duì)于接收自壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子32的氣流提供基本公共且相同的作用。參考圖5且繼續(xù)參考圖4，多個(gè)葉瓣60中的每個(gè)葉瓣的高度在最內(nèi)點(diǎn)64和最外點(diǎn)66之間變化。圖5是沿徑向截面Y截取的多個(gè)葉瓣中一個(gè)的圖示并且示出了最內(nèi)點(diǎn)64 處的第一高度68和位于葉瓣60的最外點(diǎn)處的第二高度70。第一高度68小于第二高度70 以便提供通過(guò)空氣通路62的流動(dòng)面積的所需變化，其提供離開(kāi)擴(kuò)散器部分42進(jìn)入空氣通路74的氣流的所需特征。在這種示例中，第一高度是0. 350英寸(0. 89cm)并且第二高度是0. 499英寸 (1. 27cm),并且第二高度70與第一高度68的比是1. 42。可以意識(shí)到，每個(gè)高度68、70均具有特定容差以便考慮到制造能力的不同且仍舊提供所需空氣通路構(gòu)造。因而，第二高度70 與第一高度68的示例性比是在1. 48和1. 37之間。各徑向空氣通路62的開(kāi)始和結(jié)束之間的比能夠根據(jù)需要被縮放以便適應(yīng)具有不同尺寸和構(gòu)造的ACM。 參考圖6和圖7，示例性擴(kuò)散器38不僅限定從壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子32離開(kāi)的氣流，還限定通向壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子32的入口 44。入口 44是轂部分40的一部分，其圍繞軸線A設(shè)置并且包括內(nèi)部表面90以將氣流呈送至壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子32。入口 44包括在入口 44的開(kāi)放端處的第一直徑92。從第一直徑92開(kāi)始，內(nèi)部表面90朝向軸線A逐漸徑向向內(nèi)傾斜到第二直徑94，該第二直徑94小于第一直徑92。在第一直徑92和第二直徑94之間的直徑減小提供了氣流面積的對(duì)應(yīng)減小。在這種示例中，第一直徑是1. 9155英寸(4. 87cm)并且第二直徑是1. 3826 英寸(3. 51cm),以使得第一直徑與第二直徑的比是1. 385?？梢砸庾R(shí)到，利用容差來(lái)適應(yīng)制造能力且因而第一直徑92與第二直徑94的比是在1. 304和1. 395之間。第一直徑92與第二直徑94之間的比適用于為了適應(yīng)ACM 20的不同構(gòu)造而進(jìn)行尺寸放大或縮小的擴(kuò)散器 38。 內(nèi)部表面90還包括成型部分96，該成型部分96背離入口 44的開(kāi)口沿軸向方向徑向向外彎曲。成型部分96被構(gòu)造成對(duì)應(yīng)于壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子32的限定形狀從而進(jìn)一步有助于且限定進(jìn)入壓縮機(jī)段M的所需氣流特征。示例性擴(kuò)散器38限定從入口 44到壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子32以及從壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子32通過(guò)多個(gè)葉瓣60這二者的氣流，其中多個(gè)葉瓣60限定所需氣流通路62。入口 44的內(nèi)部表面90和擴(kuò)散器部分42的多個(gè)葉瓣60這二者的尺寸和形狀限定且調(diào)整呈送至和離開(kāi)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子32 的氣流的特征從而提供空氣壓力和流動(dòng)形式的所需變化。雖然已經(jīng)公開(kāi)了示例性實(shí)施例，不過(guò)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將意識(shí)到某些改型會(huì)落入本公開(kāi)內(nèi)容的范圍內(nèi)。因此，應(yīng)該研究所附權(quán)利要求來(lái)確定本發(fā)明的范圍和內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.壓縮機(jī)擴(kuò)散器，包括圍繞軸線設(shè)置的轂，其限定氣流的入口 ；從轂部分徑向向外延伸的擴(kuò)散器部分，該擴(kuò)散器部分包括限定徑向通路的多個(gè)葉瓣以徑向向外導(dǎo)通氣流，所述多個(gè)葉瓣中的每個(gè)葉瓣包括在所述多個(gè)葉瓣中每個(gè)葉瓣的徑向最內(nèi)部分處的第一高度以及在所述多個(gè)葉瓣中每個(gè)葉瓣的徑向最外部分處的第二高度，所述第二高度與所述第一高度的比在1. 37和1. 48之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)擴(kuò)散器，其中所述多個(gè)葉瓣中的每個(gè)葉瓣包括橫于所述軸線的寬度，所述多個(gè)葉瓣中的每個(gè)葉瓣的寬度沿徑向向外的方向增加。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓縮機(jī)擴(kuò)散器，其中所述徑向通路包括在所述徑向最內(nèi)部分處開(kāi)始直至所述徑向最外部分的公共寬度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)擴(kuò)散器，其中所述多個(gè)葉瓣中的每個(gè)葉瓣的所述最內(nèi)部分與所述軸線隔開(kāi)一徑向距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)擴(kuò)散器，其中所述擴(kuò)散器部分包括與所述多個(gè)葉瓣相對(duì)的背面，所述背面包括圍繞所述擴(kuò)散器部分的外周周向間隔的多個(gè)凸臺(tái)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓縮機(jī)擴(kuò)散器，包括從所述背面軸向延伸的密封脊以便針對(duì)壓縮機(jī)殼體的一部分密封。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)擴(kuò)散器，其中所述入口包括與所述擴(kuò)散器部分相對(duì)的軸向延伸的圓筒形部分，該圓筒形部分包括在入口處的第一直徑和小于所述第一直徑的第二直徑，其中所述第一直徑與所述第二直徑的比在1.304和1.395之間。
8.空氣循環(huán)機(jī)，包括主軸，其具有安裝成繞軸線旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇、渦輪轉(zhuǎn)子和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子；支持所述主軸旋轉(zhuǎn)的殼體；以及壓縮機(jī)擴(kuò)散器，其圍繞所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子被固定到所述殼體并且包括限定徑向通路的多個(gè)葉瓣以徑向向外導(dǎo)通氣流，所述多個(gè)葉瓣中的每個(gè)葉瓣包括在所述多個(gè)葉瓣中每個(gè)葉瓣的徑向最內(nèi)部分處的第一高度以及在所述多個(gè)葉瓣中每個(gè)葉瓣的徑向最外部分處的第二高度，所述第二高度與所述第一高度的比在1. 37和1. 48之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的空氣循環(huán)機(jī)，其中所述多個(gè)葉瓣中的每個(gè)葉瓣的徑向最內(nèi)部分限定圍繞所述軸線的開(kāi)放空間，并且所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子被至少部分地置于徑向空間內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的空氣循環(huán)機(jī)，其中所述壓縮機(jī)擴(kuò)散器包括密封脊，該密封脊軸向向后延伸以密封于壓縮機(jī)殼體的一部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的空氣循環(huán)機(jī)，其中所述壓縮機(jī)擴(kuò)散器限定與擴(kuò)散器部分相對(duì)的軸向延伸的圓筒形入口部分，該擴(kuò)散器部分包括在入口處的第一直徑和小于所述第一直徑的第二直徑，其中所述第一直徑與所述第二直徑的比在1. 304和1. 395之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的空氣循環(huán)機(jī)，其中所述壓縮機(jī)擴(kuò)散器包括轂部分和從所述轂部分徑向向外延伸的擴(kuò)散器部分，所述擴(kuò)散器部分限定與所述多個(gè)葉瓣相對(duì)的背面，所述背面包括圍繞所述擴(kuò)散器部分的外周周向間隔開(kāi)的多個(gè)凸臺(tái)，并且緊固件延伸通過(guò)每個(gè)所述凸臺(tái)以便將所述壓縮機(jī)擴(kuò)散器固定到所述殼體。
13.向空氣循環(huán)機(jī)中安裝壓縮機(jī)擴(kuò)散器的方法，該方法包括使得主軸延伸通過(guò)被支撐在殼體內(nèi)的推力軸的孔；將風(fēng)扇轉(zhuǎn)子、渦輪轉(zhuǎn)子和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子安裝到所述主軸以便圍繞軸線隨所述推力軸旋轉(zhuǎn)；圍繞所述軸線和所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的外周安裝壓縮機(jī)擴(kuò)散器；以及限定多個(gè)徑向通路以便使用所述壓縮機(jī)擴(kuò)散器的多個(gè)葉瓣將氣流從所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子徑向向外導(dǎo)通，其中所述多個(gè)葉瓣中的每個(gè)葉瓣包括在所述多個(gè)葉瓣中每個(gè)葉瓣的徑向最內(nèi)部分處的第一高度以及在所述多個(gè)葉瓣中每個(gè)葉瓣的徑向最外部分處的第二高度，所述第二高度與所述第一高度的比在1. 37和1. 48之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的安裝用于空氣循環(huán)機(jī)的壓縮機(jī)擴(kuò)散器的方法，其中所述壓縮機(jī)擴(kuò)散器包括與所述多個(gè)葉瓣相對(duì)的背面，所述背面包括圍繞所述擴(kuò)散器部分的外周周向間隔的多個(gè)凸臺(tái)，并且通過(guò)延伸通過(guò)每個(gè)所述凸臺(tái)的緊固件將所述壓縮機(jī)擴(kuò)散器安裝到所述殼體。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的安裝用于空氣循環(huán)機(jī)的壓縮機(jī)擴(kuò)散器的方法，包括使用所述壓縮機(jī)擴(kuò)散器的入口部分限定圍繞所述軸線的空氣入口，其中所述入口包括與所述擴(kuò)散器部分相對(duì)的軸向延伸的圓筒形部分，其包括在入口處的第一直徑和小于所述第一直徑的第二直徑，其中所述第一直徑與所述第二直徑的比在1. 304和1. 395之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及空氣循環(huán)機(jī)的壓縮機(jī)擴(kuò)散器，其限定從入口到壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子以及從壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子通過(guò)多個(gè)葉瓣這二者的氣流，所述多個(gè)葉瓣限定徑向延伸的氣流通路。擴(kuò)散器的入口和葉瓣這二者的尺寸和形狀限定并調(diào)整提供給壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子和離開(kāi)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的氣流的特性以便提供氣流的所需變化。
文檔編號(hào)F04D29/44GK102536911SQ201110432550
公開(kāi)日2012年7月4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B.J.默里特, H.W.希普斯基 申請(qǐng)人:哈米爾頓森德斯特蘭德公司