專利名稱：空氣循環(huán)機(jī)密封臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及設(shè)置在空氣循環(huán)機(jī)的軸和殼體之間的密封。
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)，其安裝成在殼體內(nèi)的軸上共同旋轉(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用途，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。殼體中的空氣軸承旋轉(zhuǎn)地支撐軸。多個密封被用在軸和殼體之間以相對于殼體來密封軸。一些現(xiàn)有密封的外徑/長度/寬度為3. 460/0. 685/0. 16英寸(87. 88/17. 40/4. 1 mm)、2. 706/0. 370/0. 21 英寸(68. 73/9. 40/5. 3 mm)或 1. 875/0. 455/0. 14 英寸 (47. 63/11. 30/3. 6 mm)。
發(fā)明內(nèi)容
一種空氣循環(huán)機(jī)包括軸承殼體，軸承殼體具有軸孔。轉(zhuǎn)子軸布置在軸孔內(nèi)并且包括刀口，刀口從轉(zhuǎn)子軸延伸。密封接合軸孔并且包括提供密封臺的內(nèi)徑和外徑，密封臺與刀口軸向地對準(zhǔn)。在一個示例中，密封臺和刀口之間的徑向間隙名義上為0. 006英寸。內(nèi)徑布置在密封的側(cè)面之間，側(cè)面限定寬度。在一個示例中，漸縮表面以相對于外徑一角度從側(cè)面延伸到密封臺，漸縮表面面對大端。外徑比內(nèi)徑提供的第一比率為 1. 25-1. 28，并且內(nèi)徑比寬度提供的第二比率為4. 33-5. 58。
通過參照以下詳細(xì)說明并結(jié)合考慮附圖，可進(jìn)一步理解本公開，附圖中 圖1是示例性空氣循環(huán)機(jī)的剖面圖2是圖1的ACM的一部分的放大剖面圖； 圖3是圖2所示密封的進(jìn)一步放大剖面圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了具有壓縮機(jī)12的空氣循環(huán)機(jī)(ACM) 10，壓縮機(jī)12通過軸16聯(lián)接到渦輪機(jī)14以便繞軸線A —起旋轉(zhuǎn)，軸16例如是不銹鋼的。例如，渦輪機(jī)14被包括在機(jī)艙空氣供應(yīng)系統(tǒng)13中，用于向飛機(jī)提供經(jīng)調(diào)節(jié)的空氣。由軸16支撐的風(fēng)扇15使得經(jīng)調(diào)節(jié)的空氣在機(jī)艙空氣供應(yīng)系統(tǒng)13中循環(huán)。ACM 10由多個部分構(gòu)成以便于組裝。例如，ACM 10包括殼體21，殼體21具有入口、壓縮機(jī)、渦輪機(jī)和軸承殼體部分22、24、沈、28。示例性的軸16也由多個部分構(gòu)成。例如，壓縮機(jī)12安裝在第一軸部分17上并且布置在入口殼體部分22內(nèi)，渦輪機(jī)14安裝在第一和第二軸部分17、18之間位于渦輪機(jī)殼體部分沈內(nèi)，并且第三軸部分19安裝在軸承殼體部分觀內(nèi)。系桿20將壓縮機(jī)12、渦輪機(jī)14、風(fēng)扇15以及第一、第二、第三軸部分17、18、 19相互固定。軸頸軸承30旋轉(zhuǎn)地分別位于渦輪機(jī)和軸承殼體部分沈、28內(nèi)的支撐第二和第三軸部分18、19。推力軸承滑道31從第三軸部分19徑向地延伸并且軸向地布置在推力軸承 32之間。保持板50被第一緊固件M繞推力軸承滑道31和推力軸承32固定到軸承殼體部分觀。入口板52設(shè)置在軸承殼體部分觀和保持板50之間并在推力軸承滑道31徑向外側(cè)，以控制潤滑空氣到推力軸承32的流動。第二緊固件56將軸承和渦輪機(jī)殼體部分觀、26 相互固定。殼體部分被相對于彼此密封以將被壓縮的空氣容納在ACM 10內(nèi)的期望通道中。 然而，密封也被設(shè)計(jì)成控制從ACM 10中的壓縮機(jī)12和渦輪機(jī)14泄漏以潤滑軸頸和推力軸承30、32的空氣量。在示例中，第一密封34被布置在第一軸部分17和中間殼體部分60之間，第二和第三密封36、38被布置在第二軸部分18和渦輪機(jī)殼體部分沈之間，并且第四密封40被布置在第三軸部分19和軸承殼體部分觀之間。入口殼體部分22提供壓縮機(jī)入口 42，并且壓縮機(jī)殼體部分M提供壓縮機(jī)出口 44。渦輪機(jī)殼體部分沈包括第一和第二渦輪機(jī)殼體部分^a、26b并提供渦輪機(jī)入口 46和渦輪機(jī)出口 48。第三緊固件58將渦輪機(jī)和中間殼體部分沈、60相互固定，并且第四緊固件 62將入口和渦輪機(jī)殼體部分22 J6相互固定。密封板64被第五緊固件66固定在壓縮機(jī)和渦輪機(jī)殼體部分24 J6之間。空氣流入壓縮機(jī)入口 42并且被離心地壓縮到壓縮機(jī)出口 44，在那里，其被引導(dǎo)到渦輪機(jī)入口 46。 被壓縮的空氣膨脹通過渦輪機(jī)14并且排出渦輪機(jī)出口 48。第四密封40由聚酰亞胺材料構(gòu)成并且與第三軸部分19上的刀口 68協(xié)作以密封 ACM 10中的空氣，而同時允許一些空氣以期望速率泄漏經(jīng)過密封40。圖2和圖3中更詳細(xì)地示出了第四密封40，第四密封40由環(huán)形主體提供，該環(huán)形主體具有外徑OD和內(nèi)徑ID，其設(shè)置在側(cè)面71之間，側(cè)面71限定寬度W。軸承殼體觀具有彼此相對的大端和小端74、76。 小端76包括軸孔78。內(nèi)徑ID提供密封臺70，密封臺70接合刀口 68的旋轉(zhuǎn)表面。外徑OD 比內(nèi)徑ID提供的第一比率(0D/ID)為1.25-1. 28，并且內(nèi)徑ID比寬度W提供的第二比率 (ID/W)為 4. 33-5. 58。在未安裝狀態(tài)下，外徑OD名義上約為1.050英寸(26. 67 mm)，并且內(nèi)徑ID名義上約為0.830英寸(21. 08 mm)。在一個示例中，直徑方向上的厚度2T或長度名義上為0. 220 英寸(5. 59 mm)。寬度W名義上約為0. 170英寸(4. 32 mm)。第四密封40被壓入軸孔78 中。在安裝狀態(tài)下，外徑名義上約為1.045英寸(26. 54 mm)，并且內(nèi)徑名義上約為0. 816英寸(20. 73 mm)。第三軸部分19被插入第四密封40中。密封臺70和刀口 68之間所設(shè)置的徑向間隙名義上為0.006英寸(0. 15 mm)。漸縮表面72以相對于內(nèi)徑或外徑ID、OD的名義上40度角G從離開外徑OD名義上為0. 085英寸(2. 16 mm)的徑向距離t開始從側(cè)面71延伸到密封臺70。在該示例中，漸縮表面72設(shè)置在側(cè)面71的每一個處，并且第四密封40在垂直于內(nèi)徑ID的中軸線A并二等分外徑OD的平面P中是對稱的。盡管已公開了示例性實(shí)施例，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員會認(rèn)識到在權(quán)利要求的范圍內(nèi)可進(jìn)行一定修改。為此，應(yīng)研究所附權(quán)利要求以確定它們的真實(shí)范圍和內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種用于空氣循環(huán)機(jī)的密封，包括環(huán)形主體，所述環(huán)形主體具有外徑和內(nèi)徑，其設(shè)置在側(cè)面之間，所述側(cè)面限定寬度，所述內(nèi)徑提供密封臺，所述密封臺構(gòu)造成接合旋轉(zhuǎn)表面，所述外徑比所述內(nèi)徑提供的第一比率為1. 25-1.觀，并且所述內(nèi)徑比所述寬度提供的第二比率為4. 33-5. 58。
2.如權(quán)利要求1所述的密封，其中，在未安裝狀態(tài)下，所述外徑名義上約為1.050英寸且所述內(nèi)徑名義上約為0. 830英寸，并且所述寬度名義上約為0. 170英寸。
3.如權(quán)利要求2所述的密封，其中，在安裝狀態(tài)下，所述外徑名義上約為1.045英寸，并且所述內(nèi)徑名義上約為0. 816英寸。
4.如權(quán)利要求1所述的密封，包括漸縮表面，所述漸縮表面以相對于所述外徑名義上 40度角從離開所述外徑名義上為0. 085英寸的徑向距離開始從所述側(cè)面延伸到所述密封臺。
5.如權(quán)利要求1所述的密封，其中，所述環(huán)形主體由聚酰亞胺構(gòu)成。
6.一種用于空氣循環(huán)機(jī)的密封布置，包括軸承殼體，所述軸承殼體具有彼此相對的大端和小端，所述小端包括軸孔；和密封，所述密封接合所述軸孔并包括提供密封臺的內(nèi)徑，所述內(nèi)徑布置在所述密封的側(cè)面之間，所述側(cè)面限定寬度，以及包括漸縮表面，所述漸縮表面以相對于所述外徑一角度從所述側(cè)面延伸到所述密封臺，所述漸縮表面面對所述大端，所述外徑比所述內(nèi)徑提供的第一比率為1. 25-1.觀，并且所述內(nèi)徑比所述寬度提供的第二比率為4. 33-5. 58。
7.如權(quán)利要求6所述的密封布置，其中，所述漸縮表面以相對于所述外徑名義上40度角從離開所述外徑名義上為0. 085英寸的徑向距離開始從所述側(cè)面延伸到所述密封臺。
8.如權(quán)利要求7所述的密封布置，其中，漸縮表面設(shè)置在所述側(cè)面的每一個上，并且所述密封在垂直于所述內(nèi)徑的中軸線并二等分所述外徑的平面中是對稱的。
9.如權(quán)利要求6所述的密封布置，其中，所述內(nèi)徑名義上約為0.816英寸。
10.如權(quán)利要求6所述的密封布置，其中，所述密封由聚酰亞胺構(gòu)成。
11.一種空氣循環(huán)機(jī)，包括軸承殼體，所述軸承殼體包括軸孔；轉(zhuǎn)子軸，所述轉(zhuǎn)子軸布置在所述軸孔內(nèi)并且包括刀口，所述刀口從所述轉(zhuǎn)子軸延伸；和密封，所述密封接合所述軸孔并且包括提供密封臺的內(nèi)徑和外徑，所述密封臺與所述刀口軸向地對準(zhǔn)，所述密封臺和所述刀口之間的徑向間隙名義上為0. 006英寸，所述外徑比所述內(nèi)徑提供的第一比率為1. 25-1.觀。
12.如權(quán)利要求11所述的空氣循環(huán)機(jī)，其中，所述殼體具有彼此相對的大端和小端，所述小端包括軸孔，所述內(nèi)徑布置在所述密封的側(cè)面之間，并且漸縮表面以相對于所述外徑一角度從所述側(cè)面延伸到所述密封臺，所述漸縮表面面對所述大端。
13.如權(quán)利要求12所述的空氣循環(huán)機(jī)，其中，所述漸縮表面以相對于所述外徑名義上 40度角從離開所述外徑名義上為0. 085英寸的徑向距離開始從所述側(cè)面延伸到所述密封臺。
14.如權(quán)利要求11所述的空氣循環(huán)機(jī)，其中，所述內(nèi)徑布置在所述密封的側(cè)面之間，所述側(cè)面限定寬度，所述內(nèi)徑名義上約為0.816英寸，并且所述內(nèi)徑比所述寬度提供的第二比率為 4. 33-5. 58。
15.如權(quán)利要求11所述的空氣循環(huán)機(jī)，其中，所述密封是聚酰亞胺并且所述轉(zhuǎn)子軸是不銹鋼。
16.一種將密封安裝到空氣循環(huán)機(jī)中的方法，包括提供密封，所述密封具有內(nèi)徑，所述內(nèi)徑提供密封臺，所述密封臺構(gòu)造成接合旋轉(zhuǎn)表面，所述內(nèi)徑布置在所述密封的側(cè)面之間，所述側(cè)面限定寬度，所述外徑比所述內(nèi)徑提供的第一比率為1. 25-1.觀，并且所述內(nèi)徑比所述寬度提供的第二比率為4. 33-5. 58 ；以及將所述密封壓入所述空氣循環(huán)機(jī)的軸承殼體軸孔中。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述外徑在未安裝狀態(tài)下名義上約為1.050英寸且在安裝狀態(tài)下名義上約為1. 045英寸，并且所述內(nèi)徑在安裝狀態(tài)下名義上約為0. 816英寸。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述漸縮表面以相對于所述外徑名義上40度角從離開所述外徑名義上為0. 085英寸的徑向距離開始從所述側(cè)面延伸到所述密封臺，所述漸縮表面設(shè)置在所述側(cè)面的每一個上，并且所述密封在垂直于所述內(nèi)徑的中軸線并二等分所述外徑的平面中是對稱的。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，包括如下步驟將轉(zhuǎn)子軸插入所述密封中并且將所述轉(zhuǎn)子軸上的刀口與所述密封軸向地對準(zhǔn)，以提供所述密封臺和所述刀口之間名義上約為 0. 006英寸的徑向間隙。
20.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述密封是聚酰亞胺并且所述轉(zhuǎn)子軸是不銹鋼。
全文摘要
本發(fā)明涉及空氣循環(huán)機(jī)密封臺，具體地，一種空氣循環(huán)機(jī)包括軸承殼體，軸承殼體具有軸孔。轉(zhuǎn)子軸布置在軸孔內(nèi)并且包括刀口，刀口從轉(zhuǎn)子軸延伸。密封接合軸孔并且包括提供密封臺的內(nèi)徑和外徑，密封臺與刀口軸向地對準(zhǔn)。密封臺和刀口之間的徑向間隙名義上為0.006英寸。內(nèi)徑布置在密封的側(cè)面之間，側(cè)面限定寬度。在一個示例中，漸縮表面以相對于外徑一角度從側(cè)面延伸到密封臺，漸縮表面面對大端。外徑比內(nèi)徑提供的第一比率為1.25-1.28，并且內(nèi)徑比寬度提供的第二比率為4.33-5.58。
文檔編號F16J15/18GK102537352SQ201110432518
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者C.M.比爾斯, L.比內(nèi)克, V.S.理查森 申請人:哈米爾頓森德斯特蘭德公司