专利名称：空气循环机的轴支撑件的制作方法
技术领域：
本公开内容涉及结合到向飞行器机舱供应空气的空气循环机中的系杆支撑件。
背景技术：
空气循环机是公知的，且通常包括涡轮和压缩机。来自压缩机的压缩空气在涡轮膨胀从而旋转地驱动涡轮，这使得轴旋转从而旋转地驱动压缩机。轴通常被称为系杆(tie rod)。空气循环机中的轴承和支撑件保持轴。支撑件随轴旋转并且被构造成减少旋转期间轴的振动。支撑件通常包括用于使得空气在空气循环机中轴向导通的通路。例如，当从空气循环机的压缩机和涡轮朝向风扇段运动时一些空气穿过支撑件内的通路。空气冷却部分空气循环机，例如轴承，并且之后在运动通过风扇段之后从空气循环机排出。通路的尺寸、 间隔和取向影响空气通过通路的运动。
发明内容
示例性轴支撑件包括圆筒形主体，该主体产生沿轴线延伸的孔。该孔被构造成接收轴。开口被设置在圆筒形主体内并且绕所述轴线周向分布。开口被定位在所述孔的径向外部。每个所述开口均具有一横截面面积。开口的总横截面面积与圆筒形主体的直径的比在0.21 至0.2165之间。示例性空气循环机包括涡轮段、压缩机段、风扇段、沿轴线延伸的轴和轴支撑件。 支撑件相对于所述轴线在所述轴的径向外部。该支撑件具有圆筒形主体，该主体具有被构造成接收所述轴的孔。该支撑件还具有开口，所述开口绕所述轴线周向分布并且被定位在所述孔的径向外部从而允许来自涡轮段和压缩机段的气流运动到风扇段。每个所述开口均具有一横截面面积，以使得多个开口的总横截面面积与圆筒形主体的直径的比在0. 0963 至0. 0964之间。在空气循环机内安装轴支撑件的示例性方法包括提供轴支撑件，该轴支撑件具有圆筒形主体、所述圆筒形主体内被构造成接收所述空气循环机的轴的孔、以及在所述孔的径向外部的多个开口。每个所述开口均具有一横截面面积，并且所述多个开口的总横截面面积与第一直径的比在0. 2226和0. 2235之间。该支撑件被插入到所述空气循环机内的腔室内。该轴穿过所述腔室内所述圆筒形主体内的孔，使得该支撑件在所述轴的径向外部。从下述说明和附图中能够最佳地理解本发明的这些和其他特征，下面是附图的简要说明。
图1是示例性空气循环机的横截面图。图2是图1的空气循环机内的示例性系杆支撑件的立体图。图3是图2的系杆支撑件的端视图。
图4是图3中线3-3处截取的系杆支撑件的横截面图。
具体实施例方式参考图1，示例性空气循环机20 (“ACM”)被结合到运载工具的空气供应系统22 中，该运载工具例如飞行器、直升机或地面交通工具。ACM 20包括通常围绕主轴30设置的压缩机段对、涡轮段26和风扇段观。主轴30在一些示例中可以被看作是系杆轴。压缩机段M包括压缩机转子32，涡轮段沈包括涡轮转子34，并且风扇段观包括风扇转子36。压缩机转子32、涡轮转子34和风扇转子36被固定在主轴30上以便绕轴线A共同旋转。沿轴线A设置多个轴支撑件40。基于轴30的频率轴向地定位轴支撑件40以便减少轴30的振动。其他示例基于其他因素来定位轴支撑件40。在工作期间，轴支撑件40被构造成绕轴线A与轴30—同旋转。在一种示例中，轴支撑件40由聚酰亚胺材料制成，并且轴30由钛合金制成。参考图2-4，示例性支撑件40中的一种示例具有圆筒形主体，该圆筒形主体形成被构造成接收轴30的孔42。孔42沿轴线A延伸。支撑件40包括在支撑件40的轴向相对侧面上的一对面50、52。轴支撑件40的径向边界由径向内侧44和径向外侧46形成。在径向内侧44和径向外侧46之间形成多个开口 48a-48f。多个开口 48a_48f位于孔42的径向外部并且在面 50和面52之间轴向延伸。虽然示出了六个开口 48，不过使用更多或更少开口 48均落入本公开内容的设想中。开口 48连通了从涡轮段沈和压缩机段M朝向风扇段观的空气。每个开口 48a-48f均具有一横截面面积。在一种示例中，各个开口 48a-48f中的每一个的横截面面积均是0. 01平方英寸。在这种示例中，开口 48a的横截面面积是0. 01平方英寸。在这种示例中，开口 48a_48f是尺寸一致的。其他示例可以利用不一致的开口 48。 示例性开口 48a-48f还绕轴线A周向地等距间隔。长度T限定了轴支撑件40的厚度、各开口 48的深度和孔42的深度。在一种示例中，长度T在0. 205-0. 215英寸(0. 521-0. 546厘米)之间。示例性轴支撑件40的直径D是0. 6228英寸(1. 582厘米)。不过处于 0. 6223-0. 6233英寸(1. 581 - 1. 583厘米)范围内的直径D均落入本公开内容的设想中。在这种示例中，轴支撑件40的半径R处于0. 31115-0. 31165英寸(0. 7903 -0. 7916厘米)的范围内。空气例如在进入腔室43之前从轴承去除热能。当空气朝向出口 72运动时，在腔室43内的气流运动通过轴支撑件40内的开口 48a-48f。通过使得各开口 48a_48f的横截面面积相加而得到用于空气流动的开口 48a-48f所提供的总横截面面积。在一些示例中， 改变总横截面面积，总横截面面积与D的比在0. 0963和0. 0964之间。在这种示例中，开口 48a_48f是椭圆/矩圆形的(oblong)。每个开口 48a_48f由 (复数个)端部62限定，所述端部62相对于位于轴线A上的中心点K具有37°的第一夹角 go夹角限定每个开口 48a-48f的端部之间的区域。其他示例可以包括在34. 4°到39. 6° 之间的角。每个开口 48a-48f均包括在距轴线A的长度53处的内边缘和在距轴线A的长度 55处的外边缘。在这种示例中，长度53是0. 185英寸(0. 469厘米)，并且长度55是0. 260
5英寸(0.660厘米)。在其他示例中，长度53在0. 175-0. 195英寸(0. 444 - 0. 495厘米)之间的范围内，并且长度55在0. 250-0. 270英寸(0. 635 - 0. 686厘米)之间的范围内。在这种示例中，每个开口 48a-48f距轴支撑件40的中心点K等距隔开。在一些示例中，到内边缘的长度53与到外边缘的长度55之间的比是0.7115，并且 g和h之间的比是0. 622。在一些示例中，D与T的比在2. 89和3. 04之间。示例性轴支撑件40包括在相邻开口 48a_48f的端部62之间的多个肋65。每个肋 65均由相邻开口 48a-48f的相邻端部62限定，其相对于中心点K具有23°的第二夹角h。 不过，处于20.4°至25.6°范围内的第二夹角h均落入本发明的设想中。轴支撑件具有由长度J限定的孔42，该长度J处于0. 2685-0.沈95英寸(0. 6819 -0.6845厘米)的范围内。轴支撑件40包括内侧44和外侧46，其垂直于轴支撑件40的轴向侧面上的面50、52。倒角(斜切)边缘64a、64b分别在内侧44和面50,52以及外侧46和面 50,52之间延伸。在一种示例中，倒角边缘64a、64b具有0. 040英寸(1. 02厘米)的长度。 不过，可以使用具有其他长度的其他倒角边缘64a、64b。倒角边缘64a、64b允许通过去除在插入时会卡咬的边缘而使得轴支撑件40更容易地插入到空气机中。在一些示例中，圆筒形主体的厚度T和各倒角边缘的长度的比是3. 77。在一些示例中，轴支撑件40具有直径D，其中D与J的比在2. 31至2. 32之间。上述范围和比允许在ACM 20的主体运转期间适度的气流通过轴支撑件40且同时旋转以便气流能够到达出口。在工作期间，冷却气流在涡轮入口处被提供给ACM 20。气流运动通过涡轮段沈和推力轴承45。在运动通过推力轴承45之后，气流继而运动通过轴颈轴承(径向滑动轴承， journal bearing) 47。在运动通过这两种轴承之后，空气流入围绕轴30的腔室43。来自轴颈轴承47的气流与从压缩机转子32和涡轮转子34泄漏的空气相结合。轴支撑件40被置于腔室43内，以使得腔室内的气流能够运动通过轴支撑件40内的开口 48且同时运动通过腔室43。之后，气流在风扇出口 72的开口 70处离开ACM 20。在这种示例中，制造支撑件40包括机加工和钻取孔42和开口 48。虽然已经公开了优选实施例，不过本领域的普通技术人员将意识到某些改型会落入本发明的范围内。因此，所附权利要求应该被认为是确定了本公开内容的实际范围和内容。
权利要求
1.轴支撑件，包括圆筒形主体，其产生沿轴线延伸的孔，该孔被构造成接收轴；以及所述圆筒形主体内的多个开口，所述多个开口绕所述轴线周向分布并且被定位在所述孔的径向外部，所述多个开口中的每个开口具有横截面面积，其中所述多个开口的总横截面面积与所述圆筒形主体的直径的比在0. 0963至0. 0964之间。
2.根据权利要求1所述的轴支撑件，其中所述多个开口中的每个开口由相对于所述轴线具有第一夹角的端部限定，其中每个开口具有距所述轴线第一距离处的内边缘和距所述轴线第二距离处的外边缘，所述第一距离与所述第二距离的比是0.7115。
3.根据权利要求1所述的轴支撑件，包括在所述圆筒形主体内的多个肋，所述肋被限定在相邻开口的相邻端部之间，所述肋相对于所述轴线具有第二夹角，其中所述第一夹角与所述第二夹角的比是0. 622。
4.根据权利要求1所述的轴支撑件，其中所述总横截面面积等于所述多个开口中每个开口的每个横截面面积之和。
5.根据权利要求1所述的轴支撑件，其中所述夹角处于34.4°至39. 6°的范围内。
6.根据权利要求1所述的轴支撑件，其中六个等尺寸的开口被限定在所述圆筒形主体内。
7.根据权利要求1所述的轴支撑件，其中各开口绕所述轴线周向地等距隔开。
8.根据权利要求1所述的轴支撑件，其中所述圆筒形主体具有直径和厚度，并且所述直径与所述厚度的比在2. 89至3. 04之间。
9.根据权利要求1所述的轴支撑件，其中各开口始终具有恒定横截面。
10.根据权利要求1所述的轴支撑件，其中所述圆筒形主体包括径向内侧、径向外侧和在所述圆筒形主体的相对轴向侧面上的一对面，其中所述内侧和所述外侧垂直于所述面， 其中多个倒角边缘在所述内侧和所述一对面以及所述外侧和所述一对面之间延伸。
11.根据权利要求10所述的轴支撑件，其中所述圆筒形主体的厚度和各倒角边缘的长度具有3. 77的比。
12.空气循环机，包括涡轮段；压缩机段；风扇段；沿轴线延伸的轴；以及相对于所述轴线在所述轴的径向外部的轴支撑件，所述轴支撑件具有圆筒形主体和多个开口，所述圆筒形主体具有被构造成接收所述轴的孔，所述多个开口绕所述轴线周向分布并且被定位在所述孔的径向外部，从而允许来自所述涡轮段和所述压缩机段的气流运动到所述风扇段，所述多个开口中的每个开口具有横截面面积，其中所述多个开口的总横截面面积与所述圆筒形主体的直径的比在0. 0963至0. 0964之间。
13.根据权利要求12所述的空气循环机，其中所述轴支撑件还包括多个肋，其中所述多个开口具有相对于所述轴线具有第一夹角的端部，并且所述肋由相邻开口的相邻端部限定且相对于所述开口具有第二夹角，其中所述第一夹角与所述第二夹角的比是0. 622。
14.根据权利要求12所述的空气循环机，其中每个开口具有距所述轴线第一距离处的内边缘和距所述轴线第二距离处的外边缘，所述第一距离与所述第二距离的比是0. 7115。
15.根据权利要求12所述的空气循环机，其中所述轴支撑件绕所述轴线随所述轴旋转。
16.根据权利要求12所述的空气循环机，其中所述圆筒形主体的所述直径和所述孔的直径的比在2. 313和2. 318之间。
17.根据权利要求12所述的空气循环机，包括至少一个第二轴支撑件。
18.将轴支撑件安装在空气循环机中的方法，包括步骤提供轴支撑件，其包括圆筒形主体、在所述圆筒形主体内被构造成接收所述空气循环机的轴的孔、在所述孔的径向外部的多个开口，其中所述多个开口中的每个开口具有横截面面积，并且所述多个开口的总横截面面积与第一直径的比在0. 2226和0. 2235之间； 将所述轴支撑件插入到所述空气循环机内的腔室内；以及使得所述轴穿过所述腔室内所述圆筒形主体内的孔，以使得所述轴支撑件在所述轴的径向外部。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括步骤给在所述轴支撑件的轴向面和所述轴支撑件的内侧与外侧之间的边缘倒角。
全文摘要
本发明涉及空气循环机的轴支撑件。示例性轴支撑件包括圆筒形主体，其产生沿轴线延伸的孔。该孔被构造成接收轴。开口被设置在所述圆筒形主体内且绕所述轴线周向分布。所述开口被定位在所述孔的径向外部。所述开口中的每个均具有横截面面积。所述开口的总横截面面积与所述圆筒形主体的直径的比在0.0963至0.0964之间。
文档编号B64D13/02GK102530253SQ20111043255
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月21日 优先权日2010年12月21日
发明者C.M.比尔斯, V.S.理查森, V.卢戈 申请人:哈米尔顿森德斯特兰德公司