专利名称：空气循环机系杆的制作方法
技术领域：
本公开涉及用于空气循环机的系杆，所述空气循环机将空气供应到例如飞机机舱。
背景技术：
已知的空气循环机包括涡轮转子，该涡轮转子经由轴组件驱动压缩机转子。空气循环机将涡轮转子容纳在涡轮区段中并且将压缩机转子容纳在压缩机区段中。在旋转期间，轴承可旋转地支撑轴组件。
轴组件包括被接收在轴颈轴中的系杆。该系杆将轴组件、涡轮转子、压缩机转子等夹持到一起。使用相对高的夹持力来促进各种部件随轴组件一起旋转，如同单一的旋转单元。系杆的尺寸通常基于期望的夹持力以及到其他部件的期望间隙。在操作期间，谐振导致以典型操作速度旋转的一些系杆变得不平衡并且不期望地振动。
发明内容
一种空气循环机的示例性轴组件包括圆柱体，所述圆柱体可旋转地联接压缩机转子、涡轮转子和风扇转子。所述圆柱体具有轴向长度和直径。所述轴向长度与所述直径的比率为从34. 82到35. 18。一种示例性空气循环机包括具有压缩机转子的压缩机区段和具有涡轮转子的涡轮区段。轴组件将所述压缩机转子可旋转地联接到所述涡轮转子。所述轴组件的系杆具有长度和直径。所述长度与所述直径的比率为从34. 82到35. 18。—种在空气循环机中安装系杆的示例性方法包括提供圆柱体，所述圆柱体可旋转地联接压缩机转子、涡轮转子和风扇转子中的至少一个。所述圆柱体具有轴向地位于第一和第二连接部分之间的主要部分。所述主要部分具有轴向长度和直径。所述主要部分的轴向长度与所述主要部分的直径的比率为从28. 42到28. 98。所述方法包括将所述圆柱体定位在轴颈轴中。所述方法还包括将夹持构件固定到所述第一连接部分、所述第二连接部分或二者，以相对于所述圆柱体固定所述压缩机转子、所述涡轮转子和所述风扇转子。一种用于空气循环机的示例性系杆组件包括圆柱体，所述圆柱体可旋转地联接压缩机转子、涡轮转子和风扇转子。所述圆柱体具有轴向长度和直径。所述轴向长度与所述直径的比率为从34. 82到35. 18。
本领域技术人员将从详细描述明白所公开示例的各种特征和优点。详细描述的附图可简要介绍如下
图I示出了用于供应空气的示例性空气循环机的剖面 图2是图I的空气循环机中使用的可旋转组件的透视图；图3是在图2中的线3-3处的剖面 图4示出了图I的空气循环机的系杆的侧视 图5示出了在图4中的线5-5处的剖面图。
具体实施例方式图I示出了示例性空气循环机20 (“ACM”)，其被包括在交通工具的空气供应系统22中，所述交通工具例如是飞机、直升飞机或者陆基交通工具。在该示例中，ACM 20将空气供应到飞机机舱。示例性ACM 20包括压缩机区段24、涡轮区段26和风扇区段28。主轴组件30沿 着轴线A延伸穿过这些区段。空气轴承可支撑该示例性主轴组件30。压缩机区段24包括压缩机转子32。涡轮区段26包括涡轮转子34。风扇区段28包括风扇转子36。压缩机转子32、涡轮转子34和风扇转子36随主轴组件30绕轴线A —起旋转。压缩机转子32、涡轮转子34、风扇转子36和主轴组件30 —起建立了 ACM 20的旋转性组件40。现在参照图2-5并继续参照图I，示例性轴组件30包括系杆46。系杆46的一部分被接收在轴颈轴48中。系杆46的其他部分被接收在压缩机转子32、涡轮转子34、风扇转子36等的孔中。轴组件30限定了在系杆46的径向外侧的环形流动路径50。在操作期间，空气沿着该环形流动路径传输以冷却可旋转地支撑轴组件30的轴承。在该示例中，环形流动路径50并不轴向地延伸经过风扇转子36或压缩机转子32。在系杆46和风扇转子36之间或者在系杆46和压缩机转子32之间存在非常小的径向间隙，这防止了环形流动路径50中的空气运动到这些区域中。示例性系杆46包括第一和第二连接部分52和54以及主要部分56。主要部分56轴向地位于第一和第二连接部分52和54之间。在该示例中，第一和第二连接部分52和54的一些区域包括螺纹。诸如螺母58和60的连接构件被分别固定到第一和第二连接部分52和54。在该示例中，螺母58和60被收紧以轴向地夹持压缩机转子32、涡轮转子34、风扇转子36和轴颈轴48。夹持载荷在ACM 20的操作期间保持住这些部件。夹持载荷导致轴组件30、涡轮转子34、压缩机转子32等作为ACM 20的旋转性组件40 —起旋转。连接部分52和54不同于主要部分56，因为连接部分52和54用于将系杆46连接到轴组件30的剩余部分，而主要部分56不是这样。在典型的操作期间，该示例性ACM 20的旋转性组件40的最大旋转速度大约为82000转每分钟。对于该示例性ACM 20而言，100000转每分钟是绝对最大旋转速度。在其他示例中，ACM 20以其他速度旋转，并且具有不同的绝对最大旋转速度。 7]\例性系杆46具有总长L。在该不例中，总长L为9. 450英寸(24. 003厘米)±0. 030英寸(O. 076厘米)。在该示例中，主要部分56的长度L1从7. 69英寸(19. 532厘米)变化到7. 81英寸(19. 837厘米)。第一和第二连接部分52和54各自具有的长度L2为
O.850 英寸(2. 160 厘米)±0. 015 英寸(O. 0381 厘米)。而且，在该示例中，主要部分56的直径D为O. 2700英寸(O. 6858厘米)±0.0005英寸(O. 0013厘米)。在一些区域中，例如在风扇转子36和压缩机转子32附近，由于到这些部件的相对紧的间隙，主要部分56的直径D可以被更紧地控制。连接部分52和54的直
径通常小于直径D。在示例性系杆46中，总长L与直径D的比率受到控制。将长度L与直径D的比率保持在特定范围内能够防止系杆46在ACM 20的操作期间进入驻留模式(resident mode)。驻留模式取决于圆柱体的长度和直径。在该示例中，总长L与主要部分56的直径D的比率为从34. 82到35. 18。而且，中间部分长度L1与主要部分56的直径的比率为从28. 42到28. 98。前面的描述本质上是示例性的而非限制性的。本领域技术人员将会明白所公开示例的变型和修改，其不必偏离本公开的实质内容。因此，仅可通过研究所附权利要求来确定 给予本公开的法律保护范围。
权利要求
1.一种空气循环机的轴组件，包括 圆柱体，所述圆柱体可旋转地联接压缩机转子、涡轮转子和风扇转子，所述圆柱体具有轴向长度和直径，其中，所述轴向长度与所述直径的比率为从34. 82到35. 18。
2.如权利要求I所述的轴组件，其中，所述圆柱体包括第一和第二连接部分以及轴向地位于所述第一和第二连接部分之间的主要部分，其中，所述直径是所述主要部分的直径。
3.如权利要求2所述的轴组件，其中，所述第一和第二连接部分具有螺纹。
4.如权利要求2所述的轴组件，其中，所述第一和第二连接部分具有第二直径，所述第二直径小于所述主要部分的直径。
5.如权利要求2所述的轴组件，其中，所述主要部分的轴向长度与所述主要部分的直径的比率为从28. 42到28. 98。
6.如权利要求2所述的轴组件，其中，所述第一和第二连接部分具有螺纹。
7.如权利要求I所述的轴组件，其中，所述圆柱体被接收在圆柱形壳体中，并且在所述圆柱体和所述圆柱形壳体之间建立了环形流动路径。
8.—种空气循环机，包括 具有压缩机转子的压缩机区段； 具有涡轮转子的涡轮区段；和 轴组件，所述轴组件将所述压缩机转子可旋转地联接到所述涡轮转子，其中，所述轴组件的系杆具有长度和直径，并且所述长度与所述直径的比率为从34. 82到35. 18。
9.如权利要求8所述的空气循环机，其中，所述空气循环机将空气供应到飞机的机舱。
10.如权利要求8所述的空气循环机，其中，所述长度是总长，并且所述直径是所述轴组件的主要部分的直径。
11.如权利要求10所述的空气循环机，其中，所述主要部分的轴向长度与所述主要部分的直径的比率为从28. 42到28. 98。
12.如权利要求8所述的空气循环机，其中，所述轴组件还包括轴颈轴，并且所述系杆被接收在所述轴颈轴中。
13.如权利要求8所述的空气循环机，包括固定到所述系杆的第一和第二连接部分的夹持构件，所述夹持构件施加载荷以相对于所述系杆固定所述压缩机转子和所述涡轮转子。
14.一种在空气循环机中安装系杆的方法,包括 (a)提供圆柱体，所述圆柱体可旋转地联接压缩机转子、涡轮转子和风扇转子中的至少一个，所述圆柱体具有轴向地位于第一和第二连接部分之间的主要部分，所述主要部分具有轴向长度和直径，其中，所述主要部分的轴向长度与所述主要部分的直径的比率为从28. 42 到 28. 98 ； (b)将所述圆柱体定位在轴颈轴中； (c)将夹持构件固定到所述第一连接部分、所述第二连接部分或二者，以相对于所述圆柱体固定所述压缩机转子、所述涡轮转子、所述风扇转子或这些转子的一些组合。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述圆柱体的总轴向长度与所述主要部分的直径的比率为从34. 82到35. 18。
16.—种用于空气循环机的系杆组件,包括圆柱体，所述圆柱体可旋转地联接压缩机转子、涡轮转子和风扇转子，所述圆柱体具有轴向长度和直径，其中，所述轴向长度与所述直径的比率为从34. 82到35. 18。
17.如权利要求16所述的系杆组件，其中，所述主要部分的轴向长度与所述主要部分的直径的比率为从28. 42到28. 98。
18.如权利要求16所述的系杆组件，其中，所述圆柱体包括第一和第二连接部分以及轴向地位于所述第一和第二连接部分之间的主要部分，其中，所述直径是所述主要部分的直径。
全文摘要
本发明涉及空气循环机系杆。具体地，一种空气循环机的示例性轴组件包括圆柱体，所述圆柱体可旋转地联接压缩机转子、涡轮转子和风扇转子。所述圆柱体具有轴向长度和直径。所述轴向长度与所述直径的比率为从34.82到35.18。
文档编号F04D29/05GK102966587SQ20121031194
公开日2013年3月13日 申请日期2012年8月29日 优先权日2011年8月29日
发明者D.A.科尔森, C.M.比尔斯 申请人:哈米尔顿森德斯特兰德公司