用于电动机驱动压缩机的压缩机扩散器和护罩的制作方法
【专利摘要】一方面包括一种用于电动机驱动压缩机组件的压缩机扩散器和护罩。所述电动机驱动压缩机组件包括第一级压缩机和第二级压缩机。所述第一级压缩机的所述压缩机扩散器和护罩包括扩散器部分、压缩机进气口部分以及护罩部分。所述扩散器部分包括扩散器部分外唇缘，所述扩散器部分外唇缘具有第一密封唇缘外径，以向第一级压缩机壳体提供第一密封接口。所述压缩机进气口部分包括进气口部分外唇缘，所述进气口部分外唇缘具有第二密封唇缘外径，以提供第二密封接口。所述护罩部分包括在所述扩散器部分外唇缘与所述进气口部分外唇缘之间的，与第一级压缩机转子对准的弯曲部分，其中所述第一密封唇缘外径与所述第二密封唇缘外径之比在1.622与1.628之间。
【专利说明】用于电动机驱动压缩机的压缩机扩散器和护罩
[0001 ]发明背景
[0002]本文所公开的主题大体上涉及压缩机，并且更具体地说，涉及一种用于飞机惰性气体生成系统的电动机驱动压缩机的压缩机扩散器和护罩。
[0003]飞机通常包括用于生成惰性气体以控制燃料箱易燃性的各种系统。这些系统包括例如氮气生成系统，所述氮气生成系统用来生成惰性气体。通常，这种氮气生成系统具有电动机，所述电动机耦接到一个或多个压缩机级上以将空气从机舱去除，以将所去除的空气驱动进入热交换器，并且用以继续朝向排气系统驱动所去除的空气。电动机和压缩机级统称为电动机驱动压缩机。
[0004]组装电动机驱动压缩机的过程通常耗时较长并且劳动强度较大，这是因为必须实现旋转零件的适当对准和间隙。作为一个实例，一种典型的组装过程包括将静态零件初始对准并且螺栓连接在一起，然后钻孔和插入精细加工的对准销。在放置销之后，分解静态零件，并且重新组装包括静态零件和活动零件两者的电动机驱动压缩机，其中所述销实现精确的重新对准。这个过程为电动机驱动压缩机将来的维修和使用维持精确对准;然而，初始的制造负担较高。此外，静态零件必须被设定尺寸来接收对准销，这可能会影响系统重量并且要求精确的公差。
发明概要
[0005]根据本发明的一方面，提供一种用于电动机驱动压缩机组件的压缩机扩散器和护罩。所述电动机驱动压缩机组件包括第一级压缩机和第二级压缩机。所述第一级压缩机的所述压缩机扩散器和护罩包括扩散器部分、压缩机进气口部分以及护罩部分。所述扩散器部分包括扩散器部分外唇缘，所述扩散器部分外唇缘具有第一密封唇缘外径，以向第一级压缩机壳体提供第一密封接口。压缩机进气口部分包括进气口部分外唇缘，所述进气口部分外唇缘具有第二密封唇缘外径，以向第一级压缩机壳体提供第二密封接口。所述护罩部分包括在所述扩散器部分外唇缘与所述进气口部分外唇缘之间的，与第一级压缩机转子对准的弯曲部分，其中所述第一密封唇缘外径与所述第二密封唇缘外径之比在1.622与1.628之间。
[0006]根据本发明的另一方面，提供一种将压缩机扩散器和护罩安装在包括第一级压缩机和第二级压缩机的电动机驱动压缩机组件中的方法。所述方法包括使用圆柱形对准工具来将压缩机扩散器和护罩与电动机驱动压缩机组件的轴承支撑板对准。所述方法还包括基于所述对准来将压缩机扩散器和护罩与轴承支撑板耦接在一起，以相对于压缩机扩散器和护罩密封第一级压缩机壳体。压缩机扩散器和护罩包括扩散器部分、压缩机进气口部分以及护罩部分。扩散器部分包括扩散器部分外唇缘，所述扩散器部分外唇缘具有第一密封唇缘外径，以向第一级压缩机壳体提供第一密封接口。压缩机进气口部分包括进气口部分外唇缘，所述进气口部分外唇缘具有第二密封唇缘外径，以向第一级压缩机壳体提供第二密封接口。所述护罩部分包括在所述扩散器部分外唇缘与所述进气口部分外唇缘之间的，与第一级压缩机转子对准的弯曲部分，其中所述第一密封唇缘外径与所述第二密封唇缘外径之比在1.622与1.628之间。
[0007]本发明的其他方面、特征和技术将根据以下结合附图进行的描述变得更加明显。
[0008]附图简述
[0009]在本说明书所附的权利要求书中具体指出并明确主张被认为是本发明的主题。本发明的前述和其他特征以及优点根据以下结合附图进行的【具体实施方式】是明显的，在附图中，相同的元件在一些图中被编为相同的编号:
[0010]图1是根据本发明的一个实施方案的电动机驱动压缩机组件的截面图；
[0011]图2是根据本发明的一个实施方案的图1的电动机驱动压缩机组件的压缩机扩散器和护罩的透视图；
[0012]图3是根据本发明的一个实施方案的圆柱形对准工具的透视图，所述圆柱形对准工具可用来在组装过程期间将图2的压缩机扩散器和护罩与图1的电动机驱动压缩机组件对准；
[0013]图4是根据本发明的一个实施方案的组装过程期间的图1的电动机驱动压缩机组件的局部透视图；以及
[0014]图5是根据本发明的一个实施方案的组装过程期间的图1的电动机驱动压缩机组件的另一个局部透视图。
【具体实施方式】
[0015]参见附图，图1是电动机驱动压缩机组件10的截面图，所述电动机驱动压缩机组件10可用在惰性气体生成系统诸如飞机的氮气生成系统中。电动机驱动压缩机组件10包括由电动机16驱动的第一级压缩机12和第二级压缩机14。电动机驱动压缩机组件10压缩在第一级压缩机12的压缩机扩散器和护罩20的压缩机进气口部分22处接收的气流18。第一级压缩机12还包括耦接到轴承轴26和系杆28上的第一级压缩机转子24，所述轴承轴26和系杆28围绕电动机驱动压缩机组件10的旋转轴线X同心地对齐。系杆28还耦接到第二级压缩机14的第二级压缩机转子30上。第二级压缩机转子30进一步耦接到推力轴32上，其中推力轴32和轴承轴26由电动机转子34驱动以基于施加到电动机16的电动机定子36上的电流而围绕旋转轴线X旋转。轴颈轴承38和40分别支撑轴承轴26和推力轴32的旋转。轴承支撑板42使轴颈轴承38与旋转轴线X同心地对齐。电动机壳体44使轴颈轴承40与旋转轴线X同心地对齐，同时还容纳电动机16。
[0016]在飞机的氮气生成系统的实例中，气流18可从飞机机舱接收并且可由第一级压缩机转子24压缩，由压缩机扩散器和护罩20的扩散器翼片46扩散，输送穿过第一级压缩机壳体48，传递到第二级压缩机壳体50，并且进一步由第二级压缩机14的第二级压缩机转子30压缩。第二级压缩机转子30的压缩流可由第二级压缩机14的压缩机扩散器和护罩54的扩散器翼片52扩散，输送穿过第二级压缩机壳体50，并且提供给空气分离模块(未描绘出)，以提取氮气作为例如用于飞机的货舱或燃料箱的惰性气体。
[0017]压缩机扩散器和护罩20相对于第一级压缩机壳体48建立多个密封体以容纳压缩流。压缩机扩散器和护罩20可使用多个紧固件56(诸如螺栓)耦接到轴承支撑板42上。压缩机背板58插入在压缩机扩散器和护罩20与轴承支撑板42之间。第二级压缩机壳体50相对于压缩机扩散器和护罩54以及止推板60进行密封。压缩机扩散器和护罩54可使用多个紧固件56親接到止推板60上。压缩机背板62插入在压缩机扩散器和护罩54与止推板60之间。压缩机背板58和62分别与扩散器翼片46和52接口连接。为了在电动机驱动压缩机组件10内实现高工作效率，必须实现电动机驱动压缩机组件10的部件的精确尺寸设计和对齐。
[0018]图2是根据一个实施方案的图1的电动机驱动压缩机组件10的压缩机扩散器和护罩20的透视图。图1的第一级压缩机12的压缩机扩散器和护罩20包括扩散器部分64、压缩机进气口部分22以及护罩部分66。扩散器部分64包括扩散器翼片46的最外层组68和扩散器翼片46的最内层组70。扩散器翼片46的最外层组68包括多个孔72以将压缩机扩散器和护罩20紧固到图1的电动机驱动压缩机组件10的轴承支撑板42上。
[0019]图3是根据一个实施方案的圆柱形对准工具80的透视图，所述圆柱形对准工具80可用来在组装过程期间将压缩机扩散器和护罩20与图1的电动机驱动压缩机组件10对准。圆柱形对准工具80具有可由铝或相似材料制成的刚性外部部分82。圆柱形对准工具80的内部部分84可包括具有相对较低的摩擦系数的顺性材料(诸如特氟龙、硅胶环或相似材料)的内衬层86。内衬层86的顺度弥补了图1中的压缩机扩散器和护罩20与轴承支撑板42之间的轻微的尺寸差异。可在将第一级压缩机壳体48耦接到图1的压缩机扩散器和护罩20上之前使用圆柱形对准工具80，以使得图1的紧固件56可被安装来以精确对准将压缩机扩散器和护罩20耦接到图1的轴承支撑板42上。一旦图1的紧固件56被固定，就将圆柱形对准工具80去除以免接触图1的电动机驱动压缩机组件10。
[0020]图4和图5描绘了根据一个实施方案的如在组装过程期间所见的图1的电动机驱动压缩机组件10的局部透视图。图4和图5描绘了第一级压缩机12的压缩机扩散器和护罩20的扩散器部分64、压缩机进气口部分22以及护罩部分66的另一个视图。扩散器部分64包括扩散器部分外唇缘90，所述扩散器部分外唇缘90具有第一密封唇缘外径Dl，以向图1的第一级压缩机壳体48提供第一密封接口。压缩机进气口部分22包括进气口部分外唇缘92，所述进气口部分外唇缘92具有第二密封唇缘外径D2，以向图1的第一级压缩机壳体48提供第二密封接口。护罩部分66包括扩散器部分外唇缘90与进气口部分外唇缘92之间的与第一级压缩机转子24对准的弯曲部分94。扩散器部分64包括扩散器翼片46以相对于轴承支撑板42使第一级压缩机12的压缩流96扩散开来。
[0021]在一个实施方案中，第一密封唇缘外径Dl约为5.573英寸(14.155cm)，第二密封唇缘外径D2约为3.43英寸(8.712cm)，并且扩散器翼片46的高度D3约为0.22英寸(0.559cm)。在一个实施方案中，第一密封唇缘外径Dl与第二密封唇缘外径D2之比在1.622与1.628之间。在一个实施方案中，第一密封唇缘外径Dl与扩散器翼片46的高度D3之比在24.93与25.76之间。在一个实施方案中，第二密封唇缘外径D2与扩散器翼片46的高度D3之比在15.30与15.89之间。压缩机扩散器和护罩20的最外直径D4被设定尺寸来使用圆柱形对准工具80的内部部分84而基本上与轴承支撑板42的外径D5对准。
[0022]圆柱形对准工具80可用来通过以下方式将压缩机扩散器和护罩20安装在电动机驱动压缩机组件10中:使用圆柱形对准工具80的内部部分84来将压缩机扩散器和护罩20与电动机驱动压缩机组件10的轴承支撑板42对准。径向地执行对准，以使得压缩机扩散器和护罩20与轴承支撑板42相对于电动机驱动压缩机组件10的旋转轴线X同心地对齐。如上所述，压缩机背板58可插入在压缩机扩散器和护罩20与轴承支撑板42之间。将压缩机扩散器和护罩20与轴承支撑板42对准还可包括定位扩散器部分64的多个扩散器翼片46，以使第一级压缩机12的压缩流96相对于轴承支撑板42扩散开来。在对准之后，将压缩机扩散器和护罩20与轴承支撑板42耦接在一起，以相对于压缩机扩散器和护罩20密封第一级压缩机壳体48 ο
[0023]虽然仅结合有限数目的实施方案对本发明进行了详细描述，但应容易理解，本发明不限于此类公开的实施方案。相反，可对本发明进行修改，以引入以上未描述但与本发明的精神和范围相称的任何数目的变化、改变、替代或等同布置。另外，虽然已描述了本发明的各种实施方案，但应理解，本发明的各个方面可仅包括所述实施方案中的一些。因此，本发明并不被视为受限于前面的描述，而是仅受限于所附的权利要求书的范围。
【主权项】
1.一种用于电动机驱动压缩机组件的压缩机扩散器和护罩，所述电动机驱动压缩机组件包括第一级压缩机和第二级压缩机，所述第一级压缩机的所述压缩机扩散器和护罩包括: 扩散器部分，其包括扩散器部分外唇缘，所述扩散器部分外唇缘具有第一密封唇缘外径，以向第一级压缩机壳体提供第一密封接口 ； 压缩机进气口部分，其包括进气口部分外唇缘，所述进气口部分外唇缘具有第二密封唇缘外径，以向所述第一级压缩机壳体提供第二密封接口；以及 护罩部分，其包括在所述扩散器部分外唇缘与所述进气口部分外唇缘之间的，与第一级压缩机转子对准的弯曲部分，其中所述第一密封唇缘外径与所述第二密封唇缘外径之比在1.622与1.628之间。2.如权利要求1所述的压缩机扩散器和护罩，其中所述扩散器部分包括多个扩散器翼片以相对于轴承支撑板使所述第一级压缩机的压缩流扩散开来。3.如权利要求2所述的压缩机扩散器和护罩，其中所述第一密封唇缘外径与所述扩散器翼片的高度之比在24.93与25.76之间。4.如权利要求3所述的压缩机扩散器和护罩，其中所述第二密封唇缘外径与所述扩散器翼片的所述高度之比在15.30与15.89之间。5.如权利要求2所述的压缩机扩散器和护罩，其中所述扩散器部分包括所述扩散器翼片的最外层组和所述扩散器翼片的最内层组。6.如权利要求5所述的压缩机扩散器和护罩，其中所述扩散器翼片的所述最外层组包括多个孔以将所述压缩机扩散器和护罩紧固到所述电动机驱动压缩机组件的所述轴承支撑板上。7.如权利要求6所述的压缩机扩散器和护罩，其中所述压缩机扩散器和护罩的最外直径被设定尺寸来使用圆柱形对准工具的内部部分而基本上与所述轴承支撑板的外径对准。8.如权利要求6所述的压缩机扩散器和护罩，其中压缩机背板插入在所述压缩机扩散器和护罩与所述轴承支撑板之间。9.一种将压缩机扩散器和护罩安装在包括第一级压缩机和第二级压缩机的电动机驱动压缩机组件中的方法，所述方法包括: 使用圆柱形对准工具将所述压缩机扩散器和护罩与所述电动机驱动压缩机组件的轴承支撑板对准；以及 基于所述对准来将所述压缩机扩散器和护罩与所述轴承支撑板耦接在一起，以相对于所述压缩机扩散器和护罩密封第一级压缩机壳体，所述压缩机扩散器和护罩包括: 扩散器部分，其包括扩散器部分外唇缘，所述扩散器部分外唇缘具有第一密封唇缘外径，以向所述第一级压缩机壳体提供第一密封接口 ； 压缩机进气口部分，其包括进气口部分外唇缘，所述进气口部分外唇缘具有第二密封唇缘外径，以向所述第一级压缩机壳体提供第二密封接口；以及 护罩部分，其包括在所述扩散器部分外唇缘与所述进气口部分外唇缘之间的，与第一级压缩机转子对准的弯曲部分，其中所述第一密封唇缘外径与所述第二密封唇缘外径之比在1.622与1.628之间。10.如权利要求9所述的方法，其中将所述压缩机扩散器和护罩与所述轴承支撑板对准还包括定位所述扩散器部分的多个扩散器翼片，以相对于所述轴承支撑板使所述第一级压缩机的压缩流扩散开来。11.如权利要求10所述的方法，其中所述第一密封唇缘外径与所述扩散器翼片的高度之比在24.93与25.76之间，并且所述第二密封唇缘外径与所述扩散器翼片的所述高度之比在15.30与15.89之间。12.如权利要求11所述的方法，其中所述压缩机扩散器和护罩的最外直径被设定尺寸来使用所述圆柱形对准工具的内部部分而基本上与所述轴承支撑板的外径对准。13.如权利要求10所述的方法，其中所述扩散器部分包括所述扩散器翼片的最外层组和所述扩散器翼片的最内层组。14.如权利要求13所述的方法，其中所述扩散器翼片的所述最外层组包括多个孔以将所述压缩机扩散器和护罩耦接到所述电动机驱动压缩机组件的所述轴承支撑板上。15.如权利要求14所述的方法，其还包括:将压缩机背板插入在所述压缩机扩散器和护罩与所述轴承支撑板之间。
【文档编号】F04D29/08GK105822568SQ201610044684
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年1月22日
【发明人】C.M.比尔斯, D.A.科尔森
【申请人】哈米尔顿森德斯特兰德公司