专利名称：用于空气循环机的涡轮机喷嘴的制作方法
技术领域：
本公开涉及空气循环机，更具体地涉及用于空气循环机的涡轮机喷嘴。
背景技术：
空气循环机可包括离心压缩机和离心涡轮机，其安装成在轴上共同旋转。离心压缩机进一步压缩被部分压缩的空气，例如从气体涡轮发动机的压缩机接收的引气。被压缩的空气排放到下游换热器或其他系统，然后返回到离心涡轮机。被压缩的空气在涡轮机中膨胀，由此驱动压缩机。来自涡轮机的空气输出可被用作交通工具的空气供应，例如飞机的机舱。
发明内容
根据本公开的一个示例性方面，一种用于空气循环机的涡轮机喷嘴包括具有多个涡轮机翼片的盘区段，所述多个涡轮机翼片相对于所述盘区段延伸翼片高度H，喉部宽度W 限定在所述多个涡轮机翼片的每一个之间，其中，比率W/H为0. 745-0. 769。根据本公开的一个示例性方面，一种用于空气循环机的涡轮机喷嘴，包括具有多个涡轮机翼片的盘区段，所述多个涡轮机翼片从所述盘区段延伸，所述多个涡轮机翼片的每一个具有翼型轮廓区段，所述翼型轮廓区段由表T-I中的一组点通过期望因子来限定， 所述一组点包括成对的弦尺寸和厚度尺寸。根据本公开的一个示例性方面，一种空气循环机包括涡轮机喷嘴，所述涡轮机喷嘴具有多个涡轮机翼片，所述多个涡轮机翼片各自延伸翼片高度H，喉部宽度W限定在所述多个涡轮机翼片的每一个之间，其中，比率W/H为0. 745-0. 769。根据本公开的一个示例性方面，一种在空气循环机中安装涡轮机喷嘴的方法，包括安装涡轮机喷嘴以至少部分地限定涡轮机流径，所述涡轮机喷嘴具有多个涡轮机翼片， 喉部宽度W限定在所述多个涡轮机翼片的每一个之间并且所述多个涡轮机翼片的每一个限定翼片高度H，其中，比率ff/Η为0. 745-0. 769。
通过以下对所公开非限制实施例的详细描述，各种特征将对本领域技术人员来说变得明显。伴随详细描述的附图可简要描述如下
图1示出了示例性空气循环机的示意性剖面图； 图2示出了涡轮机喷嘴的透视图； 图3示出了涡轮机喷嘴的前视图； 图4是沿图3中的线4-4剖切的涡轮机喷嘴的剖面图； 图5是涡轮机喷嘴的后视图；并且图6是涡轮机喷嘴的涡轮机翼片的放大图。
具体实施例方式图1示意性地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，例如飞机、直升机或者陆基交通工具。ACM 20包括压缩机区段M、涡轮机区段沈和风扇区段观，其通常绕诸如系杆的主轴30布置。压缩机区段M包括压缩机转子32，涡轮机区段沈包括涡轮机转子34，并且风扇区段观包括风扇转子36。压缩机转子 32、涡轮机转子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。涡轮机区段沈通常包括涡轮机转子34、涡轮机护罩38和涡轮机喷嘴40，其被包含在涡轮机壳体区段44中。涡轮机区段沈轴向地位于风扇区段观和压缩机区段M之间。 涡轮机护罩38轴向地附接在涡轮机喷嘴40下游，以限定用于涡轮机转子34的流径46。参见图2所示的涡轮机喷嘴40的透视图、图3的前视图、图4的剖面图以及图5 的后视图，涡轮机喷嘴40通常包括绕中心轴线A限定的盘区段50以及沿中心轴线A轴向延伸的多个涡轮机翼片52。在一个非限制性实施例中，提供了二十三个涡轮机翼片52。涡轮机翼片52位于从涡轮机转子34延伸的多个涡轮机叶片56的上游(图1)。多个翼片52 的子集可包括孔径M以接收紧固件F，用于将涡轮机护罩38附接到涡轮机喷嘴40和其他结构(图1)。涡轮机叶片56和涡轮机翼片52 (其二者在本文中均被定义为翼型)可用计算流体动力学(CFD)分析软件来设计，并且被优化成满足特定ACM的特定性能要求。翼型形状的特性可从一个翼型形状到另一个发生变化并且可包括但不限于曲率、最大厚度、轴向弦长、扭度、从根部到尖端的渐缩、前缘半径、后缘半径、前缘和后缘从根部到尖端的直度，等等。可以直接按比例放大或缩小翼型形状来满足不同要求。每个涡轮机翼片52包括前缘60和后缘62，其限定了翼片52的翼弦。压力侧64 和吸力侧66在前缘60和后缘62之间延伸。在一个公开的非限制性尺寸的实施例中，每个相邻翼片52之间的喉部宽度W为0.082-0. 1英寸(2. 1-2.6 mm)并且名义上可以是0. 092 英寸(2. 3 mm)(图3)。每个翼片52还限定了翼片高度尺寸H，其在一个公开的非限制性尺寸的实施例中为0. 11-0. 13英寸(2. 8-3. 3 mm)并且名义上可以是0. 120英寸(3 mm)(图 4)。在该公开的非限制性尺寸的实施例中，比率W/H为0. 745-0. 769。这种关系有利于到涡轮机转子34中的涡轮机流的方向性控制特征。参见图6，由于在给出本文所描述的每个涡轮机翼片52的具体轮廓的适当语言描述上存在难度，在翼片轮廓表T-I中示出了一个非限制性尺寸的实施例的坐标。
权利要求
1.一种用于空气循环机的涡轮机喷嘴，包括具有多个涡轮机翼片的盘区段，所述多个涡轮机翼片相对于所述盘区段延伸翼片高度 H，喉部宽度W限定在所述多个涡轮机翼片的每一个之间，其中，比率W/H为0. 745-0. 769。
2.如权利要求1所述的涡轮机喷嘴，其中，所述多个涡轮机翼片的每一个具有翼型轮廓区段，所述翼型轮廓区段由表T-I中的一组点通过期望因子来限定，所述一组点包括成对的弦尺寸和厚度尺寸。
3.如权利要求2所述的涡轮机喷嘴，其中，所述成对的弦尺寸和厚度尺寸源自后缘。
4.一种用于空气循环机的涡轮机喷嘴，包括具有多个涡轮机翼片的盘区段，所述多个涡轮机翼片从所述盘区段延伸，所述多个涡轮机翼片的每一个具有翼型轮廓区段，所述翼型轮廓区段由表T-I中的一组点通过期望因子来限定，所述一组点包括成对的弦尺寸和厚度尺寸。
5.如权利要求4所述的涡轮机喷嘴，其中，喉部宽度W限定在所述多个涡轮机翼片的每一个之间，并且所述多个涡轮机翼片的每一个限定相对于所述盘区段的翼片高度H，其中， 比率 W/H 为 0. 745-0. 769。
6.如权利要求4所述的涡轮机喷嘴，其中，由表T-I中的一组点限定的所述翼型轮廓区段由制造公差来调节。
7.如权利要求6所述的涡轮机喷嘴，其中，所述制造公差为约+-0.03英寸(0.76mm)。
8.一种空气循环机，包括压缩机区段；涡轮机区段；和轴向地位于所述风扇区段和所述压缩机区段之间的涡轮机区段，所述涡轮机区段包括涡轮机喷嘴，所述涡轮机喷嘴具有多个涡轮机翼片，所述多个涡轮机翼片各自延伸翼片高度H，喉部宽度W限定在所述多个涡轮机翼片的每一个之间，其中，比率W/H为 0.745-0. 769。
9.如权利要求8所述的空气循环机，其中，所述多个涡轮机翼片的每一个具有翼型轮廓区段，所述翼型轮廓区段由表T-I中的一组点通过期望因子来限定，所述一组点包括成对的弦尺寸和厚度尺寸。
10.如权利要求8所述的空气循环机，其中，所述成对的弦尺寸和厚度尺寸源自后缘。
11.如权利要求8所述的空气循环机，还包括所述涡轮机喷嘴下游的涡轮机护罩。
12.一种在空气循环机中安装涡轮机喷嘴的方法，包括安装涡轮机喷嘴以至少部分地限定涡轮机流径，所述涡轮机喷嘴具有多个涡轮机翼片，所述多个涡轮机翼片各自延伸翼片高度H，喉部宽度W限定在所述多个涡轮机翼片的每一个之间，其中，比率W/H为0. 745-0. 769。
13.如权利要求10所述的方法，还包括将涡轮机护罩安装在所述涡轮机喷嘴的下游。
14.如权利要求11所述的方法，还包括将涡轮机转子安装在所述涡轮机喷嘴的下游并安装到所述涡轮机护罩中。
全文摘要
一种用于空气循环机的涡轮机喷嘴包括具有多个涡轮机翼片的盘区段，所述多个涡轮机翼片各自延伸翼片高度H，喉部宽度W限定在所述多个涡轮机翼片的每一个之间，其中，比率W/H为0.745-0.769。
文档编号F01D9/04GK102562178SQ201110432460
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月21日 优先权日2010年12月21日
发明者D.A.科尔森, H.W.希普斯基 申请人:哈米尔顿森德斯特兰德公司