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1、(10)申请公布号 CN 103573309 A (43)申请公布日 2014.02.12 CN 103573309 A (21)申请号 201310318559.4 (22)申请日 2013.07.26 13/559,976 2012.07.27 US F01D 25/24(2006.01) (71)申请人 哈米尔顿森德斯特兰德公司 地址 美国康涅狄格州 (72)发明人 E. 什拉巴什 B.J. 默里特 (74)专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公 司 72001 代理人 周春梅 傅永霄 (54) 发明名称 用于空气循环机的涡轮机壳体 (57) 摘要 本发明涉及用于空气循环机的涡轮机壳体。
2、。 用于空气循环机的涡轮机入口壳体包括壳体主 体， 其围绕中心轴线延伸并且接收涡轮机转子。 入 口管道延伸远离壳体主体以提供用于将空气传送 到位于壳体主体内的腔中的入口管道。多个螺栓 孔凸台形成在入口壳体的下游面上。螺栓孔凸台 将接收螺栓以将出口壳体固定到入口壳体。多个 凸台具有倾斜表面， 其径向向外延伸的程度大于 第二多个凸台。多个倾斜凸台在下游面与管道之 间延伸。 倾斜凸台具有前凸台部和倾斜表面， 倾斜 表面以在 50 度与 54 度之间的角度从前凸台部的 上游端延伸。弯曲表面从倾斜表面的上游端弯曲 以合并到管道中。还公开并要求保护涡轮机级和 空气循环机。 (30)优先权数据 (51)In。
3、t.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 2 页 附图 6 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书2页 附图6页 (10)申请公布号 CN 103573309 A CN 103573309 A 1/2 页 2 1. 一种用于空气循环机的涡轮机入口壳体， 包括 ： 壳体主体和入口管道， 所述壳体主体围绕中心轴线延伸并且用于接收涡轮机转子， 所 述入口管道延伸远离所述壳体主体， 用于将空气传送到位于所述壳体主体内的腔中 ； 以及 所述壳体主体的下游面， 用于面对出口壳体， 以及所述管道位于所述下游面的上游 ； 多个螺栓孔凸台， 形成在所述壳体主体的所述。
4、下游面上， 所述螺栓孔凸台用于接收螺 栓以将出口壳体固定到所述涡轮机入口壳体上， 以及所述多个凸台中的第一多个凸台具有 倾斜表面， 所述倾斜表面径向向外延伸的程度大于所述多个凸台中的第二多个凸台， 以及 倾斜的所述第一多个凸台在所述下游面与所述管道之间延伸， 并且所述倾斜凸台具有前凸 台部、 倾斜表面和弯曲表面， 所述倾斜表面以在50度与54度之间的角度从所述前凸台面的 上游端延伸， 所述弯曲表面从所述倾斜表面的上游端弯曲以合并到所述管道中。 2. 根据权利要求 1 所述的入口壳体， 其中， 从所述中心轴线至所述倾斜表面的上游端 垂直地测量的距离与形成于所述倾斜凸台中的螺栓孔的直径的比在 4.。
5、2 和 4.4 之间。 3. 根据权利要求 2 所述的入口壳体， 其中， 所述管道的直径与所述壳体主体中的壁的 厚度的比在 39.3 和 39.8 之间。 4. 根据权利要求 3 所述的入口壳体， 其中， 从所述中心轴线至所述倾斜表面的上游端 垂直地测量的距离与所述壳体主体中的所述壁的所述厚度的所述比在 8.8 和 9.3 之间。 5. 根据权利要求 1 所述的入口壳体， 其中， 所述管道的直径与所述壳体主体中的壁的 厚度的比在 39.3 和 39.8 之间。 6. 根据权利要求 1 所述的入口壳体， 其中， 从所述中心轴线至所述倾斜表面的上游端 垂直地测量的距离与所述壳体主体中的所述壁的厚度。
6、的比在 8.8 和 9.3 之间。 7. 一种空气循环机， 所述空气循环机包括 ： 第一级涡轮机转子、 第二级涡轮机机转子和压缩机转子， 所述第一级涡轮机转子和所 述第二级涡轮机转子被固定以驱动轴， 以及所述压缩机转子被固定以随所述轴旋转， 并且 所述压缩机转子在轴向上位于所述第一级涡轮机转子和所述第二级涡轮机转子中间 ； 所述第一级涡轮机转子具有第一级壳体， 所述压缩机转子具有压缩机壳体， 所述第二 级涡轮机具有第二级涡轮机壳体， 其中， 所述第二级涡轮机转子包括用螺栓连接到入口壳 体的出口壳体 ； 以及 所述入口壳体具有壳体主体和入口管道， 所述壳体主体围绕中心轴线延伸并且用于接 收涡轮机。
7、转子， 所述入口管道延伸远离所述壳体主体， 用于将空气传送到位于所述壳体主 体内的腔中 ； 所述壳体主体的下游面， 用于面对出口壳体， 并且所述管道位于所述下游面的上游 ； 以 及 多个螺栓孔凸台， 形成在所述壳体主体的所述下游面上， 所述螺栓孔凸台用于接收螺 栓以将出口壳体固定到所述涡轮机入口壳体上， 以及所述多个凸台中的第一多个凸台具有 倾斜表面， 所述倾斜表面径向向外延伸的程度大于所述多个凸台中的第二多个凸台， 以及 倾斜的所述第一多个凸台在所述下游面与所述管道之间延伸， 并且所述倾斜凸台具有前凸 台部、 倾斜表面和弯曲表面， 所述倾斜表面以在50度与54度之间的角度从所述前凸台面的 上。
8、游端延伸， 所述弯曲表面从所述倾斜表面的上游端弯曲以合并到所述管道中。 8. 根据权利要求 7 所述的空气循环机， 其中， 从所述中心轴线至所述倾斜表面的上游 权 利 要 求 书 CN 103573309 A 2 2/2 页 3 端垂直地测量的距离与形成于所述倾斜凸台中的螺栓孔的直径的比在 4.2 和 4.4 之间。 9. 根据权利要求 8 所述的空气循环机， 其中， 所述管道的直径与所述壳体主体中的壁 的厚度的比在 39.3 和 39.8 之间。 10. 根据权利要求 9 所述的空气循环机， 其中， 从所述中心轴线至所述倾斜表面的上游 端垂直地测量的距离与所述壳体主体中的所述壁的所述厚度的所。
9、述比在 8.8 和 9.3 之间。 11. 根据权利要求 7 所述的空气循环机， 其中， 所述管道的直径与所述壳体主体中的壁 的厚度的比在 39.3 和 39.8 之间。 12. 根据权利要求 7 所述的空气循环机， 其中， 从所述中心轴线至所述倾斜表面的上游 端垂直地测量的距离与所述壳体主体中的所述壁的厚度的比在 8.8 和 9.3 之间。 13. 一种用于空气循环机的第二级涡轮机， 包括 ： 被接收在出口壳体和入口壳体之间的涡轮机转子， 所述出口壳体和所述入口壳体由螺 栓连接 ； 以及 所述入口壳体具有壳体主体和入口管道， 所述壳体主体围绕中心轴线延伸并且用于接 收涡轮机转子， 所述入口管。
10、道延伸远离所述壳体主体， 用于将空气传送到位于所述壳体主 体内的腔中 ； 以及 所述壳体主体的下游面， 用于面对出口壳体， 并且所述管道位于所述下游面的上游 ； 多个螺栓孔凸台， 形成在所述壳体主体的所述下游面上， 所述螺栓孔凸台用于接收螺 栓以将出口壳体固定到所述涡轮机入口壳体上， 以及所述多个凸台中的第一多个凸台具有 倾斜表面， 所述倾斜表面径向向外延伸的程度大于所述多个凸台中的第二多个凸台， 以及 倾斜的所述第一多个凸台在所述下游面与所述管道之间延伸， 并且所述倾斜凸台具有前凸 台部、 倾斜表面和弯曲表面， 所述倾斜表面以在50度与54度之间的角度从所述前凸台部的 上游端延伸， 所述弯曲。
11、表面从所述倾斜表面的上游端弯曲以合并到所述管道中。 14. 根据权利要求 13 所述的第二级涡轮机， 其中， 从所述外部轴线至所述倾斜表面的 上游端垂直地测量的距离与形成于所述倾斜凸台中的螺栓孔的直径的比在 4.2 和 4.4 之 间。 15. 根据权利要求 14 所述的第二级涡轮机， 其中， 所述管道的直径与所述壳体主体中 的壁的厚度的比在 39.3 和 39.8 之间。 16. 根据权利要求 15 所述的第二级涡轮机， 其中， 从所述中心轴线至所述倾斜表面的 上游端垂直地测量的距离与所述壳体主体中的所述壁的所述厚度的所述比在8.8和9.3之 间。 17. 根据权利要求 13 所述的第二级涡。
12、轮机， 其中， 所述管道的直径与所述壳体主体中 的壁的厚度的比在 39.3 和 39.8 之间。 18. 根据权利要求 13 所述的第二级涡轮机， 其中， 从所述中心轴线至所述倾斜表面的 上游端垂直地测量的距离与所述壳体主体中的所述壁的厚度的比在 8.8 和 9.3 之间。 权 利 要 求 书 CN 103573309 A 3 1/2 页 4 用于空气循环机的涡轮机壳体 技术领域 0001 本申请涉及将被结合到空气循环机中的独特涡轮机壳体。 背景技术 0002 空气循环机是已知的， 并且典型地包括安装在该空气循环机的相反两端处的一对 涡轮机级， 该对涡轮机级驱动公共轴。 压缩机被安装在这两个涡。
13、轮机中间， 并且由涡轮机连 同所述轴一起被驱动。 0003 典型地， 涡轮机可能暴露于冲压空气， 例如所述冲压空气可能存在于移动的飞行 器外部。 该空气被传输到第一涡轮机级中， 驱动该涡轮机级旋转， 并且然后该空气向下游传 送到第二涡轮机级。 0004 压缩机压缩空气， 该空气可被传输用于飞行器的舱室中或用于飞行器上的其他用 途。 0005 壳体与三个部分中的每个都相关。 发明内容 0006 用于空气循环机的涡轮机入口壳体具有壳体主体， 所述壳体主体围绕中心轴线延 伸并且接收涡轮机转子。 入口管道延伸远离所述壳体主体以提供用于将空气传送到位于所 述壳体主体内的腔中的入口管道。多个螺栓孔凸台形成。
14、在入口壳体的下游面上。螺栓孔凸 台将接收螺栓以将出口壳体固定到入口壳体。多个凸台具有倾斜表面， 倾斜表面径向向外 延伸的程度大于第二多个凸台。多个倾斜凸台在下游面与管道之间延伸。倾斜凸台具有前 凸台部和倾斜表面， 倾斜表面以在 50 度与 54 度之间的角度从前凸台部的上游端延伸。弯 曲表面从所述倾斜表面的上游端弯曲以合并到所述管道中。 还公开并要求保护涡轮机级和 空气循环机。 0007 本发明的这些以及其他特征从下述说明书和附图将被更好地理解， 下述是其简要 说明。 附图说明 0008 图 1 示出了外部组装的空气循环机。 0009 图 2 是贯穿空气循环机的截面图。 0010 图 3 示出。
15、了第二级涡轮机壳体的细节。 0011 图 4 是图 3 的壳体的正视图。 0012 图 5 示出了涡轮机壳体的细节。 0013 图 6 示出了壳体的另一细节。 具体实施方式 0014 在图1和图2中示出了空气循环机20， 所述空气循环机具有容纳压缩机转子24的 说 明 书 CN 103573309 A 4 2/2 页 5 压缩机壳体 22。压缩机转子 24 由轴 25 驱动。高压涡轮机级由一对壳体 125 和 26 来提供。 壳体 125 和 26 相结合来容纳涡轮机转子 28， 所述涡轮机转子驱动轴 25。 0015 第二级涡轮机包括转子34， 所述转子被包围在入口壳体30和出口壳体32之间。
16、， 其 也驱动轴 25。转子 34 被容纳在位于壳体 30 内的腔或室 1004 中。 0016 如图所示， 入口壳体 30 包括管道 40， 所述管道在第一涡轮机转子 28 下游接收空 气。入口壳体 30 可被称为处于出口壳体 32 的 “上游” ， 这是因为空气被接收在管道 40 中、 经过第二级转子 34 并且通过出口壳体 32 离开。 0017 图 3 示出了入口壳体 30。管道 40 具有内部流动通道 42。设置多个凸台 44 和 46 接收螺栓， 以将壳体 32 固定到壳体 30 上。在一定意义上， 凸台 44 和 46 可被称为形成在壳 体 30 的位于 “下游” 的面 100 。
17、上， 这是因为该面连接到出口壳体 32。如从图 3 可理解的， 凸 台 44 是大致圆柱形的， 但与管道 40 相关联的凸台 46 具有倾斜的径向向外延伸的表面， 这 将在下文被更好地阐述。凸台 46 延伸到它们合并到管道 40 中的点 102。该点 1002 会被称 为处于下游面 100 的上游。 0018 图 4 示出了入口壳体 30 的细节。如图所示， 管道 40 具有直径 d1。主壳体部具有 从中心 x 开始的内部半径 R1， 所述中心 x 将是转子 24 的旋转轴线。壳体 30 的壁 100 具有 厚度 t1。在实施方式中， d1可以是 4.75 英寸 （12.0 cm） 、 R1是。
18、 7.55 英寸 （19.1 cm） 并且 t1 是 0.12 英寸 （0.30 cm） 。 0019 如图 5 所示， 倾斜凸台 46 包括接收螺栓孔 50 的前凸台部 52。倾斜表面 56 于部分 52 向内或向上游开始。倾斜表面 56 相对于螺栓孔 50 的中心 y 具有角度 A。在一个实施方 式中， A 是 52 度。在实施方式中， 角度 A 在 50 度和 54 度之间。在点 58 处， 带角度表面结 束， 并且会合到管道 40 中的弯曲倾斜表面开始。 0020 螺栓孔 50 的直径是 d2。距离 t2被限定从螺栓孔 50 的中心线 y 径向向外至倾斜表 面 56 的端点 58。在实。
19、施方式中， t2是 1.08 英寸 （2.74 cm） 并且 d2是 0.25 英寸 （0.6 cm） 。 0021 在实施方式中， t2与 d2的比在 4.2 和 4.4 之间。t2与 t1的比在 8.8 和 9.3 之间。 d1与 t1的比在 39.3 与 39.8 之间。 0022 如图 6 所示， 存在围绕壳体 30 周向隔开的 17 个凸台 44/46。两个倾斜凸台 46 被 限定为相对于半径 T 以角度 B 和 C 对中， 所述半径 T 从壳体 30 的中心 x 延伸并且延伸成垂 直于管道 40 的外表面。在一个实施方式中， B 是 16.5 度并且 C 是 37.7 度。在实施方。
20、式中， B 可以在 16.45 度和 16.55 度之间， 并且 C 可以在 37.65 度和 37.75 度之间。 0023 上述公开的壳体相对于现有技术具有有利的特征。具体地， 倾斜凸台操作以在高 度受应力的区域中提供附加稳定性， 在所述区域中， 螺栓孔 46 将被固定到管道中。本文所 公开的各种几何尺寸提供将能够抵挡应力的壳体， 但是还使用减少量的材料。 0024 虽然已经公开了本发明的实施方式， 但是本领域普通技术人员会认识到， 一些修 改会落入本发明的范围内。鉴于此， 下述权利要求书应当被研究以确定本发明的实质范围 和内容。 说 明 书 CN 103573309 A 5 1/6 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 103573309 A 6 2/6 页 7 图 2 说 明 书 附 图 CN 103573309 A 7 3/6 页 8 图 3 说 明 书 附 图 CN 103573309 A 8 4/6 页 9 图 4 说 明 书 附 图 CN 103573309 A 9 5/6 页 10 图 5 说 明 书 附 图 CN 103573309 A 10 6/6 页 11 图 6 说 明 书 附 图 CN 103573309 A 11 。