專利名稱：用于壓縮機(jī)中的推力和軸頸空氣軸承冷卻的推力軸承軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及被包括在壓縮機(jī)中的推力軸承軸，該壓縮機(jī)用于在飛機(jī)中供應(yīng)客艙空氣。
背景技術(shù)：
壓縮機(jī)是已知的并且包括馬達(dá)，馬達(dá)被驅(qū)動以使軸旋轉(zhuǎn)并且進(jìn)而驅(qū)動壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子。通常，軸承被包括在殼體中，其支撐軸以便旋轉(zhuǎn)。一種已知類型的軸承是空氣軸承。在一種已知的空氣軸承中，冷卻空氣被帶入軸承冷卻入口。該冷卻空氣沿推力軸承表面經(jīng)過，然后可在軸和各種殼體部分之間經(jīng)過。推力軸承表面與隨著推力軸旋轉(zhuǎn)的盤隔開。推力軸隨馬達(dá)轉(zhuǎn)子以及壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。推力軸承表面包括盤的軸向側(cè)上的一對表面。空氣沿這兩個表面經(jīng)過。盤的一側(cè)上的空氣沿推力軸的外周邊經(jīng)過，而盤的相對側(cè)上的空氣將會進(jìn)入推力軸中的鉆孔 (bore)。該空氣穿過形成在推力軸的內(nèi)凸緣中的多個孔。然后，該空氣的一部分可徑向向外地穿過軸的圓柱形部分中的孔，同時不同的部分繼續(xù)沿推力軸的鉆孔前進(jìn)。過去，凸緣中的截面流動面積不足以確保充分地空氣流量。

發(fā)明內(nèi)容
一種推力軸具有在一個軸向端部處的放大的盤以提供推力軸承中的旋轉(zhuǎn)表面。第一圓柱形部分從所述盤延伸。第二圓柱形部分具有比所述第一圓柱形部分更小直徑的并且從所述第一圓柱形部分延伸到遠(yuǎn)離所述盤的所述推力軸的端部。所述推力軸具有空心鉆孔，凸緣在所述第一圓柱形部分中的位置處延伸橫穿所述鉆孔。所述凸緣形成有中心孔以及繞所述中心孔周向地間隔的十二個空氣孔，所述中心孔具有第一孔直徑。所述十二個孔形成為具有第二孔直徑，所述第一孔直徑與所述第二孔直徑的比在2. 55和2. 71之間。另外，還公開了軸承組件、壓縮機(jī)以及組裝壓縮機(jī)的方法。另外，還公開和要求保護(hù)軸承組件、壓縮機(jī)以及組裝壓縮機(jī)的方法。從以下說明和附圖可最佳地理解本發(fā)明的這些和其它特征，其后是簡要描述。


圖IA是被包括在客艙空氣供應(yīng)中的壓縮機(jī)的截面圖。圖IB示出了推力軸承的細(xì)節(jié)。圖2是推力軸的透視圖。圖3是穿過圖2的軸的截面圖。圖4是圖2的軸的端視圖。
具體實(shí)施例方式如圖IA所示，壓縮機(jī)20可被包括在客艙空氣供應(yīng)系統(tǒng)21中，用于使空氣通過飛機(jī)的客艙。轉(zhuǎn)子22從入口 M接收待壓縮的空氣，并且將空氣傳送到壓縮機(jī)出口沈。馬達(dá) 28驅(qū)動系桿或驅(qū)動軸30以使轉(zhuǎn)子22旋轉(zhuǎn)?？諝廨S承軸32位于軸頸軸承34的徑向內(nèi)側(cè)。空氣進(jìn)入冷卻入口 36并在推力軸承表面38和推力軸承盤40之間通過，推力軸承盤40與推力軸39相關(guān)聯(lián)?？諝獾囊徊糠盅赝屏S承表面38經(jīng)過，并然后在推力軸39的外周邊和軸頸軸承41之間經(jīng)過。該空氣進(jìn)一步向下游通過，并且越過軸承34。最終，該空氣向外穿過出口 50。如圖IB所示，圖IA的推力軸承表面38被限定在兩個殼體200以及多個褶皺的軸承構(gòu)件202之間。空氣通道被限定在推力軸承盤40和褶皺202之間。此外，另外的空氣通道被限定在褶皺202和殼體200之間?？諝獯┻^空氣通道，一部分在盤40的后側(cè)上進(jìn)入推力軸39的內(nèi)鉆孔300。另一部分在軸頸軸承41上經(jīng)過。軸30具有螺母116，其延伸穿過推力軸39中的中心凸緣121中的孔114。將參照圖2-4說明推力軸39中的流動通道。圖2示出了推力軸39，其具有盤40、第一圓柱形部分113、較小的第二圓柱形部分 100和密封構(gòu)件104，第二圓柱形部分100具有多個徑向延伸孔102。如圖3所示，凸緣121具有多個空氣孔112以及中心螺栓孔114。圖3中的孔的相對尺寸不是按比例的。在一個實(shí)施例中，從第二圓柱形部分100的端部151到凸緣121的開始部分的距離DO是1. 165英寸(2. 96 cm)。如圖4所示，在該實(shí)施例中，中心螺栓孔114的直徑Dl是0. 495英寸(1. 257 cm)。 在該實(shí)施例中，軸向空氣孔112的直徑D2是0. 188英寸(0.478 cm)。在一個實(shí)施例中，至第二圓柱形部分100的內(nèi)周邊的直徑D3是1. 1981英寸(3. 04 cm)?？?12全部繞軸向中心線X等距間隔，從而間隔30°。在實(shí)施例中，Dl與D2的比在2. 55和2. 71之間。在實(shí)施例中，D3與D2的比在6. 20和6. 55之間。如可意識到的，進(jìn)入推力軸39的內(nèi)鉆孔300的空氣可穿過孔112并進(jìn)入第二圓柱形部分100中的空間310。該空氣的一部分可徑向向外地穿過孔102，而另一部分向前延伸朝向馬達(dá)轉(zhuǎn)子320。由孔112所提供的空氣流動通道的增大的容積確保了該空氣的充分流動。如可意識到的，有六個孔102以及十二個空氣孔112。在現(xiàn)有技術(shù)中，凸緣中的空氣孔與孔102的數(shù)量相同。在該實(shí)施例中，空氣孔102的直徑為0. 150英寸(0.381 cm)，從而小于空氣孔112。在組裝壓縮機(jī)的方法中，通過初始地將馬達(dá)轉(zhuǎn)子320放置在液氮中以減小其尺寸，推力軸39被附接到馬達(dá)轉(zhuǎn)子320。然后，推力軸的端部151被安裝在馬達(dá)轉(zhuǎn)子320上的表面上。與此同時，空氣軸承軸32被連接到馬達(dá)轉(zhuǎn)子320的相對端部，并且空氣軸承軸32 的相對端部被固定到壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子22。然后，系軸(tie shaft) 30被定位成穿過轉(zhuǎn)子22、軸 32、轉(zhuǎn)子320以及軸39。然后，螺母116被收緊在系軸30上以將所有部件固定到一起。然后，已組裝的結(jié)構(gòu)可被放置在殼體中，使得殼體部分200和褶皺202與盤40隔開。雖然已經(jīng)公開了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可認(rèn)識到某些修改會落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。為此，應(yīng)研究所附權(quán)利要求以確定本發(fā)明的真實(shí)范圍和內(nèi)容。
權(quán)利要求
1. 一種推力軸，包括軸主體，所述軸主體具有在一個軸向端部處的放大的盤以提供推力軸承中的旋轉(zhuǎn)表從所述盤延伸第一圓柱形部分，以及具有比所述第一圓柱形部分更小直徑的第二圓柱形部分，所述第二圓柱形部分從所述第一圓柱形部分延伸到遠(yuǎn)離所述盤的所述軸的端部； 和所述軸主體具有空心鉆孔，凸緣在所述第一圓柱形部分中的位置處延伸橫穿所述空心鉆孔，所述凸緣形成有中心孔以及繞所述中心孔周向地間隔的十二個孔，所述中心孔具有第一孔直徑，所述十二個孔形成為具有第二孔直徑，所述第一孔直徑與所述第二孔直徑的比在2. 55和2. 71之間。
2.如權(quán)利要求1所述的軸，其中，限定至所述第二圓柱形部分的內(nèi)鉆孔的鉆孔直徑，所述鉆孔直徑與所述第二孔直徑的比在0. 411和0. 415之間。
3.如權(quán)利要求1所述的軸，其中，第二組孔形成在所述第二圓柱形部分的外周邊中，其中，所述第二組孔中的孔的數(shù)量小于12。
4.如權(quán)利要求3所述的軸，其中，所述第二組孔的孔直徑小于所述第二孔直徑。
5.一種推力軸承組件，包括一對推力軸承構(gòu)件，所述一對推力軸承構(gòu)件位于推力軸主體上的盤的相對側(cè)上；所述推力軸主體具有在一個軸向端部處的放大的盤以被定位在所述推力軸承構(gòu)件之間，從所述盤延伸第一圓柱形部分，以及具有比所述第一圓柱形部分更小直徑的第二圓柱形部分，所述第二圓柱形部分從所述第一圓柱形部分延伸到遠(yuǎn)離所述盤的所述軸的端部， 所述推力軸主體具有空心鉆孔，凸緣在所述第一圓柱形部分中的位置處延伸橫穿所述空心鉆孔，所述凸緣形成有中心孔以及繞所述中心孔周向地間隔的十二個孔，所述中心孔具有第一孔直徑，所述十二個孔形成為具有第二孔直徑，所述第一孔直徑與所述第二孔直徑的比在2. 55和2. 71之間。
6.如權(quán)利要求5所述的組件，其中，限定至所述第二圓柱形部分的內(nèi)鉆孔的鉆孔直徑， 所述鉆孔直徑與所述第二孔直徑的比在0. 411和0. 415之間。
7.如權(quán)利要求5所述的組件，其中，所述推力軸承構(gòu)件由褶皺限定，所述褶皺提供空氣通道。
8.如權(quán)利要求5所述的組件，其中，第二組孔形成在所述第二圓柱形部分的外周邊中， 其中，所述第二組孔中的孔的數(shù)量小于12。
9.如權(quán)利要求8所述的組件，其中，所述第二組孔的孔直徑小于所述第二孔直徑。
10.一種用于飛機(jī)中的客艙空氣壓縮機(jī)，包括馬達(dá)，所述馬達(dá)驅(qū)動主軸，所述主軸驅(qū)動壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子；殼體，所述殼體圍住所述馬達(dá)、所述主軸和所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子，并且所述殼體包括兩個相對的殼體部分，其各自提供空氣推力軸承表面；和推力軸主體，所述推力軸主體具有在一個端部處的放大的盤，定位在所述相對的殼體部分之間以限定推力軸承表面，從所述盤延伸第一圓柱形部分，以及具有比所述第一圓柱形部分更小直徑的第二圓柱形部分，所述第二圓柱形部分從所述第一圓柱形部分延伸到遠(yuǎn)離所述盤的所述軸的端部，所述推力軸主體具有空心鉆孔，凸緣在所述第一圓柱形部分中的位置處延伸橫穿所述空心鉆孔，所述凸緣形成有中心孔以及繞所述中心孔周向地間隔的十二個孔，所述中心孔具有第一孔直徑，所述十二個孔形成為具有第二孔直徑，所述第一孔直徑與所述第二孔直徑的比在2. 55和2. 71之間，并且所述主軸延伸穿過所述中心孔以固定所述推力軸主體以隨所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
11.如權(quán)利要求10所述的壓縮機(jī)，其中，限定至所述第二圓柱形部分的內(nèi)鉆孔的鉆孔直徑，所述鉆孔直徑與所述第二孔直徑的比在0. 411和0. 415之間。
12.如權(quán)利要求10所述的壓縮機(jī)，其中，所述推力軸承構(gòu)件由褶皺限定，所述褶皺提供空氣通道。
13.如權(quán)利要求10所述的壓縮機(jī)，其中，第二組孔形成在所述第二圓柱形部分的外周邊中，其中，所述第二組孔中的孔的數(shù)量小于12。
14.如權(quán)利要求13所述的壓縮機(jī)，其中，所述第二組孔的孔直徑小于所述第二孔直徑。
15.如權(quán)利要求10所述的壓縮機(jī)，其中，所述第二圓柱形部分具有遠(yuǎn)離所述凸緣的端部，其被固定在所述馬達(dá)的轉(zhuǎn)子上，并且所述主軸延伸穿過所述中心孔并且將所述推力軸、 所述馬達(dá)轉(zhuǎn)子和所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子固定到一起以一起旋轉(zhuǎn)。
16.一種組裝壓縮機(jī)的方法，包括步驟(a)提供推力軸主體，所述推力軸主體具有在一個軸向端部處的放大的盤以提供推力軸承中的旋轉(zhuǎn)表面，從所述盤延伸第一圓柱形部分，以及具有比所述第一圓柱形部分更小直徑的第二圓柱形部分，所述第二圓柱形部分從所述第一圓柱形部分延伸到遠(yuǎn)離所述盤的所述軸的端部；和所述軸具有空心鉆孔，凸緣在所述第一圓柱形部分中的位置處延伸橫穿所述空心鉆孔，所述凸緣形成有中心孔以及繞所述中心孔周向地間隔的十二個孔，所述中心孔具有第一孔直徑，所述十二個孔形成為具有第二孔直徑，所述第一孔直徑與所述第二孔直徑的比在2. 55和2. 71之間；(b)固定所述推力軸主體以隨馬達(dá)轉(zhuǎn)子和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，并且將所述推力軸承軸盤定位成在兩個殼體部分之間，所述兩個殼體部分各自與所述盤聯(lián)合限定推力軸承表面；以及(c)使主軸延伸穿過所述中心孔并且將螺母固定在所述主軸上以固定所述主軸、所述推力軸主體、所述馬達(dá)轉(zhuǎn)子和所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子以一起旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于壓縮機(jī)中的推力和軸頸空氣軸承冷卻的推力軸承軸，具體地，一種推力軸具有在一個軸向端部處的放大的盤以提供推力軸承中的旋轉(zhuǎn)表面。第一圓柱形部分從所述盤延伸。第二圓柱形部分具有比所述第一圓柱形部分更小直徑的并且從所述第一圓柱形部分延伸到遠(yuǎn)離所述盤的所述推力軸的端部。所述推力軸具有空心鉆孔，凸緣在所述第一圓柱形部分中的位置處延伸橫穿所述鉆孔。所述凸緣形成有中心孔以及繞所述中心孔周向地間隔的十二個空氣孔，所述中心孔具有第一孔直徑。所述十二個孔形成為具有第二孔直徑，所述第一孔直徑與所述第二孔直徑的比在2.55和2.71之間。另外，還公開了軸承組件、壓縮機(jī)以及組裝壓縮機(jī)的方法。
文檔編號F04D29/056GK102400943SQ20111027288
公開日2012年4月4日 申請日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月15日
發(fā)明者J. 默里特 B., M. 比爾斯 C. 申請人:哈米爾頓森德斯特蘭德公司