專利名稱：空氣循環(huán)機系桿的制作方法
技術領域：
本公開涉及用于空氣循環(huán)機的系桿，所述空氣循環(huán)機將空氣供應到例如飛機機艙。
背景技術：
已知的空氣循環(huán)機包括渦輪轉子，該渦輪轉子經由軸組件驅動壓縮機轉子?？諝庋h(huán)機將渦輪轉子容納在渦輪區(qū)段中并且將壓縮機轉子容納在壓縮機區(qū)段中。在旋轉期間，軸承可旋轉地支撐軸組件。
軸組件包括被接收在軸頸軸中的系桿。該系桿將軸組件、渦輪轉子、壓縮機轉子等夾持到一起。使用相對高的夾持力來促進各種部件隨軸組件一起旋轉，如同單一的旋轉單元。系桿的尺寸通?；谄谕膴A持力以及到其他部件的期望間隙。在操作期間，諧振導致以典型操作速度旋轉的一些系桿變得不平衡并且不期望地振動。

發(fā)明內容
一種空氣循環(huán)機的示例性軸組件包括圓柱體，所述圓柱體可旋轉地聯(lián)接壓縮機轉子、渦輪轉子和風扇轉子。所述圓柱體具有軸向長度和直徑。所述軸向長度與所述直徑的比率為從34. 82到35. 18。一種示例性空氣循環(huán)機包括具有壓縮機轉子的壓縮機區(qū)段和具有渦輪轉子的渦輪區(qū)段。軸組件將所述壓縮機轉子可旋轉地聯(lián)接到所述渦輪轉子。所述軸組件的系桿具有長度和直徑。所述長度與所述直徑的比率為從34. 82到35. 18?！N在空氣循環(huán)機中安裝系桿的示例性方法包括提供圓柱體，所述圓柱體可旋轉地聯(lián)接壓縮機轉子、渦輪轉子和風扇轉子中的至少一個。所述圓柱體具有軸向地位于第一和第二連接部分之間的主要部分。所述主要部分具有軸向長度和直徑。所述主要部分的軸向長度與所述主要部分的直徑的比率為從28. 42到28. 98。所述方法包括將所述圓柱體定位在軸頸軸中。所述方法還包括將夾持構件固定到所述第一連接部分、所述第二連接部分或二者，以相對于所述圓柱體固定所述壓縮機轉子、所述渦輪轉子和所述風扇轉子。一種用于空氣循環(huán)機的示例性系桿組件包括圓柱體，所述圓柱體可旋轉地聯(lián)接壓縮機轉子、渦輪轉子和風扇轉子。所述圓柱體具有軸向長度和直徑。所述軸向長度與所述直徑的比率為從34. 82到35. 18。


本領域技術人員將從詳細描述明白所公開示例的各種特征和優(yōu)點。詳細描述的附圖可簡要介紹如下
圖I示出了用于供應空氣的示例性空氣循環(huán)機的剖面 圖2是圖I的空氣循環(huán)機中使用的可旋轉組件的透視圖；圖3是在圖2中的線3-3處的剖面 圖4示出了圖I的空氣循環(huán)機的系桿的側視 圖5示出了在圖4中的線5-5處的剖面圖。
具體實施例方式圖I示出了示例性空氣循環(huán)機20 (“ACM”)，其被包括在交通工具的空氣供應系統(tǒng)22中，所述交通工具例如是飛機、直升飛機或者陸基交通工具。在該示例中，ACM 20將空氣供應到飛機機艙。示例性ACM 20包括壓縮機區(qū)段24、渦輪區(qū)段26和風扇區(qū)段28。主軸組件30沿 著軸線A延伸穿過這些區(qū)段?？諝廨S承可支撐該示例性主軸組件30。壓縮機區(qū)段24包括壓縮機轉子32。渦輪區(qū)段26包括渦輪轉子34。風扇區(qū)段28包括風扇轉子36。壓縮機轉子32、渦輪轉子34和風扇轉子36隨主軸組件30繞軸線A —起旋轉。壓縮機轉子32、渦輪轉子34、風扇轉子36和主軸組件30 —起建立了 ACM 20的旋轉性組件40?，F(xiàn)在參照圖2-5并繼續(xù)參照圖I，示例性軸組件30包括系桿46。系桿46的一部分被接收在軸頸軸48中。系桿46的其他部分被接收在壓縮機轉子32、渦輪轉子34、風扇轉子36等的孔中。軸組件30限定了在系桿46的徑向外側的環(huán)形流動路徑50。在操作期間，空氣沿著該環(huán)形流動路徑傳輸以冷卻可旋轉地支撐軸組件30的軸承。在該示例中，環(huán)形流動路徑50并不軸向地延伸經過風扇轉子36或壓縮機轉子32。在系桿46和風扇轉子36之間或者在系桿46和壓縮機轉子32之間存在非常小的徑向間隙，這防止了環(huán)形流動路徑50中的空氣運動到這些區(qū)域中。示例性系桿46包括第一和第二連接部分52和54以及主要部分56。主要部分56軸向地位于第一和第二連接部分52和54之間。在該示例中，第一和第二連接部分52和54的一些區(qū)域包括螺紋。諸如螺母58和60的連接構件被分別固定到第一和第二連接部分52和54。在該示例中，螺母58和60被收緊以軸向地夾持壓縮機轉子32、渦輪轉子34、風扇轉子36和軸頸軸48。夾持載荷在ACM 20的操作期間保持住這些部件。夾持載荷導致軸組件30、渦輪轉子34、壓縮機轉子32等作為ACM 20的旋轉性組件40 —起旋轉。連接部分52和54不同于主要部分56，因為連接部分52和54用于將系桿46連接到軸組件30的剩余部分，而主要部分56不是這樣。在典型的操作期間，該示例性ACM 20的旋轉性組件40的最大旋轉速度大約為82000轉每分鐘。對于該示例性ACM 20而言，100000轉每分鐘是絕對最大旋轉速度。在其他示例中，ACM 20以其他速度旋轉，并且具有不同的絕對最大旋轉速度。 7]\例性系桿46具有總長L。在該不例中，總長L為9. 450英寸(24. 003厘米)±0. 030英寸(O. 076厘米)。在該示例中，主要部分56的長度L1從7. 69英寸(19. 532厘米)變化到7. 81英寸(19. 837厘米)。第一和第二連接部分52和54各自具有的長度L2為
O.850 英寸(2. 160 厘米)±0. 015 英寸(O. 0381 厘米)。而且，在該示例中，主要部分56的直徑D為O. 2700英寸(O. 6858厘米)±0.0005英寸(O. 0013厘米)。在一些區(qū)域中，例如在風扇轉子36和壓縮機轉子32附近，由于到這些部件的相對緊的間隙，主要部分56的直徑D可以被更緊地控制。連接部分52和54的直
徑通常小于直徑D。在示例性系桿46中，總長L與直徑D的比率受到控制。將長度L與直徑D的比率保持在特定范圍內能夠防止系桿46在ACM 20的操作期間進入駐留模式(resident mode)。駐留模式取決于圓柱體的長度和直徑。在該示例中，總長L與主要部分56的直徑D的比率為從34. 82到35. 18。而且，中間部分長度L1與主要部分56的直徑的比率為從28. 42到28. 98。前面的描述本質上是示例性的而非限制性的。本領域技術人員將會明白所公開示例的變型和修改，其不必偏離本公開的實質內容。因此，僅可通過研究所附權利要求來確定 給予本公開的法律保護范圍。
權利要求
1.一種空氣循環(huán)機的軸組件，包括 圓柱體，所述圓柱體可旋轉地聯(lián)接壓縮機轉子、渦輪轉子和風扇轉子，所述圓柱體具有軸向長度和直徑，其中，所述軸向長度與所述直徑的比率為從34. 82到35. 18。
2.如權利要求I所述的軸組件，其中，所述圓柱體包括第一和第二連接部分以及軸向地位于所述第一和第二連接部分之間的主要部分，其中，所述直徑是所述主要部分的直徑。
3.如權利要求2所述的軸組件，其中，所述第一和第二連接部分具有螺紋。
4.如權利要求2所述的軸組件，其中，所述第一和第二連接部分具有第二直徑，所述第二直徑小于所述主要部分的直徑。
5.如權利要求2所述的軸組件，其中，所述主要部分的軸向長度與所述主要部分的直徑的比率為從28. 42到28. 98。
6.如權利要求2所述的軸組件，其中，所述第一和第二連接部分具有螺紋。
7.如權利要求I所述的軸組件，其中，所述圓柱體被接收在圓柱形殼體中，并且在所述圓柱體和所述圓柱形殼體之間建立了環(huán)形流動路徑。
8.—種空氣循環(huán)機，包括 具有壓縮機轉子的壓縮機區(qū)段； 具有渦輪轉子的渦輪區(qū)段；和 軸組件，所述軸組件將所述壓縮機轉子可旋轉地聯(lián)接到所述渦輪轉子，其中，所述軸組件的系桿具有長度和直徑，并且所述長度與所述直徑的比率為從34. 82到35. 18。
9.如權利要求8所述的空氣循環(huán)機，其中，所述空氣循環(huán)機將空氣供應到飛機的機艙。
10.如權利要求8所述的空氣循環(huán)機，其中，所述長度是總長，并且所述直徑是所述軸組件的主要部分的直徑。
11.如權利要求10所述的空氣循環(huán)機，其中，所述主要部分的軸向長度與所述主要部分的直徑的比率為從28. 42到28. 98。
12.如權利要求8所述的空氣循環(huán)機，其中，所述軸組件還包括軸頸軸，并且所述系桿被接收在所述軸頸軸中。
13.如權利要求8所述的空氣循環(huán)機，包括固定到所述系桿的第一和第二連接部分的夾持構件，所述夾持構件施加載荷以相對于所述系桿固定所述壓縮機轉子和所述渦輪轉子。
14.一種在空氣循環(huán)機中安裝系桿的方法,包括 (a)提供圓柱體，所述圓柱體可旋轉地聯(lián)接壓縮機轉子、渦輪轉子和風扇轉子中的至少一個，所述圓柱體具有軸向地位于第一和第二連接部分之間的主要部分，所述主要部分具有軸向長度和直徑，其中，所述主要部分的軸向長度與所述主要部分的直徑的比率為從28. 42 到 28. 98 ； (b)將所述圓柱體定位在軸頸軸中； (c)將夾持構件固定到所述第一連接部分、所述第二連接部分或二者，以相對于所述圓柱體固定所述壓縮機轉子、所述渦輪轉子、所述風扇轉子或這些轉子的一些組合。
15.如權利要求14所述的方法，其中，所述圓柱體的總軸向長度與所述主要部分的直徑的比率為從34. 82到35. 18。
16.—種用于空氣循環(huán)機的系桿組件,包括圓柱體，所述圓柱體可旋轉地聯(lián)接壓縮機轉子、渦輪轉子和風扇轉子，所述圓柱體具有軸向長度和直徑，其中，所述軸向長度與所述直徑的比率為從34. 82到35. 18。
17.如權利要求16所述的系桿組件，其中，所述主要部分的軸向長度與所述主要部分的直徑的比率為從28. 42到28. 98。
18.如權利要求16所述的系桿組件，其中，所述圓柱體包括第一和第二連接部分以及軸向地位于所述第一和第二連接部分之間的主要部分，其中，所述直徑是所述主要部分的直徑。
全文摘要
本發(fā)明涉及空氣循環(huán)機系桿。具體地，一種空氣循環(huán)機的示例性軸組件包括圓柱體，所述圓柱體可旋轉地聯(lián)接壓縮機轉子、渦輪轉子和風扇轉子。所述圓柱體具有軸向長度和直徑。所述軸向長度與所述直徑的比率為從34.82到35.18。
文檔編號F04D29/05GK102966587SQ20121031194
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月29日 優(yōu)先權日2011年8月29日
發(fā)明者D.A.科爾森, C.M.比爾斯 申請人:哈米爾頓森德斯特蘭德公司