CN102563074A - 空气循环机密封板和密封带 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了空气循环机密封板和密封带。空气循环机包括涡轮外壳和压缩机外壳，分别具有涡轮和压缩机。绝缘体密封板紧固于涡轮外壳与压缩机外壳之间。绝缘体密封板具有孔。密封件具有接合孔的外径。密封件还包括设于限定第一宽度的侧边之间的内径。内径提供密封件且被配置成接合旋转表面。外径比内径提供第一比率1.30-1.31。内径比第一宽度提供第二比率1.59-1.61。转子轴安置于密封件中且包括从转子轴向密封带延伸的刀刃。转子轴支承涡轮和压缩机。

Description

空气循环机密封板和密封带
技术领域
本公开内容涉及设于空气循环机的轴与外壳之间的密封件。
背景技术
空气循环机可包括离心压缩机和离心涡轮，其安装成在外壳内的轴上共同旋转。离心压缩机进一步压缩被部分压缩的空气（诸如从燃气轮机发动机的压缩机接收的排出空气）。压缩空气在返回到离心涡轮之前排放到下游热交换器或其它用途。压缩空气在涡轮中膨胀从而驱动压缩机。从涡轮输出的空气可用作交通工具，诸如航空器舱室的空气供应。
轴由外壳内的空气轴承旋转地支承。在轴与外壳之间使用多种密封件以相对于外壳密封该轴。一些现有的密封件具有3.460/0.685/0.16英寸(87.88/17.40/4.1 mm)、2.706/0.370/0.21英寸 (68.73/9.40/5.3 mm)或1.875/0.455/0.14英寸 (47.63/11.30/3.6 mm)的外径/长度/宽度。
发明内容
空气循环机包括分别具有涡轮和压缩机的涡轮外壳和压缩机外壳。绝缘体密封板紧固于涡轮外壳与压缩机外壳之间。绝缘体密封板具有孔。
密封件具有接合该孔的外径。密封件还包括设于限定第一宽度的侧边之间的内径。内径提供密封件且被配置成接合旋转表面。外径比内径提供第一比率1.30-1.31。内径比第一宽度提供第二比率1.59-1.61。
转子轴安置于密封件中且包括从转子轴延伸到密封带的刀刃。转子轴支承涡轮和压缩机。
附图说明
通过参考下文的发明详述结合附图考虑来进一步理解本公开内容，在附图中：
图1为实例空气循环机的截面图；
图2为图1的ACM的一部分的放大截面图；
图3为图2所示的密封件的另一放大截面图。
具体实施方式
图1示出空气循环机（ACM）10，其具有压缩机12，压缩机12通过轴16联接到涡轮14以绕轴线A一起旋转，轴16例如为不锈钢的。涡轮14合并到舱室空气供应***13内以例如向航空器提供被调节的空气。由轴16支承的风扇15在舱室空气供应***13内循环被调节的空气。
ACM 10由多个部分构成以便于组装。举例而言，ACM 10包括带入口的外壳21、压缩机、涡轮和轴承外壳部分22、24、26、28。实例轴16也由多个部分构成。举例而言，压缩机12安装于第一轴部分17上且布置于入口外壳部分22内；涡轮14安装于涡轮外壳部分26内第一轴部分17与第二轴部分18之间；以及，第三轴部分19安装于轴承外壳部分28内。系杆20将压缩机12、涡轮14、风扇15和第一轴部分17、第二轴部分18和第三轴部分19固定到彼此。
轴颈轴承30分别在涡轮外壳部分26和轴承外壳部分28内旋转地支承第二轴部分18和第三轴部分19。推力叶轮（runner）31从第三轴部分19在径向延伸且在轴向布置于推力轴承32之间。固持板50由第一紧固件54固定到轴承外壳部分28上推力叶轮31和推力轴承32附近。入口板52在推力叶轮31的径向外部设于轴承外壳部分28与固持板50之间以控制润滑空气到推力轴承32的流动。第二紧固件56将轴承和涡轮外壳部分28、26固定到彼此。
外壳部分相对于彼此密封以在ACM 10内的所需通路内包含压缩空气。但是，密封件也可被设计成控制自ACM 10内的压缩机12和涡轮14的空气泄漏量以润滑轴颈轴承30和推力轴承32。在该实例中，第一密封件34布置于第一轴部分17与中间外壳部分60之间；第二密封件36和第三密封件38布置于第二轴部分18与涡轮外壳部分26之间；以及，第四密封件40布置于第三轴部分19与轴承外壳部分28之间。
入口外壳部分22提供压缩机入口42，且压缩机外壳部分24提供压缩机出口44。涡轮外壳部分26包括第一涡轮外壳部分26a和第二涡轮外壳部分26b，涡轮外壳部分26提供涡轮入口46和涡轮出口48。第三紧固件58将涡轮外壳部分26和中间外壳部分60固定到彼此，且第四紧固件62将入口外壳部分22和涡轮外壳部分26固定到彼此。
密封板64由第五紧固件66固定于压缩机外壳部分24与涡轮外壳部分26之间。空气流入到压缩机入口42内且离心地压缩到压缩机出口44，在此，其按路线发送到涡轮入口46。压缩空气通过涡轮14膨胀且从涡轮出口48离开。
中间外壳部分或绝缘体密封板60支承第一密封件34，第一密封件34由聚酰亚胺材料构成。第一密封件34包括密封带，密封带与第一轴部分17上的刀刃72合作以在ACM 10内密封空气，同时允许一些空气泄漏以所需速率经过第一密封件34。第一密封件34在图2和图3中更详细地示出且由环形主体提供，环形主体具有外径OD和内径ID，其设于限定第一宽度W1的侧边之间。
中间外壳部分60包括直径B为大约1.260英寸（32.00 mm）的孔，中间外壳部分60由碳纤维构成，这归因于其绝缘和热稳定性质。中间外壳部分60包括环形支承件78，环形支承件78布置于径向构件80的径向内部，径向构件80使得压缩机12和涡轮14的后侧分开。径向构件80比环形支承件78在轴向更窄，环形支承件78具有由侧边94、96限定的宽度。径向构件80为大约0.2英寸(5.08mm）且向环形支承件78的一侧偏移大约0.2英寸（5.08mm）。环形支承件78例如比第一宽度W1更宽。环形支承件78的径向厚度为大约0.2英寸（5.08mm）且包括表面98，表面98朝向径向构件80以大约20度渐缩。
在中间外壳部分60中的环形凹槽74支承O形环76，O形环76与第一密封件34在轴向对准，其相对于涡轮外壳部分26密封中间外壳部分60。
内径ID提供密封带70，其接合刀刃72的旋转表面，提供0.003英寸（0.076mm)的标称空隙。密封带70在内径ID处具有倒角92。第一轴部分17具有八个刀刃。外径OD比内径ID提供第一比率1.30-1.31(OD/ID)，且内径ID比第一宽度W1 提供第二比率1.59-1.62(ID/W1)。
在未安装条件下，外径OD标称为大约1.267英寸(32.18 mm)，且内径标称为大约1.07英寸(27.1 mm)。第一宽度W1标称为大约0.605英寸（15.37mm）。第一密封件34压入到孔内且密封带70随后机加工到ID尺寸。在安装条件下，外径标称为大约1.260英寸(32.00 mm)，且内径ID标称为大约0.9710英寸(24.663 mm)。在第一密封件34压入到中间外壳部分60内的情况下，第一轴部分17***到第一密封件34内。压缩机12和涡轮14然后安装到中间外壳部分60的相对侧上的第一轴部分17内。
第一密封件34以干涉/咬合配合关系安装于中间外壳部分60中。在安装位置，第一密封件34邻靠环形凸缘82。凹口84设于支座86的两侧上且邻近凸缘82和唇部88。在凸缘82与唇部88之间的轴向距离略微大于第一密封件34的环形基部90，提供标称为大约0.405英寸（10.29mm)的第二宽度W2。环形基部90相对于密封带70在轴向居中且具有与凹口84在轴向对准的端部。第一宽度W1比第二宽度W2提供第三比率1.46-1.53。
尽管公开了实例实施例，但本领域普通技术人员应认识到进入权利要求的范围内的一些修改。因此，应研究所附权利要求以确定本发明的真实范围和内容。

Claims (17)

1.一种用于空气循环机的密封组件，包括：
绝缘体密封板，其具有孔；以及
密封件，其具有接合所述孔的外径和设于限定第一宽度的侧边之间的内径，所述内径提供被配置成接合旋转表面的密封带，所述外径比所述内径提供第一比率1.30-1.31，以及所述内径比所述第一宽度提供第二比率1.59-1.61。
2.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，在未安装条件下，所述外径标称为大约1.267英寸，且所述内径标称为大约1.07英寸，且所述第一宽度标称为大约0.605英寸。
3.根据权利要求2所述的密封组件，其特征在于，在安装条件下，所述外径标称为大约1.260英寸，且所述内径标称为大约0.9710英寸。
4.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述密封件具有从所述密封带在径向向外延伸且包括第二宽度的环形基部，所述第一宽度比所述第二宽度提供第三比率1.46-1.53。
5.根据权利要求4所述的密封组件，其特征在于，所述第二宽度标称地为大约0.405英寸。
6.根据权利要求5所述的密封组件，其特征在于，所述环形基部相对于所述密封带在轴向居中。
7.根据权利要求4所述的密封组件，其特征在于，所述绝缘体密封板包括环形支承件，其提供孔且包括环形凸缘，所述密封件邻靠所述环形凸缘，所述孔包括间隔开的凹口，所述凹口与环形基部的端部在轴向对准且被布置成邻近所述凸缘和唇部，所述唇部与所述凸缘间隔开，在安装条件下，所述唇部相对于所述绝缘体密封板在轴向固持所述密封件。
8.根据权利要求7所述的密封组件，其特征在于，所述孔标称地为大约1.260英寸。
9.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述环形主体由聚酰亚胺构成，且所述绝缘体密封板由碳纤维材料构成。
10.一种空气循环机，包括：
涡轮外壳和压缩机外壳，分别具有涡轮和压缩机；
绝缘体密封板，其紧固于所述涡轮外壳与压缩机外壳之间，所述绝缘体密封板具有孔；
密封件，其具有接合所述孔的外径和设于限定第一宽度的侧边之间的内径，所述内径提供被配置成接合旋转表面的密封带，所述外径比所述内径提供第一比率1.30-1.31，以及所述内径比所述第一宽度提供第二比率1.59-1.61；以及
转子轴，其安置于所述密封件中且包括从所述转子轴延伸到所述密封带的刀刃，所述转子轴支承所述涡轮和所述压缩机。
11.根据权利要求10所述的空气循环机，其特征在于，在未安装条件下，所述外径标称为大约1.267英寸，且所述内径标称为大约1.07英寸，且所述第一宽度标称为大约0.605英寸。
12.根据权利要求11所述的空气循环机，其特征在于，在安装条件下，所述外径标称为大约1.260英寸，且所述内径标称为大约0.9710英寸。
13.根据权利要求12所述的空气循环机，其特征在于，所述密封件具有从所述密封带在径向向外延伸且包括第二宽度的环形基部，所述第一宽度比所述第二宽度提供第三比率1.46-1.53。
14.根据权利要求10所述的空气循环机，其特征在于，所述绝缘体密封板包括环形支承件，其提供孔且包括环形凸缘，所述密封件邻靠所述环形凸缘，所述孔包括间隔开的凹口，所述凹口与所述密封件的端部在轴向对准且被布置成邻近所述凸缘和唇部，所述唇部与所述凸缘间隔开，在安装条件下，所述唇部相对于所述绝缘体密封板在轴向固持所述密封件。
15.根据权利要求14所述的空气循环机，其特征在于，所述绝缘体密封板包括径向构件，所述径向构件从所述环形支承件在径向向外延伸且使得所述涡轮和所述压缩机彼此分开。
16.根据权利要求10所述的空气循环机，其特征在于，所述绝缘体密封板包括支承O形环的环形凹槽，所述O形环密封地接合所述涡轮外壳。
17.一种将密封件安装到空气循环机中的方法，包括：
将密封件压入到绝缘体密封板内以使得所述密封件的外径与所述绝缘体密封板接合，所述密封件包括设于限定第一宽度的侧边之间的内径，所述内径提供密封带，所述外径比所述内径提供第一比率1.30-1.31，以及所述内径比所述第一宽度提供第二比率1.59-1.61；
在所述压入步骤之后机加工所述内径；
将转子轴***于所述密封件内且提供在所述密封件与所述转子轴之间标称为大约0.003英寸的空隙；以及
在所述绝缘体密封板的一侧上在所述转子轴上支承涡轮且在所述绝缘体密封板的另一侧上在所述转子轴上支承所述压缩机。
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