涡轮机密封板的制作方法

本公开总体涉及飞机环境控制系统，并且更具体地说，涉及用作飞机环境控制系统的一部分的空气循环机的涡轮机密封板。

背景技术：

常规的飞机环境控制系统(ECS)并入用于冷却和减湿供应至飞机机舱的空气的空气循环机(ACM)，也称为空气循环冷却机。ACM通常包括至少一个涡轮机和压缩机，所述涡轮机和压缩机在公用轴杆上以间隔轴向隔开。涡轮机和压缩机通过一个或多个轴承组件支撑以绕轴杆的轴线旋转。

在由涡轮发动机提供动力的飞机上，将要在空气循环机中调节的空气通常是从涡轮发动机的一个或多个压缩机级排出的压缩空气。在常规系统中，这种排出空气通过空气循环机压缩机，其中空气被进一步压缩，随后通过冷凝热交换器以冷却压缩空气。热交换器充分地冷凝水分，从而使空气减湿。减湿的压缩空气随后在涡轮机中的一个中膨胀，以从压缩空气提取能量，以便驱动轴杆并且还在所述减湿的压缩空气被供应至机舱作为已调节的冷却气体时冷却膨胀的涡轮机废气。

ACM部件通常被定大小以最小化加压空气流的泄漏。在一些情况下，ACM内的压力差可使ACM部件扭曲或偏斜，从而可导致对ACM部件的过度摩擦和降低的效率。增加ACM部件之间的空隙可导致过量泄漏和减小的热力性能。

技术实现要素：

根据一个实施方案，涡轮机密封板包括具有迷宫式密封区的内轮缘，所述迷宫式密封区界定具有迷宫式密封直径的中心镗孔。涡轮机密封板还包括壳体联接环，所述壳体联接环径向地布置在内轮缘的外面。壳体导件从壳体联接环轴向延伸并且相对于壳体导件的径向内部分大体平行于迷宫式密封区。壳体导件具有壳体导件厚度，并且壳体导件厚度与迷宫式密封直径的比率介于0.08与0.14之间。截头圆锥形主体在壳体导件的径向内部分与涡轮机密封板的内轮缘之间延伸。

根据本发明的另一个实施方案，提供一种空气循环机组件。空气循环机组件包括轴杆、涡轮机壳体、压缩机壳体和涡轮机密封板。涡轮机密封板包括具有迷宫式密封区的内轮缘，所述迷宫式密封区界定具有迷宫式密封直径的中心镗孔。轴杆相对于迷宫式密封区形成迷宫式密封。涡轮机密封板还包括壳体联接环，所述壳体联接环径向地布置在内轮缘的外面，其中壳体联接环联接至涡轮机壳体和压缩机壳体。涡轮机密封板还包括壳体导件，所述壳体导件接触涡轮机壳体和压缩机壳体。壳体导件从壳体联接环轴向延伸并且相对于壳体导件的径向内部分大体平行于迷宫式密封区。壳体导件具有壳体导件厚度，并且壳体导件厚度与迷宫式密封直径的比率介于0.08与0.14之间。涡轮机密封板的截头圆锥形主体在壳体导件的径向内部分与内轮缘之间延伸。

一种将涡轮机密封板安装在空气循环机中的方法包括：将涡轮机密封板的壳体联接环与涡轮机壳体和压缩机壳体对准。涡轮机密封板的壳体导件被放置成与涡轮机壳体和压缩机壳体接触。壳体导件从壳体联接环轴向延伸并且相对于壳体导件的径向内部分大体平行于迷宫式密封区。涡轮机壳体和压缩机壳体通过壳体联接环联接至涡轮机密封板。轴杆布置在涡轮机密封板的内轮缘内，以相对于迷宫式密封区形成迷宫式密封。内轮缘包括迷宫式密封区，所述迷宫式密封区界定具有迷宫式密封直径的中心镗孔。截头圆锥形主体在壳体导件的径向内部分与内轮缘之间延伸，并且壳体导件厚度与迷宫式密封直径的比率介于0.08与0.14之间。

附图说明

在说明书完结处的权利要求书中特别地指出并且清楚地要求保护被视为本公开的主题。本公开的前述和其他特征以及优点从结合附图的以下详细描述是显而易见的，在附图中：

图1是根据实施方案的空气循环机(ACM)的横截面；

图2是根据实施方案的图1的ACM的涡轮机密封板的视图；

图3是根据实施方案的图1的ACM的涡轮机密封板的横截面；以及

图4是根据实施方案的图1的ACM的涡轮机密封板的一个区域的详细视图。

具体实施方式

现参考图1，空气循环机(ACM)10包括第一涡轮机20、第二涡轮机40和压缩机60。ACM 10包括壳体组件12，所述壳体组件由多个壳体部分制造以为压缩机60和涡轮机20、40提供所需空隙。ACM壳体组件12包括第一涡轮机壳体22、压缩机壳体62和第二涡轮机壳体42。ACM壳体组件12还包括第一涡轮机罩23和第二涡轮机罩43以及压缩机罩63。第一涡轮机壳体22和第二涡轮机壳体42连接至位于中央的压缩机壳体62。

第一涡轮机20具有进口24、喷嘴125和出口26。第二涡轮机40具有进口44、喷嘴145和出口46。压缩机60还包括进口64、扩散器165和出口66。压缩机60通过第一涡轮机20和第二涡轮机40驱动。第一涡轮机20包括第一涡轮机转子28，第二涡轮机40包括第二涡轮机转子48，并且压缩机60包括压缩机转子68。第一涡轮机转子28和第二涡轮机转子48以及压缩机转子68联接至轴杆70以绕轴线A旋转。在一个实施方案中，轴杆70是中空的并且通过例如像流体动力轴颈轴承的轴承72支撑在ACM壳体组件12内。轴杆70可包括多个孔隙(未示出)，使得冷却流进入轴杆70中以冷却轴承72。推力轴承76联接至轴杆70以支撑ACM 10中的轴向载荷。

第一密封板80将第一涡轮机20与压缩机60之间的空气流分开。第二密封板90将压缩机60与第二涡轮机40之间的空气流分开。第一密封板80联接至第一涡轮机壳体22和压缩机壳体62。第二密封板90联接至第二涡轮机壳体42和压缩机壳体62。第一密封板80还联接至推力板100以约束推力轴承76的轴向移动。背板102可安装在压缩机60的扩散器165与第一密封板80之间。如螺栓的多个紧固件50可用来紧固密封板80和90。所例示的ACM 10为一个实例并且本领域技术人员已知的其他构造在本公开的范围内。ACM 10的两个或更多个部件的组合通常被称为ACM组件。

图1的实例中的第二密封板90也被称为涡轮机密封板90，如本文中进一步描述的。轴杆70的末端部分170与涡轮机密封板90介接，以相对于涡轮机密封板90的迷宫式密封区202形成迷宫式密封190，如图2和图3中最佳所见。图2是根据实施方案的图1的ACM 10的涡轮机密封板90的视图。图3是沿图2的线B-B所取的涡轮机密封板90的横截面。图4是如图3中所见的涡轮机密封板90的区域C的详细视图。

参考图1至图4，涡轮机密封板90包括具有迷宫式密封区202的内轮缘200，所述迷宫式密封区界定中心镗孔204，所述中心镗孔具有约1.9685英寸(5.0 cm)的迷宫式密封直径D3。涡轮机密封板90还包括壳体联接环206，所述壳体联接环径向地布置在内轮缘200的外面。壳体联接环206包括多个孔隙207，图1的如螺栓的紧固件50可通过所述孔隙紧固。壳体联接环206联接至涡轮机壳体42和压缩机壳体62。壳体导件208从壳体联接环206轴向延伸并且相对于壳体导件208的径向内部分210大体平行于迷宫式密封区202。壳体导件208具有约0.105英寸(0.2667 cm)的壳体导件厚度D1。截头圆锥形主体212在壳体导件208的径向内部分210与涡轮机密封板90的内轮缘200之间延伸。在一个实施方案中，截头圆锥形主体212具有窄末端或尖端被移除的圆锥体形状，并且具有约66度的圆锥角度。

壳体导件208具有涡轮机壳体导件214，所述涡轮机壳体导件由壳体导件208的第一径向外部分215界定，所述第一径向外部分具有约7.8935英寸(20.05 cm)的涡轮机壳体导件直径D2。壳体导件208的涡轮机壳体导件214接触涡轮机壳体42。壳体导件208还包括压缩机壳体导件216，所述压缩机壳体导件由壳体导件208的第二径向外部分217界定，所述第二径向外部分具有约7.876英寸(20.005 cm)的压缩机壳体导件直径D4。壳体导件208的压缩机壳体导件216接触压缩机壳体62。在一个实施方案中，壳体导件厚度D1与迷宫式密封直径D3的比率介于0.08与0.14之间。壳体导件厚度D1与涡轮机壳体导件直径D2的比率介于0.0101与0.0177之间。涡轮机壳体导件直径D2与迷宫式密封直径D3的比率介于4.006与4.014之间。壳体导件厚度D1与压缩机壳体导件直径D4的比率介于0.0102与0.0178之间。涡轮机壳体导件直径D2与压缩机壳体导件直径D4的比率介于1.001与1.003之间。迷宫式密封直径D3与压缩机壳体导件直径D4的比率介于0.249与0.251之间。

参考图1至图4来描述用于将涡轮机密封板90安装在图1的ACM 10中的方法。涡轮机密封板90在ACM 10中的安装期间的组装顺序可在各实施方案中有所改变。过程包括将涡轮机密封板90的壳体联接环206与涡轮机壳体42和压缩机壳体62对准。涡轮机密封板90的壳体导件208被放置成与涡轮机壳体42和压缩机壳体62接触。壳体导件208从壳体联接环206轴向延伸并且相对于壳体导件208的径向内部分210大体平行于迷宫式密封区202。涡轮机壳体42和压缩机壳体62例如使用如螺栓的紧固件50通过壳体联接环206的孔隙207联接至涡轮机密封板90。轴杆70(具有末端部分170)布置在涡轮机密封板90的内轮缘200内，以相对于迷宫式密封区202形成迷宫式密封190。关于图1描述的额外元件也可在涡轮机密封板90的安装之前或之后安装在ACM 10中。

本文使用的术语只用于描述特定实施方案的目的，而不意图为限制。虽然已结合仅有限数目的实施方案详细描述了本公开，但应容易理解，本公开不限于这类所公开的实施方案。相反，本公开可进行修改以并入先前未描述但在精神和范围上相符的任何数目的变化、改变、替代或等效布置。另外，尽管已经描述了各种实施方案，但应理解，本公开的各方面可包括所描述的实施方案中的仅一些。因此，本公开不应被视为受先前描述限制，而是仅受所附权利要求书的范围限制。