专利名称：用于压缩机中的推力和轴颈空气轴承冷却的推力轴承轴的制作方法
技术领域：
本申请涉及被包括在压缩机中的推力轴承轴，该压缩机用于在飞机中供应客舱空气。
背景技术：
压缩机是已知的并且包括马达，马达被驱动以使轴旋转并且进而驱动压缩机转子。通常，轴承被包括在壳体中，其支撑轴以便旋转。一种已知类型的轴承是空气轴承。在一种已知的空气轴承中，冷却空气被带入轴承冷却入口。该冷却空气沿推力轴承表面经过，然后可在轴和各种壳体部分之间经过。推力轴承表面与随着推力轴旋转的盘隔开。推力轴随马达转子以及压缩机转子旋转。推力轴承表面包括盘的轴向侧上的一对表面。空气沿这两个表面经过。盘的一侧上的空气沿推力轴的外周边经过，而盘的相对侧上的空气将会进入推力轴中的钻孔 (bore)。该空气穿过形成在推力轴的内凸缘中的多个孔。然后，该空气的一部分可径向向外地穿过轴的圆柱形部分中的孔，同时不同的部分继续沿推力轴的钻孔前进。过去，凸缘中的截面流动面积不足以确保充分地空气流量。
发明内容
一种推力轴具有在一个轴向端部处的放大的盘以提供推力轴承中的旋转表面。第一圆柱形部分从所述盘延伸。第二圆柱形部分具有比所述第一圆柱形部分更小直径的并且从所述第一圆柱形部分延伸到远离所述盘的所述推力轴的端部。所述推力轴具有空心钻孔，凸缘在所述第一圆柱形部分中的位置处延伸横穿所述钻孔。所述凸缘形成有中心孔以及绕所述中心孔周向地间隔的十二个空气孔，所述中心孔具有第一孔直径。所述十二个孔形成为具有第二孔直径，所述第一孔直径与所述第二孔直径的比在2. 55和2. 71之间。另外，还公开了轴承组件、压缩机以及组装压缩机的方法。另外，还公开和要求保护轴承组件、压缩机以及组装压缩机的方法。从以下说明和附图可最佳地理解本发明的这些和其它特征，其后是简要描述。
图IA是被包括在客舱空气供应中的压缩机的截面图。图IB示出了推力轴承的细节。图2是推力轴的透视图。图3是穿过图2的轴的截面图。图4是图2的轴的端视图。
具体实施例方式如图IA所示，压缩机20可被包括在客舱空气供应系统21中，用于使空气通过飞机的客舱。转子22从入口 M接收待压缩的空气，并且将空气传送到压缩机出口沈。马达 28驱动系杆或驱动轴30以使转子22旋转。空气轴承轴32位于轴颈轴承34的径向内侧。空气进入冷却入口 36并在推力轴承表面38和推力轴承盘40之间通过，推力轴承盘40与推力轴39相关联。空气的一部分沿推力轴承表面38经过，并然后在推力轴39的外周边和轴颈轴承41之间经过。该空气进一步向下游通过，并且越过轴承34。最终，该空气向外穿过出口 50。如图IB所示，图IA的推力轴承表面38被限定在两个壳体200以及多个褶皱的轴承构件202之间。空气通道被限定在推力轴承盘40和褶皱202之间。此外，另外的空气通道被限定在褶皱202和壳体200之间。空气穿过空气通道，一部分在盘40的后侧上进入推力轴39的内钻孔300。另一部分在轴颈轴承41上经过。轴30具有螺母116，其延伸穿过推力轴39中的中心凸缘121中的孔114。将参照图2-4说明推力轴39中的流动通道。图2示出了推力轴39，其具有盘40、第一圆柱形部分113、较小的第二圆柱形部分 100和密封构件104，第二圆柱形部分100具有多个径向延伸孔102。如图3所示，凸缘121具有多个空气孔112以及中心螺栓孔114。图3中的孔的相对尺寸不是按比例的。在一个实施例中，从第二圆柱形部分100的端部151到凸缘121的开始部分的距离DO是1. 165英寸(2. 96 cm)。如图4所示，在该实施例中，中心螺栓孔114的直径Dl是0. 495英寸(1. 257 cm)。 在该实施例中，轴向空气孔112的直径D2是0. 188英寸(0.478 cm)。在一个实施例中，至第二圆柱形部分100的内周边的直径D3是1. 1981英寸(3. 04 cm)。孔112全部绕轴向中心线X等距间隔，从而间隔30°。在实施例中，Dl与D2的比在2. 55和2. 71之间。在实施例中，D3与D2的比在6. 20和6. 55之间。如可意识到的，进入推力轴39的内钻孔300的空气可穿过孔112并进入第二圆柱形部分100中的空间310。该空气的一部分可径向向外地穿过孔102，而另一部分向前延伸朝向马达转子320。由孔112所提供的空气流动通道的增大的容积确保了该空气的充分流动。如可意识到的，有六个孔102以及十二个空气孔112。在现有技术中，凸缘中的空气孔与孔102的数量相同。在该实施例中，空气孔102的直径为0. 150英寸(0.381 cm)，从而小于空气孔112。在组装压缩机的方法中，通过初始地将马达转子320放置在液氮中以减小其尺寸，推力轴39被附接到马达转子320。然后，推力轴的端部151被安装在马达转子320上的表面上。与此同时，空气轴承轴32被连接到马达转子320的相对端部，并且空气轴承轴32 的相对端部被固定到压缩机转子22。然后，系轴(tie shaft) 30被定位成穿过转子22、轴 32、转子320以及轴39。然后，螺母116被收紧在系轴30上以将所有部件固定到一起。然后，已组装的结构可被放置在壳体中，使得壳体部分200和褶皱202与盘40隔开。虽然已经公开了本发明的实施例，本领域普通技术人员可认识到某些修改会落入本发明的范围内。为此，应研究所附权利要求以确定本发明的真实范围和内容。
权利要求
1. 一种推力轴，包括轴主体，所述轴主体具有在一个轴向端部处的放大的盘以提供推力轴承中的旋转表从所述盘延伸第一圆柱形部分，以及具有比所述第一圆柱形部分更小直径的第二圆柱形部分，所述第二圆柱形部分从所述第一圆柱形部分延伸到远离所述盘的所述轴的端部； 和所述轴主体具有空心钻孔，凸缘在所述第一圆柱形部分中的位置处延伸横穿所述空心钻孔，所述凸缘形成有中心孔以及绕所述中心孔周向地间隔的十二个孔，所述中心孔具有第一孔直径，所述十二个孔形成为具有第二孔直径，所述第一孔直径与所述第二孔直径的比在2. 55和2. 71之间。
2.如权利要求1所述的轴，其中，限定至所述第二圆柱形部分的内钻孔的钻孔直径，所述钻孔直径与所述第二孔直径的比在0. 411和0. 415之间。
3.如权利要求1所述的轴，其中，第二组孔形成在所述第二圆柱形部分的外周边中，其中，所述第二组孔中的孔的数量小于12。
4.如权利要求3所述的轴，其中，所述第二组孔的孔直径小于所述第二孔直径。
5.一种推力轴承组件，包括一对推力轴承构件，所述一对推力轴承构件位于推力轴主体上的盘的相对侧上；所述推力轴主体具有在一个轴向端部处的放大的盘以被定位在所述推力轴承构件之间，从所述盘延伸第一圆柱形部分，以及具有比所述第一圆柱形部分更小直径的第二圆柱形部分，所述第二圆柱形部分从所述第一圆柱形部分延伸到远离所述盘的所述轴的端部， 所述推力轴主体具有空心钻孔，凸缘在所述第一圆柱形部分中的位置处延伸横穿所述空心钻孔，所述凸缘形成有中心孔以及绕所述中心孔周向地间隔的十二个孔，所述中心孔具有第一孔直径，所述十二个孔形成为具有第二孔直径，所述第一孔直径与所述第二孔直径的比在2. 55和2. 71之间。
6.如权利要求5所述的组件，其中，限定至所述第二圆柱形部分的内钻孔的钻孔直径， 所述钻孔直径与所述第二孔直径的比在0. 411和0. 415之间。
7.如权利要求5所述的组件，其中，所述推力轴承构件由褶皱限定，所述褶皱提供空气通道。
8.如权利要求5所述的组件，其中，第二组孔形成在所述第二圆柱形部分的外周边中， 其中，所述第二组孔中的孔的数量小于12。
9.如权利要求8所述的组件，其中，所述第二组孔的孔直径小于所述第二孔直径。
10.一种用于飞机中的客舱空气压缩机，包括马达，所述马达驱动主轴，所述主轴驱动压缩机转子；壳体，所述壳体围住所述马达、所述主轴和所述压缩机转子，并且所述壳体包括两个相对的壳体部分，其各自提供空气推力轴承表面；和推力轴主体，所述推力轴主体具有在一个端部处的放大的盘，定位在所述相对的壳体部分之间以限定推力轴承表面，从所述盘延伸第一圆柱形部分，以及具有比所述第一圆柱形部分更小直径的第二圆柱形部分，所述第二圆柱形部分从所述第一圆柱形部分延伸到远离所述盘的所述轴的端部，所述推力轴主体具有空心钻孔，凸缘在所述第一圆柱形部分中的位置处延伸横穿所述空心钻孔，所述凸缘形成有中心孔以及绕所述中心孔周向地间隔的十二个孔，所述中心孔具有第一孔直径，所述十二个孔形成为具有第二孔直径，所述第一孔直径与所述第二孔直径的比在2. 55和2. 71之间，并且所述主轴延伸穿过所述中心孔以固定所述推力轴主体以随所述压缩机转子旋转。
11.如权利要求10所述的压缩机，其中，限定至所述第二圆柱形部分的内钻孔的钻孔直径，所述钻孔直径与所述第二孔直径的比在0. 411和0. 415之间。
12.如权利要求10所述的压缩机，其中，所述推力轴承构件由褶皱限定，所述褶皱提供空气通道。
13.如权利要求10所述的压缩机，其中，第二组孔形成在所述第二圆柱形部分的外周边中，其中，所述第二组孔中的孔的数量小于12。
14.如权利要求13所述的压缩机，其中，所述第二组孔的孔直径小于所述第二孔直径。
15.如权利要求10所述的压缩机，其中，所述第二圆柱形部分具有远离所述凸缘的端部，其被固定在所述马达的转子上，并且所述主轴延伸穿过所述中心孔并且将所述推力轴、 所述马达转子和所述压缩机转子固定到一起以一起旋转。
16.一种组装压缩机的方法，包括步骤(a)提供推力轴主体，所述推力轴主体具有在一个轴向端部处的放大的盘以提供推力轴承中的旋转表面，从所述盘延伸第一圆柱形部分，以及具有比所述第一圆柱形部分更小直径的第二圆柱形部分，所述第二圆柱形部分从所述第一圆柱形部分延伸到远离所述盘的所述轴的端部；和所述轴具有空心钻孔，凸缘在所述第一圆柱形部分中的位置处延伸横穿所述空心钻孔，所述凸缘形成有中心孔以及绕所述中心孔周向地间隔的十二个孔，所述中心孔具有第一孔直径，所述十二个孔形成为具有第二孔直径，所述第一孔直径与所述第二孔直径的比在2. 55和2. 71之间；(b)固定所述推力轴主体以随马达转子和压缩机转子旋转，并且将所述推力轴承轴盘定位成在两个壳体部分之间，所述两个壳体部分各自与所述盘联合限定推力轴承表面；以及(c)使主轴延伸穿过所述中心孔并且将螺母固定在所述主轴上以固定所述主轴、所述推力轴主体、所述马达转子和所述压缩机转子以一起旋转。
全文摘要
本发明涉及用于压缩机中的推力和轴颈空气轴承冷却的推力轴承轴，具体地，一种推力轴具有在一个轴向端部处的放大的盘以提供推力轴承中的旋转表面。第一圆柱形部分从所述盘延伸。第二圆柱形部分具有比所述第一圆柱形部分更小直径的并且从所述第一圆柱形部分延伸到远离所述盘的所述推力轴的端部。所述推力轴具有空心钻孔，凸缘在所述第一圆柱形部分中的位置处延伸横穿所述钻孔。所述凸缘形成有中心孔以及绕所述中心孔周向地间隔的十二个空气孔，所述中心孔具有第一孔直径。所述十二个孔形成为具有第二孔直径，所述第一孔直径与所述第二孔直径的比在2.55和2.71之间。另外，还公开了轴承组件、压缩机以及组装压缩机的方法。
文档编号F04D29/056GK102400943SQ20111027288
公开日2012年4月4日 申请日期2011年9月15日 优先权日2010年9月15日
发明者J. 默里特 B., M. 比尔斯 C. 申请人:哈米尔顿森德斯特兰德公司