冲压空气风扇外部壳体的制作方法

专利名称：冲压空气风扇外部壳体的制作方法
技术领域：
本发明涉及环境控制系统。具体地，本发明涉及用于飞行器的环境控制系统的冲压空气风扇组件的外部壳体。
背景技术：
飞行器上的环境控制系统(ECS)将调节空气提供给飞行器舱室。调节空气是处于用于飞行器乘员舒适性和安全性所期望的温度、压力和湿度的空气。处于地面水平或接近地面水平，该环境空气温度和/或湿度通常足够高，使得空气在被传输到飞行器舱室之前必须作为调节过程的一部分被冷却。在飞行高度处，环境空气通常比所期望的要冷得多，但是在这种低压下，该环境空气必须作为调节过程的一部分被压缩至可接受的压力。在飞行高度下压缩环境空气充分地加热得到的加压空气，该加压空气必须被冷却，甚至在环境空气温度十分低时也是如此。因此，在大多数状况下，在空气被传输到飞行器舱室之前，热量必须由ECS从空气移除。当热量从空气被移除时，该热量由ECS驱散到分离空气流中，所述分离空气流流入到ECS中、横穿ECS中的热交换器、并且流出飞行器，从而随该分离空气流夹带过量热量。在飞行器足够快地移动的状况下，冲压到飞行器中的空气的压力足以使得足够空气移动通过ECS以及经过热交换器，从而移除过量的热量。虽然冲压空气在正常飞行状况下运行良好，但是在较低的飞行速度下或当飞行器在地面上时，冲压空气压力太低而不能提供经过热交换器以从ECS实现足够热量移除的足够空气流。在这些状况下，ECS内的风扇被用于提供经过ECS热交换器的必要空气流。该风扇被称为冲压空气风扇。如飞行器上的任何系统一样，在改善的冲压空气风扇方面具有巨大价值，该改善的冲压空气风扇包括被设计成改善冲压空气风扇的操作效率、或降低该冲压空气风扇的重量的创新部件，例如外部壳体。

发明内容
本发明是一种冲压空气风扇外部壳体，所述冲压空气风扇外部壳体用于将来自冲压空气风扇转子的空气以及来自冲压空气旁通部件的空气引导到冲压空气风扇出口中。所述外部壳体包括在结合区域处连接的外部筒体和稳压室。所述外部筒体和稳压室由至少四个相邻的平纹碳纤维织物层的层压堆叠序列制成。堆叠序列的每层具有这样的织物取向，所述织物取向使得第一层和第四层相对于第二层和第三层中的每个以四十五度取向。所述第二层和第三层被夹设在所述第一层和第四层之间。该结合区域由至少八个相邻的平纹碳纤维织物层制成。结合区域层压堆叠序列通过使得在所述结合区域中的所述四个相邻外部筒体层与在所述结合区域中的所述四个相邻稳压室层交织而形成。


图1是结合本发明的冲压空气风扇组件的侧视图。
图2是结合本发明的外部壳体的透视图。图3是图2的外部壳体的端视图。图4是图2的外部壳体的侧视图。图5是图4的外部壳体的一部分的截面图。图6是图4的外部壳体的另一部分的截面图。图7是图4的外部壳体的另一部分的截面图。
具体实施例方式环境控制系统(ECS)中的冲压空气风扇组件采用外部壳体以将来自冲压空气风扇转子的空气以及来自冲压空气旁通部件的空气通过通道弓丨导到冲压空气风扇出口中。外部壳体是冲压空气风扇组件的单个最大部件。本发明是这样的冲压空气风扇外部壳体,该冲压空气风扇外部壳体是耐用的同时还是轻质的。实施本发明的外部壳体结合增加耐用性并且确保轻质壳体的创新特征。外部壳体由纤维增强聚合复合物层(例如，碳纤维层)以特定层序列取向而制成，其中层的数量以及相邻层的重叠根据强度的需要而变化。以这种方式使用增强纤维(例如，碳纤维)提供十分强韧且轻质的结构。外部壳体包括外部筒体以及附接到该外部筒体的稳压室。外部筒体以及稳压室的部分用升高特征来机械加固。最后，夕卜部壳体被设计成具有外部筒体的长度与外部筒体在冲压空气风扇出口处的直径的极其小的比值。在冲压空气风扇出口处的相对大的外部筒体直径实现有效的风扇流动。保持外部筒体的长度相对短会降低在外部壳体上(尤其在筒体部段与稳压室之间的结合处)的应力。通过降低应力，需要较少的材料来加固这些结合处，从而有助于得到相对轻质的外部壳体。图1示出了结合本发明的冲压空气风扇组件。图1示出了冲压空气风扇组件10，其包括风扇壳体12 ;轴承壳体14 ;入口壳体16 ;外部壳体18 ;内部壳体20 ;以及多个螺栓60。风扇壳体12包括风扇支柱22、马达转子24、马达定子26、止推轴28、止推板30以及止推轴承32。轴承壳体14包括轴颈轴承轴34和轴承端盖36。风扇壳体12和轴承壳体14一起包括系杆38以及轴颈轴承40。除了系杆38的一部分之外，入口壳体16还包含风扇转子42和入口护罩44。外部壳体18包括端子盒46以及稳压室48。在所述外部壳体18内的是扩散器50、马达轴承冷却管52和线缆传送管54。风扇入口是在缺乏足够的冲压空气压力的情况下待由冲压空气风扇组件10移动的空气源。旁通入口是当足够的冲压空气压力可用时流经该冲压空气风扇组件10的空气源。如图1所不,入口壳体16和外部壳体18在风扇支柱22处借助多个螺栓60被附接到风扇壳体12。轴承壳体14被附接到风扇壳体12，并且内部壳体20将马达轴承冷却管52和线缆传送管54连接到轴承壳体14。马达轴承冷却管52在外部壳体18处将内部壳体20连接到冷却空气源。线缆传送管54在端子盒46处将内部壳体20连接到外部壳体18。马达定子26和止推板30附接到风扇壳体12。马达转子24被包含在马达定子26内并且将轴颈轴承轴34连接到止推轴28。轴颈轴承轴34、马达转子24和止推轴28限定用于冲压空气风扇组件10的旋转轴线。风扇转子42借助系杆38被附接到止推轴28，所述系杆沿该旋转轴线从在轴颈轴承轴34的端部处的轴端盖36延伸通过马达转子24、止推轴28和风扇转子42到入口护罩44。螺母(未示出)将轴端盖36紧固到位于系杆38的一端上的轴颈轴承轴34并且将入口护罩44紧固到位于该系杆38的相对端处的风扇转子42。止推板30和风扇壳体12包含止推轴28的凸缘状部分，其中止推轴承32定位在所述止推轴28的凸缘状部分与所述止推板30之间并且定位在所述止推轴28的凸缘状部分与所述风扇壳体12之间。轴颈轴承40定位在所述轴颈轴承轴24与所述轴承壳体14之间并且定位在所述止推轴28与所述风扇壳体12之间。入口护罩44、风扇转子42、以及风扇壳体12的一部分被包含在所述入口壳体16内。扩散器50被附接到外部壳体18的内表面上。稳压室48是外部壳体18的将冲压空气风扇组件10连接到旁通入口的部分。入口壳体16被连接到风扇入口，并且外部壳体18被连接到风扇出口。在操作中，冲压空气风扇组件10被安装到飞行器上的环境控制系统中并且被连接到风扇入口、旁通入口以及风扇出口。当飞行器并不移动得足够快以产生满足ECS的冷却需求的足够冲压空气压力时，冲压空气风扇马达控制器(未示出)借助从端子盒46布线行进通过线缆传送管54、内部壳体20和轴承壳体14的线缆而供应电力到马达定子26。激励马达定子26使得转子24绕冲压空气风扇组件10的旋转轴线旋转，从而使得所连接的轴颈轴承轴34和止推轴28旋转。风扇转子42和入口护罩44还借助其与止推轴28的连接而旋转。轴颈轴承40和止推轴承32提供用于旋转部件的低摩擦支承。当风扇转子42旋转时，该风扇转子使得空气从风扇入口移动通过入口壳体20、经过风扇支柱22并且进入到位于风扇壳体12和外部壳体18之间的空间中，从而增加外部壳体18中的空气压力。当空气流经外部壳体18时，该空气流经扩散器50和内部壳体20，在该扩散器50和内部壳体20中，由于所述扩散器50的形状以及所述内部壳体20的形状而使得所述空气压力降低。一旦经过内部壳体20，该空气就在风扇出口处移出所述外部壳体18。轴承壳体14和风扇壳体12内的部件(尤其是，止推轴承32、轴颈轴承40、马达定子26和马达转子24)产生显著的热量并且必须被冷却。冷却空气由马达轴承冷却管52提供，该马达轴承冷却管将冷却空气流引导到内部壳体20中。内部壳体20将冷却空气流引导到轴承壳体14，在该轴承壳体14中，冷却空气流流经轴承壳体14和风扇壳体12中的部件，从而冷却这些部件。一旦飞行器移动得足够快以产生足够的冲压空气压力以满足ECS的冷却需求，那么冲压空气从旁通入口被引导到稳压室48中。冲压空气在稳压室48处进入到外部壳体18中并且在风扇出口处移出该外部壳体18。如图1所示，外部壳体18包括端子盒46和稳压室48。图1还示出了外部壳体18具有冲压空气风扇出口端以及与该冲压空气风扇出口端相对的冲压空气风扇入口端。图2是外部壳体18的透视图，其中为了清楚起见省除了端子盒46。图2示出了外部壳体18还包括外部筒体70。外部筒体70包括入口凸缘72 ;入口凸缘螺栓孔74 ;部件通道76 ;直径过渡部78 ;端子盒开口 80 ;端子盒螺栓孔82 ;冷却空气凸缘84 ;冷却空气凸缘螺栓孔86 ；外部筒体支承脊部88 ;以及出口卷边90。稳压室48包括稳压室脊部94、稳压室凸缘96以及稳压室凸缘螺栓孔98。外部筒体70包括外部壳体18的冲压空气风扇出口端以及冲压空气风扇入口端。外部筒体70具有两个外径，即在冲压空气风扇出口端处的第一外径以及在冲压空气风扇入口端处的第二外径。外部筒体70在该直径过渡部78处从第一外径过渡到第二外径。因此，第一外径从冲压空气风扇出口端延伸到直径过渡部78，并且第二外径从直径过渡部78延伸到在入口凸缘72处的冲压空气风扇转子端。出口筒体70具有在第一外径和第二外径两者的中点处延伸该外部筒体70的长度的单个轴线。一旦被附接到风扇壳体12，该外部筒体70的轴线理想地与用于参考图1在上文描述的冲压空气风扇组件10的旋转轴线对齐。如图2所示，稳压室48在筒体-稳压室结合处92处被附接到外部筒体70。入口凸缘72是外部筒体70的与外部壳体18的冲压空气风扇转子端对应的端部。如图1所示，入口凸缘72借助螺栓60在入口凸缘72的外表面处将外部壳体18连接到风扇壳体12，该螺栓穿过如图2所示的入口凸缘螺栓孔74。部件通道76是外部筒体70的凹入部，以当冲压空气风扇组件10被安装在ECS中时允许外部壳体18围绕在该外部壳体18外部的部件来装配。直径过渡部78是外部筒体70的使其在两个外径之间过渡的部段。端子盒开口 80是外部筒体70中的孔，来自外部壳体18内的电线穿过该孔而连接到端子盒46。端子盒螺栓孔82提供用于端子盒46的附接点，如参考图4在下文所述的。冷却空气凸缘84是用于冷却空气导管(未示出)的凸缘状连接件，以将冷却空气提供给如图1所示的马达轴承冷却管52。冷却空气导管借助冷却空气凸缘螺栓孔86被紧固。外部筒体支承脊部88是外部筒体70的成形用于机械地支承外部筒体70并且在与外部筒体70的轴线垂直的平面内沿外部筒体70的至少一部分延伸的一部分。出口卷边90是外部筒体70的成形以保持到用于从冲压空气风扇组件10排出冲压空气的导管(未示出)的“软管夹”式连接的一部分。出口卷边90靠近外部筒体70的与外部壳体18的冲压空气风扇出口端对应的端部。出口卷边90在与外部筒体70的轴线垂直的平面内沿外部筒体70延伸。稳压室脊部94是稳压室48的大壁部段的突出部，用于向稳压室48提供结构支承。稳压室凸缘96是用于将稳压室48附接到旁通入口的连接凸缘。该连接由穿过稳压室凸缘螺栓孔98的螺栓来紧固。图3是图2的外部壳体从外部壳体18的冲压空气风扇转子端看的端视图。图3示出了外部筒体70的圆形轮廓。外部筒体70的轴线位于外部筒体70的圆形轮廓的中心处。稳压室48在外部筒体70的与稳压室凸缘96相对的一侧附近弯曲到该外部筒体70中。稳压室凸缘96的背对外部筒体70的表面限定基准凸缘平面B。稳压室48还以稳压室48的曲率半径的切线弯曲到平坦壁中，其中该平坦壁以直角会合稳压室凸缘96。稳压室48的弯曲部的曲率半径中心与外部筒体70的圆形轮廓的中心不重合。如图3所示，每个稳压室脊部94都形成在稳压室48的两侧的每个上，所述两侧位于外部筒体70的相对侧上。图3还示出了，稳压室脊部94突出使其垂直于基准凸缘平面B并且彼此平行以及平行于外部筒体70的轴线。在一个实施方式中，稳压室脊部94突出使得与稳压室脊部94突出的范围一致的平面距离包含外部筒体70的轴线的平行平面在12. 450英寸和12. 470英寸之间(或在316. 230 mm和316. 738 mm之间)。稳压室脊部94向稳压室48的两个最大平坦壁提供刚度，从而防止这些平坦壁在高压或低压状况下起鼓。另选方案(例如，添加刚硬部件或加厚该最大平坦壁)会增加花费和重量。通过添加稳压室脊部94，增加重量很小，稳压室48能够耐受起鼓。图4是图2的外部壳体的侧视图。图4示出了端子盒46借助穿过如图2所示的端子盒螺栓孔82的端子盒螺栓100被连接到外部筒体70。端子盒46还借助永久粘结剂紧固到外部筒体70。如参考图2要注意的，外部筒体70具有在外部筒体70的轴线的相对端处的冲压空气风扇转子端(在入口凸缘72处)以及冲压空气风扇出口端(靠近出口卷边90)。入口凸缘72的外表面限定基准凸缘平面A，该基准凸缘平面A垂直于外部筒体70的轴线。还如上所述，外部筒体70具有两个外径，即从冲压空气风扇出口端延伸到直径过渡部78的第一外径以及从直径过渡部78延伸到在基准凸缘平面A处的冲压空气风扇转子端的第二外径。第二外径由如下来确定被包含在例如风扇壳体12、轴承壳体14、内部壳体20和扩散器50内的部件的尺寸；以及要由风扇转子42移动的来自风扇入口的冲压空气的体积。在本发明的实施方式中，第一外径大于第二外径，以提供从风扇入口以及旁通入口到风扇出口的有效冲压空气流。然而，由于作为较大外径的第一外径还增加了外部壳体18上的机械应力，因此外部筒体70的外部长度且因此出口壳体18的外部长度相对于第一外径而言减少，以减少在外部壳体18上的机械应力。因此，本发明的实施方式具有相对小的外部长度(L)与外径(D)的比值，该外径是外部筒体70的第一外径并且该外部长度沿平行于外部筒体70的轴线的方向从外部壳体18的冲压空气风扇转子端测量至冲压空气风扇出口端，如图4所不。在一个实施方式中,夕卜部长度与外径的比值不大于1. 5827。在另一实施方式中，外部长度与外径的比值不大于1. 5827且不小于1. 5720。在又一实施方式中，外部壳体18的外部长度在26. 755英寸和26. 875英寸之间(或在679. 58 mm和682. 63 mm之间)，并且外径在16. 980英寸和17. 020英寸之间(或在431. 29 mm和432. 31 mm之间)。图4还示出了稳压室脊部94 (示出一个)的附加细节。在如图4所示的实施方式中，稳压室脊部94成形为倒置的“T”形，以沿稳压室48的两个最大平坦壁的两个主要尺寸提供合适刚度，从而防止这些平坦壁在高压或低压状况下起鼓。图5是图4的外部壳体的一部分的截面图。图5示出了外部筒体支承脊部88的细节。如上所述，外部筒体支承脊部88是外部筒体70的成形用于机械地支承外部筒体70的一部分。图5示出了，外部筒体支承脊部88由外部筒体70的大致半圆形突出部来形成。虽然稳压室脊部94是稳压室48的大壁部段的用于向稳压室48提供结构支承的突出部，但是外部筒体支承脊部88是外部筒体70的用于向外部筒体70提供机械支承的突出部段。在本发明的一个实施方式中，外部筒体支承脊部88从外部筒体70的外径径向向外突出在
O.290英寸和O. 310英寸之间(或在7. 37 mm和7. 87 mm之间)。外部筒体支承脊部88的另选方案(例如，添加机械部件或加厚该外部筒体70的壁)会增加花费和重量。在外部筒体70中形成外部筒体支承脊部88向外部筒体70提供附加机械强度，几乎不增加重量或花费。外部筒体70和稳压室48由平纹碳纤维片材制成。碳纤维以对于其尺寸和重量的极大抗拉强度而著称。平纹碳纤维片材具有利用平纹图案纺织成片材的碳纤维丝束(已知为股)，使得一半的股沿第一方向(例如，O度方向)取向，并且另一半的丝沿第二方向取向，所述第二方向相对于所述第一方向呈直角，例如90度。该织物取向提供沿O度和90度方向的抗拉强度。通过借助采用在高温下强度显著的树脂将若干片材层压到一起，能够构造出具有高强度和相对低重量的结构。在本发明的所有实施方式中，外部筒体70和稳压室48的全部壁由至少四层平纹碳纤维织物组成。这四层以独特层压堆叠序列来组装，以提供沿不止O度和90度方向的优良抗拉强度。层压堆叠序列使得第一层和第四层相对于第二层和第三层的每个以四十五度取向，所述第二层和所述第三层夹设在所述第一层和第四层之间。例如，如果第一层具有使其股沿O度和90度方向取向的织物取向(取向A)，那么该层压堆叠序列中的后续两层必须具有使每层的股沿+45度和-45度方向取向的织物取向(取向B)。该层压堆叠序列中的第四层必须具有使其股沿O度和90度方向取向的织物取向(取向A)。这种层压堆叠序列被简写为A-B-B-A，并且在整个外部筒体70和稳压室48中被用于形成具有例如大约O. 026英寸(或大约O. 66 mm)的厚度的壁，这些壁是强韧的，但也是轻质的。
图6是图4的外部壳体的另一部分的截面图。图6不出了筒体-稳压室结合处92以及稳压室凸缘96的细节。筒体-稳压室结合处92是其中与外部筒体70相关的显著机械应力被传递到稳压室48的重要结合处。筒体-稳压室结合处92包括这样的独特层压堆叠序列，该独特层压堆叠序列从相邻的外部筒体70和稳压室48交织A-B-B-A堆叠序列，以形成平纹碳纤维织物的八层层压物。因此在筒体-稳压室结合处92处，该层压堆叠序列是A-A-B-B-B-B-A-A0具有八层的该层压堆叠序列提供必要附加强度，以支承筒体-稳压室结合处92所经历的机械应力水平。八层的交织延伸到外部筒体70和稳压室48的每个中达到确保强韧结合的程度。在一个实施方式中，八层的交织延伸到外部筒体70和稳压室48的每个中超过外部筒体70或稳压室48形成筒体-稳压室结合处92的曲率半径的切线的任何点至少O. 500英寸(或至少12. 70 _)。在另一实施方式中，八层的交织延伸到外部筒体70和稳压室48的每个中超过外部筒体70或稳压室48形成筒体-稳压室结合处92的曲率半径的切线的任何点在O. 500英寸和2. 000英寸之间(或在12. 70 mm和50. 80 mm之间)。具有八层和A-A-B-B-B-B-A-A纺织取向的该层压堆叠序列提供必要的附加强度，以支承筒体-稳压室结合处92所经历的机械应力水平，同时维持轻质结构。与壁和结合处相比，外部壳体18的凸缘必须要厚得多以耐受与凸缘连接相关的机械应力。如图6所示，稳压室凸缘96比稳压室48的壁要厚得多。这通过如下来实现以层压堆叠序列A-B-B-A建立平纹碳纤维织物的层，并且重复该层压堆叠序列，直到达到稳压室凸缘96的最终目标厚度。例如，为了按照具有O. 026英寸(或6. 6 mm)的额定厚度的A-B-B-A堆叠序列将稳压室凸缘96建立为在O. 100英寸和O. 140英寸之间(或在2. 5 mm和
3.6 mm之间)的厚度，能够采用在四个和五个之间的A-B-B-A序列。图7是图4的外部壳体的另一部分的截面图。图7示出了入口凸缘72以及多个入口凸缘螺栓孔74中的一个。类似于参考图6在上文描述的稳压室凸缘96，入口凸缘72必须比外部筒体70的壁厚得多，以耐受与凸缘连接相关的机械应力。同样类似于稳压室凸缘96，入口凸缘72还这样形成以层压叠堆序列A-B-B-A建立平纹碳纤维织物层，并且重复该堆叠序列直到达到最终目标厚度。如图7所示，对于入口凸缘72，该厚度从入口凸缘72延伸到外部筒体70的壁部段(在这里额外层逐渐减少)中，直到达到外部筒体70的单个A-B-B-A壁厚为止。本发明涉及这样的冲压空气风扇外部壳体，该冲压空气风扇外部壳体是耐用的同时还是轻质的。实施本发明的外部壳体由按照A-B-B-A的层压堆叠序列取向的纤维增强聚合复合物层(例如，碳纤维层)制成，从而形成十分强韧且轻质的壁。通过将来自外部筒体和稳压室的层压堆叠序列在所述外部筒体和稳压室之间的结合处上交织，形成强韧的八层层压堆叠序列，以处理该结合处的机械应力。外部筒体和稳压室的部分用升高特征(例如，稳压室脊部和外部筒体支承脊部)来机械加固，以在需要的地方提供额外机械强度，而不增加显著的重量或成本。最后，外部壳体设计成具有外部筒体的外部长度与外部筒体在冲压空气风扇出口处的外径的极其小的比值。在冲压空气风扇出口处的相对大的外部筒体直径实现有效的风扇流动。保持外部筒体的长度相对短减少在外部壳体上、尤其在外部筒体和稳压室的结合处上的应力。通过减少应力，需要较少的材料来加固这些结合处，从而有助于相对轻质的外部壳体。本文描述的本发明的外部壳体18 (包括外部筒体70和稳压室48)的新颖方面通过大致顺应特定几何尺寸来实现。要理解的是，本文未具体描述但是本领域通常被采用的边缘中断和弯曲半径都能够添加到外部壳体18中，以增强可制造性、易于组装性或者改善耐用性，同时保持大致顺从特定几何尺寸。另选地，大致顺从性基于例如在用于美国联邦航空管理局(Federal AviationAdministration)、欧洲航空安全局(European Aviation Safety Agency)、中国民用航空局(Civil Aviation Administration of China)、日本民航局(Japan Civil AviationBureau)或俄罗斯联邦空运局(Russian Federal Agency for Air Transport)的零部件认证或民用航空器零部件制造人批准(PMA)过程中的国家或国际监管当局的确定。在这些实施方式中，大致顺从性包括确定具体冲压空气风扇外部壳体是与包括外部筒体70和稳压室48的特定外部壳体18相同或充分类似，或者冲压空气风扇外部壳体是在类型认证的冲压空气风扇外部壳体中的零部件设计方面充分相同，使得冲压空气风扇外部壳体遵循能够应用到特定冲压空气风扇外部壳体的适航性标准。具体地，大致顺从性包括特定零部件或结构与本发明的特定外部壳体18是充分类似、一致或相同的任何监管确定，使得供使用的认证或授权至少部分地基于类似性的确定。虽然已经参考示例性实施方式描述了本发明，但是本领域技术人员将理解的是，能够作出各种变化并且能够用等同物来替代本发明的元件，而不偏离本发明的范围。此外，能够作出许多修改，以使得具体情形或材料适于本发明的教导而不偏离本发明的实质范围。因此，本发明旨在不局限于所公开的具体实施方式
，而是本发明将包括落入所附权利要求书范围内的全部实施方式。
权利要求
1.一种冲压空气风扇外部壳体,所述冲压空气风扇外部壳体用于将来自冲压空气风扇转子的空气以及来自冲压空气旁通部件的空气引导到冲压空气风扇出口中，所述外部壳体包括 外部筒体，所述外部筒体具有冲压空气风扇转子端和冲压空气风扇出口端，所述冲压空气风扇转子端和所述冲压空气风扇出口端位于所述外部筒体的轴线的相对两端；所述外部筒体包括由至少四个相邻的平纹碳纤维织物层的层压堆叠序列组成的壁，所述四个相邻外部筒体层的每层都具有这样的织物取向，所述织物取向使得第一外部筒体层和第四外部筒体层相对于第二外部筒体层和第三外部筒体层的每个以四十五度取向，所述第二外部筒体层和所述第三外部筒体层被夹设在所述第一外部筒体层和所述第四外部筒体层之间；以及 稳压室，所述稳压室用于将来自所述冲压空气旁通部件的空气引导到所述外部筒体中，所述稳压室包括由至少四个相邻的平纹碳纤维织物层的层压堆叠序列组成的壁，所述四个相邻层的每层都具有这样的织物取向，所述织物取向使得第一稳压室层和第四稳压室层相对于第二稳压室层和第三稳压室层的每个以四十五度取向，所述第二稳压室层和所述第三稳压室层被夹设在所述第一稳压室层和所述第四稳压室层之间； 其中，所述稳压室在结合区域处被结合到所述外部筒体，所述结合区域由至少八个相邻的平纹碳纤维织物层的层压叠堆序列组成，所述结合区域层压堆叠序列通过使得在所述结合区域中的所述四个相邻外部筒体层与在所述结合区域中的所述四个相邻稳压室层交织而形成。
2.根据权利要求1所述的外部壳体,其中,所述外部筒体的外部长度与所述外部筒体在所述冲压空气风扇出口端处的外径的比值不大于1. 5827，其中，所述外部筒体的外部长度是沿平行于所述外部筒体的轴线的方向从所述冲压空气风扇转子端到所述冲压空气风扇出口端的距离。
3.根据权利要求1所述的外部壳体,其中,所述外部筒体的外部长度与所述外部筒体在所述冲压空气风扇出口端处的外径的比值不大于1. 5827且不小于1. 5720，其中，所述外部筒体的外部长度是沿平行于所述外部筒体的轴线的方向从所述冲压空气风扇转子端到所述冲压空气风扇出口端的距离。
4.根据权利要求1所述的外部壳体，其中，所述外部筒体的外部长度在26.755英寸和26.875英寸之间(或在679. 58 mm和682. 63 mm之间)，并且所述外部筒体在所述冲压空气风扇出口处的外径在16. 980英寸和17. 020英寸之间(或在431. 29 mm和432. 31 mm之间)。
5.根据权利要求1所述的外部壳体，其中，所述结合区域延伸到所述外部筒体和所述稳压室的每个中超过所述外部筒体或所述稳压室形成所述结合区域的曲率半径的切线的任何点至少O. 500英寸(或至少12. 70 mm)。
6.根据权利要求1所述的外部壳体，其中，所述结合区域延伸到所述外部筒体和所述稳压室的每个中超过所述外部筒体或所述稳压室形成所述结合区域的曲率半径的切线的任何点在O. 500英寸和2. 000英寸之间(或在12. 70 mm和50. 80 mm之间)。
7.根据权利要求1所述的外部壳体，其中，所述稳压室还包括两个稳压室脊部，每个稳压室脊部位于所述稳压室的两个壁中的每个上，所述稳压室的两个壁平行于所述外部筒体的轴线；其中，所述两个稳压室脊部中的每个包括相应稳压室壁的突出部段。
8.根据权利要求7所述的外部壳体，其中，所述稳压室脊部突出到彼此平行的平面，并且与包含所述外部筒体的轴线的平行平面距离在12. 450英寸和12. 470英寸之间(或在316. 230 mm 和 316. 738 mm 之间)。
9.根据权利要求7所述的外部壳体，其中，所述稳压室脊部每个都形成倒置的T形。
10.根据权利要求1所述的外部壳体,其中,所述外部筒体还包括 外部筒体支承脊部，所述外部筒体支承脊部在与所述筒体的轴线垂直的平面内沿所述外部筒体的至少一部分延伸，并且所述外部筒体支承脊部包括所述外部筒体壁的突出部段。
11.根据权利要求10所述的外部壳体，其中，所述外部筒体支承脊部从所述外部筒体壁径向向外突出在O. 290英寸和O. 310英寸之间(或在7. 37 mm和7. 87 mm之间)。
12.—种冲压空气风扇外部壳体，所述冲压空气风扇外部壳体用于将来自冲压空气风扇转子的空气以及来自冲压空气旁通部件的空气引导到冲压空气风扇出口中，所述外部壳体包括 外部筒体，所述外部筒体具有冲压空气风扇转子端和冲压空气风扇出口端，所述冲压空气风扇转子端和所述冲压空气风扇出口端位于所述外部筒体的轴线的相对两端；以及 稳压室，所述稳压室在结合区域处结合到所述外部筒体，用于将来自所述冲压空气旁通部件的空气引导到所述外部筒体中，所述稳压室包括 两个稳压室脊部，每个稳压室脊部位于所述稳压室的两个壁的每个处，所述稳压室的两个壁平行于所述外部筒体的轴线；其中，所述两个稳压室脊部的每个都包括相应稳压室壁的突出部段。
13.根据权利要求12所述的外部壳体，其中，所述稳压室脊部突出到彼此平行的平面，并且与包含所述外部筒体的轴线的平行平面距离在12. 450英寸和12. 470英寸之间(或在316. 230 mm 和 316. 738 mm 之间)。
14.根据权利要求13所述的外部壳体，其中，所述稳压室脊部每个都形成倒置的T形。
15.根据权利要求12所述的外部壳体，其中，所述外部筒体还包括 外部筒体支承脊部，所述外部筒体支承脊部在与所述筒体的轴线垂直的平面内沿所述外部筒体的至少一部分延伸，并且所述外部筒体支承脊部包括所述外部筒体壁的突出部段。
16.根据权利要求12所述的外部壳体，其中，所述外部筒体的外部长度与所述外部筒体在所述冲压空气风扇出口端处的外径的比值不大于1. 5827，其中，所述外部筒体的外部长度是沿平行于所述外部筒体的轴线的方向从所述冲压空气风扇转子端到所述冲压空气风扇出口端的距离。
17.根据权利要求12所述的外部壳体，其中，所述外部筒体的外部长度与所述外部筒体在所述冲压空气风扇出口端处的外径的比值不大于1.5827且不小于1. 5720，其中，所述外部筒体的外部长度是沿平行于所述外部筒体的轴线的方向从所述冲压空气风扇转子端到所述冲压空气风扇出口端的距离。
18.根据权利要求12所述的外部壳体，其中，所述外部筒体的外部长度在26.755英寸和26. 875英寸之间(或在679. 58 mm和682. 63 mm之间)，并且所述外部筒体在所述冲压空气风扇出口处的外径在16. 980英寸和17. 020英寸之间(或在431. 29 mm和432. 31 mm之间)。
19.根据权利要求12所述的外部壳体，其中 所述外部筒体包括由多个相邻的平纹纤维增强聚合复合物层的层压堆叠序列组成的壁； 所述稳压室包括由多个相邻的平纹纤维增强聚合复合物层的层压堆叠序列组成的壁；以及 所述结合区域由多个相邻的平纹纤维增强聚合复合物层的层压堆叠序列组成，所述结合区域层压堆叠序列通过使得在所述结合区域中的多个相邻外部筒体层与在所述结合区域中的多个相邻稳压室层交织而形成。
20.根据权利要求19所述的外部壳体，其中 所述外部筒体层压堆叠序列包括至少四个相邻的平纹纤维增强聚合复合物层，所述四个相邻外部筒体层中的每层具有这样的织物取向，所述织物取向使得第一外部筒体层和第四外部筒体层相对于第二外部筒体层和第三外部筒体层的每个以四十五度取向，所述第二外部筒体层和所述第三外部筒体层被夹设在所述第一外部筒体层和所述第四外部筒体层之间； 所述稳压室层压堆叠序列包括至少四个相邻的平纹纤维增强聚合复合物层，所述四个相邻层中的每层具有这样的织物取向，所述织物取向使得第一稳压室层和第四稳压室层相对于第二稳压室层和第三稳压室层的每个以四十五度取向，所述第二稳压室层和所述第三稳压室层被夹设在所述第一稳压室层和所述第四稳压室层之间；以及 所述结合区域层压叠堆序列包括至少八个相邻的平纹纤维增强聚合复合物层，所述结合区域层压堆叠序列通过使得在所述结合区域中的所述四个相邻外部筒体层与在所述结合区域中的所述四个相邻稳压室层交织而形成。
21.一种冲压空气风扇组件，所述冲压空气风扇组件包括 风扇壳体； 被附接到所述风扇壳体的风扇马达； 风扇转子； 止推轴，所述止推轴将所述风扇马达连接到所述风扇转子； 连接到所述风扇壳体的入口壳体； 附接到所述风扇壳体的轴承壳体； 附接到所述轴承壳体的内部壳体；以及 外部壳体，所述外部壳体连接到所述风扇壳体并且容纳所述轴承壳体、所述内部壳体以及所述风扇壳体的一部分；用于将来自风扇转子的空气以及来自冲压空气旁通部件的空气引导到冲压空气风扇出口中；所述外部壳体包括 外部筒体，所述外部筒体具有连接到所述风扇壳体的冲压空气风扇转子端以及冲压空气风扇出口端，所述冲压空气风扇转子端和所述冲压空气风扇出口端位于所述外部筒体的轴线的相对两端；所述外部筒体包括由至少四个相邻的平纹碳纤维织物层的层压堆叠序列组成的壁，所述四个相邻外部筒体层的每层都具有这样的织物取向，所述织物取向使得第一外部筒体层和第四外部筒体层相对于第二外部筒体层和第三外部筒体层的每个以四十五度取向，所述第二外部筒体层和所述第三外部筒体层被夹设在所述第一外部筒体层和所述第四外部筒体层之间；以及 稳压室，所述稳压室用于将来自所述冲压空气旁通部件的空气引导到所述外部筒体中，所述稳压室包括由至少四个相邻的平纹碳纤维织物层的层压堆叠序列组成的壁，所述四个相邻层的每层都具有这样的织物取向，所述织物取向使得第一稳压室层和第四稳压室层相对于第二稳压室层和第三稳压室层的每个以四十五度取向，所述第二稳压室层和所述第三稳压室层被夹设在所述第一稳压室层和所述第四稳压室层之间； 其中，所述稳压室在结合区域处被结合到所述外部筒体，所述结合区域由至少八个相邻的平纹碳纤维织物层的层压叠堆序列组成，所述结合区域层压堆叠序列通过使得在所述结合区域中的所述四个相邻外部筒体层与在所述结合区域中的所述四个相邻稳压室层交织而形成。
22.根据权利要求21所述的冲压空气风扇组件，其中，所述外部筒体的外部长度与所述外部筒体在所述冲压空气风扇出口端处的外径的比值不大于1. 5827，其中，所述外部筒体的外部长度是沿平行于所述外部筒体的轴线的方向从所述冲压空气风扇转子端到所述冲压空气风扇出口端的距离。
23.根据权利要求21所述的冲压空气风扇组件，其中，所述外部筒体的外部长度与所述外部筒体在所述冲压空气风扇出口端处的外径的比值不大于1. 5827且不小于1. 5720，其中，所述外部筒体的外部长度是沿平行于所述外部筒体的轴线的方向从所述冲压空气风扇转子端到所述冲压空气风扇出口端的距离。
24.根据权利要求21所述的冲压空气风扇组件，其中，所述外部筒体的外部长度在26. 755英寸和26. 875英寸之间(或在679. 58 mm和682. 63 mm之间)，并且所述外部筒体在所述冲压空气风扇出口处的外径在16. 980英寸和17. 020英寸之间(或在431. 29 mm和432. 31 mm 之间)。
25.根据权利要求21所述的冲压空气风扇组件，其中，所述结合区域延伸到所述外部筒体和所述稳压室的每个中超过所述外部筒体或所述稳压室形成所述结合区域的曲率半径的切线的任何点至少O. 500英寸(或至少12. 7 mm)。
26.根据权利要求21所述的冲压空气风扇组件，其中，所述结合区域延伸到所述外部筒体和所述稳压室压室的每个中超过所述外部筒体或所述稳压室形成所述结合区域的曲率半径的切线的任何点在O. 500英寸和2. 000英寸之间(或在12. 70 mm和50. 80 mm之间)。
27.根据权利要求21所述的冲压空气风扇组件，其中，所述稳压室还包括两个稳压室脊部，每个稳压室脊部位于所述稳压室的两个壁中的每个上，所述稳压室的两个壁平行于所述外部筒体的轴线；其中，所述两个稳压室脊部中的每个包括相应稳压室壁的突出部段。
28.根据权利要求27所述的冲压空气风扇组件，其中，所述稳压室脊部突出到彼此平行的平面，并且与包含所述外部筒体的轴线的平行平面距离在12. 450英寸和12. 470英寸之间(或在316. 230 mm和316. 738 mm之间)。
29.根据权利要求27所述的冲压空气风扇组件，其中，所述稳压室脊部每个都形成倒置的T形。
30.根据权利要求21所述的冲压空气风扇组件，其中，所述外部筒体还包括 外部筒体支承脊部，所述外部筒体支承脊部在与所述筒体的轴线垂直的平面内沿所述外部筒体的至少一部分延伸，并且所述外部筒体支承脊部包括所述外部筒体壁的突出部段。
31.根据权利要求30所述的冲压空气风扇组件，其中，所述第一外部筒体支承脊部从所述外部筒体壁径向向外突出在0. 290英寸和0. 310英寸之间(或在7. 37 mm和7. 87 mm之间)。
32.一种用于安装冲压空气风扇外部壳体的方法，所述冲压空气风扇外部壳体包括外部筒体以及附接到所述外部筒体的稳压室，所述外部筒体包括与其轴线垂直的凸缘状表面，所述方法包括 将所述冲压空气风扇组件的冲压空气风扇壳体插入到所述外部筒体中，使得附接到所述风扇壳体的轴承壳体被容纳在所述外部壳体中； 定位被插入的所述风扇壳体，使得所述外部筒体的所述凸缘状表面抵接所述风扇壳体的相应凸缘状表面； 将被定位的所述风扇壳体螺栓连接到所述外部筒体； 将电线从所述风扇壳体连接到端子盒，所述端子盒被附接到所述外部筒体； 将冷却空气导管螺栓连接到所述外部筒体上的冷却空气凸缘；以及 将所述冲压空气风扇组件安装到环境控制系统中。
全文摘要
本发明涉及冲压空气风扇外部壳体，所述冲压空气风扇外部壳体用于将来自冲压空气风扇转子的空气以及来自冲压空气旁通部件的空气引导到冲压空气风扇出口中。所述外部壳体包括在结合区域连接的外部筒体和稳压室。所述外部筒体和稳压室由至少四个相邻的平纹碳纤维织物层的层压堆叠序列制成。堆叠序列的每层具有这样的织物取向，所述织物取向使得第一层和第四层相对于第二层和第三层中的每个以四十五度取向。该结合区域由至少八个相邻的平纹碳纤维织物层制成。接合区域层压堆叠序列通过使得在所述结合区域中的所述四个相邻外部筒体层与在所述结合区域中的所述四个相邻稳压室层交织而形成。
文档编号F04D25/02GK103062128SQ201210408969
公开日2013年4月24日 申请日期2012年10月24日 优先权日2011年10月24日
发明者L.比內克, B.J.梅里特 申请人:哈米尔顿森德斯特兰德公司