冲压空气风扇轴承壳体的制作方法

专利名称：冲压空气风扇轴承壳体的制作方法
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轴承壳体。
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，例如轴承壳体。

发明内容
本发明是用于冲压空气风扇组件的冲压空气风扇轴承壳体。轴承壳体包括轴承部段、盘部段和径向支承肋。所述轴承部段包括用于容纳轴颈轴承的筒形内部。所述筒形内部关于所述轴承壳体的轴线对称。所述盘部段位于所述轴承部段的一端处并且垂直于所述轴承壳体的轴线，用于将所述轴承部段连接到所述冲压空气风扇组件。所述盘部段包括外环和盘壁。所述外环位于所述盘部段的与所述轴承部段相对的边缘处。所述外环包括多个螺栓孔以及从所述螺栓孔径向向内的周向支承肋。所述盘壁将所述外环连接到所述轴承部段。所述盘壁包括多个弓形冷却槽。每个冷却槽由包括第一弓形边缘的多个边缘限定。所述第一弓形边缘邻近于所述周向支承肋并从所述周向支承肋径向向内定位。所述第一弓形边缘具有在所述轴承壳体的轴线处的圆弧中心。所述多个径向支承肋沿所述轴承部段的长度的大部分轴向延伸并且沿所述盘壁从所述轴承部段径向延伸到所述周向支承肋。所述径向支承肋关于所述轴承壳体的轴线等距离地间隔开。所述多个径向支承肋和所述多个弓形冷却槽关于所述轴承壳体的轴线交替设置。


图1是结合本发明的冲压空气风扇组件的侧视图。图2是结合本发明的轴承壳体的透视图。图3是图2的轴承壳体的端视图。图4是图3的轴承壳体的纵向截面图。图5是图3的轴承壳体的另一纵向截面图。图6是图2的轴承壳体的另一端视图。
具体实施例方式本发明是用于冲压空气风扇的轴承壳体，所述冲压空气风扇将冷却空气流有效地供应到马达定子以及轴颈轴承，同时向轴颈轴承和轴颈轴承轴提供机械支承。与轴承壳体的外围接近的弓形冷却槽将冷却空气流有效地从内部壳体分布到马达定子。该流足以保持马达定子冷却，而不过度冷却。这种过度冷却是由冲压空气风扇组件对环境控制系统的总效率的浪费性降低。弓形冷却槽定位并定尺寸成提供冷却空气的有效分布。此外，由于冷却空气还必须流经轴颈轴承，因此弓形冷却槽的面积与用于容纳轴颈轴承的筒形内部的面积的比值提供来自内部壳体的冷却流的有效分流，其中充分地但非过度地冷却马达定子和轴颈轴承。最后，多个径向支承肋向轴承壳体提供足以机械地支承轴颈轴承以及轴颈轴承轴的机械强度。使用多个径向支承肋提供机械支承而不会增加不必要的重量，由此在冲压空气风扇组件和环境控制系统的操作方面提供附加效率。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 ;以及内部壳体20。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以及止推板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(plenum)48。在所述外部壳体18内的是扩散器50、马达轴承冷却管52、线缆传送管54、止回阀56、速度传感器58和线夹59。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所示，入口壳体16和外部壳体18在风扇支柱22处被附接到风扇壳体12。轴承壳体14借助螺栓60被附接到风扇壳体12。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38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。速度传感器58被附接到轴承壳体14。稳压室48是外部壳体18的将冲压空气风扇组件10连接到止回阀56和旁通入口的部分。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，电力借助从端子盒46布线行进通过线缆传送管54、内部壳体20和轴承壳体14的线缆而被供应到马达定子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。速度传感器58测量轴颈轴承轴34的旋转速率。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。止回阀56就保持关闭，以防止空气移出外部壳体18并进入到旁通入口中。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，那么止回阀56就打开，并且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。图2是结合本发明的轴承壳体14的实施方式的透视图。如图2所示，轴承壳体14包括轴承部段100、盘部段102、以及多个径向支承肋104。轴承部段100包括筒形内部106、轴承台肩108、以及多个轴承移除槽110。盘部段102包括外环112和盘壁114。外环112包括0形环通道116、多个螺栓孔118以及周向支承肋120。筒形内部106是在轴承部段100内的中空的筒形空间，其用于容纳轴颈轴承，如图1所示。筒形内部106关于轴承壳体14的轴线对称。盘部段102垂直于轴承壳体14的轴线并且被连接到轴承部段100的端部。外环112位于盘部段102的与轴承部段100相对的边缘处。0形环通道116位于外环112的径向最极端处并且围绕该外环112的整个外周延伸。螺栓孔118从0形环通道116径向向内并且沿外环112间隔开以匹配风扇壳体12中的螺栓孔(未示出)的布局。周向支承肋120从螺栓孔118径向向内并且围绕外环112的整个内周延伸。盘壁114从周向支承肋120延伸到轴承部段100，从而将外环112连接到轴承部段100。轴承台肩108位于轴承部段100的另一端处，该端与连接到盘部段102的端部相对。轴承移除槽110是轴承台肩108中的开口。每个径向支承肋104沿轴承部段100长度的大部分轴向延伸并且沿盘壁114从轴承部段100径向延伸到周向支承肋120。在图2的实施方式中，轴承壳体14是高强度、轻质的金属(例如，高温铝合金)的机加工铸件。在操作中，轴承部段100包含轴颈轴承40，该轴颈轴承向轴颈轴承轴34提供低摩擦支承，如在上文参考图1描述的。轴承部段100借助盘部段102至风扇壳体12的连接而由该盘部段102支承，该轴承部段借助穿过螺栓孔118的螺栓60而被固定到位。周向支承肋120和径向支承肋104提供足够的机械强度而不增加不必要的重量，如将在下文参考图5和图6描述的。图3是图2的轴承壳体14的端视图，示出了盘部段102背对轴承部段100的一侦U。图3示出了本发明的轴承壳体的附加特征。如图3所示，盘壁114还包括介质冷却槽122 ;大冷却槽124 ;小冷却槽126 ;电线线夹凸块128 ;速度传感器凹槽130 ;以及速度传感器附接孔132。介质冷却槽122、大冷却槽124和小冷却槽126都是盘壁114中的弓形(弧形)开口，每个的圆弧中心都位于轴承壳体14的轴线处。电线线夹凸块128是盘壁114中的供附接线夹59的特征，以提供用于穿过轴承壳体14布线到马达定子26的线缆的应变消除，如参考图1在上文所述的。速度传感器凹槽130容纳并对齐速度传感器58，该速度传感器被附接到轴承壳体14以检测轴颈轴承轴34的速度，如上文所述的。速度传感器附接孔132是用于将速度传感器58紧固到轴承壳体14上的螺纹连接件。如图3所示，大冷却槽124是邻近于电线线夹凸块128的冷却槽。大冷却槽124更大，以适于布线穿过轴承壳体14并且由电线线夹凸块128支承的线缆穿过。小冷却槽126是邻近于速度传感器凹槽130的冷却槽。小冷却槽126更小以提供用于速度传感器58的足够空间。全部介质冷却槽122是相同的并且尺寸处于大冷却槽124和小冷却槽126之间，如参考图6在下文详细地描述的。弓形冷却槽122、124、126关于轴承壳体14的轴线等距离地定位，以提供用于冷却空气流从内部壳体20至风扇壳体12的部件(尤其是，马达定子26)的路径，如参考图1在上文描述的。图4是图3的轴承壳体14的纵向截面图。该截面贯穿轴承壳体14的轴线并且二分两个介质冷却槽122。如图4所示，筒形部段100的筒形内部106包括台肩凹槽134、0形环密封沟槽136以及卡合环沟槽138。台肩凹槽134、0形环密封沟槽136以及卡合环沟槽138围绕筒形内部106延伸。一起考虑图1和图4，在操作中，0形环密封沟槽136容纳在轴颈轴承40和筒形部段100之间的0形环密封件(未示出)，以支承轴颈轴承40。轴承台肩108将轴颈轴承40在一端处保持在轴向位置，其中台肩凹槽134防止具有曲率半径的角部干扰将轴颈轴承40完全靠置在轴承轴颈108上。轴颈轴承40借助被插入到卡合环沟槽138中的卡合环(未示出)而在与轴承台肩108相对的一端上保持在轴向位置。筒形内部106具有直径C，该直径确定在与可用于容纳轴颈轴承40的轴承壳体14的轴线垂直的平面内的截面面积。在图4所示的实施方式中，直径C是大约2. 261英寸(或大约57. 43 mm)。在另一实施方式中，直径C在2. 260英寸和2. 262英寸之间(或在57. 40 mm和57. 46 mm之间)。图5是图3的轴承壳体的另一纵向截面图。该截面贯穿轴承壳体14的轴线并且二分径向支承肋104中的一个。如图5所示，径向支承肋104沿轴承部段100长度的大部分轴向延伸，以提供对轴承部段100的机械支承。径向支承肋104还沿盘壁114径向延伸到周向支承肋120。该截面还示出了在外环112的一侧上而不是在另一侧上的螺栓孔118。一个螺栓孔118的这种偏移匹配风扇壳体12的布局并且确保轴承壳体14以恒定取向螺栓连接到风扇壳体12。图5还示出了轴承移除槽110中的一个。如上所述，轴承移除槽110是轴承台肩108中的开口。将轴承移除工具(未示出)插入到轴承移除槽110中有助于将轴颈轴承40从轴承部段100的筒形内部106移除。图6是图2的轴承壳体14的端视图，示出了盘部段102的面向轴承部段100的一侦U。图6示出了本发明的轴承壳体的附加特征。如图6所示，径向支承肋104关于轴承壳体14的轴线等距离地隔开，以提供足够的机械强度而不增加不必要的重量。径向支承肋104每个都位于弓形冷却槽122、124、126中的两个之间，使得弓形冷却槽122、124、126和径向支承肋104关于轴承壳体14的轴线交替设置。还在图6中示出了关于弓形冷却槽122、124、126的尺寸、形状和定位的革新性细节。弓形冷却槽122、124、126每个都关于轴承壳体14的轴线延伸至少大约28度的角距离。在图6的实施方式中，介质冷却槽122延伸大约28度的角距离Al，小冷却槽126延伸大约28度的角距离A2，以及大冷却槽124延伸大约29度的角距离A3。在另一实施方式中，角距离Al在27. 14度和28. 86度之间，角距离A2在27. 14度和28. 86度之间，以及角距离A3在28. 14度和29. 86度之间。如图6所示，弓形冷却槽122、124、126每个均由多个边缘来限定。介质冷却槽122、大冷却槽124和小冷却槽126每个均包括第一弓形边缘El。第一弓形边缘El具有在轴承壳体14的轴线处的圆弧中心并且是多个边缘中最接近周向支承肋120的一个边缘，所述第一弓形边缘处于与轴承壳体14的轴线相距第一径向距离Rl处。在图5所示的实施方式中，Rl是大约2. 97英寸(或大约75. 4 mm)。在另一实施方式中，Rl在2. 92英寸和3. 01英寸之间(或在74.3 mm和76.6 mm之间)。图6示出了介质冷却槽122每个还都包括第二弓形边缘E2。第二弓形边缘E2具有在轴承壳体14的轴线处的圆弧中心并且从第一弓形边缘El径向向内处于与轴承壳体14的轴线相距第二径向距离R2处。小冷却槽126还包括从第一弓形边缘El径向向内定位的第一直线边缘LI。第一直线边缘LI平行于第一平面Pl，处于与该第一平面Pl相距第一直线距离Dl处。第一平面Pl包含轴承壳体14的轴线并且垂直于二分平面BI。二分平面BI是二分小冷却槽126并且也包含轴承壳体14的轴线的平面。大冷却槽124还包括第三弓形边缘E3和第二直线边缘L2。第三弓形边缘E3具有在轴承壳体14的轴线处的圆弧中心并且从第一弓形边缘El径向向内处于与轴承壳体14的轴线相距第三径向距离R3处。第二直线边缘L2从第一弓形边缘El径向向内定位并且平行于第二平面P2，处于与该第二平面P2相距第二直线距离D2处。第二平面P2包含轴承壳体14的轴线并且垂直于二分平面B2。二分平面B2是二分大冷却槽124并且也包含轴承壳体14的轴线的平面。在如图6所示的本发明的实施方式中，第二径向距离R2是大约2. 30英寸(或大约
58.4 mm);第三径向距离R3是大约1. 89英寸(或大约48. 0 mm);第一直线距离Dl是大约
2.35英寸(或大约59. 6 mm);以及第二直线距离D2是大约2. 15英寸(或大约54. 6 mm)。在本发明的另一实施方式中，第二径向距离R2在2. 26英寸和2. 35英寸之间(或在57. 3 mm和
59.6 mm之间)；第三径向距离R3在1. 85英寸和1. 94英寸之间(或在46. 9 mm和49.1 mm之间);第一直线距离Dl在2. 30英寸和2. 39英寸之间(或在58. 4 mm和60. 7 mm之间)；以及第二直线距离D2在2. 11英寸和2. 20英寸之间(或在53. 5 mm和55. 8 mm之间)。一起考虑图1和图6，盘壁114的总面积表示可用于冷却槽的向马达定子26提供冷却的最大面积。如能够从图6看到的，弓形冷却槽122、124、126仅占据盘壁114的总面积的一部分。本发明的实施方式仅需要盘壁114的总面积的一部分包括冷却槽，以提供对马达定子26的有效水平的冷却。如果盘壁114的总面积的由所述多个冷却槽122、124、126打开的百分比太大，那么由于过度冷却马达定子26而导致低效率。相反，如果盘壁114的总面积的由所述多个冷却槽122、124、126打开的百分比太小，那么马达定子26会过热。因此，盘壁114的总面积的由所述多个冷却槽122、124、126打开的百分比是对于冲压空气风扇组件10的有效操作而言是重要的比值。在图6所述的实施方式中，弓形冷却槽122、124、126的总面积与盘壁114的总面积的比值是大约30%。在另一实施方式中，弓形冷却槽122、124,125的总面积与盘壁114的总面积的比值在23%和37%之间。如上所述，弓形冷却槽122、124、126关于轴承壳体14的轴线等距离地定位，以提供用于从内部壳体20至风扇壳体12的部件(具体地，马达定子26)的冷却空气流路径，如参考图1在上文描述的。还如上参考图1所述，来自内部壳体20的冷却空气流也被引导到轴颈轴承40。来自内部壳体20的冷却空气流必要地在弓形冷却槽122、124、126的总面积和筒形内部106的与轴承壳体14的轴线垂直的平面内的截面面积之间分流。冷却空气流在这两个路径之间的分流对于保持马达定子26和轴颈轴承40充分地冷却而言是重要的，而不会向马达定子26和轴颈轴承40中的任一个提供过度冷却。这种过度冷却是冲压空气风扇组件10对环境控制系统的总效率的浪费性阻碍，该环境控制系统必须更费力地工作以提供这种过度冷却。因此，弓形冷却槽122、124、126的总面积与筒形内部106在与轴承壳体14的轴线垂直的平面中的截面面积的比值是对于冲压空气风扇组件的有效操作而言重要的另一比值。对于分别参考图6和图4在上文描述的实施方式，弓形冷却槽122、124、126的总面积与筒形内部106的截面面积的比值分别是大约1. 8。在其他实施方式中，该比值在1. 48和2. 17之间。如图1所示，轴承壳体14能够从冲压空气风扇组件10的风扇出口端被接近，这极大地简化了从飞行器移除冲压空气风扇组件10开始的轴承壳体14的替换。冲压空气风扇组件10是外场可替换单元(LRU)。LRU被设计成能够容易且有效地安装和移除，使得新单元能够快速地替换需要维修或检查的单元，从而在被移除的LRU被带到别的地方以便维修或检查时使得飞行器回到服务中。一起考虑图1和图2，从冲压空气风扇组件10移除轴承壳体14开始为从内部壳体20断开马达轴承冷却管52。接下来，电线从端子盒46被断开并且拉入到内部壳体20中。然后，线缆传送管54从内部壳体20被断开，并且内部壳体20被拉离轴承壳体14。螺栓60从螺栓孔118被移除，并且卡合环(未示出)从卡合环沟槽138被移除。线夹59从电线线夹凸块128断开，以释放电线。当电线滑动通过大冷却槽124时，包括轴颈轴承40的轴承壳体14从轴颈轴承轴34周围滑出。轴承移除工具(未示出)被插入到轴承移除槽110中，以从轴承部段100的筒形内部106移除轴颈轴承40。最后，轴承壳体14通过冲压空气风扇组件10的风扇出口端从冲压空气风扇组件10被移除。安装轴承壳体14开始为将轴承壳体14取向成使得在将轴承壳体插入到冲压空气风扇组件10的风扇出口端中之前，轴承部段100面向该风扇出口端。轴承壳体14被插入到风扇出口端中，使得轴承部段100轴向围绕轴颈轴承轴34并且盘部段102装配到风扇壳体12上。轴承壳体14对齐在风扇壳体12上，使得螺栓孔118对齐风扇壳体12中的适配螺栓孔。螺栓60被插入通过螺栓孔118，并且轴承壳体14被螺栓连接到风扇壳体12上。通过将轴颈轴承40向上压靠在轴承台肩108上并且借助将卡合环插入到卡合环沟槽138中来紧固，轴颈轴承40被安装到轴承部段100位于轴颈轴承轴34和轴承壳体14之间的筒形内部106中。速度传感器58在速度传感器凹槽130处借助连接到速度传感器附接孔132的螺栓(未示出)被附接到轴承壳体14。接下来，来自风扇壳体12的电线被输送通过大冷却槽124并且用线夹59被紧固到电线线夹凸块128。当内部壳体20在围绕盘部段102的O形环通道116中的O形环密封件处被附接到轴承壳体14时，电线被拉入到内部壳体20中。接下来，线缆传送管54被连接到内部壳体20，接着电线被输送通过线缆传送管54到达端子盒46，在这里电线被连接到端子盒46。马达轴承冷却管52被连接到内部壳体20，使得来自马达轴承冷却管52的冷却空气流从内部壳体20流经介质冷却槽122、大冷却槽124和小冷却槽26以向马达定子26提供冷却以及流经轴承部段100的筒形内部106以向轴颈轴承40提供冷却，从而完成轴承壳体14到冲压空气风扇组件10中的安装。最后步骤是将具有最新安装的替换轴承壳体14的冲压空气风扇组件10装回到飞行器中。用于本发明的冲压空气风扇的轴承壳体将冷却空气流有效地提供到马达定子和轴颈轴承，同时向该轴颈轴承和轴颈轴承轴提供机械支承。上述弓形冷却槽有效地将冷却空气流从内部壳体分配到马达定子。该流足以保持马达定子冷却，而不会过度冷却。这种过度冷却是由冲压空气风扇组件对环境控制系统的总效率的浪费性降低。此外，由于冷却空气还必须流经轴颈轴承，因此弓形冷却槽的面积与用于容纳轴颈轴承的筒形内部的面积的比值提供来自内部壳体的冷却流的有效分流，充分地但非过度地冷却马达定子和轴颈轴承。最后，多个径向支承肋向轴承壳体提供足以机械地支承轴颈轴承以及轴颈轴承轴的机械强度，所述径向支承肋沿轴承部段的长度的大部分轴向延伸并且沿盘壁径向延伸到周向支承肋。通过使用关于轴承壳体的轴线等距离地隔开的径向支承肋，提供机械支承而不会增加不必要的重量，由此在冲压空气风扇组件和环境控制系统的操作方面提供附加效率。本文所述的本发明的轴承壳体14 (包括轴承部段100和盘部段102)的新颖方面通过大致顺从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轴承壳体14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轴承壳体是与包括轴承部段100和盘部段102的特定轴承壳体14相同或充分类似，或者冲压空气风扇轴承壳体是否在类型认证的冲压空气风扇轴承壳体中的零部件设计方面充分相同，使得冲压空气风扇轴承壳体遵循能够应用到特定冲压空气风扇轴承壳体的适航性标准。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轴承壳体14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
1.一种用于冲压空气风扇组件的冲压空气风扇轴承壳体，所述轴承壳体包括 轴承部段，所述轴承部段包括关于所述轴承壳体的轴线对称的筒形内部；所述筒形内部用于容纳轴颈轴承； 盘部段，所述盘部段位于所述轴承部段的一端处并且垂直于所述轴承壳体的轴线，所述盘部段用于将所述轴承部段连接到所述冲压空气风扇组件，所述盘部段包括 在所述盘部段的与所述轴承部段相对的边缘处的外环，所述外环包括 多个螺栓孔；以及 从所述多个螺栓孔径向向内的周向支承肋；以及 盘壁，所述盘壁将所述外环连接到所述轴承部段，所述盘壁包括 多个弓形冷却槽，每个冷却槽由包括第一弓形边缘的多个边缘来限定；所述第一弓形边缘邻近于所述周向支承肋并且从所述周向支承肋径向向内定位处于与所述轴承壳体的轴线相距第一径向距离处；所述第一弓形边缘具有在所述轴承壳体的轴线处的圆弧中心；以及 多个径向支承肋，这些径向支承肋沿所述轴承部段的长度的大部分轴向延伸并且沿所述盘壁从所述轴承部段径向延伸到所述周向支承肋；所述多个径向支承肋关于所述轴承壳体的轴线等距离地间隔开；所述多个径向支承肋和所述多个弓形冷却槽关于所述轴承壳体的轴线交替设置。
2.根据权利要求1所述的轴承壳体，其中，所述多个弓形冷却槽的总面积与所述筒形内部在与所述轴承壳体的轴线垂直的平面内的截面面积的比值是大约1. 8。
3.根据权利要求1所述的轴承壳体，其中，所述多个弓形冷却槽的总面积与所述筒形内部在与所述轴承壳体的轴线垂直的平面内的截面面积的比值在1. 48和2. 17之间。
4.根据权利要求1所述的轴承壳体，其中，所述多个弓形冷却槽的总面积与所述盘壁的总面积的比值是大约30%。
5.根据权利要求1所述的轴承壳体，其中，所述多个弓形冷却槽的总面积与所述盘壁的总面积的比值在23%和37%之间。
6.根据权利要求1所述的轴承壳体，其中，所述第一径向距离是大约2.97英寸(或大约75. 4 mm)n
7.根据权利要求1所述的轴承壳体，其中，所述第一径向距离在2.92英寸和3. 01英寸之间(或在74. 3 mm和76. 6 mm之间)。
8.根据权利要求1所述的轴承壳体，其中，所述多个弓形冷却槽的每个关于所述轴承壳体的轴线延伸至少大约28度。
9.根据权利要求1所述的轴承壳体，其中，所述多个弓形冷却槽包括 七个冷却槽，每个冷却槽关于所述轴承壳体的轴线在27. 14度和28. 86度之间延伸；以及 大冷却槽，所述大冷却槽关于所述轴承壳体的轴线在28. 14度和29. 86度之间延伸。
10.根据权利要求9所述的轴承壳体，其中 所述七个冷却槽包括 六个介质冷却槽，每个介质冷却槽还包括 第二弓形边缘，所述第二弓形边缘从所述第一弓形边缘径向向内处于与所述轴承壳体的轴线相距第二径向距离处，所述第二弓形边缘具有在所述轴承壳体的轴线处的圆弧中心；以及 小冷却槽，所述小冷却槽还包括 第一直线边缘，所述第一直线边缘从所述第一弓形边缘径向向内，所述第一直线边缘与包含所述轴承壳体的轴线的第一平面平行；所述第一平面与二分所述小冷却槽并且也包含所述轴承壳体的轴线的平面垂直；所述第一直线边缘处于与所述第一平面相距第一直线距离处；以及 所述大冷却槽还包括 第三弓形边缘，所述第三弓形边缘从所述第一弓形边缘径向向内处于与所述轴承壳体的轴线相距第三径向距离处，所述第三弓形边缘具有在所述轴承壳体的轴线处的圆弧中心；以及 第二直线边缘，所述第二直线边缘从所述第一弓形边缘径向向内；所述第二直线边缘与包含所述轴承壳体的轴线的第二平面平行；所述第二平面与二分所述大冷却槽并且也包含所述轴承壳体的轴线的平面垂直；所述第二直线边缘处于与所述第二平面相距第二直线距离处。
11.根据权利要求10所述的轴承壳体，其中，所述第二径向距离是大约2.30英寸(或大约58. 4 mm);所述第三径向距离是大约1. 89英寸(或大约48. 0 mm);所述第一直线距离是大约2. 35英寸(或大约59. 6 mm);以及所述第二直线距离是大约2. 15英寸(或大约54. 6mm)。
12.根据权利要求10所述的轴承壳体，其中，所述第二径向距离在2.26英寸和2. 35英寸之间(或在57. 3 mm和59. 6 mm之间)；所述第三径向距离在1. 85英寸和1. 94英寸之间(或在46. 9 mm和49.1 mm之间)；所述第一直线距离在2. 30英寸和2. 39英寸之间(或在58. 4 mm和60. 7 mm之间)；以及所述第二直线距离在2. 11英寸和2. 20英寸之间(或在53. 5 mm 和 55. 8 mm 之间)。
13.一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； 轴颈轴承轴，所述轴颈轴承轴被连接到所述风扇马达和所述止推轴； 内部壳体；以及 轴承壳体，所述轴承壳体被附接到所述风扇壳体并且被连接到所述内部壳体，所述轴承壳体包含关于所述轴颈轴承轴轴向的轴颈轴承,所述轴承壳体包括 轴承部段，所述轴承部段包括关于所述轴承壳体的轴线对称的筒形内部；所述筒形内部用于容纳轴颈轴承； 盘部段，所述盘部段位于所述轴承部段的一端处并且垂直于所述轴承壳体的轴线，所述盘部段用于将所述轴承部段连接到所述冲压空气风扇组件，所述盘部段包括 在所述盘部段的与所述轴承部段相对的边缘处的外环，所述外环包括 多 个螺栓孔，所述螺栓孔用于将所述轴承壳体附接到所述风扇壳体；O形环通道，所述O形环通道从所述多个螺栓孔径向向外，用于容纳用于将所述轴承壳体连接到所述内部壳体的O形环密封件；以及 周向支承肋，所述周向支承肋从所述多个螺栓孔径向向内；以及 盘壁，所述盘壁将所述外环连接到所述轴承部段，所述盘壁包括 多个弓形冷却槽，每个冷却槽由包括第一弓形边缘的多个边缘来限定；所述第一弓形边缘邻近于所述周向支承肋并且从所述周向支承肋径向向内定位处于与所述轴承壳体的轴线相距第一径向距离处；所述第一弓形边缘具有在所述轴承壳体的轴线处的圆弧中心；以及 多个径向支承肋，这些径向支承肋沿所述轴承部段的长度的大部分轴向延伸并且沿所述盘壁从所述轴承部段径向延伸到所述周向支承肋；所述多个径向支承肋关于所述轴承壳体的轴线等距离地间隔开；所述多个径向支承肋和所述多个弓形冷却槽关于所述轴承壳体的轴线交替设置。
14.根据权利要求14所述的冲压空气风扇组件，其中，所述多个弓形冷却槽的总面积与所述筒形内部在与所述轴承壳体的轴线垂直的平面内的截面面积的比值是大约1. 8。
15.根据权利要求14所述的冲压空气风扇组件，其中，所述多个弓形冷却槽的总面积与所述盘壁的总面积的比值是大约30%。
16.根据权利要求14所述的冲压空气风扇组件，其中，所述第一径向距离是大约2.97英寸(或大约75. 4 mm)。
17.根据权利要求14所述的冲压空气风扇组件，其中，所述多个弓形冷却槽包括 七个冷却槽，每个冷却槽关于所述轴承壳体的轴线在27. 14度和28. 86度之间延伸；以及 大冷却槽，所述大冷却槽关于所述轴承壳体的轴线在28. 14度和29. 86度之间延伸。
18.根据权利要求17所述的冲压空气风扇组件，其中 所述七个冷却槽包括 六个介质冷却槽，每个介质冷却槽还包括 第二弓形边缘，所述第二弓形边缘从所述第一弓形边缘径向向内处于与所述轴承壳体的轴线相距第二径向距离处，所述第二弓形边缘具有在所述轴承壳体的轴线处的圆弧中心；以及 小冷却槽，所述小冷却槽还包括 第一直线边缘，所述第一直线边缘从所述第一弓形边缘径向向内，所述第一直线边缘与包含所述轴承壳体的轴线的第一平面平行；所述第一平面与二分所述小冷却槽并且也包含所述轴承壳体的轴线的平面垂直；所述第一直线边缘处于与所述第一平面相距第一直线距离处；以及 所述大冷却槽还包括 第三弓形边缘，所述第三弓形边缘从所述第一弓形边缘径向向内处于与所述轴承壳体的轴线相距第三径向距离处，所述第三弓形边缘具有在所述轴承壳体的轴线处的圆弧中心；以及 第二直线边缘，所述第二直线边缘从所述第一弓形边缘径向向内；所述第二直线边缘与包含所述轴承壳体的轴线的第二平面平行；所述第二平面与二分所述大冷却槽并且也包含所述轴承壳体的轴线的平面垂直；所述第二直线边缘处于与所述第二平面相距第二直线距离处。
19.根据权利要求18所述的冲压空气风扇组件，其中，所述第二径向距离是大约2.30英寸(或大约58. 4 mm);所述第三径向距离是大约1. 89英寸(或大约48. 0 mm);所述第一直线距离是大约2. 35英寸(或大约59. 6 mm)；以及所述第二直线距离是大约2. 15英寸(或大约 54. 6 mm)。
20.一种用于将冲压空气风扇轴承壳体安装到冲压空气风扇组件中的方法，所述轴承壳体包括盘部段和轴承部段，所述盘部段包括多个介质冷却槽、小冷却槽和大冷却槽，所述轴承部段包括用于容纳轴颈轴承的筒形内部，所述方法包括 将所述轴承壳体取向成使得所述轴承部段面向所述冲压空气风扇组件的风扇出口；将所述轴承壳体插入到所述风扇出口中，使得所述轴承部段轴向围绕轴颈轴承轴并且所述盘部段装配在风扇壳体上； 将所述轴承壳体螺栓连接到所述风扇壳体； 将轴颈轴承安装到所述轴承壳体的所述轴承部段的位于所述轴颈轴承轴和所述轴承壳体之间的所述筒形内部中； 将速度传感器附接到所述盘部段的位于所述冷却槽中的所述小冷却槽与所述轴颈轴承轴之间的部分； 将电线从所述风扇壳体传输通过所述盘部段中的所述大冷却槽； 将所述电线拉入到内部壳体中； 将所述内部壳体附接到围绕所述盘部段的O形环密封件； 将线缆传送管连接到所述内部壳体； 将所述电线从所述内部壳体传输通过所述线缆传送管到达端子盒； 将所述电线连接到所述端子盒；以及 将马达轴承冷却管连接到所述内部壳体，使得来自所述马达轴承冷却管的冷却空气流从所述内部壳体流经所述冷却槽以向所述风扇壳体内的马达定子提供冷却以及流经所述轴承部段的筒形内部以向所述轴颈轴承提供冷却。
全文摘要
本发明涉及冲压空气风扇轴承壳体。用于冲压空气风扇组件的冲压空气风扇轴承壳体包括轴承部段、盘部段和径向支承肋。所述盘部段位于所述轴承部段的一端处，用于将所述轴承部段连接到所述冲压空气风扇组件，所述盘部段包括具有周向支承肋的外环；以及盘壁，所述盘壁将所述外环连接到所述轴承部段。所述盘壁包括由边缘限定的弓形冷却槽，所述边缘包括这样的弓形边缘，所述弓形边缘具有在所述轴承壳体的轴线处的圆弧中心、并且邻近于所述周向支承肋并从所述周向支承肋径向向内定位。所述径向支承肋沿所述轴承部段的长度的大部分轴向延伸并且沿所述盘壁径向延伸到所述周向支承肋。所述径向支承肋和所述冷却槽关于所述轴承壳体的轴线交替设置。
文档编号F04D25/02GK103062102SQ201210409619
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E.奇拉巴斯茨, B.J.梅里特 申请人:哈米尔顿森德斯特兰德公司