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沖壓空氣風(fēng)扇擴(kuò)散器的制作方法

文檔序號(hào):5437659閱讀:201來源:國知局
專利名稱:沖壓空氣風(fēng)扇擴(kuò)散器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及環(huán)境控制系統(tǒng)。具體地,本發(fā)明涉及用于飛行器的環(huán)境控制系統(tǒng)的沖壓空氣風(fēng)扇組件的擴(kuò)散器。
背景技術(shù)
飛行器上的環(huán)境控制系統(tǒng)(ECS)將調(diào)節(jié)空氣提供給飛行器艙室。調(diào)節(jié)空氣是處于用于飛行器乘員舒適性和安全性所期望的溫度、壓力和濕度的空氣。處于地面水平或接近地面水平,該環(huán)境空氣溫度和/或濕度通常足夠高,使得空氣在被傳輸?shù)斤w行器艙室之前必須作為調(diào)節(jié)過程的一部分被冷卻。在飛行高度處,環(huán)境空氣通常比所期望的要冷得多,但是在這種低壓下,該環(huán)境空氣必須作為調(diào)節(jié)過程的一部分被壓縮至可接受的壓力。在飛行高度下壓縮環(huán)境空氣充分地加熱得到的加壓空氣,該加壓空氣必須被冷卻,甚至在環(huán)境空氣溫度十分低時(shí)也是如此。因此,在大多數(shù)狀況下,在空氣被傳輸?shù)斤w行器艙室之前,熱量必須由ECS從空氣移除。當(dāng)熱量從空氣被移除時(shí),該熱量由ECS驅(qū)散到分離空氣流中,所述分離空氣流流入到ECS中、橫穿ECS中的熱交換器、并且流出飛行器,從而隨該分離空氣流夾帶過量熱量。在飛行器足夠快地移動(dòng)的狀況下,沖壓到飛行器中的空氣的壓力足以使得足夠空氣移動(dòng)通過ECS以及經(jīng)過熱交換器,從而移除過量的熱量。雖然沖壓空氣在正常飛行狀況下運(yùn)行良好,但是在較低的飛行速度下或當(dāng)飛行器在地面上時(shí),沖壓空氣壓力太低而不能提供經(jīng)過熱交換器以從ECS實(shí)現(xiàn)足夠熱量移除的足夠空氣流。在這些狀況下,ECS內(nèi)的風(fēng)扇被用于提供經(jīng)過ECS熱交換器的必要空氣流。該風(fēng)扇被稱為沖壓空氣風(fēng)扇。如飛行器上的任何系統(tǒng)一樣,在改善的沖壓空氣風(fēng)扇方面具有巨大價(jià)值,該改善的沖壓空氣風(fēng)扇包括被設(shè)計(jì)成改善沖壓空氣風(fēng)扇的操作效率、降低該沖壓空氣風(fēng)扇的重量、或減少該飛行器所產(chǎn)生的噪音的創(chuàng)新部件,例如擴(kuò)散器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是用于一種沖壓空氣風(fēng)扇組件的擴(kuò)散器。該擴(kuò)散器包括穿孔錐體、入口環(huán)密封件和出口環(huán)密封件。所述穿孔錐體具有關(guān)于擴(kuò)散器軸線對(duì)稱的截頭圓錐形狀。所述入口環(huán)密封件被附接到所述穿孔錐體的第一端并且圍繞所述第一端軸向設(shè)置。所述入口環(huán)密封件包括具有筒形形狀的風(fēng)扇殼體連接件。所述出口環(huán)密封件被附接到所述穿孔錐體的第二端并且圍繞所述第二端軸向設(shè)置。所述第二端的平均外徑比所述第一端的平均外徑更大,使得所述穿孔錐體遠(yuǎn)離所述入口環(huán)密封件延伸并且從所述擴(kuò)散器軸線徑向向外延伸。


圖1是結(jié)合本發(fā)明的沖壓空氣風(fēng)扇組件的側(cè)視圖。圖2A和圖2B是結(jié)合本發(fā)明的擴(kuò)散器的實(shí)施方式的透視圖。圖3是圖2A和圖2B的擴(kuò)散器的截面圖。
圖4是圖3的擴(kuò)散器的截面圖的一部分的放大圖。圖5是圖3的擴(kuò)散器的截面圖的另一部分的放大圖。圖6A和圖6B是圖1的沖壓空氣風(fēng)扇組件的部分的特與圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是一種用于沖壓空氣風(fēng)扇的擴(kuò)散器,所述擴(kuò)散器有助于從沖壓空氣風(fēng)扇轉(zhuǎn)子引導(dǎo)空氣流從而使得該風(fēng)扇空氣流擴(kuò)散、增強(qiáng)流效率以及降低沖壓空氣風(fēng)扇噪音。圖1示出了結(jié)合本發(fā)明的沖壓空氣風(fēng)扇組件。圖1示出了沖壓空氣風(fēng)扇組件10,其包括風(fēng)扇殼體12 ;軸承殼體14 ;入口殼體16 ;外部殼體18 ;以及內(nèi)部殼體20。風(fēng)扇殼體12包括風(fēng)扇支柱22、馬達(dá)轉(zhuǎn)子24、馬達(dá)定子26、止推軸28、止推板30以及止推板32。軸承殼體14包括軸頸軸承軸34和軸承端蓋36。風(fēng)扇殼體12和軸承殼體14 一起包括系桿38以及軸頸軸承40。除了系桿38的一部分之外,入口殼體16還包含風(fēng)扇轉(zhuǎn)子42和入口護(hù)罩44。外部殼體18包括端子盒46以及穩(wěn)壓室(plenum)48。在所述外部殼體18內(nèi)的是擴(kuò)散器50、馬達(dá)軸承冷卻管52、線纜傳送管54、止回閥56、速度傳感器58和聲學(xué)泡沫62。風(fēng)扇入口是在缺乏足夠的沖壓空氣壓力的情況下待由沖壓空氣風(fēng)扇組件移動(dòng)的空氣源。旁通入口是當(dāng)足夠的沖壓空氣壓力可用時(shí)流經(jīng)該沖壓空氣風(fēng)扇組件10的來自沖壓空氣入口(未示出)的空氣源。如圖1所示,入口殼體16和外部殼體18在風(fēng)扇支柱22處被附接到風(fēng)扇殼體12。軸承殼體14被附接到風(fēng)扇殼體12,并且內(nèi)部殼體20將馬達(dá)軸承冷卻管52和線纜傳送管54連接到軸承殼體14。馬達(dá)軸承冷卻管52在外部殼體18處將內(nèi)部殼體20連接到冷卻空氣源。線纜傳送管54在端子盒46處將內(nèi)部殼體20連接到外部殼體18。馬達(dá)定子26和止推板30附接到風(fēng)扇殼體12。馬達(dá)轉(zhuǎn)子24被包含在馬達(dá)定子26內(nèi)并且將軸頸軸承軸34連接到止推軸28。軸頸軸承軸34、馬達(dá)轉(zhuǎn)子24和止推軸28限定用于沖壓空氣風(fēng)扇組件10的旋轉(zhuǎn)軸線。風(fēng)扇轉(zhuǎn)子42借助系桿38被附接到止推軸28,所述系桿沿該旋轉(zhuǎn)軸線從在軸頸軸承軸34的端部處的軸端蓋36延伸通過馬達(dá)轉(zhuǎn)子24、止推軸38和風(fēng)扇轉(zhuǎn)子42到入口護(hù)罩44。螺母(未示出)將軸端蓋36緊固到位于系桿38的一端上的軸頸軸承軸34并且將入口護(hù)罩44緊固到位于該系桿38的相反端處的風(fēng)扇轉(zhuǎn)子42。止推板30和風(fēng)扇殼體12包含止推軸28的凸緣狀部分,其中止推軸承32定位在所述止推軸28的凸緣狀部分與所述止推板30之間并且定位在所述止推軸28的凸緣狀部分與所述風(fēng)扇殼體12之間。軸頸軸承40定位在所述軸頸軸承軸24與所述軸承殼體14之間并且定位在所述止推軸28與所述風(fēng)扇殼體12之間。入口護(hù)罩44、風(fēng)扇轉(zhuǎn)子42、以及風(fēng)扇殼體12的一部分被包含在所述入口殼體16內(nèi)。擴(kuò)散器50被附接到外部殼體18的內(nèi)表面上。聲學(xué)泡沫62填充擴(kuò)散器50和外部殼體18之間的至少大部分容積。速度傳感器58被附接到軸承殼體14。穩(wěn)壓室48是外部殼體18的將沖壓空氣風(fēng)扇組件10連接到止回閥56和旁通入口的部分。入口殼體16被連接到風(fēng)扇入口,并且外部殼體18被連接到風(fēng)扇出口。在操作中,沖壓空氣風(fēng)扇組件10被安裝到飛行器上的環(huán)境控制系統(tǒng)中并且被連接到風(fēng)扇入口、旁通入口以及風(fēng)扇出口。當(dāng)飛行器并不移動(dòng)得足夠快以產(chǎn)生滿足ECS的冷卻需求的足夠沖壓空氣壓力時(shí),電力借助從端子盒46布線行進(jìn)通過線纜傳送管54、內(nèi)部殼體20和軸承殼體14的線纜而被供應(yīng)到馬達(dá)定子26。激勵(lì)馬達(dá)定子26使得轉(zhuǎn)子24繞沖壓空氣風(fēng)扇組件10的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn),從而使得所連接的軸頸軸承軸34和止推軸28旋轉(zhuǎn)。速度傳感器58測(cè)量軸頸軸承軸34的旋轉(zhuǎn)速率。風(fēng)扇轉(zhuǎn)子42和入口護(hù)罩44還借助其與止推軸28的連接而旋轉(zhuǎn)。軸頸軸承40和止推軸承32提供用于旋轉(zhuǎn)部件的低摩擦支承。當(dāng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)子42旋轉(zhuǎn)時(shí),該風(fēng)扇轉(zhuǎn)子使得空氣從風(fēng)扇入口移動(dòng)通過入口殼體20、經(jīng)過風(fēng)扇支柱22并且進(jìn)入到位于風(fēng)扇殼體12和外部殼體18之間的空間中,從而增加外部殼體18中的空氣壓力。當(dāng)空氣流經(jīng)外部殼體18時(shí),該空氣流經(jīng)擴(kuò)散器50和內(nèi)部殼體20,在該擴(kuò)散器50和內(nèi)部殼體20中,由于所述擴(kuò)散器50的形狀以及所述內(nèi)部殼體20的形狀而使得所述空氣壓力降低。一旦經(jīng)過內(nèi)部殼體20,該空氣就在風(fēng)扇出口處移出所述外部殼體18。止回閥56就保持關(guān)閉,以防止空氣移出外部殼體18并進(jìn)入到旁通入口中。軸承殼體14和風(fēng)扇殼體12內(nèi)的部件(尤其是,止推軸承32、軸頸軸承40、馬達(dá)定子26和馬達(dá)轉(zhuǎn)子24)產(chǎn)生顯著的熱量并且必須被冷卻。冷卻空氣由馬達(dá)軸承冷卻管52提供,該馬達(dá)軸承冷卻管將冷卻空氣流引導(dǎo)到內(nèi)部殼體20中。內(nèi)部殼體20將冷卻空氣流引導(dǎo)到軸承殼體14,在該軸承殼體14中,冷卻空氣流流經(jīng)軸承殼體14和風(fēng)扇殼體12中的部件,從而冷卻這些部件。一旦飛行器移動(dòng)得足夠快以產(chǎn)生足夠的沖壓空氣壓力以滿足ECS的冷卻需求,那么止回閥56就打開,并且沖壓空氣從旁通入口被引導(dǎo)到穩(wěn)壓室48中。沖壓空氣在穩(wěn)壓室48處進(jìn)入到外部殼體18中并且在風(fēng)扇出口處移出該外部殼體18。圖2A和圖2B是結(jié)合本發(fā)明的擴(kuò)散器的實(shí)施方式的透視圖。如圖2A和2B所示,擴(kuò)散器50包括中心穿孔錐體100、入口環(huán)密封件102以及出口環(huán)密封件104。穿孔錐體100具有關(guān)于擴(kuò)散器50的軸線對(duì)稱的截頭圓錐形狀。入口環(huán)密封件102被附接到穿孔錐體100的第一端處,用于將擴(kuò)散器50連接到風(fēng)扇殼體12,如圖1所示。出口環(huán)密封件104被附接到穿孔錐體100的與入口環(huán)密封件102相反的第二端處,用于將擴(kuò)散器50連接到外部殼體18,如圖1所示。穿孔錐體100的第二端的直徑大于該穿孔錐體100的第一端的直徑。穿孔錐體100由金屬(例如,鈦)制成具有多個(gè)小的穿孔。入口環(huán)密封件102和出口環(huán)密封件104由任何耐用的輕質(zhì)材料(例如,纖維增強(qiáng)聚合復(fù)合物,例如由耐用樹脂保持在一起的平紋碳纖維織物的層壓結(jié)構(gòu))制成。如在上文參考圖1所述的,在操作中,來自風(fēng)扇轉(zhuǎn)子42的旋轉(zhuǎn)的空氣流移入到外部殼體18中,從而流入到由擴(kuò)散器50和內(nèi)部殼體20限定的空間中。很大程度上由于由穿孔錐體100的截頭圓錐形狀所提供的增加容積,空氣壓力以及空氣流的流速都降低,從而導(dǎo)致從較低空氣壓力改善流效率,并且從較低流速降低噪音。此外,空氣流和穿孔錐體100之間的相互作用還導(dǎo)致噪音減弱,如將在下文描述的。圖3是圖2A和圖2B的擴(kuò)散器50的截面圖。圖4和圖5是圖3的擴(kuò)散器的截面圖的不同部分的特寫圖。圖4示出了穿孔錐體100和入口環(huán)密封件102之間的連接。圖5示出了穿孔錐體100和出口環(huán)密封件104之間的連接。將圖3、4和5 —起考慮示出了,入口環(huán)密封件102和出口環(huán)密封件104被附接到穿孔錐體100的外表面上以形成擴(kuò)散器50。穿孔錐體100與入口環(huán)密封件102之間以及穿孔錐體100與出口環(huán)密封件104之間的附接借助永久粘結(jié)劑(A)來緊固。圖4還示出了入口環(huán)密封件102包括風(fēng)扇殼體連接件106。風(fēng)扇殼體連接件106具有關(guān)于擴(kuò)散器50的軸線對(duì)稱的筒形形狀。入口環(huán)密封件102的一部分(包括風(fēng)扇殼體連接件106)延伸超過穿孔錐體100的第一端。圖5還示出了出口環(huán)密封件包括外表面108、O形環(huán)通道110以及擴(kuò)散器邊框112。外表面108是由O形環(huán)通道110間斷的筒形表面。擴(kuò)散器邊框112延伸超出穿孔錐體100的第二端并且在與擴(kuò)散器50的軸線垂直的平面中徑向向外延伸。外表面108、0形環(huán)通道110以及擴(kuò)散器邊框112還都關(guān)于擴(kuò)散器50的軸線對(duì)稱。如圖1所示,擴(kuò)散器50能夠從沖壓空氣風(fēng)扇組件10的風(fēng)扇出口端被接近,其極大地簡(jiǎn)化了擴(kuò)散器50的替換,從飛行器移除沖壓空氣風(fēng)扇組件10開始。沖壓空氣風(fēng)扇組件10是外場(chǎng)可替換單元(LRU)。LRU被設(shè)計(jì)成能夠容易且有效地安裝和移除,使得新單元能夠快速地替換需要維修或檢查的單元,從而在被移除的LRU被帶到別的地方以便維修或檢查時(shí)使得飛行器回到服務(wù)中。將圖1、2A、2B和3—起考慮,通過從內(nèi)部殼體20斷開馬達(dá)軸承冷卻管52來開始擴(kuò)散器50從沖壓空氣風(fēng)扇組件10的移除。接下來,電線從端子盒46被斷開并且拉入到內(nèi)部殼體20中。線纜傳送管54然后從內(nèi)部殼體20被斷開。接下來,止回閥56從沖壓空氣風(fēng)扇組件10被移除,接著擴(kuò)散器50從風(fēng)扇殼體12被拉離并且被移除通過沖壓空氣風(fēng)扇組件10的風(fēng)扇出口端。安裝擴(kuò)散器50從定向該擴(kuò)散器50開始,使得在將擴(kuò)散器50插入到?jīng)_壓空氣風(fēng)扇組件10的風(fēng)扇出口端之前,入口環(huán)密封件102的風(fēng)扇殼體連接件106面對(duì)風(fēng)扇出口。擴(kuò)散器50被插入到風(fēng)扇出口中,使得擴(kuò)散器50軸向圍繞軸承殼體14以及風(fēng)扇殼體12和內(nèi)部殼體20中每個(gè)的至少一部分。接著,擴(kuò)散器50朝向風(fēng)扇殼體12被擠壓,使得風(fēng)扇殼體連接件106連接到風(fēng)扇殼體12并且出口環(huán)密封件104連接到外部殼體18。止回閥56被插入到?jīng)_壓空氣風(fēng)扇組件10的旁通入口中。接下來,線纜傳送管54被連接到內(nèi)部殼體20,然后電線被輸送通過線纜傳送管54至端子盒46,其中電線被連接到端子盒46。馬達(dá)軸承冷卻管52被連接到內(nèi)部殼體20,以完成擴(kuò)散器50到?jīng)_壓空氣風(fēng)扇組件10中的安裝。最后步驟是將具有最新安裝的替換擴(kuò)散器50的沖壓空氣風(fēng)扇組件10裝回到該飛行器中。圖6A是圖1的沖壓空氣風(fēng)扇組件10的部分的特寫圖,更清楚地示出了在沖壓空氣風(fēng)扇組件10中的每個(gè)環(huán)密封件處的密封細(xì)節(jié)。在圖6A中,擴(kuò)散器50 —直朝向風(fēng)扇殼體12被擠壓,例如當(dāng)擴(kuò)散器50被最初安裝在沖壓空氣風(fēng)扇組件10中時(shí)。如所示的,在入口環(huán)密封件102處,風(fēng)扇殼體連接件106密封到被部分地包含在風(fēng)扇殼體12中的O形環(huán)通道中的O形環(huán)200上。同時(shí),被部分地包含在外部環(huán)密封件104的O形環(huán)通道110中的O形環(huán)202將擴(kuò)散器50密封在外部殼體18的表面上。一旦處于操作中一些時(shí)間,由于經(jīng)過穿孔錐體100的表面的振動(dòng)以及空氣流,擴(kuò)散器50能夠遠(yuǎn)離風(fēng)扇殼體12移動(dòng)。這在圖6B中被示出。圖6B示出了在擴(kuò)散器50遠(yuǎn)離風(fēng)扇殼體12移動(dòng)之后圖1的沖壓空氣風(fēng)扇組件10的與圖6A相同的部分的特寫圖。止回閥56通過物理接觸擴(kuò)散器邊框112來限制擴(kuò)散器50遠(yuǎn)離風(fēng)扇殼體12的運(yùn)動(dòng)。因此,擴(kuò)散器50被保持到位,使得能保持由風(fēng)扇殼體連接件106和出口環(huán)密封件104形成的密封。如圖1所不,擴(kuò)散器50和外部殼體18的相對(duì)形狀和定位形成擴(kuò)散器50與外部殼體18之間的容積。如關(guān)于圖1的沖壓空氣風(fēng)扇組件10的實(shí)施方式在上文描述的,該容積包含呈聲學(xué)泡沫62形式的減噪結(jié)構(gòu)。聲學(xué)泡沫62是本領(lǐng)域已知的用于削減聲學(xué)振動(dòng)的任何聲學(xué)泡沫。結(jié)合穿孔錐體100的穿孔,該聲學(xué)泡沫62削減流經(jīng)擴(kuò)散器50的空氣中的聲學(xué)振動(dòng)。在本發(fā)明的實(shí)施方式中,擴(kuò)散器50將空氣流從風(fēng)扇轉(zhuǎn)子42引導(dǎo)通過沖壓空氣風(fēng)扇組件10,并且通過形成能夠供來自風(fēng)扇轉(zhuǎn)子42的空氣流擴(kuò)散到其中的增加截面面積,降低空氣壓力以及空氣流的流速,從而導(dǎo)致來自較低空氣壓力的改善流效率以及來自較低流速的噪音減少和用于削減聲學(xué)振動(dòng)的較大長度。在一個(gè)實(shí)施方式中,穿孔錐體100以相對(duì)于擴(kuò)散器50的軸線大約5度的角度遠(yuǎn)離入口環(huán)密封件102延伸并且從擴(kuò)散器50的軸線徑向向外延伸。在另一實(shí)施方式中,穿孔錐體100以相對(duì)于擴(kuò)散器50的軸線在4. 95度和
5.11度之間的角度遠(yuǎn)離入口環(huán)密封件102延伸并且從擴(kuò)散器50的軸線徑向向外延伸。在其他實(shí)施方式中,擴(kuò)散器50表征為穿孔錐體100的長度、穿孔錐體100的第一端的直徑、以及穿孔錐體100的第二端的直徑。穿孔錐體100的長度(L)是穿孔錐體100沿平行于擴(kuò)散器50的軸線的方向上的長度,如圖3所示。穿孔錐體100的第一端的直徑(Dl)是在穿孔錐體100的第一端的極限處的平均外徑,如圖3和4所示。穿孔錐體100的第二端的直徑(D2)是在穿孔錐體100的第二端的極限處的平均外徑,如圖3和5所示。通過如此限定,本發(fā)明的實(shí)施方式具有大約11. 730英寸(或大約287. 94 mm)的L、大約13. 750英寸(或大約349. 25 mm)的Dl以及大約15. 815英寸(或大約401. 70 mm)的D2。本發(fā)明的另一實(shí)施方式具有在11. 720英寸和11. 740英寸之間(或297. 69 mm和298. 20 mm之間)的L、在13. 735英寸和13. 765英寸之間(或348. 87 mm和349.63 mm之間)的D1、以及在15. 800英寸和15. 830英寸之間(或401. 32 mm和402. 08 mm之間)的D2。然而在其他實(shí)施方式中,擴(kuò)散器50表征為L與D2的比。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中,L與D2的比是大約O. 74。在另一實(shí)施方式中,L與D2的比不小于O. 740且不大于
O.743。該特征確保在Dl根據(jù)將擴(kuò)散器50裝配到風(fēng)扇殼體12上的需要被確定的情況下,擴(kuò)散器50沿來自風(fēng)扇殼體12的空氣流的路徑足夠遠(yuǎn)地延伸以控制空氣流的擴(kuò)散,并且提供足夠的長度,穿孔錐體100和聲學(xué)泡沫62能夠在該長度上削減聲學(xué)振動(dòng)。在任何實(shí)施方式中,擴(kuò)散器50還能夠表征為風(fēng)扇殼體連接件106的直徑。風(fēng)扇殼體連接件106的直徑(D3)是內(nèi)徑,如圖3和4所示。在如此限定的情況下,本發(fā)明的一些實(shí)施方式具有大約13. 950英寸(或大約354. 33 mm)的D3。本發(fā)明的其他實(shí)施方式具有在
13.935英寸和13. 965英寸之間(或353. 95 mm和354. 71 mm之間)的D3。在任何實(shí)施方式中,擴(kuò)散器50還能夠表征為外表面108的直徑、O形環(huán)通道110的直徑、以及擴(kuò)散器邊框112的直徑。如圖3和5中所示,外表面108的直徑(D4)是平均外徑,O形環(huán)通道110的直徑(D5)也是平均外徑,并且擴(kuò)散器邊框112的直徑(D6)是在其徑向延伸部的極限處的平均直徑。在如此限定的情況下,本發(fā)明的一些實(shí)施方式具有大約
16.665英寸(或大約423. 29 mm)的D4、大約16. 456英寸(或大約417. 98 mm)的D5以及大約16. 445英寸(或大約417. 70 mm)的D6。在其他實(shí)施方式中,D4在16. 650英寸和16.680英寸之間(或422. 91 mm和423. 67 mm之間),具有16. 695英寸(或424. 05 mm)的最大外徑;D5在16. 441英寸和16. 471英寸之間(或417. 60 mm和418. 36 mm之間),具有16. 486英寸(或418. 74 mm)的最大外徑;以及D6在16. 430英寸和16. 460英寸之間(或在417. 32mm和418. 08 mm之間),具有16. 475英寸(或418. 47 mm)的最大外徑。用于實(shí)施本發(fā)明的沖壓空氣風(fēng)扇組件的擴(kuò)散器具有關(guān)于其軸線對(duì)稱的截頭圓錐形穿孔錐體。穿孔錐體的形狀由相對(duì)于擴(kuò)散器軸線的特定角度范圍或穿孔錐體的長度與直徑的特定比來確定。穿孔錐體的形狀和尺寸由穿孔錐體的特定長度范圍以及在任一端處的特定直徑范圍來確定。該穿孔錐體將空氣流從沖壓空氣風(fēng)扇組件內(nèi)的風(fēng)扇轉(zhuǎn)子引導(dǎo),以使得該流擴(kuò)散并且增強(qiáng)流效率。此外,穿孔錐體的穿孔結(jié)合聲學(xué)泡沫提供對(duì)聲學(xué)振動(dòng)的阻尼。
本文所述本發(fā)明的擴(kuò)散器50的新穎方面(包括穿孔錐體100的角度)通過大致順從特定幾何尺寸來實(shí)現(xiàn)。要理解的是,本文未具體描述但是本領(lǐng)域通常被采用的邊緣中斷和彎曲半徑都能夠添加到擴(kuò)散器50中,以增強(qiáng)可制造性、易于組裝性或者改善耐用性,同時(shí)保持大致順從特定幾何尺寸。另選地,大致順從性基于例如在用于美國聯(lián)邦航空管理局(Federal AviationAdministration)、歐洲航空安全局(European Aviation Safety Agency)、中國民用航空局(Civil Aviation Administration of China)、日本民航局(Japan Civil AviationBureau)或俄羅斯聯(lián)邦空運(yùn)局(Russian Federal Agency for Air Transport)的零部件認(rèn)證或民用航空器零部件制造人批準(zhǔn)(PMA)過程中的國家或國際監(jiān)管當(dāng)局的確定。在這些實(shí)施方式中,大致順從性包括確定具體沖壓空氣風(fēng)扇擴(kuò)散器是與特定擴(kuò)散器50相同或充分類似,或者沖壓空氣風(fēng)扇擴(kuò)散器是在類型認(rèn)證的沖壓空氣風(fēng)扇擴(kuò)散器中的零部件設(shè)計(jì)方面充分相同,使得沖壓空氣風(fēng)扇擴(kuò)散器遵循能夠應(yīng)用到特定沖壓空氣風(fēng)扇擴(kuò)散器的適航性標(biāo)準(zhǔn)。具體地,大致順從性包括特定零部件或結(jié)構(gòu)與本發(fā)明的特定擴(kuò)散器50是充分類似、一致或相同的任何監(jiān)管確定,使得供使用的認(rèn)證或授權(quán)至少部分地基于類似性的確定。雖然已經(jīng)參考示例性實(shí)施方式描述了本發(fā)明,但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是,能夠作出各種變化并且能夠用等同物來替代本發(fā)明的元件,而不偏離本發(fā)明的范圍。此外,能夠作出許多修改,以使得具體情形或材料適于本發(fā)明的教導(dǎo)而不偏離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍。因此,本發(fā)明旨在不局限于所公開的具體實(shí)施方式
,而是本發(fā)明將包括落入所附權(quán)利要求書范圍內(nèi)的全部實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.一種用于沖壓空氣風(fēng)扇組件的沖壓空氣風(fēng)扇擴(kuò)散器,所述擴(kuò)散器包括 穿孔錐體,所述穿孔錐體具有關(guān)于所述擴(kuò)散器的軸線對(duì)稱的截頭圓錐形狀; 入口環(huán)密封件,所述入口環(huán)密封件被附接到所述穿孔錐體的第一端并且圍繞所述第一端軸向設(shè)置;以及 出口環(huán)密封件,所述出口環(huán)密封件被附接到所述穿孔錐體的第二端并且圍繞所述第二端軸向設(shè)置; 其中,所述穿孔錐體的所述第二端的平均外徑比所述穿孔錐體的所述第一端的平均外徑更大,使得所述穿孔錐體遠(yuǎn)離所述入口環(huán)密封件延伸并且從所述擴(kuò)散器的軸線徑向向外延伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)散器,其中,所述穿孔錐體以相對(duì)于所述擴(kuò)散器的軸線在4.95度和5. 11度之間的角度遠(yuǎn)離所述入口環(huán)密封件延伸并且從所述擴(kuò)散器的軸線徑向向外延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)散器,其中,所述入口環(huán)密封件和所述出口環(huán)密封件都由纖維增強(qiáng)的聚合復(fù)合物制成,并且所述穿孔錐體由金屬制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)散器,其中,所述穿孔錐體的長度與所述穿孔錐體的所述第二端的平均外徑的比是大約O. 74,其中,所述穿孔錐體的長度是沿平行于所述擴(kuò)散器的軸線的方向的距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)散器,其中,所述穿孔錐體的長度與所述穿孔錐體的所述第二端的平均外徑的比不小于O. 740且不大于O. 743,其中,所述穿孔錐體的長度是沿平行于所述擴(kuò)散器的軸線的方向的距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)散器,其中,所述穿孔錐體的長度是大約11.730英寸(或大約297. 94 mm),所述穿孔錐體的所述第一端的平均外徑是大約13. 750英寸(或大約349. 25mm),并且所述穿孔錐體的所述第二端的平均外徑是大約15. 815英寸(或大約401. 70 mm)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)散器,其中,所述穿孔錐體的長度在11.720英寸和11. 740英寸之間(或297. 69 mm和298. 20 mm之間),所述穿孔錐體的所述第一端的平均外徑在13.735英寸和13. 765英寸之間(或348. 87 mm和349. 63 mm之間),并且所述穿孔錐體的所述第二端的平均外徑在15. 800英寸和15. 830英寸之間(或401. 32 mm和402. 08 mm之間)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)散器,其中,所述入口環(huán)密封件包括具有筒形形狀的風(fēng)扇殼體連接件;以及所述風(fēng)扇殼體連接件的內(nèi)徑是大約13. 950英寸(或大約354. 33 mm)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)散器,其中,所述入口環(huán)密封件包括具有筒形形狀的風(fēng)扇殼體連接件;以及所述風(fēng)扇殼體連接件的內(nèi)徑在13. 935英寸和13. 965英寸之間(或353. 95mm 和 354. 71 mm 之間)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)散器,其中,所述出口環(huán)密封件包括 關(guān)于所述擴(kuò)散器的軸線對(duì)稱的筒形外表面; 在所述筒形外表面內(nèi)的O形環(huán)通道;以及 擴(kuò)散器邊框,所述擴(kuò)散器邊框徑向延伸超出所述穿孔錐體的所述第二端并且在與所述擴(kuò)散器的軸線垂直的平面內(nèi)徑向向外延伸。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的擴(kuò)散器,其中,所述筒形外表面的平均外徑是大約16.665英寸(或大約423. 29 mm);所述O形環(huán)通道的平均外徑是大約16. 456英寸(或大約417. 98mm);以及所述擴(kuò)散器邊框在其徑向延伸極限處的平均直徑是大約16. 445英寸(或大約417.70 mm)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的擴(kuò)散器,其中,所述筒形外表面的平均外徑在16.650英寸和16. 680英寸之間(或422. 91 mm和423. 67 mm之間),具有16. 695英寸(或424. 05 mm)的最大外徑;所述O形環(huán)通道的平均外徑在16. 441英寸和16. 471英寸之間(或417. 60 mm和418.36 mm之間),具有16. 486英寸(或418. 74 mm)的最大外徑;以及所述擴(kuò)散器邊框在其徑向延伸極限處的平均直徑在16. 430英寸和16. 460英寸之間(或在417. 32 mm和418. 08mm之間),具有16. 475英寸(或418. 47 mm)的最大外徑。
13.一種沖壓空氣風(fēng)扇組件,所述沖壓空氣風(fēng)扇組件包括 風(fēng)扇殼體; 風(fēng)扇轉(zhuǎn)子; 軸承殼體,所述軸承殼體被附接到所述風(fēng)扇殼體; 外部殼體,所述外部殼體被連接到所述風(fēng)扇殼體; 內(nèi)部殼體,所述內(nèi)部殼體被附接到所述軸承殼體; 擴(kuò)散器,所述擴(kuò)散器軸向設(shè)置在所述外部殼體內(nèi)并且圍繞所述軸承殼體以及所述風(fēng)扇殼體和所述內(nèi)部殼體中每個(gè)的至少一部分軸向設(shè)置,用于使得風(fēng)扇空氣從所述風(fēng)扇轉(zhuǎn)子擴(kuò)散,所述擴(kuò)散器包括 穿孔錐體,所述穿孔錐體具有關(guān)于所述擴(kuò)散器的軸線對(duì)稱的截頭圓錐形狀; 入口環(huán)密封件,所述入口環(huán)密封件被附接到所述穿孔錐體的第一端并且圍繞所述第一端軸向設(shè)置,所述入口環(huán)密封件包括具有筒形形狀的風(fēng)扇殼體連接件;以及 出口環(huán)密封件,用于將所述擴(kuò)散器連接到所述外部殼體,所述出口環(huán)密封件被附接到所述穿孔錐體的第二端并且圍繞所述第二端軸向設(shè)置; 其中,所述穿孔錐體的所述第二端的平均外徑比所述穿孔錐體的所述第一端的平均外徑更大,使得所述穿孔錐體遠(yuǎn)離所述入口環(huán)密封件延伸并且從所述擴(kuò)散器的軸線徑向向外延伸。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的沖壓空氣風(fēng)扇組件,其中,所述穿孔錐體以相對(duì)于所述擴(kuò)散器的軸線在4. 95度和5. 11度之間的角度遠(yuǎn)離所述入口環(huán)密封件延伸并且從所述擴(kuò)散器的軸線徑向向外延伸。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的沖壓空氣風(fēng)扇組件,其中,所述穿孔錐體以相對(duì)于所述擴(kuò)散器的軸線大約5度的角度遠(yuǎn)離所述入口環(huán)密封件延伸并且從所述擴(kuò)散器的軸線徑向向外延伸。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的沖壓空氣風(fēng)扇組件,其中,所述入口環(huán)密封件和所述出口環(huán)密封件都由纖維增強(qiáng)的聚合復(fù)合物制成,并且所述穿孔錐體由金屬制成。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的沖壓空氣風(fēng)扇組件,其中,所述穿孔錐體的長度與所述穿孔錐體的所述第二端的平均外徑的比不小于O. 740且不大于O. 743,其中,所述穿孔錐體的長度是沿平行于所述擴(kuò)散器的軸線的方向的距離。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的沖壓空氣風(fēng)扇組件,其中,所述穿孔錐體的長度在11.720英寸和11. 740英寸之間(或297. 69 mm和298. 20 mm之間),所述穿孔錐體的所述第一端的平均外徑在13. 735英寸和13. 765英寸之間(或348. 87 mm和349. 63 mm之間),并且所述穿孔錐體的所述第二端的平均外徑在15. 800英寸和15. 830英寸之間(或401. 32 mm和/402. 08 mm 之間)。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的沖壓空氣風(fēng)扇組件,還包括 聲學(xué)泡沫,所述聲學(xué)泡沫占據(jù)所述穿孔錐體和所述外部殼體之間的容積的至少大部分。
20.一種用于將沖壓空氣風(fēng)扇擴(kuò)散器安裝在沖壓空氣風(fēng)扇組件中的方法,所述擴(kuò)散器包括穿孔錐體、具有風(fēng)扇殼體連接件的入口環(huán)密封件、以及出口環(huán)密封件,所述方法包括 將所述擴(kuò)散器取向成使得所述入口環(huán)密封件的所述風(fēng)扇殼體連接件面向所述沖壓空氣風(fēng)扇組件的風(fēng)扇出口; 將所述擴(kuò)散器插入到所述風(fēng)扇出口中,使得所述擴(kuò)散器軸向圍繞軸承殼體以及風(fēng)扇殼體和內(nèi)部殼體中每個(gè)的至少一部分; 將所述擴(kuò)散器朝向所述風(fēng)扇殼體擠壓,使得所述入口環(huán)密封件的風(fēng)扇殼體連接件連接到所述風(fēng)扇殼體并且所述出口環(huán)密封件連接到所述外部殼體; 將止回閥插入到所述沖壓空氣風(fēng)扇組件的旁通入口中; 將線纜傳送管連接到所述內(nèi)部殼體; 將電線從所述內(nèi)部殼體傳輸通過所述線纜傳送管而達(dá)到端子盒; 將所述電線連接到所述端子盒;以及 將馬達(dá)軸承冷卻管連接到所述內(nèi)部殼體。
全文摘要
本發(fā)明涉及沖壓空氣風(fēng)扇擴(kuò)散器。用于沖壓空氣風(fēng)扇組件的擴(kuò)散器包括穿孔錐體、入口環(huán)密封件和出口環(huán)密封件。所述穿孔錐體具有關(guān)于擴(kuò)散器軸線對(duì)稱的截頭圓錐形狀。所述入口環(huán)密封件被附接到所述穿孔錐體的第一端并且圍繞所述第一端軸向設(shè)置。所述入口環(huán)密封件包括具有筒形形狀的風(fēng)扇殼體連接件。所述出口環(huán)密封件被附接到所述穿孔錐體的第二端并且圍繞所述第二端軸向設(shè)置。所述第二端的平均外徑比所述第一端的平均外徑更大,使得所述穿孔錐體遠(yuǎn)離所述入口環(huán)密封件延伸并且從所述擴(kuò)散器軸線徑向向外延伸。
文檔編號(hào)F04D29/54GK103062132SQ20121040894
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者E.奇拉巴斯茨, V.S.里查德森, D.A.多曼 申請(qǐng)人:哈米爾頓森德斯特蘭德公司
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