專利名稱：一種用于蝸殼和圓環(huán)體的可變厚度和可變半徑結(jié)構(gòu)肋支撐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用來(lái)最小化在蝸殼和圓環(huán)體上的結(jié)構(gòu)肋支撐件中的應(yīng)カ的裝置和方法，尤其是，涉及一種用于蝸殼和圓環(huán)體的最小化應(yīng)カ的可變厚度和可變半徑結(jié)構(gòu)肋支撐件。
背景技術(shù)：
在高溫應(yīng)用情況下(如大約華氏400度)，鋁的材料屬性會(huì)降低。在渦輪壓縮機(jī)上，渦輪機(jī)殼體和壓縮機(jī)殼體受到溫度和壓カ可能使它們失效。ー種阻止或推遲失效的方案在圖1中示出，其中蝸殼殼體100可由不銹鋼構(gòu)成。然而，此解決方法，經(jīng)常會(huì)増加重量和費(fèi)用。為了避免這些代價(jià)，要用到加厚壁且?guī)в欣?12的鋁蝸殼110，如圖2所示。這些肋112可用來(lái)避免殼體變形和殼體受到過(guò)大應(yīng)力。然而，這些肋112本身，會(huì)增加應(yīng)力集中，這些應(yīng)力集中不可能通過(guò)不變的圓角半徑消除。這種應(yīng)力可從圖3和圖4中看到，其中越重的灰度是用來(lái)顯示增加的應(yīng)力。正如所見，需要對(duì)蝸殼和圓環(huán)體進(jìn)行設(shè)計(jì)以用來(lái)減少常規(guī)設(shè)計(jì)中存在的應(yīng)力，而沒有顯著增加的重量和成本的代價(jià)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的ー個(gè)方面，一個(gè)蝸殼或者圓環(huán)體包括連接蝸殼到殼體的多個(gè)肋，其中這些肋有可變的圓角半徑。本發(fā)明的另ー個(gè)方面，渦輪壓縮機(jī)的蝸殼或者圓環(huán)體包括連接蝸殼到殼體的多個(gè)肋，其中這些肋有可變的圓角半徑和可變厚度。本發(fā)明還有一方面,一種控制安裝在殼體上的蝸殼或者圓環(huán)體的應(yīng)カ的方法,包括用多個(gè)肋連接蝸殼到殼體，使所述肋形成為帶有可變的圓角半徑。本發(fā)明的上述和其他特征，方面以及優(yōu)勢(shì)依據(jù)下面的附圖，說(shuō)明以及權(quán)利要求可獲得更好的理解。


圖1是依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不銹鋼圓環(huán)體殼體的透視圖。圖2是依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有不變圓角半徑肋的鋁蝸殼殼體的透視圖。圖3是圖1鋁蝸殼殼體的透視圖,顯示出不變圓角半徑肋的應(yīng)力。圖4是圖3中招蝸殼殼體的近景圖。圖5是依據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的有可變圓角半徑的蝸殼殼體的透視圖。圖6是圖5中蝸殼殼體的可變圓角半徑的放大圖，顯示可變圓角半徑肋的應(yīng)力。圖7是依據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，有可變圓角半徑肋的厚壁鋁圓環(huán)體的透視圖。
具體實(shí)施例方式下面的詳細(xì)描述是目前所想到的執(zhí)行本發(fā)明示例性實(shí)施例的最佳模式。該描述并不是對(duì)其進(jìn)行限制，但卻是僅僅為了闡述本發(fā)明的基本原理，因?yàn)楸景l(fā)明的范圍已經(jīng)在從屬權(quán)利要求中詳細(xì)地限制。在下面描述的多個(gè)發(fā)明特征可以各自単獨(dú)使用，也可以和其他特征相互結(jié)合使用。很明顯，本發(fā)明的實(shí)施例提供具有可變厚度和可變半徑結(jié)構(gòu)肋支撐件的蝸殼或圓環(huán)體。本發(fā)明的蝸殼或者圓環(huán)體可以適用高溫應(yīng)用而避免常規(guī)的不變半徑肋中出現(xiàn)的高應(yīng)力，以及在不銹鋼蝸殼和圓環(huán)體中出現(xiàn)的重量代價(jià)。該蝸殼或者圓環(huán)體可以使用在例如航空器環(huán)境控制系統(tǒng)的渦輪壓縮機(jī)上。這里使用的“蝸殼”大體上是指蝸殼、圓環(huán)體或者其他相似設(shè)計(jì)的裝置?，F(xiàn)在看圖5和圖6，蝸殼10可以通過(guò)多個(gè)肋14支撐在殼體12上，這些肋14可設(shè)置在蝸殼10的內(nèi)徑周圍。殼體12可設(shè)置在蝸殼10的內(nèi)徑以內(nèi)。在一些實(shí)施例中，從大約4到大約20個(gè)肋14可設(shè)置在蝸殼10和殼體12之間。肋14可有可變圓角半徑，如圖6中具體所示。在一些實(shí)施例中，肋14可還包括可變厚度。肋14，有可變圓角半徑和可選擇的，可變厚度，可限制肋14和殼體12之間的應(yīng)力。這可以在圖6中灰色陰影顯示，其中灰色陰影越深表明應(yīng)カ越大。圖6中的灰色陰影和圖3和圖4中的灰色陰影對(duì)應(yīng)。正如顯示的，常規(guī)的不變圓角肋顯示了很明顯増加的應(yīng)カ(變深的灰色顯示)，相比較于本發(fā)明的可變圓角半徑肋，尤其是在肋連接到蝸殼的位置。這種應(yīng)カ的減少可以延長(zhǎng)壽命并阻止蝸殼失效。現(xiàn)在看圖7，可變圓角半徑肋20可形成在具有相對(duì)復(fù)雜的幾何形狀的蝸殼22中。在一些實(shí)施例中，砂和熔模鑄造可用來(lái)制造蝸殼22的復(fù)雜幾何形狀和可變圓角半徑肋20。該方法可提供一個(gè)不昂貴并可重復(fù)的方式來(lái)做成復(fù)雜幾何形式。當(dāng)然，很容易理解的是前面涉及本發(fā)明的示例性實(shí)施例，沒有背離如前所述的本發(fā)明的思想和范疇的所有修改落入如下權(quán)利要求的保護(hù)范圍中。
權(quán)利要求
1.一種蝸殼或者圓環(huán)體(10),包括 連接蝸殼或者圓環(huán)體(10)到殼體(12)的多個(gè)肋(14)，其中所述肋(14)具有可變圓角半徑。
2.如權(quán)利要求1所述的蝸殼或者圓環(huán)體(10)，其特征在于，所述肋(14)具有可變厚度。
3.如權(quán)利要求1或2所述蝸殼或者圓環(huán)體(10)，其特征在于，所述殼體(12)設(shè)置在蝸殼或者圓環(huán)體(10)的內(nèi)徑之內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1至3中任何一個(gè)的蝸殼或者圓環(huán)體(10)，其特征在于，多個(gè)肋(14)包括約4到約20個(gè)肋。
5.一種控制安裝在殼體(12)上的蝸殼或者圓環(huán)體(10)的應(yīng)力的方法，該方法包括 用多個(gè)肋(14)連接蝸殼或者圓環(huán)體(10)到殼體(12);和 使所述肋(14)形成為具有可變圓角半徑。
6.如權(quán)利要求5中的方法，還包括使所述肋(14)形成為具有可變厚度。
7.如權(quán)利要求5或6中的方法，其特征在于，所述殼體(12)設(shè)置在蝸殼或者圓環(huán)體(10)的內(nèi)徑之內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于蝸殼和圓環(huán)體的可變厚度和可變半徑結(jié)構(gòu)肋支撐。一種具有可變厚度和可變半徑結(jié)構(gòu)肋支持件的蝸殼或者圓環(huán)體。該蝸殼或者圓環(huán)體適合在高溫應(yīng)用下使用，而避免在常規(guī)不變半徑肋中發(fā)現(xiàn)的高應(yīng)力，和在不銹鋼蝸殼或者圓環(huán)體中發(fā)現(xiàn)的重量代價(jià)。該蝸殼或者圓環(huán)體可使用在，例如航空器環(huán)境控制系統(tǒng)的渦輪壓縮機(jī)上。
文檔編號(hào)F04D29/42GK103047183SQ20121051751
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月12日
發(fā)明者A·K·斯帕蒂亞斯, R·昂古里努, D·杜亞恩, R·尼姆斯 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司