專利名稱：用于空氣機中的推力和軸頸空氣軸承冷卻的推力軸承軸的制作方法
技術領域：
本申請涉及被合并到空氣循環機中的推力軸承軸，該空氣循環機包括渦輪機和渦輪機驅動的壓縮機轉子。
背景技術：
空氣循環機是已知的，并且可包括由渦輪機驅動的壓縮機轉子。來自壓縮機的被壓縮空氣向下游行進越過渦輪機轉子，驅動渦輪機轉子，以進而使壓縮機轉子旋轉。通常，空氣軸承支撐渦輪機和壓縮機轉子。在一個已知的空氣軸承中，冷卻空氣被帶入軸承冷卻入口。空氣沿推力軸承表面行進，然后在軸和各種殼體部分之間行進。推力軸承表面與隨著軸旋轉的盤隔開。該軸隨著渦輪機和壓縮機轉子旋轉。推力軸承表面位于盤的軸向側上。空氣沿那兩個表面行進。盤的一側上的空氣沿軸的外周邊行進，而盤的相對側上的空氣進入軸內的孔中。
發明內容
一種推力軸承軸包括主體，其具有徑向放大的推力盤以被安裝在空氣循環機中的兩個靜止殼體表面之間，并提供推力軸承表面。所述推力軸承軸的第一部分從所述推力盤的第一面延伸。所述推力軸承軸的第二部分從所述推力盤的相對的第二面延伸。所述第二部分具有密封肋以及六個孔，所述六個孔穿過所述推力軸承軸的主體延伸到空心內部。所述密封肋相比所述孔離所述推力盤更近。從所述第二部分的遠離所述推力盤的端部到所述孔的中心的距離相比從所述第二部分的所述端部到所述推力盤的所述第二面的距離的比率在0. 20和0. 22之間。另外，公開了一種包括該推力軸承軸的空氣循環機以及一種將該推力軸承軸組裝到空氣循環機中的方法。通過以下說明書和附圖可以最好地理解本發明的這些和其它特征，其下面是簡要說明。
圖IA示出了包括推力軸的空氣機的示意圖。圖IB是軸向推力軸承表面的細節。圖2是推力軸的透視圖。圖3是穿過推力軸的一部分的剖面圖。圖4示出了推力軸的多個尺寸細節。
具體實施例方式如圖IA所示，空氣循環機20包括壓縮機入口 18，其向壓縮機轉子M輸送空氣。壓縮機壓縮空氣并且將其朝向壓縮機出口沈輸送。壓縮機出口沈可通到飛機空氣供應系
4統。另外，壓縮機出口沈的一部分通入渦輪機入口 28，并且驅動渦輪機轉子30旋轉。渦輪機的輸出通到渦輪機出口 19，并且也被用作飛機空氣供應系統的一部分。系桿17連接轉子M和30，并且進一步連接到風扇轉子32。冷卻空氣入口 35從渦輪機入口觀獲取空氣，并且將其輸送到腔室34中。該空氣在殼體部分37上的推力軸承表面36和盤40之間軸向地行進。盤40是推力軸38的一部分。推力軸38(也被稱為推力軸承軸38)還具有位于盤40的一側上的向前延伸部分M，其被接收在主軸121中的表面120內。推力軸38還延伸到多個密封肋60，其密封在殼體37的一部分上。多個孔50軸向地超過密封肋60。空氣沿兩個推力軸承表面36行進，并且空氣的一部分向右延伸(如圖1所示)并沿軸頸軸承42延伸。其他空氣向左側行進并沿軸頸軸承41行進。沿軸頸軸承42行進的空氣到達孔200，并且可進入推力軸38的內部52，然后從孔50出來并到達出口 300。孔的尺寸有助于控制經過兩個路徑的空氣的相對體積。推力軸38具有部分110，其將較小部分61連接到盤40。如圖IB所示，圖IA的推力軸承表面36被限定在殼體37和褶皺軸承構件202之間。空氣通道被限定在盤40和褶皺202之間。另外，另外的空氣通路被限定在褶皺202和殼體37之間。如圖2所示，推力軸38具有盤40、部分110、包括孔50的較小部分61、以及肋60并延伸到端部108。如可意識到的，部分110定位在盤40和較小部分61之間。在某種意義上，部分110和61可被看作是軸38的從盤40 —個面延伸的部分的“子部分”。如明顯看出的，部分110具有比部分61更大的外徑。如圖3所示，繞中心線C具有六個間隔60°的孔50，其穿過推力軸承軸38的主體延伸到空心內部52。部分61的中間表面分開孔50。在一個實施例中，孔50具有0. 188英寸(0.478 cm)的直徑D。另外，半徑Rl被限定到部分61的外周邊。相比于現有技術，孔50相對更大。圖4示出了推力軸38的幾個軸向長度。具體地，距離dl被限定在孔50的中心和端部108之間。距離d2可被限定在端部108和盤40的排成朝向孔50的面之間。半徑R2被限定到盤40的外周邊。在本發明的實施例中，dl為0.48英寸(1.22 cm) ;d2為2.沘英寸(5. 79 cm)。Rl為 0.36 英寸(0.91 cm)，并且 R2 為 1. 31 英寸(3. 33 cm)。在實施例中，D與Rl的比率在0. 508和0. 537之間。D與R2的比率在0. 140和0. 147之間。dl與d2的比率在0. 20和0. 22之間。在一種組裝空氣循環機的方法中，推力軸38被固定到軸121，例如通過將軸中的一個放置在液氮中以縮小其尺寸或者加熱另外的軸。然后，使得向前延伸的部分M壓配合或干涉配合在部分120中。系桿107固定幾個轉子以及所組合的軸121和38。盡管已公開了本發明的實施例，但本領域普通技術人員會認識到在本發明的范圍內可進行一定修改。為此，應研究所附權利要求以確定本發明的真實范圍和內容。
權利要求
1.一種推力軸承軸，包括主體，其具有徑向放大的推力盤以被安裝在空氣循環機中的兩個靜止殼體表面之間，并提供推力軸承表面；所述推力軸承軸的第一部分，其從所述推力盤的一個面延伸；所述推力軸承軸的第二部分，其從所述推力盤的相對的第二面延伸，并且所述第二部分具有密封肋以及六個孔，所述六個孔穿過所述推力軸承軸的主體延伸到空心內部，所述密封肋相比所述孔離所述推力盤更近；和從所述第二部分的遠離所述推力盤的端部到所述孔的中心的距離與從所述第二部分的所述端部到所述推力盤的所述第二面的距離的比率，所述比率在0. 20和0. 22之間。
2.如權利要求1所述的推力軸承軸，其中，所述孔的直徑與所述推力軸承軸的第二部分在所述孔的位置處的半徑的比率在0. 508和0. 537之間。
3.如權利要求2所述的推力軸承軸，其中，所述孔的直徑與到所述推力盤的外周邊的半徑的比率在0. 140和0. 147之間。
4.如權利要求2所述的推力軸承軸，其中，所述第二部分包括兩個子部分，第一子部分包括所述孔和所述密封肋，第二子部分位于所述第一子部分和所述盤之間，并且所述第二子部分具有比所述第一子部分更大的外徑。
5.一種空氣循環機，包括被固定成一起旋轉的壓縮機轉子和渦輪機轉子；和空氣軸承系統，所述空氣軸承系統包括用于將空氣供應到殼體內的入口，空氣沿兩個推力軸承表面流動通過所述殼體中的腔室，所述推力軸承表面被限定在殼體和推力軸承軸上的盤之間，所述推力軸承軸包括所述盤、所述推力軸承軸的第一部分從所述盤的一個面延伸，所述推力軸承軸的第二部分從所述盤的相對的第二面延伸，并且所述第二部分具有密封肋以及六個孔，所述六個孔穿過所述推力軸承軸的主體延伸到空心內部，所述密封肋相比所述孔離所述盤更近；和從所述第二部分的遠離所述盤的端部到所述孔的中心的距離與從所述第二部分的所述端部到所述盤的所述第二面的距離的比率，所述比率在0. 20和0. 22之間。
6.如權利要求5所述的空氣循環機，其中，所述孔的直徑與所述推力軸承軸的第二部分在所述孔的位置處的半徑的比率在0. 508和0. 537之間。
7.如權利要求6所述的空氣循環機，其中，所述孔的直徑與到所述盤的外周邊的半徑的比率在0. 140和0. 147之間。
8.如權利要求6所述的空氣循環機，其中，所述第二部分包括兩個子部分，第一子部分包括所述孔和所述密封肋，第二子部分位于所述第一子部分和所述盤之間，并且所述第二子部分具有比所述第一子部分更大的外徑。
9.如權利要求5所述的空氣循環機，其中，軸頸軸承支撐所述殼體中的所述推力軸承軸，并且支撐所述殼體內的第二軸，空氣沿所述推力軸承表面的每一個行進，然后沿所述軸頸軸承行進。
10.如權利要求9所述的空氣循環機，其中，所述推力軸承軸的第一部分被固定到所述第二軸的端部。
11.一種將推力軸承軸組裝到空氣循環機中的方法，包括如下步驟提供推力軸承軸，所述推力軸承軸具有徑向放大的推力盤以被安裝在空氣循環機中的兩個靜止殼體表面之間，所述推力軸承軸的第一部分從所述推力盤的一個面延伸，所述推力軸承軸的第二部分從所述推力盤的相對的第二面延伸，并且所述第二部分具有密封肋以及六個孔，所述六個孔穿過所述推力軸承軸的主體延伸到空心內部，所述密封肋相比所述孔離所述推力盤更近，從所述第二部分的遠離所述推力盤的端部到所述孔的中心的距離與從所述第二部分的所述端部到所述推力盤的所述第二面的距離的比率在0. 20和0. 22之間；將所述推力軸承軸插入殼體中，使得所述推力盤定位在殼體部分之間以限定所述推力軸承表面；以及將所述推力軸承軸的第一部分固定到第二軸的端部。
全文摘要
本發明涉及用于空氣機中的推力和軸頸空氣軸承冷卻的推力軸承軸，具體地，一種推力軸承軸具有徑向放大的推力盤以被安裝在空氣循環機中的兩個靜止殼體表面之間。推力軸承軸的第一部分從推力盤的一個面延伸。第二部分從推力盤的相對的第二面延伸。第二部分具有密封肋以及六個孔。密封肋相比孔離推力盤更近。從第二部分的端部到孔的中心的距離相比從第二部分的該端部到推力盤的第二面的距離的比率在0.20和0.22之間。另外，公開了一種包括該推力軸承軸的空氣循環機以及一種將該推力軸承軸組裝到空氣循環機中的方法。
文檔編號F16C35/00GK102562819SQ20111043249
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月21日 優先權日2010年12月21日
發明者C.M.比爾斯, D.A.科爾森, V.盧戈 申請人:哈米爾頓森德斯特蘭德公司