[发明专利]空气循环机的空气轴承轴

说明书

技术领域

本发明总体涉及用作飞机环境控制系统(ECS)的一部分的空气循环机。

背景技术

ECS将调节过的空气供给封闭空间，例如，飞机机舱和驾驶室。ACM是ECS的不可或缺的部分。传统的ACM包括至少两个涡轮机和一个压缩机，涡轮机和压缩机沿共同的轴线安装。利用多个轴件组装涡轮机和压缩机并通过连接杆组件将它们保持在一起。例如，压缩机可作为连杆安装在两个轴件之间。通常，每个轴件在单独操作中被加工至期望的公差，之后被组装到其它的轴件。

不利的是，在组件中来自每个构件的公差叠加。这经常造成ACM的轴颈支承部分未对准，并导致ACM工作过程中发生非期望的轴负载、振动以及不均衡。而且，传统的组装通常需要使用复杂和笨重的构件将轴件、涡轮机以及压缩机保持在一起，例如，连接杆和坚固的静态结构。

因此，需要开发和设计改进的ACM轴以及制造ACM轴的方法。

发明内容

本发明的ACM包括由将端部分附连到中央部分而形成的轴。中央部分包括与ACM的空气轴承接合的第一直径以及形成与相应的端部分的接合部的一部分的第二直径。第二直径小于第一直径并从中央部分的端部延伸一轴向距离，使得与焊接束的干涉被基本消除。而且，第二直径的构造使得焊接束的方向能垂直于接合部位，从而提高焊接质量和制造效率。

通过下面的说明书和附图，可更好地理解本文披露的这些特征和其它的特征。下面简要描述本发明。

附图说明

图1是用于飞机环境控制系统的空气循环机的示意图。

图2是用于空气循环机的空气轴承轴的放大图。

图3是空气轴承轴的组成部分的分解图。

图4是示例空气轴承轴的组成部分之间的接合的放大图。

图5是生产示例空气轴承轴的制造步骤的流程图。

图6是将示例空气轴承轴安装到ACM中的步骤的流程图。

具体实施方式

图1示出了环境控制系统(ECS)10的总体示意图。ECS 10包括空气循环机12，空气循环机12接收旁路空气，该旁路空气在附图标记42示意性表示的多级中被调节以产生用于飞机机舱的处于所期望的温度下的气流。尽管示例ACM12描述为在飞机ECS中使用，但其它的应用和使用将从本文中受益。

示例ACM12包括支撑压缩机20以及第一和第二涡轮机16、18的旋转的轴14。从入口26进入压缩机20中的排出空气37被压缩从而在期望的压力下离开输出出口28。通过各种装置调节从压缩机20输出的空气以改变最终被输入第一涡轮机16中的空气的性质。来自第一涡轮机16的空气从出口32中排出并通过附图标记42示意性表示的调节装置进一步调节。第二涡轮机18接收空气并将接收的空气输出到飞机机舱。

第一和第二涡轮机16、18以及压缩机20皆固定到轴14。因此，通过由气流引起的涡轮机16、18的旋转驱动压缩机20。可理解的，示例ACM12和ECS10包括用于将流向飞机机舱的空气调节到所期望的压力和温度的其它装置，例如，热交换器、冷凝器以及集水器。可利用调节装置的多种组合，并可构想到使这些组合用于示例ACM12。

示例ACM12包括带有附连到中央部分44的端部分46和48的壳体。部分44、46以及48通过紧固件50相互附连。紧固件50有利于ACM12的组装和拆卸，以实现维护的目的。

参照图2，轴14被支撑在壳体部分44、46以及48内以便绕轴线15旋转。示例轴14包括中央部分52以及焊接到中央部分52两端的第一和第二端盖54、56。推力凸缘58焊接到中央部分52的外径。推力轴承24与推力凸缘58协作来限制轴14的轴向运动。中央轴部分52包括空腔76使得中央轴部分52是中空的。轴14被轴承22A和22B支撑在壳体内。示例轴承22A和22B是箔片空气轴承。

参照图3，中央轴部分52包括位于第一端的第一轴向朝向表面80A和位于第二端的第二轴向朝向表面80B。端盖54、56包括配装到中央轴部分52的内径中的引导肩部82。随后，轴14的轴向朝向表面被焊接到端盖54、56的相应的轴向朝向表面。推力凸缘58被焊接到中央轴部分52的外表面上的相应的位置。示例推力凸缘58被附连到中央轴部分52上的中间部位，并径向向外延伸以形成与安装在壳体44内的推力轴承24相对应的表面。