[发明专利]一种用于蜗壳和圆环体的可变厚度和可变半径结构肋支撑

说明书

技术领域

本发明涉及用来最小化在蜗壳和圆环体上的结构肋支撑件中的应力的装置和方法，尤其是，涉及一种用于蜗壳和圆环体的最小化应力的可变厚度和可变半径结构肋支撑件。

背景技术

在高温应用情况下(如大约华氏400度)，铝的材料属性会降低。在涡轮压缩机上，涡轮机壳体和压缩机壳体受到温度和压力可能使它们失效。

一种阻止或推迟失效的方案在图1中示出，其中蜗壳壳体100可由不锈钢构成。然而，此解决方法，经常会增加重量和费用。为了避免这些代价，要用到加厚壁且带有肋112的铝蜗壳110，如图2所示。这些肋112可用来避免壳体变形和壳体受到过大应力。然而，这些肋112本身，会增加应力集中，这些应力集中不可能通过不变的圆角半径消除。这种应力可从图3和图4中看到，其中越重的灰度是用来显示增加的应力。

正如所见，需要对蜗壳和圆环体进行设计以用来减少常规设计中存在的应力，而没有显著增加的重量和成本的代价。

发明内容

本发明的一个方面，一个蜗壳或者圆环体包括连接蜗壳到壳体的多个肋，其中这些肋有可变的圆角半径。

本发明的另一个方面，涡轮压缩机的蜗壳或者圆环体包括连接蜗壳到壳体的多个肋，其中这些肋有可变的圆角半径和可变厚度。

本发明还有一方面，一种控制安装在壳体上的蜗壳或者圆环体的应力的方法，包括用多个肋连接蜗壳到壳体，使所述肋形成为带有可变的圆角半径。

本发明的上述和其他特征，方面以及优势依据下面的附图，说明以及权利要求可获得更好的理解。

附图说明

图1是依据现有技术的不锈钢圆环体壳体的透视图。

图2是依据现有技术的具有不变圆角半径肋的铝蜗壳壳体的透视图。

图3是图1铝蜗壳壳体的透视图，显示出不变圆角半径肋的应力。

图4是图3中铝蜗壳壳体的近景图。

图5是依据本发明的示例性实施例的有可变圆角半径的蜗壳壳体的透视图。

图6是图5中蜗壳壳体的可变圆角半径的放大图，显示可变圆角半径肋的应力。

图7是依据本发明的示例性实施例，有可变圆角半径肋的厚壁铝圆环体的透视图。

具体实施方式

下面的详细描述是目前所想到的执行本发明示例性实施例的最佳模式。该描述并不是对其进行限制，但却是仅仅为了阐述本发明的基本原理，因为本发明的范围已经在从属权利要求中详细地限制。

在下面描述的多个发明特征可以各自单独使用，也可以和其他特征相互结合使用。

很明显，本发明的实施例提供具有可变厚度和可变半径结构肋支撑件的蜗壳或圆环体。本发明的蜗壳或者圆环体可以适用高温应用而避免常规的不变半径肋中出现的高应力，以及在不锈钢蜗壳和圆环体中出现的重量代价。该蜗壳或者圆环体可以使用在例如航空器环境控制系统的涡轮压缩机上。这里使用的“蜗壳”大体上是指蜗壳、圆环体或者其他相似设计的装置。

现在看图5和图6，蜗壳10可以通过多个肋14支撑在壳体12上，这些肋14可设置在蜗壳10的内径周围。壳体12可设置在蜗壳10的内径以内。在一些实施例中，从大约4到大约20个肋14可设置在蜗壳10和壳体12之间。肋14可有可变圆角半径，如图6中具体所示。在一些实施例中，肋14可还包括可变厚度。

肋14，有可变圆角半径和可选择的，可变厚度，可限制肋14和壳体12之间的应力。这可以在图6中灰色阴影显示，其中灰色阴影越深表明应力越大。图6中的灰色阴影和图3和图4中的灰色阴影对应。正如显示的，常规的不变圆角肋显示了很明显增加的应力(变深的灰色显示)，相比较于本发明的可变圆角半径肋，尤其是在肋连接到蜗壳的位置。这种应力的减少可以延长寿命并阻止蜗壳失效。

现在看图7，可变圆角半径肋20可形成在具有相对复杂的几何形状的蜗壳22中。在一些实施例中，砂和熔模铸造可用来制造蜗壳22的复杂几何形状和可变圆角半径肋20。该方法可提供一个不昂贵并可重复的方式来做成复杂几何形式。

当然，很容易理解的是前面涉及本发明的示例性实施例，没有背离如前所述的本发明的思想和范畴的所有修改落入如下权利要求的保护范围中。