沖壓空氣風扇進口護罩的制作方法
【專利摘要】本文提供一種用于沖壓空氣風扇組件的沖壓空氣風扇進口護罩。所述沖壓空氣風扇進口護罩包括從圓錐部分向外延伸的護罩部分。所述圓錐部分提供中心部分與內沖壓空氣風扇轂接合部分之間的過渡。所述圓錐部分包括具有一定槽弧長并且間隔開一定槽間距角的多個內冷卻槽。所述槽間距角與所述槽弧長的比是在約1.24與1.4之間。所述沖壓空氣風扇進口護罩還包括凹陷部分，所述凹陷部分位于所述內沖壓空氣風扇轂接合部分與外沖壓空氣風扇轂接合部分之間。所述凹陷部分包括多個外冷卻孔。
【專利說明】沖壓空氣風扇進口護罩
[0001] 發(fā)明背景 本文所公開的主題涉及飛行器環(huán)境控制。更確切地說，本公開涉及一種用于飛行器環(huán) 境控制系統(tǒng)的沖壓空氣風扇的進口護罩。
[0002] 許多類型的飛行器出于各種目的而使用沖壓氣流，如在用于飛行器的冷卻系統(tǒng) 中。例如，沖壓氣流可以用來從各個飛行器潤滑和電氣系統(tǒng)移除熱量和/或用于調節(jié)飛行 器機艙空氣。當飛行器處于飛行狀態(tài)時，飛行器的運動產(chǎn)生可用于以上所描述目的的充足 的沖壓氣流來源。當飛行器在地面上或正在以低速運行時，沖壓空氣風扇通常用于增加流 向冷卻系統(tǒng)的氣流。這樣一種沖壓空氣風扇由電動機驅動，而電動機又必須由流動跨越它 的空氣來冷卻。冷卻流在熱交換器進口處被抽吸并且跨越電動機到達沖壓空氣風扇進口。 冷卻空氣的流動、并且因此電動機和沖壓空氣風扇的性能通常受從熱交換器進口到?jīng)_壓空 氣風扇進口的壓力下降的限制。必須在可以影響熱交換器性能的這個壓力下降與向電動機 和沖壓空氣風扇組件的其它部件提供充足的冷卻流之間實現(xiàn)平衡。
[0003] 發(fā)明簡述 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于沖壓空氣風扇組件的沖壓空氣風扇進口護罩。 所述沖壓空氣風扇進口護罩包括從圓錐部分向外延伸的護罩部分。所述圓錐部分提供中心 部分與內沖壓空氣風扇轂接合部分之間的過渡。所述圓錐部分包括具有一定槽弧長并且間 隔開一定槽間距角的多個內冷卻槽。所述槽間距角與所述槽弧長的比是在約1. 24與1. 4 之間。所述沖壓空氣風扇進口護罩還包括凹陷部分，所述凹陷部分位于所述內沖壓空氣風 扇轂接合部分與外沖壓空氣風扇轂接合部分之間。所述凹陷部分包括多個外冷卻孔。
[0004] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，沖壓空氣風扇組件包括設置于風扇進口處的沖壓空氣 風扇。所述沖壓空氣風扇包括連接到多個風扇葉片的沖壓空氣風扇轂。沖壓空氣風扇電機 可操作地連接到所述沖壓空氣風扇。所述沖壓空氣風扇組件還包括設置在所述沖壓空氣風 扇轂附近的沖壓空氣風扇進口護罩。所述沖壓空氣風扇進口護罩包括從圓錐部分向外延伸 的護罩部分。所述圓錐部分提供中心部分與內沖壓空氣風扇轂接合部分之間的過渡。所述 圓錐部分包括具有一定槽弧長并且間隔開一定槽間距角的多個內冷卻槽。所述槽間距角與 所述槽弧長的比是在約1. 24與1. 4之間。所述沖壓空氣風扇進口護罩還包括凹陷部分，所 述凹陷部分位于所述內沖壓空氣風扇轂接合部分與外沖壓空氣風扇轂接合部分之間。所述 凹陷部分包括多個外冷卻孔。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供一種將沖壓空氣風扇進口護罩安裝在沖壓空氣風 扇組件中的方法。所述沖壓空氣風扇進口護罩被布置在連接到多個風扇葉片的沖壓空氣風 扇轂附近。所述風扇葉片被構造成至少部分地延伸跨越所述沖壓空氣風扇組件的沖壓空氣 風扇進口。橫拉桿被定位成沿沖壓空氣風扇中線穿過沖壓空氣風扇進口護罩和沖壓空氣風 扇轂、處于沖壓空氣風扇軸的內部部分內。在沖壓空氣風扇組件中建立用于冷卻流的多個 流動路徑，包括穿過沖壓空氣風扇進口護罩中的多個內冷卻槽和外冷卻孔。所述沖壓空氣 風扇進口護罩還包括從圓錐部分向外延伸的護罩部分。所述圓錐部分提供中心部分與內沖 壓空氣風扇轂接合部分之間的過渡。所述圓錐部分包括具有一定槽弧長并且間隔開一定槽 間距角的所述多個內冷卻槽。所述槽間距角與所述槽弧長的比是在約1. 24與1. 4之間。所 述沖壓空氣風扇進口護罩進一步包括凹陷部分，所述凹陷部分位于所述內沖壓空氣風扇轂 接合部分與外沖壓空氣風扇轂接合部分之間。所述凹陷部分包括所述多個外冷卻孔。
[0006] 附圖簡述 圖1是包括沖壓空氣風扇進口護罩的沖壓空氣風扇組件的一個實施方案的視圖； 圖2是圖1的沖壓空氣風扇進口護罩的一個實施方案的透視圖； 圖3是圖1的沖壓空氣風扇進口護罩的視圖； 圖4是圖1的沖壓空氣風扇進口護罩的截面圖；以及 圖5是圖1的沖壓空氣風扇進口護罩的內冷卻槽的視圖。
[0007] 詳述參照附圖以舉例方式來說明本發(fā)明的實施方案連同優(yōu)點和特征。
[0008] 發(fā)明詳述 圖1中示出用于飛行器環(huán)境控制系統(tǒng)（ECS)的沖壓風扇組件10的視圖。沖壓風扇組 件10包括沖壓空氣風扇（RAF) 12,所述沖壓空氣風扇12位于RAF進口 14處。沖壓氣流 16流進RAF進口 14中并且穿過風扇通道54到達熱交換器(未描繪）和/或機外。
[0009] RAF 12包括連接到RAF轂38的風扇葉片40,其中RAF轂38通過RAF軸22可操 作地連接到RAF電機20。位于電機殼體56中的RAF電機20是以下電動機，所述電動機具 有可轉動地位于RAF軸22處的轉子24、以及定子26,所述定子26具有徑向設置在所述轉 子24外側的多個定子繞組28。RAF電機20還包括設置在RAF軸22處的一個或多個軸頸 軸承30。RAF 12和RAF電機20通常用來在進入RAF進口 14中的自然氣流16不足以滿足 氣流要求時，迫使另外的氣流16穿過所述RAF進口 14。
[0010] 為防止RAF電機20,具體地定子繞組28、軸頸軸承30以及一個或多個推力軸承34 過熱，冷卻流32被抽吸穿過電機殼體56跨越RAF電機20。通過進口集管36抽吸冷卻流 32。冷卻流32行進穿過多個流動路徑50,包括流過軸頸軸承30、定子繞組28、定子26以及 轉子24以從它們移除熱能。流動路徑50允許冷卻流32經(jīng)過RAF轂38中的多個冷卻開口 42并且從RAF電機20朝向RAF進口 14排出。
[0011] 冷卻流32還由流動路徑50發(fā)送到推力軸承34附近。另外，流動路徑50中的冷 卻流32進入RAF軸22的內部部分46,所述RAF軸22包括沿沖壓空氣風扇中線（CLA)定位 的橫拉桿48。流動路徑50中的冷卻流32還經(jīng)過RAF進口護罩44的多個內冷卻槽60和外 冷卻孔62而朝向RAF進口 14。RAF進口護罩44設置在RAF轂38附近。在一個實施方案 中，內冷卻槽60被構造成接收冷卻空氣32的經(jīng)過RAF軸22的內部部分46的一部分，而外 冷卻孔62被構造成接收冷卻流32的冷卻推力軸承34的一部分。
[0012] 冷卻流32進入RAF進口護罩44與連接到RAF轂38的風扇葉片40之間的RAF進 口 14以與氣流16混合。冷卻流32 -般通過進口集管36與RAF進口 14之間的壓力差和 流動路徑50的構造來驅動。
[0013] 圖2是圖1的RAF進口護罩44的一個實施方案的透視圖。RAF進口護罩44包括 護罩部分70、內RAF轂接合部分72、外RAF轂接合部分74、圓錐部分76、中心部分78以及 凹陷部分80。RAF進口護罩44的圓錐部分76提供所述RAF進口護罩44的內RAF轂接合 部分72與中心部分78之間的過渡。護罩部分70從RAF進口護罩44的圓錐部分76向外 延伸。凹陷部分80位于內RAF轂接合部分72與外RAF轂接合部分74之間，這給予所述內 RAF轂接合部分72以環(huán)形外觀。內冷卻槽60位于RAF進口護罩44的圓錐部分76中，并且 外冷卻孔62位于RAF進口護罩44的凹陷部分80中。如在圖2中可見，內冷卻槽60中的 每一個具有大致上狹長的腎形狀，而外冷卻孔62中的每一個大致上為圓形。內冷卻槽60 和外冷卻孔62的數(shù)量、尺寸確定以及布局有助于使圖1的冷卻流32最優(yōu)化，并且從而提高 圖1的RAF組件10和關聯(lián)的飛行器ECS的性能。
[0014] 圖3是圖1的RAF進口護罩44的視圖。在圖3的實施方案中，RAF進口護罩44包 括五個大致上等間距的內冷卻槽60,其中內冷卻槽60中的每一個以約28. 50度的角度θ 1 大致上對稱，并且橫跨約57. 00度的槽弧長0 2。內冷卻槽60中的每一個間隔開約72. 00 度的槽間距角?3,例如在鄰近槽中心之間所測得。槽間距角Θ3與槽弧長Θ2的比是在約 1. 23與1. 4之間。由五個內冷卻槽60所提供的總內冷卻面積是約0. 915平方英寸（5. 903 平方厘米）。
[0015] 圖3的RAF進口護罩44具有約6. 6英寸（16. 76 cm)的直徑D1。如在圖3中可 見，RAF進口護罩44包括i^一個大致上等間距的外冷卻孔62。外冷卻孔62定位在具有約 2. 4英寸（6. 10 cm)的直徑D2的外冷卻孔布局圓（placement circle) 81的周圍。外冷卻 孔布局圓81的中心位于RAF進口護罩44的軸向中心82處。外冷卻孔62中的每一個具有 約0.375英寸（0.9525 cm)的直徑D3。由i^一個外冷卻孔62所提供的總外冷卻面積是約 1.215平方英寸（7. 838平方厘米）。在一個實施方案中，外冷卻孔62的總外冷卻面積與內 冷卻槽60的總內冷卻面積的比是在約1. 242與1. 419之間。
[0016] 圖4是在圖3的截面線4-4處所取得并且沿鄰近中心部分78的RAF進口護罩44 的軸向中心82圍繞RAF進口護罩中線（CLB)所示出的RAF進口護罩44的截面圖。RAF進 口護罩中線CLB沿RAF進口護罩44的軸向中心82相交于原點84,所述原點84與外RAF 轂接合部分74齊平。圖4中描繪RAF進口護罩44的圓錐部分76中的內冷卻槽60之一的 凸起86,其中槽中線（CLC)離與RAF進口護罩中線CLB的原點84交點具有約0. 100英寸 (0. 254 cm)的偏移（01)。內冷卻槽60的寬度（W1)為約0. 28英寸（0. 711 cm)。相對于原 點84,內冷卻槽60中的每一個被形成為具有約45度的角度0 4。RAF進口護罩44的凹陷 部分80中的外冷卻孔62中的每一個大致上垂直于外RAF轂接合部分74,從而相對于原點 84具有約90度的角度05。在一個實施方案中，角度Θ5與角度Θ4的比是在約1.87與 2. 14之間。
[0017] 圖5是在圖4的截面線5-5處所取得的RAF進口護罩44的內冷卻槽60的視圖。 圖5更好地描繪內冷卻槽60的狹長的腎形狀和寬度W1。
[0018] 回顧圖1，將RAF進口護罩44安裝在RAF組件10中的方法包括將所述RAF進口 護罩44布置在連接到風扇葉片40的RAF轂38附近，其中所述風扇葉片40被構造成至少 部分地延伸跨越所述RAF組件10的RAF進口 14。橫拉桿48被定位成沿RAF中線CLA穿 過RAF進口護罩44和RAF轂38、處于RAF軸22的內部部分46內。在RAF組件10中建立 用于冷卻流32的流動路徑50,包括穿過RAF進口護罩44中的內冷卻槽60和外冷卻孔62。 流動路徑50還被構造成發(fā)送冷卻流32穿過RAF轂38中的冷卻開口 42。橫拉桿48被固定 到RAF軸22和RAF進口護罩44。
[0019] 盡管本發(fā)明只結合有限數(shù)量的實施方案進行詳細描述，但應當易于理解的是，本 發(fā)明并不限于所述公開的實施方案。相反，本發(fā)明可以進行修改來并入之前并未描述但與 本發(fā)明的精神和范圍相符的任何數(shù)量的變化、替代、替換或等效布置。此外，盡管已描述本 發(fā)明的各種實施方案，但應理解，本發(fā)明的各個方面可以只包括所述實施方案中的一些。因 此，本發(fā)明不應被視為受前述描述的限制，而只受限于所附權利要求書的范圍。
【權利要求】
1. 一種用于沖壓空氣風扇組件的沖壓空氣風扇進口護罩，所述沖壓空氣風扇進口護罩 包括： 從圓錐部分向外延伸的護罩部分，所述圓錐部分提供中心部分與內沖壓空氣風扇轂接 合部分之間的過渡，所述圓錐部分包括具有一定槽弧長并且間隔開一定槽間距角的多個內 冷卻槽，其中所述槽間距角與所述槽弧長的比是在約1. 24與1. 4之間；以及 凹陷部分，所述凹陷部分位于所述內沖壓空氣風扇轂接合部分與外沖壓空氣風扇轂接 合部分之間，所述凹陷部分包括多個外冷卻孔。
2. 如權利要求1所述的沖壓空氣風扇進口護罩，其中所述外冷卻孔的總外冷卻面積與 所述內冷卻槽的總內冷卻面積的比是在約1. 242與1. 419之間。
3. 如權利要求1所述的沖壓空氣風扇進口護罩，其中所述沖壓空氣風扇進口護罩進 一步包括沖壓空氣風扇進口護罩中線和沿著所述沖壓空氣風扇進口護罩中線與所述外沖 壓空氣風扇轂接合部分齊平的原點，并且所述內冷卻槽中的每一個的槽中線從所述原點偏 移。
4. 如權利要求3所述的沖壓空氣風扇進口護罩，其中所述偏移為約0. 100英寸（0.254 cm)，并且所述內冷卻槽中的每一個的寬度為約0.28英寸（0.711 cm)。
5. 如權利要求3所述的沖壓空氣風扇進口護罩，其中所述外冷卻孔中的每一個到所述 原點的角度與所述內冷卻槽中的每一個到所述原點的角度的比是在約1. 87與2. 14之間。
6. 如權利要求1所述的沖壓空氣風扇進口護罩，其中所述外冷卻孔包括十一個等間距 的孔，所述孔各自具有約〇. 375英寸（0. 9525 cm)的直徑，并且定位在具有約2. 4英寸（6. 10 cm)的直徑的外冷卻孔布局圓的周圍。
7. 如權利要求1所述的沖壓空氣風扇進口護罩，其中所述內冷卻槽中的每一個具有大 致上狹長的腎形狀，而所述外冷卻孔中的每一個大致上為圓形。
8. -種將沖壓空氣風扇進口護罩安裝在沖壓空氣風扇組件中的方法，所述方法包括： 將所述沖壓空氣風扇進口護罩布置在連接到多個風扇葉片的沖壓空氣風扇轂附近，所 述多個風扇葉片被構造成至少部分地延伸跨越所述沖壓空氣風扇組件的沖壓空氣風扇進 Π ； 將橫拉桿定位成沿沖壓空氣風扇中線穿過所述沖壓空氣風扇進口護罩和所述沖壓空 氣風扇轂、處于沖壓空氣風扇軸的內部部分內；以及 在所述沖壓空氣風扇組件中建立用于冷卻流的多個流動路徑，包括穿過所述沖壓空 氣風扇進口護罩中的多個內冷卻槽和外冷卻孔，其中所述沖壓空氣風扇進口護罩進一步包 括： 從圓錐部分向外延伸的護罩部分，所述圓錐部分提供中心部分與內沖壓空氣風扇轂接 合部分之間的過渡，所述圓錐部分包括具有一定槽弧長并且間隔開一定槽間距角的所述多 個內冷卻槽，其中所述槽間距角與所述槽弧長的比是在約1.24與1.4之間；以及 凹陷部分，所述凹陷部分位于所述內沖壓空氣風扇轂接合部分與外沖壓空氣風扇轂接 合部分之間，所述凹陷部分包括所述多個外冷卻孔。
9. 如權利要求8所述的方法，其中所述外冷卻孔的總外冷卻面積與所述內冷卻槽的總 內冷卻面積的比是在約1. 242與1. 419之間。
10. 如權利要求8所述的方法，其中所述沖壓空氣風扇進口護罩進一步包括沖壓空氣 風扇進口護罩中線和沿著所述沖壓空氣風扇進口護罩中線與所述外沖壓空氣風扇轂接合 部分齊平的原點，并且所述內冷卻槽中的每一個的槽中線從所述原點偏移。
11. 如權利要求10所述的方法，其中所述偏移為約0.100英寸（0.254 cm)，并且所述 內冷卻槽中的每一個的寬度為約0.28英寸（0.711 cm)。
12. 如權利要求10所述的方法，其中所述外冷卻孔中的每一個到所述原點的角度與所 述內冷卻槽中的每一個到所述原點的角度的比是在約1. 87與2. 14之間。
13. 如權利要求8所述的方法，其中所述外冷卻孔包括十一個等間距的孔，所述孔各自 具有約0. 375英寸（0. 9525 cm)的直徑，并且定位在具有約2. 4英寸（6. 10 cm)的直徑的 外冷卻孔布局圓的周圍。
【文檔編號】F04D29/70GK104121233SQ201410169919
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年4月25日 優(yōu)先權日:2013年4月26日
【發(fā)明者】C.M.比爾斯, D.A.科森, C.J.懷塔斯 申請人:哈米爾頓森德斯特蘭德公司