發(fā)明背景

本文公開的主題大體上涉及空氣循環(huán)機，并且更具體地說涉及用于空氣循環(huán)機的風扇軸。

常規(guī)飛行器環(huán)境控制系統(tǒng)結(jié)合空氣循環(huán)機(又稱為空氣循環(huán)冷卻機)來用于冷卻飛行器艙室的空氣并對所述空氣除濕。這類空氣循環(huán)機可以包括沿公共軸以軸向隔開間隔設置的兩個或更多個輪子。輪子是例如壓縮機轉(zhuǎn)子、渦輪機轉(zhuǎn)子、風扇轉(zhuǎn)子、另外的渦輪機轉(zhuǎn)子或另外的壓縮機轉(zhuǎn)子的一部分。在一些情況下，一個或多個渦輪機驅(qū)動壓縮機和風扇兩者。

在由渦輪發(fā)動機提供動力的飛行器上，空氣循環(huán)機中有待調(diào)節(jié)的空氣通常是從渦輪發(fā)動機的一個或多個壓縮機級排放的壓縮空氣。在常規(guī)系統(tǒng)中，這種排放的空氣流過空氣循環(huán)機壓縮機，在所述空氣循環(huán)機壓縮機中，所述排放空氣被進一步壓縮。壓縮的空氣流過熱交換器來充分冷卻所述壓縮空氣以去除濕氣并對空氣除濕。經(jīng)除濕的壓縮空氣在空氣循環(huán)機的渦輪機中膨脹以從壓縮空氣提取能量以便于驅(qū)動軸，并且還在膨脹的渦輪機廢氣作為調(diào)節(jié)后的冷卻空氣供應給飛行器座艙之前對其進行冷卻。

技術實現(xiàn)要素：

根據(jù)一個實施方案，提供一種用于空氣循環(huán)機的風扇軸。風扇軸包括主體，所述主體具有由其穿過的軸線以及位于主體一端的導引部，所述主體具有第一軸向長度，導引部具有第二軸向長度，并且導引部相對于軸線限定內(nèi)徑并相對于軸線限定外徑，其中第一軸向長度是4.215±0.005英寸(10.706±0.013cm)。

除了本文描述的特征結(jié)構中的一個或多個之外，或作為替代方案，風扇軸的另外的實施方案可以包括第二軸向長度是0.490±0.025英寸(1.245±0.064cm)。

除了本文描述的特征結(jié)構中的一個或多個之外，或作為替代方案，風扇軸的另外的實施方案可以包括內(nèi)徑是1.0991±0.0002英寸(2.7917±0.0005cm)。

除了本文描述的特征結(jié)構中的一個或多個之外，或作為替代方案，風扇軸的另外的實施方案可以包括外徑是1.405±0.005英寸(3.569±0.013cm)。

除了本文描述的特征結(jié)構中的一個或多個之外，或作為替代方案，風扇軸的另外的實施方案可以包括第一軸向長度與第二軸向長度之間的比率是介于8.1748與9.0753之間。

除了本文描述的特征結(jié)構中的一個或多個之外，或作為替代方案，風扇軸的另外的實施方案可以包括第一軸向長度與內(nèi)徑之間的比率是介于3.8297與3.8402之間。

除了本文描述的特征結(jié)構中的一個或多個之外，或作為替代方案，風扇軸的另外的實施方案可以包括第一軸向長度與外徑之間的比率是介于2.9858與3.0143之間。

除了本文描述的特征結(jié)構中的一個或多個之外，或作為替代方案，風扇軸的另外的實施方案可以包括內(nèi)徑與第二軸向長度之間的比率是介于2.1338與2.3641之間。

除了本文描述的特征結(jié)構中的一個或多個之外，或作為替代方案，風扇軸的另外的實施方案可以包括內(nèi)徑與外徑之間的比率是介于0.7794與0.7852之間。

除了本文描述的特征結(jié)構中的一個或多個之外，或作為替代方案，風扇軸的另外的實施方案可以包括第二軸向長度與外徑之間的比率是0.3298和0.3679。

根據(jù)另一個實施方案，提供一種用于制造空氣循環(huán)機的風扇軸的方法。所述方法包括形成主體，所述主體具有由其穿過的軸線以及位于主體一端的導引部，所述主體具有第一軸向長度，導引部具有第二軸向長度，并且導引部相對于軸線限定內(nèi)徑并相對于軸線限定外徑，其中第一軸向長度是4.215±0.005英寸(10.706±0.013cm)。

除了本文描述的特征結(jié)構中的一個或多個之外，或作為替代方案，所述方法的另外的實施方案可以包括第一軸向長度與第二軸向長度之間的比率是介于8.1748與9.0753之間。

除了本文描述的特征結(jié)構中的一個或多個之外，或作為替代方案，所述方法的另外的實施方案可以包括第一軸向長度與內(nèi)徑之間的比率是介于3.8297與3.8402之間。

除了本文描述的特征結(jié)構中的一個或多個之外，或作為替代方案，所述方法的另外的實施方案可以包括第一軸向長度與外徑之間的比率是介于2.9858與3.0143之間。

除了本文描述的特征結(jié)構中的一個或多個之外，或作為替代方案，所述方法的另外的實施方案可以包括內(nèi)徑與第二軸向長度之間的比率是介于2.1338與2.3641之間。

除了本文描述的特征結(jié)構中的一個或多個之外，或作為替代方案，所述方法的另外的實施方案可以包括內(nèi)徑與外徑之間的比率是介于0.7794與0.7852之間。

除了本文描述的特征結(jié)構中的一個或多個之外，或作為替代方案，所述方法的另外的實施方案可以包括第二軸向長度與外徑之間的比率是0.3298和0.3679。

根據(jù)另一個實施方案，提供一種用于空氣循環(huán)機的風扇軸，所述風扇軸具有主體，所述主體具有由其穿過的軸線以及位于主體一端的導引部，所述主體具有第一軸向長度，導引部具有第二軸向長度，并且導引部相對于軸線限定內(nèi)徑并相對于軸線限定外徑，其中第一軸向長度與第二軸向長度之間的比率是介于8.1748與9.0753之間。

除了本文描述的特征結(jié)構中的一個或多個之外，或作為替代方案，風扇軸的另外的實施方案可以包括第二軸向長度與外徑之間的比率是0.3298和0.3679。

除了本文描述的特征結(jié)構中的一個或多個之外，或作為替代方案，風扇軸的另外的實施方案可以包括第一軸向長度是4.215±0.005英寸(10.706±0.013cm)。本公開的實施方案的技術效果包括用于空氣循環(huán)機的在轉(zhuǎn)子爆裂過程中可以保持適當?shù)娘L扇軌跡的優(yōu)化的風扇軸。另外，技術效果包括被配置來使操作過程中風扇軸中的應力最小化的風扇軸。

除非另外明確指明，否則前述特征和元件可以非排他性方式組合到各種組合中。鑒于下文描述和附圖，這些特征和元件以及其操作將會變得更為顯而易見。然而，應理解，以下描述和附圖在本質(zhì)上意在是說明性和解釋性的而非限制性的。

附圖簡述

在本說明書的結(jié)論處具體指出并明確主張了主題。根據(jù)以下結(jié)合附圖的詳細描述，本公開的前述和其他特征以及優(yōu)點是顯而易見的，在附圖中：

圖1是空氣循環(huán)機的示意性截面圖；

圖2a是根據(jù)本公開的實施方案的風扇軸的示意圖；

圖2b是根據(jù)本公開的實施方案的圖2a的風扇軸的導引部(pilot)的示意圖。

發(fā)明詳述

如本文所示和所描述，將呈現(xiàn)本公開的各種特征結(jié)構。各種實施方案可以具有相同或相似的特征結(jié)構并且因此相同或相似的特征結(jié)構可以標記有相同的參考數(shù)字，但是之前帶有指示示出所述特征結(jié)構的圖的不同的第一個數(shù)字。因此，例如，圖x中所示的元件“a”可以標記為“xa”，并且圖z中的相似特征結(jié)構可以標記為“za”。雖然在一般意義上可以使用相似的參考數(shù)字，但是將描述各種實施方案并且各種特征結(jié)構可以包括如本領域技術人員將了解的變化、改變、修改等，而不管是它們是明確描述的還是由本領域技術人員另外了解的。

圖1示出為環(huán)境控制系統(tǒng)的一部分的空氣循環(huán)機100，所述環(huán)境控制系統(tǒng)被配置來例如向飛行器的座艙供應調(diào)節(jié)后的空氣。圖1的空氣循環(huán)機100是四輪式空氣循環(huán)機，其中四個轉(zhuǎn)子位于軸104上。四個轉(zhuǎn)子被固定在一起并且由液力軸承元件支撐。因此，有四個軸承配置在空氣循環(huán)機100中，所述軸承沿由圖1中的箭頭路徑表示的氣流通道106布置。氣流通道106將空氣提供作為用于液力軸承的潤滑液并且作為用于去除操作過程中由軸承產(chǎn)生的熱量的冷卻氣流。雖然在本文中描述為四輪式空氣循環(huán)機，但是這是出于說明性和解釋性目的而呈現(xiàn)的，并且在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可以使用其他空氣循環(huán)機或其他裝置/配置，例如像三輪式空氣循環(huán)機。

供應自冷卻空氣進氣口108的冷卻空氣沿氣流通道106流過空氣循環(huán)機100。冷卻空氣進氣口108可以流體連接至空氣供應源，所述空氣供應源可以是單一的高壓低溫源(未示出)。例如，軸承冷卻空氣可以是來自環(huán)境控制系統(tǒng)熱交換器之一的排放空氣。在進氣口108進入之后，冷卻空氣通過氣流通道106而穿過空氣循環(huán)機100并且在一個或多個孔隙110處離開氣流通道106而進入風扇部段112中?？紫?10可以是形成在風扇116(諸如壓縮機的風扇)的殼體114中或穿過所述殼體114的孔隙。因此，殼體114可以部分借助于孔隙110來界定風扇116的氣流路徑。除了從氣流路徑106進入風扇部段112的空氣之外，大量空氣還在風扇進氣口118處進入殼體114。殼體114內(nèi)與風扇116相互作用的空氣因此主要由風扇進氣口118供應，其中一部分通過孔隙110進入到殼體114中。混合空氣之后在出氣口120處離開風扇部段112。

風扇部段112包括具有風扇葉片122的風扇116、連接了風扇葉片122的風扇轉(zhuǎn)子124、風扇軸126以及系桿128。風扇轉(zhuǎn)子124可操作地連接至風扇軸126。

現(xiàn)轉(zhuǎn)到圖2a，示出了根據(jù)本公開的實施方案的風扇軸226。風扇軸226具有主體227，所述主體227在軸向方向上具有總長度d1。如本文所使用，軸向方向意指沿風扇軸226的軸線a-a。在一些實施方案中，風扇軸226的總長度d1可以是4.215±0.005英寸(10.706±0.013cm)，并且因此其范圍可以是介于4.210英寸(10.693cm)與4.220英寸(10.719cm)之間。

圖2b是圖2a的風扇軸226中如由圖2a中的圓圈2b所指示的一部分的放大圖。放大圖是軸導引部230。軸導引部230被配置來與風扇轉(zhuǎn)子導引部接合。

如本領域技術人員將了解，軸導引部230可以被配置為周向環(huán)或圓柱體。軸線a-a可以穿過軸導引部230的中心，以使得導引部可以具有沿軸線a-a的軸向長度以及相對于軸線a-a的徑向厚度，如下文所述。

如圖2中所示，導引部具有軸向長度d2。在一些實施方案中，軸導引部230的軸向長度d2可以是0.490±0.025英寸(1.245±0.064cm)。也就是說，軸導引部230可以具有介于0.465英寸(1.181cm)與0.515英寸(1.308cm)之間的軸向長度d2。

另外，如圖所示，軸導引部230可以被配置成具有內(nèi)徑d3。內(nèi)徑d3是整個導引部上從內(nèi)表面232上一點到延伸穿過軸線a-a的內(nèi)表面上的相對點的長度。在一些實施方案中，軸導引部230的內(nèi)徑d3可以是1.0991±0.0002英寸(2.7917±0.0005cm)。也就是說，軸導引部230可以具有介于1.0989英寸(2.7912cm)與1.0993英寸(2.7922cm)之間的內(nèi)徑d3。

另外，如圖所示，軸導引部230可以被配置成具有外徑d4。外徑d4是整個導引部上從外表面234上一點到延伸穿過軸線a-a的外表面上的相對點的長度。在一些實施方案中，軸導引部230的外徑d4可以是1.405±0.005英寸(3.569±0.013cm)。也就是說，軸導引部230可以具有介于1.400英寸(3.556cm)與1.410英寸(3.581cm)之間的外徑d4。

在一些實施方案中，導引軸可以被配置成使得各種尺寸能夠彼此相關，而不是上述絕對長度。以下配置將對如圖2a和圖2b中所標記和所示的以下各項進行參考：風扇軸的總長度d1、導引部的長度d2、導引部的內(nèi)徑d3以及導引部的外徑d4。

因此，在第一非限制性實例中，風扇軸可以形成為具有風扇軸的總長度d1與導引部的長度d2的比率。在一些實施方案中，d1/d2的比率可以是介于8.1748與9.0753之間。

在其他非限制性實施方案中，風扇軸可以形成為具有風扇軸的總長度d1與內(nèi)徑d3的比率。在一些實施方案中，d1/d3的比率可以是介于3.8297與3.8402之間。

在其他非限制性實施方案中，風扇軸可以形成為具有風扇軸的總長度d1與外徑d4的比率。在一些實施方案中，d1/d4的比率可以是介于2.9858與3.0143之間。

在其他非限制性實施方案中，風扇軸可以形成為具有內(nèi)徑d3與導引部長度d2的比率。在一些實施方案中，d3/d2的比率可以是介于2.1338與2.3641之間。

在其他非限制性實施方案中，風扇軸可以形成為具有內(nèi)徑d3與外徑d4的比率。在一些實施方案中，d3/d4的比率可以是介于0.7794與0.7852之間。

在其他非限制性實施方案中，風扇軸可以形成為具有導引部長度d2與外徑d4的比率。在一些實施方案中，d2/d4的比率可以是介于0.3298與0.3679之間。

有利地，本文描述的實施方案為空氣循環(huán)機提供在轉(zhuǎn)子爆裂過程中可以保持適當?shù)娘L扇軌跡的優(yōu)化的風扇軸。另外，有利地，本文描述的實施方案可以提供用于使操作過程中風扇軸中的應力最小化。

雖然僅結(jié)合有限數(shù)目的實施方案對本公開進行了詳細描述，但應容易理解，本公開不限于此類公開的實施方案。相反，可以對本公開進行修改，以結(jié)合前文未描述但與本公開的精神和范圍相稱的任何數(shù)目的變化、改變、替代、組合、子組合或等同布置。另外，雖然已描述了本公開的各種實施方案，但應理解，本公開的各方面可以僅包括所描述的實施方案中的一些。

因此，本公開并不被視為受前述描述限制，而是僅受所附權利要求書的范圍限制。