專利名稱：濕式渦輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開內(nèi)容涉及一種用于流體系統(tǒng)的渦輪機(jī)，例如用于冷卻。更具體地，本公開內(nèi)容涉及一種用于在渦輪機(jī)內(nèi)維持濕側(cè)和干側(cè)的流體分隔結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
一種航空冷卻系統(tǒng)結(jié)合的泵使冷卻劑循環(huán)穿過功率電子器件冷卻系統(tǒng)。丙二醇/水(PGff)混合物用作冷卻劑，其是導(dǎo)電的。該泵包括由套筒分開的轉(zhuǎn)子組件和定子組件，套筒提供了濕側(cè)和干側(cè)。轉(zhuǎn)子組件及其支撐軸承設(shè)在濕側(cè)上，而定子組件設(shè)在干側(cè)上。套筒必須阻止冷卻劑遷移至干側(cè)，因?yàn)閷?dǎo)電的冷卻劑能夠使定子組件短路。為此，在套筒的每個(gè)軸向端部上設(shè)置密封件，其處于套筒的內(nèi)直徑(在濕側(cè)上)和外殼之間。

發(fā)明內(nèi)容
渦輪機(jī)包括馬達(dá)，馬達(dá)包括轉(zhuǎn)子組件和定子組件。套筒在流體上將轉(zhuǎn)子組件與定子組件分開。套筒具有軸向彼此隔開的第一和第二端部。在一個(gè)示例中，第一和第二密封件設(shè)置在第一端部并且在流體上將轉(zhuǎn)子組件與定子組件分開。第二密封件相對(duì)于轉(zhuǎn)子組件設(shè)置在第一密封件的下游。在另一示例中，套筒包括濕側(cè)和干側(cè)。第一密封件設(shè)置在第一端部處，位于濕側(cè)上。排泄溝設(shè)在外殼中并且設(shè)置在第一密封件下游的區(qū)域中。排泄溝將該區(qū)域流體地連接至外殼的外部。組裝渦輪機(jī)12的一個(gè)示例性方法包括將密封件48、50安裝在套筒42和外殼20之間，處于濕側(cè)45處，位于套筒42的相對(duì)的第一和第二端部上。密封件56、58安裝在套筒42和外殼20之間，位于套筒42的干側(cè)47上，處于第一和第二端部處。套筒42設(shè)置在外殼12內(nèi)以在流體上將轉(zhuǎn)子組件22與定子組件32分開。冷卻系統(tǒng)包括渦輪機(jī)，該渦輪機(jī)具有包圍轉(zhuǎn)子組件和定子組件的外殼。轉(zhuǎn)子組件配置為與導(dǎo)電流體連通。套筒將轉(zhuǎn)子組件和定子組件分開。密封件接合套筒并且配置為將導(dǎo)電流體保持在套筒的第一側(cè)上。排泄溝設(shè)在外殼中，在流體上設(shè)置在密封件的下游。


當(dāng)結(jié)合附圖時(shí)參考以下詳細(xì)說明可以進(jìn)一步理解本公開內(nèi)容，其中:
圖1是示例流體系統(tǒng)的示意 圖2是示例渦輪機(jī)的剖視 圖3是圖2中所示渦輪機(jī)的一個(gè)部分的放大 圖4是圖2中所示渦輪機(jī)的另一部分的放大圖。
具體實(shí)施方式
流體系統(tǒng)10在圖1中示意性地示出。系統(tǒng)10包括渦輪機(jī)12，渦輪機(jī)12使流體循環(huán)穿過流體回路14，并且例如至用于冷卻裝置16的熱交換器18。在一個(gè)示例中，流體系統(tǒng)10是飛行器冷卻系統(tǒng)，并且裝置16是功率電子器件冷卻系統(tǒng)。熱交換器18用于冷卻裝置16的電子器件。渦輪機(jī)可以是任何合適的結(jié)構(gòu)。示例渦輪機(jī)在圖2中示出。渦輪機(jī)12包括外殼20，外殼20由采用固定件21相互固定的多個(gè)外殼部分20A、20B、20C構(gòu)成。可以使用更多或者更少的外殼部分。在一個(gè)示例中，外殼20由鋁制成。轉(zhuǎn)子組件22設(shè)置在外殼20內(nèi)。轉(zhuǎn)子組件22包括軸24和止推軸承30，軸24圍繞軸線可旋轉(zhuǎn)并且在相對(duì)端部處由軸頸軸承28支撐。永磁體26支撐在軸24上。定子組件32圍繞轉(zhuǎn)子組件22設(shè)置并且包括線圈34。電連接器36電連接至線圈34。流經(jīng)線圈34的電流激活永磁體26并使得轉(zhuǎn)子組件22旋轉(zhuǎn)以旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)泵送元件40，泵送元件40可以是設(shè)置在軸24的端部處的葉輪或者內(nèi)齒輪。旋轉(zhuǎn)變壓器組件38可以用于測(cè)量轉(zhuǎn)子組件22的旋轉(zhuǎn)度數(shù)，如需要的話。套筒42形狀為圓筒形，設(shè)置在轉(zhuǎn)子組件22和定子組件32之間以將分別對(duì)應(yīng)于濕側(cè)和干側(cè)的第一和第二側(cè)45、47分開。在一個(gè)示例中，軸24是中空的，提供允許冷卻劑在第一側(cè)45內(nèi)從泵送元件40流出以潤(rùn)滑和冷卻軸承28、30的流體通道的部分，軸承28、30可以由示例中的集成的軸頸軸承和止推軸承來提供。如果冷卻劑是導(dǎo)電的，諸如PGW，會(huì)使定子組件32短路，則必須阻止該冷卻劑遷移至第二側(cè)47。套筒42包括分別位于第一和第二側(cè)45、47處的內(nèi)表面44和外表面46。第一和第二密封件48、50設(shè)置在套筒42的軸向相對(duì)端部處，位于濕側(cè)上，以在套筒42和外殼20之間提供密封。在所示示例中，外殼部分20C包括接收第一密封件48的第一溝槽52，并且外殼部分20B包括接收第二密封件50的第二溝槽54。在需要盡可能減小渦輪機(jī)12重量的應(yīng)用中，可以利用塑料套筒42。在一個(gè)示例中，套筒42由聚醚醚酮(PEEK)制成。塑料套筒可以經(jīng)受在第一側(cè)45上的冷卻劑的壓力下的撓曲。當(dāng)套筒42撓曲時(shí)，有可能一些冷卻劑會(huì)遷移越過第一和第二密封件48、50。為此，可以使用附加密封件以阻止冷卻劑進(jìn)一步遷移進(jìn)入第二側(cè)47。例如，第三密封件56設(shè)置在位于第三外殼部分20C中的第三溝槽62中，從第一密封件48徑向向外并且位于第一密封件48的下游以在外表面46和外殼20之間提供密封。旋轉(zhuǎn)變壓器組件38包括第四溝槽64，第四溝槽64接收相對(duì)于外表面46密封的第四密封件58。外殼部分20A中的第五溝槽66包括相對(duì)于旋轉(zhuǎn)變壓器組件38密封的第五密封件60。第四和第五密封件58、60設(shè)置在第二密封件50的下游。在不例中，第一、第二、第三、第四和第五密封件48、50、56、58、60是由例如與PGW兼容的材料制成的彈性體O形環(huán)。為了釋放壓力以及疏散可能泄漏流過第一和第二密封件48、50的任何流體，第一和第二排泄溝68、70提供在套筒42的任一端部處。第一排泄溝68設(shè)在位于第一和第三密封48、56之間的區(qū)域中并且將該區(qū)域流體地連接至外殼20的外部。第二排泄溝70設(shè)在位于第二和第五密封件50、60之間的區(qū)域中并且將該區(qū)域流體地連接至外殼20的外部。因此，泄漏流過第一和第二密封件48、50的冷卻劑允許從外殼20并在在機(jī)外排出，因此阻止冷卻劑在第三、第四和第五密封件56、58和60背后累積壓力。以此方式，減少了不必要的套筒撓曲。
組裝渦輪機(jī)12的一個(gè)示例方法包括在套筒42和外殼20之間安裝密封件48、50，位于濕側(cè)45上，處于套筒42的相對(duì)的第一和第二端部。密封件56、58安裝在套筒42和外殼20之間，位于套筒42的干側(cè)47上，處于第一和第二端部處。套筒42設(shè)置在外殼20內(nèi)以將轉(zhuǎn)子組件22與定子組件32在流體上分開。盡管已公開了示例實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到一些修改將落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)。為此，應(yīng)當(dāng)研究以下權(quán)利要求以確定它們的真實(shí)范圍和內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種渦輪機(jī)，包括: 馬達(dá)，其包括轉(zhuǎn)子組件和定子組件； 套筒，其在流體上將所述轉(zhuǎn)子組件與所述定子組件分開，所述套筒具有在軸向上彼此隔開的第一和第二端部；以及 第一和第二密封件，其設(shè)置在所述第一端部處并且將所述轉(zhuǎn)子組件與所述定子組件在流體上分開，所述第二密封件相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子組件設(shè)置在所述第一密封件的下游。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)，包括支撐在所述轉(zhuǎn)子組件上的泵送元件，以及流體通道，其提供從所述泵送元件至所述轉(zhuǎn)子組件的流體通道，并且所述第一和第二密封件密封所述流體通道不與所述定子組件相通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的渦輪機(jī)，包括相對(duì)于外殼支撐所述轉(zhuǎn)子組件的軸承，所述軸承與所述流體通道流體連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)，其中，所述套筒由塑料材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的渦輪機(jī)，其中，所述塑料材料是PEEK。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)，包括包圍所述轉(zhuǎn)子組件和所述定子組件的外殼，所述第一和第二密封件接合所述外殼。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述 的渦輪機(jī)，其中，在所述外殼中設(shè)有第一和第二溝槽，所述溝槽分別容納所述第一和第二密封件。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的渦輪機(jī)，包括第三和第四密封件，其設(shè)置在所述第二端部處并且將所述轉(zhuǎn)子組件與所述定子組件在流體上分開，所述第四密封件相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子組件位于所述第三密封件的下游。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的渦輪機(jī)，包括與所述轉(zhuǎn)子組件連通的旋轉(zhuǎn)變壓器，所述第二密封件接合所述旋轉(zhuǎn)變壓器。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的渦輪機(jī)，包括設(shè)在所述外殼中的排泄溝，所述排泄溝設(shè)置在位于所述第一和第二密封件之間有流體的區(qū)域中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的渦輪機(jī)，其中，所述套筒將濕側(cè)和干側(cè)分開，所述轉(zhuǎn)子組件設(shè)置在所述濕側(cè)而所述定子組件設(shè)置在所述干側(cè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的渦輪機(jī)，其中，所述套筒包括分別設(shè)在所述濕側(cè)和干側(cè)上的內(nèi)直徑和外直徑，所述第一和第二密封件分別接合所述內(nèi)直徑和外直徑，并且所述排泄溝流體地將所述區(qū)域連接到所述外殼的外部。
13.—種組裝渦輪機(jī)的方法，包括: 將第一和第二密封件安裝在套筒和外殼之間，并且位于所述套筒的濕側(cè)上，處于所述套筒的相對(duì)的第一和第二端部處； 將第三和第四密封件安裝在所述套筒和所述外殼之間，位于與所述濕側(cè)相對(duì)的所述套筒的干側(cè)上，處于所述第一和第二端部處；以及 在所述外殼內(nèi)設(shè)置所述套筒以將轉(zhuǎn)子組件和定子組件在流體上彼此分開。
14.一種冷卻系統(tǒng)，包括: 渦輪機(jī)，其具有包圍轉(zhuǎn)子組件和定子組件的外殼，所述轉(zhuǎn)子組件配置為與導(dǎo)電流體連通； 套筒，其將所述轉(zhuǎn)子組件和所述定子組件分開；密封件，其接合所述套筒并且配置為將所述導(dǎo)電流體保持在所述套筒的第一側(cè)上；以及 排泄溝，其設(shè)在所述外殼中，在流體上設(shè)置在所述密封件的下游。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，包括功率電子裝置，所述功率電子裝置通過提供導(dǎo)電流體的流體回路而流體 地連接至所述渦輪機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開了濕式渦輪機(jī)。一種渦輪機(jī)包括包含轉(zhuǎn)子組件和定子組件的馬達(dá)。套筒將轉(zhuǎn)子組件和定子組件在流體上分開。套筒具有在軸向上彼此隔開的第一和第二端部。在一個(gè)示例中，第一和第二密封件設(shè)置在第一端部處并且將轉(zhuǎn)子組件與定子組件在流體上分開。第二密封件相對(duì)于轉(zhuǎn)子組件設(shè)置在第一密封件的下游。在另一示例中，套筒包括濕側(cè)和干側(cè)。第一密封件設(shè)置在第一端部處，位于濕側(cè)上。排泄溝設(shè)在外殼中并且設(shè)置在第一密封件下游的區(qū)域中。排泄溝將所述區(qū)域流體地連接到外殼的外部。
文檔編號(hào)H02K9/19GK103206385SQ20131001056
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者C.R.勒格羅斯, A.M.芬克 申請(qǐng)人:哈米爾頓森德斯特蘭德公司