CN101230874B - 连接两个组件(例如涡轮机定子)的连接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连接装置(1 0)，包括U形夹(22)和连接构件(28)，所述连接构件(28)带有通孔(30)，位于U形夹的第一和第二突缘(26a，26b)之间，这些突缘分别带有U形夹第一孔(32a)和一个第二孔(32b)，所述连接装置又包括穿过所述每个孔(32a，32b，30)的剪切式锁销系统(36)，后者带有螺纹端部(46)，与抵在第二突缘的螺帽系统相匹配。根据本发明，剪切式锁销系统包括穿过第一孔并在两个突缘之间形成突部(50)的加宽部分(42)，所述连接构件与第一突缘相隔一段距离，而所述第一突缘一方面压抵在突部(50)上，另一方面又压抵在第二突缘(26b)上。

Description

连接两个组件(例如涡轮机定子)的连接装置

技术领域

本发明一般涉及一种连接两个组件的连接装置，包括可固定到第一组件上的U形夹和可固定到第二组件上的连接构件。

本发明特别适用于-尽管不是专门用于-涡轮机领域，优选飞机涡轮喷气发动机形式，例如将涡轮或压缩机定子的两个环形的同中心组件连接在一起。

背景技术

人们都知道在已有技术中如上所述类型的连接装置可谓各种各样。

首先，人们都知道一种称之为双耳U形夹的传统装置。该装置采用穿过其自身的螺丝/螺母结合件将其两个支耳之间的连接构件夹紧。在这种情况下，负荷的传输主要是通过连接构件两个相对表面与夹持该连接构件的两个突缘内端面相互摩擦来完成的。

这种装置的不足之处是，在螺丝/螺母组件拧紧前，可想而知，各个部件之间的间隙太小。这是因为U形夹两个支耳之间的初始间隔过大，在拧紧时会将两个突缘挤压到一起，并对两个突缘施加应力，从而导致其强度减弱。

此外，采用这种结合形式，在将连接构件装入所述两个突缘之间时，即在与U形夹孔的轴线成直角角度上，施加一个直移运动，该运动与称之为U形夹的取向方向相平行，也只能使连接件与U形夹的支耳保持平行。在下面示例所述某些情况下，操作手进行安装无疑是非常困难的(如果说不是不可能的)，而且，这将要求所有部件必须彼此相对精确定位，从而才能满足上述连接要求。

实际上，人们可以设想这样的方式，将第一环形组件径向布置在相对于第二环形组件的内部，装有所述第一环形组件的每个连接装置的U形夹可以这样布置，即从相对于该U形夹的上方看去，U形夹处在相对于第一和第二环形组件轴线的同一角度上。采用这种方式，很显然，无法将沿圆周方向均匀分布在第二环形组件上的每个连接构件同时装入各自相应的U形夹内，而且，不论施加在第一和第二组件上的相对运动的性质如何，都会是这种情况。

已有技术还披露了一种传统装置，又称之为双耳U形夹装置，但是在这种装置中，连接构件并不是夹紧在两个突缘之间，而是与两个突缘相隔开。在这种情况下，负荷是由穿过连接装置各个部件的锁销系统的剪切和弯曲来传递的。尽管如此，采用这种形式的主要缺陷是，与U形夹两个突缘相隔一定距离的连接构件存在一个自由度，使得该连接构件得以沿该锁销系统移动。结果，因为该连接构件并没有压抵在U形夹突缘上，因此，很难保证第二组件相对于第一组件精确定位。

此外，如果销钉系统和连接构件上的通孔之间留有间隙，特别是由于在锁销系统插入该通孔前在具体位置上存在某种程度误差，结果，所获得的机械联接就对振动非常敏感。

最后，已有技术还披露了另外一种传统装置，称之为单耳U形夹，在这个装置中，连接构件是紧抵在U形夹的单耳上。毫无疑问，这种方式的优点是，操作手实际上无需将连接构件直接安装到单耳U形夹上。换句话说，与前面所述实施方案相反，连接构件可以采用某种方式安装到U形夹上，而不是采用与U形夹取向相平行的直移动作，这样就赋予操作手更多的活动范围。

然而，由于这种固定方式的不对称性，这种单耳U形夹的突缘和连接构件都要经受巨大的弯曲，这样，就会产生很大的弯曲力矩。此外，为了传递相同数量级的负荷，与上述双耳U形夹装置所使用的部件相比，这种类型的紧固方式要求的部件工程量过大，结果也带来了空间问题。

发明专利内容

因此，本发明的一个目的是提出一种连接装置，这种装置至少部分地解决了与已有技术实施方案相关的上述缺陷。

为此，本发明的第一个目的是一种将两个组件连接到一起的连接装置，包括可固定到第一组件上的U形夹和可固定到第二组件上的连接构件，带有通孔的连接构件安装在U形夹的第一和第二突缘之间，这些突缘分别带有U形夹第一孔和第二孔，所述连接装置还包括穿过U形夹第一孔、第二孔和通孔的剪切式锁销系统，还包括一个与螺母系统相匹配的螺纹端，而螺母系统则抵在U形夹的第二突缘。

根据本发明，剪切式锁销系统在螺纹端的相对一端带有穿过第一孔的加宽部分，该部分形成了位于U形夹第一和第二突缘之间的突部，所述连接构件与第一突缘相隔一段距离，第一突缘一侧压在突部上，另一侧抵在第二突缘上。

根据本发明的连接装置的突出特性就是吸收了已有技术实施方案的所有长处，但又撇弃了已有技术的缺陷。

特别是，首先应该强调的是，所述连接装置在设计上考虑到了可以采用小型构件制成，其特点是双耳U形夹的使用避免了已有技术单耳方案所遇到的弯曲的不利影响。

此外，假定所述构件与该U形夹两个突缘中的其中一个保持固定接触，那么则可以很方便地实现连接构件相对于U形夹的最终精确定位。这样，在使用本发明连接装置的第一和第二组件之间就可以实现非常精确的相对定位。

此外，即使剪切式锁销系统和连接构件通孔之间优选留有一些间隙，特别是考虑到在剪切式锁销系统装入该通孔前定位上存在的某些误差，根据连接构件通过剪切式锁销系统突部和其中一个突缘之间摩擦而保持固定情况，有利于机械连接始终对振动不敏感。

因此，最后人们必须了解，因为所述连接构件与装配状态下U形夹第一突缘之间存在一定距离，两个突缘之间的间隔要远远大于连接构件的厚度。这样，这种突出特性就向操作手提供了很大范围的便利条件，便于他将构件装入U形夹，这种装入当然不再像前面所述那样，需施加与U形夹方向平行的直移动作。

根据示例，本发明应用于这种情况，即第一环形组件相对于第二环形组件径向布置在内部，而在第二环形组件上，采用几个沿圆周方向分布的连接装置来进行固定安装，装有第一组件的每个连接装置的U形夹就可以按如下方式布置，即从相对于该U形夹的上方看去，该U形夹处在相对于第一和第二环形组件的轴线的相同角度上。在这种方式时，例如，在涡轮机定子上，只要在第一和/或第二组件上围绕这些组件轴线相对扭动，就可以同时将每个连接构件装置到其相应U形夹上。

例如，连接构件在剪切式锁销系统的一个方向上的厚度(e)满足1.3＜E/e＜2.5的条件，式中，(E)对应于第一和第二U形夹在相同方向上的间隔距离。当然，所属领域的技术人员可以对这个比例进行调整来适合有关要求。特别是，在前面所述的最佳实施方案中，其中，通过向第一和/或第二组件施加一个围绕这些组件轴线旋转的相对移动量，就可以将每个连接构件同时装入相应的U形夹内，然后，可以根据各种参数，例如突缘设定的角度范围、突缘高度和厚度、装有U形夹的第一组件的半径等，可以设定允许进行所述“螺旋拧紧”的比例E/e。

换句话说，凡是装配要求间隙大于与制造公差相关的微小间隙，即使只是稍稍偏大，正如前面所述，本发明也同样可以适用。例如，如果设定角度很小，如大约5°，那么E/e之比就可能会小于1.3，但是，尽管如此，装配时还是需要扭动，即上面所述的那种动作。

根据本发明的第一最佳实施方案，剪切式锁销系统包括头部和衬套，衬套的其中一端抵在头部，所述衬套构成了穿过U形夹第一孔的加宽部分，并在其另一端形成所述突部。因此，在这种方式中，螺纹头部的直径要小于或等于衬套的外径，而后者本身的直径大约等于U形夹第一孔的直径。尽管如此，当螺纹头部相对于U形夹完全偏置在外部时，也就是说，不管怎样都不与其接触时，螺纹头部的直径可以大于衬套的外径，因此，也就大于U形夹第一孔的直径，但这同样没有脱离本发明的范围。

根据本发明第二最佳实施方案，剪切式锁销系统呈整体销钉形式，头部的加宽部分穿过U形夹第一孔。因此，在所述第二实施方案中，正是螺纹头部直接穿过第一孔，并形成突部，而连接构件在其带有螺纹部分端部紧紧抵在突部上。

在这两个最佳实施方案中，优选布置成可以确保剪切式锁销系统不会抵在U形夹的第一突缘，目的是保证突部和连接构件之间的可靠接触。

作为一种优选方案，为了保证安装方便，U形夹的第一孔应大于U形夹的第二孔。

最后，必须指出的是，连接构件可以是一种臂的形式。

此外，本发明的再一个目的是，一种涡轮机用的接头，所述接头包括第一和第二组件，通过至少一个上述连接装置将其彼此固定连接到一起。第一和第二组件优选环形和同心的，并通过上述若干个连接装置固定连接到一起，所述连接构件沿圆周方向间隔分布，优选均匀分布。

那么，如上所述，第一环形组件可以相对于第二环形组件径向布置在内侧，装有第一环形组件的每个连接装置的U形夹可以这样布置，即从相对于该U形夹的上方看去，其U形夹可相对于第一和第二环形组件的轴线设定为相同角度。这样，可以设想，通过向第一和/或第二组件施加围绕这些组件轴线的相对扭动动作(如前所述)，就可以将每个连接构件同时装入相应的U形夹内。

第一和第二组件之间优选构成一个环形空间，形成了涡轮机气体流通主管道的一部分。

所述接头优选构成涡轮机定子的一部分。

此外，本发明的再一个目的是包括如上所述至少一个接头的涡轮机组件。

所述组件优选是高压或低压涡轮机涡轮或压缩机。

最后，本发明的再一个目的是一种涡轮机，诸如包括至少一个如上所述的组件的飞机涡轮喷气发动机。

本发明的其它特性和优点通过如下所述详细说明可以一目了然，但本发明并不仅限于如下说明。

附图说明

下面参照附图，给出本发明的说明，附图如下：

图1是根据本发明的一个最佳实施方案的涡轮机局部剖面图；

图2是属于图1所示涡轮机的定子接头的局部正面图，该接头构成了定子的一部分；

图2a是第一环形组件的俯视局部示意图，该第一环形组件属于图2所示的定子接头；

图3为图2的剖面图，沿III-III线剖面，示出了根据本发明第一最佳实施方案的连接装置；

图4示出了类似于图3的示意图，其中连接装置为本发明第二最佳实施方案形式。

具体实施方式

图1示出了根据本发明一个最佳实施方案的涡轮机1的一部分，更具体的说，示出了一个涡轮机的组件2，在本示例中，该组件是涡轮机的高压涡轮，此处是指飞机涡轮喷气发动机的涡轮。

组件2包括一个定子，定子的一部分是由接头4组成，后者也是本发明的目的组成部分，该接头4一般包括第一组件6和第二组件8，这两个组件为环形，围绕涡轮机(图中未示)的轴线成同心，涡轮机同时又对应于这两个组件6，8的轴线。如下所要详细介绍的那样，组件6，8通过若干个连接装置10彼此固定连接到一起，这些连接装置沿圆周等距离分布，又称之为“环形分布”。

从图1中可以看到，第一和第二组件6，8之间构成了一个环形空间12，形成了涡轮机气体主管道14的横向部分。换句话说，涡轮机燃烧室(图中未示)排出的气体沿环形组件6和8之间部分形成的环形主气道14流动，使得气体经由定子接头4的环形空间流向涡轮机的下游端。构成气体主通道14的横向部分的环形空间12在径向上不是由两个组件6，8直接形成边界线，而是由内外环形盖板16，18来形成边缘，后者固定连接到所述两个组件之间。

参照图2，可以更具体地看到定子接头4的一部分，示出了多个连接装置10沿圆周方向围绕涡轮机和组件6，8的轴线20等距离分布。

应该说明的是，连接装置10的其中一个具体特性就是，每个装置都带有一个U形夹22，设定在一个相对于轴线20的非零度角度上，该U形夹所处的这个角度和所生产的每个U形夹的角度都是一样的。换句话说，参照图2a，该图是上述任何一个U形夹的示意图，所述U形夹相对于轴线20倾斜一个设定角度A，该角度的幅度在0到90°范围之间。通过图示可以看出，该U形夹的设定角度24对应的轴线与U形夹的两个突缘26a，26b的每个突缘平行，因此沿突缘之间空间延伸。如上所述，图2a所给出的图对固定连接到第一组件6上的所有U形夹22都有效的，他们可以选择形成一个整体部分。当然，该设定角度A是与所有U形夹22成相同幅度，处于相同方向，然后在径向方向上倾斜，这从图2和图2a中可以清楚地看到。

正如后面将要介绍的，连接装置10的U形夹22设计用来在其两个突缘之间安装连接构件28的内部径向端，其形式为穿过环形空间12的一个臂，所述连接构件28的外径向端一例如一通过螺旋接头固定连接到第二组件8上。

本发明的其中一个特性是，它提供了一种模式，即每个连接构件28都可以通过使第一和第二组件相互面对而同时进入到其各自的U形夹22内，然后，围绕轴线10采用简单的相对转动或旋紧即可。为此，特别是U形夹的两个突缘26a，26b之间的间距就比较大，下面参照图3介绍。

图3示出了装配状态下的连接装置10，可以看出连接构件在内部径向端有一个通孔30，安装在U形夹第一突缘26a和第二突缘26b之间，两个突缘分别带有第一孔32a和第二孔32b。

此外，连接装置10还包括一个剪切式锁销系统34，连续穿过U形夹第一孔32a、通孔30和U形夹第二孔32b。从整体上来讲，该剪切式锁销系统34包括螺丝36，其头部38优选带有反扭矩系统，对于相关螺母系统拧紧后可以起到防止转动的功能，剪切式锁销的螺杆40部分在其自由端加工有螺纹。剪切式锁销系统34还带有夹紧衬套42，推到螺杆40上并与螺纹头38相抵。最后，连接装置还包括螺母系统44，它可以是一种简单的螺母形式，旋紧到螺纹螺杆的螺纹端46并与U形夹第二突缘26b的外端面相抵。

在这个布置中，在螺纹端46的相对一端，剪切式锁销系统36的夹紧衬套42构成了一个加宽部分，穿过U形夹第一孔32a，特别是螺纹头38须保持在外边并与U形夹22保持一定距离，螺纹头与U形夹22并不形成对接。在这方面，螺纹头38的直径优选小于或等于衬套的外径，而衬套则大约相当于U形夹第一孔32a的直径。

这样，形成加宽部分的衬套42就因此而延伸到突缘之间空间48，从而可以在所述空间48内的衬套一端构成突部50，后者也因此而位于U形夹26a和26b之间。

该突部50抵在连接构件28的其中一个端面，而连接构件的另一端面，即第一端面的对面，抵在第二突缘26b的内端面上。

这样，连接构件28因为突部50所作用的压力，而通过夹击/摩擦保持固定在与第一突缘26a的一定距离上。

如图所示，螺纹杆40、U形夹第二孔32b和夹击衬套42的内表面优选大约相同的直径，而通孔30的直径则略大一些，这样在剪切式锁销系统36穿过通孔30前就能确保可靠定位。尽管如此，人们应该会注意到，剪切式锁销系统36优选设计成在与通孔30的配合下主要以剪切力工作，作为辅助功能，在连接构件28和突缘26b的内端面和突部50的相对面之间接触以摩擦方式工作。

在图3所示情况下，螺纹杆40在其自由端和固定连接到螺纹头38的一端之间的直径是恒定的，因此，很显然，U形夹第二孔32b的直径要小于U形夹第一孔32a直径，这样，剪切式锁销系统36在装配时就可以沿U形夹第一孔和第二孔32，32b的轴线52自由滑过第一孔32a。

自然，为了能够在第一组件6和第二组件8之间围绕轴线20相对扭转接头便能对其装配，所属领域的技术人员调整E/e之比，即，与U形夹孔轴线52相一致的剪切式锁销系统36方向上U形夹第一突缘和第二突缘26a，26b之间的间隔距离E和在同一方向52上连接构件28的厚度e之间的比例。根据所示示例，这个比例可以是这样的，即满足1.3＜E/e＜2.5的条件。

现在参看图4，示出了根据本发明第二最佳实施方案的一种连接装置。它与上面所述第一实施方案特别相似，在这个示例中，重点说明了两个图的相同参考数字的部件都对应于相同或相似的部件。

为此，可以看出，唯一差别在于剪切式锁销系统36做成了一个整体件，其中螺纹头38和螺纹杆40与加宽部分42重合，后者形成突部50，并穿过了U形夹第一孔32a。此处所示同样为连接状态，第一突缘26a和穿过该突缘的螺纹头38之间没有对接。

当然，所属领域的技术人员可以对本发明上述说明进行各种不同的改进，可以给出的示例举不胜举。在这方面，人们不妨可以想象将U形夹安装在第二组件上，而连接构件安装在第一组件上，但都没有脱离本发明的范围。

Claims (9)

1.一种将两个组件连接在一起的连接装置，包括可固定到第一组件的与其是整体的U形夹和可固定到第二组件上的连接构件，所述连接构件带有一个通孔，装在所述U形夹的第一和第二突缘之间，这些突缘分别带有U形夹第一孔和第二孔，所述连接装置又包括剪切式锁销系统，该系统穿过所述U形夹第一孔、第二孔和通孔，并包括一个螺纹端部，与螺母系统相啮合，后者抵在所述U形夹第二突缘；

其特征在于，所述连接构件呈臂的形式；所述第一和第二组件为环形和同心的，所述环形的第一组件相对于所述环形的第二组件径向布置在内侧；用多个连接装置实现两个组件彼此固定连接，连接装置沿圆周等距离分布；装有所述环形第一组件的每个连接装置的U形夹都是这样布置的，即，从该U形夹上面看去时，U形夹处在相对于环形的第一和第二组件的轴线的相同角度上；所述第一和第二组件之间构成了一个环形空间，形成了涡轮机气体流通主管道的一部分；所述剪切式锁销系统在与螺纹端相对的一端带有整体的加宽部分，后者穿过所述U形夹第一孔并形成了突部，突部位于所述U形夹第一和第二突缘之间，所述连接构件与第一突缘相隔一段距离，连接构件一侧压在突部上，另一侧抵在第二突缘上。

2.根据权利要求1所述的连接装置，其特征在于：连接构件在剪切式锁销系统一个方向上的厚度e满足了1.3<E/e<2.5的条件，式中E对应于同一方向上所述U形夹第一和第二突缘之间的间隔距离。

3.根据权利要求1所述的连接装置，其特征在于：所述剪切式锁销系统包括头部和一端抵在所述头部的衬套，所述衬套构成了穿过所述U形夹第一孔的所述加宽部分，并在其另一端形成所述突部。

4.根据权利要求1所述的连接装置，其特征在于：所述剪切式锁销系统呈一个整体的锁销形式，带有一个头部，该头部构成了可穿过所述U形夹第一孔的所述加宽部分。

5.根据权利要求1所述的连接装置，其特征在于：所述U形夹第一孔要比所述U形夹第二孔大。

6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的连接装置，所述连接装置构成了所述涡轮机的定子的一部分。

7.一种涡轮机组件，包括至少一个根据权利要求1至5中任一权利要求所述的连接装置。

8.根据权利要求7所述的涡轮机组件，所述组件是涡轮机的一个涡轮或一个压缩机。

9.一种涡轮机，包括至少一个根据权利要求7所述的组件。