CN101324297B - 一种连接系统和带有该连接系统的涡轮发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有安全紧固件装置的连接系统，所述连接系统(10)，包括一个通过紧固连接件(24)固定到管子(16)一端的管接头(12)。本发明的特征在于，所述连接系统(10)还包括安全紧固件装置(28)，其形式是围绕紧固连接件(24)的一个套管，其第一端(30)用来焊接到管子(16)上，而钩形第二端(34)用来与管接头(12)相啮合，这样，如果紧固连接件(24)损坏时，钩部(34)就可在管接头(12)和管子(16)之间起固定作用。

Description

一种连接系统和带有该连接系统的涡轮发动机

技术领域

本发明涉及到用于直升机涡轮发动机的管子连接系统领域。特别涉及到一种连接系统，其包括通过一个紧固连接件固定到管子一端的管接头。 

背景技术

传统上，这种连接系统可以使得管子连接到涡轮发动机的一个构件上，目的是向所述构件输送流体，诸如液体或气体，例如用来将压缩空气送到涡轮发动机的热工部件，以便对其进行冷却。 

另外，众所周知，因为涡轮发动机在工作时所产生的振动，安装在涡轮发动机上的管接头的紧固连接件承受到严重的机械应力，这种应力会导致严重的后果，进而引起紧固连接件损坏，接合部分断裂。 

为了减少这种断裂的风险，人们都知道需要采用两套管子和管接头，从而确保在连接部分断裂时，流体的流动不会受到影响，然后，这个冗余管子就成了提供流体的唯一管子。 

然而，管子冗余也会带来各种缺陷，诸如，成本、额外重量、体积，以及维护保养等。 

美国US 2004/239103号专利披露了一种设备，可以限制飞机上两套管子的分离状态。 

发明内容

本发明的一个目的是，提供一种安全的连接系统，这种系统不会出现上述缺陷，而且，即使紧固连接件损坏或断裂，也能确保流体的供应不会中断。 

本发明可以通过如下方式实现其目的，即本发明的连接系统还包括安全紧固件装置，其形式是围绕紧固连接件周围的一个套管，其第一端焊接到管子上，而钩形的第二端与管接头相啮合，其方式是，钩部可提供管接头和管子之间的固定功能，如果紧固连接件损坏时，仍可确保流体的供应，将泄露降到最低。 

这样，通过本发明，安全紧固件装置就适合取代紧固连接件，从而确保管接头和管子始终固定到一起。 

不同于已有技术设备，为此不必提供冗余管子，如果紧固连接件损坏时，安全紧固件装置可以很方便地通过钩部而继续起到固定作用。 

套管的周向部分最好提供多个开口，在套管固定到管子上时，可以使得操作手能够看到紧固连接件的状况。这就使得机械师很方便地看到紧固连接件的状态，而且，如果损坏时，也能看到相应部位的损坏情况。 

根据本发明，这样，就不必将安全紧固件装置进行分解，从而可以诊断分析紧固连接件的损坏情况。 

如果紧固连接件损坏时，钩部还可以相应地提供管接头和管子之间的固定情况。 

这样，只要紧固连接件在起固定作用时，安全紧固件装置就不会在管接头和管子之间提供固定作用，这样，它们就不会承受任何机械载荷。 

换句话说，只要固定连接装置保持完整，或者在任何情况下，只是受到轻微损坏时，安全紧固件装置始终处于非承受载荷状态。 

这就有利地保持了安全紧固件装置的机械强度，而其只有在紧固连接件损坏时才会发挥作用。 

套管的第一端优选通过一个环形焊接部分焊接到管子上，从而能够使得固定操作简单快捷。 

根据本发明，术语“损坏”一词用来表示紧固连接件不再发挥其固定功能作用。这种状态在连接部分断裂之前可能会出现。 

为此，人们会了解到，按照本发明，如果紧固连接件损坏时，安全紧固件装置就可继续将管子固定到管接头上。 

一旦紧固连接件损坏到这样一种程度，即不再能够发挥其固定作用时，钩部就与管接头相啮合，以便对其固定。因为，安全紧固件装置本身固定到管子上，所以，随后在管子和管接头之间就会很方便地形成固定作用。 

为此，根据本发明，安全紧固件装置能够将管接头固定到管子上，假设其机械强度没有承受固定连接装置已经承受的应力时，因为这种应力出现在所述连接部分最初受到损坏时。 

所以，人们会发现，本发明的优点是，可以不再使用冗余管子。 

有利的是，如果紧固连接件出现损坏时，钩部和管接头之间可以存在间隙。 

这样，在不会出现损坏的情况下，即，在连接系统正常工作期间，管接头和安全紧固件装置之间是没有接触的，因此，安全紧固件装置就不会承受载荷。 

根据本发明的最佳实施例，如果紧固连接件损坏时，特别是如果所述紧固连接件断裂时，安全紧固件装置会相对于管接头移动，这种移动距离不会大于所述间隙， 这样，钩部就与管接头接触，防止管接头相对于安全紧固件装置移动。由于所述装置固定到管子上，人们会了解到，管子和管接头再次通过钩部而相互固定。 

此外，所述间隙构成了最大距离，管接头和管子穿过该距离彼此相对移动。 

有利的是，所述间隙是沿圆筒形部分的轴向方向呈轴向间隙，而圆筒形部分是与管子的端部相啮合的。 

圆筒形部分的长度优选不小于间隙的尺寸，这样，如果紧固连接件损坏时，管子就不会与管接头脱离。 

另外，所述间隙优选在0.1mm到0.5mm的范围内。 

采用这个数值的间隙的优点是，如果紧固连接件损坏时，该钩部可与管接头快速连接，反之，它可以足以防止钩部与管接头在“正常”工作期间的接触。 

该间隙还可以是一种径向间隙或角间隙，但这都没有超出本发明的范围，人们都会了解到，诸如“轴向的”、“径向的”、和″成角度的″形容词都是相对于管子端部的轴向而言的。 

有利的是，紧固连接件还可以是一种环形焊接部分，而且，优选在圆筒形部分和管子之间进行的焊接。 

套管的第一端优选焊接到管子的外表面上。 

按照本发明的第一实施例，钩形第二端是设计用来轴向固定在管接头和止动板之间。 

止动板最好在安全紧固件装置的第一端固定到管子上后再固定到管接头上。 

钩形第二端最好带有多个紧固件蝶片，用来围绕自管接头延伸的圆筒形部分周围轴向延伸。 

具体地说，两个相邻的紧固件蝶片形成一个开口，从而可以紧固连接件的紧固情况。 

在该第一实施例中，连接系统包括一个平直的管接头，即，流体离开管接头的流动方向实际上与流体离开管接头的流动方向是平行的。 

按照本发明的第二实施例，钩形第二端呈环状形式，其内周向部分提供有多个凸块。 

这些凸块优选相对于套管形成的安全紧固件装置径向延伸。 

这个第二实施例中的连接系统优选包括一个直角管接头，即流体离开管接头的流动方向相对于流体进入管接头的流动方向成直角方向。 

在所述第二实施例中，管接头包括一个圆筒形部分，用来与管子的端部相啮合，所述圆筒形部分包括一个第一环形加强筋，如果紧固连接件损坏时，所述凸块可与第一环形加强筋相抵触，从而可以防止管子脱开。 

作为本发明的第二实施例的一个方面，所述圆筒形部分还包括一个第二环形加强筋，这样，第一和第二环形加强筋就形成了一个槽，凸块与槽相啮合，从而在套管固定到管子上前，可以将套管定位在管接头上。 

第一和第二环形加强筋优选与凸块相匹配，形成一个卡扣锁紧系统，其优点是在套管固定到管子上时能够使其保持不动。 

通过阅读如下实施例的说明，可以更好地理解本发明，且本发明的优点就会清楚地显现出来，但本发明并不仅限于所给实施例。 

附图说明

图1为构成本发明第一实施例连接系统的透视图，所述连接系统焊接到管子上，而安全紧固器装置则装在管子上，以便使其与管接头相配合动作； 

图2为本发明第一实施例连接系统的透视图，所述安全紧固件装置焊接到管子上，并固定到管接头上； 

图3为本发明第二实施例连接系统的透视图，所述管接头焊接到管子上，套管形成安全紧固件装置安装在管子上，目的是与管接头上圆筒形部分上的环行加强筋相配合动作； 

图4为本发明第二实施例连接系统的透视图，所述安全紧固件装置与管接头相啮合，并随后焊接到管子上； 

图5为本发明第二实施例连接系统的透视图； 

图6为本发明第二实施例连接套管的剖面详图，示出了第一环行加强筋相对于钩形第二端的位置。 

具体实施方式

下面详细介绍的连接系统应用于将压缩空气管子连接到直升机涡轮发动机的构件上。 

图1和图2介绍了构成本发明第一实施例的连接系统10。 

连接系统10包括管接头12，空心圆筒形部分14自该管接头处延伸，圆筒形部分与管子16相搭接，从而实现了连接系统10与管子16的连接。 

具体地说，管接头12呈三角形状，带有圆角。然而，也可以使用一些其它形状，但都没有超出本发明的范围。 

管接头12带有一个内孔18，穿过该内孔，并与空心圆筒形部分同轴连通。 

如图1所示，管接头12上带有多个小孔20，用来使管接头12能够安装到输送压缩空气的构件上，例如，连接到涡轮发动机的壳体上。 

参照图1和图2，从中可以看到，管接头12用来通过紧固连接件24固定到管子16的一端22，具体地说，就是在管子16的周向表面和圆筒形部分14的一端26之间进行环状焊接24而成。 

在所述第一实施例中，可以看出，管接头12是一个平直管接头，管子16一端的轴线实际上与内孔18的轴线相平行。 

按照本发明，管接头12还包括安全紧固件装置28，在本实施例中，这些紧固件装置是呈围绕在管子16周围的套管28形状。 

该套管28带有环形第一端30，三个紧固件蝶片32自该端部轴向延伸。 

如图1所示，套管28还包括一个第二端34，在该实施例中，所述第二端34由紧固件蝶片32的端部构成。 

在图1中，可以看出，紧固件蝶片32的每个端部都分别带有一个凸出部36，径向延伸，形成了一个钩部，这样，套管28的第二端34本身就形成了一个钩部。 

参照图1和图2，从中可以看出，连接系统10还包括一个止动板13，其三角形状与管接头12相同。如图1所示，止动板13上带有一个孔13a，该孔以管子16的轴线为中心，这样，该止动板就可以沿管子16滑动。另外，还带有用来安装钩部钩部形端34的缺口17。 

参照图2，人们可以了解到，在安装套管28的同时，套管在管子上向管接头方向滑动，从而使得紧固件蝶片32的凸出部36与管接头12相抵。 

此后，止动板13通过使其轴向滑动而与管接头12相抵，这样每个凸出部36就置于管接头12和止动板13内的缺口17之间，而后，例如，通过螺栓19，将止动板13固定到管接头上。这样，套管28就被固定到管接头12和止动板13之间，然后，紧固件蝶片32沿圆筒形部分14的轴向方向延伸。 

特别方便的是，将缺口17和管接头12相连接后形成的细长槽39的轴向宽度要大于各个凸出部36的轴向厚度，从而在套管28和管接头12之间形成了轴向间隙。 

另外，细长槽39的圆周长度优选-但不一定必须-大于凸出部36的圆周长度，这样，在管接头12和套管28之间就形成了角间隙。 

一旦套管28固定到管接头12和止动板13之间，可以优选通过在套管28的第一端30和管子16的周向表面之间进行环状焊接连接40来将套管28固定到管子16上，如图2所示。 

套管28最好固定到管子16上，与此同时，可确保凸出部36不与细长槽39的内边缘接触。换句话说，应该注意保证在不会对紧固连接件24产生损坏的情况下，钩形凸出部36和细长槽39边缘之间可以有间隙。 

这样，按最佳方式方式，在不出现损坏的情况下，套管28和管接头12之间不存在接触。 

具体地说，在沿圆筒形部分14轴向方向上可以有轴向间隙。该轴向间隙最好在0.1毫米到0.5毫米之内。 

由于这种布局的特点，只要紧固连接件24不受损坏，套管28以及最终在将套管28固定到管子16上采用的焊接部分，不会承受载荷。 

假设钩形凸出部36不与管接头接触，人们会发现，在连接系统10正常工作期间，管接头12不会直接在套管28上作用机械力。 

这样，在对紧固连接件24不会形成损坏的情况下，不同于固定连接套24，套管28-更具体地说-将套管28固定到管子16上的焊接部分40，不会承受机械力。结果，安全紧固件装置的固定性能就会得到有利地保留。 

反之，在紧固连接件24出现损坏的情况下，而且特别是在所述连接部分断裂的情况下，管子16会趋于与圆筒形部分14脱离，结果，钩形凸出部36就会与细长槽39的边缘相抵，从而在钩形套管28的第二端部34和管接头12之间形成接触，接触后，钩形套管28的第二端24就会在管接头12和管子16之间提供固紧作用，这样，套管28就会本身通过焊接部分40而焊接到管子16上。 

作为本发明的另一个有利方面，两个相邻的紧固件蝶片之间形成的空间E形成了一个开口，这样，在套管28固定到管子上时，操作手42-例如在涡轮发动机上进行维修工作的机械师-就可以观察到紧固连接件24的情况。 

这就为诊断紧固连接件24的状态提供了方便，从而可以分析其是否出现损坏。 

也可以提供另一种形式，即套管可以通过管接头12直接固定，而不使用一种止动板，但这同样也属于本发明的范围之内。 

下面参照图3到图6介绍本发明所提出的连接系统110的第二实施例。 

在第二实施例中的各个部件，如果同第一实施例中的部件相同，则使用相同的参考编号加上100。 

图3示出了带有直角管接头112的连接系统110。换句话说，进入管接头112的液体的流动方向与离开管接头的液体的流动方向成直角。不论该角度的尺寸多大，本发明所述装置都可以应用。 

正如第一实施例中所述，与管子116的端部相连接的空心圆筒形部分114自管接头112处延伸。 

管接头112和管子116都是通过形成环形焊接部分的紧固连接件124而固定到一起的。 

根据本发明，连接系统110还包括形成套管的安全紧固件装置128。图5非常清楚地示出了该套管128的情况。 

参照图5，人们可以看到，套管128包括了一个环形第一端130，一个环形第二端134，后者形成了一个环形的内部轮廓，带有三个独立的凸块136，成角度延伸，同时又径向伸向套管128的轴线部分。这样，人们就会看到，套管128的第二端134形成了一个钩部。 

第一和第二端部130和134通过三个轴向延伸的臂部132连接到一起。 

图3示出了焊接到管子116上的管接头112的情况，图中，套管128正在移动到位，安装在管接头112上。 

从这个图中可以看出，圆筒形部分114带有一个第一环形加强筋154，而且最好再设一个第二环形加强筋156，后者所围绕的轴线与第一环形加强筋154相同。 

此外，第一环形加强筋154带有径向突出部分，具体地说，在本实施例中，就是三个突耳。 

在所示示例中，第二加强筋156与第一加强筋154相似，但不是主要的。 

参照图3和图5，接着介绍了套管128的安装方式。首先，套管128沿管子116向管接头112方向滑动。 

而后，套管128按照如下方式成角度地定位，即每个凸块136按一定角度位于两个突耳158之间，这样，就可以使得套管128以这样的方式轴向固定，即凸块与第一和第二环形加强筋154，156之间轴向形成的槽157相啮合。 

一旦凸块136位于槽157内，套管128就可以围绕其轴线旋转到图6所示的角度位置，其中，凸块136与突耳158处于相同的角度位置上。 

从图6中可以看到，在这个位置，套管128轴向固定，从而可以很方便地将套管128固定到管子116上。 

按照具体实施方式，第一和第二环形加强筋之间的轴向距离大于凸块136的轴向距离，这样，在管接头112和套管128之间就形成了轴向间隙。该间隙最好在0.1毫米到0.5毫米的范围内。 

当套管处于这个位置时，凸块136最好不与第一和第二加强筋154，156中任何一个相接触，如图4中可以清楚看到的那样，套管128的第一端部130就会通过环形焊接部分140，固定到管子116的周向表面上。 

这样，人们就会了解到，在紧固连接件124不会损伤的情况下，套管128的钩形第二端部134最好不与管接头112的加强筋相接触，这样，套管128就不会承受任何载荷。 

反之，如果紧固连接件124受到损坏，管子116就会趋于与圆筒形部分114相脱离，特别是在涡轮发动机产生振动时。这会引起套管128轴向位移，由于套管128的凸块136与管接头112的加强筋154，156的突耳158的接触所形成的轴向锁定，而会非常容易地限制所述轴向位移。 

换句话说，如果紧固连接件124损坏时，钩形凸块136可在管接头112和管子116之间提供固紧作用。 

此外，从图4中可以看到，套管的周向表面上带有多个开口160，这些开口位于两个相邻的臂部132之间。 

正如第一实施例中所述，这些开口160可使操作手能够看到紧固连接件124的状况，当套管128固定到管子116上时，从而可以方便地分析紧固连接件的任何损坏情况。 

另外，本发明还提供一种涡轮机，这种涡轮机包括了根据本发明所提出的一种连接系统。 

Claims (12)

1.一种连接系统(10，110)，其包括一个通过紧固连接件(24，124)固定到管子(16，116)上的管接头(12，112)，它还包括套管(28，128)，且该套管(28，128)的第一端(30，130)用来焊接到管子上，而钩形第二端(34，134)用来与管接头(12，112)相匹配，这样，如果紧固连接件(24，124)损坏时，钩形第二端(34，134)就可在管接头和管子之间起到固定作用，所述连接系统的特征在于，套管(28，128)的形式是围绕紧固连接件(24，124)。

2.根据权利要求1所述的连接系统，其特征在于，在紧固连接件(24，124)不出现损坏的情况下，钩形第二端(34，134)和管接头(12，112)之间存在间隙。

3.根据权利要求2所述的连接系统，其特征在于，所述间隙为沿圆筒形部分(14，114)轴向方向的轴向间隙，该圆筒形部分与管子(16，116)的端部相啮合。

4.根据权利要求2或权利要求3所述的连接系统，其特征在于，所述间隙在0.1毫米到0.5毫米的范围内。

5.根据权利要求1至3中任何一项权利要求所述的连接系统，其特征在于，紧固连接件(24，124)为环状焊接部分。

6.根据权利要求1至3中任何一项权利要求所述的连接系统，其特征在于，套管的周向部分上提供有多个开口(E，160)，在套管(28，128)固定到管子(16，116)上时，使操作手能够看到紧固连接件(24，124)的状况。

7.根据权利要求1至3中任何一项权利要求所述的连接系统，其特征在于，钩形第二端(34)设计成可以轴向定位在管接头(12)和止动板(13)之间。

8.根据权利要求7所述的连接系统，其特征在于，钩形第二端(34)带有多个紧固件蝶片(32)，用来在管接头(12)延伸的圆筒形部分(14)周围轴向延伸。

9.根据权利要求1或2所述的连接系统，其特征在于，钩形第二端(134)呈环形，其内周向部分有凸块(136)。

10.根据权利要求9所述的连接系统，其特征在于，其包括一个与管子(116)端部相啮合的圆筒形部分(114)，所述圆筒形部分包括一个第一环形加强筋(154)，如果紧固连接件(124)损坏时，所述凸块(136)与第一环形加强筋相抵触，从而防止管子(116)出现脱节。

11.根据权利要求10所述的连接系统，其特征在于，所述圆筒形部分(114)还包括一个第二环形加强筋(156)，这样，第一和第二环形加强筋就形成了一个槽(157)，该槽可与凸块(136)相啮合，从而在套管(128)固定到管子(116)上之前，将套管定位到管接头(112)上。

12.一种涡轮发动机，其特征在于，其包括了权利要求1到11中任何一项权利要求所述的连接系统。

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