CN102650237A - 连接组件 - Google Patents

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Abstract

一种用于固定两个壳体的凸缘的连接组件，该连接组件包括多个螺栓、多个轴环和多个螺母。每个螺栓都延伸穿过第一凸缘中的孔口和第二凸缘中的孔口，每个轴环都绕相应螺栓的杆布置，并且每个螺母都固定在螺栓中相应的一个上。每个轴环都布置在凸缘中的一个与螺母或螺栓的头之间。每个轴环都包括第一构件和第二构件，第二构件布置在第一构件的第一端处。第二构件的横截面大体上为U形或V形，第二构件具有第一和第二径向内端以及径向外部中间部分，并且在所述第二构件的第一径向内端与第二径向内端之间限定出轴向间隔。

Description

连接组件
技术领域
本发明涉及一种连接组件，具体地涉及一种用于燃气涡轮发动机的连接组件，更具体地涉及一种用于将燃气涡轮发动机的叶片容纳壳体连接至另一个相邻壳体的连接组件。
背景技术
经常使用螺母和螺栓将涡轮风扇燃气涡轮发动机的风扇壳体和风扇入口管道连接到一起，其中所述螺栓设置成轴向穿过环形径向延伸凸缘中的孔，所述凸缘在风扇壳体和风扇入口管道的抵接端处。
如果凸缘设计成承受重的动态载荷，则习惯上使每个螺栓延伸并且环绕每个螺栓的杆且在相应螺栓的头与凸缘中的一个之间或者在相应螺母与凸缘中的一个之间设置柱状轴环。这在螺栓失效之前增加了螺栓的有效长度并因此增加了螺栓的绝对轴向延伸幅度。也可以将每个柱状轴环设置成可碎轴环，从而在极限负载下，在螺栓失效之前，可碎轴环被压碎以允许更大的凸缘分离。
与风扇壳体和风扇入口管道之间的连接组件关联的普遍问题是，在高动态事件期间风扇壳体可明显挠曲，并且如果该动态挠曲通过连接组件从风扇壳体传递至风扇入口管道，则该动态挠曲会影响风扇入口管道的设计。常规连接组件的第一个问题是，当使用可碎轴环时，连接组件的响应是有效的数字式的，因为一旦达到预定负载，可碎轴环便被压碎并且凸缘分离以适应更大的挠曲并防止螺栓失效，但是丧失了由螺栓提供的所有初始夹紧负载。当负载为极限值时上述情况是可接受的，然而当负载适度时该数字效应是不期望的，因为其扩大了动态事件的总体效应。常规连接组件的第二个问题是，由于需要将相当大的端部负载置于螺栓上以在凸缘上获得所需的夹紧负载，所以可碎轴环的任何破碎仅在相当大的负载并且因此挠曲已通过凸缘从风扇壳体传递至风扇入口管道（反之亦然）之后发生。常规连接组件的第三个问题是，因为凸缘中具有柔韧度，所以随着凸缘开始分离施加于轴环上的负载经常是偏心的，这就导致轴环壁的过早弯曲。不论轴环是否可碎，连接组件的主要要求总是用于保持结构有效性，同时限制负载、挠曲从连接组件的一侧传递至另一侧。使用轴环的常规连接组件并不理想。
因此，本发明旨在提供一种新型连接组件，所述连接组件减少、优选地克服上述问题。
发明内容
因此，本发明提供一种连接组件，该连接组件包括：具有第一凸缘的第一燃气涡轮发动机壳体以及具有第二凸缘的第二燃气涡轮发动机壳体，第一和第二凸缘彼此平行延伸，所述第一凸缘具有延伸穿过其中的多个第一孔口，所述第二凸缘具有延伸穿过其中的多个第二孔口，第二凸缘中的第二孔口与第一凸缘中的第一孔口对准；多个螺栓和多个螺母，每个螺栓都延伸穿过第一凸缘中的相应的第一孔口以及第二凸缘中的相应的第二孔口；至少一个轴环，所述至少一个轴环绕螺栓中的一个的杆布置，每个螺母都固定在螺栓中相应的一个上，至少一个轴环布置在凸缘中的一个与相应的螺母之间或凸缘中的一个与相应的螺栓的头之间，所述至少一个轴环包括第一构件和第二构件，所述第二构件布置在第一构件的第一端处，轴环的第一构件为环形，第二构件为环形且横截面大体上为U形或V形，第二构件具有第一径向内端、第二径向内端以及径向外部中间部分，并且第二构件在所述第二构件的第一径向内端与第二径向内端之间限定出轴向间隔。
该连接组件可包括多个轴环，每个轴环都绕相应螺栓的杆布置，每个轴环都布置在凸缘中的一个与相应的螺母之间或凸缘中的一个与相应的螺栓的头之间，每个轴环都包括第一构件和第二构件，第二构件布置在第一构件的第一端处，第一构件为环形，第二构件为环形且横截面大体上为U形或V形，第二构件具有第一径向内端、第二径向内端和径向外部中间部分，并且第二构件在所述第二构件的第一径向内端与第二径向内端之间限定出轴向间隔。
每个轴环都可包括第三构件，所述第三构件布置在第一构件的第二端处，使得第一构件轴向地布置在第二构件与第三构件之间，第三构件为环形且横截面大体上为U形或V形，第三构件具有第三径向内端、第四径向内端和第二径向外部中间部分，并且第三构件在所述第三构件的第三径向内端与第四径向内端之间限定出轴向间隔。
每个轴环都可包括第三构件，轴环的第三构件为柱状，轴环的第二构件轴向地布置在第一构件与第三构件之间。
第一构件和第二构件可为一体的。
第一、第二和第三构件可为一体的。
第二构件的第一和第二径向内端可具有相同的直径。
第二构件的第一径向内端与第一构件可具有相同的直径。
第二构件的第二径向内端可具有比第二构件的第一径向内端更大的直径。
第三构件的第三和第四径向内端可具有相同的直径。
第三构件的第三径向内端与第一构件可具有相同的直径。
第三构件的第四径向内端可具有比第三构件的第三径向内端更大的直径。
第二构件的径向外部中间部分的直径可与第三构件的第二径向外部中间部分的直径相同。
第二构件的径向外部中间部分的直径可大于或小于第三构件的第二径向外部中间部分的直径。
第一壳体和第二壳体可为环形。第一壳体可为风扇壳体，而第二壳体可为风扇管道入口。
本发明提供一种连接组件，该连接组件包括具有第一凸缘的第一燃气涡轮发动机壳体以及具有第二凸缘的第二燃气涡轮发动机壳体，第一和第二凸缘彼此平行延伸，第一凸缘具有延伸穿过其中的多个第一孔口，第二凸缘具有延伸穿过其中的多个第二孔口，第二凸缘中的第二孔口与第一凸缘中的第一孔口对准；多个螺栓和多个螺母，每个螺栓都延伸穿过第一凸缘中的相应的第一孔口以及第二凸缘中的相应的第二孔口，每个螺母都固定在螺栓中相应的一个上；至少一个轴环，所述至少一个轴环绕螺栓中的一个的杆布置，至少一个轴环布置在凸缘中的一个与相应的螺母之间或凸缘中的一个与相应的螺栓的头之间，所述至少一个轴环包括第一构件和第二构件，第二构件布置在第一构件的第一端处,轴环的第一构件大体上为环形，第二构件包括第一部分和第二部分，第一部分具有径向内端和径向外端，第一部分径向向外延伸且从其径向内端轴向地离开延伸至其径向外端，第二部分具有径向内端和径向外端，第二部分径向向内延伸且从其径向外端轴向地离开延伸至其径向内端，第一部分的径向外端固定至第二部分的径向外端，并且第一部分和第二部分在第一部分的径向内端与第二部分的径向内端之间限定出轴向间隔。
该连接组件可包括多个轴环，每个轴环都绕相应的螺栓的杆布置，每个轴环布置在一个凸缘与相应的螺母之间或一个凸缘与相应的螺栓的头之间，每个轴环都包括第一构件和第二构件，第二构件布置在第一构件的第一端处，轴环的第一构件为柱状，第二构件包括第一部分和第二部分，第一部分具有径向内端和径向外端，第一部分径向向外延伸且从其径向内端轴向地离开延伸至其径向外端，第二部分具有径向内端和径向外端，第二部分径向向内延伸且从其径向外端轴向地离开延伸至其径向内端，第一部分的径向外端固定至第二部分的径向外端，并且第一部分和第二部分在第一部分的径向内端与第二部分的径向内端之间限定出轴向间隔。
每个轴环都可包括第三构件，所述第三构件布置在第一构件的第二端处，使得第一构件轴向地布置在第二构件与第三构件之间，第三构件包括第三部分和第四部分，第三部分具有径向内端和径向外端，第三部分径向向外延伸且从其径向内端轴向地离开延伸至其径向外端，第四部分具有径向内端和径向外端，第四部分径向向内延伸且从其径向外端轴向地离开延伸至其径向内端，第三部分的径向外端固定至第四部分的径向外端，第三部分和第四部分在第三部分的径向内端与第四部分的径向内端之间限定出轴向间隔。
每个轴环都可包括第三构件，轴环的第三构件为柱状，轴环的第二构件轴向地布置在第一构件与第三构件之间。
第二构件的第一部分和第二部分可为一体的。
第一部分的径向内端与第二部分的径向内端可具有相同的直径。
第一部分的径向内端与第一构件可具有相同的直径。
第二部分的径向内端可具有比第一部分的径向内端更大的直径。
第三部分的径向内端与第四部分的径向内端可具有相同的直径。
第三部分的径向外端与第四部分的径向外端可具有相同的直径。第三部分的径向外端可具有与第四部分的径向外端不同的直径。
第三部分的径向内端与第一构件可具有相同的直径。
第二构件的横截面可大体上为U形或V形。第三构件的横截面可大体上为U形或V形。第二构件为环形。第三构件为环形。第二构件为环形且横截面大体上为U形或V形。第三构件为环形且横截面大体上为U形或V形。
附图说明
本发明将通过示例并参照附图被更充分地描述，附图中：
图1是根据本发明的具有连接组件的涡轮风扇燃气涡轮发动机的剖视图。
图2是图1所示的涡轮风扇燃气涡轮发动机的风扇壳体与风扇入口管道之间的连接组件的放大剖视图。
图3是根据本发明的连接组件的单个螺栓、轴环和螺母的实施方式的放大剖视图。
图4是根据本发明的连接组件的单个螺栓、轴环和螺母的另一实施方式的放大剖视图。
图5是根据本发明的连接组件的单个螺栓、轴环和螺母的第三实施方式的放大剖视图。
图6是根据本发明的连接组件的单个螺栓、轴环和螺母的第四实施方式的放大剖视图。
具体实施方式
如图1所示，涡轮风扇燃气涡轮发动机10按流程顺序包括入口12、风扇部分14、压缩机部分16、燃烧部分18、涡轮部分20和排出部分22。涡轮部分20包括一个或多个涡轮，所述一个或多个涡轮布置成通过轴(未示出)驱动压缩机部分16中的一个或多个压缩机。涡轮部分20还包括布置成通过轴(未示出)驱动风扇部分14中的风扇的涡轮。风扇部分14包括由风扇壳体26部分限定的风扇管道24。风扇管道24具有在其轴向上游端处的入口12以及在其轴向下游端处的出口28。风扇壳体26通过多个径向延伸的风扇出口导向叶片30固定至中心发动机壳体36。风扇壳体26环绕风扇转子32，所述风扇转子32承载多个周向间隔的径向延伸风扇叶片34。风扇转子32和风扇叶片34绕燃气涡轮发动机10的轴线X旋转。
图2中更清楚地示出了风扇壳体26和风扇管道入口38。风扇壳体26包括柱状或截头圆锥形壳体。风扇管道入口38包括柱状或截头圆锥形壳体。风扇壳体26包括适当的金属。连接组件40设置成用于将风扇壳体26固定至风扇管道入口38。风扇壳体26包括设置在风扇壳体26的轴向上游端27处的凸缘42，而风扇管道入口38包括设置在风扇管道入口38的轴向下游端39处的凸缘44。凸缘42和44大体上彼此平行且分别从风扇壳体26和风扇管道入口38径向延伸。凸缘42具有多个大体上轴向延伸穿过其中的第一孔口46，并且凸缘44具有多个大体上轴向延伸穿过其中的第二孔口48。第一孔口46在凸缘42中沿周向间隔开，而第二孔口48在凸缘44中沿周向间隔开。凸缘44中的第二孔口48与凸缘42中的第一孔口46对准。设置多个螺栓50、多个轴环52以及多个螺母54，以将风扇壳体26和风扇入口管道38的凸缘42和44固定到一起。每个螺栓50都延伸穿过凸缘42中的相应的第一孔口46和凸缘44中的相应的第二孔口48。每个螺栓50都包括杆56、螺栓头58和螺纹部分60。每个轴环52都绕相应的螺栓50的杆56布置。每个螺母54都固定、拧紧在螺栓50中相应的一个的螺纹部分60上。每个轴环52都布置在凸缘42、44中的一个与相应的螺母54之间或凸缘42、44中的一个与相应螺栓50的螺栓头58之间。
可选地，每个螺栓50都包括螺栓头58和螺纹部分60，并且每个轴环52都绕相应螺栓50的螺纹部分60布置。
如图3中更清楚地示出的，每个轴环52都包括第一构件62和第二构件64。第二构件64布置在第一构件62的第一端63处。轴环52的第一构件62为柱状。第二构件64包括第一部分66和第二部分68。第一部分66具有径向内端70和径向外端72，并且第一部分66径向向外延伸且从径向内端70轴向离开延伸至径向外端72。第二部分68具有径向内端74和径向外端76，并且第二部分68径向向内延伸且从径向外端76轴向离开延伸至径向内端74。第一部分66的径向外端72固定至第二部分68的径向外端76，并且第一和第二部分66和68在第一部分66的径向内端70与第二部分68的径向内端76之间限定出轴向间隔78。第一部分66的径向内端70与第二部分68的径向内端74具有相同的内径，而第一部分66的径向内端70与第一构件62具有相同的内径。由此，可以看到，第二构件64在通过且含有轴环52的轴线Y的平面中截取的横截面中大体上为U形或V形。轴环52可以为可碎的或非可碎的。可以看到，第二构件64为环形且横截面大体上为U形或V形，第二构件64具有第一径向内端70、第二径向内端74以及径向外部中间部分72、76，并且第二构件64限定第二构件64的第一径向内端70与第二径向内端74之间的轴向间隔78。
第二构件64的第一部分66的径向外端72以及第二部分68的径向外端76具有比第一构件62的外径更大的外径。第一构件62的轴向长度大于第一构件62的径向厚度。第二构件64的第一径向内端70抵接第一构件62的第一端63，并且第一径向内端70轴向上在第一构件62的第一端63与第二构件64的第二径向内端74之间。
本发明的轴环52执行提供线性刚度和充当轴环的双重作用。本发明的轴环52确保当轴向负载低于螺栓50的能力和轴环52的压碎负载时，螺栓夹紧负载可被克服从而允许凸缘42和44的分离和分开。可通过调节螺栓50的扭矩和轴环52的有效刚度来调节凸缘42和44的分离。通过凸缘42和44的分离提供的优点是:当连接组件40的风扇入口管道38侧上建立了动态运动并且连接组件40被有效合并时，连接组件40不能在动态事件的早期阶段传递横向负载/挠曲。在运行中，随着连接组件40上的负载增加，第一部分66的径向内端70与第二部分68的径向内端74之间的轴向间隔78减小。在连接组件40上的预定负载下，第一部分66的径向内端70与第二部分68的径向内端74之间的轴向间隔78减小至零，并且第一和第二部分66和68的径向内端70和74互相抵接。此时，轴环52中的负载增加并且轴环52发生破碎，从而允许凸缘42和44的进一步分离和分开以及凸缘42和44的相对运动。作为本发明的连接组件的示例，螺栓的失效负载是100%的负载，轴环破碎负载是80%的负载，螺栓扭矩导致的初始负载是≤55%的负载，并且用于轴环的激活负载是≤55%的负载。
如图4中更清楚地示出的，另一个轴环52B包括第一构件62和第二构件64。每个轴环52B都大体上与图3所示的轴环相同，而不同之处在于第二部分68的径向内端74具有比第一部分66的径向内端70更大的内径，但是如图3中一样，第一部分66的径向内端70与第一构件62具有相同的内径。在轴环52B的这种布置中，内径是可调的。同样，可以看到，第二构件64在通过且含有轴环52B的轴线的平面中截取的横截面中大体上为U形或V形。轴环52B可以为可碎的或非可碎的。同样，可以看到，第二构件64为环形且横截面大体上为U形或V形，第二构件64具有第一径向内端70、第二径向内端74以及径向外部中间部分72、76，并且第二构件64限定第二构件64的第一径向内端70与第二径向内端74之间的轴向间隔78。
第二元件64的第一部分66的径向外端72和第二部分68的径向外端76具有比第一构件62的外径更大的外径。第一构件62的轴向长度大于第一构件62的径向厚度。第二构件64的第一径向内端70抵接第一构件62的第一端63，并且第一径向内端70轴向上在第一构件62的第一端63与第二构件64的第二径向内端74之间。
轴环52B的这种布置的目的是允许凸缘42或44中更大的螺栓孔接触轴环52B，以便当轴向间隔78开始减小并且凸缘中的一个相对于另一个的侧向运动开始时，在螺栓50接触凸缘42和/或44中的孔口46和/或48的侧面之前能够发生更多的绝对侧向运动。另外，轴环52B用来使凸缘42、44的接触负载散布的更广并且面积更大，由此直接降低凸缘42、44中的接触压力。
如图5中更清楚地示出的，另一个轴环52C包括第一构件62和第二构件64。每个轴环52C都大体上与图3所示的轴环相同，而不同之处在于每个轴环52C都包括第三构件80。所述第三构件80布置在第一构件62的第二端65处，使得第一构件62轴向地布置在第二构件64与第三构件80之间。第三构件80包括第三部分82和第四部分84。第三部分82具有径向内端86和径向外端88，并且第三部分82径向向外延伸且从径向内端86轴向离开延伸至径向外端88。第四部分84具有径向内端90和径向外端92，并且第四部分84径向向内延伸且从径向外端92轴向离开延伸至径向内端90。第三部分82的径向外端88固定至第四部分84的径向外端92，并且第三和第四部分82、84在第三部分82的径向内端86与第四部分84的径向内端90之间限定出轴向间隔94。第一部分66的径向内端70、第二部分68的径向内端74、第三部分82的径向内端86、第四部分84的径向内端90以及第一构件62具有相同的内径。由此，可以看到，第二构件64在通过且含有轴环52C的轴线Y的平面中截取的横截面中大体上为U形或V形。轴环52C可以为可碎的或非可碎的。同样，可以看到，第二构件64在通过且含有52B的轴线的平面中截取的横截面中大体上为U形或V形。轴环52B可以为可碎的或非可碎的。同样，可以看到，第二构件64为环形且其横截面大体上为U形或V形，第二构件64具有第一径向内端70、第二径向内端74以及径向外部中间部分72、76，并且第二构件64限定第二构件64的第一径向内端70与第二径向内端74之间的轴向间隔78。可以看到，第三构件80为环形且其横截面大体上为U形或V形，第三构件80具有第三径向内端86、第四径向内端90以及径向外部中间部分88、92，并且第三构件80限定第三构件80的第三径向内端86与第四径向内端90之间的轴向间隔94。
第二构件64的第一部分66的径向外端72和第二部分68的径向外端76具有比第一构件62的外径更大的外径。第三构件80的第三部分82的径向外端88和第四部分84的径向外端92具有比第一构件62的外径更大的外径。第一构件62的轴向长度大于第一构件62的径向厚度。第二构件64的第一径向内端70抵接第一构件62的第一端63，并且第一径向内端70轴向上在第一构件62的第一端63与第二构件64的第二径向内端74之间。第三构件80的第三径向内端86抵接第一构件62的第二端65，并且第三径向内端86轴向上在第一构件62的第二端65与第三构件80的第四径向内端90之间。
轴环52C的这种布置的目的是提供轴向刚度明显不同的两个区域。轴环52C的轴向间隔78和轴向间隔94布置成在动态事件期间、在不同的轴向负载下并且因此在不同的时间闭合，从而在轴环52C承担满负载之前允许所形成的刚度具有非线性度。可通过相较于/相对于第三部分82和第四部分84的厚度改变第一部分66和第二部分68的厚度、结合相较于/相对于径向外端88和92的径向向外幅度/直径改变径向外端72和76的径向向外幅度/外径，来调谐轴环52C的U形或V形的弹簧刚度。可以看到，第二构件64与第三构件80的厚度可以相同或不同，并且/或者第二构件64与第三构件80的最大直径可以相同或不同。轴环52C的又一个特征是，轴环功能与横向负载壳体螺栓弯曲的影响完全隔离，并且因此与偏心负载路径完全隔离，从而降低轴环52C的过早破碎的威胁。
如图6中更清楚地示出的，另一个轴环52D包括第一构件62和第二构件64。每个轴环52D都大体上与图3所示的轴环相同，但不同之处在于每个轴环52D都包括第三构件100，轴环52D的所述第三构件100为柱状，并且轴环52D的第二构件64轴向地布置在第一构件62与第三构件100之间。第一部分66的径向内端70、第二部分68的径向内端74、第一构件62以及第三构件100具有相同的内径。由此，可以看到，第二构件64在通过且含有轴环52D的轴线的平面中截取的横截面中大体上为U形或V形。轴环52D可以为可碎的或非可碎的。可以看到，第二构件64为环形且横截面大体上为U形或V形，第二构件64具有第一径向内端70、第二径向内端74和径向外部中间部分72、76，并且第二构件64限定第二构件64的第一径向内端70与第二径向内端74之间的轴向间隔78。
第二构件64的第一部分66的径向外端72和第二部分68的径向外端76具有比第一构件62的外径和第三构件100的外径更大的外径。第一构件62的轴向长度大于第一构件62的径向厚度。第三构件100的轴向长度大于第三构件100的径向厚度。第二构件64的第一径向内端70抵接第一构件62的第一端63，并且第一径向内端70轴向上在第一构件62的第一端63与第二构件64的第二径向内端74之间。第二构件64的第二径向内端74抵接第三构件100 的端部，并且第二径向内端74轴向上在第三构件100 的端部与第二构件64的第一径向内端70之间。
轴环52D的这种布置的目的是提供破碎特性明显不同的两个区域，第一构件62布置成在第一预定负载下破碎，并且第三构件100布置成在第二预定负载下破碎或者布置成不破碎。第一构件62的厚度与第三构件100的厚度可以不同。
在上面描述的每个实施方式中，第二构件的第一与第二部分可为一体，并且/或者第一和第二构件可为一体。在具有三个构件的实施方式中，第一、第二和第三构件可为一体。
风扇壳体和/或入口管道可包括金属或纤维增强复合材料。
可以将轴环设置成，使得不是所有布置在壳体的凸缘中的周向间隔孔口处的轴环都具有相同的强度。布置在壳体的凸缘中的周向间隔孔口处的预定数量-例如4或6个轴环比其余的轴环具有更大的强度、能够承受更大的负载，这使得如果凸缘分离，预定数量的轴环防止凸缘最终分开，同时在其余轴环和相关螺栓破裂期间能量被消散。可以将图3所示的一些轴环布置成与图4所示的一些轴环一起使用并且/或者布置成与图5所示的一些轴环一起使用并且/或者布置成与图6所示的一些轴环一起使用。
本发明的优点是，在极端动态事件、风扇叶片脱离事件中，允许将风扇壳体和风扇入口管道相连接的连接组件在比之前更小负载下分离，从而有效防止两个凸缘在风扇回转运行之前传递横向位移进而保护风扇入口管道。轴环的破碎允许能量消散和移位，以使传递至风扇入口管道的进一步位移最小化。本发明减小了从风扇壳体向风扇入口管道传递的负载，能够以可恢复的方式适应较小的动态事件，而不会损坏凸缘、螺栓或风扇入口管道，并且减小或防止极端动态事件期间的风扇入口管道的偏心驱动。在极端动态事件期间，当分离的风扇叶片击打风扇壳体或风扇叶片容纳壳体时，发生风扇入口的偏心驱动，这会在风扇壳体中的周向局部位置处产生“凸块”或“鼓包”，否则的话，该位置实际上将仍然如起始制造的那样为柱状或圆锥状。随着分离的风扇叶片经受其损毁过程，这种“凸块”随后以大约与分离的风扇叶片相同的速度继续绕风扇壳体的圆周运行。“凸块”的运动导致在风扇壳体的凸缘处形成一系列挠曲。风扇壳体的凸缘的这些挠曲在风扇壳体的凸缘上为周向局部的，并且因此为非对称形状或偏心状，并且因此风扇入口管道也被非对称地或偏心地施加负载。
虽然已经参照用于涡轮风扇燃气涡轮发动机的风扇壳体与风扇管道入口之间的连接组件描述了本发明，但是本发明同样可适用于任何燃气涡轮发动机壳体之间、其他发动机或设备的壳体之间、环形部件之间或大体上第一与第二部件之间的连接组件。

Claims (17)

1.一种连接组件，该连接组件包括：具有第一凸缘的第一燃气涡轮发动机壳体以及具有第二凸缘的第二燃气涡轮发动机壳体，第一和第二凸缘彼此平行延伸，第一凸缘具有延伸穿过其中的多个第一孔口，第二凸缘具有延伸穿过其中的多个第二孔口，第二凸缘中的第二孔口与第一凸缘中的第一孔口对准；多个螺栓和多个螺母，每个螺栓都延伸穿过第一凸缘中的相应的第一孔口和第二凸缘中的相应的第二孔口；至少一个轴环，所述至少一个轴环绕所述螺栓中的一个的杆布置，每个螺母都固定在所述螺栓中相应的一个上，所述至少一个轴环布置在所述凸缘中的一个与相应的螺母之间或所述凸缘中的一个与相应螺栓的头之间，所述至少一个轴环包括第一构件和第二构件，第二构件布置在第一构件的第一端处，轴环的第一构件为环形，第二构件为环形且横截面大体上为U形或V形，第二构件具有第一径向内端、第二径向内端和径向外部中间部分，并且第二构件在所述第二构件的第一径向内端与第二径向内端之间限定出轴向间隔。
2.如权利要求1所述的连接组件,所述连接组件包括多个轴环，每个轴环都绕相应螺栓的杆布置，每个轴环都布置在凸缘中的一个与相应螺母之间或凸缘中的一个与相应螺栓的头之间，每个轴环都包括第一构件和第二构件，第二构件布置在第一构件的第一端处，第一构件为环形，第二构件为环形且横截面大体上为U形或V形，第二构件具有第一径向内端、第二径向内端和径向外部中间部分，并且第二构件在所述第二构件的第一径向内端与第二径向内端之间限定出轴向间隔。
3.如权利要求1所述的连接组件，其中每个轴环都包括第三构件，所述第三构件布置在第一构件的第二端处，使得第一构件轴向地布置在第二构件与第三构件之间，第三构件为环形且横截面大体上为U形或V形，第三构件具有第三径向内端、第四径向内端和第二径向外部中间部分，并且第三构件在所述第三构件的第三径向内端与第四径向内端之间限定出轴向间隔。
4.如权利要求1所述的连接组件，其中每个轴环都包括第三构件，轴环的第三构件为柱状，轴环的第二构件轴向地布置在第一构件与第三构件之间。
5.如权利要求1所述的连接组件，其中所述第一构件和第二构件为一体的。
6.如权利要求3所述的连接组件，其中所述第一、第二和第三构件为一体的。
7.如权利要求4所述的连接组件，其中所述第一、第二和第三构件为一体的。
8.如权利要求1所述的连接组件，其中所述第二构件的第一和第二径向内端具有相同的直径。
9.如权利要求1所述的连接组件，其中所述第二构件的第二径向内端具有比第二构件的第一径向内端更大的直径。
10.如权利要求1所述的连接组件，其中所述第二构件的第一径向内端与第一构件具有相同的直径。
11.如权利要求3所述的连接组件，其中所述第三构件的第三和第四径向内端具有相同的直径。
12.如权利要求3所述的连接组件，其中所述第三构件的第三径向内端与第一构件具有相同的直径。
13.如权利要求3所述的连接组件，其中所述第三构件的第四径向内端具有比第三构件的第三径向内端更大的直径。
14.如权利要求3所述的连接组件，其中所述第二构件的径向外部中间部分的直径与第三构件的第二径向外部中间部分的直径相同。
15.如权利要求3所述的连接组件，其中所述第二构件的径向外部中间部分的直径大于或小于第三构件的第二径向外部中间部分的直径。
16.如权利要求1所述的连接组件，其中所述第一壳体和第二壳体为环形。
17.如权利要求1所述的连接组件，其中所述第一壳体为风扇壳体，而所述第二壳体为风扇管道入口。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109386384A (zh) * 2017-08-14 2019-02-26 劳斯莱斯有限公司 燃气涡轮发动机

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2995038B1 (fr) * 2012-08-30 2014-09-19 Snecma Carter de soufflante de turbine a gaz ayant une ceinture de fixation d'equipements
US20150056001A1 (en) * 2013-08-22 2015-02-26 Powers and Sons, LLC Mechanical overload fuse for steering linkage
US9708979B2 (en) 2013-11-25 2017-07-18 Sikorsky Aircraft Corporation Engine inlet duct installation
GB201322048D0 (en) 2013-12-13 2014-01-29 Rolls Royce Deutschland A joint between components
US20180340447A1 (en) * 2017-05-25 2018-11-29 General Electric Company Crushable spacer and bolted joint for a gas turbine engine
US11773748B2 (en) 2019-07-30 2023-10-03 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG High temperature flange joint, exhaust diffuser and method for coupling two components in a gas turbine engine
CN113358487B (zh) * 2021-06-06 2022-11-04 吉林大学重庆研究院 转子叶片高温低周疲劳性能测试装置及方法
US11920492B1 (en) * 2023-03-20 2024-03-05 Rtx Corporation Asymmetric spacer to improve flange strength

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2476561A (en) * 1945-03-17 1949-07-19 Pedersen Norman Lind Locking device
US2659954A (en) * 1951-10-16 1953-11-24 Theodore A Woolsey Coupling clamp with constant spring loading
GB806621A (en) * 1956-08-02 1958-12-31 Illinois Tool Works Resilient split-ring lock washer having substantially u-shaped cross section
GB1156629A (en) * 1965-11-12 1969-07-02 Autoclave Eng Inc Resilient Fastener Assembly
JP2002054773A (ja) * 2000-08-15 2002-02-20 Nkk Corp 配管の継手構造
US20100129137A1 (en) * 2008-11-26 2010-05-27 Mohammad Ali Heidari Load absorption system

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1504511A (en) * 1921-12-09 1924-08-12 Samuel E Ross Nut lock
US2125878A (en) * 1937-04-28 1938-08-09 Clyde E Hutzel Nut lock
US2766799A (en) * 1955-05-04 1956-10-16 Illinois Tool Works Resilient split ring lock washer having substantially u-shaped cross section
US2765834A (en) * 1955-05-04 1956-10-09 Illinois Tool Works Helical split lock washer comprising interconnected helical flange means
US2936805A (en) * 1955-12-27 1960-05-17 Aeroquip Corp Washer retainer
DE1028392B (de) * 1957-01-29 1958-04-17 Kupfer Asbest Co Dicht- und Sicherungsring
US2923340A (en) * 1957-09-10 1960-02-02 Safety Socket Screw Company Threaded fastener means including malleable withdrawable lock washer
US3236143A (en) * 1959-05-15 1966-02-22 Hi Shear Corp Blind fastening device with collapsible tube
NL288796A (zh) * 1962-02-21
US3306154A (en) * 1965-10-23 1967-02-28 Mcculloch Corp Compressive load limit indicators
US3490796A (en) * 1965-11-12 1970-01-20 Autoclave Eng Inc Resilient fastener
US3474701A (en) * 1968-05-24 1969-10-28 Heli Coil Corp Preload indicating devices for fasteners
CA1050828A (en) * 1975-11-14 1979-03-20 Illinois Tool Works Inc. Tension indicating washer unit
US4138198A (en) * 1977-07-18 1979-02-06 General Motors Corporation Tapered shank ball stud assembly with collapsible washer
US5191991A (en) * 1989-05-08 1993-03-09 Northern Engineering Industries Plc Housings with safety pressure relief means thereon
DE4010476A1 (de) * 1990-03-31 1991-10-02 Ischebeck Friedrich Gmbh An ankern, insbesondere injektionsankern fuer den bergbau oder dergleichen anzuordnende kontrollmutterverschraubung mit belastungsanzeigevorrichtung
FR2699970B1 (fr) * 1992-12-30 1995-03-17 Europ Propulsion Dispositif de liaison glissante entre deux pièces soumises à de fortes sollicitations mécaniques et thermiques.
US6354815B1 (en) * 2000-05-10 2002-03-12 General Motors Corporation Turbocharger thermal isolation connection
US6968702B2 (en) * 2003-12-08 2005-11-29 Ingersoll-Rand Energy Systems Corporation Nozzle bolting arrangement for a turbine
US20050220564A1 (en) * 2004-04-01 2005-10-06 Hinson Kerry D Fastener assembly with wave spring
FR2903733B1 (fr) * 2006-07-12 2011-03-04 Airbus France Turbomoteur pour aeronef.
US8240045B2 (en) * 2007-05-22 2012-08-14 Siemens Energy, Inc. Gas turbine transition duct coupling apparatus
US8281603B2 (en) * 2008-08-11 2012-10-09 United Technologies Corporation Fastener assembly for connecting rocket engine nozzles
BRPI1012353B1 (pt) * 2009-03-04 2020-08-11 Illinois Tool Woks Inc Conjunto de prendedor
GB201110436D0 (en) * 2011-06-21 2011-08-03 Rolls Royce Plc Joint assembly
US9169728B2 (en) * 2011-12-08 2015-10-27 General Electric Company Dynamic load reduction system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2476561A (en) * 1945-03-17 1949-07-19 Pedersen Norman Lind Locking device
US2659954A (en) * 1951-10-16 1953-11-24 Theodore A Woolsey Coupling clamp with constant spring loading
GB806621A (en) * 1956-08-02 1958-12-31 Illinois Tool Works Resilient split-ring lock washer having substantially u-shaped cross section
GB1156629A (en) * 1965-11-12 1969-07-02 Autoclave Eng Inc Resilient Fastener Assembly
JP2002054773A (ja) * 2000-08-15 2002-02-20 Nkk Corp 配管の継手構造
US20100129137A1 (en) * 2008-11-26 2010-05-27 Mohammad Ali Heidari Load absorption system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109386384A (zh) * 2017-08-14 2019-02-26 劳斯莱斯有限公司 燃气涡轮发动机
CN109386384B (zh) * 2017-08-14 2023-07-21 劳斯莱斯有限公司 燃气涡轮发动机

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Publication number Publication date
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GB201103245D0 (en) 2011-04-13
CA2767488A1 (en) 2012-08-25
US9133731B2 (en) 2015-09-15
JP2012177365A (ja) 2012-09-13

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