CN102877901A - 机匣连接结构及具有其的燃气涡轮发动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机匣连接结构及具有其的燃气涡轮发动机。机匣连接结构包括第一机匣、第二机匣、衬套和螺纹连接装置，第一机匣的第一机匣安装边设置有至少三个沿第一机匣周向分布的安装槽或者第一安装孔；第二机匣的第二机匣安装边设置有与安装槽或者第一安装孔相对应并与螺纹连接装置相配合的第二安装孔；每个安装槽或者第一安装孔内设置一个衬套，衬套的内孔与螺纹连接装置相配合，衬套的长度大于第一机匣安装边的厚度，衬套与安装槽或者第一安装孔沿第一机匣的径向可滑动地配合；螺纹连接装置紧固连接第二机匣安装边和衬套，并将衬套限制于安装槽或第一安装孔内。本发明能避免相邻机匣因径向变形不一致而出现的塑性变形以及裂纹。

Description

机匣连接结构及具有其的燃气涡轮发动机

技术领域

本发明涉及发动机领域，具体而言，涉及机匣连接结构及具有其的燃气涡轮发动机。

背景技术

燃气涡轮发动机含有多个机匣类零件，由于温度场的不均匀性，各机匣的受热是不均匀的，再加上各个机匣的尺寸、材料也不尽相同，这些差异导致各个机匣变形也不同。

现有的燃气涡轮发动机机匣间的连接一般采用螺纹紧固连接，轴向、径向方向均进行了约束，在燃气涡轮发动机上，轴向变形可以通过间隙控制及补偿结构减小热态变形的影响。然而，在机匣连接结构中相邻机匣本身热态径向变形不一致的情况下，由于机匣连接结构径向方向的约束，会产生一个应力以促使相邻机匣的变形趋于一致，长期工作的情况下，该应力易导致机匣塑性变形，甚至出现裂纹。

发明内容

本发明旨在提供一种机匣连接结构及具有其的燃气涡轮发动机，以解决现有技术中某机匣的径向变形传递到与其连接的另一个机匣上，使机匣出现塑性变形以及裂纹的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种机匣连接结构，包括：第一机匣、第二机匣、衬套和螺纹连接装置，其中，第一机匣包括第一机匣安装边，第一机匣安装边上设置有至少三个沿第一机匣周向分布的安装槽或者第一机匣安装边上设置有至少三个沿第一机匣周向分布的第一安装孔；第二机匣包括第二机匣安装边，第二机匣安装边上设置有与安装槽或者第一安装孔相对应并与螺纹连接装置相配合的第二安装孔；每个安装槽或者第一安装孔内设置一个衬套，衬套的内孔与螺纹连接装置相配合，衬套的长度大于第一机匣安装边的厚度，并且衬套与安装槽或者第一安装孔沿第一机匣的径向可滑动地配合；螺纹连接装置紧固连接第二机匣安装边和衬套，并将衬套限制于安装槽或第一安装孔内。

进一步地，衬套的长度比第一机匣安装边的厚度大0.01mm~0.1mm。

进一步地，第一机匣安装边上设置安装槽，安装槽为U形槽。

进一步地，第一机匣安装边上设置第一安装孔，第一安装孔为腰形孔。

进一步地，衬套为圆筒状结构。

进一步地，螺纹连接装置包括螺栓和与螺栓配合的螺母。

一种燃气涡轮发动机，包括上述机匣连接结构。

应用本发明的机匣连接结构，由于衬套的长度大于第一机匣安装边的厚度，使得第一机匣安装边与第二机匣安装边之间具有一定的间隙，因此第二机匣与螺纹连接装置、衬套组成一个整体结构件，因为衬套与安装槽或者第一安装孔沿第一机匣的径向可滑动地配合，衬套与安装槽或第一安装孔之间的间隙很小，因此，通过三个以上周向设置的安装槽或第一安装孔与相应的衬套共同作用，可将第一机匣安装边与该整体结构件在径向和周向形成约束；当第一机匣均匀受热膨胀时，由于第一机匣安装边与第二机匣安装边之间具有一定的间隙，因此第一机匣安装边与第二机匣安装边之间不存在端面摩擦，又由于衬套与安装槽或第一安装孔之间可沿径向相对滑动，因此第一机匣可以自由膨胀，在膨胀均匀的情况下，多个衬套在相应的安装槽或第一安装孔内同时均匀等量相对滑动，而衬套与相应的安装槽或第一安装孔之间仍保证一定的小间隙配合，因此不会破坏第一机匣与第二机匣的相对位置，从而避免了第一机匣或第二机匣出现塑性变形以及裂纹。同理，第一机匣缩收时，由于安装槽或者第一安装孔为沿第一机匣的径向滑动配合，安装槽或第一安装孔顶面与衬套留有一定的间隙，第一机匣也可以自由收缩。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为根据本发明的机匣连接结构的主视图；

图2为图1中未安装螺栓螺母时的A向视图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本实施例中的机匣连接结构具有热态变形补偿能力。如图1所示，机匣连接结构包括：第一机匣1、第二机匣7、衬套3和螺纹连接装置。本实施例中螺纹连接装置包括螺栓5和与螺栓5配合设置的螺母4。

其中，第一机匣1包括第一机匣安装边2，第一机匣安装边2上整环设置有至少三个沿所述第一机匣1周向均匀分布的U形安装槽8。

如图2所示，第二机匣7包括第二机匣安装边6，第二机匣安装边6上设置有与安装槽8相对应并与螺栓5相配合的第二安装孔9。

每个安装槽8内设置有一个衬套3，衬套3呈圆筒状，衬套3的内孔与螺栓5相配合，衬套3安装在安装槽8内，衬套3的外径与安装槽8为小间隙配合，衬套3的长度略大于第一机匣安装边2的厚度，从而衬套3与安装槽8沿第一机匣1的径向可滑动地配合。衬套3内孔与第二机匣7的孔径相当。

螺栓5和螺母4紧固连接第二机匣安装边6和衬套3，并将衬套3限制于安装槽8内。

优选地，衬套3的长度比第一机匣安装边2的厚度大0.01mm~0.1mm，即第一机匣安装边2与第二机匣安装边6之间的轴向活动间隙δ1相应地为0.01mm~0.1mm。在常温时，安装槽8的槽顶与相应的衬套3之间的间隙δ2相应地为0.5mm~3.0mm。

以上机匣连接结构具有热态变形补偿能力的工作原理如下：由于衬套3的长度大于第一机匣安装边2的厚度，使得第一机匣安装边2与第二机匣安装边6之间具有一定的间隙，因此第二机匣7与螺纹连接装置、衬套3组成一个整体结构件，因为衬套3与安装槽8沿第一机匣1的径向可滑动地配合，衬套3与安装槽8之间的间隙很小，因此，通过三个以上周向设置的安装槽8与相应的衬套3共同作用，可将第一机匣安装边2与该整体结构件在径向和周向形成约束；当第一机匣1均匀受热膨胀时，由于第一机匣安装边2与第二机匣安装边6之间具有一定的间隙，因此第一机匣安装边2与第二机匣安装边6之间不存在端面摩擦，又由于衬套3与安装槽8之间可沿径向相对滑动，因此第一机匣1可以自由膨胀，在膨胀均匀的情况下，多个衬套3在相应的安装槽8内同时均匀等量相对滑动，而衬套3与相应的安装槽8之间仍保证小间隙配合，因此不会破坏第一机匣1与第二机匣7的相对位置，而同时避免了第一机匣1或第二机匣7出现塑性变形以及裂纹。同理，第一机匣1缩收时，由于安装槽8为沿第一机匣的径向滑动配合，安装槽8顶面与衬套3留有一定的间隙，第一机匣1也可以自由收缩。

本发明不受以上实施例的限制，例如，在另一个未图示的实施例中，以上实施例中的安装槽8可以被腰形孔代替。

本发明还提供了一种燃气涡轮发动机，包括上述的机匣连接结构。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：由于衬套的长度略大于第一机匣安装边的厚度，使得第一机匣安装边与第二机匣安装边之间略有间隙，因此第二机匣与螺栓、衬套组成一个整体结构件；因为衬套与安装槽或者第一安装孔为小间隙配合，多个周向设置的安装槽或第一安装孔与该整体通过衬套径向、周向形成约束；当第一机匣均匀受热膨胀时，由于机匣安装边间有一定的间隙，不存在端面摩擦，由于衬套与安装槽或第一安装孔之间有小间隙，因此第一机匣可以自由膨胀，在膨胀均匀的情况下，多个衬套在安装槽或第一安装孔内同时均匀等量相对滑动，衬套与安装槽或第一安装孔仍保证小间隙配合，因此不会破坏第一机匣与第二机匣的相对位置，避免使第一和第二机匣出现塑性变形以及裂纹。同理，第一机匣缩收时，由于安装槽或第一安装孔的顶面与衬套留有一定的间隙，第一机匣也可以自由缩收。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种机匣连接结构，其特征在于，包括：第一机匣（1）、第二机匣（7）、衬套（3）和螺纹连接装置，其中，

所述第一机匣（1）包括第一机匣安装边（2），所述第一机匣安装边（2）上设置有至少三个沿所述第一机匣（1）周向分布的安装槽（8）或者所述第一机匣安装边（2）上设置有至少三个沿所述第一机匣（1）周向分布的第一安装孔；

所述第二机匣（7）包括第二机匣安装边（6），所述第二机匣安装边（6）上设置有与所述安装槽（8）或者所述第一安装孔相对应并与所述螺纹连接装置相配合的第二安装孔（9）；

每个所述安装槽（8）或者所述第一安装孔内设置一个所述衬套（3），所述衬套（3）的内孔与所述螺纹连接装置相配合，所述衬套（3）的长度大于所述第一机匣安装边（2）的厚度，并且所述衬套（3）与所述安装槽（8）或者所述第一安装孔沿所述第一机匣（1）的径向可滑动地配合；

所述螺纹连接装置紧固连接所述第二机匣安装边（6）和所述衬套（3），并将所述衬套（3）限制于所述安装槽（8）或第一安装孔内。

2.根据权利要求1所述的机匣连接结构，其特征在于，所述衬套（3）的长度比所述第一机匣安装边（2）的厚度大0.01mm~0.1mm。

3.根据权利要求1或2所述的机匣连接结构，其特征在于，所述第一机匣安装边（2）上设置所述安装槽（8），所述安装槽（8）为U形槽。

4.根据权利要求1或2所述的机匣连接结构，其特征在于，所述第一机匣安装边（2）上设置所述第一安装孔，所述第一安装孔为腰形孔。

5.根据权利要求1或2所述的机匣连接结构，其特征在于，所述衬套（3）为圆筒状结构。

6.根据权利要求1或2所述的机匣连接结构，其特征在于，所述螺纹连接装置包括螺栓（5）和与所述螺栓（5）配合的螺母（4）。

7.一种燃气涡轮发动机，包括机匣连接结构，其特征在于，所述机匣连接结构为根据权利要求1至6中任一项所述的机匣连接结构。

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