CN105065819A

CN105065819A - 两个管段间的防火柔性连接结构

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Publication number: CN105065819A
Application number: CN201510422532.9A
Authority: CN
Inventors: 张乃昌; 周宇穗; 张发富; 常红; 章弘
Original assignee: Commercial Aircraft Corp of China Ltd
Current assignee: Commercial Aircraft Corp of China Ltd; Shanghai Aircraft Design and Research Institute Commercial Aircraft Corporation of China Ltd
Priority date: 2015-07-17
Filing date: 2015-07-17
Publication date: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2035-07-17
Also published as: CN105065819B

Abstract

本发明提供一种两个管段间的防火柔性连接结构，所述防火柔性防火连接结构由第一管段、密封件、按压件、止挡件、紧固件以及第二管段构成，其中：在所述第一管段的、与所述第二管段连接的管端处，设置有扩口段，该扩口段处的管径大于所述第一管段的非扩口段处的管径；所述密封件由柔性材料构成；所述按压件和所述止挡件组合而构成法兰框，在所构成的所述法兰框中具有用于收容柔性的所述密封件的防火腔体，能利用所述防火腔体对柔性的所述密封件施力，来产生密封效果。腔体沿轴向与扩口段重合，为装配提供轴向补偿。腔体通过密封件在径向上与扩口段柔性接触，为装配提供径向补偿。

Description

两个管段间的防火柔性连接结构

技术领域

本发明涉及一种两个管段间的防火柔性连接结构，更具体来说，涉及一种在航空器、特别是民用飞机中使用的进气管道的防火柔性连接结构。

背景技术

对于一些较长的管道，为了方便制造以及安装，通常不会进行整体加工，而是采用将多个管段连接来形成一较长的管道这样的方式。在多个管段彼此间的连接处，通常具有如下三种连接形式。

(1)管段间的法兰连接

图1(A)和图1(B)示出了将两个管段间通过法兰连接的示意结构，其中，图1(B)是图1(A)的B部分的放大剖视图。

如图1(A)和图1(B)所示，在两个管段11、12的连接处，通过使用法兰13来将两个管段的管端定位，并使用作为标准件的紧固件14将两个管段11、12连接。

同时，为了满足防火性能的要求，管段11、12及法兰13的选材和紧固件14的排布需要参考并符合联邦航空管理局咨询通告AC20-135的相关规定。

(2)管段的套接

图2(A)和图2(B)示出了两个管段的套接结构的示意结构，其中，图2(B)是图2(A)的沿A－A线观察的剖视图。

如图2(A)和图2(B)所示，在第一管段21的管端形成收缩段21a，该收缩段21a处的管径小于第一管段21的非收缩段21处的管径。通过将第一管段21的收缩端21a插入到第二管段22处，并在第二管段22的内管壁与第一管段21的收缩段21a的外管壁间填充密封剂23，从而将两个管段(第一管段21和第二管段22)密封连接。同样地，为了满足防火性能的要求，管段21、22的选材需要参考并符合联邦航空管理局咨询通告AC20-135的相关规定。

(3)管段间的波纹管连接

图3示出了两个管段间通过波纹管连接的示意结构。

如图3所示，波纹管33是柔性波纹管，其作为用于连接两个管段31、32的过渡段。为了满足防火性能的要求，除了需要选择符合相关规定的管段31、32的材料，还需要综合考虑波纹管的材料、隔热等。

上述三种现有常规的管段连接方式各自存在不足之处。

例如，在管段间通过法兰连接以及管段的套接这两种连接方式中，由于管段相互间的连接不具备柔性，因此，当两个管段的管端间因公差积累而无法同轴时，会存在无法对接或是应力装配(即，装配时彼此施加应力)的情况。

另外，在管段间通过波纹管连接的连接方式中，由于作为过渡段的波纹管内壁不光滑，因此，当气流流过时，会在其中出现较大的压力损失。此外，在例如由橡胶制成的波纹管与上下游的管段的连接处，很难进行有效地隔热，因此，当管段内起火时，橡胶波纹管容易在管段外自燃。也就是说，这种连接方式相较于前两种方式，更难满足防火性能的要求。

因此，如何能提供一种不仅能使管段相互的连接具有一定的自由度，而且能够满足严格的防火性能的要求的两个管段间的防火柔性连接结构，便成为亟待解决的技术问题。

另外，在本发明中，“防火性能的要求”是指，在管段内处于2000±150℉的温度条件下，管段外能够保持15分钟无火焰，且管段的连接处不发生自燃。

发明内容

本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于提供一种两个管段间的防火柔性连接结构，这种防火柔性连接结构不仅能使两个管段相互的连接具有一定的自由度(柔性)，而且能够满足严格的防火性能的要求

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种两个管段间的防火柔性连接结构，其特征是，上述防火柔性防火连接结构由第一管段、密封件、按压件、止挡件、紧固件以及第二管段构成，其中：在上述第一管段的、与上述第二管段连接的管端处，设置有扩口段，该扩口段处的管径大于上述第一管段的非扩口段处的管径；上述密封件由柔性材料构成；上述按压件和上述止挡件组合而构成法兰框，在所构成的上述法兰框中具有用于收容柔性的上述密封件的防火腔体，能利用上述防火腔体沿径向对柔性的上述密封件施力，来产生密封效果，腔体沿轴向与扩口段重合，以给装配提供轴向补偿，腔体通过密封件在径向上与扩口段柔性接触，以给装配提供径向补偿。

根据如上所述构成，防火腔体沿轴向与扩口段重合，为装配提供了轴向补偿，从而缓解轴向拉(压)应力。另外，防火腔体通过密封件在径向上与扩口段柔性接触，为装配提供径向补偿，从而能够包容两个管段的径向上的偏差(因公差积累而使两个管段无法同轴)，藉此，能使两个管段相互的连接具有一定的自由度(柔性)。同时，由于在所构成的所述法兰框中具有用于收容柔性的所述密封件的防火腔体，因此，能够满足严格的防火性能的要求。

本发明的第二方面的防火柔性连接结构是在本发明的第一方面的防火柔性连接结构的基础上，其特征是，上述密封件是截面呈P字形的柔性的密封件，且具有环状部和直线部，上述按压件是截面呈阶梯型的阶梯压条，其由单一零件一体成型而成，或是由多个零件焊接而成，截面呈P字形的上述密封件的上述直线部被夹在上述按压件与上述第二管段之间。

根据如上所述构成，在安装P字形的密封件时，将P字形的密封件和按压件一起套在第二管段的管端外侧，并将P字形的密封件的直线部夹在按压件与第二管段之间，接着，按压件通过紧固件固定在第二管段上，在将P字形的密封件和按压件安装后，使用紧固件将止挡件(限位件)安装在第二管段的管端处。由于利用按压件将截面呈P字形的密封件的直线部夹在按压件与第二管段之间，因此，能够更加牢固固定柔性的密封件，也能够更可靠地保证两个管段相互连接时的防火性能。

本发明的第三方面的防火柔性连接结构是在本发明的第一方面的防火柔性连接结构的基础上，其特征是，上述密封件是截面呈O字形的密封件，且具有环状部，上述按压件是截面呈L字形的压条。

根据如上所述构成，在安装O字形的密封件时，将O字形的密封件和按压件一起套在第二管段的管端外侧，接着按压件通过紧固件固定在第二管段上，在将O字形的密封件和按压件安装后，使用紧固件将止挡件(限位件)安装在第二管段的管端处。本发明的第四方面的防火柔性连接结构是在本发明的第一方面的防火柔性连接结构的基础上，其特征是，柔性的上述密封件不被上述紧固件贯穿。

根据如上所述构成，由于柔性的上述密封件不被上述紧固件贯穿，因此，能够避免在紧固件与防火的密封件之间形成用于供紧固件穿过的孔，从而能够防止火焰从该孔中窜出。

本发明的第五方面的防火柔性连接结构是在本发明的第一方面的防火柔性连接结构的基础上，其特征是，上述第一管段是位于进气上游侧的上游管段，上述第二管段是位于进气下游侧的下游管段。

本发明的第六方面的防火柔性连接结构是在本发明的第一方面至第三方面中的任一方面的防火柔性连接结构的基础上，其特征是，上述第一管段、上述密封件、上述按压件、上述止挡件、上述紧固件以及上述第二管段均由防火材料构成。

根据如上所述构成，由于上述第一管段、上述密封件、上述按压件、上述止挡件、上述紧固件以及上述第二管段均由防火材料构成，因此，能够更可靠地保证两个管段相互连接时的防火性能，即在管段内处于2000±150℉的温度条件下，管段外能够保持15分钟无火焰，且管段的连接处不发生自燃。

本发明的第七方面的防火柔性连接结构是在本发明的第六方面的防火柔性连接结构的基础上，其特征是，所述防火柔性连接结构是航空器中的辅助动力装置的进气管道的各管段间的柔性防火连接结构。

根据如上所述构成，本发明的防火柔性连接结构能够优选地用作在航空器、特别是民用飞机中使用的进气管道的防火柔性连接结构。

附图说明

图1(A)和图1(B)是表示现有技术中将两个管段间通过法兰连接的示意图，其中，图1(B)是图1(A)的B部分的放大剖视图。

图2(A)和图2(B)是表示现有技术中的两个管段的套接结构的示意图，其中，图2(B)是图2(A)的沿A－A线观察的剖视图。

图3是表示现有技术中将两个管段间通过波纹管连接的示意图。

图4是表示本发明一实施方式的两个管段间的柔性防火连接结构的剖视示意图。

图5(A)和图5(B)是表示本发明一实施方式的两个管段的连接方式的示意图，其中，图5(A)是两个管段连接前的示意图，图5(B)是两个管段连接后的示意图。

图6是表示本发明另一实施方式的两个管段的柔性防火连接结构的剖视示意图。

具体实施方式

以下，参照图4和图5，对本发明一实施方式的两个管段间的柔性防火连接结构进行详细说明。图4是表示本发明一实施方式的两个管段间的柔性防火连接结构的剖视示意图。图5(A)和图5(B)是表示本发明一实施方式的两个管段的连接方式的示意图，其中，图5(A)是两个管段连接前的示意图，图5(B)是两个管段连接后的示意图。

如图4所示，本发明一实施方式的两个管段间的柔性防火连接结构100例如是航空器中的APU(AuxiliaryPowerUnit：辅助动力装置)的进气管道的各管段间的柔性防火连接结构。

上述柔性防火连接结构100由位于进气上游侧的第一管段(上游管段)110、密封件120、按压件130、止挡件(限位件)140、紧固件150a、150b以及位于进气下游侧的第二管段(下游管段)160构成。

第一管段110的材料例如是复合材料，其符合联邦航空管理局咨询通告AC20-135的相关规定，并且在上述第一管段110的管端(末端)处设置有扩口段111。

密封件120例如是P字形的密封件，该密封件120由柔性材料构成，并具有环状部121和直线部122。上述密封件120的材料例如是硅橡胶，并含有玻璃纤维。

按压件130例如是截面呈阶梯型的阶梯压条，其例如由两个零件131、132焊接形成。上述按压件130的材料例如是钢。

止挡件(限位件)140例如是截面呈L字形的挡圈，其材料例如是钢。

上述按压件130和止挡件(限位件)140组合而构成法兰框，在所构成的法兰框中具有用于收容上述柔性的密封件120的防火腔体C。

防火腔体C沿轴向与扩口段111重合，为装配提供了轴向(即，第一管段110与第二管段160的连接方向)补偿，从而缓解轴向拉(压)应力。另外，防火腔体通过密封件120在径向上与扩口段111柔性接触，为装配提供径向补偿，从而能够包容两个管段的径向上的偏差(因公差积累而使两个管段无法同轴)。

上述紧固件150a、150b是标准件，其例如可以是螺栓、螺钉、铆钉等构件，其材料例如选用不锈钢或钛合金。

第二管段160的材料例如是钛合金。

如图4、图5(A)所示，在安装P字形的密封件120时，将P字形的密封件120和按压件130一起套在第二管段160的管端外侧，并将P字形的密封件120的直线部122夹在按压件130与第二管段160之间。按压件130通过紧固件150a固定在第二管段160上，在将P字形的密封件120和按压件130安装后，使用紧固件150b将止挡件(限位件)140安装在第二管段160的管端处。

另外，如图4所示，柔性密封件120不被紧固件150a和紧固件150b中的任一个贯穿。

接着，在将第一管段110与第二管段160连接时，如图5(B)所示，只要将第二管段160的安装有P字形的密封件120的一端插入到第一管段110的扩口段111内即可。

由于P字形的密封件120的压缩量直接影响该连接结构的密封性及防火性，因此，需要准确地定义(i)P字形密封件120的尺寸和(ii)按压件130与止挡件(限位件)140间的距离。

以下，参照图6，对本发明另一实施方式的两个管段间的柔性防火连接结构进行详细说明。在图6中，对于与本发明一实施方式相同或相当的部件，仅以在图4和图5的附图标记的基础上加100的方式进行标注，而省略其详细说明。

如图6所示，本发明另一实施方式的两个管段间的柔性防火连接结构200由位于进气上游侧的第一管段(上游管段)210、密封件220、按压件230、止挡件(限位件)240、紧固件250a、250b以及位于进气下游侧的第二管段(下游管段)260构成。

密封件220例如是O字形的密封件，该密封件220由柔性材料构成，并具有环状部。

按压件230例如是截面呈L字形的压条。

如图6所示，在安装O字形的密封件220时，将O字形的密封件220和按压件230一起套在第二管段260的管端外侧。按压件230通过紧固件250a固定在第二管段260上，在将O字形的密封件220和按压件230安装后，使用紧固件250b将止挡件(限位件)240安装在第二管段260的管端处。

另外，如图6所示，柔性密封件220不被紧固件250a和紧固件250b中的任一个贯穿。

接着，在将第一管段210与第二管段260连接时，只要将第二管段260的安装有O字形的密封件220的一端插入到第一管段210的扩口段211内即可。

熟悉本领域的技术人员易于想到其它的优点和修改。因此，在其更宽泛的上来说，本发明并不局限于这里所示和所描述的具体细节和代表性实施例。因此，可以在不脱离如所附权利要求书及其等价物所限定的总体发明概念的精神或范围的前提下做出修改。

例如，在本发明一实施方式中，示出了密封件120例如是P字形的密封件的情况，在本发明又一实施方式中，示出了密封件220例如是O字形的密封件的情况。但本发明不局限于此，密封件只要能够通过腔体C产生径向补偿和轴向补偿，则密封件的形状不受限制，例如，密封件还可以是倒U字形，或者是截面呈中间具有环状部的多边形形状。

例如，在本发明一实施方式中，示出了按压件130例如是截面呈阶梯型的阶梯压条，其例如由两个零件131、132焊接形成的情况。但本发明不局限于此，按压件130也可以由单一零件一体成型而成，另外，还可以由三个以上的零件组装而成。另外，在本发明中，只要使按压件和止挡件(限位件)组合而构成法兰框，并在所构成的法兰框中具有用于收容上述柔性的密封件的防火腔体即可，按压件和止挡件(限位件)的具体结构不受限制。

例如，在本发明的各实施方式中，对第一管段110(210)、密封件120(220)、按压件130(230)、止挡件(限位件)140(240)、紧固件150a、150b(250a、250b)以及第二管段160(260)的材料进行了例示，但本发明不局限于此，只要管段连接处的所有零件(管段、阶梯压条、柔性密封件、挡圈等)及紧固件均选用防火材料即可，并不具体限定该防火材料的具体种类。

例如，在本发明的各实施方式中，对第一管段110(210)是位于进气上游侧的上游管段，第二管段160(260)是位于进气下游侧的下游管段，在第一管段110(210)的管端(末端)处设置有扩口段111(211)，并且将密封件120(220)、按压件130(230)、止挡件(限位件)140(240)、紧固件150a、150b(250a、250b)安装在作为下游侧管段的第二管段160(260)的情况进行了说明，但本发明不局限于此，也可以是第一管段为位于进气下游侧的下游管段，第二管段为位于进气上游侧的上游管段，在第一管段的管端(前端)处设置有扩口段，而将密封件、按压件、止挡件(限位件)、紧固件安装在作为上游管段的第二管段。

Claims

1.一种两个管段间的防火柔性连接结构，其特征在于，

所述防火柔性防火连接结构由第一管段(110、210)、密封件(120、220)、按压件(130、230)、止挡件(140、240)、紧固件(150a、150b、250a、250b)以及第二管段(160、260)构成，其中：

在所述第一管段(110、210)的、与所述第二管段(120、220)连接的管端处，设置有扩口段(111、211)，该扩口段(111、211)处的管径大于所述第一管段(110、210)的非扩口段处的管径；

所述密封件(120、220)由柔性材料构成；

所述按压件(130、230)和所述止挡件(140、240)组合而构成法兰框，在所构成的所述法兰框中具有用于收容柔性的所述密封件(120、220)的防火腔体(C)，

能利用所述防火腔体(C)沿径向对柔性的所述密封件(120、220)施力，来产生密封效果，

腔体(C)沿轴向与扩口段(111、211)重合，以给装配提供轴向补偿，

腔体(C)通过密封件(120、220)在径向上与扩口段(111、211)柔性接触，以给装配提供径向补偿。

2.如权利要求1所述的防火柔性连接结构，其特征在于，

所述密封件(120)是截面呈P字形的柔性的密封件，且具有环状部(121)和直线部(122)，

所述按压件(130)是截面呈阶梯型的阶梯压条，其由单一零件一体成型而成，或是由多个零件(131、132)焊接而成，

截面呈P字形的所述密封件(120)的所述直线部(122)被夹在所述按压件(130)与所述第二管段(160)之间。

3.如权利要求1所述的防火柔性连接结构，其特征在于，

所述密封件(220)是截面呈O字形的密封件，且具有环状部，

所述按压件(230)是截面呈L字形的压条。

4.如权利要求1至3中任一项所述的防火柔性连接结构，其特征在于，

柔性的所述密封件(120、220)不被所述紧固件(150a、150b、250a、250b)贯穿。

5.如权利要求1至3中任一项所述的防火柔性连接结构，其特征在于，

所述第一管段(110、210)是位于进气上游侧的上游管段，

所述第二管段(160、260)是位于进气下游侧的下游管段。

6.如权利要求1至3中任一项所述的防火柔性连接结构，其特征在于，

所述第一管段(110、210)、所述密封件(120、220)、所述按压件(130、230)、所述止挡件(140、240)、所述紧固件(150a、150b、250a、250b)以及所述第二管段(160、260)均由防火材料构成。

7.如权利要求6所述的防火柔性连接结构，其特征在于，

所述防火柔性连接结构是航空器中的辅助动力装置的进气管道的各管段间的柔性防火连接结构。