CN110440070A - 一种具有多自由度补偿功能的高温管路连接结构 - Google Patents

一种具有多自由度补偿功能的高温管路连接结构 Download PDF

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本申请属于管路连接设计技术领域，涉及一种具有多自由度补偿功能的高温管路连接结构。包括第一管路、第二管路、预紧球座、双球头接头以及防脱螺母，第一管路具有管接头，第二管路具有管接嘴，预紧球座安装在管接头内，且与管接头之间设置有预紧弹簧，预紧球座的开口处具有球头型内壁；双球头接头两端均具有球头结构，其一端的球头结构与所述预紧球座的球头型内壁贴紧配合，另一端的球头结构与所述管接嘴的球头性内壁贴紧配合；防脱螺母用于压接在所述管接嘴的球头型外壁上，另一端与管接头的外壁螺纹连接。本申请具有多自由度的安装补偿功能，降低了管路的制造精度，降低了管路的热应力。

Description

一种具有多自由度补偿功能的高温管路连接结构
技术领域
本申请属于管路连接设计技术领域，特别涉及一种具有多自由度补偿功能的高温管路连接结构。
背景技术
航空发动机空气系统中包含许多管路，这些管路负责将压缩空气输送到相应的冷却或封严部位，以保证高温部件的冷却和滑油的封严等。考虑到输送路径较长、便于装配等因素，管路一般都采用分段结构，每段之间采用连接结构进行连接。空气系统的管路直径多为20mm～60mm，其内部输送的空气温度约为200℃～600℃，因此在设计过程中不仅要考虑管路的密封和安装补偿，还需要考虑热变形补偿。
由于管路输送的空气温度较高，连接结构中无法采用橡胶材料密封元件。现有的发动机高温空气管路连接多采用球头锥面连接、法兰连接和圆柱插接等结构。例如图1给出的球头锥面连接结构，管路11与球头接嘴12焊接为一体，管路15与锥面接嘴14焊接为一体，压紧螺母13与锥面接嘴14通过螺纹连接，锁丝16锁紧，使球头接嘴12的球面与锥面接嘴14的锥面贴紧，完成管路的连接与密封。
图1所述管路连接结构为刚性连接，不具备安装补偿和热变形补偿能力，在安装和使用过程中会存在较大应力。当管路存在形状误差时，需要对管路形状进行修正才能保证安装，并且在设计管路时需要预留弯曲段以保证管路具有一定的热变形补偿能力，致使管路较长，材料浪费，形状复杂，影响安装效率。其它法兰连接和圆柱插接等结构也具有抗振能力差或热补偿能力差等缺陷。
发明内容
为解决上述问题之一，本申请提出了一种具有多自由度补偿功能的高温管路连接结构，包括：
第一管路，具有管接头，管接头内壁具有第一台阶面，管接头外壁具有外螺纹；
第二管路，具有管接嘴，所述管接嘴端部为球头结构，具有球头型内壁及球头型外壁；
预紧球座，安装在所述管接头内，其外壁具有与所述第一台阶面相对的第二台阶面，所述第一台阶面与所述第二台阶面之间设置有预紧弹簧，所述预紧球座的开口处具有球头型内壁；
双球头接头，两端均具有球头结构，其一端的球头结构与所述预紧球座的球头型内壁贴紧配合，另一端的球头结构与所述管接嘴的球头型内壁贴紧配合；
防脱螺母，一端具有收缩的内壁，用于压接在所述管接嘴的球头型外壁上，另一端与所述管接头的外壁螺纹连接。
优选的是，所述第一管路与所述管接头焊接。
优选的是，所述第二管路与所述管接嘴焊接。
优选的是，所述防脱螺母与所述管接头均具有带有锁丝孔的六角头扳拧结构，两者螺纹连接后，通过连接两个锁丝孔的锁丝锁紧，所述锁丝一端固定连接在所述防脱螺母的六角头扳拧结构上，另一端固定连接在管接头的六角头扳拧结构上。
优选的是，所述双球头接头与所述管接头的内壁圆柱面小间隙配合。
优选的是，所述双球头接头与所述管接嘴的内壁圆柱面小间隙配合。
本申请的有益效果是：一、通过预紧弹簧压紧双球头接头对管路连接部位进行密封，可以保证在高温下可靠工作；二、双球头接头采用弹簧压紧，避免其产生振动；三、在管接头和管接嘴外部安装防脱螺母，可以防止管路的连接部位在振动中脱开；四、本申请所述管路连接结构具有多自由度的安装补偿功能，降低了管路的制造精度；五、本申请所述管路连接结构具有多自由度的热变形补偿功能，降低了管路的热应力，取消为补偿管路热变形带来的复杂管路形状。
附图说明
图1是现有技术中球头锥面连接示意图。
图2是本申请具有多自由度补偿功能的高温管路连接结构管路连接示意图。
图3是本申请中两根管路之间产生相对轴向移动时管路连接结构的管路补偿示意图。
图4是本申请中两根管路在垂直轴线方向上产生相对的平行移动时管路连接结构的管路补偿示意图。
图5是本申请中两根管路之间产生相对角向转动时管路连接结构的管路补偿示意图。
其中，1-第一管路，2-管接头，3-预紧球座，4-预紧弹簧，5-双球头接头，6-防脱螺母，7-管接嘴，8-第二管路，9-锁丝，11-管路，12-球头接嘴，13-压紧螺母，14-锥面接嘴，15-管路，16-锁丝。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。
本身涉及管路连接与密封设计技术领域，主要提供一种航空发动机空气系统高温管路连接结构。对应现有技术，本发明解决的技术问题主要有：
(1)管路连接不便，管路较长，形状复杂；
(2)管路连接结构不具备多自由度的安装补偿功能，存在较大安装应力；
(3)管路连接结构不具备多自由度的热变形补偿功能，存在较大热应力；
(4)管路连接结构不具备防脱开结构。
本申请提供了一种具有多自由度补偿功能的高温管路连接结构，如
图2所示，主要包括：
第一管路1，具有管接头2，管接头2内壁具有第一台阶面，管接头外壁具有外螺纹；
第二管路8，具有管接嘴7，所述管接嘴7端部为球头结构，具有球头型内壁及球头型外壁；
预紧球座3，安装在所述管接头2内，其外壁具有与所述第一台阶面相对的第二台阶面，所述第一台阶面与所述第二台阶面之间设置有预紧弹簧4，所述预紧球座的开口处具有球头型内壁；
双球头接头5，两端均具有球头结构，其一端的球头结构与所述预紧球座3的球头型内壁贴紧配合，另一端的球头结构与所述管接嘴7的球头型内壁贴紧配合；
防脱螺母6，一端具有收缩的内壁，用于压接在所述管接嘴7的球头型外壁上，另一端与所述管接头的外壁螺纹连接。
在一些可选实施方式中，所述第一管路1与所述管接头2焊接。
在一些可选实施方式中，所述第二管路8与所述管接嘴7焊接。
在一些可选实施方式中，所述防脱螺母6与所述管接头2均具有带有锁丝孔的六角头扳拧结构，两者螺纹连接后，通过连接两个锁丝孔的锁丝9锁紧，所述锁丝9一端固定连接在所述防脱螺母6的六角头扳拧结构上，另一端固定连接在管接头2的六角头扳拧结构上。
本申请的双球头接头5两端具有直径相同的球头结构，左端球头与预紧球座3内球面直径相同，相互贴紧配合，双球头接头5左端球头与管接头2内壁圆柱面小间隙配合，具体为0.05mm以下，双球头接头5右端球头与管接嘴7内壁球面直径相同，且小间隙配合，具体为0.05mm以下，双球头接头5在预紧弹簧4的预紧下始终与预紧球座3和管接嘴7的球面贴紧接触。
本申请所述管路连接结构具体安装方式为：首先将第一管路1和管接头2焊接为一体，第二管路8和管接嘴7焊接为一体，将预紧球座3和预紧弹簧4安装于管接头2内部，防脱螺母6套在管接嘴7外部；然后将双球头接头5安装于管接头2内部，并与预紧球座3贴紧；最后将管接嘴7套在双球头接头5另一端球头上，旋转防脱螺母6至螺纹全部啮合，并用锁丝9锁紧。
本申请所述管路连接结构允许第一管路1和第二管路8之间产生相对轴向移动(如图3所示)、垂直轴线的平行移动(如图4所示)和角向转动(如图5所示)，可以充分的补偿管路安装误差和热变形。
本申请的有益效果是：一、通过预紧弹簧压紧双球头接头对管路连接部位进行密封，可以保证在高温下可靠工作；二、双球头接头采用弹簧压紧，避免其产生振动；三、在管接头和管接嘴外部安装防脱螺母，可以防止管路的连接部位在振动中脱开；四、本申请所述管路连接结构具有多自由度的安装补偿功能，降低了管路的制造精度；五、本申请所述管路连接结构具有多自由度的热变形补偿功能，降低了管路的热应力，取消为补偿管路热变形带来的复杂管路形状。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种具有多自由度补偿功能的高温管路连接结构，其特征在于，包括：
第一管路(1)，具有管接头(2)，管接头(2)内壁具有第一台阶面，管接头外壁具有外螺纹；
第二管路(8)，具有管接嘴(7)，所述管接嘴(7)端部为球头结构，具有球头型内壁及球头型外壁；
预紧球座(3)，安装在所述管接头(2)内，其外壁具有与所述第一台阶面相对的第二台阶面，所述第一台阶面与所述第二台阶面之间设置有预紧弹簧(4)，所述预紧球座的开口处具有球头型内壁；
双球头接头(5)，两端均具有球头结构，其一端的球头结构与所述预紧球座(3)的球头型内壁贴紧配合，另一端的球头结构与所述管接嘴(7)的球头性内壁贴紧配合；
防脱螺母(6)，一端具有收缩的内壁，用于压接在所述管接嘴(7)的球头型外壁上，另一端与所述管接头的外壁螺纹连接。
2.如权利要求1所述的具有多自由度补偿功能的高温管路连接结构，其特征在于，所述第一管路(1)与所述管接头(2)焊接。
3.如权利要求1所述的具有多自由度补偿功能的高温管路连接结构，其特征在于，所述第二管路(8)与所述管接嘴(7)焊接。
4.如权利要求1所述的具有多自由度补偿功能的高温管路连接结构，其特征在于，所述防脱螺母(6)与所述管接头(2)均具有带有锁丝孔的六角头扳拧结构，两者螺纹连接后，通过连接两个锁丝孔的锁丝(9)锁紧，所述锁丝(9)一端固定连接在所述防脱螺母(6)的六角头扳拧结构上，另一端固定连接在管接头(2)的六角头扳拧结构上。
5.如权利要求1所述的具有多自由度补偿功能的高温管路连接结构，其特征在于，所述双球头接头(5)与所述管接头(2)的内壁圆柱面小间隙配合。
6.如权利要求1所述的具有多自由度补偿功能的高温管路连接结构，其特征在于，所述双球头接头(5)与所述管接嘴(7)的内壁圆柱面小间隙配合。
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