CN110925524A - 一种用于高压管路的绝热层的位移补偿装置及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于高压管路的绝热层的位移补偿装置，并涉及一种将位移补偿装置安装到高压管路的方法。该位移补偿装置包括固定端连接器、可移动端连接器和保护套。每个连接器均包括连接到高压管路的管路连接端和连接到绝热层的绝热层连接端，其中，可移动端连接器的绝热层连接端可移动地连接到绝热层的第二端处的内表面，使得绝热层的第二端能够沿着该绝热层连接端的外表面在平行于高压管路的轴向方向上移动。通过本发明的位移补偿装置，可有效地补偿由于高压管路与绝热层之间的热膨胀率差异导致的位移差异，消除了绝热层和高压管路的热膨胀率差异导致的绝热层脱落现象，提高了高压管路的可靠性。

Description

一种用于高压管路的绝热层的位移补偿装置及其安装方法

技术领域

本发明涉及一种用于高压管路的绝热层的位移补偿装置，并且涉及一种将位移补偿装置安装到高压管路的方法。

背景技术

在航空领域中，民机高压引气管路作为高温高压空气的载体，分布在飞行器多个机械环境复杂的区域中。该高压管路涉及到热应力、机械应力、安装应力及附加应力的耦合因素较多，应力集中、振动及疲劳所引起的管路破坏将会引起高温高压气体泄漏，会对飞行器结构或设备造成损坏，直接影响飞行器的安全。

适航条款规定部件的最高表面温度必须低于该区域内可燃液体的自燃温度，高压管路内部引气温度高且管壁易导热，为满足高压管路的表面温度要求，现有技术的解决方案的布置如图1所示，在高压管路外增设绝热层2，另外在绝热层2上设有通气孔30，如果引气发生泄漏，绝热层2收集的高温气体将通过该通气孔30喷到对准的泄漏探测线20上，引起系统告警并切断高温引气。

在现有技术的飞行器上，绝热层与高压管路的连接关系在图2中示意性地示出，绝热层2采用两端固定的方式外包在高压管路1的外壁上。高压管路的高温工作环境将导致高压管路(通常为金属的)与绝热层产生不同的热膨胀，反复的不匹配的热胀冷缩之后将会导致绝热层脱落。

绝热层脱落将导致泄漏的引气从绝热层的脱落处溢出，而从绝热层通气孔30处泄漏的气体减少，进而导致高温引气泄漏探测线20(在图1中示出)无法有效探测到引气的泄漏，这将严重降低高压管路的可靠性，并严重影响飞行器安全，可能严重增加飞行器的运营成本。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提出了一种用于高压管路的绝热层的位移补偿装置，通过在绝热层上增设该位移补偿装置，使得绝热层的一端可以相对于高压管路相对移动，从而有效地补偿由于绝热层与高压管路的材料不同所导致的热膨胀位移差异。该设计形式有效地消除了不同材料的热膨胀系数差异所导致的绝热层脱落现象。

根据本发明的一个方面，提出了一种用于高压管路的绝热层的位移补偿装置，其中，该位移补偿装置包括定位在高压管路的第一端处的固定端连接器、定位在高压管路的第二端处的可移动端连接器和保护套，其中：

固定端连接器包括：

第一管路连接端，第一管路连接端密封地并固定地连接到高压管路的第一端处的外表面；以及

第一绝热层连接端，第一绝热层连接端密封地并固定地连接到绝热层的第一端处的内表面，

可移动端连接器包括：

第二管路连接端，第二管路连接端密封地并固定地连接到高压管路的第二端处的外表面；以及

第二绝热层连接端，第二绝热层连接端可移动地连接到绝热层的第二端处的内表面，使得绝热层的第二端能够沿着第二绝热层连接端的外表面在平行于高压管路的轴向方向上移动，

保护套的第一端密封地并固定地连接到可移动端连接器的第二管路连接端的外表面，保护套的第二端密封地并固定地连接到绝热层的第二端处的外表面。

在位移补偿装置的上述构造中，由于连接器直接与高压管路(通常为金属的)连接，导致连接器的温度较高，从而导致绝热层的温度也较高。因而，较佳地，该位移补偿装置还包括至少一个隔热衬垫，将至少一个隔热衬垫插设并固定地连接到以下位置中的至少一个中：a)固定端连接器的第一绝热层连接端与绝热层的第一端处的内表面之间；b)可移动端连接器的第二绝热层连接端与绝热层的第二端处的内表面之间。

高压管路一般需能承受的温度为260-300℃，因此为了增强密封连接效果，在高压管路的第一端处，隔热衬垫与固定端连接器和绝热层的连接分别是利用工作温度不小于230℃的粘接胶进行粘接；同样地，在高压管路的第二端处，隔热衬垫与固定端连接器和绝热层的连接分别是利用工作温度不小于230℃的粘接胶进行粘接。这样，隔热衬垫防止绝热层直接与接触，降低绝热层端部处的温度，提高了产品可靠性。隔热衬垫材料可包括耐受温度为260℃至300℃的复合材料或类似的材料。

作为示例，固定端连接器和可移动端连接器是Z型环的形式，以便于高压管路与绝热层之间的配合连接。固定端连接器(Z型环)和可移动端连接器(Z型环)可以是相同的，也可以是不同的。考虑到在可移动端连接器附近，当绝热层相对于高压管路由于热膨胀而往复移动时，为避免保护套与连接器之间的干涉，可移动端Z型环包括与高压管路的轴向方向成一定角度延伸的过渡部，作为示例，上述角度可以是30度至60度之间的任何角度。同样地，考虑到连接器的使用不会导致绝热层的有效使用长度的减少，固定端Z型环较佳地包括垂直于高压管路的轴向方向延伸的过渡部。作为示例，固定端连接器和可移动端连接器的材料可包括能够耐受高压管路工作温度的金属材料，例如但不限于不锈钢等。

由于连接器和高压管路的材料一般都是金属材料，为了实现前述密封地连接的效果，固定端连接器的第一管路连接端与高压管路的第一端之间的连接较佳地是焊接；同样地，可移动端连接器的第二管路连接端与高压管路的第二端之间的连接较佳地也是焊接。

作为示例，前述保护套是波纹管的形式，材料一般要求能够满足上述260℃至300℃的耐受温度范围，并且具有相应的弹性/伸缩性，较佳地，其材料可包括耐受温度为260℃至300℃的硅橡胶或类似的材料。取决于具体所使用的绝热层和高压管路的材料的膨胀差异，所使用波纹管的具体滚波数量也可以进行变化，以便满足绝热层与高压管路之间的相对位移和密封需求，延长波纹管的使用寿命。

根据本发明的另一个方面，还提出了一种安装以上所述的位移补偿装置的方法，该方法包括以下步骤：

将固定端连接器的第一管路连接端与高压管路的第一端固定连接(焊接)；

在固定端连接器的第一绝热层连接端与绝热层的第一端中间加装隔热衬垫，将隔热衬垫两侧分别与绝热层和固定端连接器密封地连接；

在绝热层与高压管路之间的空隙中填充隔热材料进行隔热；

将可移动端连接器的第二管路连接端与高压管路的第二端固定连接(焊接)；

在可移动端连接器的第二绝热层连接端与绝热层的第二端中间加装隔热衬垫，使第二绝热层连接端与隔热衬垫接触但允许滑动，将隔热衬垫与绝热层的第二端密封地连接(粘接)；

将波纹管的第一端使用粘接胶与可移动端连接器的第二管路连接端处的外表面密封地连接，将波纹管的第二端使用粘接胶与绝热层的第二端处的外表面密封地连接。

由此，通过本发明的位移补偿装置，可以有效地补偿由于高压管路与绝热层之间的热膨胀系数不同导致的位移差异，进而消除绝热层和高压管路的热膨胀系数差异导致的绝热层脱落现象，提高了高压管路的可靠性，进而提高了泄漏探测的可靠性。同时，由于高压管路的绝热层脱落之后无法维修，只能通过更换高压管路的方法来解决，因此高压管路的绝热层脱落将极大提高高压管路的运营成本，而根据本发明设计的绝热层结构可大大减少高压管路的维护及维修成本。

因此，根据本发明的用于高压管路的绝热层的位移补偿装置的结构及其安装方法，消除了不同材料的热膨胀系数差异导致的绝热层脱落现象，克服现有技术的缺陷，实现了发明目的。

附图说明

为了进一步说明根据本发明的用于高压管路的绝热层的位移补偿装置的结构及其安装方法，下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明，附图中：

图1是现有技术的高压管路、绝热层及探测系统布置的示意图；

图2是现有技术的绝热层与高压管路的连接方式的示意图；

图3是根据本发明的用于高压管路的绝热层的位移补偿装置的示意性剖视图；

图4a示出了根据本发明的固定端连接器结构的示意图；

图4b示出了根据本发明的滑动端连接器结构的示意图；

图5示出了根据本发明的保护套结构的示意图；以及

图6示出了根据本发明的隔热衬垫的示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的用于高压管路的绝热层2的位移补偿装置及其安装方法，其中，相同的部件由相同的附图标记予以标注。

图3示出了根据本发明的一个实施例的用于高压管路1的绝热层2的位移补偿装置的示意性剖视图。该位移补偿装置包括定位在高压管路1的第一端11处的固定端连接器4a、定位在高压管路1的第二端12处的可移动端连接器4b和保护套5，其中：固定端连接器4a包括第一管路连接端41a和第一绝热层连接端42a，第一管路连接端41a密封地并固定地连接到高压管路1的第一端11处的外表面；而第一绝热层连接端42a密封地并固定地连接到绝热层2的第一端21处的内表面。可移动端连接器4b包括第二管路连接端41b和第二绝热层连接端42b，第二管路连接端41b密封地并固定地连接到高压管路1的第二端12处的外表面；而第二绝热层连接端42b可移动地连接到绝热层2的第二端22处的内表面，使得绝热层2的第二端22能够沿着第二绝热层连接端42b的外表面在平行于高压管路1的轴向方向上移动。保护套5的第一端密封地并固定地连接到可移动端连接器4b的第二管路连接端41b的外表面，保护套5的第二端密封地并固定地连接到绝热层2的第二端处的外表面。

图4a和图4b示出了根据本发明的一个实施例的固定端连接器4a和滑动端连接器4b的结构的示意图，其中，固定端连接器4a和可移动端连接器4b均示出为Z型环的形式。

首先参见图4a，固定端Z型环4a，包括第一管路连接端41a、第一绝热层连接端42a以及在其间延伸的过渡部43a。第一管路连接端41a的内径略大于与之协配的高压管路1的第一端11外径，而第一绝热层连接端42a的外径略小于与之协配的绝热层2的第一端21内径，而在设有隔热衬垫6(将在下文详细描述)的实施例中，将略小于与之协配的隔热衬垫6的内径。为了使连接器/Z型环的使用不会导致绝热层2的有效使用长度的减少，固定端Z型环4a的过渡部43a较佳地大致垂直于高压管路1的轴向方向延伸。

同样地，参见图4b，可移动端Z型环4b包括第二管路连接端41b、第二绝热层连接端42b以及在其间延伸的过渡部43b。第二管路连接端41b的内径略大于与之协配的高压管路1的第二端12外径，而第二绝热层连接端42b的外径略小于与之协配的绝热层2的第二端22内径，而在设有隔热衬垫6(将在下文详细描述)的实施例中，将略小于与之协配的隔热衬垫6的内径。考虑到在可移动端连接器4b的过渡部43b附近，当绝热层2相对于高压管路1由于热膨胀而往复移动时，为避免保护套5与连接器4b之间的干涉，该过渡部43b较佳地与高压管路1的轴向方向成一定角度延伸。作为示例，上述角度可以是30度至60度之间的任何角度，以便于高压管路1与绝热层2之间的配合连接。

虽然在该是实施例中固定端连接器4a(Z型环)和可移动端连接器4b(Z型环)示出为不同的，但他们也可以是相同的。同样地，虽然将它们示出为Z型环的形式，但是本发明并不限于此，而是包括可以实现高压管路与绝热层之间的连接要求的任何连接器的形式，诸如S型环、C型环、衬套、套环之类。另外，虽然该实施例中示出为绝热层设置在这些连接器的外部，但是也可相反地，将绝热层附连到连接器的内部，即绝热层连接端的内表面上。

作为示例，固定端连接器4a和可移动端连接器4b的材料可包括能够耐受高压管路1工作温度的金属材料，例如但不限于不锈钢、铝合金、钛合金等。在满足高温高压环境下的密封地连接的要求的情况下，连接器4a和4b的壁厚可以尽可能地薄，以降低飞行器的总重量。

由于连接器和高压管路1的材料一般都是金属材料，为了实现前述密封地连接的效果，固定端连接器4a的第一管路连接端41a与高压管路1的第一端11之间的连接较佳地是焊接；同样地，可移动端连接器4b的第二管路连接端41b与高压管路1的第二端12之间的连接较佳地也是焊接。

图5示出了根据本发明的保护套5的结构的示意图。作为示例，保护套5以波纹管5的形式示出，为了实现密封地连接关系，波纹管5的两端的直径通常是不同的，其第一端直径通常大于与之协配的可移动端连接器4b的第二管路连接端41b的外径，而其第二端直径通常大于与之协配的绝热层的外径。波纹管5的材料一般同样要求能够满足上述260℃至300℃的耐受温度范围，并且具有相应的弹性/伸缩性，较佳地，其材料可包括耐受温度为260℃至300℃的硅橡胶或类似的材料。取决于具体所使用的绝热层2和高压管路1的材料的膨胀差异，所使用波纹管的具体滚波数量也可以进行变化，以便满足绝热层2与高压管路1之间的相对位移和密封需求，延长波纹管的使用寿命。虽然在该实施例中保护套5以波纹管5的形式示出，但是本发明并不限于此，能够满足上述要求(例如密封关系、直径、伸缩性及工作温度等)的其它保护套5也在本发明的范围内。

图6示出了根据本发明的一个实施例的隔热衬垫6的示意图。在该实施例中，隔热衬垫6示出为是大致圆环形的，其可以插设在固定端连接器4a的第一绝热层连接端42a与绝热层2的第一端21处的内表面之间，也可以插设在可移动端连接器4b的第二绝热层连接端42b与绝热层2的第二端22处的内表面之间。在绝热层2的第一端21处，隔热衬垫6的两个周向面(内部和外部)与固定端连接器4a和绝热层2之间可以利用工作温度不小于230℃的粘接胶进行粘接；同样地，在绝热层2的第二端22处，隔热衬垫6的两个周向面与固定端连接器4a和绝热层2之间可以利用工作温度不小于230℃的粘接胶进行粘接。

通过上述描述可知，隔热衬垫6的直径可根据与之协配的连接器4a和/或4b的绝热层连接端42a和/或42b的外径和保护套5的内径确定，使得隔热衬垫6能够紧密地贴合连接器4a和/或4b和保护套5的相应表面；其轴向长度可以稍大于连接器4a和/或4b的绝热层连接端42a和/或42b的轴向长度，但是在需要的情况下也可以等于或者略小于该绝热层连接端42a和/或42b的轴向长度。隔热衬垫6的材料可包括耐受温度为260℃至300℃的复合材料或类似的材料。在满足预定隔热要求的情况下，隔热衬垫6的厚度可尽可能地薄，以降低材料成本，并降低飞行器的总重量。

根据本发明的另一个方面，还提出了一种安装以上所述的位移补偿装置的方法，该方法可包括以下步骤：

将固定端连接器4a的第一管路连接端41a与高压管路1的第一端11固定连接，通常为焊接，并且为增强密封效果，在一个实施例中可以是两排焊缝9，焊缝9的焊接位置可尽可能接近高压管路1的凸缘10以尽可能减少由此造成的绝热层2的有效长度减小的影响；

在固定端连接器4a的第一绝热层连接端42a与绝热层2的第一端中间加装隔热衬垫6，将隔热衬垫6两侧分别与绝热层2和固定端连接器4a密封地连接，在本实施例中，利用工作温度不小于230℃的粘接胶7进行粘接；

在绝热层2与高压管路1之间的空隙中填充隔热材料8进行隔热，隔热材料8例如是羊毛等；

将可移动端连接器4b的第二管路连接端41b与高压管路1的第二端12固定连接，通常为焊接，同样地，为增强密封效果，在一个实施例中可以是两排焊缝9，焊缝9的焊接位置可尽可能接近高压管路1的第二端12处凸缘10以尽可能减少由于增加连接器而造成的绝热层2的有效长度减小的影响；

在可移动端连接器4b的第二绝热层连接端42b与绝热层2的第二端中间加装隔热衬垫6，使第二绝热层连接端42b与隔热衬垫6接触但允许滑动，如在图3中双箭头所示的方向上滑动，将隔热衬垫6与绝热层2的第二端密封地连接，在本实施例中，利用工作温度不小于230℃的粘接胶7进行粘接；

将波纹管的第一端使用粘接胶7与可移动端连接器4b的第二管路连接端41b处的外表面密封地连接，将波纹管的第二端使用粘接胶7与绝热层2的第二端处的外表面密封地连接，在本实施例中，波纹管的两端的连接都利用工作温度不小于230℃的粘接胶7进行粘接。

应当注意，上述安装步骤仅仅是示例性的，本领域技术人员可以根据具体的安装环境进行相应步骤的调整或者增减，例如，虽然该实施例中描述的是先安装固定端连接器4a，但是也可以先安装可移动连接器4b，而不偏离本发明的范围。

虽然以上结合了较佳实施例对本发明的用于高压管路的绝热层的位移补偿装置及其安装方法进行了说明，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，上述示例仅是用来说明的，而不能作为对本发明的限制。因此，可以在权利要求书的实质精神范围内对本发明进行修改和变型，这些修改和变型都将落在本发明的权利要求书所要求的范围之内。

Claims (10)

1.一种用于高压管路(1)的绝热层(2)的位移补偿装置，其特征在于，所述位移补偿装置包括定位在所述高压管路(1)的第一端(11)处的固定端连接器(4a)、定位在所述高压管路(1)的第二端(12)处的可移动端连接器(4b)和保护套(5)，其中：

所述固定端连接器(4a)包括：

第一管路连接端(41a)，所述第一管路连接端(41a)密封地并固定地连接到所述高压管路(1)的所述第一端(11)处的外表面；以及

第一绝热层连接端(42a)，所述第一绝热层连接端(42a)密封地并固定地连接到所述绝热层(2)的第一端(21)处的内表面，所述可移动端连接器(4b)包括：

第二管路连接端(41b)，所述第二管路连接端(41b)密封地并固定地连接到所述高压管路(1)的所述第二端(12)处的外表面；以及

第二绝热层连接端(42b)，所述第二绝热层连接端(42b)可移动地连接到所述绝热层(2)的第二端(22)处的内表面，使得所述绝热层(2)的第二端(22)能够沿着所述第二绝热层连接端(42b)的外表面在平行于所述高压管路(1)的轴向方向上移动，

所述保护套(5)的第一端密封地并固定地连接到所述可移动端连接器(4b)的所述第二管路连接端(41b)的外表面，所述保护套(5)的第二端密封地并固定地连接到所述绝热层(2)的所述第二端(22)处的外表面。

2.如权利要求1所述的位移补偿装置，其特征在于，还包括至少一个隔热衬垫(6)，所述至少一个隔热衬垫(6)插设并固定地连接到以下位置中的至少一个：

所述固定端连接器(4a)的所述第一绝热层连接端(42a)与所述绝热层(2)的所述第一端(21)处的所述内表面之间；

所述可移动端连接器(4b)的所述第二绝热层连接端(42b)与所述绝热层(2)的所述第二端(22)处的所述内表面之间。

3.如权利要求2所述的位移补偿装置，其特征在于，所述固定端连接器(4a)和所述可移动端连接器(4b)是Z型环的形式，和/或所述保护套(5)是波纹管(5)的形式。

4.如权利要求3所述的位移补偿装置，其特征在于，所述固定端连接器(4a)的所述第一管路连接端(41a)与所述高压管路(1)的所述第一端(11)之间的连接是焊接；

和/或所述可移动端连接器(4b)的所述第二管路连接端(41b)与所述高压管路(1)的所述第二端(12)之间的连接是焊接。

5.如权利要求3所述的位移补偿装置，其特征在于，所述固定端连接器(4a)和所述可移动端连接器(4b)的材料包括不锈钢。

6.如权利要求3所述的位移补偿装置，其特征在于，所述波纹管(5)的材料包括耐受温度为260℃至300℃的硅橡胶；

和/或所述隔热衬垫(6)的材料包括耐受温度为260℃至300℃的复合材料。

7.如权利要求3所述的位移补偿装置，其特征在于，所述固定端Z型环(4a)和所述可移动端Z型环(4b)是不同的Z型环，其中，所述固定端Z型环(4a)包括垂直于所述高压管路(1)的所述轴向方向延伸的过渡部(43a)，而所述可移动端Z型环(4b)包括与所述高压管路(1)的所述轴向方向成30度至60度的角度延伸的过渡部(43b)。

8.如权利要求3所述的位移补偿装置，其特征在于，所述波纹管(5)的滚波数量取决于所述绝热层(2)和所述高压管路(1)的膨胀系数的差异。

9.如权利要求3所述的位移补偿装置，其特征在于，在所述高压管路(1)的所述第一端(11)处，所述隔热衬垫(6)与所述固定端连接器(4a)和所述绝热层(2)的连接分别是利用工作温度不小于230℃的粘接胶进行粘接；

和/或在所述高压管路(1)的所述第二端(12)处，所述隔热衬垫(6)与所述固定端连接器(4a)和所述绝热层(2)的连接分别是利用工作温度不小于230℃的粘接胶进行粘接。

10.一种安装如权利要求3-9中任一项所述的位移补偿装置的方法，所述方法包括以下步骤：

将所述固定端连接器(4a)的所述第一管路连接端(41a)与所述高压管路(1)的所述第一端(11)焊接固定；

在所述固定端连接器(4a)的所述第一绝热层连接端(42a)与所述绝热层(2)的所述第一端(21)中间加装所述隔热衬垫(6)，使用粘接胶将所述隔热衬垫(6)两侧分别与所述绝热层(2)和所述固定端连接器(4a)密封地连接；

在所述绝热层(2)与所述高压管路(1)之间的空隙中填充隔热材料进行隔热；

将所述可移动端连接器(4b)的所述第二管路连接端(41b)与所述高压管路(1)的所述第二端(12)焊接固定；

在所述可移动端连接器(4b)的所述第二绝热层连接端(42b)与所述绝热层(2)的所述第二端(22)中间加装所述隔热衬垫(6)，使所述第二绝热层连接端(42b)与所述隔热衬垫(6)接触但允许滑动，将所述隔热衬垫(6)与所述绝热层(2)的所述第二端(22)用粘接胶连接；

将所述波纹管(5)的所述第一端使用粘接胶与所述可移动端连接器(4b)的所述第二管路连接端(41b)处的外表面密封地连接，将所述波纹管(5)的所述第二端使用粘接胶与所述绝热层(2)的所述第二端(22)处的外表面密封地连接。

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