CN113124235B - 管路支撑装置、管路支撑组件以及航空发动机 - Google Patents

管路支撑装置、管路支撑组件以及航空发动机 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种管路支撑装置、管路支撑组件以及航空发动机。其中，管路支撑装置包括：基座套筒和安装杆，安装杆可移动地密封套设在基座套筒内，其用于固定安装待装配管路，其中基座套筒内与安装杆形成有空腔。安装杆可以在基座套筒内随管路变形而轴向滑动或周向转动，从而补偿管路变形，减小管路应力，而且安装杆轴向滑动时空腔内的压力变化能够缓冲安装杆在基座套筒内的轴向滑动，避免管路在突然快速移动时发生损坏，提高管路的寿命和可靠性。

Description

管路支撑装置、管路支撑组件以及航空发动机
技术领域
本公开涉及航空发动机领域，尤其涉及一种管路支撑装置、管路支撑组件以及航空发动机。
背景技术
管路相当于发动机的血管，使发动机各部件之间、附件之间、部件与附件之间以及发动机与飞机之间相互连接，输送各自规定的流体介质，实现发动机运行、控制、操纵等功能。在发动机运行过程中，管路所处环境恶劣，需要承受振动、温度冲击，甚至物理碰撞，因此管路必须要使用卡箍固定，提高刚度和强度，以保证可靠连接固定，这是发动机稳定可靠工作的必要条件。由于管路所处环境温度变化较大，温度范围可以达到几百度，必然导致管路的受热变形，承受较大的热应力。
目前管路常用卡箍组件的连接固定方式，为刚性固定连接，连接部位可以视为刚性点，对管路为强约束。管路加工、装配时，必然存在误差，当使用卡箍组件对管路固定时，会导致管路内存在较大装配应力，在发动机运行过程中，由于温度变化，管路必然会膨胀或收缩变形，由于卡箍的存在，管路受到约束，无法自由变形，也会导致管路内存在较大的应力，影响管路的寿命和可靠性，在发动机严苛的工况下，可能导致裂纹、断裂等故障，甚至造成发动机的事故，后果非常严重。
发明内容
经发明人研究发现，相关技术中存在管路受到约束而无法自由变形，影响管路的寿命和可靠性的问题。
有鉴于此，本公开实施例提供一种管路支撑装置、管路支撑组件以及航空发动机，能够减小管路应力，提高管路的寿命和可靠性。
在本公开的一个方面，提供一种管路支撑装置，包括：
基座套筒；和
安装杆，可移动地密封套设在基座套筒内，用于固定安装待装配管路；
其中，基座套筒内与安装杆形成有空腔。
在一些实施例中，基座套筒设有与空腔相通的通气孔，通气孔的直径为0.1mm～0.2mm。
在一些实施例中，基座套筒和安装杆均由非金属高分子材料制成。
在一些实施例中，基座套筒和安装杆均由聚酰亚胺制成。
在一些实施例中，安装杆包括外径递增的第一阶圆柱体和第二阶圆柱体，第二阶圆柱体密封套设在基座套筒内，第一阶圆柱体的顶部设有用于固定安装待装配管路的卡箍，基座套筒的内壁在第二阶圆柱体的轴向两侧设有限位台阶，用于对安装杆在基座套筒内的轴向移动进行限位。
在一些实施例中，还包括密封圈，第二阶圆柱体的圆柱面上设有密封槽，密封圈安装在密封槽内。
在本公开的一个方面，提供一种管路支撑组件，包括多个前述的管路支撑装置。
在一些实施例中，还包括多个中空管，基座套筒为类T形管，多个基座套筒通过多个中空管串联连通形成环形结构，各个管路支撑装置的空腔相通。
在一些实施例中，还包括通气套筒和堵头，通气套筒为类T形管，通气套筒通过中空管与基座套筒串联连通形成环形结构，堵头固定密封套设在通气套筒内，堵头设有与空腔相通的通气孔，通气孔的直径为0.1mm～0.2mm。
在一些实施例中，通气孔为细长孔。
在本公开的一个方面，提供一种航空发动机，包括前述的管路支撑装置，或前述的管路支撑组件。
因此，根据本公开实施例，通过将安装杆可移动地设置在基座套筒内，安装杆可以在基座套筒内随管路变形而轴向滑动或周向转动，从而补偿管路变形，减小管路应力，而安装杆密封套设在基座套筒内并与基座套筒形成空腔，安装杆轴向滑动时空腔内的压力变化能够缓冲安装杆在基座套筒内的轴向滑动，避免管路在突然快速移动时发生损坏，提高管路的寿命和可靠性。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
图1是根据本公开管路支撑组件的一些实施例的结构示意图；
图2是根据本公开管路支撑装置的一些实施例的结构示意图；
图3是图2中A-A位置处的截面图；
图4是根据本公开管路支撑组件的一些实施例中通气套筒和堵头配合安装的结构示意图；
图5是图4中B-B位置处的截面图。
附图标记说明
1、基座套筒；2、安装杆；3、通气套筒；4、堵头；5、中空管；
6、卡箍；7、待装配管路；8、密封圈；
11、限位台阶；
21、第一阶圆柱体；22、第二阶圆柱体；23、密封槽；
41、通气孔。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与其它器件直接连接而具有居间器件。
本公开使用的所有术语与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
如图1所示，为根据本公开管路支撑组件的一些实施例的结构示意图。参考图1～图3，在一些实施例中，本公开管路支撑装置包括：基座套筒1和安装杆2，安装杆2用于固定安装待装配管路7，其可移动地密封套设在基座套筒1内，其中，基座套筒1内与安装杆2形成有空腔。
如图2和图3所示，安装杆2可移动地设置在基座套筒1内，安装杆2在基座套筒1内可以随待装配管路7变形而轴向滑动或周向转动，从而补偿管路变形，减小管路应力，而安装杆2密封套设在基座套筒1内并与基座套筒1形成空腔，安装杆2轴向滑动时，空腔体积发生变化，空腔内的压力也随之变化，从而缓冲安装杆2在基座套筒1内的轴向滑动，避免待装配管路7在外力作用下突然发生快速移动而发生损坏，提高管路的寿命和可靠性。
需要说明的是，安装杆2密封套设在基座套筒1内是指安装杆2的外壁与基座套筒1的内壁形成密封结构，两者之间具有气密性，并不是说安装杆2与基座套筒1形成空腔必然为密闭空腔，也就是说该空腔为密闭空腔，也可以是具有通气孔的非密闭空腔。
在一些实施例中，基座套筒1设有与空腔相通的通气孔，通气孔41的直径为0.1mm～0.2mm。当待装配管路7发生变形时，安装杆2承受管路施加的压力或拉力，在这个力的作用下，安装杆2沿基座套筒1滑动或转动或既有滑动又有转动，以适应管路的变形，从而导致基座套筒1内空腔的压力的变化，外界空气与基座套筒1内的空气发生流动交换，由于通气孔较小，气体流动速率受到限制，安装杆2的滑动或转动也是一个缓慢的过程。经过一段时间后，内外气压达到平衡，此时待装配管路7处于自由变形、应力较小的状态。
为了减轻重量，在一些实施例中，基座套筒1和安装杆2均由非金属材料制成，高分子材料具有优良的性能，因而在一些实施例中，基座套筒1和安装杆2均由高分子材料制成。在一些实施例中，基座套筒1和安装杆2均由聚酰亚胺制成，该种材料耐高温达400℃以上，长期使用温度范围-200～300℃，适合发动机机匣外表面的高温环境，具有优良的机械性能，弯曲强度(20℃)≥170MPa，拉伸强度≥100MPa，弹性模量可达数百GPa，密度为1.38～1.43g/cm3，具有良好的介电性能，耐有机溶剂，无毒等优良特性。
安装杆2沿基座套筒1内的移动可以是轴向滑动，也可以是周向转动，也可以是既有轴向滑动又有周向转动。对于如何将安装杆2可移动地设置在基座套筒1内，如图3所示，在一些实施例中，安装杆2包括外径递增的第一阶圆柱体21和第二阶圆柱体22，第二阶圆柱体22密封套设在基座套筒1内，第一阶圆柱体21的顶部设有用于固定安装待装配管路7的卡箍6，基座套筒1的内壁在第二阶圆柱体22的轴向两侧设有限位台阶11，用于对安装杆2在基座套筒1内的轴向移动进行限位。如图3所示，上方的限位台阶11与第一阶圆柱体21和第二阶圆柱体22之间的台肩配合限位，下方的限位台阶11与第二阶圆柱体22的端面配合限位。该实施例的安装杆2和基座套筒1的结构配合实现了安装杆2沿基座套筒1内的轴向滑动和周向转动，简单可靠，具有较高的可实施性。
对于如何实现安装杆2密封套设在基座套筒1内，在一些实施例中，还包括密封圈8，第二阶圆柱体22的圆柱面上设有密封槽23，密封圈8安装在密封槽内。密封槽23和密封圈8的安装配合在安装杆2沿基座套筒1内能够移动的情况下保证了安装杆2的外壁与基座套筒1的内壁形成密封结构，两者之间具有气密性，具有较高的可实施性。在一些实施例中，密封圈8的表面涂有润滑油，以减少对密封圈8的磨损。
上述本公开管路支撑装置可以为多个成组以形成组件来从而提高其适用性范围，相应地，本公开提供一种管路支撑组件，包括多个前述的管路支撑装置。管路支撑装置的数量根据需要确定，考虑待装配管路布置及工艺性，一般数量选5-8个为宜，可以均匀分布，也可以呈不同角度分布，考虑工艺性，一般建议均布。
如图1～图3所示，在一些实施例中，管路支撑组件还包括多个中空管5，基座套筒1为类T形管，多个基座套筒1通过多个中空管5串联连通形成环形结构，各个管路支撑装置的空腔相通。如图1所示，每段中空管5中间为弧形，两端为直线段，便于与基座套筒1连接，中空管5与基座套筒1交替连接，组成封闭环形，各个管路支撑装置的空腔相互连通，具有气密性，可以承受一定压力的气体而不泄漏。多个管路支撑装置形成环形的管路支撑组件，占用空间小，卡箍可以为不同尺寸，从而实现对多种尺寸和形状的待装配管路7进行支撑装配，尤其适合空间无规律分布的一组管路的支撑固定，通用性好。
如图1～图5所示，在一些实施例中，管路支撑组件还包括通气套筒3和堵头4，通气套筒3为类T形管，通气套筒3通过中空管5与基座套筒1串联连通形成环形结构，堵头4固定密封套设在通气套筒3内，堵头4设有与空腔相通的通气孔41，通气孔41的直径为0.1mm～0.2mm。堵头4可通过螺纹连接密封套设在通气套筒3内，多个管路支撑装置的空腔相通并共用同一个通气孔41，结合图1所示，当待装配管路7发生变形时，安装杆2承受管路施加的压力或拉力，安装杆2沿基座套筒1滑动或转动或既有滑动又有转动，以适应管路的变形，导致多个管路支撑装置的空腔的压力变化，外界空气与环形空腔内的空气发生流动交换，由于通气孔41较小，气体流动速率受到限制，安装杆2的滑动或转动也是一个缓慢的过程。经过一段时间后，内外气压达到平衡，此时待装配管路7处于自由变形、应力较小的状态。在一些实施例中，如图5所示，通气孔41为细长孔，从而获得更好的缓冲性能。
下面以图1～图5所示的实施例为例来说明本公开管路支撑组件对待装配管路7的安装固定过程如下：
(1)将6段相同的中空管5和5个基座套筒1、1个通气套筒3和1个堵头4，使用高温融合工艺连接在一起成为环形结构的管路支撑组件，中空管5和基座套筒1必须保证相对位置在一个平面内，必要时需使用工装。组件必须经过气密性检验，一般在1MPa气压下保压5min不允许有泄漏。
(2)将密封圈8装在安装杆2的密封槽23内，表面涂适量润滑油，将其装入基座套筒1内，暂时不要将堵头4安装在通气套筒3内。
(3)将卡箍6对待装配管路7进行固定，根据管路的空间位置，调节安装杆2的滑动量和转动角度，在自然状态固定后，将堵头4安装在通气套筒3内，组装完成。
上述本公开管路支撑装置和管路支撑组件的各实施例可被应用到航空发动机。相应地，本公开提供一种航空发动机，包括上述管路支撑装置或上述管路支撑组件。
至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种管路支撑装置，其特征在于，包括：
基座套筒(1)；和
安装杆(2)，可移动地密封套设在所述基座套筒(1)内，用于固定安装待装配管路(7)，所述安装杆(2)被配置为随所述待装配管路(7)的变形而进行轴向和/或周向移动；
其中，所述基座套筒(1)内与所述安装杆(2)形成有空腔，所述安装杆(2)包括外径递增的第一阶圆柱体(21)和第二阶圆柱体(22)，所述第二阶圆柱体(22)密封套设在所述基座套筒(1)内，所述第一阶圆柱体(21)的顶部设有用于固定安装所述待装配管路(7)的卡箍(6)，所述基座套筒(1)的内壁在所述第二阶圆柱体(22)的轴向两侧设有限位台阶(11)，用于对所述安装杆(2)在所述基座套筒(1)内的轴向移动进行限位。
2.根据权利要求1所述的管路支撑装置，其特征在于，所述基座套筒(1)设有与所述空腔相通的通气孔，所述通气孔的直径为0.1mm～0.2mm。
3.根据权利要求1所述的管路支撑装置，其特征在于，所述基座套筒(1)和所述安装杆(2)均由高分子材料制成。
4.根据权利要求3所述的管路支撑装置，其特征在于，所述基座套筒(1)和所述安装杆(2)均由聚酰亚胺制成。
5.根据权利要求1所述的管路支撑装置，其特征在于，还包括密封圈(8)，所述第二阶圆柱体(22)的圆柱面上设有密封槽(23)，所述密封圈(8)安装在所述密封槽内。
6.一种管路支撑组件，其特征在于，包括多个权利要求1～5任一所述的管路支撑装置。
7.根据权利要求6所述的管路支撑组件，其特征在于，还包括多个中空管(5)，所述基座套筒(1)为类T形管，多个所述基座套筒(1)通过多个所述中空管(5)串联连通形成环形结构，各个所述管路支撑装置的空腔相通。
8.根据权利要求7所述的管路支撑组件，其特征在于，还包括通气套筒(3)和堵头(4)，所述通气套筒(3)为类T形管，所述通气套筒(3)通过所述中空管(5)与所述基座套筒(1)串联连通形成环形结构，所述堵头(4)固定密封套设在所述通气套筒(3)内，所述堵头(4)设有与所述空腔相通的通气孔(41)，所述通气孔(41)的直径为0.1mm～0.2mm。
9.根据权利要求8所述的管路支撑组件，其特征在于，所述通气孔(41)为细长孔。
10.一种航空发动机，其特征在于，包括权利要求1～5任一所述的管路支撑装置，或权利要求6～9任一所述的管路支撑组件。
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