CN113565632B - 一种双层壁大弯管结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双层壁大弯管结构，属于航空发动机技术领域，包括大弯管外壁和大弯管内壁和销钉，销钉贯穿大弯管外壁并固定连接，销钉端部抵于大弯管内壁构成大弯管外壁与大弯管内壁之间的间隙。本发明双层壁大弯管内外壁一端设计成L型结构，采用螺栓连接的方式，另一端大弯管内壁设计成带有U形槽和直边带有螺栓孔的结构，大弯管外壁对应的端部设计成平直段插入大弯管内壁的U形槽，螺栓孔用于大弯管轴向及周向定位，易于拆装，且连接处牢固可靠、密封效果好。调整大弯管外壁与大弯管内壁之间的销钉长度，实现大弯管外壁与大弯管内壁间距离可调整。

Description

一种双层壁大弯管结构
技术领域
本发明属于航空发动机技术领域，具体是一种双层壁大弯管结构。
背景技术
大弯管是回流燃烧室火焰筒的关键部件，是回流燃烧室火焰筒特有的结构，其作用是使火焰筒内的高温燃气产生180°偏转，将燃气引入涡轮导向叶片。随着发动机功重比的不断提高，更高的进口空气温度及压力，一方面对火焰筒壁换热能力提出更高要求，另一方面更高的进口压力对火焰筒的强度要求也相应提高。大弯管作为回流燃烧室火焰筒的关键部分，由于靠近与压气机的出口气流，除了需要较强的冷却功能外，还承受着较高的气动力。现有大弯管结构大致有以下两类结构：1)大弯管采用单层壁，气膜冷却；2)采用双层壁，大弯管双层壁，其中双层壁又分为大弯管内外壁焊接连接的一体式结构和内外壁通过搭接连接的可拆分结构，其冷却方式均为冲击+发散冷却。由于双层壁的冷却效果较好，对于高温升的发动机目前多采用双层壁的大弯管结构，对不可拆分的大弯管结构存在维护难、焊接部位易出现裂纹等问题；而对目前可拆分双层壁大弯管结构，其在连接处容易产生位移及存在漏气等问题。
通过焊接的方式将内外壁连在一起的不可拆分双层壁大弯管结构，长时间使用后焊接处易出现裂纹等缺陷从而危及火焰筒安全，影响使用寿命。目前可拆分式双层壁大弯管结构，连接处无螺栓紧固，其连接方式不牢固，大弯管内外壁间隙不容易保证且存在密封处气密性不足等问题。
因此，本发明提供了一种双层壁大弯管结构，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种结构简单、易于拆分的双层壁大弯管，能适用于各种回流燃烧室的大弯管结构，以解决传统发动机燃烧室火焰筒中一体式大弯管存在焊接处裂纹、不能拆分、不便于维修及可拆分式的大弯管存在连接处不牢固和气密性不足等问题。
根据本发明的一个总的发明构思，提供了一种双层壁大弯管结构，包括大弯管外壁和大弯管内壁和销钉，所述销钉贯穿大弯管外壁并与大弯管外壁固定连接，所述销钉端部与大弯管内壁抵接，所述大弯管外壁与大弯管内壁之间形成间隙；所述大弯管内壁包括设于其两端的第一内壁安装边和第二内壁安装边，所述第一内壁安装边呈L型结构，所述第二内壁安装边包括用于插入大弯管外壁的U形槽和用于整个大弯管轴向定位的螺栓孔。
根据本发明的优选实施方式，所述外壁安装边的L型结构转折处设有第一台阶，所述第一内壁安装边的L型结构转折处设有相配合的第二台阶，用于所述外壁安装边与所述第一内壁安装边定位密封。
根据本发明的优选实施方式，所述外壁安装边的L型结构且与所述第一内壁安装边的L型结构组成定位及密封止口。
根据本发明的优选实施方式，所述间隙靠近外壁安装边的一端设有密封处，所述密封处由所述大弯管外壁内侧设置的凸台与所述大弯管内壁贴合构成，大弯管内壁也可以开设与凸台相配合的凹槽来增加密封处的密封性。
根据本发明的优选实施方式，所述平直段通过嵌入U形槽中实现对大弯管外壁和大弯管内壁之间的固定。
根据本发明的优选实施方式，所述大弯管外壁开设有均布的冲击孔，用于冷却气通过所述大弯管外壁。
根据本发明的优选实施方式，所述大弯管内壁开设有均布的发散孔，用于冷却气通过所述大弯管内壁。
根据本发明的优选实施方式，所述冲击孔轴向与所述发散孔轴向形成30°-60°的夹角。
根据本发明的优选实施方式，销钉均布于大弯管外壁弧面中心部位。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明双层壁大弯管内外壁一端设计成L型结构，采用螺栓连接的方式，另一端大弯管内壁设计成带有U形槽和直边带有螺栓孔的结构，大弯管外壁对应的端部设计成平直段插入大弯管内壁的U形槽，螺栓孔用于大弯管轴向及周向定位，易于拆装，且连接处牢固可靠、密封效果好。
2、本发明的双层壁大弯管采用分体式结构，销钉贯穿大弯管外壁并固定连接，销钉端部抵于大弯管内壁构成大弯管外壁与大弯管内壁之间的间隙，调整大弯管外壁与大弯管内壁之间的销钉长度，实现大弯管外壁与大弯管内壁间距离可调整。
3、本发明双层壁大弯管内外壁的L型结构转折处分别设有相互配合的台阶结构，起到对双层壁大弯管内外壁之间定位及密封的作用，同时双层壁大弯管内外壁之间的间隙端部靠近L型结构的位置设有密封处，对双层壁大弯管内外壁端部起到双重密封的效果。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的双层壁大弯管结构示意图；
图2为图1中A区放大图；
图3为本发明的定位及密封止口结构示意图；
图4为本发明的密封处结构示意图。
图中：1、大弯管外壁；101、冲击孔；2、大弯管内壁；201、发散孔；12、间隙；3、销钉；4、螺栓；5、外壁安装边；6、第一内壁安装边；7、U形槽；8、平直段；9、定位及密封止口；901、第一台阶；902、第二台阶；10、密封处；100、凸台；11、第二内壁安装边；111、螺栓孔。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。
另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。
参照图1-4所示，根据本发明的一个总体技术构思，本发明优选实施例公开了一种双层壁大弯管结构，主要由大弯管外壁1、大弯管内壁2及销钉3组成，结构见图1。在大弯管上部通过第一内壁安装边6与外壁安装边5贴合由螺栓4连接固定，并不排除使用铆钉或焊接方式固定；大弯管外壁1与大弯管内壁2在大弯管下部，通过大弯管外壁1的平直段8插入大弯管内壁2的U形槽7中固定，大弯管外壁1的平直段8贴合于U形槽7的底部，不额外使用固定部件，可以在此处增加垫片，第二内壁安装边11设有螺栓孔111用于整个大弯管轴向定位；销钉3通过点焊固定在大弯管外壁1上，与大弯管内壁2配合来保证大弯管内外壁之间的间隙12，由此，构成了方便拆分的双层壁大弯管结构。
其中：
在大弯管外壁1上沿着其壁面均匀开设冲击孔101，也可以不匀布，冲击孔101的大小和方向可以一致，也可以不一致，根据实际需要进行调整，已达到最佳散热效果，大弯管内壁2中设有发散孔201，同理发散孔201可均匀设置，也可不均匀设置，发散孔201的大小和方向可以一致，也可以不一致，根据实际需要进行调整，已达到最佳散热效果，一起构成双层壁的冲击+发散冷却方式，冲击孔101轴向与发散孔201轴向夹角为30°、45°或者60°。
大弯管外壁1与大弯管内壁2，在定位及密封止口9处，通过外壁安装边5处的第一台阶901与第一内壁安装边6的第二台阶902配合来进行定位，且在保证大弯管内壁2与大弯管外壁1同心度的同时还能够起到有效的密封效果；密封处10中大弯管外壁1设计有凸台100与大弯管内壁2进行贴合与定位及密封止口9一起构成双重密封效果，大弯管内壁2也可以开设与凸台100相配合的凹槽来增加密封处10的密封性。
大弯管外壁1与大弯管内壁2在定位及密封止口处9与密封处10之间留有一定空隙，可在保证密封效果的同时方便大弯管内壁2与大弯管外壁1的装配。
大弯管外壁1下部的平直段8通过深入大弯管内壁2下端的U形槽7中进行固定及密封，也可以在平直段8和U形槽7开设螺栓孔111通过螺栓4固定。
大弯管外壁1与销钉3固定后，可保证大弯管内壁2与大弯管外壁1在冷、热态下的间隙12；同时由于大弯管在使用中会受到气动轴向力的作用，其方向为从外壁指向内壁，故大弯管内壁2的第二内壁安装边11开设有螺栓孔111，采用螺栓4连接的方式能够保证热态下大弯管内壁2不发生明显轴向位移，从而进一步保证热态下大弯管内、外壁之间的间隙12。
通过调节销钉3长度及在第一内壁安装边6与外壁安装边5之间增加垫片还可调整大弯管内外壁之间的距离，从而改善冲击发散冷却的效果。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种双层壁大弯管结构，包括大弯管外壁(1)和大弯管内壁(2)，其特征在于，还包括销钉(3)，所述销钉(3)贯穿大弯管外壁(1)并与大弯管外壁(1)固定连接，所述销钉(3)端部与大弯管内壁(2)抵接，所述大弯管外壁(1)与大弯管内壁(2)之间形成间隙(12)；
所述大弯管内壁(2)包括设于其两端的第一内壁安装边(6)和第二内壁安装边(11)，所述第一内壁安装边(6)呈L型结构，所述第二内壁安装边(11)包括用于插入大弯管外壁(1)的U形槽(7)和用于整个大弯管轴向定位的螺栓孔(111)；
所述大弯管外壁(1)包括设于其两端的外壁安装边(5)和平直段(8)，所述外壁安装边(5)呈L型结构且与第一内壁安装边(6)相配合，所述第一内壁安装边(6)与外壁安装边(5)通过螺栓(4)连接。
2.根据权利要求1所述的一种双层壁大弯管结构，其特征在于，所述外壁安装边(5)的L型结构转折处设有第一台阶(901)，所述第一内壁安装边(6)的L型结构转折处设有相配合的第二台阶(902)，用于所述外壁安装边(5)与所述第一内壁安装边(6)定位密封。
3.根据权利要求2所述的一种双层壁大弯管结构，其特征在于，所述外壁安装边(5)的L型结构与所述第一内壁安装边(6)的L型结构组成定位及密封止口(9)。
4.根据权利要求1所述的一种双层壁大弯管结构，其特征在于，所述间隙(12)靠近外壁安装边(5)的一端设有密封处(10)，所述密封处(10)由所述大弯管外壁(1)内侧设置的凸台(100)与所述大弯管内壁(2)贴合构成。
5.根据权利要求1所述的一种双层壁大弯管结构，其特征在于，所述平直段(8)通过嵌入U形槽(7)中实现对大弯管外壁(1)和大弯管内壁(2)之间的固定及密封。
6.根据权利要求1所述的一种双层壁大弯管结构，其特征在于，所述大弯管外壁(1)开设有均布的冲击孔(101)，用于冷却气通过所述大弯管外壁(1)。
7.根据权利要求1所述的一种双层壁大弯管结构，其特征在于，所述大弯管内壁(2)开设有均布的发散孔(201)，用于冷却气通过所述大弯管内壁(2)。
8.根据权利要求7所述的一种双层壁大弯管结构，其特征在于，所述发散孔(201)轴向与冲击孔(101)轴向形成30°-60°的夹角。
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