CN113932078A - 一种具有多向位移补偿能力的管路连接装置 - Google Patents

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李文彪
冯凯
张强
霍文涛
柳旭
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Abstract

本申请属于本申请属于航空发动机外部管路设计领域，特别涉及一种具有多向位移补偿能力的管路连接装置，第一管路，一端为柱状端口，外壁为外圆柱面，末端凸起形成凸缘；第二管路，一端为球状端口；连接管包括第一套口，第二套口，第一套口套合第一管路，第一套口与外圆柱面之间设有弹性O型圈；所述第二套口套合第二管路，所述第二套口在第二管路的球状端口对应位置为喇叭状，第一连接件与连接管形状配合夹定弹性O型，本发明通过轴向补偿和角向补偿的一体化设计，在保证密封性的同时可以满足管路各方向的补偿需求，具有结构简单，占用空间小，补偿能力强的优点。

Description

一种具有多向位移补偿能力的管路连接装置
技术领域
本申请属于航空发动机外部管路设计领域，特别涉及一种具有多向位移补偿能力的管路连接装置。
背景技术
航空发动机外部管路系统的作用是把燃油、滑油、空气等介质输送到动力装置的各个部位，以完成发动机启动、运行、控制等功能，确保发动机在各种工况内能满意地工作。外部管路系统包括导管组件及其连接结构等。外部管路系统对发动机的可靠性和安全性有着重要的影响。据不完全统计发动机飞行故障中52％是由于外部管路失效引起的。外部管路系统的设计在发动机设计中占有很重要的地位。
发动机外部管路数量多，空间关系复杂，在制造和装配过程中容易产生偏差，管路连接存在初始装配应力，导致管路和连接结构容易失效。为解决上述问题，一般采用增加管路补偿结构，传统的补偿形式主要有三种，一是采用软管，通过软管的变形来实现补偿；二是采用插入式接头，实现轴向补偿；三是利用管形，通过自身弹性变形实现补偿。
采用软管，软管的弯曲半径大、占用空间大、结构复杂、成本高，在一定空间限制内无法利用软管进行补偿。
采用插入式接头，只能够实现轴向补偿。
通过管形设计实现补偿，管形会比较复杂、质量增大、占用空间增大，其补偿能力较差，在一定空间限制内无法实现补偿。
发明内容
为了解决上述问题，本申请提供了一种具有多向位移补偿能力的管路连接装置，包括，
第一管路，一端为柱状端口，所述柱状端口的外壁为外圆柱面，外圆柱面末端凸起形成凸缘；
第二管路，一端为球状端口；
连接管，包括第一套口，第二套口；
所述第一套口套合第一管路，所述第一套口在所述柱状端口对应位置设置柱状的内壁面，内壁面与外圆柱面之间设有弹性O型圈；
所述第二套口套合第二管路，所述第二套口在第二管路的球状端口对应位置为喇叭状；
第一连接件，第一连接件连接于连接管的所述第一套口处，第一连接件与连接管形状配合夹定弹性O型圈轴向位移，所述第一管路的凸缘与弹性O型圈配合对第一管路轴向限位；
第二连接件，第二花连接件连接于连接管的所述第二套口处，第二连接件与连接管形状配合限制第二管路的位移。
优选的是，弹性O型圈两侧分别设置第一弹性卡圈，第二弹性卡圈，第一弹性卡圈与弹性O型圈之间设置第一保护环，第二弹性卡圈与弹性O 型圈之间设置第二保护环。
优选的是，第一管路端口末端处预留有第一管路轴向位移的空间，所述空间长度不大于外圆柱面的预留长度，所述预留长度为外圆柱面未接触其他物体的空闲长度。
优选的是，所述球状端口一端直接与所述第二套口喇叭状的内壁接触，另一端通过球形挡圈与所述第二套口另一处接触，通过上述两端的接触限制第二管路的径向位移，球形挡圈与第二管路接触面为弧面，所述弧面与第二管路的所述球状端口外球面弧度相同，第二连接件通过对球形挡圈施加轴向预紧力，限制第二管路轴向位移。
优选的是，弹性O型圈的直径大于内壁面与外圆柱面之间间隙距离，弹性O型圈材料包括特氟龙橡胶材料，通过弹性形变置于内壁面与外圆柱面之间的间隙。
优选的是，第一管路与第二管路的均包含端口与管道两部分，所述端口与管道通过焊接连接。
优选的是，弹性卡圈为带缺口的圆环结构，保护环的材料包括聚四氟乙烯。
优选的是，第一连接件与第二连接件均为花螺母，所述花螺母的直径大于第一管路与第二管路的直径。
优选的是，所述第二套口与第二管路接触的两个接触面的粗糙度不大于Ra1.6。
本申请的优点包括本发明可避免利用管路管形或采用软管满足补偿要求，简化了管路设计难度，不会带来质量增加和空间的损失，结构更换方便，便于拆装，提高了管路维护性。本发明通过轴向补偿和角向补偿的一体化设计，在保证密封性的同时可以满足管路各方向的补偿需求，具有结构简单，占用空间小，补偿能力强的优点。通过采用本发明可以有效减少管路校正工作量，降低管路装配应力，提高了管路的可靠性，减少管路渗漏油故障，降低人工成本。
附图说明
图1是本申请一优选实施方式的结构示意图；
图2是本申请一优选实施方式的轴向补偿示意图；
图3是本申请一优选实施方式的角向补偿示意图；
其中，1-第一管路、2-第一连接件、3-弹性卡圈、4-保护环、5-O型橡胶圈、6-保护环、7-弹性卡圈、8-直管接头、9-连接管、10-球形管接头、11-球形挡圈、12-第二连接件、13-第二管路。
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。
一种具有多向位移补偿能力的管路连接装置，如图1至图3所示，由 13个零件组成如图1所示，主要组成为：第一管路1、第一弹性卡圈3、第一保护环4、O型橡胶圈5、第二保护环6、第二弹性卡圈7、直管接头 8、螺纹管9、球形管接头10、球形挡圈11、第二管路13，此外，第二连接件12选取为第二花螺母12、第一连接件2选取为第一花螺母2，连接管9选取为螺纹管9。
其中第一管路1与直管接头8焊接为一体，焊接后依次装入第一花螺母2、第一弹性卡圈3、第一保护环4、O型橡胶圈5、第二保护环6、第二弹性卡圈7；第一花螺母2与螺纹管9通过螺纹连接，第一花螺母2 拧紧后，会沿轴向压紧第一弹性卡圈3、第一保护环4、O型橡胶圈5、第二保护环6、第二弹性卡圈7，会使得O型橡胶圈5变形，从而在A、B 面处形成径向密封A面为直管接头8外圆柱面，B面为螺纹管9内壁面。
第二管路13与球形管接头10焊接为一体，焊接前需依次装入第二花螺母12、球形挡圈11；第二花螺母12与螺纹管9通过螺纹连接，第二花螺母12拧紧后，会压紧球形管接头10、球形挡圈11和螺纹管9，进而在C、D面形成线密封C面为螺纹管960度内锥面，D面为球形管接头10外球面。
第一花螺母2的最小内径设计为大于直管接头8的最大外径，第一弹性卡圈3为带缺口的圆环结构、第一保护环4为聚四氟乙烯材料、O型橡胶圈5为特氟龙橡胶材料，可通过变形装入直管接头8，零件损坏后可方便更换，避免破坏第二管路13与球形管接头10的焊接结构。
见图1所示，第一管路1与直管接头8焊接为一体，将第一花螺母2、第一弹性卡圈3、第一保护环4、O型橡胶圈5、第二保护环6、第二弹性卡圈7、螺纹管9完成装配后，构成轴向补偿结构，轴向补偿量为S，S 可根据实际使用需求进行设计，设计时S值应小于S1。
第二管路13与球形管接头10焊接为一体，如图1所示，将第二花螺母12、球形挡圈11和螺纹管9完成装配后，球形管接头10的外球面D和球形挡圈11的内球面为同一球面SR1＝SR2，在球形管接头10与螺纹管9 不同轴装配时，球形挡圈11可以持续压紧球形管接头10，以保证C、D 面形成的线密封结构，从而实现角向补偿，角向补偿示意见图3所示，补偿角度为k。
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 (9)

1.一种具有多向位移补偿能力的管路连接装置，其特征在于，包括，
第一管路(8)，一端为柱状端口，所述柱状端口的外壁为外圆柱面(A)，外圆柱面(A)末端凸起形成凸缘；
第二管路(10)，一端为球状端口；
连接管(9)，包括第一套口，第二套口；
所述第一套口套合第一管路(8)，所述第一套口在所述柱状端口对应位置设置柱状的内壁面(B)，内壁面(B)与外圆柱面(A)之间设有弹性O型圈(5)；
所述第二套口套合第二管路(10)，所述第二套口在第二管路(10)的球状端口对应位置为喇叭状；
第一连接件(2)，第一连接件(2)连接于连接管(9)的所述第一套口处，第一连接件(2a)与连接管(9)形状配合夹定弹性O型圈(5)轴向位移，所述第一管路(8)的凸缘与弹性O型圈(5)配合对第一管路(8)轴向限位；
第二连接件(12)，第二连接件(12)连接于连接管(9)的所述第二套口处，第二连接件(12)与连接管(9)形状配合限制第二管路(10)的位移。
2.如权利要求1所述的具有多向位移补偿能力的管路连接装置，其特征在于，弹性O型圈(5)两侧分别设置第一弹性卡圈(3)，第二弹性卡圈(7)，第一弹性卡圈(3)与弹性O型圈(5)之间设置第一保护环(4)，第二弹性卡圈(3)与弹性O型圈(5)之间设置第二保护环(6)。
3.如权利要求1或2所述的具有多向位移补偿能力的管路连接装置，其特征在于，第一管路(8)端口末端处预留有第一管路(8)轴向位移的空间，所述空间长度不大于外圆柱面(A)的预留长度，所述预留长度为外圆柱面(A)未接触其他物体的空闲长度。
4.如权利要求1所述的具有多向位移补偿能力的管路连接装置，其特征在于，所述球状端口一端直接与所述第二套口喇叭状的内壁接触，另一端通过球形挡圈(11)与所述第二套口另一处接触，通过上述两端的接触限制第二管路(10)的径向位移，球形挡圈(11)与第二管路(10)接触面为弧面，所述弧面与第二管路(10)的所述球状端口外球面弧度相同，第二连接件(12)通过对球形挡圈(11)施加轴向预紧力，限制第二管路(10)轴向位移。
5.如权利要求1所述的具有多向位移补偿能力的管路连接装置，其特征在于，弹性O型圈(5)的直径大于内壁面(B)与外圆柱面(A)之间间隙距离，弹性O型圈(5)材料包括特氟龙橡胶材料，通过弹性形变置于内壁面(B)与外圆柱面(A)之间的间隙。
6.如权利要求1所述的具有多向位移补偿能力的管路连接装置，其特征在于，第一管路(8)与第二管路(10)的均包含端口与管道两部分，所述端口与管道通过焊接连接。
7.如权利要求2所述的具有多向位移补偿能力的管路连接装置，其特征在于，弹性卡圈(3)为带缺口的圆环结构，保护环(4)的材料包括聚四氟乙烯。
8.如权利要求1所述的具有多向位移补偿能力的管路连接装置，其特征在于，第一连接件(2)与第二连接件(12)均为花螺母，所述花螺母的直径大于第一管路(8)与第二管路(10)的直径。
9.如权利要求1所述的具有多向位移补偿能力的管路连接装置，其特征在于，所述第二套口与第二管路(10)接触的两个接触面的粗糙度不大于Ra1.6。
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