CN204829085U - 波纹管连接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种波纹管连接装置，涉及航空发动机技术领域。解决了现有技术存在连接件易破坏，导致波纹管膨胀节可靠性较差的技术问题。该波纹管连接装置包括内关节件以及外关节件，内关节件与外关节件各自均包括第一端以及第二端，内关节件和/或外关节件内设置有波纹管容纳空间，内关节件的第一端能与波纹管的一端形成固定连接，外关节件的第一端能与波纹管的另一端形成固定连接；内关节件的第二端其被外关节件的第二端包围且其能相对于外关节件做万向转动。本实用新型用于提高波纹管连接装置的可靠性。

Description

波纹管连接装置

技术领域

本实用新型涉及航空发动机技术领域，尤其涉及一种波纹管连接装置。

背景技术

为保证航空发动机的安全性和可靠性，航空发动机设计过程中需从多方面考虑可靠性指标，而空气管路的连接形式是其重要的考核方面，对航空发动机乃至飞机的安全运转具有重要的影响。

通常，航空发动机空气管路的连接基本上采用单纯的导管连接，这些结构形式较为简单，在冷态或非恶劣工作环境下，可以满足空气管路的连接要求。在管路加工存在误差的情况下，将会导致管路的安装连接存在偏差，从而导致管路强制装配的情况，使管路安装后即存在一定应力。这些导管连接均为刚性连接，在恶劣工况下(如导致管路的热态变形或安装座的偏移的工况)的适应性较差，将会增加管路在恶劣条件下的内应力，严重影响管路性能。因此需加入波纹管膨胀节以使管路具备一定自我调节功能。

本申请人发现：现有技术至少存在以下技术问题：

现有技术中导管中需加入如图1～图5所示波纹管膨胀节，以使管路具备一定自我调节功能。但如图1所示单式膨胀节和如图2所示外压单式膨胀节只能吸收轴向位移并且不能承受波纹管压力推力，易发生波纹管过量压缩或拉伸而失效。而各类如图3所示铰链式膨胀节和如图4和图5所示拉杆型膨胀节虽能吸收任一平面内的角位移且能通过铰链或拉杆机构承受波纹管压力推力，但结构较为复杂，尺寸较大，重量较重，且铰链板或拉杆机构等连接件在振动环境中容易发生弯曲、断裂等破坏，销轴容易脱落，从而使膨胀节失效，可靠性较差。波纹管膨胀节的失效易导致波纹管破裂或导管失去其自身刚性，进而危及航空发动机乃至飞机的安全，因此并不适合在航空发动机上使用。

实用新型内容

本实用新型的其中一个目的是提出一种波纹管连接装置，解决了现有技术存在连接件易破坏，导致波纹管膨胀节可靠性较差的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型实施例提供的波纹管连接装置，包括内关节件以及外关节件，所述内关节件与所述外关节件各自均包括第一端以及第二端，其中：

所述内关节件和/或所述外关节件内设置有波纹管容纳空间，所述内关节件的第一端能与波纹管的一端形成固定连接，所述外关节件的第一端能与所述波纹管的另一端形成固定连接；

所述内关节件的第二端至少部分被所述外关节件的第二端包围，所述内关节件被所述外关节件的第二端包围的部分能相对于所述外关节件做万向转动。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案的进一步优化，所述外关节件的第二端设置有内关节件防脱边沿。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案的进一步优化，所述内关节件被所述外关节件的第二端包围的部分与所述外关节件的内表面滑动连接。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案的进一步优化，所述外关节件的内表面至少与所述内关节件相接触的部分为弧面。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案的进一步优化，所述内关节件以及所述外关节件均呈管状或环状。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案的进一步优化，所述外关节件的第二端的内径小于所述内关节件的第二端的外径，且所述外关节件的第二端的边沿能阻止所述内关节件的第二端从所述外关节件内脱出。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案的进一步优化，所述内关节件以及所述外关节件各自的第一端的内径尺寸小于其各自的第二端的内径尺寸。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案的进一步优化，所述内关节件被所述外关节件的第二端包围的部分与所述外关节件的内表面之间设置有密封结构。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案的进一步优化，所述密封结构包括安装槽以及密封圈，所述安装槽设在所述内关节上，所述密封圈嵌于所述安装槽内，所述密封圈的外表面与所述外关节件的内表面相抵接。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案的进一步优化，所述密封圈与所述安装槽的底面和/或内壁相粘结。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案的进一步优化，所述密封结构的数目为至少两个，其中一个所述密封结构设置在所述内关节件的第二端与所述外关节件的内表面之间，其中另一个所述密封结构设置在所述内关节件接近所述外关节件的第二端的区域与所述外关节件的内表面之间。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案的进一步优化，所述外关节件包括外弧支架以及与所述外弧支架固定连接的外弧环，所述外弧环背离所述外弧支架的一端形成所述外关节件的第二端，所述外弧支架背离所述外弧环的一端形成所述外关节件的第一端。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案的进一步优化，所述外关节件还包括连接环，所述外弧支架与所述外弧环嵌于所述连接环之内且通过所述连接环固定连接。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案的进一步优化，所述波纹管连接装置还包括第一连接管以及第二连接管，其中：

所述第一连接管、所述波纹管与所述第二连接管三者的内壁共同形成流体通道；

所述第一连接管与所述内关节件的第一端以及所述波纹管的一端形成固定连接，所述第二连接管与所述外关节件的第一端以及所述波纹管的另一端形成固定连接。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案的进一步优化，所述内关节件的第一端以及所述外关节件的第一端其各自均设置有沿其整个周向延伸的连接边缘，且其各自均通过所述连接边缘与所述波纹管形成固定连接。

基于上述技术方案，本实用新型实施例至少可以产生如下技术效果：

本实用新型提供的波纹管连接装置，通过内关节件以及外关节件实现对波纹管(轴向方向上)两端的连接作业时，内关节件被外关节件第二端包围的部分能在外关节件内做万向转动，由此不仅可以实现波纹管的自我调节功能，而且由于无需采用铰链、拉杆或销轴等连接件，不存在连接件易断裂、脱落的问题，连接处不易出现应力集中，波纹管连接装置的连接可靠性更为理想，所以解决了现有技术存在连接件易破坏，导致波纹管膨胀节可靠性较差的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中单式膨胀节的剖视示意图；

图2为现有技术中外压单式膨胀节的剖视示意图；

图3为现有技术中铰链式膨胀节的剖视示意图；

图4为现有技术中拉杆型膨胀节的剖视示意图；

图5为图4所示拉杆型膨胀节的另一张示意图；

图6为本实用新型实施例所提供的波纹管连接装置的处于常态时的剖视示意图；

图7为图6中A部分的放大示意图；

图8为本实用新型实施例所提供的波纹管连接装置的处于转向状态的剖视示意图；

图9为本实用新型实施例所提供的波纹管连接装置的示意图；

附图标记：1、内关节件；101、内关节件的第一端；102、内关节件的第二端；2、外关节件；201、外关节件的第一端；202、外关节件的第二端；21、外弧支架；22、外弧环；3、波纹管；4、密封结构；5、连接环；61、第一连接管；62、第二连接管；12、连接边缘。

具体实施方式

下面可以参照附图图1～图9以及文字内容理解本实用新型的内容以及本实用新型与现有技术之间的区别点。下文通过附图以及列举本实用新型的一些可选实施例的方式，对本实用新型的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本实用新型的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：可以将本实用新型提供的任一技术手段进行替换或将本实用新型提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到新的技术方案。本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案以及本领域技术人员将本实用新型提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的新的技术方案。

本实用新型实施例提供了一种连接可靠性好，结构简单的波纹管连接装置。

下面结合图1～图9对本实用新型提供的技术方案进行更为详细的阐述。

如图6～图9所示，本实用新型实施例所提供的波纹管连接装置包括内关节件1以及如图7所示外关节件2，内关节件1与外关节件2各自均包括第一端以及第二端，其中：内关节件1和/或外关节件2内设置有波纹管3容纳空间，内关节件1的第一端101能与波纹管3的一端形成固定连接，外关节件2的第一端201能与波纹管3的另一端形成固定连接；

内关节件1的第二端102至少部分被外关节件2的第二端202包围，内关节件1被外关节件2的第二端202包围的部分能相对于外关节件2做万向转动。

本实用新型提供的波纹管连接装置，通过内关节件1以及外关节件2实现对波纹管3(轴向方向上)两端的连接作业时，内关节件1被外关节件2包围的部分能在外关节件2内做万向转动，且外关节件2的第二端202的边沿能阻止内关节件1的第二端102从外关节件2内脱出，由此不仅可以实现波纹管3的自我调节功能，而且波纹管3的自我调节过程中连接处不易出现应力集中，连接可靠性更为理想，同时，由于无需采用铰链、拉杆或销轴等连接件，不存在连接件易断裂、脱落的问题。

作为本实用新型任一技术方案的可选实施方式，外关节件2的第二端202设置有能阻止内关节件1的第二端102从外关节件2内脱出的内关节件防脱边沿。内关节件防脱边沿可以提高本实用新型的连接可靠性。

作为本实用新型任一技术方案的可选实施方式，内关节件1被外关节件2的第二端202包围的部分其与外关节件2的内表面滑动连接。滑动连接可以减少内关节件1嵌于外关节件2的第二端202之内的部分做万向转动时承受的摩擦力，从而可以避免内关节件1与外关节件2摩擦处磨损。

作为本实用新型任一技术方案的可选实施方式，外关节件2的内表面至少与内关节件1相接触的部分为弧面，外关节件2的内表面与内关节件1相接触的部分优选为球形面。该结构中内关节件1被外关节件2包围的部分在外关节件2内以滑动的方式做万向转动的过程中摩擦力比较小，内关节件1与外关节件2不易磨损。

作为本实用新型任一技术方案的可选实施方式，内关节件1以及外关节件2均呈管状或环状。上述结构的内关节件1以及外关节件2不仅结构强度高，而且其与波纹管3的外形更为匹配，在装配过程中内关节件1以及外关节件2可以对波纹管3起到保护作用，避免使用环境中其他结构件碰撞波纹管3而导致波纹管3损坏。

作为本实用新型任一技术方案的可选实施方式，外关节件2的第二端202的内径小于内关节件1的第二端102的外径。上述结构便于加工、制造，而且避免了采用连接件进行连接作业时连接件易弯曲、断裂、脱落的问题。

作为本实用新型任一技术方案的可选实施方式，内关节件1以及外关节件2各自的第一端的内径尺寸小于其各自的第二端的内径尺寸。该结构具有外形紧凑且其中间位置可以形成充裕的容纳波纹管3的容纳空间的优点。

作为本实用新型任一技术方案的可选实施方式，内关节件1被外关节件2包围的部分与外关节件2的内表面之间设置有密封结构4。密封结构4可以提高内关节件1与外关节件2共同形成的用于容纳波纹管3的容纳腔室的密封性能，由此波纹管3既便发生泄露内关节件1、外关节件2以及密封结构4也可以起到一定的防止泄露的效果。

作为本实用新型任一技术方案的可选实施方式，密封结构4包括密封圈(或称：密封环)，密封圈的数目优选为两条。两条密封圈优选为彼此平行设置。密封圈不仅取材方便，而且可以沿波纹管3的整个周向方向上对用于容纳波纹管3的容纳腔室均起到较好的密封性能。密封圈优选为采用耐磨材料制成，其能够对本实用新型内部结构进行密封，同时也保证了连接件拥有一定的转动力矩，增强管路的阻尼，可减小管路内应力，并保证连接件的寿命。

作为本实用新型任一技术方案的可选实施方式，密封结构4还包括安装槽，安装槽设在内关节1上，密封圈嵌于安装槽内，密封圈的外表面与外关节件2的内表面相抵接。安装槽可以增大密封圈与内关节件1的连接面积，从而提高密封圈与内关节件1之间的连接可靠性。当然，本实用新型中安装槽也可以设在外关节2上。

本实用新型依靠两个密封圈和外关节件2上的球面贴合承受波纹管需要承受的来自于管路(例如空气导管)的轴向力，可以保持波纹管3在弯曲时只承受弯曲应力，而不会有较大压缩或拉伸。同时内关节件1在外弧支架21内的转动会受到壁面的限制，起到限位作用，使本实用新型只进行一定的角度补偿。

作为本实用新型任一技术方案的可选实施方式，密封圈与安装槽的底面和/或内壁相粘结。粘结的连接方式不仅结构紧凑，而且装配作业简单，容易实现。

作为本实用新型任一技术方案的可选实施方式，密封结构4至少设置在内关节件1的第二端102与外关节件2的内表面之间以及内关节件1接近外关节件2的第二端202的区域与外关节件2的内表面之间。

当内关节件1被外关节件2包围的部分在外关节件2内以滑动的方式做万向转动时，上述位置设置密封结构4不仅可以取得良好的密封效果，而且还可以对内关节件1施加给外关节件2的抵压力起到一定缓冲作用，避免抵压力过大而引发内关节件1或外关节件2磨损。

作为本实用新型任一技术方案的可选实施方式，外关节件2包括外弧支架21以及与外弧支架21固定连接的外弧环22，外弧环22背离外弧支架21的一端形成外关节件2的第二端202，外弧支架21背离外弧环22的一端形成外关节件2的第一端201。上述结构的外关节件2便于加工、制造、装配。当然，外关节件2也可以为一体式结构或由更多结构件连接而成。本实用新型依靠内关节件1和外弧环22、外弧支架21形成的外壳可以避免内侧波纹管3薄壁件在安装和使用过程中可能受到的机械损伤。内关节件1上的密封圈在外弧环22和外弧支架21的内侧组成的球型面上运动，可以实现径向的万向转动，进行角度补偿。

作为本实用新型任一技术方案的可选实施方式，外关节件2还包括连接环5，外弧支架21与外弧环22嵌于连接环5之内且通过连接环5固定连接(优选为焊接)。

上述结构的连接环5与外弧支架21、外弧环22的连接面积均比较大，由此可以增大外弧支架21与外弧环22两者之间的连接强度。当然，外弧支架21与外弧环22也可以直接焊接在一起。

作为本实用新型任一技术方案的可选实施方式，波纹管连接装置还包括第一连接管61以及第二连接管62，其中：

第一连接管61、波纹管3与第二连接管62三者的内壁共同形成流体通道；第一连接管61与内关节件1的第一端101以及波纹管3(轴向方向上的一端)形成固定连接，第二连接管62与外关节件2的第一端201以及波纹管3(轴向方向上的另一端)形成固定连接。

第一连接管61以及第二连接管62可以扩大内关节件1、外关节件2与波纹管3之间的连接面积，进而提高内关节件1、外关节件2与波纹管3的连接可靠性。

作为本实用新型任一技术方案的可选实施方式，内关节件1的第一端101以及外关节件2的第一端201其各自均设置有沿其整个周向延伸的连接边缘12，且其各自均通过连接边缘12与波纹管3形成固定连接(优选为以焊接的方式形成固定连接)。连接边缘12的设置可以提高内关节件1的第一端101以及外关节件2的第一端201各自与波纹管3连接面积，从而可以有效地提高内关节件1、外关节件2与波纹管3之间的连接可靠性。

作为本实用新型任一技术方案的可选实施方式，内关节件1的第一端101以及外关节件2的第一端201优选为分别通过其上的连接边缘12与第一连接管61以及第二连接管62的周向外表面焊接固定。焊接固定的连接方式结构紧凑，连接可靠性更为理想。

作为本实用新型任一技术方案的可选实施方式，内关节件1以及外关节件2可以与波纹管的材料相同，也可以为其他金属材料。

下面结合附图图6～图9集中说明本实用新型实施例提供的优选技术方案提供的波纹管连接装置的组装方法：

由两个连接管分别和波纹管3两端焊接组成传统的膨胀节作为基础。外弧支架21与右侧连接管焊接，依靠另一侧悬空端面与波纹管3中心对齐定位，此时即球弧面中心与波纹管3中心对齐。将两个密封圈分别固定在内关节件1的两个凹槽里，将内关节件1平行插入外弧支架21至抵住为止，将内关节件1与左侧连接管焊接固定。套上外弧环22和连接环5使外弧环22与外弧支架21贴合，并将连接环5与两边焊接固定。

本实用新型可以实现任一径向角度的补偿功能，并使波纹管3进行角度位移，使波纹管连接装置既能满足航空发动机空气管路的补偿要求，也增加了波纹管3的使用寿命。

在航空发动机用管路，尤其是空气导管上，运用本实用新型提供的波纹管连接装置可以对空气导管由于加工、安装和温度变化等情况所引起的应力和错位进行补偿，消除因此而产生的管路内应力，有效增强空气导管的自我调节能力，提升管路可靠性，同时可以提高管路安装制造的工艺性，有效避免管路强制安装的情况。有效地保证里航空发动机、飞机的安全。

上述本实用新型所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本实用新型才公开部分数值以举例说明本实用新型的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本实用新型创造保护范围的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

同时，上述本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

在本实用新型的描述中如果使用了术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等，那么上述术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的波纹管连接装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (11)

1.一种波纹管连接装置，其特征在于，包括内关节件(1)以及外关节件(2)，所述内关节件(1)与所述外关节件(2)各自均包括第一端以及第二端，其中：

所述内关节件(1)和/或所述外关节件(2)内设置有波纹管容纳空间，所述内关节件(1)的第一端(101)能与波纹管(3)的一端形成固定连接，所述外关节件(2)的第一端(201)能与所述波纹管(3)的另一端形成固定连接；

所述内关节件(1)的第二端(102)至少部分被包围在所述外关节件(2)的第二端(202)之内，所述内关节件(1)被包围在所述外关节件(2)的第二端(202)之内的部分能相对于所述外关节件(2)做万向转动。

2.根据权利要求1所述的波纹管连接装置，其特征在于，所述外关节件(2)的第二端(202)设置有内关节件防脱边沿。

3.根据权利要求1所述的波纹管连接装置，其特征在于，所述内关节件(1)被所述外关节件(2)的第二端(202)包围的部分与所述外关节件(2)的内表面滑动连接。

4.根据权利要求1所述的波纹管连接装置，其特征在于，所述内关节件(1)以及所述外关节件(2)均呈管状或环状。

5.根据权利要求4所述的波纹管连接装置，其特征在于，所述外关节件(2)的第二端(202)的内径小于所述内关节件(1)的第二端(102)的外径。

6.根据权利要求1所述的波纹管连接装置，其特征在于，所述内关节件(1)被所述外关节件(2)的第二端(202)包围的部分与所述外关节件(2)的内表面之间设置有密封结构(4)。

7.根据权利要求6所述的波纹管连接装置，其特征在于，所述密封结构(4)包括安装槽以及密封圈，所述安装槽设在所述内关节件(1)上，所述密封圈嵌于所述安装槽内，所述密封圈的外表面与所述外关节件(2)的内表面相抵接。

8.根据权利要求6所述的波纹管连接装置，其特征在于，所述密封结构(4)的数目为至少两个，其中一个所述密封结构(4)设置在所述内关节件(1)的第二端(102)与所述外关节件(2)的内表面之间，其中另一个所述密封结构(4)设置在所述内关节件(1)接近所述外关节件(2)的第二端(202)的区域与所述外关节件(2)的内表面之间。

9.根据权利要求1所述的波纹管连接装置，其特征在于，所述外关节件(2)包括外弧支架(21)以及与所述外弧支架(21)固定连接的外弧环(22)，所述外弧环(22)背离所述外弧支架(21)的一端形成所述外关节件(2)的第二端(202)，所述外弧支架(21)背离所述外弧环(22)的一端形成所述外关节件(2)的第一端(201)。

10.根据权利要求9所述的波纹管连接装置，其特征在于，所述外关节件(2)还包括连接环(5)，所述外弧支架(21)与所述外弧环(22)嵌于所述连接环(5)之内且通过所述连接环(5)固定连接。

11.根据权利要求1－10任一所述的波纹管连接装置，其特征在于，所述波纹管连接装置还包括第一连接管(61)以及第二连接管(62)，其中：所述第一连接管(61)、所述波纹管(3)与所述第二连接管(62)三者的内壁共同形成流体通道；

所述第一连接管(61)与所述内关节件(1)的第一端(101)以及所述波纹管(3)的一端形成固定连接，所述第二连接管(62)与所述外关节件(2)的第一端(201)以及所述波纹管(3)的另一端形成固定连接。