CN220769559U - 排气段承力机匣 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的在于提供一种排气段承力机匣，其构造有利于分段式机匣毛坯焊接成型。根据本实用新型的排气段承力机匣，其包括沿周向分开的多个扇形段，每个扇形段包括外环段、内环段和连接所述外环段和所述内环段的支板，至少一个扇形段包括至少两个支板，相邻扇形段之间由焊缝连接，所述焊缝为真空电子束焊接形成的焊缝。

Description

排气段承力机匣

技术领域

本实用新型涉及环形结构，其包括外环、内环连接在外环和内环之间的支板，尤其包括发动机的排气段承力机匣。

背景技术

涡轮风扇发动机或者其他类型的发动机的排气段承力机匣，属于发动机承力框架一部分，一方面将燃气从低压涡轮引导到尾喷排到发动机外，另一方面固定发动机支点轴承，将转子载荷传递到发动机安装节。排气段承力机匣一般包括外环、内环、多个支板、锥壁等结构。高温燃气在外环和内环形成的流道中进入尾喷段，内环和外环通过多个支板连接起来。内环连接后支点轴承座，将从轴承座来的载荷传递到支板、外环及发动机整个承力系统。内外环之间的支板一般为空心薄壁带叶型的结构，内部通有油管和通气管，支板除了承力也起到为油管和气管隔绝高温的作用。

排气段承力机匣通常尺寸较大，为了提高发动机效率、降低重量，承力机匣通常为薄壁结构，最薄处一般2mm左右。大尺寸、薄壁的承力机匣制造方法一般有整体铸造成型、分体铸造加焊接等两种途径。整体铸造成型方法制造大尺寸机匣，对铸造设备尺寸大小和最大浇铸重量有较高要求，尺寸越大、单个毛坯的合格率越低。

分体式铸造加焊接成整体是一种可行且成本低的制造途径，但机匣质量和可靠性容易受到焊缝工艺质量不稳定、焊接变形大的影响。以14个支板的排气段承力机匣为例，以每个支板作为一段分体结构时，每个支板都需要焊接，可能需要至少28条焊缝。然而，过多的焊缝带来较高的风险。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种排气段承力机匣，其构造有利于分段式机匣毛坯焊接成型。

根据本实用新型的排气段承力机匣，其包括沿周向分开的多个扇形段，每个扇形段包括外环段、内环段和连接所述外环段和所述内环段的支板，至少一个扇形段包括至少两个支板，相邻扇形段之间由焊缝连接，所述焊缝为真空电子束焊接形成的焊缝。

在一实施例中，每一个所述扇形段的外环段、内环段、支板都存在另一个所述扇形段的外环段、内环段、支板关于所述排气段承力机匣的直径成轴对称。

在一实施例中，所述扇形段为铸造件。

在一实施例中，所述排气段承力机匣分成四个扇形段，其中两个扇形段包括三个支板，另外两个扇形段包括四个支板。

在一实施例中，所述排气段承力机匣分成四个扇形段，其中一个扇形段包括三个支板，另外三个扇形段包括四个支板。

在一实施例中，所述焊缝位于相邻扇形段的外环段或内环段的周向的中间位置。

在一实施例中，所述排气段承力机匣还包括为圆环形的前安装边、后安装边，所述前安装边和所述后安装边配置成可作为工装箍紧焊接前的所述多个扇形段。

在一实施例中，所述前安装边和所述后安装边为锻造件。

在一实施例中，所述排气段承力机匣还包括起吊用装置，所述起吊用装置设置在同一个所述扇形段的所述外环段上。

至少一个扇形段包括至少两个支板，相邻扇形段之间由焊缝连接，所述焊缝为真空电子束焊接形成的焊缝，相对于传统的分段毛坯加焊接方法，减小了焊缝数量，提高了制造工艺质量和可靠性。

附图说明

本实用新型的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1是排气段承力机匣的主视图；

图2是排气段承力机匣的立体图；

图3是具有更多附图标记的排气段承力机匣的主视图；

图4是排气段承力机匣的轴向的局部剖视图；

图5是单个扇形段的示意图；

图6是单个扇形段的端侧正投影视图；

图7是上流道面在焊接时的真空电子束方向示意图；

图8是下流道面在焊接时的真空电子束方向示意图；

图9是前安装边的轴向剖面图；

图10是后安装边的轴向剖面图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。提供每个示例是为了解释本发明，而不是限制本发明。事实上，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以在本发明中进行各种修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以与另一个实施例一起使用，以产生又一个实施例。因此，本发明旨在覆盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的这些修改和变化。

图1和图2示出了排气段承力机匣0。图3在图1的基础上增加了更多的附图标记。排气段承力机匣0包括沿周向分开的多个扇形段1、2、4。图5示出了一个扇形段，其大致对应图3中的扇形段2，其他的扇形段也可参照理解，每个扇形段1、2、或4包括外环段31、内环段32和连接外环段31和内环段32的支板33。扇形段1包括三个支板33，且外环段31上设置有三个起吊用装置，吊用装置的一个例子是吊耳。两个扇形段2左右对称分部，包括四个支板33.扇形段4包括三个支板33，如果不考虑吊耳，扇形段1和扇形段4是彼此对称的结构。图中以14支板的承力机匣为例进行说明，但本实用新型的实施不限于此，例如含15支板的承力机匣的扇形段可以包括含3支板的一个扇形段，含4支板的三个扇形段。在另一实施例中，扇形段的划分可以是至少一个扇形段包括至少两个支板。如图3所示，相邻扇形段1、2、或4之间由焊缝11、12、13、14、15、16、17、18连接，所述焊缝为真空电子束焊接形成的焊缝。相对于其他焊缝，真空电子束焊缝的宽度窄、熔接深度深，深宽比大，并且焊接变形小。选用真空电子束焊缝连接相邻的扇形段是容许扇形段包括多个支板的前提，如此，使得排气段承力机匣的分体成型具有焊缝数量少的特点。相对于传统的分段排气段承力机匣，减小了焊缝数量，提高了制造工艺质量和可靠性。过多的焊缝带来较高的风险，即使工艺过程中发现了焊接质量问题，随之带来的补焊工序需要大量的人工操作和反复检验，这将一定程度降低生产效率。因此选用真空电子束焊缝连接，可提供合理的承力机匣分段结构形式，尽可能的控制焊缝数量和焊接位置，将提高工艺方法可靠性和效率，并提高零件服役的可靠性。

如图3所示，每一个所述扇形段的外环段、内环段、支板都存在另一个所述扇形段的外环段、内环段、支板关于所述排气段承力机匣的直径成轴对称。例如，左右两个扇形段2的外环段、内环段、支板关于排气段承力机匣0的垂直方向的直径彼此对称。扇形段1和扇形段4的外环段、内环段、支板关于排气段承力机匣0的水平方向的直径彼此对称。对称结构可改善分体结构焊接成的结构整体的受力状态，减少变形，提高排气段承力机匣的零件可靠性。

可选地，所述扇形段为铸造件。单个铸件的生成产本低、合格率较高，铸件机加工后通过焊接成为整体，因此适合超大尺寸的承力机匣。

如图3和图5所示，焊缝11、12、13、14、15、16、17、18位于相邻扇形段的外环段或内环段的周向的中间位置。真空电子束焊缝的形成尽可能需要被焊接的两部分厚度、截面形状一致，选择中间位置有利于形成高质量的真空电子束焊缝。

如图4、图9和图10所示，排气段承力机匣0还包括为圆环形的前安装边9、后安装边6。前安装边9、后安装边6用于连接发动机的低压涡轮机匣和发动机尾喷。前后安装边与四个扇形段的上流道为焊接连接。前安装边9和后安装边6配置成可作为工装箍紧焊接前的扇形段1、2、4。利用前安装边9、后安装边6为工装，有利于提高扇形段1、2、4的装配精度，减少额外工装的加工成本。

可选地，前安装边9、后安装边6为锻造件。在焊接前对与扇形段焊接的一侧(见9和图10中面h、i)进行加工，加工后厚度与扇形段的面e、f处厚度接近，保证真空电子束焊的工艺性。

用于排气段承力机匣0的制造方法的示例如后所述。

四件扇形段每件通过铸造成型。包含3个支板和4个支板的扇形件，外环面带吊耳的3个支板扇形段，均单独通过铸造部件完成。

对于单个零件在焊接前加工六处侧面(如图5中6个面a，b,c,d,e,f)，加工面a、b、c、d后，两两扇形段之间面a与b、面c与d能拼接。四件拼接后形成完整环流道。对面e、f保留余量，在焊成整圈后加工去除。

四件扇形段焊接前箍成整圈，可选用前安装边9、后安装边6来箍紧，相邻两件之间通过真空电子束焊接连接成整圆。两件扇形段之间两条焊缝，图3示出了焊缝11、12、13、14、15、16、17、18。外环段即上流道焊接时的真空电子束焊接方向示意见图7。内环段即下流道焊接时的真空电子束焊接方向示意见图8。

加工去除整环框架上前后过渡边上的余量(如图6中e、f面)。对焊接后的整圆框架测量前后过渡段e、f的圆度，对偏差较大处通过固定工装进行调整，满足后面前后安装边焊接时形状要求。

加工去除e、f处多余材料，使整圆框架具备与安装边焊接条件。前后安装边通过真空电子束焊焊接到整环框架。框架上的面e与前安装边的面h焊接，面f与后安装边的面i焊接。

焊接完成后的框架进行去应力热处理，释放焊接应力。随后排气段承力机匣分段焊接制造工序结束。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (9)

1.排气段承力机匣，其特征在于，包括沿周向分开的多个扇形段，每个扇形段包括外环段、内环段和连接所述外环段和所述内环段的支板，至少一个扇形段包括至少两个支板，相邻扇形段之间由焊缝连接，所述焊缝为真空电子束焊接形成的焊缝。

2.如权利要求1所述的排气段承力机匣，其特征在于，每一个所述扇形段的外环段、内环段、支板都存在另一个所述扇形段的外环段、内环段、支板关于所述排气段承力机匣的直径成轴对称。

3.如权利要求1或2所述的排气段承力机匣，其特征在于，所述扇形段为铸造件。

4.如权利要求1或2所述的排气段承力机匣，其特征在于，所述排气段承力机匣分成四个扇形段，其中两个扇形段包括三个支板，另外两个扇形段包括四个支板。

5.如权利要求1或2所述的排气段承力机匣，其特征在于，所述排气段承力机匣分成四个扇形段，其中一个扇形段包括三个支板，另外三个扇形段包括四个支板。

6.如权利要求1或2所述的排气段承力机匣，其特征在于，所述焊缝位于相邻扇形段的外环段或内环段的周向的中间位置。

7.如权利要求1或2所述的排气段承力机匣，其特征在于，所述排气段承力机匣还包括为圆环形的前安装边、后安装边，所述前安装边和所述后安装边配置成可作为工装箍紧焊接前的所述多个扇形段。

8.如权利要求7所述的排气段承力机匣，其特征在于，所述前安装边和所述后安装边为锻造件。

9.如权利要求1或2所述的排气段承力机匣，其特征在于，所述排气段承力机匣还包括起吊用装置，所述起吊用装置设置在同一个所述扇形段的所述外环段上。