JP2004360919A - フルポート型外部ジンバル式継手 - Google Patents

Abstract

【課題】 ダクト接続部分をフレキシブルに結合するジンバル式継手（１０）を提供する。
【解決手段】 前部及び後部シュラウド（２６及び２８）は、ラグ（３６、３８、４６、４８）を備えたクレビス（３２、３４）を有し、雌ネジ穴（８０）が、ラグを貫通して配置される。ラグの周りを囲むリング（５８）は、座ぐり穴（６０）を有する。座ぐり穴は、雌ネジ穴の１つと整列する。頭部（７２）及び該頭部から内向きに延びる軸部（７６）を有するピン（７０）は、頭部が座ぐり穴に嵌合する。軸部の雄ネジ部分（７９）は、ラグの雌ネジ穴にネジ係合する。キー（８４）は、頭部を貫通しかつ雄ネジ部分の雄ネジ（９０）と雌ネジ穴の雌ネジ（９２）との相互ネジ係合部分（８８）を貫通して内向きに延びるキー穴（８６）を通して配置される。耐摩耗ブッシュ（９４）が、座ぐり穴内で頭部とリング（５８）との間に配置される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ダクト接続するための継手組立体に関し、より具体的には、ダクト接続セクション、さらに詳しくは高圧の航空機用のダクト接続セクションを、該ダクト接続セクションが継手において互いに対して回転できるように互いに可撓的に（フレキシブルに）結合するために用いるジンバル式継手に関する。

ガスタービンエンジンは、航空機におけるようなエンジン及び／又は他の外部用途の様々な部分で用いるためにダクトで送給される極めて高い圧力の空気を生成する。高圧ダクト類は、該ダクト類が用いられる様々な航空機並びに他のハードウェア及び機械の不規則な内部通路に適応するためにフレキシブル継手を有する必要がある場合が多い。この要件を満たすために、ダクト接続セクションは、ダクト類の取付け及びエンジン作動時におけるダクト類の作動の間に必要な可撓性が得られるジンバル式継手によって結合される場合が多い。このような継手はまた、特に航空機におけるエンジン作動時にダクト類が作動応力を受けた場合に、ダクト類の限られた自由度の動きを許す。高温及び圧力変動により、ダクト類及び継手に応力が生じる場合がある。ジンバル式継手は、ダクト類が応力を吸収するために回転することを可能にする。

高温高圧の流れに適応するジンバル式継手がこれまで開発されてきたが、それら継手は該継手の中央部に狭い面積部分を有しており、この狭い面積部分が、流れを制限してダクト内の流れ損失を引き起こす。軽量、小型かつ強度のある高温高圧流用のジンバル式継手を得ることは望ましい。補修のために組立て及び分解するのが容易なジンバル式継手を得ることは望ましい。以前の設計では、それを通してジンバルピンが配置される穴を有するクレビスのラグに曲がりが生じていた。一部の曲がりでは、該曲がりにより継手が吸収することができる回転量が制限されるだけでなくピンが脱落することもあった。さらに、シールのベローズと継手の前部及び後部シュラウドとの間の極めて緊密なシールを得ることも望ましい。

ジンバル式継手は、前部及び後部シュラウド内部で半径方向に取付けられた、継手中心線の周りを囲む環状のベローズシールを含む。前部及び後部シュラウドは、ラグと該ラグを貫通して配置されたネジ穴とを備えたクレビスを有する。リングが、ラグの周りを囲むすなわち該ラグの周りで境界となる。頭部及び該頭部から内向きに延びる軸部を有するピンが、リングをラグに固定する。軸部の雄ネジ部分は、第１及び第２の前部ラグ並びに第１及び第２の後部ラグの各々内の雌ネジ穴にネジ係合する。

リングは座ぐり穴を有し、該座ぐり穴の各々は、広い半径方向外側セクションと狭い半径方向内側セクションとを有し、ネジ穴の１つと整列している。ピン頭部の各々は、４つの座ぐり穴の各対応する広い半径方向外側セクション内に配置された比較的広い外側セクションと該４つの座ぐり穴の各対応する狭い半径方向内側セクション内に配置された比較的狭い内側セクションとを含む。キーが、頭部の各々を貫通しかつピンの雄ネジ部分の各々の雄ネジと雌ネジ穴の各々の雌ネジとの相互ネジ係合部分を貫通して内向きに延びるキー穴を通して配置される。

ジンバル式継手の１つの例示的な実施形態では、キーは、継手中心線に対して垂直なピン中心線に対して傾斜しかつ頭部の各々と相互ネジ係合部分とを貫通して配置される。ジンバル式継手の別の例示的な実施形態は、各ピン軸部上に圧入されかつ４つの座ぐり穴の各々内で頭部の各々とリングとの間に配置された耐摩耗ブッシュを含む。

本発明の上記の態様及び他の特徴を、添付の図面に関連してなされる以下の説明において説明する。

図１及び図３にはジンバル式継手１０を示し、該ジンバル式継手１０は、前部及び後部円筒形シールセクション１６及び１８間で継手中心線２０の周りを囲む中央セクションベローズ１４を有する環状のベローズシール１２を含む。前部及び後部円筒形シールセクション１６及び１８は、それぞれ前部及び後部シュラウド２６及び２８の前部及び後部シュラウド環状セクション２２及び２４内部にかつ該前部及び後部シュラウド環状セクションに対して取付けられる。前部及び後部シュラウド２６及び２８は、それぞれ前部及び後部クレビス３２及び３４を有する。前部及び後部クレビス３２及び３４は、互いに９０°の間隔を置いて配置される。前部クレビス３２は、前部シュラウド環状セクション２２の前部周辺部４０の周りで１８０°の間隔を置いて配置された第１及び第２の前部ラグ３６及び３８を有する。後部クレビス３４は、後部シュラウド環状セクション２４の後部周辺部５０の周りで１８０°の間隔を置いて配置された第１及び第２の後部ラグ４６及び４８を有する。

さらに図５を参照すると、雌ネジ穴８０が、第１及び第２の前部ラグ３６及び３８を貫通し、また第１及び第２の後部ラグ４６及び４８を貫通して配置される。リング５８が、第１及び第２の前部ラグ３６及び３８並びに第１及び第２の後部ラグ４６及び４８の周りで境界となりすなわちそれらを囲む。４つの座ぐり穴６０が、リング５８の周りに９０°の間隔で該リングを貫通して配置される。図５、図６及び図７を参照すると、座ぐり穴６０の各々は、広い半径方向外側セクション６４と狭い半径方向内側セクション６８とを有し、また座ぐり穴６０の各々は、雌ネジ穴８０の１つと整列する。

図２、図５、図６及び図７を参照すると、それから内向きに延びる軸部７６を備えた頭部７２を有する４つのピン７０が、座ぐり穴６０を通して配置される。頭部７２の各々は、４つの座ぐり穴６０の広い半径方向外側セクション６４の各対応するセクション内に配置された比較的広い外側セクション７４と該４つの座ぐり穴６０の狭い半径方向内側セクション６８の各対応するセクション内に配置された比較的狭い内側セクション７８とを含む。軸部７６の雄ネジ部分７９は、第１及び第２の前部ラグ３６及び３８並びに第１及び第２の後部ラグ４６及び４８の各々内の雌ネジ穴８０にネジ係合（螺合）する。ピン７０は、リング５８をラグに固定する厚いラグにネジ係合する。このことにより、ピンを保持し、従ってピンがリングから抜け落ちるのを防止するだけでなく、各ラグが半径方向内向きに曲がり、一つ又はそれ以上のピンが高い圧力により離脱するのも防止する。第１及び第２の前部ラグ３６及び３８並びに第１及び第２の後部ラグ４６及び４８内に雌ネジ穴８０を設置することで、ピン７０を最終作業としてリング５８の外側から組付けることが可能になる。このことにより、ベローズ１４をフルポートまたは高流量継手を形成するのに充分な大きさにすることが可能になる。ベローズは、組立て時予め圧縮されるように圧縮しなければならず、その後ピンが取付けられる。

ジンバル式継手１０のこの例示的な実施形態はさらに、図２、図４及び図６に示した、頭部７２の各々を貫通しかつ雄ネジ部分７９の各々の雄ネジ９０と雌ネジ穴８０の各々の雌ネジ９２との相互ネジ係合部分８８を貫通して内向きに延びるキー穴８６を通して配置されたキー８４を含む。ピン７０は、継手中心線２０に対して垂直なピン中心線１００を有し、キー穴８６及びキー８４は、頭部７２の各々と相互ネジ係合部分８８とを貫通してピン中心線１００に平行に配置される。図８及び図９に示す１つの別の実施形態では、キー穴８６及びキー８４は、ピン中心線１００に対して鋭角Ａで配置される。

ピン７０を所定の位置にネジ係合させた後に、ピンの上端内のキー穴８６の一部分である予め穿孔した穴が、雄ネジ９０と雌ネジ９２との相互ネジ係合部分８８内に延びるように一層深く再穿孔されて、キー穴８６全体を形成する。キーは、キー穴内に配置さかつピンの上端に溶接される。ピン７０の雄ネジ９０は、ラグ内の雌ネジ穴８０の雌ネジ９２に対して動けなくなり、ピンが抜け出ることはあり得ない。

図１〜図７に示すジンバル式継手１０の例示的な実施形態は、４つの座ぐり穴６０の各々内で頭部７２の各々とリング５８との間に配置された、耐摩耗スリーブとも呼ばれる耐摩耗ブッシュ９４を含む。耐摩耗ブッシュ９４は、段が付けられて座ぐり穴６０と頭部７２との間の空間にほぼ一致しており、従ってこれもまた広い半径方向外側セクション１６４と比較的狭い内側セクション１６６を有する。各耐摩耗ブッシュ９４は、各ピン軸部７６に軽く圧入されて相対運動を排除する。耐摩耗ブッシュ９４のピン軸部７６上への圧入により、すべての摩耗がブッシュとリング穴６０との間で起こるようにする。回しスロット９８が、頭部７２の各々内に設置される。キー穴８６及びキー８４は、頭部７２の回しスロットの底面１０４から該頭部７２を貫通して内向きに延び、キー８４が頭部７２に溶接される。耐摩耗ブッシュ９４は、ピン７０が作られているものよりも硬質の材料であるＬ−６０５のようなコバルトを含む材料で作られる。このことにより、一般的にＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）７１８のようなニッケル合金で作られたリング５８の荷重支持面に対する摩耗が減少する。耐摩耗ブッシュ９４の段付き形状により、ピンが高圧状態においてリングを通して引き出されるのを防止しかつ組立て時における一層容易なネジ係合を可能にする。

図１、図３及び図４を参照すると、ジンバル式継手１０の例示的な実施形態はさらに、前部及び後部円筒形ライナセクション１１０及び１１２を有しかつそれぞれ前部及び後部シュラウド２６及び２８の前部及び後部シュラウド環状セクション２２及び２４内部に配置された環状の前部及び後部ライナ１０６及び１０８を含む。前部及び後部円筒形シールセクション１６及び１８間にベローズ１４を備えた環状のベローズシール１２は、半径方向にそれぞれ環状の前部及び後部ライナ１０６及び１０８と前部及び後部シュラウド２６及び２８との間に配置される。

環状の前部及び後部延長部１１４及び１１６は、それぞれ前部及び後部ライナ１０６及び１０８から半径方向内側に垂下する。前部及び後部延長部１１４及び１１６は、円筒形部分１２４に連なる円錐形ウェブ部分１２２を含む。本明細書では前部及び後部シーム溶接部１１８及び１２０として示した環状の接合部は、前部及び後部円筒形ライナセクション１１０及び１１２、前部及び後部シュラウド環状セクション並びにそれらの間の前部及び後部円筒形シールセクション１６及び１８を互いに接合する。第１及び第２の前部ラグ３６及び３８並びに第１及び第２の後部ラグ４６及び４８は、それぞれ前部及び後部シュラウド環状セクション２２及び２４から離れるように軸方向にかつ該前部及び後部シュラウド環状セクションの半径方向外側に延びる。ベローズ１４は、半径方向にラグ３６、３８、４６及び４８と前部及び後部延長部１１４及び１１６の円錐状ウェブ１２２及び円筒形部分１２４との間に配置される。

本発明の好ましい実施形態を本発明の原理を説明するために詳しく説明してきたが、特許請求の範囲に記載した本発明の技術的範囲から逸脱することなく、この好ましい実施形態に対して様々な変更または修正を加えることができることを理解されたい。なお、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。

フルポート型外部ジンバル式継手の斜視図。 図１に示すジンバル式継手のピン、スリーブ及び固定キーの部分分解斜視図。 図１に示すジンバル式継手のベローズシール、前部及び後部シュラウド並びに前部及び後部ライナの分解図。 ジンバル式継手内のピンを通して切断した、図１に示すジンバル式継手の円周方向断面図。 ジンバル式継手の軸線に沿ってかつピンを通して切断した、図１に示すジンバル式継手の断面図。 図４に示すジンバル式継手内の固定キーを通して切断した、ピンの断面図。 図６に示す図に対して横方向の、ピンの断面図。 フルポート型外部ジンバル式継手の別のジンバル式継手における別のピン及び固定キーの斜視図。 ジンバル式継手の軸線に沿ってかつピンを通して切断した、図６に示す別のジンバル式継手の断面図。

符号の説明

１０ ジンバル式継手
１２ ベローズシール
１４ ベローズ
２０ 継手中心線
２６ 前部シュラウド
２８ 後部シュラウド
３２ 前部クレビス
３４ 後部クレビス
３６、３８ 前部ラグ
４６、４８ 後部ラグ
５８ リング
６０ 座ぐり穴
７０ ピン
７２ ピンの頭部
７６ ピンの軸部
８０ ネジ穴
８４ キー
８８ 相互ネジ係合部分
９４ 耐摩耗ブッシュ
９８ 回しスロット
１００ ピン中心線
１０６ 前部ライナ
１０８ 後部ライナ
１１８ 前部シーム溶接部
１２０ 後部シーム溶接部

Claims (10)

1. ラグ（３６、３８、４６、４８）を備えたクレビス（３２及び３４）を有する前部及び後部シュラウド（２６及び２８）内部に取付けられた、継手中心線（２０）の周りを囲む環状のベローズシール（１２）と、
   前記ラグ（３６、３８、４６、４８）の周りを囲むリング（５８）と、
   前記リング（５８）を前記クレビス（３２及び３４）のラグ（３６、３８、４６、４８）に固定する、頭部（７２）及び該頭部から内向きに延びる軸部（７６）を有するピン（７０）と、
   第１及び第２の前部ラグ（３６及び３８）並びに第１及び第２の後部ラグ（４６及び４８）の各々内の雌ネジ穴（８０）にネジ係合した、前記軸部（７６）の雄ネジ部分（７９）と、
   を含むジンバル式継手（１０）。
2. 前記雌ネジ穴（８０）がラグ（３６、３８、４６、４８）を貫通して配置され、
   前記リング（５８）内に座ぐり穴（６０）が設けられ、
   前記座ぐり穴（６０）の各々が、広い半径方向外側セクション（６４）と狭い半径方向内側セクション（６８）とを有し、
   前記座ぐり穴（６０）の各々が、前記ネジ穴（８０）の１つと整列し、
   前記頭部（７２）の各々が、４つの座ぐり穴（６０）の前記広い半径方向外側セクション（６４）のうちの各対応するセクション内に配置された比較的広い外側セクション（７４）と該４つの座ぐり穴（６０）の前記狭い半径方向内側セクション（６８）のうちの各対応するセクション内に配置された比較的狭い内側セクション（７８）とを含み、
   前記頭部（７２）の各々を貫通しかつ前記雄ネジ部分（７９）の各々の雄ネジ（９０）と前記雌ネジ穴（８０）の各々の雌ネジ（９２）との相互ネジ係合部分（８８）を貫通して内向きに延びるキー穴（８６）を通してキー（８４）が配置されている、
   請求項１記載のジンバル式継手（１０）。
3. 前記継手中心線（２０）に対して垂直なピン中心線（１００）をさらに含み、前記キー（８４）が、前記ピン中心線（１００）に対して傾斜して前記頭部（７２）の各々と前記相互ネジ係合部分（８８）とを貫通して配置されている、請求項２記載のジンバル式継手（１０）。
4. 前記４つの座ぐり穴（６０）の各々内で前記頭部（７２）の各々とリング（５８）との間に配置された耐摩耗ブッシュ（９４）をさらに含む、請求項３記載のジンバル式継手（１０）。
5. ジンバル式継手（１０）であって、
   前部及び後部円筒形シールセクション（１６及び１８）間に継手中心線（２０）の周りを囲むベローズ（１４）を有する環状のベローズシール（１２）を含み、
   前記前部及び後部円筒形シールセクション（１６及び１８）が、それぞれ前部及び後部シュラウド（２６及び２８）の前部及び後部シュラウド環状セクション（２２及び２４）内部にかつ該前部及び後部シュラウド環状セクションに対して取付けられ、
   前記前部及び後部シュラウド（２６及び２８）が、それぞれ前部及び後部クレビス（３２及び３４）を有し、
   前記前部クレビス（３２）が、前記前部シュラウド環状セクション（２２）の前部周辺部（４０）の周りで１８０°の間隔を置いて配置された第１及び第２の前部ラグ（３６及び３８）を有し、
   前記後部クレビス（３４）が、前記後部シュラウド環状セクション（２４）の後部周辺部（５０）の周りで１８０°の間隔を置いて配置された第１及び第２の後部ラグ（４６及び４８）を有しており、
   該ジンバル式継手（１０）がさらに、
   前記第１及び第２の前部ラグ（３６及び３８）の各々と前記第１及び第２の後部ラグ（４６及び４８）の各々とを貫通して配置された雌ネジ穴（８０）と、
   前記第１及び第２の前部ラグ（３６及び３８）と前記第１及び第２の後部ラグ（４６及び４８）との周りを囲むリング（５８）と、
   各々が広い半径方向外側セクション（６４）と狭い半径方向内側セクション（６８）とを有しかつ前記ネジ穴（８０）の１つと整列した、前記リング（５８）内の４つの座ぐり穴（６０）と、
   頭部（７２）及び該頭部から内向きに延びる軸部（７６）を有する４つのピン（７０）と、を含み、
   前記頭部（７２）の各々が、４つの座ぐり穴（６０）の前記広い半径方向外側セクション（６４）のうちの各対応するセクション内に配置された比較的広い外側セクション（７４）と該４つの座ぐり穴（６０）の前記狭い半径方向内側セクション（６８）のうちの各対応するセクション内に配置された比較的狭い内側セクション（７８）とを含み、
   前記軸部（７６）の雄ネジ部分（７９）が、前記第１及び第２の前部ラグ（３６及び３８）並びに前記第１及び第２の後部ラグ（４６及び４８）の各々内の雌ネジ穴（８０）にネジ係合している、
   ジンバル式継手（１０）。
6. 前記頭部（７２）の各々を貫通しかつ前記雄ネジ部分（７９）の各々の雄ネジ（９０）と前記雌ネジ穴（８０）の各々の雌ネジ（９２）との相互ネジ係合部分（８８）を貫通して内向きに延びるキー穴（８６）を通して配置されたキー（８４）をさらに含む、請求項５記載のジンバル式継手（１０）。
7. 前記継手中心線（２０）に対して垂直なピン中心線（１００）をさらに含み、前記キー（８４）が、前記ピン中心線（１００）に対して傾斜して前記頭部（７２）の各々と前記相互ネジ係合部分（８８）とを貫通して配置されている、請求項６記載のジンバル式継手（１０）。
8. ジンバル式継手（１０）であって、
   継手中心線（２０）の周りをそれぞれ囲む前部及び後部シュラウド環状セクション（２２及び２４）を有する環状の前部及び後部シュラウド（２６及び２８）と、
   それぞれ前記前部及び後部シュラウド環状セクション（２２及び２４）内部に配置された前部及び後部円筒形ライナセクション（１１０及び１１２）を有する環状の前部及び後部ライナ（１０６及び１０８）と、
   前部及び後部円筒形シールセクション（１６及び１８）間に、それぞれ前記環状の前部及び後部ライナ（１０６、１０８）と前記前部及び後部シュラウド（２６及び２８）との間に配置されたベローズ（１４）を有する環状のベローズシール（１２）と、
   それぞれ前記前部及び後部ライナ（１０６及び１０８）から半径方向内側に垂下した環状の前部及び後部延長部（１１４及び１１６）と、
   前記前部及び後部円筒形ライナセクション（１１０及び１１２）、前記前部及び後部シュラウド環状セクション並びにそれらの間の前記前部及び後部円筒形シールセクション（１６及び１８）を互いにシールする環状の前部及び後部接合部（１１８及び１２０）と、を含み、
   前記前部及び後部シュラウド（２６及び２８）が、それぞれ前部及び後部クレビス（３２及び３４）を有し、
   第１及び第２の前部ラグ（３６及び３８）が、前記前部シュラウド環状セクション（２２）の前部周辺部（４０）の周りで１８０°の間隔を置いて配置され、
   第１及び第２の後部ラグ（４６及び４８）が、前記後部シュラウド環状セクション（２４）の後部周辺部（５０）の周りで１８０°の間隔を置いて配置され、
   前記第１及び第２の前部ラグ（３６及び３８）並びに前記第１及び第２の後部ラグ（４６及び４８）が、それぞれ前記前部及び後部シュラウド環状セクション（２２及び２４）から軸方向に離れるようにかつ該前部及び後部シュラウド環状セクションの半径方向外側に延び、
   前記ベローズ（１４）が、半径方向に前記ラグ（３６、３８、４６、４８）と前記前部及び後部延長部（１１４及び１１６）との間に配置されており、
   該ジンバル式継手（１０）がさらに、
   前記第１及び第２の前部ラグ（３６及び３８）の各々と前記第１及び第２の後部ラグ（４６及び４８）の各々とを貫通して配置された雌ネジ穴（８０）と、
   前記第１及び第２の前部ラグ（３６及び３８）と前記第１及び第２の後部ラグ（４６及び４８）との周りを囲むリング（５８）と、
   各々が広い半径方向外側セクション（６４）と狭い半径方向内側セクション（６８）とを有しかつ前記ネジ穴（８０）の１つと整列した、前記リング（５８）内の４つの座ぐり穴（６０）と、
   頭部（７２）及び該頭部から内向きに延びる軸部（７６）を有する４つのピン（７０）と、を含み、
   前記頭部（７２）の各々が、４つの座ぐり穴（６０）の前記広い半径方向外側セクション（６４）のうちの各対応するセクション内に配置された比較的広い外側セクション（７４）と該４つの座ぐり穴（６０）の前記狭い半径方向内側セクション（６８）のうちの各対応するセクション内に配置された比較的狭い内側セクション（７８）とを含み、
   前記軸部（７６）の雄ネジ部分（７９）が、前記第１及び第２の前部ラグ（３６及び３８）並びに前記第１及び第２の後部ラグ（４６及び４８）の各々内の雌ネジ穴（８０）にネジ係合している、
   ジンバル式継手（１０）。
9. 前記頭部（７２）の各々を貫通しかつ前記雄ネジ部分（７９）の各々の雄ネジ（９０）と前記雌ネジ穴（８０）の各々の雌ネジ（９２）との相互ネジ係合部分（８８）を貫通して内向きに延びるキー穴（８６）を通して配置されたキー（８４）をさらに含む、請求項８記載のジンバル式継手（１０）。
10. 前記キー（８４）がそれに対して傾斜して前記頭部（７２）の各々と前記相互ネジ係合部分（８８）とを貫通して配置されている、前記継手中心線（２０）に対して垂直なピン中心線（１００）と、
    前記４つの座ぐり穴（６０）の各々内で前記頭部（７２）の各々とリング（５８）との間に配置された耐摩耗ブッシュ（９４）と、
    前記頭部（７２）の各々を貫通しかつ前記雄ネジ部分（７９）の各々の雄ネジ（９０）と前記雌ネジ穴（８０）の各々の雌ネジ（９２）との相互ネジ係合部分（８８）を貫通して内向きに延びるキー穴（８６）を通して配置されたキー（８４）と、
    をさらに含む、請求項９記載のジンバル式継手（１０）。

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