TW200538630A - A fastener assembly for attaching a non-metal component to a metal component - Google Patents

A fastener assembly for attaching a non-metal component to a metal component Download PDF

Info

Publication number
TW200538630A
TW200538630A TW094108274A TW94108274A TW200538630A TW 200538630 A TW200538630 A TW 200538630A TW 094108274 A TW094108274 A TW 094108274A TW 94108274 A TW94108274 A TW 94108274A TW 200538630 A TW200538630 A TW 200538630A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
metal element
feature
fastening member
assembly
base
Prior art date
Application number
TW094108274A
Other languages
English (en)
Inventor
Jamie A Arbona
Donald W Peters
Robert J Miller
Original Assignee
United Technologies Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by United Technologies Corp filed Critical United Technologies Corp
Publication of TW200538630A publication Critical patent/TW200538630A/zh

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B5/00Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
    • F16B5/02Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of fastening members using screw-thread
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B35/00Screw-bolts; Stay-bolts; Screw-threaded studs; Screws; Set screws
    • F16B35/04Screw-bolts; Stay-bolts; Screw-threaded studs; Screws; Set screws with specially-shaped head or shaft in order to fix the bolt on or in an object
    • F16B35/06Specially-shaped heads
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D29/00Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof
    • B62D29/04Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof predominantly of synthetic material
    • B62D29/048Connections therefor, e.g. joints
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B37/00Nuts or like thread-engaging members
    • F16B37/04Devices for fastening nuts to surfaces, e.g. sheets, plates
    • F16B37/045Devices for fastening nuts to surfaces, e.g. sheets, plates specially adapted for fastening in channels, e.g. sliding bolts, channel nuts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B5/00Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
    • F16B5/02Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of fastening members using screw-thread
    • F16B5/0241Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of fastening members using screw-thread with the possibility for the connection to absorb deformation, e.g. thermal or vibrational
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B2200/00Constructional details of connections not covered for in other groups of this subclass
    • F16B2200/30Dovetail-like connections
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B2200/00Constructional details of connections not covered for in other groups of this subclass
    • F16B2200/85Ceramic-to-metal-connections
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49826Assembling or joining
    • Y10T29/49947Assembling or joining by applying separate fastener
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49826Assembling or joining
    • Y10T29/49947Assembling or joining by applying separate fastener
    • Y10T29/49948Multipart cooperating fastener [e.g., bolt and nut]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T403/00Joints and connections
    • Y10T403/75Joints and connections having a joining piece extending through aligned openings in plural members

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Connection Of Plates (AREA)
  • Vehicle Interior And Exterior Ornaments, Soundproofing, And Insulation (AREA)
  • Fire-Detection Mechanisms (AREA)
  • Vehicle Step Arrangements And Article Storage (AREA)
  • Stored Programmes (AREA)
  • Slide Fasteners, Snap Fasteners, And Hook Fasteners (AREA)

Description

200538630 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於燃氣渦輪發動機緊結件,且更特定言 之,係有關用於接合由相異材料所製成之諸元件的燃氣渦 輪發動機緊結件。 【先前技術】 一典型之燃氣渦輪發動機均係在極端惡劣之環境中操 作,而該環境之特徵係非常高溫與振動。一傳統之燃氣渦 輪發動機包括一用於壓縮進入空氣之壓縮機、一用於將壓 縮機壓縮後流出之空氣與燃料混合並燃燒之燃燒室、一用 於膨脹熱氣以產生推進發動機之推力的輪機、及一用於使 熱氣流出發動機之排氣噴嘴。因此,排氣喷嘴必須適應流 出發動機之極熱空氣。 在軍事操作中,可避免被雷達所偵測之飛機設計已成為 -項重要的議題。飛機可保持不被㈣之能力(亦稱為飛機 之特徵徑跡)取決於飛機之整體幾何外形與飛機之製造材 料為使被谓測到可能性減至最低,較佳的是消除在發動 機元件之間的間隙以達到發動機外表形狀的某種程度之平 滑度。此外,較佳的是能避免在發動機之外側表面使用金 其他發_設料所要考慮之 與避免某些發動機元件暴露於熱氣下。可承受高溫::曳:属 型材料為陶莞基複合(或CMC) 。 ;'m 複合材料元件接合至全屬元件上’、,、而,很難將陶莞基 '屬7°件上。將陶莞基複合材料接合 W0254.doc 200538630 f金屬s件上之—障礙在於該等材料具有不同的熱膨服。 -般而t ’由於不同的熱膨脹特性,將絲在燃氣渦輪發 動機中接合或結合不同之材料。 【發明内容】 依據本發明,一種用於將一非金屬元件接合至一金屬元 件上之緊結件總成包括一具有一基座部分與一凸出部分之 緊結件’且該基座部分具有_形狀,其可互補配接一形成 在該非金屬元件内之接合特徵,以使得該基座部分可被固 :在非金屬兀件之内。該凸出部分包括一底座端與一末梢 山& /末梢端包括-帶螺紋之部位。該緊結件總成亦包括 繫緊扁置’其用於接合至緊結件之凸出部分的帶螺紋部 位上以使侍一旦緊結件之基座部分被配接至非金屬元件 之接合特徵,則可藉以將緊結件固定至非金屬元件上;緊 、。件之凸出部分自金屬元件處伸出,以便使繫緊裝置可被 接合在該帶螺紋部位上,以將金屬元件固定在非金屬元件 與繫緊裝置之間。 緊結件總成允許該緊結件總成與由相異材料所製成之元 件相接口而不而要在該等元件中之一者上形成貫穿孔。此 外’該緊結件總成可補償非金屬元件與金屬元件間於熱膨 脹率上之差異,同時提供—於其間之緊密接合。 依據本^明之—具體實施例’緊結件總成將-燃氣洞輪 發動機之擴散轉板的犁板部位接合至轉板之骨幹結構上, /、中Λ隼板邛位係由陶瓷基複合材料所製成,❿骨幹結構 則係由金屬所製成。 100254.doc 200538630 【實施方式】 圖1顯示之燃氣渦輪發動機丨0包括一壓縮機丨2、一燃燒室 14、及一環繞著中心軸17之輪機16。空氣18軸向地流過發 動機10。如本藝中所熟知的,空氣18在壓縮機12中被壓縮。 隨後’壓縮機之空氣與燃料混合且在燃燒室14中燃燒。熱 氣體膨脹產生推力以推進發動機1〇及驅動輪機16,其接著 驅動壓縮機12。來自於輪機16之廢氣則經由排氣喷嘴2〇而 流出。 參照圖2 ’排氣噴嘴2〇包括複數個繞著軸丨7被成圓周地配 置之外轉板24及複數個從外轉板處被徑向向内地配置之擴 散轉板26。每一外轉板24包括一具有特別幾何外形之外轉 板表面28。每一擴散轉板26包括一前部位3〇與一後部位 32。前部位30包括一用於將擴散轉板%固定於氣渦輪發動 機上之鉸鍊總成36。擴散轉板26進一步包括一由擴散轉板 26之縱長的前部位3〇延伸至後部位32的熱鋼片%、一相對 熱鋼片38呈徑向向外地配置且藉由接合裝置42而被固定至 其上之骨幹結構40、及一被配置在擴散轉板%之後部位32 中並藉由犁板緊結件總成48而被固定至骨幹結構上之犁 板部位46,如圖3-10所示。 麥照圖3與4,在本發明的較佳實施例中,熱鋼片38包含 一由陶兗基複合(CMC)材料製成且大致呈平坦之基板,其 具有一外露於排出氣體18之熱鋼片内側5〇與一面向骨幹結 構40之熱鋼片外側52。熱鋼片内側5〇與熱鋼片外側52由前 部位30延伸至後部位32,且包括_鉸接緣㈣—後緣心 100254.doc 200538630 在較佳實施例中,該後緣係由一去角表面60所界定。熱鋼 片38亦包括複數個接合開口61,如圖4所最佳顯示。開口6ι 亦包括一被形成在熱鋼片内側50之錐坑62,如圖1丨所最佳 顯示。
骨幹結構40伸延熱鋼片38之縱長並設置結構至其上。在 較佳的實施例中,骨幹結構4〇由金屬所製成。此外,在本 發明之一實施例中,骨幹結構4〇包括伸入擴散轉板26之後 部位32内的後撐架63,如圖3所最佳顯示。骨幹結構亦包 括複數個骨幹開口 64。 參照圖5與6,冑板部位46包括具有一翠板外表面68與一 犁板内表面70之犁板本體66,以及一犁板外緣72與一犁板 内緣74。犁板外與内表面68、7〇具有一輪廓以便可最小化 飛機特徵徑跡且提供最佳化空氣動力特性。在發動機之非 操作狀況巾,犁板46未對準於熱鋼#38之後緣Μ,如圖$ 所示。反之,举板46相對於該去角表面6〇被軸向向内地配 置且在犁板外表面68與去角表面6G之間形成—偏移75。間 隙::被形成在熱鋼片外側52與犁板内緣74之間。在該較 貫&例中隼板部位46由陶瓷基複合材料所製成。 、圖6至1〇,犁板46藉由犁板緊結件總成48而被接合至 骨幹結構上。在該較佳的實施财,犁板佩括用於將举 =位接合至骨幹結構上之接合特徵77,該等接合特徵包 3 $成於其内之鸿尾槽8()及—亦形成在犁板部位内之一 凹處82’如圖8、9所最佳顯示。凹處82包括一大致為平坦 之凹入面83與一凹槽壁84。鳩尾槽8〇包括一底部開槽表面 100254.doc 200538630 85與楔形開槽表面86。 參照圖7及8,犁板緊結件總成48包括一犁板緊結件94、 一螺帽96、及一托架98。犁板緊結件94包括一基座部分1〇4 與一自基座部分處伸出之凸出部分1〇6。凸出部分1〇6包括 一末梢端108及一底座端110,並在末梢端1〇8上形成有螺紋 114。基座部分1〇4具有一大致呈梯形之形狀,其適於套接 入犁板46之鳩尾槽80内。緊結件包括一被形成在緊結件94 之凸出部分106之底座端11〇處的半徑116,如圖9及1〇所最 佳顯示。螺帽96適於被拴緊至該緊結件94之凸出部分1〇6 的螺紋114上。托架98包括一第一側邊π 8與一第二側邊 120,並在其上形成有肋件124。肋件ι24被形成可套接入犁 板46之凹處82内,如圖8-9所最佳顯示;且在該較佳的實施 例中,係被形成在一設於托架98内之開口 126的對向側邊 上。開口 126適於允許緊結件94之凸出部分1〇6經由此而套 接。一柏維(Belleville)墊圈128可視需要地被設置在托架98 與螺帽96之間。 參考圖8-10所示,當犁板緊結件94被插入鳩尾槽80時, 在緊結件94之基座部分104與鳩尾槽80之間形成一間隙 130,如圖9、10所最佳顯示。間隙13〇與半徑116允許緊結 件94之熱膨脹且將最小化該犁板之陶瓷基複合材料的負 載。當緊結件94套接入犁板之接合特徵77内時,肋件124 套接入凹處82内。凹處82包括該大致為平坦之凹入面μ以 便容納肋件124。凹處82與肋件124確保可將犁板緊結件94 固持在犁板46之内。如果元件受熱變大,則柏維塾圈128 100254.doc •10- 200538630 但亦可 將保持預負載。雖然圖式中顯示一個柏維墊圈工Μ 使用複數個墊圈。
參照圖3、4、11#12’用於將CMC熱鋼片38接合於骨幹 結構40上之接合裝置42,其包括一緊結件134、一墊圈136、 一間隔件138、至少一柏維墊圈14〇、及一螺帽142。緊結件 134包括一頭部146與一本體部分148,並使該本體部分包括 複數個螺紋150。緊結件134通過被形成在該CMC熱鋼片 内之該附接件開口 61及該錐坑62。緊結件頭部146套接入錐 坑61内。墊圈136被夾置在熱鋼片%與骨幹結構扣之間且支 撐該間隔件138。間隔件138包括一圓柱形部分154以及一自 圓柱形部分處向外伸出之環圈部分156。間隔件之圓柱形部 分154大體上鄰接於本體部分148,且環圈部分156由骨幹結 構40處呈徑向向外地伸出,藉而在其間界定出一間隔件間 隙158,如圖6_12所最佳顯示。間隔件138之圓柱形部分154 的長度較大於被配置於其内之骨幹結構4〇的厚度以便可界 疋4間隙158。至少一柏維墊圈ι4〇由間隔件U8處被徑向向 外地配置,並繫緊螺帽142以將全部元件一起夾固抵住熱鋼 片38至一相緊配合之預設預負載狀態,而使熱鋼片38與其 他元件之間不致有任何的鬆動。 圖4顯不之骨幹結構4〇包括複數個骨幹開口料,以便可允 弄將骨幹結構40接合在熱鋼片38上。緊鄰鉸鍊總成36之骨 幹開口 64為大致圓形狀且依尺寸製作以收容緊結件134之 本體σ卩为148 ’如圖11所示。其餘骨幹開口之構造如同長型 開槽’以便使骨幹結構40可相對於熱鋼片3 8而移動,如圖 100254.doc 200538630 12所示。因此,骨幹結構4〇被固定地接合於熱鋼片位於轉 板26之前部位30。然而,骨幹結構4〇由於朝向轉板26之後 部位3 2的熱膨脹而可軸向自由地移動。 在操作中,一旦發動機10開始操作,發動機快速地由地 面周圍溫度昇高至極高溫度。通過發動機之氣體18的溫度 亦昇高,從而造成極高溫度且產生對於大部分燃氣渦輪發 動機元件之惡劣環境。更特別的是,當發動機10開始操作, 氣體18經由排氣喷嘴20流出,此造成擴散轉板26被加熱至 非常高的溫度。熱鋼片38接觸流出發動機之氣體18。熱鋼 片3 8經特別地設計以便可承受熱溫度。雖然該熱鋼片 承文到極向溫度,由於陶瓷基複合材料之材料特性,熱鋼 片不會大1地細脹。然而,骨幹結構4〇亦承受到較大的熱 恥脹。因此,當骨幹結構4〇膨脹時,固定於骨幹結構上之 犁板46向後移動朝向熱鋼片38之後緣。當犁板私相對於熱 鋼片38之後緣58而變動,偏移乃被橋接且大體上被消除 掉。當骨幹結構膨脹時,犁板外表68變成大體上齊平於去 角表面60與外轉板表面28,如圖2、6所最佳顯示。極高溫 亦以成熱鋼片38之後部位32翹曲且偏斜。骨幹結構4〇之後 撐架63取小化熱鋼片38之後緣58的偏斜。藉由最小化偏 斜,在犁板向内邊緣74與熱鋼片38之間的接觸亦被最小化。 在犁板緊結件總成48中,鳩尾槽8〇固持緊結件94於其 中凹處82提供一鎖制特徵以防止緊結件94相對於該CMC 溥片之旋轉與平移。在緊結件94之本體冑分與鳩尾槽 80之 間的間隙允許金屬緊結件之熱增長而不會對於該CMC施加 100254.doc -12- 200538630 目/、该特徵之間,以便在 負載。柏維墊圈可被放 -〜7 Μ使 *元件熱膨脹時可保持預負載且降低緊結件總成之勁度, 藉以將該CMC之應力減至最小,使其較小於因為總=熱 致抽緊所產生之應力。 犁板緊結件總成48可將一 CMC薄片接合至 而不需要在CMC薄片中形成一貫穿孔。 ^ , 此符徵對於匿縱飛 機設計為特別關鍵重要的,其中飛機之外表必須由特㈣ 科製成,且在其表面上必須未具有金屬緊結件。此外,此 獨特的接合提供在該CMC材料與金屬結構之間的連接,因 而不會有因為需要開孔或開口而導致之茂漏。此外,緊結 件94與該CMC熱鋼片38之熱鋼片内側5〇相隔離,藉以保持 ’、件之疋正性。犁板緊結件總成48可被使用以結合任一 力材料與金屬結構。在本發明—項實施例中,犁板條 由托木98被接合至骨幹結構,如圖5_8所示。 =成^可易於被接合至骨幹結構4〇,隨後使用不同的 統緊結裝置160,諸如鉚釘或拴扣,如圖5、6所示。因此, ,架98提供在該CMC薄片與其他元件之間的橋接,托 藉由傳統扣接枯彳忤而址拉人 "" ,彳純術而被接合至其上 '然而,纟此特殊方 ,犁板可被直接地接合於骨幹結構40。 2然在-較佳實施例中托架98被包括在犁板部位 、、、°才之間’但¥板46可被直接接合至骨幹結構46上。然而, =98提供在犁板部位與骨幹結構之間的橋接,藉此經由 外十Λ ^同的傳統接合裝置將犁板接合至任何結構上。此 夕,在車父佳的實施例中,犁板緊結件總成48被配置在—平 100254.doc -13- 200538630 面中,以便順應熱膨脹且最小化熱應力。將托架98接合至 骨幹結構40上之緊結裝置160亦被配置在此一平面中以最 小化任何熱應力。被構造成長型開槽且被配置在骨幹纟士構 内之骨幹開口 64亦使該骨幹結構40可相對於熱鋼片38而熱 膨脹’藉以移動犁板46朝向熱鋼片之鉸接緣56。
接合裝置42允許該CMC材料與其他型式材料間之相接 合,而不會在施予該總成顯著繫緊力之同時損及該CMCM 料。當螺帽142被繫緊在緊結件134上時,犁板部位牝之金 屬被困置在間隔件138與緊結件134之間,且全部元# $杰 緊-起頂住熱鋼片38直至一緊配合之一經設定的 且不會在該CMC材料與其他元件之間產生鬆動。形成於骨 幹結構4 0内之長型開槽6 4允許骨幹結構相對於熱鋼片移 動而不a ‘致接合總成42之鬆動。柏維墊圈} 保持預負 載且降低緊結件總成之勁度以將CMC之應力減至最小,使 其小於因該總成之熱致緊迫所產生之應力。間隔件允許骨 幹結構之熱增長’同時保持該總成之-緊密接合。 本發明之一項優點在於犁板46橋接在熱鋼片辦外轉板 、之門的Μ隙。此特徵確保—遍及全部發動機輪廓之平滑 、使氣機被偵測之可能性減至最低。本發明之—額 ==板將相對於熱鋼片38移動,以便在該高熱狀況期 °亥偏移7 5以進—步使飛機受彳貞測到之可能性降至最 : X月之另優點為犁板部位46係由該CMC材料所絮 广 材枓所製成之犁板部位可最小化飛機之特符 徑跡。本發明之转 、徵 3之特徵亦適用於CMC與金屬元件之不同的熱 100254.doc -14- 200538630 私服率。例如,骨幹開口 64允許在骨幹結構40與熱鋼片38 之間的相對移動,藉此適應金屬與CMC材料之不同的熱膨 ^ 亦允斗犁板46被移動朝向熱鋼片3 8之鉸接緣5 6以 取=匕甚小的間隙,以便進一步地改進飛機之特徵徑跡。 本^明之另一優點在於該後部分63最小化該熱鋼片38之撓 曲。本發明之進一步優點在於該托架98允許將該CMC薄片 接合至任何材料上。 λ外,本發明克服了將—CMC犁板部位繫緊至在金屬元 件上之困難。犁板緊結件總成48免去在發動機之外部表面 中形成貫穿開口之需求且亦同時補償在金屬元件與cmc間 的熱膨脹率之差異。 接合裝置42之一優點在於該CMC面板可藉由顯著的力量 而被繫緊且仍然允許在該CMC面板與金屬結構之間有滑動 運動。此外,在開口内之任何元件的嘎嘎作響可被消除, 因此最小化了材料之退化並延長了元件之使用壽命。此繫 鲁緊架構不僅可將該CMC元件接合至不同的金屬元件上,亦 7適應任何熱增長之不匹配,且在正與負壓力狀況下固定 X CMC το件。此繫緊架構允許該結構件相對於該cMc面板 而滑動以消除熱致應力。 雖然本發明已針對其一特定實施例加以圖示並說明,但 .對於熟悉本項技藝之人士而言,本發明之各種修改型式均 可在未違反本發明之精神與範圍内予以達成。 ' 【圖式簡單說明】 本發明之前述與其他優點將經由參照上列之例示性實施 100254.doc -15· 200538630 例之詳細說明而變得更為明確,而該實施例如下列附圖中 所說明者: 圖1為燃氣渦輪發動機之示意圖; 圖2為圖1之燃氣渦輪發動機的擴散轉板與外轉板之示意 側視圖; 圖3為圖2之擴散轉板的示意側視圖,其中犁板部位以剖 面呈現; 圖4為圖3之擴散轉板的示意俯視圖; 圖5為圖3之擴散轉板的放大局部視圖,其以剖面顯示在 非操作狀況期間之犁板部位; 圖6為圖3之擴散轉板的放大局部視圖,其以剖面顯示在 操作狀況期間之犁板部位; 圖7為將擴散轉板之一熱鋼片接合至托架上之犁板緊結 件總成之示意立體斷開視圖; 圖8為圖7中接合熱鋼片與托架之犁板緊結件總成之分解 視圖; 圖9為圖8之犁板緊結件總成沿著線9_9所取之示意剖面 視圖; 圖10為圖8之犁板緊結件總成沿著線10-10所取之示意剖 面視圖; 入=1為固疋圖3與4之擴散轉板的熱鋼片與骨幹結構之接 1致:件總成之剖面視圖,並使該接合緊結件總成穿過-穴致為圓形之穿孔·及 圖12為固疋圖3與4之擴散轉板的熱鋼片與骨幹結構之接 100254.doc -16- 200538630 合緊結件總成之剖面視圖,並使該接合緊結件總成穿過一 長型開槽。 【主要元件符號說明】
10 發動機 12 壓縮機 14 燃燒室 16 輪機 17 軸 18 空氣 20 排氣喷嘴 24 外轉板 26 擴散轉板 28 外轉板表面 30 前部位 32 後部位 36 鉸鍊總成 38 熱鋼片 40 骨幹結構 42 接合裝置 46 犁板 56 鉸接緣 58 後緣 60 去角表面 61 開口 100254.doc -17- 200538630
62 錐坑 63 後撐架 64 骨幹開口 66 犁板本體 68 犁板外表 70 犁板内表 72 犁板向外邊緣 74 犁板向内邊緣 75 偏移 76 間隙 77 接合特徵 80 鳩尾槽 82 凹處 83 凹入面 84 凹槽壁 85 底部開槽表面 86 楔形開槽表面 94 犁板緊結件 96 螺帽 98 托架 104 基座部分 106 凸出部分 108 末梢端 110 底座端 100254.doc -18- 200538630 114 螺紋 116 118 120 124 半徑 第一側邊 第二側邊 肋件 126 開口 128 墊圈
130 134 136 138 140 142 146 148 150 154 156 158 160 間隙 緊結件 墊圈 間隔件 墊圈 螺帽 頭部 本體部分 螺紋 圓柱形部分 環圈部分 間隔件間隙 緊結裝置 100254.doc -19-

Claims (1)

  1. 200538630 十、申請專利範圍: 1. -種用於接合-非金屬元件於—金屬元件之緊結件總 成,該緊結件總成包括·· 、-具有-基座部分與—凸出部分之緊結件,該基座部 刀-、有可互補配接一被开》成在該非金屬元件内之接合 特徵的形狀’以致使得該基座部分可被固持在該非金屬 -件之内,該凸出部分包括一底座端與一末梢端,該末 梢端包括一帶螺紋部位;及 繫緊裝置,其用於接合在該緊結件之該凸出部分的該 帶螺紋部位上,以致使得一旦該緊結件之基座部分被配 接於該非金屬元件之接合特徵,使可藉以將該緊結件固 定於該非金屬元件’該緊結件之凸出部分自該金屬元件 處伸出,以便使該繫緊裝置可被接合在該帶螺紋部位 上’以將該金屬元件固^於該非金屬元件與該繫緊裝置 之間。 2·如請求項1之緊結件總成,其進一步包括·· ^墊圈,其被配置在該金屬元件與該繫緊裝置之 間0 3·如請求項2之緊結件總成 圈0 其中該至少一墊圈為一柏維墊 4·如請求項1之緊結件總成,其進一步包括: >、卜接Ό特徵,其被形成在該非金屬元件之内以最 】、化忒金屬元件與該非金屬元件之間的旋轉與平移。 5.如1求項4〈緊結件總成,其中該額外接合特徵係—被形 100254.doc 200538630 成在該非金屬元件内之凹處。 6.如請求項4之緊結件總成,其中該金屬元件包括一金屬特 徵件以便與該非金屬元件之該額外特徵相配接。 7·如請求項6之緊結件總成,其中該金屬特徵係一適於與被 形成於該非金屬元件内之該額外特徵相配接之肋件。 8·如请求項5之緊結件總成,其中該凹處具有一大致平坦之 表面以便允許適當地配接在該非金屬與該金屬元件之 間。
    9· 4 :求貝^緊結件總成,其中該接合特徵係-鳩尾槽, 土座P刀具有大致呈梯形之形狀以便可與該非金屬 兀件之該鳩尾槽相配接。 10. =Γ:Γ緊結件總成,其中在該等元件之未受熱情況 :座二::於該基座部分與該鳩尾槽之間,以允許該 …分熱膨脹進入該鳩尾槽内。 11. 如請求項1之緊結件總 12. 如請求項i之緊 "中孩繫緊裝置係-螺帽。 複合材料(CMc)所製成。〃中孩非至屬元件係由陶瓷基 13. 如請求項丨之緊結件純 基座部分形成一半句,、/、中在孩緊結件之凸出部分的 力。 ^便可釋除由熱膨脹所引致之應 1接合-非金屬元件斑 ― 列步驟: 至屬疋件 < 方法,其包括下 元::部分與1出部分之緊結^ 〆成至少一接合特徵,其中該至 100254.doc 200538630 少一接合特徵適於接受與固持該緊結件之基座部分; 藉由將該緊結件之基座部分插入該非金屬元件之接合 特徵内而結合該緊結件與該非金屬元件; 提供具有一第一側邊與一第二側邊之一金屬元件; 將該金屬元件放置在該緊結件之凸出部分上,以便使 得一被形成在該金屬元件内之開口可套接在該緊結件之 凸出部分上;及 將一繫緊裝置固定在該緊結件之凸出部分上,以便可 保持該金屬元件與該非金屬元件相結合。 15.如請求項14之方法,其中該非金屬元件係由陶瓷基複合 材料所製成。 16·如請求項14之方法,進一步包括一中間步驟: 使至少一被形成在該非金屬元件内之額外特徵與一被 形成在該金屬兀件之該第二側邊上之互補特徵相配接, 以便可提供一鎖制機構並藉而防止該金屬元件與該非金 屬元件之間的旋轉與平移。 17·如請求項14之方法,其中該接合特徵係—鳩尾槽,且基 座邵分包括一互補的楔形件。 18.如請求項17之方法,其中在該等元件之未受熱情況下形 成一間隙於該基座邵分與該鳩尾槽之間,以便可允許該 基座部分熱膨脹進入該鳩尾槽内。 19·如請求項18之方法,其中該額外接合特徵係一凹處,且 該互補的特徵係一肋件。 20.如請求項19之方法,其中該凹虛且古 、τ 口如具有一大致平坦之表 100254.doc 200538630 面,以便允許適當地配接在該非金屬元件與該金屬元件 之間。 2 1.如請求項14之方法,進一步包括額外步驟: 在該金屬元件與該螺帽之間提供至少_塾圈。 22.如請求項21之方法’其中該至少一墊圈係一柏維塾圈。 23·如請求項14之方法,進一步包括一步騾: 在該緊結件之该凸出部分的基座部分形成一半彳①,以 便可釋除由熱膨脹所引致之應力。 24. —種用於將一犁板部位接合在一燃氣渦輪發動機中之一 擴散轉板的一骨幹結構上之緊結件總成,該緊結件總成 包括: 一緊結件,其具有一基座部分與一凸出部分,該基座 部分具有一為可互補配接一被形成在該犁板部位内之接 ^特徵的形狀,以致使得該基座部分可被固持在該犁板 4位之内,該凸出部分包括一底座端與一末梢端,該末 梢端包括一帶螺紋部位;及 嫌繫緊裝置,其用於接合在該緊結件之該凸出部分的該 帶螺紋部位上,以致使得一旦該緊結件之基座部分被配 接⑽犁板部位之接合特徵’便可藉以將該緊結件固定 '年板°卩位上而不需要在該犁板部位内形成貫穿孔, 該緊社从 ^ ^ 緊 之凸出部分從該骨幹結構處伸出,以便使該繋 固二置可被接合至該帶螺紋部位上,藉以將該金屬元件 &在該犁板部位與該繫緊裝置之間。 100254.doc
TW094108274A 2004-05-20 2005-03-18 A fastener assembly for attaching a non-metal component to a metal component TW200538630A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/850,253 US7261489B2 (en) 2004-05-20 2004-05-20 Fastener assembly for attaching a non-metal component to a metal component

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW200538630A true TW200538630A (en) 2005-12-01

Family

ID=34940600

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW094108274A TW200538630A (en) 2004-05-20 2005-03-18 A fastener assembly for attaching a non-metal component to a metal component

Country Status (11)

Country Link
US (2) US7261489B2 (zh)
EP (1) EP1598566B1 (zh)
JP (1) JP2005330958A (zh)
KR (1) KR20060044368A (zh)
AT (1) ATE377158T1 (zh)
AU (1) AU2005201192A1 (zh)
CA (1) CA2500439A1 (zh)
DE (1) DE602005003051T2 (zh)
NO (1) NO20051421L (zh)
SG (1) SG117523A1 (zh)
TW (1) TW200538630A (zh)

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080003078A1 (en) 2006-05-02 2008-01-03 United Technologies Corporation Fastener
US7878749B2 (en) * 2007-01-05 2011-02-01 Illinois Tool Works Inc. Breakaway W-base fastener
AT10652U1 (de) * 2008-02-27 2009-07-15 Acc Austria Gmbh Vorrichtung zum befestigen des gehäuses eines kältemittelverdichters
US7832972B2 (en) * 2008-03-05 2010-11-16 United Technologies Corporation Internal pocket fastener system for ceramic matrix composites
US8235345B2 (en) * 2008-04-30 2012-08-07 United Technologies Corp. Gas turbine engine systems and related methods involving thermally isolated retention
JP4832480B2 (ja) * 2008-08-08 2011-12-07 八千代工業株式会社 燃料タンクの保護板取付構造
US8978232B2 (en) * 2009-03-23 2015-03-17 John K. Junkers Method for tightening and loosening threaded connectors
DE102009043685B4 (de) * 2009-10-01 2016-09-15 Tenneco Gmbh Baugruppe mit Sicherungsmittel
US8607577B2 (en) * 2009-11-24 2013-12-17 United Technologies Corporation Attaching ceramic matrix composite to high temperature gas turbine structure
US8490595B2 (en) * 2010-02-26 2013-07-23 GM Global Technology Operations LLC Fastening system
JP5798777B2 (ja) * 2011-04-04 2015-10-21 矢崎総業株式会社 ワッシャ保持用ブラケット構造
FR2980542B1 (fr) * 2011-09-26 2014-08-22 Snecma Dispositif de montage d'un element de fixation filete, systeme de fixation, turbomachine et procede de montage d'un tel element de fixation
EP2841749B1 (en) 2012-04-27 2020-02-26 General Electric Company Connecting gas turbine engine annular members
US10457376B1 (en) * 2012-05-08 2019-10-29 Airmedic Aircraft stretcher connector
US9422865B2 (en) 2013-03-14 2016-08-23 Rolls-Royce Corporation Bi-metal fastener for thermal growth compensation
US9423129B2 (en) 2013-03-15 2016-08-23 Rolls-Royce Corporation Shell and tiled liner arrangement for a combustor
EP3027869B1 (en) * 2013-08-01 2018-05-02 United Technologies Corporation Attachment scheme for a bulkhead panel
WO2015034861A1 (en) 2013-09-04 2015-03-12 United Technologies Corporation Combustor bulkhead heat shield
CN103527576A (zh) * 2013-10-30 2014-01-22 郭斌 一种弯曲连接件
EP2913539A1 (en) * 2014-02-28 2015-09-02 Redco NV A rivet
DE102014210182A1 (de) * 2014-03-05 2015-10-22 MTU Aero Engines AG Gasturbinenkanalgehäuse
US10544819B2 (en) 2014-09-05 2020-01-28 United Technologies Corporation Reduced windage fastener assembly for a gas turbine engine
US10012104B2 (en) 2014-10-14 2018-07-03 United Technologies Corporation Gas turbine engine convergent/divergent nozzle with unitary synchronization ring for roller track nozzle
US10982564B2 (en) 2014-12-15 2021-04-20 General Electric Company Apparatus and system for ceramic matrix composite attachment
CN107208678B (zh) * 2015-01-22 2018-10-30 日产自动车株式会社 碳纤维强化树脂材料的紧固构造
EP3181918B1 (de) * 2015-12-15 2019-05-29 MTU Aero Engines GmbH Befestigungsanordnung
US10167885B2 (en) 2016-03-21 2019-01-01 United Technologies Corporation Mechanical joint with a flanged retainer
US10323677B2 (en) * 2016-06-08 2019-06-18 Motorola Mobility Llc System, apparatus, and method for securing structures
US10427776B2 (en) * 2016-07-27 2019-10-01 The Boeing Company Sliding joint kits, systems containing the same, and related methods
US10260540B2 (en) * 2016-09-01 2019-04-16 The Boeing Company Heat shield flange sliding joint
JP6441283B2 (ja) * 2016-10-12 2018-12-19 矢崎総業株式会社 固定構造、および、電気接続箱
US10502074B2 (en) * 2017-04-07 2019-12-10 General Electric Company Methods and assemblies for forming features in composite components
US10737444B2 (en) 2017-04-07 2020-08-11 General Electric Company Methods and assemblies for forming features in composite components
US10632650B2 (en) 2017-04-07 2020-04-28 General Electric Company Methods and assemblies for forming features in composite components
US11149684B2 (en) * 2018-09-28 2021-10-19 Raytheon Technologies Corporation Method for fabricating dilution holes in ceramic matrix composite combustor panels
CN110792662A (zh) * 2019-11-21 2020-02-14 天津英创汇智汽车技术有限公司 一种用于薄板之间紧固联接的单方向装配紧固螺栓
CN112922679B (zh) * 2019-12-06 2022-08-23 中国航发商用航空发动机有限责任公司 安装组件、涡轮外环件、连接件、燃气轮机以及安装方法
US11781482B2 (en) * 2021-09-03 2023-10-10 The Boeing Company Heat shield assembly for use with an aircraft engine
CN114857142B (zh) * 2022-05-12 2023-05-05 中国航发四川燃气涡轮研究院 异材构件间的连接结构

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2915152A (en) * 1957-03-12 1959-12-01 Thomas T Graham Leak-proof bolt
BE628664A (zh) * 1962-02-21
US3978761A (en) * 1975-06-26 1976-09-07 Thomas & Betts Corporation Fastener assembly
JPS5615214A (en) * 1979-07-14 1981-02-14 Ikusaburo Mitani Nontoxic interferon inducing substance, inducer and its preparation
US4568215A (en) * 1983-11-21 1986-02-04 Illinois Tool Works Inc. Laterally adjustable fastening assembly
US5116158A (en) * 1988-12-06 1992-05-26 Allied-Signal Inc. High temperature turbine engine structure
FR2747092B1 (fr) * 1996-04-05 1998-05-07 Renault Perfectionnement a un dispositif de retenue d'une aile plastique sur une caisse metallique
DE19652027C2 (de) 1996-12-13 2001-05-17 Diag Design Ag Zug Montageschiene zur Befestigung von Rohren o. dgl. Gegenständen
US6582172B2 (en) * 2001-08-29 2003-06-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Isolated mechanical fastening system
US6698288B2 (en) * 2001-12-06 2004-03-02 General Electric Company Method and system for assembling and nondestructive testing of assemblies with composite components
JP4034104B2 (ja) * 2002-04-08 2008-01-16 株式会社パイオラックス 燃料タンクへの遮熱板取付け構造

Also Published As

Publication number Publication date
US20070220735A1 (en) 2007-09-27
EP1598566B1 (en) 2007-10-31
CA2500439A1 (en) 2005-11-20
DE602005003051D1 (de) 2007-12-13
DE602005003051T2 (de) 2008-08-14
NO20051421D0 (no) 2005-03-18
US20050260033A1 (en) 2005-11-24
KR20060044368A (ko) 2006-05-16
JP2005330958A (ja) 2005-12-02
ATE377158T1 (de) 2007-11-15
EP1598566A1 (en) 2005-11-23
SG117523A1 (en) 2005-12-29
US7581301B2 (en) 2009-09-01
AU2005201192A1 (en) 2005-12-08
NO20051421L (no) 2005-11-21
US7261489B2 (en) 2007-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW200538630A (en) A fastener assembly for attaching a non-metal component to a metal component
TW200538629A (en) A fastener assembly for attaching a non-metal component to a metal component
JP6180000B2 (ja) セラミックマトリックス複合材料製シュラウドハンガアセンブリのための方法及びシステム
EP1605152B1 (en) Divergent flap for a gas turbine engine
JP6012174B2 (ja) 低延性タービンシュラウドのための監視装置
US5827045A (en) Thermally loaded blade for a turbomachine
US10247010B2 (en) Turbine engine components with near surface cooling channels and methods of making the same
JPS6146643B2 (zh)
US10577951B2 (en) Gas turbine engine with dovetail connection having contoured root
EP3020926B1 (en) Turbine disk assembly including separable platforms for blade attachment
JP2015515571A (ja) タービン翼
US8241001B2 (en) Stationary turbine component with laminated skin
EP3152404A1 (fr) Rotor pour turbomachine comportant des aubes a plates formes rapportées
US6658854B2 (en) Methods and apparatus for retaining gas turbine engine nozzle basesheets
EP1803999B1 (fr) Dispositif de fixation d'un bras accroche-flammes sur un carter de post-combustion et équipement comportant un tel dispositif
US20200158344A1 (en) Ring assembly for double-skin combustor liner
JPH10196308A (ja) 一体化セグメント構造静翼及びその製造方法
JP2005133712A (ja) タービンエンジンノズルのベースシートの応力を低減するための方法及び装置