用于控制旋转约束的波纹状球形接头组件挠性界面制造技术

本发明专利技术提供一种涡轮发动机管道组件(80)，所述涡轮发动机管道组件包括：接头组件(86)，所述接头组件具有外部护罩(100)、波纹管(106)、扩口管(120)、衬环(122)以及运动环(128)。所述接头组件使所述管道组件能够在所述发动机操作期间动态移动。所述动态移动可以是所述发动机的振动力或热膨胀所引起的。所述接头组件能够承受所述动态移动，而不需过度系统刚度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制旋转约束的波纹状球形接头组件挠性界面相关申请案的交叉引用本申请主张2015年7月9日提交的标题为“用于控制旋转约束的波纹状球形接头组件的挠性弹簧供能界面(FlexuralSpring-EnergizedInterfaceforBellowedBall-JointAssembliesforControlledRotationalConstraint)”的第62/190,484号美国临时专利申请以及2015年7月9日提交的标题为“用于减小动态旋转刚度的波纹状球形挠性接头组件的顺应性、挠性内部护罩(CompliantFlexuralInnerShroudforBellowedSphericalFlex-JointAssembliesforReducedDynamicRotationalStiffness)”的第62/190,528号美国临时申请的优先权，这些专利申请以全文引用的方式并入本说明书中。
技术介绍
涡轮发动机特别是气体或燃气涡轮发动机是旋转式发动机，所述旋转式发动机从穿过发动机中的一系列压缩机级、燃烧器，然后到达多个涡轮级的燃烧气体流中提取能量，其中所述压缩机级包括成对的旋转叶片和固定轮叶，并且所述多个涡轮级也包括多对旋转叶片和固定轮叶。管道组件围绕涡轮发动机设置，并且为各种工作流体流入和流出涡轮发动机提供管道。其中一种工作流体是引气(bleedair)。引气产生于压缩机中并经由进料管道从压缩机中提取。来自燃气涡轮发动机中的压缩机级的引气可以以各种方式使用。例如，引气可以为飞行器机舱提供压力、阻止飞行器的关键机件结冰，或者可以用于启动剩余的发动机。用于从压缩机提取引气的进料管道组件的构造要求在动态载荷下具备刚性，而在热载荷下具备柔性。现有技术系统使用管道中的球形接头或轴向接头来满足柔性要求，但这样会增加系统的重量，进而降低系统的动态性能。
技术实现思路
在一个方面中，本专利技术涉及一种用于燃气涡轮发动机的管道组件，所述管道组件包括第一管道、第二管道以及将所述第一管道连接到所述第二管道的接头组件。所述接头组件包括：外部护罩，所述外部护罩具有限定所述接头组件的内部的内表面；以及设置在所述内部内的波纹管，所述波纹管的第一端围绕所述第一管道的外表面端部，并且所述波纹管的第二端围绕所述第二管道的外表面端部。所述接头组件进一步包括：环形扩口管，所述环形扩口管具有位于所述内部内的扩口部分和延伸超出所述外部护罩的纵向部分；运动环，所述运动环设置在邻近所述环形扩口管的所述扩口部分和所述外部护罩的所述内表面处；以及衬环，所述衬环将所述运动环固持在所述内部内。在另一方面中，本专利技术涉及一种接头组件，所述接头组件包括：外部护罩，所述外部护罩具有限定所述接头组件的内部的内表面；以及波纹管，所述波纹管设置在所述内部内，并且配置成与第一管道和第二管道流体连通，所述第一管道和所述第二管道将通过接头组件流体接通。所述接头组件进一步包括：环形扩口管，所述环形扩口管具有位于所述内部内、所述内表面与所述波纹管之间的扩口部分，并且具有延伸超出所述外部护罩的纵向部分；运动环，所述运动环设置在邻近所述环形扩口管的所述扩口部分和所述外部护罩的所述内表面处；以及衬环，所述衬环将所述运动环固持在所述内部内。在另一方面中，本专利技术涉及一种接头组件，所述接头组件包括：外部护罩，所述外部护罩具有限定所述接头组件的内部的内表面；波纹管，所述波纹管设置在所述内部内并且配置成与第一管道和第二管道流体连通，所述第一管道和第二管道将由所述接头组件流体接通；内部护罩，所述内部护罩位于所述内部内、所述内表面与所述波纹管之间，并且具有环形外表面；以及环，所述环设置在所述内部护罩的所述环形外表面与所外部护罩的所述内表面之间，并且配置成提供考虑到所述外部护罩或所述内部护罩中的形状变形或表面扭曲的顺应性界面。附图说明在附图中：图1是根据本说明书中所述各个方面的具有引气管道组件的燃气涡轮发动机的示意性截面图。图2是根据本说明书中所述各方面的具有多个球形界面的引气管道组件的透视图。图3是根据本说明书中所述各个方面的图2所示球形接头的截面图。图4是根据本说明书中所述各个方面的具有扩口管的球形接头的分解图。图5是根据本说明书中所述各个方面的图4所示扩口管的透视图。具体实施方式本专利技术所述实施例涉及提供一种预装载顺应性波纹状球形挠性接头，以在高温引气管道系统组装和热增长期间具有受约束的运动几何结构并且减小进入涡轮发动机风扇壳体内的反应性载荷。出于说明目的，将参照飞行器燃气涡轮发动机来描述本专利技术。燃气涡轮发动机已用于陆地和航海机车以及发电领域中，但是最常用于航空应用中，例如飞机，包括直升机。在飞机中，燃气涡轮发动机用于推进飞行器。然而，应理解，本专利技术不限于此且可能具有应用于非飞行器领域的普遍适用性，例如其他移动应用和非移动的工业、商业和住宅应用。本说明书中所用的术语“前部”或“上游”是指沿某个方向向发动机入口移动，或者相对于另一部件而言，某一部件相对更靠近发动机入口。与“前部”或“上游”结合使用的术语“后部”或“下游”是指相对于发动机中心线向发动机后部或出口延伸的方向。此外，本说明书中所用术语“径向”或“径向地”是指延伸在发动机纵向中心轴与发动机外周之间的尺寸。所有方向性词语(例如，径向、轴向、近端、远端、上、下、向上、向下、左、右、横向、前、后、顶部、底部、上方、下方、垂直、水平、顺时针、逆时针、后部等)仅用于标识目的以便于读者理解本专利技术，并不构成限制本专利技术，特别是本专利技术的位置、定向或使用。连接性词语(例如，附接、联接、连接和接合)应从广义上解释，并且除非另作说明，否则可包括一组元件之间的中间部件以及这些元件之间的相对移动。因此，连接性词语并不一定可推断出两个元件直接相连并且彼此固定。示例性的附图仅用于说明，相关附图中所反映的尺寸、位置、顺序和相对尺寸可以更改。图1是用于飞行器的燃气涡轮发动机10的剖面示意图。发动机10具有大体纵向延伸的轴或者中心线12，所述轴或中心线从前部14延伸到后部16。发动机10以下游串行流关系包括：风扇部分18，所述风扇部分包括风扇20；压缩机部分22，所述压缩机部分包括增压器或低压(LP)压缩机24和高压(HP)压缩机26；燃烧部分28，所述燃烧部分包括燃烧器30；涡轮部分32，所述涡轮部分包括HP涡轮34以及LP涡轮36；以及排气部分38。风扇部分18包括围绕风扇20的风扇壳体40。风扇20包括围绕中心线12径向设置的一组风扇叶片42。HP压缩机26、燃烧器30和HP涡轮34形成发动机10的核心44，所述核心产生燃烧气体。核心44被核心壳体46围绕，所述核心壳体可与风扇壳体40连接。围绕发动机10的中心线12同轴设置的HP轴或线轴48驱动地将HP涡轮34连接到HP压缩机26。LP轴或线轴50围绕发动机10的中心线12同轴设置在较大直径环状HP线轴48内，所述LP轴或线轴驱动地将LP涡轮36连接到LP压缩机24和风扇20。发动机10中安装到线轴48、50中的任一者或者这两者并且随其一起旋转的部分也单独或者统一称为转子51。LP压缩机24和HP压缩机26分别包括一组压缩机级52、54，在所述压缩机级中，一组压缩机叶片58相对于对应一组静态压缩机轮叶60、6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃气涡轮发动机的管道组件，所述管道组件包括：第一管道；第二管道；以及接头组件，所述界面接头组件将所述第一管道连接到所述第二管道，并且包括：外部护罩，所述外部护罩具有限定所述接头组件的内部的内表面，设置在所述内部内的波纹管，其中所述波纹管的第一端围绕所述第一管道的外表面端部，并且所述波纹管的第二端围绕所述第二管道的外表面端部；环形扩口管，所述环形扩口管具有位于所述内部内的扩口部分和延伸超出所述外部护罩的纵向部分；运动环，所述运动环设置在邻近所述环形扩口管的所述扩口部分和所述外部护罩的所述内表面处；以及衬环，所述衬环将所述运动环固持在所述内部内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.09 US 62/190484;2015.07.09 US 62/1905281.一种用于燃气涡轮发动机的管道组件，所述管道组件包括：第一管道；第二管道；以及接头组件，所述界面接头组件将所述第一管道连接到所述第二管道，并且包括：外部护罩，所述外部护罩具有限定所述接头组件的内部的内表面，设置在所述内部内的波纹管，其中所述波纹管的第一端围绕所述第一管道的外表面端部，并且所述波纹管的第二端围绕所述第二管道的外表面端部；环形扩口管，所述环形扩口管具有位于所述内部内的扩口部分和延伸超出所述外部护罩的纵向部分；运动环，所述运动环设置在邻近所述环形扩口管的所述扩口部分和所述外部护罩的所述内表面处；以及衬环，所述衬环将所述运动环固持在所述内部内。2.根据权利要求1所述的管道组件，其中所述扩口管相对于通过所述管道组件的气流位于所述波纹管的上游。3.根据权利要求2所述的管道组件，其中所述扩口管包括沿所述扩口部分的至少一部分设置的一组狭缝，用于限定一组挠性件。4.根据权利要求3所述的管道组件，其中所述挠性件均匀地隔开。5.根据权利要求4所述的管道组件，其中所述狭缝延伸到所述环形扩口管的过渡部分，所述过渡部分位于所述扩口部分与所述纵向部分之间。6.根据权利要求5所述的管道组件，其中所述运动环抵靠所述环形扩口管的所述扩口部分预装载。7.根据权利要求5所述的管道组件，其中所述扩口管包括扩口部分和纵向部分，并且所述狭缝延伸通过所述扩口部分进入所述纵向部分内。8.根据权利要求1所述的管道组件，其中所述运动环由石墨或复合石墨金属材料形成。9.根据权利要求1所述的管道组件，其中所述衬环进一步包括斜坡部分，所述斜坡部分的几何结构配置成控制过程载荷到所述运动环的转移。10.根据权利要求1所述的管道组件，其中所述接头组件是球形接...

【专利技术属性】
技术研发人员：G塔吉里，MT肯沃尔菲，DR米尔沃德，LR小斯蒂沃特，
申请(专利权)人：和谐工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US