专利名称：用于机械退耦地固定热气流经的飞机部件的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于将热气流经的飞机部件机械退耦地固定在壳体或者框架上 的装置。
背景技术：
例如在辅助装置(以下称为“辅助动力装置”或者“APU”)工作时，热气出现在飞 机中，APU的热气以废气的形式产生且具有高达730摄氏度的温度。冷却废气和排出废气 的废气系统必须机械的与飞机的结构相连接并且能够同时平衡工作条件下的相对运动、热 膨胀、制造公差和装配公差。通常，在使用管道或者通道输送气体时优选使用弹性橡胶元件补偿相对运动或者 制造公差。由于在热气流经的管道处出现高温，所以只是使用对温度敏感的橡胶，例如橡胶 波纹管是不再可能的。此外使用由金属制成的波纹管，其尽管是不受温度变化影响的，但是需要一定的 最小尺寸，以能够平衡预定的相对运动。最小尺寸与飞机中要求的紧密的和有效的构造相 矛盾，因此金属波纹管对于所期望的应用领域是不利的。在飞机中，比如在APU-废气排出时，经常使用装置用于位置平衡，该装置能够通 过活塞_活塞环组合平衡。当在飞机的尾部尖端设置APU时，这种技术解决方案足够用 于补偿作为热气产生系统的APU和废气系统之间的静态的和动态的尺寸偏差。这种情况 下，APU和废气系统被固定在同样的结构部分。如果APU和废气系统不固定在同样的结构 部分，不仅必须要考虑出现在所涉及的结构部分之间的动态尺寸偏差还要考虑其静态尺 寸偏差。因此，例如在空客A400M型军用运输机中废气系统固定在机翼机身接合整流罩 ("WingFuselage Fairing")上，以及不仅APU而且与之关联的防火隔墙也固定在机身上。 因此，除了要考虑热气产生系统和废气系统之间的尺寸偏差，还必须考虑不同的结构部分 的尺寸偏差。APU和废气系统之间的加上的尺寸偏差以及此外的两个结构部分之间的尺寸 偏差的补偿借助于有效的活塞-活塞环组合可以仅靠适当的活塞环高度来实现。因此与之 相联系着的是活塞环在安装状态下的复位力相应地明显增大，这导致了摩擦的增大。因为 较大的相对运动此外力会由于质量加速而增大。由于因热气产生的热应力，用于引导热气 的构件不能承受高摩擦力，因此会产生损坏。DE 690 19 360 T2涉及用于内燃机的废气总管道系统或者排气总管道系统的柔 性耦联装置，该耦联装置用于将第一总管道部分与第二总管道部分连接。径向向外延伸的 法兰构成在第一总管道部分上，柔性波纹管的一端固定在第一固定环的中间。第二总管道 部分在其朝向第一总管道部分的末端同样具有径向向外突出的法兰，该法兰形成了平的固 定表面。第二固定环与构成在第二总管道部分的法兰相连接并且此外固定了导环以及柔性 波纹管的另一端。DE 20 2004 019 988 Ul公开了用于第二管道的端部区域的非刚性连接的连接元 件，该连接元件包括由装配管件和防护管件组成的防热元件，该防热元件用于保护波纹管
4元件抵御管道中流经的热气。在装配管件和防护管件的端部区域之间可以设置弯曲弹簧构造。
发明内容
本发明的目的是，提出一种用于将热气流经的飞机部件机械退耦地固定在壳体或 者框架上的装置，该装置紧密构造并且此外能够补偿静态的和动态的尺寸偏差以及承受在 它上施加的热应力。该目的是通过一种用于将热气流经的飞机部件机械退耦地固定在壳体或者框架 上的装置来实现的，其包括权利要求1中所述的特征。按照本发明的装置能够消除所描述的缺点。该装置减小或者制止了因热膨胀而产 生的应力、连接部件的相对运动、工作条件下结构的变形和振动。此外能够用根据本发明的 装置补偿连接部件的位置和形状偏差。通过使用波纹管能够有效地平衡安装在壳体上的装置和热气源的角度偏差和轴 向位置偏差。在根据本发明的装置的有效的改进方案中能建立一种与防火隔墙的密封连 接，同时可以补偿位置和角度偏差。此外，包括内锥形屏蔽元件的组件同样是有利的，因为 通过隔离从热气中释放的热量而保护了波纹管。此外，在该装置的改进方案中的静态的轴 向位置偏差能够通过在耦联构件上安装的凸缘的可变的可安装的力配合的连接方式在装 配时被平衡。根据本发明的装置相对于已知的现有技术的装置具有一系列优点。根据本发明的 装置一方面不仅在装配时而且在飞行操作时阻止或者减少了在壳体、热气流经的管道、防 火隔墙和其它邻近设置的构件中的应力。此外，根据本发明的装置补偿了所涉及的部件之 间的静态的和动态的尺寸偏差，并且在该装置用于废气系统时补偿了废气系统、防火隔墙 和与EASA-规程CS25A1123相符的周边结构之间的热膨胀。根据本发明的装置此外通过防 火隔墙允许废气通道的密封传输，因此废气通道在所有的运行条件下以及在火灾情况下都 满足ISO-标准2685。通过机械退耦减少或者制止了废气系统和防火隔墙之间的振动。通过法兰和支架 板之间的耦联构件的力配合的连接借助于螺栓连接可以保证在非常柔性的径向可调节性 下的不变的连接质量。最后，根据本发明的装置具有非常小的结构空间需求和较轻的重量。
接下来根据附图详细地叙述本发明。在附图中同样的物体用同样的参考标号来标 明。如下图1是根据本发明的装置的俯视图，图2是带根据本发明的装置的废气系统的侧剖面图，以及图3是根据本发明的装置的侧剖面图。
具体实施例方式为了更好地理解，接下来以根据本发明的装置为实施例进行叙述，所述装置例如 集成在空客A400M型军用运输机。根据本发明的装置并不局限于APU-废气管道的机械退耦，而且还能够应用于其它的飞机系统，在该飞机系统中热气应通过管道排出。图1示出废气系统2，为了更好地阐述，在该废气系统处将在工作中安装的壳体盖 拆了下来。废气系统2包括由金属薄板槽、加固构件、支架和配件形成的壳体4和示例中的 由三个连续的废气管道6、8和10组成的废气通道，该废气通道从废气入口 12向外延伸进 入壳体4中。废气管道6引导来自于废气入口或者说是接口 12的APU的废气进入废气系 统2，这里废气进入废气管道8中并且从那里经过在废气出口 14上放着的废气管道10最 终排到周围环境中。壳体4固定在安装位置处的壳体接口 16和18，通过所述壳体接口废 气系统的负载被引开。例如在A400M型飞机处，接口 16表示机翼机身接合整流罩并且接口 18表示防火隔墙。图2示出集成了按照本发明的装置的废气系统的剖面图。来自于废气入口或者说 是接口 12的APU的废气流过由三个废气管道6、8和10构成的废气通道。废气管道8通过 螺栓固定在壳体4中，废气管道10在示例中焊接在壳体盖20中。废气管道6通过根据本 发明的装置22机械退耦固定在壳体4中，以补偿相对运动和热膨胀效应，以及以同样的方 式保证在所有的工作条件下废气管道6的废气入口或者说是接口 12与APU的密封连接。图3更详细地示出根据放大的图2中虚线标出的截面的根据本发明的装置22。这 里需要说明，所设想的构件优选旋转对称构造并且以图3中的点划线为中心设置，具有分 别列出的例外。优选由金属片制成的环形支架24通过铆接、焊接或者其他任意的接合工艺设置 在壳体4上。支架24具有基本为U形的外形截面，该外形截面包括外皮带26和内皮带28。 波纹管30固定在支架24的外皮带26上，例如通过没有详细示出的卡圈。同样优选由金属 薄板制成的锥形的屏蔽元件32与多个设置在其周围的铆接螺母34 —起铆接或者焊接在法 兰36上，该法兰36为旋转对称并且具有由金属薄板制成的成一定角度的外形截面。由部件法兰36、屏蔽元件32和铆接螺母34形成的法兰组件38将壳体4和旋转 对称切出的防火隔墙40相互连接在一起并且形成圆筒状结构的耦联构件42的固定的一部 分。在装配时，带屏蔽元件32的法兰组件38被推到支架24的内皮带28上并且接着波纹 管30借助于卡圈固定在法兰组件38上，由此同样法兰组件38通过波纹管30固定在壳体 4上。法兰组件38通过屏蔽元件32被轴向引导到支架24上。由此，法兰组件38轴向可 以移动并且可以向各个方向倾斜。屏蔽元件32用于挡住APU的废气，以防止波纹管受热。 壳体4被插入到机翼机身接合整流罩中并且固定在接口 16和18，使得壳体4以位置固定的 方式定位，而法兰组件38首先松动地紧靠着防火隔墙40的外侧。防火隔墙40在废气系统 的区域内由用铆接的纵梁加固的耐火墙组成。防火隔墙40在废气入口或者说是接口 12的 套管的区域内被圆形开槽以用于连接在APU上。从防火隔墙40的内侧，耦联构件42被插 入并且借助于在支架板44上径向分布的螺钉46与法兰组件38、支架板44和防火隔墙40 一起在铆接螺母34上拧紧。当排出废气的部件的废气入口或者说是接口 12的中心对着废 气产生系统(例如APU)时，得到耦联构件42的径向位置。通过示出的构造能够实现不同的技术特征。首先，通过屏蔽元件32在支架24的 下部皮带28上的移动补偿了防火隔墙40和废气系统2之间的轴向的静态的和动态的尺寸 偏差。壳体4和防火隔墙40之间的角度偏差能够通过法兰组件38在各个方向的任意倾斜
6来补偿。所以倾斜的防火隔墙40或者倾斜的废气系统2可以通过法兰组件38相应的倾斜 来平衡。通常以这种方式来补偿静态的和动态的尺寸偏差，即单独的构件和部件之间的不 拉紧并且不仅法兰组件38而且支架板44总是以相互平行的方式紧靠着各自的密封面。废气系统2和APU之间的废气入口或者说是接口 12上的静态径向尺寸偏差能够 很容易地通过耦联构件42的相应调节来补偿。在这种情况下，径向可变的可定位的耦联系 统42在径向被推到期望的位置(见参考标号48)。通过螺钉46的旋入和旋紧将耦联构件 42定位和固定在相应的位置。动态的径向尺寸偏差能够通过支架24和屏蔽元件32有弹性的减缓。通过支架24 的内皮带28和/或屏蔽元件32的延长能够增大需要补偿的尺寸偏差。此外，屏蔽元件32 和/或支架24的下部皮带28中附加的槽同样也对径向的需要补偿的尺寸偏差的大小有积 极的效果。为了保证支架24和根据IS02685的屏蔽元件32之间的连接的防火性，需要掩盖 这些槽。在这种情况下，两个开槽的锥形的由金属薄板制成的屏蔽元件32相互重叠放置并 且优选借助于点焊工艺进行连接。这时需要注意，两个屏蔽元件32的槽设置为略有错移， 因此槽被遮盖并且保证了气密性。通过相同的方法也能够密封支架24的开槽的下部皮带 28。根据本发明的装置能够特别有效地机械退耦支撑飞机中热气流过的部件，以尽可 能消除热应力和平衡管道和热气源之间的位置偏差。示出的技术方案仅仅作为实施例理 解，其只用于说明本发明的技术特征并且不限制保护范围。
权利要求
用于将热气流经的飞机部件机械退耦地固定在壳体或者框架(4)上的装置(22)，其包括 与热气流经的飞机部件相连接的耦联构件(42)， 与所述壳体或者框架(4)相连接的支架(24)，在所述支架(24)上固定着波纹管(30)的第一端，以及 法兰(36)，其中所述波纹管(30)的第二端和所述耦联构件(42)固定在所述法兰(36)上，因此所述耦联构件(42)通过所述法兰(36)和所述波纹管(30)与所述支架(24)相连接，并且其中在所述法兰(36)上此外固定着屏蔽元件(32)以用于热屏蔽所述波纹管(30)使其免受高温负荷。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述耦联构件(42)具有基本上呈圆筒状以用于与热气流经的飞机部件的连接， 该飞机部件为废气管道(6)。
3.根据权利要求1或者2所述的装置，其中，所述支架(24)基本上呈环状。
4.根据前述权利要求中的一项所述的装置，其中，所述屏蔽元件(32)构造为内锥形以用于热屏蔽所述波纹管(30)使其免受高温 负荷并且同轴固定在所述法兰(36)上。
5.根据前述权利要求中的一项所述的装置，其中，所述屏蔽元件(32)具有槽。
6.根据前述权利要求中的一项所述的装置，该装置具有两个或者更多的屏蔽元件(32)，该屏蔽元件为内锥形且具有相互错移的 槽，所述槽相互重叠设置并且相互连接。
7.根据前述权利要求中的一项所述的装置，其中，所述耦联构件(42)在外部周围具有类似凸缘的延伸，以至于所述耦联构件(42) 的外形截面基本上呈T形。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述类似凸缘的延伸通过力配合连接固定在所述法兰(36)上。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述类似凸缘的延伸在径向可错移地被夹在所述法兰(36)和支架板(44)之间。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述支架板(44)通过在所述支架板(44)上径向分布的和在相应的铆接螺母 (34)中旋入的螺钉(46)固定在所述法兰(36)上。
11.根据前述权利要求中的一项所述的装置，其中，所述法兰(36)紧靠着密封在具有通孔且基本上呈圆盘形的防火隔墙(40)上。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述防火隔墙(40)设置在所述法兰(36)和所述支架板(44)之间。
13.根据前述权利要求中的一项所述的装置，其中，所述屏蔽元件(32)以轴向可移动的方式有弹性地紧靠在所述支架(24)的基本 为轴向的皮带(28)上，以用于平衡角度偏差和/或径向和轴向的位置偏差。
14.根据前述权利要求中的一项所述的装置，其中，所述波纹管(30)的一端安装在所述支架(24)的上部皮带(26)上。
全文摘要
用于机械退耦地固定飞机中热气流经的部件的装置(22)，所述装置(22)具有用于与发出热气的部件和接收热气的部件相耦联的耦联构件(42)、支架(24)、法兰(36)和波纹管(30)，其中所述支架可安装在与发出热气的部件相连接的壳体或者框架(4)上，所述波纹管的一端固定到所述法兰，并且它的另一端固定到所述支架，而且所述耦联构件固定在所述法兰上。通过该装置不仅能够平衡角度偏差而且能够平衡径向的和轴向的位置偏差。
文档编号F01N13/18GK101903625SQ200880122087
公开日2010年12月1日 申请日期2008年11月10日 优先权日2007年12月21日
发明者马库斯·皮斯克 申请人:空中客车营运有限公司