专利名称：用于铰接第一和第二管道的连接器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铰接第一和第二管道一一特别是飞行器中的发动机供 能的热空气供给系统的第一和笫二管道_一的具有附加的^^差补偿能力 的连接器，其中第一管道的一个管端通过^f和第二管道的管端铰接且形 成间隙。
背景技术：
在铰接用于传递高温和/或高压流体和/或气体物质特别是热气体等的 管道的连接器的公知实施方式中，具有例如与金属密封套配合的密封机构 和用于形成实际密封的塑料材料。例如，这种管道用在飞行器上的发动机 起动系统、客抢的空调系统以及机翼和气动控制面的除冰中。
由于遇到的是高温流体或气体、以及运行过程中产生的管端相对彼此 的相对移动和附加振动，使得这些形成实际密封的塑料材料相对快速地磨 损。
特别是在与安全相关的区域，例如，当连接飞行器中的发动机供能的 热空气供给系统的管道时，已知连接器上的上述磨损症状必然在短的检查 间隔内产生高昂的维护成本。
另外，已知的连接器难于组装，因为控制单元布置在所要连接的管端 之间的间隙区域以进行公差补偿。
发明内容
本发明的一个目的是避免上述连接器的y^实施方式的缺陷。 该目的通过具有权利要求1所述特征的装置来实现。 对置布置的管端由密封单元特别是金属波紋管封闭以密封间隙，以及4Mf的第一端具有调节长度的调节单元，上述特性一般而言使得根据本发 明的连接器具有接近终身的耐用性，其中同时位于侧面的调节单元i更于组 装。另外，根据本发明的连接器在整个使用寿命期间几乎不用维护，甚至 是在安全相关的区域，例如，用于连接飞行器中的发动机供能的热空气供 给系统的管道等场合。
在本发明的另一实施方式中，管端各自包括轴承环，所述轴承环整合 有用于连接拉杆的基本上居中布置的容座，其中容座通过至少两个指向径 向向外的撑杆与轴承环内表面连接。
这在管端提供了用于4^f的大致居中的容座，使得力在第一和第二管 道间非常均匀的传递。
在另一示例性实施方式中，撑杆均匀隔开。
该实施方式基本上使得待传递的力从容座均匀传递到轴承环。
在另一示例性实施方式中，容座包括轴承壳，其圆顶形开口各种指向 第一和第二管道的内部空间的方向。
轴承壳包括圆顶形开口，且球头布置在拉杆两侧，使得管端可以铰接。
在另一示例性实施方式中，第一管道和/或第二管道^:计成能够通过连 接器特别是v形法兰接头在轴承环的区域中分开。
这简化了连接器的组装，因为第一管道的可分开性改善了位于边缘上 的调节单元的可达性。
在另一示例性实施方式中，轴承壳和容座各具有用于穿过拉杆的钻孑L。
当管道受压时，管端在连接器的区域中被拉开，其中拉力从布置在容 座内的轴承壳传递到拉杆端部的球头。由于容座，拉力的效果转换成压力， 从而容座内的轴承壳基本上仅承受压力。这对根据本发明的连接器来说在 管*压期间产生了整体上非常高的载荷承受能力。
另外，容座上的圆顶形开口与球头相互作用，能够在横向于第一和第 二管道纵轴的方向上实现公差补偿。
在另一示例性实施方式中，拉杆包括位于第一端的作为调节单元的螺 紋球头和位于第二端的固定球头。
如果必要，螺玟球头可用来调节拉杆的长度，从而可以补偿第一和第 二管道纵轴方向上的公差。取决于第一管道的长度，因为螺紋球头在第一 轴承环的第 一容座的区域内相对易于接近，因此可以很方便地通过根据本 发明的连接器来补偿公差。
根据本发明的连接器的其它优选实施方式公开在其它的权利要求中。
附图示出了
图l是连接器的纵向剖面图； 图2是连接器沿A-A线的剖面图。 附图标记列表 1连接器
2管端(第一管道)
3第一管道
4管端(第二管道)
5第二管道
6坐标系
7纵轴
8纵轴
9轴承环
10轴承环
11金属波紋管 12紧固凸缘 13紧固凸缘 14容座 15容座 16撑杆 17撑杆18撑杆
19撑杆
20撑杆
21撑杆
22容座外表面
23轴承环内表面
24容座外表面
25轴承环内表面
26轴承壳
27轴承壳
28圆顶形开口
29圆顶形开口
30内表面(第一管道)
31内表面(第二管道)
32甜
33第一端
34螺紋球头
35调节单元
36第二端
37固定球头
38纵轴
39间隙
40钻孔(容座) 41钻孔(容座) 42钻孔(轴承壳) 43钻孔(轴承壳)
44紧固装置 45紧固装置 46安全装置 47锁紧螺母 48安全片
具体实施例方式
图1示出了根据本发明的连接器的纵向剖面图。附图中相同的附图标 记表示相同的结构构件。
连接器1将第一管道3的一个管端2铰接到第二管道5的管端4，并 且允许公差补偿。坐标系6示出了 x、 y和z轴的空间位置。第一管道3 和笫二管道5具有纵轴7、 8。根据本发明的连接器l的初始状态允许进行 可调节的公差补偿，即，在第一管道3和第二管道5之间沿x轴方向的长 度##。另外，管端2、 4可以基本平行于y轴和z轴移动。另外，连接器 1在金属波紋管11的区域可以略微扭转。上述运动选择之间的相互作用偵L 得可以通过连接器1铰接连接第一和第二管道3、 5。
在第一管道3的管端2处i殳置有轴承环9。在第二管道5的管端4处 相应地布置有轴承环IO。轴承环9、 10刚性连接到管端2、 4，特别是通过 管端2、 4区域中的连续焊缝气密地焊接到管道3、 5上。轴承环9、 10的 管端2、 4通过作为密封单元的金属波紋管11封闭。金属波紋管11具有两 个连续的连接凸缘12、 13，其以气密耐压的方式通过连续焊缝结合到管端 2、 4或者轴承环9、 10上。金属波紋管ll完全密封连接器l，同时允许其 具有高的活动性或联接性。
可以设置不同于金属波紋管11的密封单元。取决于连接器1内导引的 介质的温度和/或压力，可以设置例如包皮软管或塑料波紋管。
轴承环9包括容座14,轴承环10包括容座15。容座14、 15相对于纵 轴7、 8基本上居中布置在第一和第二管道3、 5中。容座14通过三个撑杆 16、 17、 18与轴承环9相连，其中撑杆18未在图1中示出。容座15通过 三个撑杆19、 20、 21与轴承环10相连，其中撑杆21也未在图1中示出。
撑杆16、 17、 18在容座外表面22的圆周面上均匀分布，指向径向向
外，并与轴承环9的轴承环内表面23相连。相应地，撑杆19、 20、 21在 容座外表面24的圆周面上均勻分布，指向径向向外，并与轴承环10的轴 承环内表面25相连。
上述布置确保了容座14、 15在管道3、 5的管端2、 4的区域内相对于 纵轴7、 8基本上居中连接，从而实现对称的力传递。
为了防止管道内的流动阻力在穿过连接器1时由于撑杆16 - 21和容座 14、 15而达到过高的水平，并且为了仍然允许总体上足够体积流量的气体 和/或流体介质流过连接器1,所要连接的第一和第二管道3、 5的管径应 i亥优选地大于100mm。
容座14、 15整合有两个轴承壳26、 27，其处在容座14、 15内相应设 计的凹陷内。这里，轴承壳26内的圆顶形开口 28指向第一管道3的内部 空间30的方向，而轴承壳27的内圆顶形开口 29指向第二管道5的内部空 间31的方向。轴承壳26、 27用低动摩擦系数的材料制成，优选用金属材 料制成。
用于连接轴承环9、 10的扭ff 32包括位于第一端33上的螺紋球头34 以及位于第二端36上的固定球头37,螺紋球头34作为调整平行于x轴的 长度和组装连接器1的调整单元35。优选具有大致圆形截面几何形状的拉 杆32还包括纵轴38。为了使螺紋球头34能拧到拉杆32上，至少拉杆32 的第一端33的区域上设置有用于适配螺紋球头34的螺紋。至少固定球头 37和螺紋球头34的区域形状配合地容纳在圆顶形开口 28、 29内，在第一 和第二管道3、 5之间形成4^接并形成间隙39。这里，圆顶形开口 28、 29 指向相反方向，从而将管端2、 4的分离运动转化成可以有效地通过球头 34、 37传递给拉杆32的拉力。
容座14、 15包括钻孔40和41以穿过拉杆32。钻孔40、 41优选为圆 锥形，且在面向间隙39的一侧具有明显比拉杆32外径更大的最小直径， 以使拉杆32在钻孔40、 41内沿横向于x轴的方向具有充分地活动性。在 轴承壳26、 27的区域，钻孔40、 41的直径能保证拉杆32具有充分的活动 性。轴承壳26、 27还包括钻孔42、 43以穿过拉杆32，其中钻孔42、 43 也具有能保证拉杆32具有充分活动性的直径。
螺紋球头34和固定球头37通过紧固元件44、 45保持在圆顶形开口 28、 29内。紧固元件44、 45结合在容座14、 15的凹陷区域内相应设计的
连续凹部中。可能的紧固元件44、 45包括锁紧垫片、挡圏等，其位于容座 14、 15内的连续凹槽内。为了使附图更清楚，没有用单独的附图标记表示 凹槽。
当加压介质穿过第一和第二管道3、 5时，其内具有轴承环9、 10的管 端2、 4被拉开，从而拉杆32主要承受拉力。这些拉力可以非常有效地从 具有圆顶形开口28、 29的轴承壳26、 27传递到拉杆32的固定球头37和 螺玟球头34。
相反，如果4^t32受到压力，紧固元件44、 45可以防止固定球头37 和螺紋球头34被挤出轴承壳26、 27的圆顶形开口28、 29，只要待吸收的 压力不是太高即可。
这里必须指出根据本发明的连接器1沿x轴方向可以吸收比沿相反方 向作用的压力大的多的拉力。
基本上，拉杆32基本上防止了任何值得注意的载荷施加在金属波紋管 11上，无论是拉力还是压力。
根据本发明的连接器1基本上允许第一管道3和第二管道5之间的两 种潜在运动。
相对的管端2、 4初始时可以基本上平行于y轴和z轴所成平面相对于 彼此移动。这里纵轴7、 8基;^目互平行，而拉杆32的纵轴38与纵轴7、 8成至多15°的夹角。
另外，第一和第二管道3、 5可以在连接器1区域内沿相同或相反的方 向"扭转"，从而纵轴7、 8都可以相对于拉杆32的纵轴38成至多15。的 夹角。在这种情况下，纵轴7、 8不再相互平行。
所能达到的最大角度特别取决于容座14、 15内锥形钻孔40、 41的最 大直径以及金属波紋管11的挠性。
需要间隙39来补偿第一和第二管道3、 5的管端2、 4相对于彼此的相 对运动。
通it^目应地转动可拧在拉杆32上的球头34,不仅可以实现第一和第 二管道3、 5的铰接，而且可以改变长度，从而补偿了根据本发明的连接器 l平行于x轴的公差。
第一和第二管道3、 5之间绕x轴的扭转运动不能被连接器l吸收，因
为该运动不得不被金属波紋管11独自吸收，因此连接器1没有被设计成用 于承受这类载荷。
为了防止螺玟球头34意外地与拉杆32脱开，设置了安全装置46。在 根据图l所示的实施方式中，安全装置46是锁紧螺母47，其另外通过一 安全片48固定防止扭动。其它的安全装置，例如带有安全夹板的槽顶螺母、 自锁螺母等也是可以的。
为了安装连接器l，第一管道3设计成可在管端2的区域内通过一 V 形法兰接头(未示出)分开。在焊上轴承环9、 10和焊上金属波紋管11 的两种情况下，可以首先将4Mf 32从后面插入到容座中的钻孔41、 43内 并拧上球头34，然后将其引导穿过容座14内的钻孔40、 42。在该组装阶 段，轴承壳26、 27已经位于容座14、 15内了。
然后螺玟球头34柠在拉杆32上，并通过安全装置46固定，以防止在 间隙39达到使第一和第二管道3、 5铰接所需的宽度时意外脱开。待执行 的柔性运动范围越宽，间隙39就越宽。最后，用于将螺紋球头34和固定 球头37锁紧在轴承壳26、 27内的紧固装置44、 45置于容座14、 15内和/ 或其凹部内。
在组装过程的最后阶段，第一管道3通过V形法兰接头再次气密密封， 组装结束。可以设置其它的可拆卸管接头来替代V形法兰接头。
M 32和容座14、 15的对称设计使得可以将4^f安装在相对于图2 所示转动180。的连接器内，从而螺玟球头34位于第二容座15内。在这种 情况下，V形法兰接头位于第二管端4的区域。然后基于上述顺序从容座 14开始进行组装。
另外，管端2、 4可以都具有单独的V形法兰接头以便于更容易且更 灵活地进行组装。
使用金属波紋管11作为密封单元使得根据本发明的连接器1具有超长 的使用寿命，并且本身不用维护，从而即使是在与安全相关的区域，也可 以以低的故障率操作甚至具有多个连接器的管道。
因为调节单元35以能够拧在4i^f第一端33上的球头34的形式布置在 第一轴承环9的区域的边缘,所以拉杆32的长度可以在通过图1未示出的 V形法兰接头分开第 一管道3之后并且在除去安全装置46之后转动螺紋球 头34来进行改变，从而容易地补偿了第一和第二管道3、 5之间沿x轴方 向的公差。
图2示出了连接器1沿线A-A的剖面图，其中除去了扭fr32。坐标 系6用来示出x轴、y轴和z轴的空间位置。
通过撑杆16、 17、 18容座14在内部空间30基本上居中布置在轴承环 9内。撑杆16、 17、 18在容座外表面22的圆周面上均匀分布，指向径向 向外，并连接到轴承环内表面23。因此，撑杆16、 17、 18均匀分布在轴 承环内表面23的圆周上。容座14在轴承环9内和/或第一管道3的管端2 内的中心定位保证了力在管端2、 4之间的对称传递。
轴承环9、 10与通过撑杆16至21固定的容座14、 15优选为一体设计， 例如以铸造工艺制造。可替代地，轴承环9、 10可以通过^>知的结合工艺， 例如通过焊接、铆接等连接到撑杆16至21以及容座14、 15。
轴承环9通过连续的气密耐压焊缝与管道3连接。轴承壳26结合在容 座14内的相应凹部内。容座14优选包括用于穿过4Mf32的锥形钻孔40。 钻孔42深入到轴承壳26内以穿过4^t 32。
轴承环10的结构设计，特别是容座15和撑杆19、 20、 21的居中布置， 对应于上述轴承环9的结构设计。
根据本发明的连接器1主要适于铰接用于传输高压和/或高温流体和/ 或气体的管道3、 5。连接器l特别适于输送热空气、各种液体、水蒸汽等。 另外，连接器1能够容易地致动位于边缘的调节单元35在管道3、 5之间 方便地进行公差补偿。另外，连接器l易于组装和检查。
特别地，连接器1用于连接飞行器中的发动机供能的热空气供给系统 的管道3、 5,其中连接器1根据所用材料可能承受高达850。C的温度和高 达20巴的压力。
在飞行器中的发动机供能的热空气供给系统的管道中，空气通常达到 高达360。C的温度和高达16巴的压力，从而连接器1非常适于实现这种 管道之间的连接。
钛和/或钢优选用作连接器1局部构件的材料。
根据本发明的连接器1能够吸收平行于x轴的高达20,000N的拉力和 高达2,000N的压力。这里所要连接的管道3、 5优选具有超过100mm的
直径。另外，也可以用作其它应用，例如发电厂工程、化工厂、自助洗衣 店工程、医疗技术等。
第一和第二管道3、 5、具有撑杆16至21的轴承环9、 IO以及金属波 紋管ll优选用金属材料制成，特别是钬。相反，具有固定球头37和螺紋 球头34的拉杆32优选用钢制成。
作为可替代地方案并根据所传输的介质的温度和压力，连接器1的局 部构件可以用优质钢、足以承受热载荷和机械载荷的铝合金、以及耐热合 金钢制造。这里用相同材料制造连接器1的所有局部构件不是绝对必需的。
需要指出，措辞"包括"不排除其它元件或步骤，"一个"或"一种" 不排除多个的情况。不同实施方式中描述的部件也可以结合。还应指出权 利要求中的附图标记不应被理解成限制权利要求的范围。
权利要求
1.一种用于铰接第一和第二管道(3、5)、特别是飞行器中的发动机供能的热空气供给系统的第一和第二管道(3、5)的具有附加公差补偿能力的连接器(1)，其中第一管道(3)的一个管端(2)通过拉杆(32)与第二管道(5)的管端(4)铰接并形成间隙(39)，其中对置的管端(2、4)通过密封单元特别是金属波纹管(11)封闭以密封间隙(39)，拉杆(32)的第一端(33)包括用于调节长度的调节单元(35)。
2. 根据权利要求1所述的连接器(1),其中管端(2、 4 )各包括轴 承环(9、 10)，所述轴承环(9、 10)整合有用于附连拉杆(32)的基本上 居中布置的容座(14、 15),其中容座(14、 15)通过至少两个指向径向向 外的撑杆(16-21)与轴承环内表面(23、 25)连接。
3. 根据权利要求1或2所述的连接器(1),其中撑杆(16 - 21)均 匀隔开。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的连接器(1 )，其中在容座(14、 15)中布置有轴承壳(26、 27),其圆顶形开口 (28、 29)各自指向第一和 第二管道(3、 5)的内部空间(30、 31)的方向。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的连接器(1 )，其中第一管道 (3 )和/或第二管道(5 )设计成能够通过连接器特别是V形法兰接头在轴承环(9)的区域内分开。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的连接器(1 )，其中轴承壳(26、 27)和容座(l4、 15)各具有用于穿过拉杆(32)的钻孔U0-")。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的连接器(1 )，其中4Mf (32 ) 包括位于第一端(33)处的用作调节单元(35)的螺紋球头(34)和位于 第二端(36)处的固定球头(37)。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的连接器(1 )，其中至少螺紋 球头(34)和固定球头(37)的区域能够设置成在轴承壳(26、 27)内形 状锁定，以4^接第一和第二管道(3、 5)。
9. 根据权利要求1至8中任一项所述的连接器(1 )，其中轴承壳(26、 27)能够通过紧固元件(44、 45)支撑在容座(14、 15)内。
10. 根据权利要求1至9中任一项所述的连接器(1),其中螺玟球头 (34)通过拉杆(32)第一端(33)处的安全装置(46)固定以防止意外脱开。
11. 根据权利要求1至10中任一项所述的连接器(1),其中第一和 第二管道(3、 5)、具有容座(14、 15)的轴承环(9、 10)、具有螺紋球头 和固定球头(34、 37)的拉杆(32)以及密封单元用金属材料制成。
全文摘要
本发明涉及一种用于铰接第一和第二管道(3、5)——特别是飞行器中的发动机供能的热空气供给系统的第一和第二管道(3、5)的具有附加公差补偿能力的连接器(1)，其中第一管道(3)的管端(2)通过拉杆(32)与第二管道(5)的管端(4)铰接并形成间隙(39)。根据本发明，对置的管端(2、4)通过密封单元特别是金属波纹管(11)封闭以密封间隙(39)，拉杆(32)的第一端(33)包括调节长度的调节单元(35)。由于调节单元(35)布置在边缘上，所以根据本发明的连接器(1)便于组装，其中在第一管道(3)的管端(2)的区域中设有可分开的V形法兰接头。作为密封单元的金属波纹管(11)具有较长的使用寿命并且不用维护，特别是在用于例如飞行器中的发动机供能的热空气供给系统中的高温和/或高压介质时。
文档编号F16L27/02GK101180491SQ200680018122
公开日2008年5月14日 申请日期2006年5月26日 优先权日2005年5月27日
发明者霍斯特-迪特尔·罗韦德尔 申请人:空中客车德国有限公司