燃气涡轮发动机环形管路支撑结构的制作方法

本实用新型属于燃气涡轮发动机领域，是一种燃气涡轮发动机环形管路支撑结构。

背景技术：

目前国、内外燃气涡轮发动机环形结构燃油输送管路多采用卡箍和支架组合式连接形式固定在机匣上，其中卡箍夹紧燃油管路，对管路施加全方位的支撑和阻尼作用，约束一路或多路管路无相对位移，通过刚性或弹性支架进行固定支撑，从而造成管路与机匣无相对位移。但工作状态下的燃气涡轮发动机，机匣与管路处于高温高压环境中，由于热膨胀变形不协调，特别是环形管路，将造成其在径向方向上与机匣存在相对位移，使环形管路在径向方向上增加额外的“支撑”或“拉紧”载荷，影响管路使用寿命，同时存在管路破裂漏油的隐患，影响燃气涡轮发动机使用安全。

随着燃气涡轮发动机综合性能要求的逐步提高，对于各个部件的性能、寿命、可靠性及经济性等要求都在不断提高，而刚性支架利用管路或卡箍变形及弹性支架利用支架变形补偿机匣与管路相对位移，风险较大，主要体现在两个方面，一是零件变形时应力较大，特别是长时间工作后，存在疲劳屈服现象，可靠性降低，存在断裂风险；二是卡箍、管路等多采用钣金或弯曲成形，加工精度相对较低，装配时存在较大的不可控装配应力，风险增大。

技术实现要素：

本实用新型的目的：由于机匣与管路热膨胀变形不协调，造成其两者之间存在相对位移，增加的额外载荷从而影响管路使用寿命及燃气涡轮发动机使用安全。针对上述现状，本实用新型提供一种简单、可靠的具有径向位移补偿能力的管路支撑结构，该结构采用销钉径向滑动、周向/轴向定位，“球形”万向节补偿加工误差，装配方便，无装配应力及工作状态下的额外载荷影响，从而提高管路工作的可靠性。

本实用新型的技术方案是：一种燃气涡轮发动机环形管路支撑结构，包括销钉、球头及球头座，结构简单，装配方便，结合普通卡箍起到支撑环形燃油管路的作用，适用于内置管路(即管路布置在机匣内腔)及外置管路(即管路布置在机匣外部)，不限制管路数量。

一种燃气涡轮发动机环形管路支撑结构，包括销钉、球头及球头座，销钉(1)一端与机匣固定，一端插入球头(2)内，销钉(1) 可以沿机匣径向方向与球头(2)相对自由滑动，球头(2)装在球头座(3)内，可自由转动，不脱落；设计过程中考虑销钉稳定性及管路振动影响，针对同一型号燃气涡轮发动机，销钉(1)数量N在3～ 10个之间，销钉直径D₁在5～15mm之间，长度H₁≤50mm，H₁＞50mm 时应增强其刚性，各销钉(1)共同支撑管路，保证管路与机匣径向定心、周向/轴向定位。支撑结构周向位置可不均布，两销钉(1)周向最大距离H_max小于最小距离H_min的1.5倍。

球头(2)起着万向节作用，以补偿卡箍与管路加工误差，球头高度H₂在5～10mm之间，内径D₂＝销钉直径D₁，外径圆心与零件中心重叠，SΦD₁＝9～25mm装配在球头座(3)内。

球头座(3)可与卡箍作为整体零件或分体焊接固定，球头座高度H₃＞球头高度H₂，外径D₃＝11～30mm，保证最小壁厚D₃-SΦD₂不小于1.5mm，内径SΦD₂＝球头外径SΦD₁。

有益效果：

燃气涡轮发动机工作过程中，环形管路支撑结构采用本实用新型专利为提高环形管路工作可靠性及燃气涡轮发动机工作安全提供支持，具体如下：

1)销钉与球头沿机匣径向相对自由滑动，抵消机匣与管路热膨胀变形不协调，造成其两者之间存在的相对位移，因此管路不受额外载荷影响，从而提高管路工作的可靠性。

2)球头在球头座内自由转动，起着万向节作用，补偿卡箍与管路的加工误差，保证销钉插入球头装配方便，无装配应力；

3)销钉与球头配合型管路支撑形式结构简单，加工成本较低，无弹性支撑空间尺寸限制；

附图说明

图1a)为燃气涡轮发动机内置环形管路支撑结构装配示意图，

图1b)为燃气涡轮发动机外置环形管路支撑结构装配示意图，

图2a)为销钉结构及装配示意图，

图2b)为销钉结构及工作位移示意图，

图3为球头结构示意图，

图4为球头座结构示意图，

1-销钉；2-球头；3-球头座

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例子详细介绍本实用新型。

图1中燃气涡轮发动机环形管路支撑结构主要由销钉(1)、球头 (2)、球头座(3)组成。燃气涡轮发动机工作过程中，环形管路内由于介质流动冷却或加热管路，造成管路壁温与机匣壁温存在差异，从而热膨胀变形不协调产生相对位移，该支撑结构在保证环形管路与机匣同心的同时，可径向沿销钉自由滑动抵消相对位移，因此管路不受额外载荷影响，从而提高管路工作的可靠性。环形管路和机匣周向布置支撑结构的数量N与环形管路直径有关，在保证管路与发动机不产生共振的基础上，可周向不均布，两支撑结构周向最大距离H_max小于最小距离H_min的1.5倍。

图2中销钉(1)一端固定在机匣上，一端插入球头(2)内，径向自由滑动；销钉(1)长度H₁≤50mm，H₁＞50mm时应增加其刚性。发动机工作过程中，销钉伸出球头的距离d发生变化，装配状态及工作状态均应保证d＞0。

图3中球头(2)起着万向节作用，以补偿卡箍(4)与管路加工误差，作为支撑结构中的重要传力零件，球头高度H₂应不小于5mm，其组成特征H₂、D₂及SΦD₁受销钉特征尺寸影响。

图4中球头座(3)可与卡箍作为整体零件或分体焊接固定，球头座组成特征H₃、D₃及SΦD₃受球头(2)特征尺寸影响。