一种航空发动机用防火管路接头及航空发动机的制作方法

1.本公开涉及航空发动机制造领域，尤其涉及一种航空发动机的防火管路接头及航空发动机。


背景技术：

2.航空发动机中输送燃油或滑油等可燃介质的管路接头组件，是管路系统中的重要组成部分。由于发动机的舱内处在高温环境下，任何泄漏的可燃介质都存在着火的可能，因此一旦管路接头在高温下发生泄漏或破裂，会对航空发动机造成严重的后果。
3.在各国的适航文件中，都对航空发动机火区内的零、组件提出了防火、耐高温的要求：为确保外部管路在相应防火等级要求的着火工况下，管路系统不会产生泄漏和损坏，连接两段外部管路的管路接头就是需要重点关注的组件。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本公开实施例提供一种航空发动机用防火管路接头及航空发动机，能够提高管路接头的防火、耐高温性能。
5.在本公开的一个方面，提供一种航空发动机用防火管路接头，被配置为连接第一管道和第二管道，包括：
6.第一连接管，第一端连接所述第一管道；
7.第二连接管，第一端连接所述第二管道，第二端与所述第一连接管的第二端相配合连接；
8.密封圈，设置于所述第一连接管和所述第二连接管的配合面之间；以及
9.外层套管，设置于所述第一连接管和所述第二连接管的外侧，内表面设有环形空腔，且至少部分所述环形空腔沿径向位于所述密封圈的外侧。
10.在一些实施例中，所述第一连接管的第二端设有第一阶梯段，所述第二连接管的第二端设有第二阶梯段，所述第一阶梯段与所述第二阶梯段之间的配合面包括周向配合面，所述密封圈设置于所述周向配合面处。
11.在一些实施例中，所述第一阶梯段的内径朝向所述第一连接管的第二端渐大，所述第二阶梯段的外径朝向所述第二连接管的第二端渐小，所述周向配合面由所述第一阶梯段的内周面和所述第二阶梯段的外周面构成。
12.在一些实施例中，所述第一阶梯段的内周面和/或所述第二阶梯段的外周面上开设有环形槽体，所述密封圈嵌设于所述环形槽体内。
13.在一些实施例中，所述第一阶梯段的内周面与所述第二阶梯段的外周面之间呈间隙配合，所述密封圈在松弛状态下的直径大于所述环形槽体的深度与所述间隙配合的间隙大小之和。
14.在一些实施例中，所述第一连接管和所述第二连接管的外周面设有螺纹，所述外层套管包括：
15.第一法兰套管，通过内螺纹连接于所述第一连接管的外侧；以及
16.第二法兰套管，通过内螺纹连接于所述第二连接管的外侧，并通过法兰与所述第一法兰套管相连接。
17.在一些实施例中，所述第一法兰套管与所述第一连接管之间的螺纹旋向相反于所述第二法兰套管与所述第二连接管之间的螺纹旋向。
18.在一些实施例中，所述第一法兰套管与所述第二法兰套管连接时，所述第一法兰套管的法兰盘和所述第二法兰套管的法兰盘互相贴合。
19.在一些实施例中，所述第一法兰套管靠近自身法兰盘一侧的内表面设有第一环形凹槽，所述第二法兰套管靠近自身法兰盘一侧的内表面设有第二环形凹槽，所述第一环形凹槽和所述第二环形凹槽拼合成所述环形空腔。
20.在本公开的另一个方面，提供一种航空发动机，包括如前文任一实施例所述的防火管路接头。
21.因此，根据本公开实施例，通过环形空腔减少了高温环境向密封圈传递的热量，并通过的相反旋向的外层套管与内层连接管，使得内层连接管的连接位置沿轴线可调，减少了内层管路在装备过程中因装配偏差而产生的应力，降低管路破裂和泄漏的隐患，进而从整体上提高管路接头的防火、耐高温性能。
附图说明
22.构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
23.参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
24.图1是根据本公开一些实施例的防火管路接头的立体结构示意图；
25.图2是根据本公开一些实施例的防火管路接头的剖视结构示意图；
26.图3是根据本公开一些实施例的防火管路接头装配状态的剖视结构示意图；
27.图4是根据本公开一些实施例的防火管路接头装配预备状态视结构图。
28.图中：
29.1，第一管道；2，第二管道；3，第一连接管；31，第一阶梯段；4，第二连接管；41，第二阶梯段；5，密封圈；6，外层套管；61，环形空腔；61a，第一环形凹槽；61b，第二环形凹槽；62，第一法兰套管；63，第二法兰套管；7，环形槽体；8，法兰螺栓；9，法兰螺母。
30.应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。
具体实施方式
31.现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
32.本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
33.在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。
34.本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
35.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
36.申请人研究发现：目前发动机输送燃油或滑油的管路接头，一般采用刚性的法兰加密封件进行密封连接。其中的密封件多为o型橡胶圈或复合金属橡胶密封垫，虽然密封件所含的橡胶材料根据成分的不同，适用的温度范围不同，但是由于密封件外围的金属具有较好的热传导性，使得橡胶材料将不打折扣地承受航空发动机内高温火焰的热量冲击。
37.由此，相关的应用于输送燃油或滑油的管路接头组件存在以下弊端：由于橡胶密封件直接通过外层的金属材料承受火焰冲击的热量，温度高且温度变化剧烈，长期使用过程中容易出现橡胶材料的损坏，从而造成管路接头组件泄漏易燃介质；由于加工和装配的原因，管路经常出现尺寸误差或装配偏差，使接头不能准确连接。现有的刚性法兰构成的管路接头在法兰由螺栓拧紧后，管路接头在轴向上不可调节，使得出现尺寸误差或装配偏差的管路承受较大的应力，进而存在破裂和泄漏的隐患。
38.针对于此，如图1～4所示，在本公开的一个方面，提供一种航空发动机用防火管路接头，被配置为连接第一管道1和第二管道2，包括：
39.第一连接管3，第一端连接所述第一管道1；
40.第二连接管4，第一端连接所述第二管道2，第二端与所述第一连接管3的第二端相配合连接；
41.密封圈5，设置于所述第一连接管3和所述第二连接管4的配合面之间；以及
42.外层套管6，设置于所述第一连接管3和所述第二连接管4的外侧，内表面设有环形空腔61，且至少部分所述环形空腔61沿径向位于所述密封圈5的外侧。
43.本公开实施例通过在外层套管6的内表面设置环形空腔61，使得外层套管6不与第一连接管3和第二连接管4相接触，由于空气的传热系数远小于金属，热量在金属的传递远大于空气中的传递，使位于环形空腔61内部的第一连接管3和第二连接管4的局部金属温度低于周围金属温度，进而使密封圈5的温度较无环形空腔61时低。
44.为了防止密封圈5直接承受来自第一管道1或第二管道2内部介质的冲击，在一些实施例中，所述第一连接管3的第二端设有第一阶梯段31，所述第二连接管4的第二端设有
第二阶梯段41，所述第一阶梯段31与所述第二阶梯段41之间的配合面包括周向配合面，所述密封圈5设置于所述周向配合面处。
45.由第一阶梯段31和第二阶梯段41形成了第一连接管3和第二连接管4之间的三个配合面，包括两个径向配合面和一个周向配合面，此时密封圈5被设置在了周向配合面上，与管道内的燃油或滑油介质间隔了一个径向配合面，与管道外的空气介质也间隔了一个径向配合面，避免内外压力差对密封圈5的影响，提高了密封圈5的密封效果。
46.为了避免第一阶梯段31和第二阶梯段41的设置影响第一连接管3和第二连接管4的通流面积，在一些实施例中，所述第一阶梯段31的内径朝向所述第一连接管3的第二端渐大，所述第二阶梯段41的外径朝向所述第二连接管4的第二端渐小，所述周向配合面由所述第一阶梯段31的内周面和所述第二阶梯段41的外周面构成。
47.由此，第一阶梯段31与第二阶梯段41在第一连接管3和第二连接管4的原始管径的外侧相配合，保证了第一连接管3和第二连接管4的流体面积不变，进而保证了内部燃油或滑油介质的输运效率。
48.为了限定密封圈5在周向配合面的位置，在一些实施例中，所述第一阶梯段31的内周面和/或所述第二阶梯段41的外周面上开设有环形槽体7，所述密封圈5嵌设于所述环形槽体7内。
49.为了确保密封圈5的密封效果，在一些实施例中，所述第一阶梯段31的内周面与所述第二阶梯段41的外周面之间呈间隙配合，所述密封圈5在松弛状态下的直径大于所述环形槽体7的深度与所述间隙配合的间隙大小之和。
50.在一些实施例中，所述第一连接管3和所述第二连接管4的外周面设有螺纹，所述外层套管6包括：
51.第一法兰套管62，通过内螺纹连接于所述第一连接管3的外侧；以及
52.第二法兰套管63，通过内螺纹连接于所述第二连接管4的外侧，并通过法兰与所述第一法兰套管62相连接。
53.通过第一法兰套管62和第二法兰套管63组成的分体式的外层套管6，使得第一连接管3和第二连接管4各自由第一法兰套管62和第二法兰套管63连接后，通过第一法兰套管62和第二法兰套管63之间的连接关系而在轴向上位置被限定，即以间接连接的方式限定第一连接管3和第二连接管4沿轴向的连接关系，取代了原有的直接连接的方式，从而在管路接头组件出现加工误差或装配偏差的时候，不至于在第一连接管3和第二连接管4之间出现过大的应力。
54.为了使第一连接管3和第二连接管4沿轴向的连接位置可调，在一些实施例中，所述第一法兰套管62与所述第一连接管3之间的螺纹旋向相反于所述第二法兰套管63与所述第二连接管4之间的螺纹旋向。
55.由于螺纹旋向相反，当需要调整第一连接管3和第二连接管4沿轴向的连接位置时，可以将第一法兰套管62和第二法兰套管63向同一方向调整后，再同步地向第一连接管3和第二连接管4的结合位置旋紧，在第一法兰套管62和第二法兰套管63的力矩值达到规定范围后，停止旋转，进而防止第一连接管3、第二连接管4与第一法兰套管62和第二法兰套管63之间产生过大的应力。
56.为了强化密封圈5的密封效果，并提高第一法兰套管62和第二法兰套管63之间的
连接紧密性，在一些实施例中，所述第一法兰套管62与所述第二法兰套管63连接时，所述第一法兰套管62的法兰盘和所述第二法兰套管63的法兰盘互相贴合。
57.在一些实施例中，所述第一法兰套管62靠近自身法兰盘一侧的内表面设有第一环形凹槽61a，所述第二法兰套管63靠近自身法兰盘一侧的内表面设有第二环形凹槽61b，所述第一环形凹槽61a和所述第二环形凹槽61b拼合成所述环形空腔61。
58.在本公开的另一个方面，提供一种航空发动机，包括如前文任一实施例所述的防火管路接头。
59.因此，根据本公开实施例，通过环形空腔61减少了高温环境向密封圈5传递的热量，并通过的相反旋向的外层套管6与内层连接管，使得内层连接管的连接位置沿轴线可调，减少了内层管路在装备过程中因装配偏差而产生的应力，降低管路破裂和泄漏的隐患，进而从整体上提高管路接头的防火、耐高温性能。
60.以下结合附图对本申请的装配过程做进一步说明：
61.本公开针对现有管路接头轴向不可调节，橡胶密封件在高温下易损坏等弊端，提出了一种轴向可调的防火管路接头，其结构为具有左旋外螺纹的第一连接管3、右旋外螺纹的第二连接管4，以及与其配合的左旋的第一法兰套管62、右旋的第二法兰套管63，两个法兰套管连接后与连接管之间形成减缓热量传递的空腔，以及可以通过旋转在轴向位置上调节第一连接管3与第二连接管4之间的距离，从而防止管路和接头过应力装配。
62.具体加工装配方案如下：
63.加工所需第一连接管3、第二连接管4、第一法兰套管62、第二法兰套管63等零件，采购密封圈5等标准件；
64.第一连接管3外侧加工左旋螺纹，第二连接管4外侧加工左旋螺纹，同时在第一连接管3或第二连接管4上加工安装密封圈5所需的密封槽等结构，在第二连接管4插入第一连接管3后，密封圈5可以防止介质泄漏；
65.在第一法兰套管62加工左旋的内螺纹，进而与第一连接管3的外螺纹配合，在第二法兰套管63加工右旋的内螺纹，进而与第二连接管4的外螺纹配合。将两法兰套管分别带入第一连接管3和第二连接管4后，将两法兰套管的接合面通过调节转动角度，使螺栓孔轴线对齐，并用螺栓固定，形成可调节轴向位置的法兰组件。
66.由于法兰套管设计时预留的环形凹槽，使得法兰套管不与连接管相接触，此时，由于空气的传热系数远小于金属，热量在金属的传递远大于空气中的传递，使位于空腔内侧的第一连接管3和第二连接管4的局部金属温度低于周围金属温度，进而使密封圈5温度较无空腔时温度低。
67.当需要调整第一连接管3和第二连接管4之间的距离时，转动法兰组件，使第一连接管3和第二连接管4靠近，同时观察施加在法兰套管上的力矩，当该力矩值达到规定的范围时，停止旋转，防止连接管和法兰套管之间产生过大应力。
68.以适当锁紧方式固定法兰套管，防止法兰转动，至此装配过程结束。如需拆除，逆向操作即可。
69.至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
70.虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。