專利名稱：連接組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連接組件，具體地涉及一種用于燃氣渦輪發(fā)動機的連接組件，更具體地涉及一種用于將燃氣渦輪發(fā)動機的葉片容納殼體連接至另一個相鄰殼體的連接組件。
背景技術(shù)：
經(jīng)常使用螺母和螺栓將渦輪風(fēng)扇燃氣渦輪發(fā)動機的風(fēng)扇殼體和風(fēng)扇入口管道連接到一起，其中所述螺栓設(shè)置成軸向穿過環(huán)形徑向延伸凸緣中的孔，所述凸緣在風(fēng)扇殼體和風(fēng)扇入口管道的抵接端處。如果凸緣設(shè)計成承受重的動態(tài)載荷，則習(xí)慣上使每個螺栓延伸并且環(huán)繞每個螺栓的桿且在相應(yīng)螺栓的頭與凸緣中的一個之間或者在相應(yīng)螺母與凸緣中的一個之間設(shè)置柱狀軸環(huán)。這在螺栓失效之前增加了螺栓的有效長度并因此增加了螺栓的絕對軸向延伸幅度。也可以將每個柱狀軸環(huán)設(shè)置成可碎軸環(huán)，從而在極限負載下，在螺栓失效之前，可碎軸環(huán)被壓碎以允許更大的凸緣分離。與風(fēng)扇殼體和風(fēng)扇入口管道之間的連接組件關(guān)聯(lián)的普遍問題是，在高動態(tài)事件期間風(fēng)扇殼體可明顯撓曲，并且如果該動態(tài)撓曲通過連接組件從風(fēng)扇殼體傳遞至風(fēng)扇入口管道，則該動態(tài)撓曲會影響風(fēng)扇入口管道的設(shè)計。常規(guī)連接組件的第一個問題是，當使用可碎軸環(huán)時，連接組件的響應(yīng)是有效的數(shù)字式的，因為一旦達到預(yù)定負載，可碎軸環(huán)便被壓碎并且凸緣分離以適應(yīng)更大的撓曲并防止螺栓失效，但是喪失了由螺栓提供的所有初始夾緊負載。當負載為極限值時上述情況是可接受的，然而當負載適度時該數(shù)字效應(yīng)是不期望的，因為其擴大了動態(tài)事件的總體效應(yīng)。常規(guī)連接組件的第二個問題是，由于需要將相當大的端部負載置于螺栓上以在凸緣上獲得所需的夾緊負載，所以可碎軸環(huán)的任何破碎僅在相當大的負載并且因此撓曲已通過凸緣從風(fēng)扇殼體傳遞至風(fēng)扇入口管道(反之亦然)之后發(fā)生。常規(guī)連接組件的第三個問題是，因為凸緣中具有柔韌度，所以隨著凸緣開始分離施加于軸環(huán)上的負載經(jīng)常是偏心的，這就導(dǎo)致軸環(huán)壁的過早彎曲。不論軸環(huán)是否可碎，連接組件的主要要求總是用于保持結(jié)構(gòu)有效性，同時限制負載、撓曲從連接組件的一側(cè)傳遞至另一側(cè)。使用軸環(huán)的常規(guī)連接組件并不理想。因此，本發(fā)明旨在提供一種新型連接組件，所述連接組件減少、優(yōu)選地克服上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供一種連接組件，該連接組件包括具有第一凸緣的第一燃氣渦輪發(fā)動機殼體以及具有第二凸緣的第二燃氣渦輪發(fā)動機殼體，第一和第二凸緣彼此平行延伸，所述第一凸緣具有延伸穿過其中的多個第一孔口，所述第二凸緣具有延伸穿過其中的多個第二孔口，第二凸緣中的第二孔口與第一凸緣中的第一孔口對準；多個螺栓和多個螺母，每個螺栓都延伸穿過第一凸緣中的相應(yīng)的第一孔口以及第二凸緣中的相應(yīng)的第二孔、口 ；至少一個軸環(huán)，所述至少一個軸環(huán)繞螺栓中的一個的桿布置，每個螺母都固定在螺栓中相應(yīng)的一個上，至少一個軸環(huán)布置在凸緣中的一個與相應(yīng)的螺母之間或凸緣中的一個與相應(yīng)的螺栓的頭之間，所述至少一個軸環(huán)包括第一構(gòu)件和第二構(gòu)件，所述第二構(gòu)件布置在第一構(gòu)件的第一端處，軸環(huán)的第一構(gòu)件為環(huán)形，第二構(gòu)件為環(huán)形且橫截面大體上為U形或V形，第二構(gòu)件具有第一徑向內(nèi)端、第二徑向內(nèi)端以及徑向外部中間部分，并且第二構(gòu)件在所述第二構(gòu)件的第一徑向內(nèi)端與第二徑向內(nèi)端之間限定出軸向間隔。該連接組件可包括多個軸環(huán)，每個軸環(huán)都繞相應(yīng)螺栓的桿布置，每個軸環(huán)都布置在凸緣中的一個與相應(yīng)的螺母之間或凸緣中的一個與相應(yīng)的螺栓的頭之間，每個軸環(huán)都包括第一構(gòu)件和第二構(gòu)件，第二構(gòu)件布置在第一構(gòu)件的第一端處，第一構(gòu)件為環(huán)形，第二構(gòu)件為環(huán)形且橫截面大體上為U形或V形，第二構(gòu)件具有第一徑向內(nèi)端、第二徑向內(nèi)端和徑向外部中間部分，并且第二構(gòu)件在所述第二構(gòu)件的第一徑向內(nèi)端與第二徑向內(nèi)端之間限定出軸向間隔。每個軸環(huán)都可包括第三構(gòu)件，所述第三構(gòu)件布置在第一構(gòu)件的第二端處，使得第一構(gòu)件軸向地布置在第二構(gòu)件與第三構(gòu)件之間，第三構(gòu)件為環(huán)形且橫截面大體上為U形或V形，第三構(gòu)件具有第三徑向內(nèi)端、第四徑向內(nèi)端和第二徑向外部中間部分，并且第三構(gòu)件在所述第三構(gòu)件的第三徑向內(nèi)端與第四徑向內(nèi)端之間限定出軸向間隔。每個軸環(huán)都可包括第三構(gòu)件，軸環(huán)的第三構(gòu)件為柱狀，軸環(huán)的第二構(gòu)件軸向地布置在第一構(gòu)件與第三構(gòu)件之間。第一構(gòu)件和第二構(gòu)件可為一體的。第一、第二和第三構(gòu)件可為一體的。第二構(gòu)件的第一和第二徑向內(nèi)端可具有相同的直徑。第二構(gòu)件的第一徑向內(nèi)端與第一構(gòu)件可具有相同的直徑。第二構(gòu)件的第二徑向內(nèi)端可具有比第二構(gòu)件的第一徑向內(nèi)端更大的直徑。第三構(gòu)件的第三和第四徑向內(nèi)端可具有相同的直徑。第三構(gòu)件的第三徑向內(nèi)端與第一構(gòu)件可具有相同的直徑。第三構(gòu)件的第四徑向內(nèi)端可具有比第三構(gòu)件的第三徑向內(nèi)端更大的直徑。第二構(gòu)件的徑向外部中間部分的直徑可與第三構(gòu)件的第二徑向外部中間部分的直徑相同。第二構(gòu)件的徑向外部中間部分的直徑可大于或小于第三構(gòu)件的第二徑向外部中間部分的直徑。第一殼體和第二殼體可為環(huán)形。第一殼體可為風(fēng)扇殼體，而第二殼體可為風(fēng)扇管道入口。本發(fā)明提供一種連接組件，該連接組件包括具有第一凸緣的第一燃氣渦輪發(fā)動機殼體以及具有第二凸緣的第二燃氣渦輪發(fā)動機殼體，第一和第二凸緣彼此平行延伸，第一凸緣具有延伸穿過其中的多個第一孔口，第二凸緣具有延伸穿過其中的多個第二孔口，第二凸緣中的第二孔口與第一凸緣中的第一孔口對準；多個螺栓和多個螺母，每個螺栓都延伸穿過第一凸緣中的相應(yīng)的第一孔口以及第二凸緣中的相應(yīng)的第二孔口，每個螺母都固定在螺栓中相應(yīng)的一個上；至少一個軸環(huán)，所述至少一個軸環(huán)繞螺栓中的一個的桿布置，至少一個軸環(huán)布置在凸緣中的一個與相應(yīng)的螺母之間或凸緣中的一個與相應(yīng)的螺栓的頭之間，、所述至少一個軸環(huán)包括第一構(gòu)件和第二構(gòu)件，第二構(gòu)件布置在第一構(gòu)件的第一端處，軸環(huán)的第一構(gòu)件大體上為環(huán)形，第二構(gòu)件包括第一部分和第二部分，第一部分具有徑向內(nèi)端和徑向外端，第一部分徑向向外延伸且從其徑向內(nèi)端軸向地離開延伸至其徑向外端，第二部分具有徑向內(nèi)端和徑向外端，第二部分徑向向內(nèi)延伸且從其徑向外端軸向地離開延伸至其徑向內(nèi)端，第一部分的徑向外端固定至第二部分的徑向外端，并且第一部分和第二部分在第一部分的徑向內(nèi)端與第二部分的徑向內(nèi)端之間限定出軸向間隔。該連接組件可包括多個軸環(huán)，每個軸環(huán)都繞相應(yīng)的螺栓的桿布置，每個軸環(huán)布置在一個凸緣與相應(yīng)的螺母之間或一個凸緣與相應(yīng)的螺栓的頭之間，每個軸環(huán)都包括第一構(gòu)件和第二構(gòu)件，第二構(gòu)件布置在第一構(gòu)件的第一端處，軸環(huán)的第一構(gòu)件為柱狀，第二構(gòu)件包括第一部分和第二部分，第一部分具有徑向內(nèi)端和徑向外端，第一部分徑向向外延伸且從其徑向內(nèi)端軸向地離開延伸至其徑向外端，第二部分具有徑向內(nèi)端和徑向外端，第二部分徑向向內(nèi)延伸且從其徑向外端軸向地離開延伸至其徑向內(nèi)端，第一部分的徑向外端固定至第二部分的徑向外端，并且第一部分和第二部分在第一部分的徑向內(nèi)端與第二部分的徑向內(nèi)端之間限定出軸向間隔。每個軸環(huán)都可包括第三構(gòu)件，所述第三構(gòu)件布置在第一構(gòu)件的第二端處，使得第一構(gòu)件軸向地布置在第二構(gòu)件與第三構(gòu)件之間，第三構(gòu)件包括第三部分和第四部分，第三部分具有徑向內(nèi)端和徑向外端，第三部分徑向向外延伸且從其徑向內(nèi)端軸向地離開延伸至其徑向外端，第四部分具有徑向內(nèi)端和徑向外端，第四部分徑向向內(nèi)延伸且從其徑向外端軸向地離開延伸至其徑向內(nèi)端，第三部分的徑向外端固定至第四部分的徑向外端，第三部分和第四部分在第三部分的徑向內(nèi)端與第四部分的徑向內(nèi)端之間限定出軸向間隔。每個軸環(huán)都可包括第三構(gòu)件，軸環(huán)的第三構(gòu)件為柱狀，軸環(huán)的第二構(gòu)件軸向地布置在第一構(gòu)件與第三構(gòu)件之間。第二構(gòu)件的第一部分和第二部分可為一體的。第一部分的徑向內(nèi)端與第二部分的徑向內(nèi)端可具有相同的直徑。第一部分的徑向內(nèi)端與第一構(gòu)件可具有相同的直徑。第二部分的徑向內(nèi)端可具有比第一部分的徑向內(nèi)端更大的直徑。第三部分的徑向內(nèi)端與第四部分的徑向內(nèi)端可具有相同的直徑。第三部分的徑向外端與第四部分的徑向外端可具有相同的直徑。第三部分的徑向外端可具有與第四部分的徑向外端不同的直徑。第三部分的徑向內(nèi)端與第一構(gòu)件可具有相同的直徑。 第二構(gòu)件的橫截面可大體上為U形或V形。第三構(gòu)件的橫截面可大體上為U形或V形。第二構(gòu)件為環(huán)形。第三構(gòu)件為環(huán)形。第二構(gòu)件為環(huán)形且橫截面大體上為U形或V形。第三構(gòu)件為環(huán)形且橫截面大體上為U形或V形。


本發(fā)明將通過示例并參照附圖被更充分地描述，附圖中
圖I是根據(jù)本發(fā)明的具有連接組件的渦輪風(fēng)扇燃氣渦輪發(fā)動機的剖視圖。圖2是圖1所示的渦輪風(fēng)扇燃氣渦輪發(fā)動機的風(fēng)扇殼體與風(fēng)扇入口管道之間的連接組件的放大剖視圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的連接組件的單個螺栓、軸環(huán)和螺母的實施方式的放大剖視圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的連接組件的單個螺栓、軸環(huán)和螺母的另一實施方式的放大剖視圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的連接組件的單個螺栓、軸環(huán)和螺母的第三實施方式的放大剖視圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的連接組件的單個螺栓、軸環(huán)和螺母的第四實施方式的放大剖視圖。
具體實施例方式如圖I所示，渦輪風(fēng)扇燃氣渦輪發(fā)動機10按流程順序包括入口 12、風(fēng)扇部分14、壓縮機部分16、燃燒部分18、渦輪部分20和排出部分22。渦輪部分20包括一個或多個渦輪，所述一個或多個渦輪布置成通過軸(未示出)驅(qū)動壓縮機部分16中的一個或多個壓縮機。渦輪部分20還包括布置成通過軸(未示出)驅(qū)動風(fēng)扇部分14中的風(fēng)扇的渦輪。風(fēng)扇部分14包括由風(fēng)扇殼體26部分限定的風(fēng)扇管道24。風(fēng)扇管道24具有在其軸向上游端處的入口 12以及在其軸向下游端處的出口 28。風(fēng)扇殼體26通過多個徑向延伸的風(fēng)扇出口導(dǎo)向葉片30固定至中心發(fā)動機殼體36。風(fēng)扇殼體26環(huán)繞風(fēng)扇轉(zhuǎn)子32,所述風(fēng)扇轉(zhuǎn)子32承載多個周向間隔的徑向延伸風(fēng)扇葉片34。風(fēng)扇轉(zhuǎn)子32和風(fēng)扇葉片34繞燃氣渦輪發(fā)動機10的軸線X旋轉(zhuǎn)。圖2中更清楚地示出了風(fēng)扇殼體26和風(fēng)扇管道入口 38。風(fēng)扇殼體26包括柱狀或截頭圓錐形殼體。風(fēng)扇管道入口 38包括柱狀或截頭圓錐形殼體。風(fēng)扇殼體26包括適當?shù)慕饘佟＿B接組件40設(shè)置成用于將風(fēng)扇殼體26固定至風(fēng)扇管道入口 38。風(fēng)扇殼體26包括設(shè)置在風(fēng)扇殼體26的軸向上游端27處的凸緣42，而風(fēng)扇管道入口 38包括設(shè)置在風(fēng)扇管道入口 38的軸向下游端39處的凸緣44。凸緣42和44大體上彼此平行且分別從風(fēng)扇殼體26和風(fēng)扇管道入口 38徑向延伸。凸緣42具有多個大體上軸向延伸穿過其中的第一孔口 46，并且凸緣44具有多個大體上軸向延伸穿過其中的第二孔口 48。第一孔口 46在凸緣42中沿周向間隔開，而第二孔口 48在凸緣44中沿周向間隔開。凸緣44中的第二孔口 48與凸緣42中的第一孔口 46對準。設(shè)置多個螺栓50、多個軸環(huán)52以及多個螺母54，以將風(fēng)扇殼體26和風(fēng)扇入口管道38的凸緣42和44固定到一起。每個螺栓50都延伸穿過凸緣42中的相應(yīng)的第一孔口 46和凸緣44中的相應(yīng)的第二孔口 48。每個螺栓50都包括桿56、螺栓頭58和螺紋部分60。每個軸環(huán)52都繞相應(yīng)的螺栓50的桿56布置。每個螺母54都固定、擰緊在螺栓50中相應(yīng)的一個的螺紋部分60上。每個軸環(huán)52都布置在凸緣42、44中的一個與相應(yīng)的螺母54之間或凸緣42、44中的一個與相應(yīng)螺栓50的螺栓頭58之間。 可選地，每個螺栓50都包括螺栓頭58和螺紋部分60，并且每個軸環(huán)52都繞相應(yīng)螺栓50的螺紋部分60布置。如圖3中更清楚地示出的，每個軸環(huán)52都包括第一構(gòu)件62和第二構(gòu)件64。第二構(gòu)件64布置在第一構(gòu)件62的第一端63處。軸環(huán)52的第一構(gòu)件62為柱狀。第二構(gòu)件64包括第一部分66和第二部分68。第一部分66具有徑向內(nèi)端70和徑向外端72，并且第一部分66徑向向外延伸且從徑向內(nèi)端70軸向離開延伸至徑向外端72。第二部分68具有徑向內(nèi)端74和徑向外端76,并且第二部分68徑向向內(nèi)延伸且從徑向外端76軸向離開延伸至徑向內(nèi)端74。第一部分66的徑向外端72固定至第二部分68的徑向外端76,并且第一和第二部分66和68在第一部分66的徑向內(nèi)端70與第二部分68的徑向內(nèi)端76之間限定出軸向間隔78。第一部分66的徑向內(nèi)端70與第二部分68的徑向內(nèi)端74具有相同的內(nèi)徑，而第一部分66的徑向內(nèi)端70與第一構(gòu)件62具有相同的內(nèi)徑。由此，可以看到，第二構(gòu)件64在通過且含有軸環(huán)52的軸線Y的平面中截取的橫截面中大體上為U形或V形。軸環(huán)52可以為可碎的或非可碎的?？梢钥吹?，第二構(gòu)件64為環(huán)形且橫截面大體上為U形或V形，第二構(gòu)件64具有第一徑向內(nèi)端70、第二徑向內(nèi)端74以及徑向外部中間部分72、76，并且第二構(gòu)件64限定第二構(gòu)件64的第一徑向內(nèi)端70與第二徑向內(nèi)端74之間的軸向間隔78。第二構(gòu)件64的第一部分66的徑向外端72以及第二部分68的徑向外端76具有比第一構(gòu)件62的外徑更大的外徑。第一構(gòu)件62的軸向長度大于第一構(gòu)件62的徑向厚度。第二構(gòu)件64的第一徑向內(nèi)端70抵接第一構(gòu)件62的第一端63,并且第一徑向內(nèi)端70軸向上在第一構(gòu)件62的第一端63與第二構(gòu)件64的第二徑向內(nèi)端74之間。本發(fā)明的軸環(huán)52執(zhí)行提供線性剛度和充當軸環(huán)的雙重作用。本發(fā)明的軸環(huán)52確保當軸向負載低于螺栓50的能力和軸環(huán)52的壓碎負載時，螺栓夾緊負載可被克服從而允許凸緣42和44的分離和分開?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)螺栓50的扭矩和軸環(huán)52的有效剛度來調(diào)節(jié)凸緣42和44的分離。通過凸緣42和44的分離提供的優(yōu)點是當連接組件40的風(fēng)扇入口管道38側(cè)上建立了動態(tài)運動并且連接組件40被有效合并時，連接組件40不能在動態(tài)事件的早期階段傳遞橫向負載/撓曲。在運行中，隨著連接組件40上的負載增加，第一部分66的徑向內(nèi)端70與第二部分68的徑向內(nèi)端74之間的軸向間隔78減小。在連接組件40上的預(yù)定負載下，第一部分66的徑向內(nèi)端70與第二部分68的徑向內(nèi)端74之間的軸向間隔78減小至零，并且第一和第二部分66和68的徑向內(nèi)端70和74互相抵接。此時，軸環(huán)52中的負載增加并且軸環(huán)52發(fā)生破碎，從而允許凸緣42和44的進一步分離和分開以及凸緣42和44的相對運動。作為本發(fā)明的連接組件的示例，螺栓的失效負載是100%的負載，軸環(huán)破碎負載是80%的負載，螺栓扭矩導(dǎo)致的初始負載是< 55%的負載，并且用于軸環(huán)的激活負載是彡55%的負載。如圖4中更清楚地示出的，另一個軸環(huán)52B包括第一構(gòu)件62和第二構(gòu)件64。每個軸環(huán)52B都大體上與圖3所示的軸環(huán)相同，而不同之處在于第二部分68的徑向內(nèi)端74具有比第一部分66的徑向內(nèi)端70更大的內(nèi)徑，但是如圖3中一樣，第一部分66的徑向內(nèi)端70與第一構(gòu)件62具有相同的內(nèi)徑。在軸環(huán)52B的這種布置中，內(nèi)徑是可調(diào)的。同樣，可以看到，第二構(gòu)件64在通過且含有軸環(huán)52B的軸線的平面中截取的橫截面中大體上為U形或V形。軸環(huán)52B可以為可碎的或非可碎的。同樣，可以看到，第二構(gòu)件64為環(huán)形且橫截面大體上為U形或V形，第二構(gòu)件64具有第一徑向內(nèi)端70、第二徑向內(nèi)端74以及徑向外部中間部分72、76，并且第二構(gòu)件64限定第二構(gòu)件64的第一徑向內(nèi)端70與第二徑向內(nèi)端74之間的軸向間隔78。第二元件64的第一部分66的徑向外端72和第二部分68的徑向外端76具有比第一構(gòu)件62的外徑更大的外徑。第一構(gòu)件62的軸向長度大于第一構(gòu)件62的徑向厚度。第二構(gòu)件64的第一徑向內(nèi)端70抵接第一構(gòu)件62的第一端63,并且第一徑向內(nèi)端70軸向上在第一構(gòu)件62的第一端63與第二構(gòu)件64的第二徑向內(nèi)端74之間。、
軸環(huán)52B的這種布置的目的是允許凸緣42或44中更大的螺栓孔接觸軸環(huán)52B，以便當軸向間隔78開始減小并且凸緣中的一個相對于另一個的側(cè)向運動開始時，在螺栓50接觸凸緣42和/或44中的孔口 46和/或48的側(cè)面之前能夠發(fā)生更多的絕對側(cè)向運動。另外，軸環(huán)52B用來使凸緣42、44的接觸負載散布的更廣并且面積更大，由此直接降低凸緣42、44中的接觸壓力。如圖5中更清楚地示出的，另一個軸環(huán)52C包括第一構(gòu)件62和第二構(gòu)件64。每個軸環(huán)52C都大體上與圖3所示的軸環(huán)相同，而不同之處在于每個軸環(huán)52C都包括第三構(gòu)件80。所述第三構(gòu)件80布置在第一構(gòu)件62的第二端65處,使得第一構(gòu)件62軸向地布置在第二構(gòu)件64與第三構(gòu)件80之間。第三構(gòu)件80包括第三部分82和第四部分84。第三部分82具有徑向內(nèi)端86和徑向外端88，并且第三部分82徑向向外延伸且從徑向內(nèi)端86軸向離開延伸至徑向外端88。第四部分84具有徑向內(nèi)端90和徑向外端92，并且第四部分84徑向向內(nèi)延伸且從徑向外端92軸向離開延伸至徑向內(nèi)端90。第三部分82的徑向外端88固定至第四部分84的徑向外端92，并且第三和第四部分82、84在第三部 分82的徑向內(nèi)端86與第四部分84的徑向內(nèi)端90之間限定出軸向間隔94。第一部分66的徑向內(nèi)端70、第二部分68的徑向內(nèi)端74、第三部分82的徑向內(nèi)端86、第四部分84的徑向內(nèi)端90以及第一構(gòu)件62具有相同的內(nèi)徑。由此，可以看到，第二構(gòu)件64在通過且含有軸環(huán)52C的軸線Y的平面中截取的橫截面中大體上為U形或V形。軸環(huán)52C可以為可碎的或非可碎的。同樣，可以看到，第二構(gòu)件64在通過且含有52B的軸線的平面中截取的橫截面中大體上為U形或V形。軸環(huán)52B可以為可碎的或非可碎的。同樣，可以看到，第二構(gòu)件64為環(huán)形且其橫截面大體上為U形或V形，第二構(gòu)件64具有第一徑向內(nèi)端70、第二徑向內(nèi)端74以及徑向外部中間部分72、76，并且第二構(gòu)件64限定第二構(gòu)件64的第一徑向內(nèi)端70與第二徑向內(nèi)端74之間的軸向間隔78?？梢钥吹?，第三構(gòu)件80為環(huán)形且其橫截面大體上為U形或V形，第三構(gòu)件80具有第三徑向內(nèi)端86、第四徑向內(nèi)端90以及徑向外部中間部分88、92，并且第三構(gòu)件80限定第三構(gòu)件80的第三徑向內(nèi)端86與第四徑向內(nèi)端90之間的軸向間隔94。第二構(gòu)件64的第一部分66的徑向外端72和第二部分68的徑向外端76具有比第一構(gòu)件62的外徑更大的外徑。第三構(gòu)件80的第三部分82的徑向外端88和第四部分84的徑向外端92具有比第一構(gòu)件62的外徑更大的外徑。第一構(gòu)件62的軸向長度大于第一構(gòu)件62的徑向厚度。第二構(gòu)件64的第一徑向內(nèi)端70抵接第一構(gòu)件62的第一端63，并且第一徑向內(nèi)端70軸向上在第一構(gòu)件62的第一端63與第二構(gòu)件64的第二徑向內(nèi)端74之間。第三構(gòu)件80的第三徑向內(nèi)端86抵接第一構(gòu)件62的第二端65，并且第三徑向內(nèi)端86軸向上在第一構(gòu)件62的第二端65與第三構(gòu)件80的第四徑向內(nèi)端90之間。軸環(huán)52C的這種布置的目的是提供軸向剛度明顯不同的兩個區(qū)域。軸環(huán)52C的軸向間隔78和軸向間隔94布置成在動態(tài)事件期間、在不同的軸向負載下并且因此在不同的時間閉合，從而在軸環(huán)52C承擔滿負載之前允許所形成的剛度具有非線性度?？赏ㄟ^相較于/相對于第三部分82和第四部分84的厚度改變第一部分66和第二部分68的厚度、結(jié)合相較于/相對于徑向外端88和92的徑向向外幅度/直徑改變徑向外端72和76的徑向向外幅度/外徑，來調(diào)諧軸環(huán)52C的U形或V形的彈簧剛度?？梢钥吹剑诙?gòu)件64與第三構(gòu)件80的厚度可以相同或不同，并且/或者第二構(gòu)件64與第三構(gòu)件80的最大直徑可以相同或不同。軸環(huán)52C的又一個特征是，軸環(huán)功能與橫向負載殼體螺栓彎曲的影響完全隔離，并且因此與偏心負載路徑完全隔離，從而降低軸環(huán)52C的過早破碎的威脅。如圖6中更清楚地示出的，另一個軸環(huán)52D包括第一構(gòu)件62和第二構(gòu)件64。每個軸環(huán)52D都大體上與圖3所示的軸環(huán)相同，但不同之處在于每個軸環(huán)52D都包括第三構(gòu)件100，軸環(huán)52D的所述第三構(gòu)件100為柱狀，并且軸環(huán)52D的第二構(gòu)件64軸向地布置在第一構(gòu)件62與第三構(gòu)件100之間。第一部分66的徑向內(nèi)端70、第二部分68的徑向內(nèi)端74、第一構(gòu)件62以及第三構(gòu)件100具有相同的內(nèi)徑。由此，可以看到，第二構(gòu)件64在通過且含有軸環(huán)52D的軸線的平面中截取的橫截面中大體上為U形或V形。軸環(huán)52D可以為可碎的或非可碎的?？梢钥吹?，第二構(gòu)件64為環(huán)形且橫截面大體上為U形或V形，第二構(gòu)件64具有第一徑向內(nèi)端70、第二徑向內(nèi)端74和徑向外部中間部分72、76，并且第二構(gòu)件64限定第二構(gòu)件64的第一徑向內(nèi)端70與第二徑向內(nèi)端74之間的軸向間隔78。第二構(gòu)件64的第一部分66的徑向外端72和第二部分68的徑向外端76具有比第一構(gòu)件62的外徑和第三構(gòu)件100的外徑更大的外徑。第一構(gòu)件62的軸向長度大于第一構(gòu)件62的徑向厚度。第三構(gòu)件100的軸向長度大于第三構(gòu)件100的徑向厚度。第二構(gòu)件64的第一徑向內(nèi)端70抵接第一構(gòu)件62的第一端63,并且第一徑向內(nèi)端70軸向上在第一構(gòu)件62的第一端63與第二構(gòu)件64的第二徑向內(nèi)端74之間。第二構(gòu)件64的第二徑向內(nèi)端74抵接第三構(gòu)件100的端部，并且第二徑向內(nèi)端74軸向上在第三構(gòu)件100的端部與第二構(gòu)件64的第一徑向內(nèi)端70之間。軸環(huán)52D的這種布置的目的是提供破碎特性明顯不同的兩個區(qū)域，第一構(gòu)件62布置成在第一預(yù)定負載下破碎，并且第三構(gòu)件100布置成在第二預(yù)定負載下破碎或者布置成不破碎。第一構(gòu)件62的厚度與第三構(gòu)件100的厚度可以不同。在上面描述的每個實施方式中，第二構(gòu)件的第一與第二部分可為一體，并且/或者第一和第二構(gòu)件可為一體。在具有三個構(gòu)件的實施方式中，第一、第二和第三構(gòu)件可為一體。風(fēng)扇殼體和/或入口管道可包括金屬或纖維增強復(fù)合材料。可以將軸環(huán)設(shè)置成，使得不是所有布置在殼體的凸緣中的周向間隔孔口處的軸環(huán)都具有相同的強度。布置在殼體的凸緣中的周向間隔孔口處的預(yù)定數(shù)量-例如4或6個軸環(huán)比其余的軸環(huán)具有更大的強度、能夠承受更大的負載，這使得如果凸緣分離，預(yù)定數(shù)量的軸環(huán)防止凸緣最終分開，同時在其余軸環(huán)和相關(guān)螺栓破裂期間能量被消散?？梢詫D3所示的一些軸環(huán)布置成與圖4所示的一些軸環(huán)一起使用并且/或者布置成與圖5所示的一些軸環(huán)一起使用并且/或者布置成與圖6所示的一些軸環(huán)一起使用。本發(fā)明的優(yōu)點是，在極端動態(tài)事件、風(fēng)扇葉片脫離事件中，允許將風(fēng)扇殼體和風(fēng)扇入口管道相連接的連接組件在比之前更小負載下分離，從而有效防止兩個凸緣在風(fēng)扇回轉(zhuǎn)運行之前傳遞橫向位移進而保護風(fēng)扇入口管道。軸環(huán)的破碎允許能量消散和移位，以使傳遞至風(fēng)扇入口管道的進一步位移最小化。本發(fā)明減小了從風(fēng)扇殼體向風(fēng)扇入口管道傳遞的負載，能夠以可恢復(fù)的方式適應(yīng)較小的動態(tài)事件，而不會損壞凸緣、螺栓或風(fēng)扇入口管道，并且減小或防止極端動態(tài)事件期間的風(fēng)扇入口管道的偏心驅(qū)動。在極端動態(tài)事件期間，當 分離的風(fēng)扇葉片擊打風(fēng)扇殼體或風(fēng)扇葉片容納殼體時，發(fā)生風(fēng)扇入口的偏心驅(qū)動，這會在風(fēng)扇殼體中的周向局部位置處產(chǎn)生“凸塊”或“鼓包”，否則的話，該位置實際上將仍然如起始制造的那樣為柱狀或圓錐狀。隨著分離的風(fēng)扇葉片經(jīng)受其損毀過程，這種“凸塊”隨后以大約與分離的風(fēng)扇葉片相同的速度繼續(xù)繞風(fēng)扇殼體的圓周運行?！巴箟K”的運動導(dǎo)致在風(fēng)扇殼體的凸緣處形成一系列撓曲。風(fēng)扇殼體的凸緣的這些撓曲在風(fēng)扇殼體的凸緣上為周向局部的，并且因此為非對稱形狀或偏心狀，并且因此風(fēng)扇入口管道也被非對稱地或偏心地施加負載。雖然已經(jīng)參照用于渦輪風(fēng)扇燃氣渦輪發(fā)動機的風(fēng)扇殼體與風(fēng)扇管道入口之間的連接組件描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明同樣可適用于任何燃氣渦輪發(fā)動機殼體之間、其他發(fā)動機或設(shè)備的殼體之間、環(huán)形部件之間或大體上第 一與第二部件之間的連接組件。
權(quán)利要求
1.一種連接組件，該連接組件包括具有第一凸緣的第一燃氣渦輪發(fā)動機殼體以及具有第二凸緣的第二燃氣渦輪發(fā)動機殼體，第一和第二凸緣彼此平行延伸，第一凸緣具有延伸穿過其中的多個第一孔口，第二凸緣具有延伸穿過其中的多個第二孔口，第二凸緣中的第二孔口與第一凸緣中的第一孔口對準；多個螺栓和多個螺母，每個螺栓都延伸穿過第一凸緣中的相應(yīng)的第一孔口和第二凸緣中的相應(yīng)的第二孔口 ；至少一個軸環(huán)，所述至少一個軸環(huán)繞所述螺栓中的一個的桿布置，每個螺母都固定在所述螺栓中相應(yīng)的一個上，所述至少一個軸環(huán)布置在所述凸緣中的一個與相應(yīng)的螺母之間或所述凸緣中的一個與相應(yīng)螺栓的頭之間，所述至少一個軸環(huán)包括第一構(gòu)件和第二構(gòu)件，第二構(gòu)件布置在第一構(gòu)件的第一端處，軸環(huán)的第一構(gòu)件為環(huán)形，第二構(gòu)件為環(huán)形且橫截面大體上為U形或V形，第二構(gòu)件具有第一徑向內(nèi)端、第二徑向內(nèi)端和徑向外部中間部分，并且第二構(gòu)件在所述第二構(gòu)件的第一徑向內(nèi)端與第二徑向內(nèi)端之間限定出軸向間隔。
2.如權(quán)利要求I所述的連接組件，所述連接組件包括多個軸環(huán)，每個軸環(huán)都繞相應(yīng)螺栓的桿布置，每個軸環(huán)都布置在凸緣中的一個與相應(yīng)螺母之間或凸緣中的一個與相應(yīng)螺栓的頭之間，每個軸環(huán)都包括第一構(gòu)件和第二構(gòu)件，第二構(gòu)件布置在第一構(gòu)件的第一端處，第一構(gòu)件為環(huán)形，第二構(gòu)件為環(huán)形且橫截面大體上為U形或V形，第二構(gòu)件具有第一徑向內(nèi)端、第二徑向內(nèi)端和徑向外部中間部分，并且第二構(gòu)件在所述第二構(gòu)件的第一徑向內(nèi)端與第二徑向內(nèi)端之間限定出軸向間隔。
3.如權(quán)利要求I所述的連接組件，其中每個軸環(huán)都包括第三構(gòu)件，所述第三構(gòu)件布置在第一構(gòu)件的第二端處，使得第一構(gòu)件軸向地布置在第二構(gòu)件與第三構(gòu)件之間，第三構(gòu)件為環(huán)形且橫截面大體上為U形或V形，第三構(gòu)件具有第三徑向內(nèi)端、第四徑向內(nèi)端和第二徑向外部中間部分，并且第三構(gòu)件在所述第三構(gòu)件的第三徑向內(nèi)端與第四徑向內(nèi)端之間限定出軸向間隔。
4.如權(quán)利要求I所述的連接組件，其中每個軸環(huán)都包括第三構(gòu)件，軸環(huán)的第三構(gòu)件為柱狀，軸環(huán)的第二構(gòu)件軸向地布置在第一構(gòu)件與第三構(gòu)件之間。
5.如權(quán)利要求I所述的連接組件，其中所述第一構(gòu)件和第二構(gòu)件為一體的。
6.如權(quán)利要求3所述的連接組件，其中所述第一、第二和第三構(gòu)件為一體的。
7.如權(quán)利要求4所述的連接組件，其中所述第一、第二和第三構(gòu)件為一體的。
8.如權(quán)利要求I所述的連接組件，其中所述第二構(gòu)件的第一和第二徑向內(nèi)端具有相同的直徑。
9.如權(quán)利要求I所述的連接組件，其中所述第二構(gòu)件的第二徑向內(nèi)端具有比第二構(gòu)件的第一徑向內(nèi)端更大的直徑。
10.如權(quán)利要求I所述的連接組件，其中所述第二構(gòu)件的第一徑向內(nèi)端與第一構(gòu)件具有相同的直徑。
11.如權(quán)利要求3所述的連接組件，其中所述第三構(gòu)件的第三和第四徑向內(nèi)端具有相同的直徑。
12.如權(quán)利要求3所述的連接組件，其中所述第三構(gòu)件的第三徑向內(nèi)端與第一構(gòu)件具有相同的直徑。
13.如權(quán)利要求3所述的連接組件，其中所述第三構(gòu)件的第四徑向內(nèi)端具有比第三構(gòu)件的第三徑向內(nèi)端更大的直徑。
14.如權(quán)利要求3所述的連接組件，其中所述第二構(gòu)件的徑向外部中間部分的直徑與第三構(gòu)件的第二徑向外部中間部分的直徑相同。
15.如權(quán)利要求3所述的連接組件，其中所述第二構(gòu)件的徑向外部中間部分的直徑大于或小于第三構(gòu)件的第二徑向外部中間部分的直徑。
16.如權(quán)利要求I所述的連接組件，其中所述第一殼體和第二殼體為環(huán)形。
17.如權(quán)利要求I所述的連接組件，其中所述第一殼體為風(fēng)扇殼體，而所述第二殼體為風(fēng)扇管道入口。
全文摘要
一種用于固定兩個殼體的凸緣的連接組件，該連接組件包括多個螺栓、多個軸環(huán)和多個螺母。每個螺栓都延伸穿過第一凸緣中的孔口和第二凸緣中的孔口，每個軸環(huán)都繞相應(yīng)螺栓的桿布置，并且每個螺母都固定在螺栓中相應(yīng)的一個上。每個軸環(huán)都布置在凸緣中的一個與螺母或螺栓的頭之間。每個軸環(huán)都包括第一構(gòu)件和第二構(gòu)件，第二構(gòu)件布置在第一構(gòu)件的第一端處。第二構(gòu)件的橫截面大體上為U形或V形，第二構(gòu)件具有第一和第二徑向內(nèi)端以及徑向外部中間部分，并且在所述第二構(gòu)件的第一徑向內(nèi)端與第二徑向內(nèi)端之間限定出軸向間隔。
文檔編號F02C7/32GK102650237SQ20121004360
公開日2012年8月29日 申請日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月25日
發(fā)明者J.M.里德 申請人:勞斯萊斯有限公司