CN105402523A - 一种舱段连接结构 - Google Patents

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黄伏军
裘云
凌文辉
王以飞
上官莉英
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Beijing Power Machinery Institute
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L23/00—Flanged joints
    • F16L23/04—Flanged joints the flanges being connected by members tensioned in the radial plane
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/08—Front or rear portions
    • B62D25/082—Engine compartments
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B2/00—Friction-grip releasable fastenings
    • F16B2/02—Clamps, i.e. with gripping action effected by positive means other than the inherent resistance to deformation of the material of the fastening
    • F16B2/06—Clamps, i.e. with gripping action effected by positive means other than the inherent resistance to deformation of the material of the fastening external, i.e. with contracting action

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Abstract

本发明公开了一种舱段连接结构，属于发动机结构设计技术领域；它包括：卡环、左法兰、右法兰及调整垫圈；发动机的左舱段与左法兰外表面的圆周面小直径段连接，右舱段与右法兰外表面的圆周面小直径段连接，左法兰与右法兰对接，其中，左法兰的圆锥面与右法兰的圆锥面或为球面配合，左法兰外表面的大直径段与右法兰外表面的大直径段对接形成与卡环的梯形凹槽相配合的梯形凸台；卡环的梯形凹槽与所述梯形凸台配合后，通过紧固件将卡环的三个圆弧条锁紧，进而将卡环与左法兰及右法兰锁紧连接；该连接结构能够适应长时间工作、可重复使用并且能够实现左舱段与右舱段的快速拆装，达到维护便捷的目的。

Description

一种舱段连接结构
技术领域
本发明属于发动机结构设计技术领域，具体涉及一种舱段连接结构。
背景技术
传统的大直径筒体之间连接形式一般采用楔环，或是前后两法兰之间采用多个螺栓紧固连接。楔环连接不易拆卸，不宜多次拆装，不能实现快速的换装；螺栓紧固连接形式螺栓数量众多，不能实现快速对接要求。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种舱段连接结构，该连接结构能够适应长时间工作、可重复使用并且能够实现发动机的左舱段左法兰与右舱段右法兰的快速拆装，达到维护便捷的目的。
本发明是通过下述技术方案实现的：
一种舱段连接结构，包括：卡环、左法兰、右法兰及调整垫圈；
所述左法兰与右法兰为内、外径相同的环状结构；
其中，左法兰的内表面由圆周面及圆锥面组成，外表面由两个直径不同的圆周面组成，外表面的两个圆周面之间为圆弧过渡；
右法兰的内表面为圆周面，外表面依次由圆锥面及两个直径不同的圆周面组成，外表面的两个圆周面之间为圆弧过渡；圆周面的大直径段位于圆锥面及圆周面的小直径段之间，所述外表面的圆锥面或为球面；
所述卡环由两个或两个以上圆弧条对接后组成一个完整的圆环，每个圆弧条的两端均加工有连接凸台，相邻的连接凸台通过紧固件固定连接；卡环的内圆周面开有沿其周向的梯形凹槽；
其连接关系如下：发动机的左舱段与左法兰外表面的圆周面小直径段连接，右舱段与右法兰外表面的圆周面小直径段连接，左法兰与右法兰对接，其中，左法兰的圆锥面与右法兰的圆锥面或为球面配合，左法兰外表面的大直径段与右法兰外表面的大直径段对接形成与卡环的梯形凹槽相配合的梯形凸台；调整垫圈安装于左法兰与右法兰的对接面之间；卡环的梯形凹槽与所述梯形凸台配合后，通过紧固件将卡环的三个圆弧条锁紧，进而将卡环与左法兰及右法兰锁紧连接。
进一步的，所述左法兰的圆锥面与其轴线的夹角角度为30°～37°；所述卡环的梯形凹槽底角为100°～104°。
进一步的，所述左法兰与右法兰的材料均采用高温合金；调整垫圈的材料采用退火紫铜；卡环的材料采用不锈钢。
有益效果：(1)本发明的左法兰与右法兰之间通过倒角的直锥面与圆锥面或球面的对接，实现线性接触密封；对接面外表面两法兰之间采用两段或三段的带梯形凹槽的卡环，并通过紧固件拉紧，较小的拉紧力就能实现高压强密封。
(2)本发明能够实现大直径筒体的快速对接与安装，并可以通过有限的操作空间进行拆装，在操作的便捷性与工时耗费方面都优于常规的螺栓连接或楔环连接等舱段对接方式；并且能够实现密封与传力的可靠性。
附图说明
图1为本发明的结构组成。
图2为本发明的左法兰的结构图。
图3为本发明的右法兰的结构图。
图4为本发明的卡环的组成图。
图5为本发明的卡环的剖面图。
其中，1-左法兰，2-调整垫圈，3-右法兰，4-卡环。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种舱段连接结构，参见附图1，包括：卡环4、左法兰1、右法兰3及调整垫圈2；
参见附图2，所述左法兰1为环状结构，材料采用高温合金；所述环状结构沿其轴向的总长度为L3，内径为Ф1，外径为Ф2；左法兰1的内表面由圆周面及圆锥面组成，外表面由两个直径不同的圆周面组成，外表面的两个圆周面之间为圆弧过渡，圆弧过渡角度为RC；外表面为圆周面的小直径段的厚度与冲压发动机壳体的壁厚相同均为t，左法兰1的圆锥面与其轴线夹角为a，a＝30°～37°，左法兰1的圆锥面最大内径距外表面的大直径段的距离为L2，外表面的大直径段沿轴向的长度为L1；
参见附图3，所述右法兰3为环状结构，材料采用高温合金；所述环状结构沿其轴向的总长度为L4，内径为Ф1，外径为Ф2；右法兰3的内表面为圆周面，外表面依次由圆锥面及两个直径不同的圆周面组成，外表面的两个圆周面之间为圆弧过渡，圆弧过渡角度为RC；圆周面的大直径段位于圆锥面及圆周面的小直径段之间；外表面为圆周面的小直径段的厚度与冲压发动机壳体的壁厚相同均为t；外表面为圆周面的大直径段沿轴向的长度为L1；外表面为圆周面的大直径段与右法兰3的圆锥面最大外径的距离为L2’，右法兰3的圆锥面的最小外径与右法兰3内径距离为Delt；所述外表面的圆锥面或为球面；
调整垫圈2的厚度为h，材料采用退火紫铜；
参见附图4-5，所述卡环4由三个圆弧条对接后组成一个完整的圆环，每个圆弧条的两端均加工有连接凸台，相邻的连接凸台通过紧固件固定连接；卡环4的内径与外径的距离为2.5×L1；卡环4的内圆周面开有沿其周向的梯形凹槽，梯形凹槽的底角为(90+b)°，b＝10°～14°；梯形凹槽的槽底宽度为2×L1；梯形凹槽的深度为1.5×L1；卡环4的材料采用不锈钢；
其中，φ2＝φ1+(4.5～5.5)·L1，L2＝(1.3～1.8)·L1，Rc＝4mm～8mm，L2-L'2＝0.5mm～0.8mm，L3＝3·t+Rc+L2·tanb+L1，Delt＝0.3mm～0.5mm，h＝Delt/tana+0.1；
其连接关系如下：发动机的左舱段与左法兰1外表面的圆周面小直径段连接，右舱段与右法兰3外表面的圆周面小直径段连接，左法兰1与右法兰3对接，其中，左法兰1的圆锥面与右法兰3的圆锥面或为球面配合，左法兰1外表面的大直径段与右法兰3外表面的大直径段对接形成与卡环4的梯形凹槽相配合的梯形凸台；调整垫圈2安装于左法兰1与右法兰3的对接面之间；卡环4的梯形凹槽与所述梯形凸台配合后，通过紧固件将卡环4的三个圆弧条锁紧，将卡环4与左法兰1及右法兰3锁紧连接，进而将发动机的左舱段与右舱段连接。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种舱段连接结构，其特征在于，包括：卡环(4)、左法兰(1)、右法兰(3)及调整垫圈(2)；
所述左法兰(1)与右法兰(3)为内、外径相同的环状结构；
其中，左法兰(1)的内表面由圆周面及圆锥面组成，外表面由两个直径不同的圆周面组成，外表面的两个圆周面之间为圆弧过渡；
右法兰(3)的内表面为圆周面，外表面依次由圆锥面及两个直径不同的圆周面组成，外表面的两个圆周面之间为圆弧过渡；圆周面的大直径段位于圆锥面及圆周面的小直径段之间，所述外表面的圆锥面或为球面；
所述卡环(4)由两个或两个以上圆弧条对接后组成一个完整的圆环，每个圆弧条的两端均加工有连接凸台，相邻的连接凸台通过紧固件固定连接；卡环(4)的内圆周面开有沿其周向的梯形凹槽；
其连接关系如下：发动机的左舱段与左法兰(1)外表面的圆周面小直径段连接，右舱段与右法兰(3)外表面的圆周面小直径段连接，左法兰(1)与右法兰(3)对接，其中，左法兰(1)的圆锥面与右法兰(3)的圆锥面或为球面配合，左法兰(1)外表面的大直径段与右法兰(3)外表面的大直径段对接形成与卡环(4)的梯形凹槽相配合的梯形凸台；调整垫圈(2)安装于左法兰(1)与右法兰(3)的对接面之间；卡环(4)的梯形凹槽与所述梯形凸台配合后，通过紧固件将卡环(4)的三个圆弧条锁紧，进而将卡环(4)与左法兰(1)及右法兰(3)锁紧连接。
2.如权利要求1所述的一种舱段连接结构，其特征在于，所述左法兰(1)的圆锥面与其轴线的夹角角度为30°～37°；所述卡环(4)的梯形凹槽底角为100°～104°。
3.如权利要求1所述的一种舱段连接结构，其特征在于，所述左法兰(1)与右法兰(3)的材料均采用高温合金；调整垫圈(2)的材料采用退火紫铜；卡环(4)的材料采用不锈钢。
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