RU2806018C1 - Device for combined cylindrical and end connection of axisymmetric tubular parts - Google Patents
Device for combined cylindrical and end connection of axisymmetric tubular parts Download PDFInfo
- Publication number
- RU2806018C1 RU2806018C1 RU2023103684A RU2023103684A RU2806018C1 RU 2806018 C1 RU2806018 C1 RU 2806018C1 RU 2023103684 A RU2023103684 A RU 2023103684A RU 2023103684 A RU2023103684 A RU 2023103684A RU 2806018 C1 RU2806018 C1 RU 2806018C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flange
- cylindrical
- connection
- cylindrical surface
- tubular
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области авиадвигателестроения, в частности, к устройствам комбинированного цилиндрического и торцевого соединения осесимметричных трубчатых деталей, в частности, типа выходное устройство и реактивное сопло, и предназначено для соединения трубчатых деталей, представляющих собой один из узлов газотурбинного авиационного двигателя.The invention relates to the field of aircraft engine construction, in particular, to devices for combined cylindrical and end connection of axisymmetric tubular parts, in particular, such as an output device and a jet nozzle, and is intended for connecting tubular parts that constitute one of the components of a gas turbine aircraft engine.
Из уровня техники известна конструкция турбореактивного двигателя МД-120 (Г.С. Скубачевский «Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей». Москва, «Машиностроение» 1969 г., с. 438-442, рис. 10.02; Чигрин B.C., Белова С.Е. «Конструкция форсажных камер и выходных устройств авиационных ГТД». Министерство образования РФ, Федеральное агентство по образованию РГАТУ им. П.А. Соловьева, Рыбинск, 2004 г., с. 19, рис. 2.1.).The design of the MD-120 turbojet engine is known from the state of the art (G.S. Skubachevsky “Aviation gas turbine engines. Design and calculation of parts.” Moscow, “Mechanical Engineering” 1969, pp. 438-442, Fig. 10.02; Chigrin V.S., Belova S.E. “Design of afterburners and output devices of aviation gas turbine engines.” Ministry of Education of the Russian Federation, Federal Agency for Education RSATU named after P.A. Solovyov, Rybinsk, 2004, p. 19, Fig. 2.1.).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является конструкция фланцевого соединения выходного устройства с реактивным соплом (Г.С. Скубачевский «Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей». Москва, «Машиностроение» 1969 г., с. 442, рис. 10.07), при которой выходное устройство представляет собой сборочную единицу с двумя и более сварными швами (кольцевым(и) и по образующей цилиндрической и конусной поверхностей), состоящую из листовой детали - обечайки и кольцевой цилиндрической детали - фланца. Конструкция собирается с реактивным соплом при помощи винтового соединения при условии достаточной толщины фланца выходного устройства либо болтовым соединением при облегченной конструкции фланца выходного устройства. Следует заметить, что в конструкции прототипа фланец выполнен с радиусными освобождениями на внешней цилиндрической поверхности между отверстиями.The closest in technical essence and achieved result is the design of the flange connection of the output device with the jet nozzle (G.S. Skubachevsky “Aviation gas turbine engines. Design and calculation of parts.” Moscow, “Machine Building” 1969, p. 442, Fig. 10.07 ), in which the output device is an assembly unit with two or more welds (annular(s) and along the generatrix of cylindrical and conical surfaces), consisting of a sheet part - a shell and an annular cylindrical part - a flange. The structure is assembled with a jet nozzle using a screw connection, provided the output device flange is sufficiently thick, or a bolt connection if the output device flange has a lightweight design. It should be noted that in the prototype design the flange is made with radius reliefs on the outer cylindrical surface between the holes.
Недостатком выбранного прототипа являются массивные привариваемые к обечайкам фланцы, большое количество технологических операций, повышенная трудоемкость при выполнении выходного устройства и невысокая точность диаметральных размеров листовых деталей. Обечайка выполняется при помощи резки из листа, гибки заготовки специально спроектированными роликами и сварки заготовки. Технологическая точность диаметров обечайки при этом определяется допусками по ОСТ 1 00022-80.The disadvantages of the selected prototype are massive flanges welded to the shells, a large number of technological operations, increased labor intensity when making the output device and low accuracy of the diametrical dimensions of sheet parts. The shell is made by cutting from a sheet, bending the workpiece with specially designed rollers and welding the workpiece. The technological accuracy of the shell diameters is determined by tolerances according to
Технической задачей является устранение указанных недостатков.The technical challenge is to eliminate these shortcomings.
Задачей изобретения является создание конструкции соединения осесимметричного выходного устройства (затурбинного, газоотводящего, стоечного устройства; диффузора, выхлопной трубы) или удлинительной трубы, обладающего повышенной технологичностью изготовления с осесимметричным реактивным соплом (насадком).The objective of the invention is to create a design for connecting an axisymmetric output device (after-turbine, gas exhaust, rack-mount device; diffuser, exhaust pipe) or extension pipe, which has increased manufacturability with an axisymmetric jet nozzle (nozzle).
Технический результат заявленного изобретения заключается в упрощении монтажа соединения за счет снижения количества операций и трудоемкости при выполнении выходного устройства и его сборки с реактивным соплом.The technical result of the claimed invention is to simplify the installation of the connection by reducing the number of operations and labor intensity when making the output device and its assembly with the jet nozzle.
Технический результат достигается тем, что в устройстве комбинированного цилиндрического и торцевого соединения осесимметричных трубчатых деталей, содержащем две осесимметричные трубчатые детали, выполненных с фланцевыми участками для соединения, фланцевые участки осесимметричных трубчатых деталей выполнены в виде цилиндрического углубления, сопряженного с основной частью трубчатой детали и сопряженного посредством реборды с торцевой частью фланцевого участка, причем в торцевой части фланцевого участка первой из трубчатых деталей выполнены посредством технологии сверления трением отверстия для выполнения резьбовых отверстий и на периферии торцевой части выполнен загнутый участок с наружной цилиндрической поверхностью, кроме того в торцевой части фланцевого участка во второй трубчатой детали выполнены сквозные крепежные отверстия, и на периферии торцевой части выполнен загнутый участок с внутренний цилиндрической поверхностью, который направлен в сторону первой трубчатой детали, при этом устройство снабжено двусторонним крепежно-уплотнительным фланцем, выполненным таврового сечения, в котором горизонтальные полки выполнены длиной менее длины упомянутых углублений трубчатых деталей и с образованием посадочных цилиндрических поверхностей, и расположенным между фланцевыми участками трубчатых деталей и в упомянутых углублениях с возможностью образования сопряжения с торцевыми частями фланцевых участков и соединения посадочными цилиндрическими поверхностями горизонтальных полок с цилиндрическими поверхностями фланцевых участков трубчатых деталей, а загнутый участок первой трубчатой детали при соединении охватывает наружную поверхность ребра двустороннего крепежно-уплотнительного фланца и сопряжен с внутренней цилиндрической поверхностью второй трубчатой детали с возможностью обеспечения герметичности цилиндрического соединения.The technical result is achieved by the fact that in a device for a combined cylindrical and end connection of axisymmetric tubular parts, containing two axisymmetric tubular parts made with flange sections for connection, the flange sections of the axisymmetric tubular parts are made in the form of a cylindrical recess mated to the main part of the tubular part and mated by flanges with the end part of the flange section, and in the end part of the flange section of the first of the tubular parts are made using friction drilling technology for making threaded holes and on the periphery of the end part there is a curved section with an outer cylindrical surface, in addition, in the end part of the flange section in the second tubular parts have through fastening holes, and on the periphery of the end part there is a curved section with an internal cylindrical surface, which is directed towards the first tubular part, while the device is equipped with a double-sided fastening and sealing flange made of a T-section, in which the horizontal shelves are made with a length less than the length of the mentioned recesses of tubular parts and with the formation of cylindrical seating surfaces, and located between the flange sections of the tubular parts and in the mentioned recesses with the possibility of forming a mate with the end parts of the flange sections and connecting the landing cylindrical surfaces of the horizontal shelves with the cylindrical surfaces of the flange sections of the tubular parts, and the bent section of the first tubular When connecting the parts, it covers the outer surface of the edge of the double-sided fastening and sealing flange and is mated with the inner cylindrical surface of the second tubular part with the ability to ensure the tightness of the cylindrical connection.
Кроме того, в качестве осесимметричных трубчатых деталей используются выходное устройство и реактивное сопло авиационного двигателя.In addition, the output device and the jet nozzle of an aircraft engine are used as axisymmetric tubular parts.
Также каждая из трубчатых деталей выполнена в виде единой детали из листовой заготовки при помощи технологии ротационной вытяжки.Also, each of the tubular parts is made in the form of a single part from a sheet blank using rotary drawing technology.
Особенностью конструкции соединения выходного устройства с реактивным соплом является наличие общего крепежно-уплотнительного фланца, обеспечивающего жесткое и герметичное соединение.A design feature of the connection between the output device and the jet nozzle is the presence of a common fastening and sealing flange, which ensures a rigid and leak-tight connection.
Устройство содержит трубчатую деталь, представляющую собой облегченное бесшовное выходное устройство (1) с фланцевой частью и трубчатую деталь, представляющую собой облегченное бесшовное реактивное сопло (2) также выполненное с фланцевой частью, которые соединяются при помощи расположенного между ними двустороннего крепежно-уплотнительного фланца (3) разборным винтовым соединением (на чертежах не показано). При монтаже выходное устройство (1) и реактивное сопло (2) сопрягаются (соприкасаются) при сборке торцевыми поверхностями фланцевых участков с торцевыми поверхностями крепежно-уплотнительного фланца.The device contains a tubular part, which is a lightweight seamless outlet device (1) with a flanged part and a tubular part, which is a lightweight seamless jet nozzle (2) also made with a flanged part, which are connected using a double-sided fastening and sealing flange (3) located between them ) with a dismountable screw connection (not shown in the drawings). During installation, the outlet device (1) and the jet nozzle (2) are mated (in contact) when the end surfaces of the flange sections are assembled with the end surfaces of the fastening and sealing flange.
При этом, с одной стороны выходное устройство (1) содержит цилиндрическую поверхность (4) с ребордой (4а) в которую входит цилиндрическая поверхность (5) крепежно-уплотнительного фланца (3) с обеспечением сопряжения и герметичности получаемого цилиндрического соединения. Также выходное устройство (1) содержит цилиндрическую поверхность (6) с ребордой (6а) в которую входит цилиндрическая поверхность (7) крепежно-уплотнительного фланца (3) с обеспечением герметичности получаемого цилиндрического соединения. С другой стороны, реактивное сопло (2) содержит цилиндрическую поверхность (8) с ребордой (8а) в которую входит цилиндрическая поверхность (9) крепежно-уплотнительного фланца (3) с обеспечением герметичности получаемого цилиндрического соединения. Также внешняя цилиндрическая поверхность (10) загнутого участка выходного устройства (1) при соединении деталей конструкции входит во внутреннюю цилиндрическую поверхность (11) с ребордой (11а) реактивного сопла (2) с обеспечением герметичности цилиндрического соединения. Реборды (4а), (6а), (8а) и (11а) кроме обеспечения герметичности соединения придают конструкции осесимметричных трубчатых деталей устройства дополнительную жесткость.In this case, on one side, the outlet device (1) contains a cylindrical surface (4) with a flange (4a) into which the cylindrical surface (5) of the fastening and sealing flange (3) enters, ensuring mating and tightness of the resulting cylindrical connection. Also, the output device (1) contains a cylindrical surface (6) with a flange (6a) into which the cylindrical surface (7) of the fastening and sealing flange (3) fits, ensuring the tightness of the resulting cylindrical connection. On the other hand, the jet nozzle (2) contains a cylindrical surface (8) with a flange (8a) into which the cylindrical surface (9) of the fastening and sealing flange (3) fits, ensuring the tightness of the resulting cylindrical connection. Also, the outer cylindrical surface (10) of the bent section of the output device (1), when connecting the structural parts, enters the inner cylindrical surface (11) with the flange (11a) of the jet nozzle (2) to ensure the tightness of the cylindrical connection. The flanges (4a), (6a), (8a) and (11a), in addition to ensuring the tightness of the connection, impart additional rigidity to the design of the axisymmetric tubular parts of the device.
На фиг. 1 показана конструкция соединения в разборном виде, на фиг. 2 - конструкция соединения в собранном виде, на котором крепежные элементы (винты) не показаны.In fig. 1 shows the design of the connection in disassembled form, Fig. 2 - assembled connection design, on which fasteners (screws) are not shown.
Для обеспечения разборного винтового соединения конструкция может предусматривать резьбовые участки (12), получаемые методом сверления трением во фланцевой части обечайки выходного устройства. Для обеспечения достаточной длины резьбы в местах сверления предусмотрены местные утолщения листового материала, получаемые путем наплавки присадочного материала со стороны конуса обечайки выходного устройства. Образующийся бурт в месте входа сверла трения допускается не удалять, но в этом случае отверстия в крепежно-уплотнительном фланце должны быть выполнены с фасками или цековками. Общая масса обечайки выходного устройства с фланцевым и цилиндрическими участками, а также крепежно-уплотнительного фланца составляет сопоставимое значение с массой конструкции прототипа. Так, масса выходного устройства малогабаритного газотурбинного двигателя на рассматриваемом участке, выполненного по технологии прототипа составляет 0,708 кг (без учета массы присадочного материала сварных швов), в то время как масса предлагаемой конструкции с учетом местного наращивания материала для обеспечения достаточной длины резьбы составляет 0,707 кг.To ensure a dismountable screw connection, the design may include threaded sections (12) obtained by friction drilling in the flange part of the output device shell. To ensure a sufficient thread length at the drilling points, local thickenings of sheet material are provided, obtained by surfacing filler material on the side of the cone of the output device shell. The formed collar at the entry point of the friction drill may not be removed, but in this case the holes in the fastening and sealing flange must be made with chamfers or counterbores. The total mass of the output device shell with flanged and cylindrical sections, as well as the mounting and sealing flange, is comparable to the mass of the prototype structure. Thus, the mass of the output device of a small-sized gas turbine engine in the area under consideration, made using prototype technology, is 0.708 kg (without taking into account the mass of the filler material of welds), while the mass of the proposed design, taking into account the local increase in material to ensure sufficient thread length, is 0.707 kg.
Двусторонний крепежно-уплотнительный фланец предлагается выполнять с сохранением внешней цилиндрической поверхности (7) для достижения наибольшей герметичности конструкции, но с большим количеством отверстий, выполненных между основными отверстиями для винтового соединения конструкции.The double-sided fastening and sealing flange is proposed to be made while maintaining the outer cylindrical surface (7) to achieve the greatest tightness of the structure, but with a large number of holes made between the main holes for screw connection of the structure.
Ожидаемый технический результат - снижение количества операций и трудоемкости при выполнении выходного устройства и сборки выходного устройства с реактивным соплом.The expected technical result is a reduction in the number of operations and labor intensity when performing the output device and assembling the output device with a jet nozzle.
Таким образом, предлагаемое изобретение с вышеуказанными отличительными признаками, в совокупности с известными признаками, позволяет жестко и герметично соединять осесимметричные трубчатые детали, такие как выходное устройство и реактивное сопло авиационного двигателя, и выполнять выходное устройство бесшовным, что позволяет уменьшить количество технологических операций, применяемых при изготовлении выходного устройства, снизить трудоемкость выполнения конструкции.Thus, the proposed invention with the above distinctive features, in combination with the known features, makes it possible to rigidly and hermetically connect axisymmetric tubular parts, such as the output device and the jet nozzle of an aircraft engine, and make the output device seamless, which allows reducing the number of technological operations used in manufacturing the output device, reduce the complexity of the design.
Особую ценность предлагаемая конструкция выходного устройства и соединения, выполненная по рекомендуемой технологии, представляет для изготовления опытных образцов газотурбинных двигателей, поскольку конструкция предполагает возможность быть выполненной без специально разработанного оборудования и инструмента.The proposed design of the output device and connection, made using the recommended technology, is of particular value for the manufacture of prototypes of gas turbine engines, since the design assumes the ability to be made without specially designed equipment and tools.
Claims (3)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2806018C1 true RU2806018C1 (en) | 2023-10-25 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2766829A (en) * | 1953-03-04 | 1956-10-16 | Gray Tool Co | Conduit connections and sealing means therefor |
| SU542062A1 (en) * | 1975-02-27 | 1977-01-05 | Предприятие П/Я Р-6601 | Piping connection |
| SU742664A1 (en) * | 1978-03-20 | 1980-06-25 | Предприятие П/Я Г-4882 | Pipeline connection |
| SU892102A2 (en) * | 1979-07-02 | 1981-12-23 | Войсковая Часть 11284 | Pipeline connection |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2766829A (en) * | 1953-03-04 | 1956-10-16 | Gray Tool Co | Conduit connections and sealing means therefor |
| SU542062A1 (en) * | 1975-02-27 | 1977-01-05 | Предприятие П/Я Р-6601 | Piping connection |
| SU742664A1 (en) * | 1978-03-20 | 1980-06-25 | Предприятие П/Я Г-4882 | Pipeline connection |
| SU892102A2 (en) * | 1979-07-02 | 1981-12-23 | Войсковая Часть 11284 | Pipeline connection |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Г.С. Скубачевский. Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей, М., Машиностроение, 1969, с. 442, рис.10.07. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6695094B2 (en) | Acoustic muffler for turbine engine | |
| US3044657A (en) | Flange and wall structure | |
| US7980055B2 (en) | Gas turbine exhaust diffuser | |
| EP2955447A1 (en) | Combustor with spring-loaded crossover tubes | |
| RU2004115185A (en) | COMBUSTION CAMERA CONTAINING A FLEXIBLE CONNECTION BETWEEN THE HEAD AND CAMERA WALL | |
| EP2781728A2 (en) | Thrust reverser inner fixed structure with corner fitting | |
| US20160369656A1 (en) | Manufacture of a casing with a boss | |
| US10386065B2 (en) | Concentric resonators for machines | |
| RU2806018C1 (en) | Device for combined cylindrical and end connection of axisymmetric tubular parts | |
| WO2009116898A1 (en) | A gas turbine housing component | |
| US5865475A (en) | Connection between a building component and a pipe-shaped line element | |
| CN107250673A (en) | Combustion liner flexible support and method | |
| US3597110A (en) | Joint construction | |
| US10393160B2 (en) | Oblique flange channel | |
| FR2911668A1 (en) | Annular combustion chamber for e.g. turbojet engine of aircraft, has fairing including annular ends fixed by bolts by aligning ends with annular ends of outer and inner walls of chamber, where aligned ends have indentations/corrugations | |
| US5496975A (en) | Plug muffler for aircraft and method of construction thereof | |
| US3447822A (en) | Coupling | |
| RU2621923C9 (en) | Cyclone | |
| US11686216B2 (en) | Turbomachine output bearing support | |
| US20170089358A1 (en) | Casing for a gas turbine engine and a method of manufacturing such a casing | |
| FR3115831B1 (en) | Connecting flange for turbomachine | |
| RU2723276C1 (en) | Rocket engine with solid fuel | |
| US10502091B2 (en) | Sync ring assembly and associated clevis including a rib | |
| RU2785483C9 (en) | System for connecting the hulls of compartments | |
| RU2785483C1 (en) | Apparatus for connecting the hulls of compartments |