專利名稱：連接噴管襯套壁的緊湊的固定環(huán)件和栓釘及其固定方法
技術領域：
本發(fā)明大體上涉及一種固定器件，可用于渦輪發(fā)動機的排氣通道裝襯的噴管襯套，具體涉及連接該襯套的第一和第二壁的固定器件。
背景技術：
現(xiàn)有技術已公開了各種冷卻襯套表面的結構。襯套表面接觸通過渦輪發(fā)動機的排出熱廢氣。襯套一般包括第一壁，也稱作熱板，其表面與排出廢氣接觸；和第二壁，稱作冷板，與第一壁間隔開并固定到第一壁。第一和第二壁之間形成空間，冷卻空氣在其間通過以防止熱板過熱。冷卻空氣可通過排氣噴管上游的風機部分提供。在沖擊冷卻的過程中，在冷卻空氣和排出氣體之間一般存在壓差。壓差將冷卻空氣抽入冷板的孔中，冷卻空氣沖擊熱板的表面。
Kishi的美國專利No.5,655,361公開了一種吸聲蜂窩結構，設置在噴管板和襯套之間。冷卻空氣在噴管板和襯套之間流過，冷卻空氣沖擊襯套進行冷卻。在某些實施例中，襯套包括通道；可提供與排氣的流體連通，使得冷卻空氣流入并與排出廢氣結合。
共同受讓的Madden的美國專利No.4,747,543公開了一種渦輪發(fā)動機的噴管組件，其包括上和下移動翼片。各翼片包括襯里，襯里表面接觸燃燒氣體。各襯里形成冷卻空氣流過的空間。多個間隔開的鉸鏈令翼片可移動。
共同受讓的Froemming等人的美國專利No.5,782,294在本文中參考引用，該專利公開了間隔開并固定到一起的內壁(即熱板)和外壁(即冷板)。內壁的表面面對外壁，其包括交叉的肋部，使內外壁間隔開。螺紋栓件從肋部的交叉區(qū)延伸并通過外壁上的孔。壓接螺帽固定到栓件，從而將外壁固定到肋部和壓接螺帽之間，將間隔開的壁固定到一起。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出一種組合件，可用于連接噴管襯套的間隔開的熱板和冷板，其包括帶有主體的栓釘，其中所述栓釘連接到熱板，一部分栓釘延伸通過冷板上的開口。支承件間隔開所述熱板和冷板。一般為平面的固定環(huán)件固定到栓釘延伸通過冷板的部分。第一長度在栓釘延伸通過冷板到栓釘遠端的部分形成。第二長度在所述環(huán)件的面對冷板的第一平面表面和環(huán)件的相對第一平面的第二平面表面之間形成。所述第一和第二長度小于所述栓釘主體的直徑。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出一種組合件，用于連接噴管襯套的間隔開的熱板和冷板，其包括帶有主體的栓釘。所述栓釘連接到熱板，一部分栓釘延伸通過冷板上的開口。支承件間隔開所述熱板和冷板。一般為平面的固定環(huán)件固定到栓釘延伸通過冷板的部分。第一長度由所述栓釘延伸通過冷板到栓釘遠端的部分形成。第二長度在環(huán)件的面對冷板的第一平面表面和環(huán)件的相對第一平面的第二平面表面之間形成。在所述熱板和冷板之間形成間距。第一和第二長度小于所述冷板和熱板之間的距離。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提出了一種連接噴管襯套的間隔開的熱板和冷板的方法，所述方法包括步驟提供連接到熱板的栓釘。所述栓釘一部分設置成通過冷板上的開口。所述部分形成從冷板到所栓釘端部的第一長度。提供一般為平面的帶有孔的固定環(huán)件。所述環(huán)件的第一表面朝向所述冷板，使所述部分延伸通過孔。所述環(huán)件包括相對所述第一表面的第二表面，所述第一和第二表面之間形成第二長度。所述環(huán)件永久固定到所述栓釘。第一和第二長度都小于栓釘主體的直徑。
通過研究下面的詳細介紹，可對本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點有更清楚的了解。


圖1是顯示熱板和冷板，用于連接各板的傳統(tǒng)栓釘和傳統(tǒng)固定環(huán)件的分解透視圖；圖2是組裝好的傳統(tǒng)的圖1部件的部分截面圖；圖3是顯示傳統(tǒng)的連接到冷板的懸架的部分透視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的板、栓釘和固定環(huán)件的分解透視圖；圖5是組裝好的圖4部件的部分截面圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的固定環(huán)件的放大透視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的冷板、環(huán)件和懸架的部分透視圖。
具體實施例方式
圖1和圖2顯示了現(xiàn)有技術的常規(guī)的固定機構，圖4到7顯示了根據(jù)本發(fā)明的機構。參考圖1和2，襯套25包括帶有栓釘32的熱板30，栓釘焊接或用其他方式固定到熱板。冷板34通過適當?shù)墓潭C構連接到熱板30。例如，壓接環(huán)件36可螺紋連接到栓釘32，然后壓接永久固定環(huán)件36到栓釘32。環(huán)件36和臺肩凸緣40將冷板34夾在其間，其中凸緣40從栓釘32的主體41延伸，因此將熱板30和冷板34間隔開地固定到一起。應當注意到，臺肩凸緣40可用任何其他適當?shù)目蓪岚?0和冷板34間隔開的支承件來代替。例如，簡單的金屬塊(未顯示)可置于熱板30和冷板34之間。如圖2所示，熱板30和冷板34在其間形成通道，冷卻空氣通過通道，防止熱板30過熱，超過熱板30的材料的熱容量。在這種情況下，熱板30的不相對通道的表面42暴露于流過渦輪發(fā)動機的噴管的熱燃燒廢氣。表面42可包括耐熱涂層。冷卻空氣可通過任何適當?shù)姆绞焦酵ǖ?，供應冷卻空氣的方式對于本發(fā)明不是很重要。例如，冷板34可包括孔44，將冷卻空氣抽到通道中。
在冷板34上形成了多個孔48，其尺寸稍大于栓釘32的直徑，因此圍繞栓釘32形成周邊間隙。當熱板30在熱環(huán)境下膨脹或收縮時，間隙允許熱板30相對冷板34沿縱向移動。應當注意到，壓接環(huán)件36與臺肩凸緣40的固定緊密程度不如與冷板34的緊密，防止熱板30相對縱向或切向移動到冷板34。圖2顯示了墊圈50，其可選擇設置在臺肩凸緣40和冷板34之間。墊圈50設置成圍繞栓釘32的間隙空氣密封。如果需要，墊圈50還可選擇設置在壓接環(huán)件36和冷板34之間。參考圖3，懸架52可固定到環(huán)件36和冷板34之間。懸架52用于使襯套25離開航空發(fā)動機的固定的支承壁(未顯示)。具體參考圖2，各個壓接環(huán)件36包括長度尺寸L1，該長度比栓釘32的主體41的直徑D要大。此外，尺寸L1比板30，34之間形成的距離Y要長。延伸通過孔48的栓釘32的部分54在栓釘32的遠端56和冷板34之間形成長度尺寸L2。尺寸L2基本上大于距離Y或栓釘直徑D。已知尺寸L1和/或L2一般在栓釘直徑D的1到3倍之間。
根據(jù)本發(fā)明，圖4到6顯示了根據(jù)本發(fā)明的固定機構的實施例，其尺寸比L1和L2小，因此提供了冷板34附近的更大間隙。熱板30支承栓釘60，其總長度短過栓釘32。多個平面環(huán)件62固定到栓釘60延伸通過冷板34的部分64。環(huán)件62和從栓釘60的主體66延伸的臺肩凸緣65將冷板34夾在其間。如上所述，臺肩凸緣65可用其他適當?shù)目砷g隔開板30，34的方式代替。尺寸L3在環(huán)件62的相對的平面表面之間形成。尺寸L4在延伸通過孔48的栓釘60的部分64形成。具體地，尺寸L4在栓釘60的遠端67和冷板34之間形成。如圖所示，相對尺寸D和Y，尺寸L3和L4比尺寸L1和L2小很多。實際上，尺寸L3，L4可小于尺寸D的一半，小于尺寸D的1/3，甚至小于尺寸D的1/5。在這個方面，對于直徑為0.160英寸的栓釘，最小實際間距是大約0.030英寸。此外，尺寸L3和L4顯示出小于板30，34之間距離Y的1/3。或者，尺寸L3和L4可以在Y和1/3Y之間，如1/2Y。與圖1和圖2所示的具有尺寸L1和L2的環(huán)件相比，尺寸L3和L4為平面固定環(huán)件62提供了更大的間隙。較短的尺寸L3和L4的第一個優(yōu)點是環(huán)件62比環(huán)件36輕，可設置更多的環(huán)件62來固定熱板30和冷板34到一起，同時襯套25保持在希望的重量參數(shù)內。此外，環(huán)件62具有更大的間隙更容易安裝環(huán)件62到襯套25的具有非常小間隙的適當位置，因為設備或發(fā)動機壁(未顯示)與襯套25的間隙很小。較大的間隙對修理噴管襯套25或修理噴管襯套25附近的設備比較有利。一旦栓釘60遠端67置于或通過環(huán)件62的孔68，環(huán)件62然后可通過適當?shù)姆绞接谰霉潭ǖ剿ㄡ?0。這包括機械方式螺紋連接環(huán)件到栓釘60，焊接環(huán)件62到栓釘60，釬焊或銅焊環(huán)件62和栓釘60，或組合的機械固定和焊接環(huán)件62到栓釘60。在這個方面，焊接環(huán)件62優(yōu)于純機械固定(如螺紋連接)，因為很大的振動會在噴管襯套發(fā)生。此外，焊接環(huán)件可比使用壓接環(huán)件，如圖1和2所示，提供更長時間的固定，尤其是在高振動的條件下。環(huán)件62可用角焊70(見圖5)進行焊接。角焊70涉及沿環(huán)件62和栓釘60的結合點施加焊接材料。角焊的截面是普通的三角形，如圖示的角焊70。焊接也可以是環(huán)件62和栓釘60之間的熔化焊接。這樣可以用最少量的焊接材料將環(huán)件62和栓釘60焊接到一起。
焊接前固定環(huán)件62和栓釘60有助于進行焊接，使環(huán)件62在焊接時不移動。例如，環(huán)件62可在焊接前螺紋連接到栓釘60。進行焊接環(huán)件62只需稍微螺紋連接到栓釘60將環(huán)件62固定到適當位置。因此，環(huán)件62可包括延伸一段弧的螺紋74，而不是延伸整個孔68的周面。實際上，螺紋74可只延伸3度的弧面，就足以固定環(huán)件62到栓釘60的適當位置，進行焊接，銅焊或其他適當?shù)目捎谰霉潭ōh(huán)件62到栓釘?shù)姆椒ā?br> 參考圖7，冷板34可包括懸架80，功能上近似于圖3所示的傳統(tǒng)懸架52。應當注意到，如圖7所示的環(huán)件62的形狀是圓形的，不是圖4到6所示的橢圓形。在這個方面，環(huán)件62的具體形狀可進行變化，但環(huán)件62一般總是保持平面和緊湊，與特定形狀無關。懸架80的高度比懸架52短，從冷板34的表面延伸較短的距離，因此提供了更大的間隙。更大間隙的懸架80具有優(yōu)越性，因為襯套25可更靠近飛機的發(fā)動機壁，使得帶有襯套25的噴管可具有更大的直徑。如果需要或必要，實際上可固定多個環(huán)件62到各個栓釘60。例如，兩個環(huán)件62可固定到一個栓釘60，栓釘延伸通過懸架80，以支承額外的懸架80的重量。在多個環(huán)件固定到一個栓釘?shù)那闆r下，可采用只焊接與冷板34間隔最遠的最外面的環(huán)件。
通過上面的介紹，所屬領域的技術人員都知道可對本發(fā)明進行多頂改進。因此，所作介紹只是對本發(fā)明概念的說明，為了使所屬領域的技術人員利用和應用本發(fā)明，實現(xiàn)最好的模式。對這些改進的排他性的權利未脫離所附權利要求的范圍。
權利要求
1.一種組合件，用于連接噴管襯套的間隔開的熱板和冷板，其包括帶有主體的栓釘，其中所述栓釘連接到熱板，一部分栓釘延伸通過冷板上的開口；支承件，間隔開所述熱板和冷板；一般為平面的固定環(huán)件，其固定到所述栓釘延伸通過冷板的部分；第一長度，由所述栓釘延伸通過所述冷板到栓釘遠端的部分形成；第二長度，在所述環(huán)件的面對冷板的第一平面表面和所述環(huán)件的相對第一平面的第二平面表面之間形成；其中，所述第一和第二長度都小于所述栓釘?shù)闹黧w的直徑。
2.根據(jù)權利要求1所述的組合件，其特征在于，所述支承件是從所述栓釘主體延伸的臺肩凸緣。
3.根據(jù)權利要求1所述的組合件，其特征在于，所述第一和第二長度都小于所述主體直徑的1/2。
4.根據(jù)權利要求1所述的組合件，其特征在于，所述第一和第二長度都小于所述主體直徑的1/3。
5.根據(jù)權利要求1所述的組合件，其特征在于，所述第一和第二長度都小于所述主體直徑的1/5。
6.根據(jù)權利要求1所述的組合件，其特征在于，所述第一和第二長度都小于所述熱板和所述冷板之間的距離。
7.根據(jù)權利要求1所述的組合件，其特征在于，所述支承件是從所述栓釘主體延伸的臺肩凸緣，所述環(huán)件和所述臺肩凸緣將所述冷板夾在中間。
8.根據(jù)權利要求1所述的組合件，其特征在于，所述組合件還包括設置在所述臺肩凸緣和所述冷板之間的墊圈。
9.根據(jù)權利要求1所述的組合件，其特征在于，所述平面環(huán)件包括圍繞所述栓釘延伸通過所述冷板的部分的孔，所述孔帶有螺紋。
10.根據(jù)權利要求9所述的組合件，其特征在于，所述螺紋的延伸范圍小于所述孔的周面。
11.根據(jù)權利要求1所述的組合件，其特征在于，所述環(huán)件焊接到所述栓釘。
12.根據(jù)權利要求1所述的組合件，其特征在于，所述組合件還包括固定在所述冷板和所述環(huán)件之間的懸架。
13.根據(jù)權利要求1所述的組合件，其特征在于，所述環(huán)件包括第一環(huán)，所述組合件還包括第二環(huán)，其也固定到所述栓釘，只有一個環(huán)件焊接到所述栓釘。
14.根據(jù)權利要求1所述的組合件，其特征在于，所述開口的尺寸大于所述栓釘?shù)闹睆?，允許所述熱板相對所述冷板作相對縱向移動。
15.一種組合件，用于連接噴管襯套的間隔開的熱板和冷板，其包括帶有主體的栓釘，其中所述栓釘連接到熱板，一部分栓釘延伸通過冷板上的開口；支承件，間隔開所述熱板和冷板；一般為平面的固定環(huán)件，其固定到所述栓釘延伸通過冷板的部分；第一長度，由所述栓釘延伸通過冷板到栓釘遠端的部分形成；第二長度，在所述環(huán)件的面對所述冷板的第一平面表面和所述環(huán)件的相對第一平面的第二平面表面之間形成；所述熱板和所述冷板之間形成間距；其中，所述第一和第二長度都小于所述冷板和熱板之間距離。
16.根據(jù)權利要求15所述的組合件，其特征在于，所述各長度小于所述板之間距離的1/2。
17.根據(jù)權利要求15所述的組合件，其特征在于，所述各長度小于所述板之間距離的1/3。
18.根據(jù)權利要求15所述的組合件，其特征在于，所述各長度小于所述板之間距離的1/5。
19.根據(jù)權利要求15所述的組合件，其特征在于，所述各長度小于所述栓釘主體的直徑。
20.根據(jù)權利要求15所述的組合件，其特征在于，所述組合件還包括設置在所述臺肩凸緣和所述冷板之間的墊圈。
21.根據(jù)權利要求15所述的組合件，其特征在于，所述環(huán)件焊接到所述栓釘。
22.一種連接噴管襯套的間隔開的熱板和冷板的方法，所述方法包括步驟提供連接到所述熱板的栓釘；使一部分所述栓釘通過所述冷板上的開口，所述部分形成從所述冷板到所述栓釘端部的第一長度；提供一般為平面的帶孔的固定環(huán)件；朝所述冷板設置所述環(huán)件的第一表面，使所述部分延伸通過孔，其中所述環(huán)件包括相對所述第一表面的第二表面，所述第一和第二表面之間形成第二長度；和將所述環(huán)件永久固定到所述栓釘；其中，所述第一和第二長度都小于所述栓釘主體的直徑。
23.根據(jù)權利要求22所述的方法，其特征在于，所述第一和第二長度都小于所述主體直徑的1/2。
24.根據(jù)權利要求22所述的方法，其特征在于，所述第一和第二長度都小于所述主體直徑的1/3。
25.根據(jù)權利要求22所述的方法，其特征在于，所述第一和第二長度都小于所述板之間的距離。
26.根據(jù)權利要求22所述的方法，其特征在于，所述孔包括螺紋，固定步驟包括將所述孔螺紋連接到所述栓釘。
27.根據(jù)權利要求22所述的方法，其特征在于，所述孔包括螺紋，所述螺紋的延伸范圍小于所述孔的圓周范圍。
28.根據(jù)權利要求27所述的方法，其特征在于，所述固定步驟包括焊接所述環(huán)件到所述栓釘。
29.根據(jù)權利要求22所述的方法，其特征在于，所述環(huán)件包括第一環(huán)，所述方法還包括放置第二環(huán)到所述栓釘?shù)牟襟E，與放置所述第一環(huán)的步驟相同。
30.根據(jù)權利要求22所述的方法，其特征在于，所述固定步驟包括焊接所述環(huán)件到所述栓釘。
全文摘要
一種組合件，用于連接噴管襯套的間隔開的熱板和冷板，其包括連接到熱板的帶有主體的栓釘，一部分栓釘延伸通過冷板上的開口。支承件間隔開所述熱板和冷板。一般為平面的固定環(huán)件固定到延伸通過冷板的栓釘部分。第一長度由栓釘延伸通過冷板到栓釘遠端的部分形成。第二長度在環(huán)件面對冷板的第一平面部分和環(huán)件的相對第一平面的第二平面表面之間形成。第一和第二長度各小于所述栓釘主體的直徑。
文檔編號F23R3/60GK1637261SQ20041010449
公開日2005年7月13日 申請日期2004年12月20日 優(yōu)先權日2003年12月18日
發(fā)明者R·R·邁爾, E·C·恩斯伯格 申請人:聯(lián)合工藝公司