一种可适应不同方向热变形的挂钩式连接结构

摘要

本发明提供了一种可适应不同方向热变形的挂钩式连接结构，应用于发动机二元矢量喷管高温隔热构件和低温承力构件之间的连接，包括设置于高温隔热构件的隔热板和低温承力构件的承力板之间的多组挂钩组件，挂钩组件包括与隔热板固定的第一挂钩，以及与承力板固定的第二挂钩，所述第一挂钩和第二挂钩分别包括两个截面呈U型的耳片，两个耳片的两侧边缘连接，且分别向外延伸形成挂耳；第一挂钩与所述第二挂钩相向固定，且相邻的内侧耳片之间卡接配合形成所述挂钩组件。本发明的连接结构在完成冷、热结构定位的同时，在其余方向上均能在冷、热结构工作温度不相同的情况下，补偿构件间热变形的不一致。

权利要求

1.一种可适应不同方向热变形的挂钩式连接结构，应用于发动机二元矢量喷管高温隔热构件和低温承力构件之间的连接，其特征在于，包括设置于所述高温隔热构件的隔热板和所述低温承力构件的承力板之间的多组挂钩组件，所述挂钩组件包括与所述隔热板固定的第一挂钩，以及与所述承力板固定的第二挂钩，所述第一挂钩和第二挂钩分别包括两个截面呈U型的耳片，两个所述耳片的两侧边缘连接，且分别向外延伸形成挂耳；

所述第一挂钩与所述第二挂钩相向固定，且相邻的内侧耳片之间卡接配合形成所述挂钩组件；

所述第一挂钩的内侧耳片与所述第二挂钩的外侧耳片之间的预留间隙为1‑4mm；

还包括末端挡板和芯棒，所述末端挡板与所述隔热板或所述承力板固定连接，所述芯棒穿过所述末端挡板，且依次穿过所述第一挂钩和第二挂钩的所述耳片的U型腔，将多个所述挂钩组件串接；

所述芯棒的直径小于所述耳片的U型腔宽度。

2.根据权利要求1所述的可适应不同方向热变形的挂钩式连接结构，其特征在于，所述芯棒与所述耳片的U型腔底部之间的间隙为1mm～2mm。

3.根据权利要求2所述的可适应不同方向热变形的挂钩式连接结构，其特征在于，所述末端挡板和所述芯棒上分别开设装配孔，所述装配孔中通过开口销将所述末端挡板和所述芯棒固定连接。

4.根据权利要求3所述的可适应不同方向热变形的挂钩式连接结构，其特征在于，还包括垂直固定在所述隔热板上的定位销，所述承力板上开设通孔，所述定位销穿过所述承力板上的通孔，且所述定位销的顶部开设定位孔，所述定位孔中装配开口销。

5.根据权利要求4所述的可适应不同方向热变形的挂钩式连接结构，其特征在于，所述承力板上的通孔直径大于所述定位销的直径。

6.根据权利要求5所述的可适应不同方向热变形的挂钩式连接结构，其特征在于，所述定位销的直径为5‑6mm，所述承力板上的通孔直径比所述定位销的直径大0.2‑0.3mm。

7.根据权利要求6所述的可适应不同方向热变形的挂钩式连接结构，其特征在于，所述定位销固定在所述隔热板上多组所述挂钩组件的前端，或多组所述挂钩组件的后端，或多组所述挂钩组件之间。

说明书

一种可适应不同方向热变形的挂钩式连接结构

技术领域

[0001] 本公开涉及燃气涡轮发动机技术领域，尤其涉及一种可适应不同方向热变形的挂钩式连接结构。

背景技术

[0002] 随着航空技术的不断发展，涡轮进口温度不断提高，新一代发动机涡轮进口温度最高可达2000K以上，这使得热端构件工作温度不断提高。通常在热端构件的结构设计中，
将与燃气直接接触的隔热组件和外层的承力机匣分开设计，但两者之间的温差较大，因此
需要设计一种连接结构，可以适应两者由于温度产生的轴向和径向位移。

[0003] 传统设计中，在隔热构件上有许多连接元件，其中一些元件起到定位、定心的作用，另外一些元件则存在一定的活动量，在一定程度内可以适应隔热构件的热变形，典型的
技术方案如图1所示。隔热构件1与燃气直接接触，挂钩2通过焊接或铆接等方式固定在隔热
构件1上，挂钩2两侧的耳片7折弯将托板螺母3固定，挂钩2上开有相对于螺栓孔尺寸更大的
腰形孔6，承力构件4通过螺栓5与隔热构件连接。在工作中，当隔热构件1与承力构件4之间
的热变形不一致时，耳片7与托板螺母3两侧之间的间隙、腰形孔6的存在可以适应隔热构件
1更大的热变形，以免由于结构不匹配产生热应力，引起结构的破坏。

[0004] 上述设计中，通过托板螺母的连接结构基本上解决了在水平平面内（或者周向、轴向上）冷、热结构的连接问题，但在竖直方向上全部固定，结构复杂，装配、分解困难。

发明内容

[0005] 有鉴于此，本公开实施例提供一种可适应不同方向热变形的挂钩式连接结构，该连接结构在完成冷、热结构定位的同时，在其余方向上均能在冷、热结构工作温度不相同的
情况下，补偿构件间热变形的不一致。

[0006] 为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0007] 一种可适应不同方向热变形的挂钩式连接结构，应用于发动机二元矢量喷管高温隔热构件和低温承力构件之间的连接，包括设置于所述高温隔热构件的隔热板和所述低温
承力构件的承力板之间的多组挂钩组件，

[0008] 所述挂钩组件包括与所述隔热板固定的第一挂钩，以及与所述承力板固定的第二挂钩，所述第一挂钩和第二挂钩分别包括两个截面呈U型的耳片，两个所述耳片的两侧边缘
连接，且分别向外延伸形成挂耳；

[0009] 所述第一挂钩与所述第二挂钩相向固定，且相邻的内侧耳片之间卡接配合形成所述挂钩组件。

[0010] 进一步地，所述第一挂钩的内侧耳片与所述第二挂钩的外侧耳片之间的预留间隙为1‑4mm。

[0011] 进一步地，还包括末端挡板和芯棒，所述末端挡板与所述隔热板或所述承力板固定连接，所述芯棒穿过所述末端挡板，且依次穿过所述第一挂钩和第二挂钩的所述耳片的U
型腔，将多个所述挂钩组件串接。

[0012] 进一步地，所述芯棒的直径小于所述耳片的U型腔宽度。

[0013] 进一步地，所述芯棒与所述耳片的U型腔底部之间的间隙为1mm～2mm。

[0014] 进一步地，所述末端挡板和所述芯棒上分别开设装配孔，所述装配孔中通过开口销将所述末端挡板和所述芯棒固定连接。

[0015] 进一步地，还包括垂直固定在所述隔热板上的定位销，所述承力板上开设通孔，所述定位销穿过所述承力板上的通孔，且所述定位销的顶部开设定位孔，所述定位孔中装配
开口销。

[0016] 进一步地，所述承力板上的通孔直径大于所述定位销的直径。

[0017] 进一步地，所述定位销的直径为5‑6mm，所述承力板上的通孔直径比所述定位销的直径大0.2‑0.3mm。

[0018] 进一步地，所述定位销固定在所述隔热板上多组所述挂钩组件的前端，或多组所述挂钩组件的后端，或多组所述挂钩组件之间。

[0019] 与现有的托板螺母型连接结构相比，本发明设计的挂钩式连接结构达到以下技术效果：

[0020] （1）通过隔热板、承力板上的挂钩和芯棒设计，可以适应冷、热构件之间各个方向上的热变形，避免热应力引起结构的破坏；

[0021] （2）本发明设计的挂钩式结构，将隔热和承力结构完全分离开来，便于结构设计与选材，零件结构简单，装配、分解方便；

[0022] （3）本发明设计的挂钩式结构，增强了隔热板及承力板的刚性，有利于保持流道的平整；

[0023] （4）本发明的设计方案，可以应用到其他热端部件的冷热连接结构设计上。

附图说明

[0024] 为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域
普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

[0025] 图1为现有技术中托板自锁螺母连接结构示意图；

[0026] 图2为本发明实施例中挂钩式连接结构方案图；

[0027] 图3为本发明实施例中挂钩结构示意图；

[0028] 图4 为本发明实施例中隔热板和承力板前端连接结构；

[0029] 图5 为本发明实施例中展向连接结构示意图；

[0030] 图6 为本发明实施例中挂钩式连接结构剖视图;

[0031] 其中，1‑隔热构件、2‑挂钩、3‑托板螺母、4‑承力构件、5‑螺栓、6‑腰形孔、7‑耳片；14‑隔热板、15‑承力板、16‑隔热挂钩、17‑承力挂钩、18‑芯棒、19‑第一开口销、20‑末端挡
板、21‑芯棒末端孔、22‑第一定位销、23‑定位孔、24‑通孔、25‑第二开口销。

具体实施方式

[0032] 下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

[0033] 以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开
一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实
施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神
下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可
以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下
所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

[0034] 要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/
或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面
可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例
来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除
了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践
此方法。

[0035] 还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图示中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘
制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可
能更为复杂。

[0036] 另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

[0037] 如图2所示，本公开实施例提供一种可适应不同方向热变形的挂钩式连接结构，应用于发动机二元矢量喷管高温隔热构件和低温承力构件之间的连接，包括设置于所述高温
隔热构件的隔热板14和所述低温承力构件的承力板15之间的多组挂钩组件，所述挂钩组件
包括与所述隔热板14固定的第一挂钩，以及与所述承力板15固定的第二挂钩，所述第一挂
钩和第二挂钩分别包括两个截面呈U型的耳片，两个所述耳片的两侧边缘连接，且分别向外
延伸形成挂耳；所述第一挂钩与所述第二挂钩相向固定，且相邻的内侧耳片之间卡接配合
形成所述挂钩组件。上述的第一挂钩和第二挂钩的结构和尺寸可完全相同，也可根据具体
情况进行调整，挂钩一体式成型，如图3所示，以下分别称为隔热挂钩16和承力挂钩17。

[0038] 具体地，本公开实施例中提出的一种上、下挂钩式的连接结构，挂钩为金属钣金成型或其他材料制成的薄片结构，呈“几”字型，如图3所示，挂钩可根据需要设计长度和开槽
的宽度等结构参数。本公开实施例设计的连接结构主要由隔热板14、承力板15、隔热挂钩
16、承力挂钩17、芯棒18、第一开口销19、末端挡板20等构件组成，如图2所示。隔热挂钩16、
承力挂钩17和末端挡板20等可通过铆接、焊接或螺纹连接等其他紧固方式与隔热板14和承
力板15分别相连。

[0039] 在本发明中，轴向上热变形不一致的补偿主要通过图中的间隙 来实现。隔热挂钩16固定在隔热板14上，承力挂钩17固定在承力板15上，根据结构和工作环境确定隔热板
14的膨胀方向。如图2所示，通过隔热挂钩16和承力挂钩17的这种布置，隔热挂钩16右侧耳
片与承力挂钩17左侧耳片接触，限制了隔热板14相对于承力板15向前的位移，只能有相对
向后的位移。根据设计分析结果，留出合适的间隙 （通常取值在1mm～4mm左右），在工作
状态就可以适应隔热板14和承力板15热变形的不一致。最后将芯棒18从后往前穿过隔热挂
钩16、承力挂钩17形成的封闭环中，在末端将第一开口销19穿过末端挡板20耳片之间的芯
棒末端孔21中，将两者装配在一起。

[0040] a、轴向定位及热变形的释放

[0041] 图4给出了连接结构前端的结构示意图，在隔热板14上通过焊接的方式固定了第一定位销22，穿过承力板15上对应的通孔24。隔热板14和承力板15在前端通过第一定位销
22在轴向定位，将第二开口销25穿过第一定位销22顶部的定位孔23，在高度方向上限位。通
常第一定位销22的直径为5‑6mm，优选取5mm或者6mm，承力板15上的通孔24直径比第一定位
销22的直径大0.2‑0.3mm，通孔24的直径则可以取5.2mm或者6.3mm。

[0042] 如图2所示，通过挂钩的结构设计，隔热挂钩16和承力挂钩17的耳片端面互相接触，禁止隔热板14相对于承力板15有向前的相对位移。工作状态下隔热板14工作温度明显
高于承力板15，对应的热变形也大，由于前端有限位，因此隔热板14只能相对于承力板15产
生向后的位移。通过这样的方式，既实现了定位和控制两者之间相对的运动方向，同时也适
应了两者热变形的不一致，避免热应力的产生。值得说明的是，可以通过第一定位销22不同
位置的设计以及隔热挂钩16和承力挂钩17不同的相对位置，来改变热变形的释放方向，实
现前端、后端或中心定位。

[0043] b、展向定位及热变形的释放

[0044] 图5给出了展向上连接结构的示意图，在隔热板14中间位置焊接有第一定位销22，销子穿过承力板15后，再将第二开口销25穿过展向第一定位销22上的定位孔23，在高度方
向上限位，同时也实现了隔热板14在展向上的定位。在第一定位销22两侧，隔热板14和承力
板15上分别焊接有隔热挂钩16和承力挂钩17，再通过芯棒18将隔热板14和承力板15装配在
一起。从图6中可以看出挂钩在展向上的宽度大于芯棒18直径，这样在工作中存在温差的情
况下，隔热板热变形大于承力板，由于间隙的存在，隔热板在展向上可以向左右两侧自由膨
胀，释放了热变形，避免热应力产生。需要说明的是，在本方案中，定位销和左右侧的隔热挂
钩和承力挂钩均选择了相同的结构尺寸，但在实际设计中，可根据需要设计不同结构尺寸
的构件。

[0045] c、高度方向上的活动量

[0046] 由于芯棒18从后往前要穿过多个隔热挂钩16和承力挂钩17，为了避免加工和装配问题，导致无法完成装配，因此芯棒18在挂钩之间具备一定的活动量，如图2中的 ，通常
取值在1mm～2mm之间。工作中在气动压力的作用下，间隙 变为零，隔热挂钩16的上端面
与承力板15接触在一起，即隔热板14和承力板15之间的距离可在一定范围内变化，具体变
化范围为5‑8mm。

[0047] d、隔热构件和承力构件的连接

[0048] 如图2所示，在隔热板14末端通过焊接或者铆接的方式装配了末端挡板20，芯棒18从后往前穿过所有的隔热挂钩和承力挂钩后，芯棒末端孔21处于末端挡板20的耳片之间，
将第一开口销19穿过芯棒末端孔21，实现了芯棒18的限位，无法脱落，最终完成隔热板14和
承力板15的装配。

[0049] 以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应
涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。