[實用新型]連接法蘭及其水冷機匣

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201822211104.3
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN209398489U
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發(fā)明（設計）人: 許璠璠;楊眉;劉曉之;馮曉星
• 申請（專利權）人: 中國航發(fā)商用航空發(fā)動機有限責任公司
• 主分類號: F01P11/00
• 分類號: F01P11/00;F01P3/00;F01P11/04;F02M25/028
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 喻學兵

本實用新型提供一種連接法蘭及其水冷機匣，所述連接法蘭包括環(huán)形的連接盤和至少一個延伸環(huán)，所述延伸環(huán)的兩端分別為連接端、自由端，所述連接端與所述連接盤相連接，所述自由端用于與連接部件相連接，所述延伸環(huán)與所述連接盤同軸設置，所述延伸環(huán)與所述連接盤一體成型。該連接法蘭及其水冷機匣，通過連接法蘭的結構設計，使連接位置遠離應力集中區(qū)域，使連接位置不受應力影響，延長了連接法蘭及具有該連接法蘭的水冷機匣的使用壽命。

技術領域

本實用新型涉及一種連接法蘭。

本實用新型還涉及一種具有該連接法蘭的水冷機匣。

背景技術

發(fā)動機研制進程中，燃燒室部件需按階段開展單頭部試驗、多頭部扇形試驗和全環(huán)試驗，從而獲得不同設計方案的出口溫度分布、污染排放性能、燃燒效率等等。目前，燃燒室性能試驗中，進口試驗參數(shù)需盡量與部件設計參數(shù)相同或者接近，以獲得更貼近真實部件的性能結果。故燃燒室的性能試驗均為高溫高壓試驗，導致燃燒室試驗中燃燒室試驗件本體(試驗段)以及與試驗段相連的后測量段均需承受高溫高壓燃氣的沖刷，面臨了較嚴峻的冷卻問題。

試驗中后測量段機匣結構一般選用高溫合金或者不銹鋼等金屬材料，其力學性能會隨使用溫度升高而逐漸下降。燃燒室性能試驗過程中，高溫高壓的載荷一方面降低了機匣材料的力學性能，另一方面，由于后測量段水冷機匣一般為內外雙層結構，兩層結構的溫度梯度較大，導致結構膨脹量不同，整體變形存在不協(xié)調區(qū)域，容易形成應力集中，強度風險增大，同時疲勞性能下降，使用壽命降低，影響設計的經(jīng)濟性。可見，用于包容高溫燃氣的水冷機匣的強度設計具有難度，必須采用一定的技術優(yōu)化結構強度，提高其壽命。

燃燒室性能試驗中，設計在試驗件本體(試驗段)后面的后測量段機匣包容著高溫高壓氣體。為了冷卻壁溫，一般采用夾層具有水冷通道的水冷機匣。

如圖1、圖2所示，水冷機匣由前法蘭1、水冷外套2、水冷內套3、后法蘭4、前封板5、后封板6組成，前法蘭1、后法蘭4分別焊接在水冷外套2的兩端，前法蘭1通過前封板5與水冷內套3的一端焊接，后法蘭4通過后封板6與水冷內套3的另一端焊接。前法蘭1的內周面11、水冷外套2的內周面21、水冷內套3的外周面31、后法蘭4的內周面41之間形成水冷通道7。前法蘭1設有進水口12，后法蘭4設有出水口42，進水口12、水冷通道7、出水口42依次連通，冷卻水從進水口12進入，經(jīng)水冷通道7后從出水口42流出。水冷內套3的內周面32圍成供高溫燃氣通過的燃氣通道8，高溫燃氣沖刷水冷內套3的內周面32，導致水冷內套3的溫度升高，冷卻水流經(jīng)水冷內套3的外周面31，以達到降溫效果。

水冷外套2的內周面21有冷卻水冷卻，水冷外套2的外周面22為大氣環(huán)境，溫度較低。故，形成了水冷內套3高溫、水冷外套2低溫的典型溫度分布特點。高低溫過渡區(qū)為前封板5、后封板6，水冷內套3因高溫沿軸向(即圖2和圖3中所示的Z方向)有較大的膨脹量，水冷內套3的膨脹量大于溫度相對較低的水冷外套2的膨脹量。由于水冷內套3、水冷外套2的膨脹量相差較大，導致前封板5、后封板6隨之產(chǎn)生較大變形，如圖3所示。因此，在前封板5與前法蘭1、水冷內套3的焊接部位，后封板6與后法蘭4、水冷內套3的焊接部位會形成應力集中。

另一方面，前法蘭1、后法蘭4因受熱載荷與軸向力的載荷的作用會產(chǎn)生變形，若軸向力受拉，則前法蘭1、后法蘭4與水冷外套2焊接位置受到法蘭傳遞來的拉應力，應力會集中于焊接位置。

上述焊接位置，焊接后材料強度有一定程度降低，焊縫表面光滑度也有所降低，并存在焊后殘余應力。這些焊接位置還會形成應力集中，降低了疲勞性能，對水冷機匣的使用壽命會有顯著影響。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種連接法蘭及其水冷機匣，以解決焊接位置應力集中，而降低水冷機匣的使用壽命的問題。

為解決上述問題，本實用新型提供以下技術方案：