机匣和航空发动机的制作方法

1.本发明涉及航空发动机结构设计与装配技术领域，尤其涉及一种机匣和航空发动机。


背景技术：

2.目前，在国内民用发动机中，穿入和穿出双层机匣的管型结构均采用以制造加工保证同轴度的方式来保证装配性。如图1所示，插入件30需要穿入或穿出内机匣10和外机匣20，插入件30上部的直径φ1和下部的直径φ2大小相等，内机匣10和外机匣20上的安装孔的同轴度依靠零件的制造加工同轴度来保证，这就对加工提出了很高的要求，相应的加工成本也会很高。
3.对于目前的装配方式，不但会受到加工零件同轴度的影响，装配后的结构还会受到不同工作状态下导致的径向和轴向变形所带来的影响，而且，内层结构的密封性也较差，很容易造成气体泄漏。
4.需要说明的是，公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供一种机匣和航空发动机，可以提高机匣装配后的密封性。
6.根据本发明的一个方面，提供一种机匣，包括：
7.内机匣，设有第一安装孔；
8.外机匣，设有第二安装孔；
9.第一插入件，插设在第一安装孔中；和
10.第二插入件，插设在第二安装孔中，第二插入件的内部设有空腔，第一插入件的靠近外机匣的一端位于空腔中且能够在空腔中滑动。
11.在一些实施例中，机匣还包括设置在空腔中的弹性件，弹性件与第一插入件的靠近外机匣的一端相互顶靠。
12.在一些实施例中，第二插入件包括插入体和第一盖板，插入体插入第二安装孔，空腔设置于插入体的内部，第一盖板连接于插入体的远离内机匣的一端并用于封闭空腔。
13.在一些实施例中，机匣还包括第二盖板，第二盖板连接于外机匣的远离内机匣的一侧并用于限制第二插入件沿外机匣的径向运动。
14.在一些实施例中，第二插入件包括插入第二安装孔中的第一插入部，第一插入部的外壁与第二安装孔的孔壁之间具有第一间隙。
15.在一些实施例中，外机匣的远离内机匣的一侧设有凹槽，第二插入件包括与第一插入部连接的第一端头，第一端头用于对第二安装孔进行密封，第一端头位于凹槽中，且第一端头的外壁与凹槽的槽壁之间具有第二间隙。
16.在一些实施例中，第二间隙的大小大于或等于第一间隙的大小。
17.在一些实施例中，第一插入件包括相互连接的第一插入段和第二插入段，第一插入段插入第一安装孔，第二插入段插入空腔中。
18.在一些实施例中，第一插入段包括相互连接的第二插入部和第二端头，第二插入部插入第一安装孔中，第二端头位于内机匣的靠近外机匣的一侧并用于对第一安装孔进行密封。
19.在一些实施例中，第一插入件与第一安装孔之间为间隙配合。
20.在一些实施例中，第二插入段包括相互连接的连接部和第三端头，连接部与第一插入段连接，第三端头可滑动地设置于空腔中。
21.在一些实施例中，空腔内设有凸台，凸台被配置为防止第三端头离开空腔。
22.根据本发明的另一个方面，提供一种航空发动机，包括上述的机匣。
23.基于上述技术方案，本发明实施例将插入内机匣的第一插入件和插入外机匣的第二插入件设置为两个相对独立且能够发生相对运动的部件，这样在内机匣受热发生变形时，可以通过第一插入件和第二插入件之间的相对运动来适应内机匣和外机匣之间在径向上发生的距离变化，避免因内机匣变形而影响第一插入件与内机匣之间以及第二插入件与外机匣之间的装配配合关系，提高装配的稳定性和可靠性。
附图说明
24.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
25.图1为相关技术中机匣的结构示意图。
26.图2为本发明机匣一个实施例的结构示意图。
27.图3为本发明机匣一个实施例的内部结构示意图。
28.图4为本发明机匣一个实施例的第一装配尺寸示意图。
29.图5为本发明机匣一个实施例的第二装配尺寸示意图。
30.图中：
31.10、内机匣；20、外机匣；30、插入件；
32.1、内机匣；11、第一安装孔；
33.2、外机匣；21、第二安装孔；22、凹槽；
34.3、第一插入件；31、第二插入部；32、第二端头；33、连接部；34、第三端头；
35.4、第二插入件；41、第一插入部；42、第一端头；43、第一盖板；44、第一连接件；45、凸台；
36.5、第二盖板；6、第二连接件；7、弹性件；8、连接管。
具体实施方式
37.下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
39.如图2所示，在本发明提供的机匣的一些实施例中，该机匣包括内机匣1、外机匣2、第一插入件3和第二插入件4，内机匣1设有第一安装孔11，外机匣2设有第二安装孔21，第一插入件3插设在第一安装孔11中，第二插入件4插设在第二安装孔21中，第二插入件4的内部设有空腔，第一插入件3的靠近外机匣2的一端位于空腔中且能够在空腔中滑动。
40.在上述实施例中，将插入内机匣1的第一插入件3和插入外机匣2的第二插入件4设置为两个相对独立且能够发生相对运动的部件，这样在内机匣1受热发生变形时，可以通过第一插入件3和第二插入件4之间的相对运动来适应内机匣1和外机匣2之间在径向(这里的“径向”以机匣作为参考基准)上发生的距离变化，避免因内机匣1变形而影响第一插入件3与内机匣1之间以及第二插入件4与外机匣2之间的装配配合关系，提高装配的稳定性和可靠性；也可以避免因内机匣1变形而影响装配配合关系所带来的气体泄漏问题，减少气动损失。
41.在一些实施例中，机匣还包括设置在空腔中的弹性件7，弹性件7与第一插入件3的靠近外机匣2的一端相互顶靠。
42.通过设置弹性件7，可以对第一插入件3施加弹性力，使第一插入件3能够保持与内机匣1的相对位置，避免第一插入件3远离内机匣1而无法实现预设的密封效果。
43.弹性件7可以采用弹簧或橡胶等弹性材料。如图3所示，弹性件7包括弹簧，在冷态安装时，弹簧处于自然伸长状态；在机匣运行过程中，当内机匣1受热发生膨胀时，内机匣1在径向方向上向靠近外机匣2的方向移动，第一插入件3随内机匣1向外移动，弹簧受到压缩，压缩后的弹簧产生弹性力，该弹性力施加于第一插入件3使其与内机匣1保持原来的装配关系，避免第一插入件3脱离内机匣1，同时有利于保持对内机匣1的密封作用，避免内涵道发生气体泄漏。
44.在一些实施例中，第二插入件4包括插入体和第一盖板43，插入体插入第二安装孔21，空腔设置于插入体的内部，第一盖板43连接于插入体的远离内机匣1的一端并用于封闭空腔。
45.通过设置第一盖板43，可以将空腔的远离内机匣1的一端封闭，避免气体泄漏；同时，可以将弹性件7限制在第一盖板43和第一插入件3之间，在内机匣1发生径向变形时，弹性件7在第一盖板43的限位作用下被压缩，压缩后产生的弹性力可以施加于第一插入件3，防止第一插入件3脱离内机匣1。
46.如图3所示，第一盖板43呈倒t形，第一盖板43与插入体通过第一连接件44连接。第一连接件44可以采用螺栓或者销钉等。
47.在一些实施例中，机匣还包括第二盖板5，第二盖板5连接于外机匣2的远离内机匣1的一侧并用于限制第二插入件4沿外机匣2的径向运动。
48.通过设置第二盖板5，可以限制第二插入件4沿径向运动，保持在径向方向上的相对稳定性，还可以对第二安装孔21进行密封，防止气体泄漏。
49.在一些实施例中，第二插入件4包括插入体，插入体包括插入第二安装孔21中的第一插入部41，第一插入部41的外壁与第二安装孔21的孔壁之间具有第一间隙。
50.第二安装孔21的直径大于第一插入部41的直径，通过设置第一间隙，可以使第二插入件4的安装位置更加灵活，可以根据需要适当调节第二插入件4的装配位置，以保证第一插入件3和第二插入件4的同轴度。通过设置第一间隙，使得第二插入件4在安装时具有沿径向(这里的“径向”为与第二插入件4的插入方向相互垂直的方向)方向的自由度，从而在第一安装孔11和第二安装孔21均存在制造偏差时也能够允许第一插入件3和第二插入件4实现同轴安装。
51.在一些实施例中，外机匣2的远离内机匣1的一侧设有凹槽22，第二插入件4包括与第一插入部41连接的第一端头42，第一端头42用于对第二安装孔21进行密封，第一端头42位于凹槽22中，且第一端头42的外壁与凹槽22的槽壁之间具有第二间隙。
52.通过设置凹槽22，且凹槽22的直径大于第一端头42的直径，在第一端头42的外壁与凹槽22的槽壁之间形成第二间隙，可以与第一间隙相互配合，为第二插入件4在径向(这里的“径向”为与第二插入件4的插入方向相互垂直的方向)方向上的移动提供支持，使第一插入件3和第二插入件4能够实现同轴安装。
53.外机匣2的远离内机匣1的一侧设有两个凸台，凹槽22形成于两个凸台之间。第二盖板5与凸台的外表面贴合，第二盖板5通过两个第二连接件6固定在两个凸台上。第二连接件6可以采用螺栓或者销钉等。
54.第一盖板43与第一端头42相互贴合，且第一盖板43与第一端头42相对的表面的面积相等，以使第一盖板43与凹槽22的槽壁之间也形成间隙。
55.在一些实施例中，第二间隙的大小大于或等于第一间隙的大小。这样设置可以保证第二插入件4能够以第二安装孔21的孔径为最大移动范围。
56.在一些实施例中，第一插入件3包括相互连接的第一插入段和第二插入段，第一插入段插入第一安装孔11，第二插入段插入空腔中。
57.通过设置两个插入段，可以将两个插入段分别插入第一安装孔11和空腔中，便于安装，避免由于第一插入件3为整体式结构而无法安装到空腔中。
58.在一些实施例中，第一插入段包括相互连接的第二插入部31和第二端头32，第二插入部31插入第一安装孔11中，第二端头32位于内机匣1的靠近外机匣2的一侧并用于对第一安装孔11进行密封。
59.通过设置第二端头32，可以对第一安装孔11实现密封，防止内涵道的气体发生泄漏。第二端头32的直径大于第一安装孔11的直径，既可以阻挡第二端头32进入第一安装孔11内，又可以对第一安装孔11实现更好的密封效果。弹性件7被压缩后产生的弹性力作用于第一插入件3，可以将第二端头32压靠在内机匣1的靠近外机匣2的一侧，从而实现较好的密封效果。
60.内机匣1的靠近外机匣2的一侧可以设有凸台，第二端头32压靠在凸台上，第二端头32和凸台相互接触的表面的平整度很高，以保证第二端头32和凸台贴合后的密封性。
61.在一些实施例中，第一插入件3与第一安装孔11之间为间隙配合。由于设置了第二端头32，可以对第一安装孔11实现密封作用，因此使得第一插入件3与第一安装孔11之间可以设置为间隙配合，从而使第一插入件3在插入或拔出第一安装孔11时更加顺畅，提高装配
的方便性，还可以避免第一插入件3在插入或拔出过程中受到摩擦损伤。
62.在一些实施例中，第二插入段包括相互连接的连接部33和第三端头34，连接部33与第一插入段连接，第三端头34可滑动地设置于空腔中。连接部33的至少部分位于空腔中。
63.在一些实施例中，空腔内设有凸台45，凸台45被配置为防止第三端头34离开空腔。通过设置凸台45，在空腔的端口处形成了缩口部，该缩口部的截面面积小于非缩口部的截面面积，缩口部可以限制第三端头34，防止第三端头34离开空腔。
64.第三端头34的尺寸大于缩口部的尺寸，从而使得第三端头34不会脱离空腔。同时，如图5所示，由于第三端头34的直径φ3等于或略大于第一插入部41的外径，第三端头34的直径φ3大于空腔缩口部的直径，因此第三端头34不能从缩口部所在端进入空腔内，在装配时，需要将第二插入段从空腔的远离缩口部的一端放入空腔中，而由于第一插入段包括直径较大的第二端头32，因此在装配之前，第一插入段与第二插入段不能采用固定连接的方式进行连接，否则第二插入段无法从缩口部穿出，将无法实现第一插入段插入第一安装孔11的目的。
65.在如图3所示的实施例中，机匣的装配步骤可以为：
66.先将第一插入件3的第一插入段穿过第二安装孔21，并插入第一安装孔11中；然后，将第二插入件4的插入体插入第二安装孔21中，使第一端头42的底部与凹槽22的槽底相互接触；再将第一插入件3的第二插入段插入第二插入件4的空腔中，第二插入段的连接部33从空腔中穿出与第一插入段连接，比如可以焊接或者螺纹连接等；接着，将弹性件7装入空腔中并与第二插入段相互抵顶；再将第一盖板43与第一端头42通过第一连接件44连接，以封闭空腔；最后将第二盖板5与外机匣2通过第二连接件6连接。
67.装配好之后，可以在第一插入件3和第二插入件4的中心插入连接管8，连接管8可以用于将机匣的内部气体引出，引出的气体可以输送至下游有需要的位置，引出的气体也可以用于检测，比如检测气体的压力或者温度等。当然，第一插入件3插入内机匣1的内部，第一插入件3上可以布置传感器，以伸入机匣的内部进行更加直接和准确的测量。
68.如图4所示，第一安装孔11的直径为φ2，第二安装孔21的直径为φ1，φ1≥φ2。第二插入件4与第二安装孔21的孔壁之间具有第一间隙l2，该第一间隙l2可以补偿第一安装孔11和第二安装孔21的不同心量δφ。第二插入件4与凹槽22的槽壁之间具有第二间隙l1，l2≤l1，以保证以第一间隙l2的大小为第二插入件4的可活动调整的范围。
69.内机匣1和外机匣2之间由于工作状态的变化导致的径向变形，可以通过弹性件7的压缩量δt实现对径向高度h的变形量δh的补偿。
70.本发明实施例既能补偿根据发动机不同工作状态导致的径向、轴向变形不一致问题，又能解决因制造和装配导致的机匣安装孔不同心问题，还能保证内机匣和第一插入件以及外机匣和第二插入件之间的密封性，可以隔绝流道气流内外流窜，保证气密性，从而保证流道气动性能。
71.基于上述的机匣，本发明还提出一种航空发动机，该航空发动机包括上述的机匣。
72.上述各个实施例中机匣所具有的积极技术效果同样适用于航空发动机，这里不再赘述。
73.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：在不
脱离本发明原理的前提下，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，这些修改和等同替换均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。