高温ガスで曝される航空機のコンポーネントを機械的に応力を緩和して固定するための装置

专利摘要:
高温ガスを排出するコンポーネントへと、及び高温ガスを受け入れるコンポーネントへと結合するための結合部材と、ホルダーと、フランジと、ベローズとを有し、前記ホルダーは高温ガスを排出するコンポーネントへ接続するハウジング又はフレームに備え付け可能であり、前記ベローズはフランジへの一端とホルダーへの他端で固定され、前記結合部材はフランジに固定される航空機における高温ガスで曝されるコンポーネントの機械的に応力を緩和した保持のための装置。この装置によって、角度上の位置ずれと半径方向及び軸方向の位置上の位置ずれの両方を修正できる。
公开号:JP2011506184A
申请号:JP2010538379
申请日:2008-11-10
公开日:2011-03-03
发明作者:マーカス ピエスカー
申请人:エアバス・オペレーションズ・ゲーエムベーハー；
IPC主号:B64D33-04

专利说明:

[0001] 本発明は、高温ガスで曝される航空機のコンポーネントをハウジング又はフレームに機械的に応力を緩和して固定するための装置に関する。]
背景技術

[0002] 航空機における高温ガスは、例えば、７３０℃を超える温度の廃ガスの形で高温ガスを生成する補助集合体（以下では、それぞれ「補助パワーユニット」又は「ＡＰＵ」とも呼ぶ）の操作中に発生する。廃ガスを冷却し、逃がすように導く廃ガスシステムは、航空機の機構と機械的に接続されていなければならないし、同時に操作、熱膨張、及び製造部品や組み立て部品の公差により生じる相対運動を補償できなくてはならない。]
[0003] ガスを送るためにダクト又はチャンネルが用いられる場合には、相対運動又は製品公差は通常好ましくは弾性ラバー部材を使用することによって補正される。高温ガスで曝されるパイプの場合に生じる高温のため、例えばラバーべローズのような、温度に影響され易いラバーの使用は単体ではもはや不可能である。]
[0004] また更に、金属製のベローズが使用される。そのベローズは温度耐性はあるものの、所定の相対運動を補償することを可能にするための特定の最小寸法が必要とされる。この最小寸法は、航空機において必要とされるコンパクトで効果的な構造に相反する。従って、金属製のベローズは、望まれる適応領域に対し不利である。]
[0005] 航空機において、例えば、ＡＰＵ廃ガスを逃がすように導くとき、ピストン／ピストンリングの組み合わせとみなされる、位置の補償のための装置が頻繁に用いられる。航空機の尾部に配置されたＡＰＵの場合、そのような技術的解決法は、高温ガスを生成するシステムの目的でのＡＰＵと廃ガスシステムとの間の静的又は動的な寸法の偏差を補正するためには十分である。これに関連して、このＡＰＵや廃ガスシステムは航空機の同じ構造の部分に固定される。ＡＰＵや廃ガスシステムが同じ構造の部分に固定されない場合、その関連する構造部間に発生する動的及び静的の寸法偏差の両方を考慮に入れなければならない。例えば、ＡＩＲＢＵＳ Ａ４００Ｍタイプの軍用輸送機の場合、廃ガスシステムは翼胴フェアリングに固定され、ＡＰＵ及び結合された防火壁の双方は胴体に固定される。従って、様々な構造部の寸法偏差が、高温ガスを生成するシステムと廃ガスシステムとの間の寸法偏差に加えて考慮されなければならない。その追加のＡＰＵと廃ガスシステム間の寸法偏差に加えて、実績のあるピストン／ピストンリングの組み合わせによる２つの構造部間での寸法偏差を補償することは、適切に高いピストンリングの高さによってのみ達成し得た。これに関連して、備え付けられた状態でピストンリングの復元力が明確に増加し、摩擦が増加する結果となる。さらに、より大きな相対運動によって、大きな加速度による力が増加する。高温ガスによる熱負荷のため、高温ガスを導くための構成部材はその高い摩擦力を支えることができず、その結果、損傷が起こり得る。]
[0006] ドイツ共和国特許第６９０１９３６０号は、廃ガスのための柔軟性のある結合装置、又は第１のマニフォールド部を第２のマニフォールド部に接続する役割を果たす内燃機関の排気管マニフォールドシステムに関する。この第１のマニフォールド部に形成されるのは、放射状に外側に広がるフランジであり、そのフランジに柔軟性ベローズの第１の端部が第１のリテーニングリングによって固定される。同様に第２のマニフォールド部は、その第１のマニフォールド部の方向に向く端部の位置で、平坦な固定表面を形成する放射状に外側に突き出たフランジ形状を示す。第２のリテーニングリングはその第２のマニフォールド部に形成されたフランジに接続し、更に柔軟性ベローズの第２の端部と同様にガイドリングを固定する。]
[0007] ドイツ共和国実用新案第２０２００４０１９９８８号は、パイプラインを通じて流れる高温ガスからのベローズ部材の保護のためのマウンティングパイプ部とプロテクティングパイプ部から成る熱遮蔽部材を有する、２つのパイプラインの終端領域の軟式結合のための結合部材を開示している。そのマウンティングパイプ部とプロテクティングパイプ部の終端領域間にフレキシブルスプリングが配置されても良い。]
発明が解決しようとする課題

[0008] 本発明の基本的な目的は、コンパクトな構造であることに加えて、動的及び静的の寸法偏差を補償でき、それらにかかる熱負荷に耐えることができる、高温ガスで曝される航空機のコンポーネントをハウジング又はフレームに機械的に応力を緩和して固定するための装置を提案することである。]
課題を解決するための手段

[0009] この目的は、請求項１に記述された特徴を有する、高温ガスで曝される航空機のコンポーネントをハウジング又はフレームに機械的に応力を緩和して固定するための装置によって達成される。]
[0010] 本発明の装置は、上記したデメリットを除くことができる。この装置は、熱膨張の結果としての応力、結合したコンポーネントの相対運動、操作による構成物の変形、及び振動を低減或いは防止する。また、結合したコンポーネントの位置又は形状の偏差を本発明の装置を用いて補償することができる。]
[0011] ベローズの使用を通じて、ハウジングに固定された装置、及び高温ガス源の角度上の位置ずれと軸方向位置上の位置ずれは効果的に修正され得る。本発明の装置の有利な更なる発展として、位置上及び角度上の位置ずれの補償を同時に可能としながら、防火壁への密閉接続を構成することができる。更に、ベローズが高温ガスから生じる熱に関し保護されるので、中空円錐状の遮蔽部材との組み合わせは同様に有利である。また、本発明の装置の更なる発展として、静的な半径方向の位置上の偏差は、結合部材に固定されるカラーの可変に取り付け可能な圧力ばめ接続によって組み立て中に既に修正され得る。]
[0012] 本発明の装置は、従来の公知の装置と比べ多数の利点を有する。本発明の装置は、一方では、組み立て中と飛行操作の両方において、ハウジングや、高温ガスで曝されるパイプ、防火壁、及びそれらの直近付近に配置される他の構成部材におけるひずみを防止又は低減する。また、本発明の装置は、関連するコンポーネント間の静的及び動的の寸法偏差や、廃ガスシステムを使用する場合における、廃ガスシステム、防火壁及びＥＡＳＡ認証仕様ＣＳ２５Ａ１１２３に従った周囲の構成物間の熱膨張を補償する。また加えて、本発明の装置は、廃ガス経路が全ての操作条件下及び火災の際においてＩＳＯ標準２６８５に従うように、防火壁を通じて廃ガス経路に隙間のないことを可能にする。]
[0013] 機械的に応力を緩和するので、廃ガスシステムと防火壁との間の振動は低減又は防止される。ねじ接続を用いたフランジと支え板間の結合部材の圧力ばめ接続のため、非常に柔軟な半径方向の調整自由度を有することによって、接続の不断性が可能とされる。最後に、本発明の装置は、非常に小さい設置スペース要件及び低重量を示す。]
[0014] 以下に、本発明を図に基いてより詳細に説明する。図において、同一のものは、同一の引用符号によって分類される。]
図面の簡単な説明

[0015] 本発明の装置の上面図である。
本発明の装置に設けられる廃ガスシステムの横断面図である。
本発明の装置の横断面図である。]
実施例

[0016] 更により理解するために、以下に、ＡＩＲＢＵＳ Ａ４００Ｍタイプの軍用輸送航空機に典型的な方法で組み込まれた、本発明の装置の典型的な態様を記載するが、本発明の装置はそのＡＰＵ廃ガスパイプの機械的な応力緩和に限定されず、高温ガスをパイプを通じて逃がすように導く他の航空機システムにおいても適応されることができる。]
[0017] 図１は、描画し易くするために操作中には固定されているハウジングカバーが取り除かれた廃ガスシステム２を示している。この廃ガスシステム２は薄板のタンクから形成されたハウジング４、補強部材、ホルダ及びフィッティング部品、及び典型的な方法として、廃ガス導入口１２から始まってハウジング４まで延びた３つの連結した廃ガスパイプ６、８及び１０から成る廃ガス経路を有している。廃ガスパイプ６は廃ガス導入口又は接続部１２から廃ガスシステム２にＡＰＵの廃ガスを導入し、その廃ガスは廃ガスパイプ８に入り、そこから廃ガス排出口１４の位置にある廃ガスパイプ１０を経由し最終的に大気中に送られる。ハウジング４はハウジング接続部１６、１８を介して取り付け位置に固定され、そのハウジング接続部１６、１８を介して廃ガスシステムの熱負荷が取り除かれる。例えば、Ａ４００Ｍタイプの航空機の場合、接続部１６は翼胴フェアリングを表し、接続部１８は防火壁を表わす。] 図１
[0018] 図２に本発明が組み込まれた装置が設けられた廃ガスシステム２の断面を示す。３つの廃ガスパイプ６、８及び１０によって構成された廃ガス経路は廃ガス導入口又は接続部１２からのＡＰＵの廃ガスで曝されている。廃ガスパイプ８は、ねじによってハウジング４に固定され、廃ガスパイプ１０はハウジングカバー２０に典型的な方法で溶接される。相対運動及び熱膨張効果を補償することを可能にするため、また更に全ての操作状況下において、廃ガスパイプ６の廃ガス導入口又は接続部１２のＡＰＵへの隙間のない接続を保証するため、廃ガスパイプ６は機械的な応力緩和のための本発明の装置２２によってハウジング４に固定される。] 図２
[0019] 図３は、図２の破線によって示された拡大部を基に本発明の装置２２をより詳細に示したものである。これに関連して、別に指定される１つの例外を除いて、記載された構成部材は図３の一点鎖線に対して選択的に回転対称構造であり、同心状に配置されていることとする。] 図２ 図３
[0020] 金属薄板から選択的に作製された環状ホルダー２４は、リベット接合、溶接接合又は他の接合方法によってハウジング４上に配置される。このホルダー２４は外部ベルト２６と内部ベルト２８とを有した実質的にＵ字断面形状を有する。このホルダー２４の外部ベルト２６上にベローズ３０が、例えば詳細には、図示しないクリップによって固定される。同様に金属薄板から選択的に作製された円錐状の遮蔽部材３２は、いくつかのリベットナット３４と共に外周に配置され、角度のある断面形状の金属薄板で作製された回転対称のフランジ３６にリベットで留められる又は溶接される。]
[0021] フランジ３６、遮蔽部材３２及びリベットナット３４によって構成されるコンポーネントから形成されるフランジ組み立て部品３８は、回転対称に切り取られたハウジング４及び防火壁４０と互いに接続し、円筒状構造の結合部材４２を固定する部分を形成する。組み立て中において、遮蔽部材３２を有したフランジ組み立て部品３８はホルダー２４の内部ベルト２８を押し、続いてベローズ３０がクリップによってフランジ組み立て部品３８に固定され、その結果、同様に、フランジ組み立て部品３８はベローズ３０によってハウジング４に固定される。]
[0022] フランジ組み立て部品３８は、遮蔽部材３２によってホルダー２４上で軸方向に案内される。その結果、フランジ組み立て部品３８は軸方向に可動となり、どの方向にも傾くことができる。遮蔽部材３２は、ベローズ３０を熱から保護するために、ＡＰＵの廃ガスをくい止める役割を果たす。ハウジング４は翼胴フェアリングの内側に挿入され、接続部１６、１８の位置で固定される。従って、ハウジング４は固定されるように配置される。しかし、フランジ組み立て部品３８は、まず第１に、防火壁４０の外面に対してゆるい状態で配置される。廃ガスシステムの領域において、防火壁４０はリベットストリンガーで補強された耐火性壁で構成される。ＡＰＵに取り付けるための廃ガス導入口又は接続部１２の管継手の領域において、防火壁４０は円形状で窪んでいる。防火壁４０の内側から、結合部材４２が挿入され、フランジ組み立て部品３８、支え板４４及び防火壁４０と共に、リベットナット３４を介して、支え板４４に沿って放射状に配置されたねじ４６で締められて固定される。廃ガスを逃がすように導くコンポーネントの廃ガス導入口又は接続部１２が、廃ガスを生成するシステム（例えばＡＰＵ）の接続部に対して同心の方向に置かれたとき、結合部材４２の半径方向の位置は上昇する。]
[0023] このように示される配置によって、様々な技術的特性を達成することができる。まず第１に、防火壁４０と廃ガスシステム２間の軸方向の静的及び動的な寸法偏差がホルダー２４の下方ベルト２８上の遮蔽部材３２の変位によって補償される。ハウジング４と防火壁４０間の角度の偏差は、全ての方向に任意に傾くことが可能なフランジ組み立て部品３８によって補償されることができる。例えば、斜めに位置している放火壁４０又は斜めに置かれた廃ガスシステム２はフランジ組み立て部品３８の適切な傾斜によって補償されることができる。]
[0024] 一般的に、このようにして、個々の構成部材とコンポーネント間のひずみが発生せず、フランジ組み立て部品３８と支え板４４が常にそれぞれの密閉した表面に平行を保つようにした方法で、静的及び動的な寸法偏差は補償される。]
[0025] 廃ガスシステム２とＡＰＵ間の廃ガス導入口又は接続部１２での静的な半径方向の寸法偏差は、結合部材４２の適切な調整によって容易に補償されることができる。これに関連して、半径方向に可変に配置可能な結合部材４２は半径方向に所望の位置に押し動かされる（引用符号４８参照）。ねじ４６を回してきつく締めることによって、結合部材４２は取り付けられ、適切な位置でしっかり固定される。]
[0026] 動的な半径方向の寸法偏差は、ホルダー２４と遮蔽部材３２を介して弾力的に防止され得る。この補償される寸法偏差を、ホルダー２４の内部ベルト２８及び／又は遮蔽部材３２を広げることによって大きくすることができる。また同様に、遮蔽部材３２及び／又はホルダー２４の下方ベルト２８における追加のスロットは、半径方向に補償される寸法偏差の大きさについて有効である。ＩＳＯ２６８５に従い、ホルダー２４と遮蔽部材３２間の接続の耐火性を保証するために、そのようなスロットは覆われるべきである。これに関連して、薄板金属から成りスロットを設けた２つの円錐状遮蔽部材３２はお互いの先端上に置かれなければならず、スポット溶接加工によって選択的に接続されなければならないだろう。これに関連して、両方の遮蔽部材３２のスロットがわずかにオフセットするように配置されることを確実にするよう配慮され、従って、それらスロットは覆われ隙間のないことが保証される。同様な方法でホルダー２４のスロットを設けた下方ベルト２８が密閉されることが可能である。]
[0027] 本発明の装置は、可能な限り熱応力を取り除き、またパイプと高温ガス源間の位置上の位置ずれを修正する手段として、航空機における高温ガスで曝されるコンポーネントの特に効果的な機械的に応力を緩和した保持を可能とする。示される技術的デザインは、単に本発明の技術的特徴を明らかにするためだけに理解されるべき典型的な態様として、また保護の範囲の制限としてではなく理解されるべきである。]

权利要求:

請求項1
高温ガスで曝される航空機のコンポーネントをハウジング又はフレーム（４）に機械的に応力を緩和して固定するための装置（２２）であって、高温ガスで曝される航空機のコンポーネントに接続可能な結合部材（４２）と、ベローズ（３０）の第１の端部に固定され、前記ハウジング又はフレーム（４）に接続可能なホルダー（２４）と、フランジ（３６）とを具備し、前記結合部材（４２）が前記フランジ（３６）と前記ベローズ（３０）を介して前記ホルダー（２４）に接続されるように、前記ベローズ（３０）の第２の端部と前記結合部材（４２）が前記フランジ（３６）に固定され、更に、高熱負荷から前記ベローズ（３０）を熱遮蔽するための遮蔽部材（３２）が前記フランジ（３６）に固定されるものであることを特徴とする装置。
請求項2
前記結合部材（４２）は、高温ガスで曝される航空機のコンポーネントへの接続のため実質的に円筒形状を有し、廃ガスパイプ（６）の形状を有しているものであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
請求項3
前記ホルダー（２４）は実質的に環状構造であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の装置。
請求項4
前記高熱負荷から前記ベローズ（３０）を熱遮蔽するための遮蔽部材（３２）は中空円錐構造であり、前記フランジ（３６）に同軸に固定されるものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の装置。
請求項5
前記遮蔽部材（３２）はスロットを有するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の装置。
請求項6
２つ以上の中空円錐状の遮蔽部材（３２）を有し、該遮蔽部材は、互いに配置されて互いに接続される、相互にオフセットスロットを有するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の装置。
請求項7
前記結合部材（４２）の横断面形状が実質的にＴ字形状となるように、前記結合部材（４２）は外周部にカラー状の拡張部を有するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の装置。
請求項8
前記カラー状の拡張部は圧力ばめによって前記フランジ（３６）に固定されるものであることを特徴とする請求項７に記載の装置。
請求項9
前記カラー状の拡張部は前記フランジ（３６）と支え板（４４）との間で放射状に嵌め合わされることができるように締め付けされるものであることを特徴とする請求項８に記載の装置。
請求項10
前記支え板（４４）は、該支え板（４４）に沿って放射状に配置されたねじ（４６）によって前記フランジ（３６）に固定され、対応するリベットナット（３４）に締められるものであることを特徴とする請求項９に記載の装置。
請求項11
前記フランジ（３６）は、開口を有し実質的に円盤状の防火壁（４０）に対して密閉されるように配置されるものであることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の装置。
請求項12
前記防火壁（４０）は前記フランジ（３６）と前記支え板（４４）との間に配置されるものであることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
請求項13
角度上の位置ずれ、及び／又は、半径若しくは軸方向位置上の位置ずれを補償するため前記遮蔽部材（３２）が、前記ホルダー（２４）の実質的な軸ベルト（２８）上で軸方向に移動可能なように弾力的に支えられるものであることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の装置。
請求項14
前記ベローズ（３０）の第１の端部は前記ホルダー（２４）の上部ベルト（２６）に取り付けられるものであることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の装置。