CN1521437A - 一种管件的固定机构 - Google Patents

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Abstract

一种双件式固定机构(10)，可接合和保持细长件(12)，如流体管道或类似构件。其设有上夹持件(28)和下夹持件(30)可与细长件(12)的相对的表面接合。上和下夹持件中的一个包括至少一个纵向设置的对准表面(68，70)，以便当固定机构(10)绕细长件(12)安装时，保证夹持件(28，30)适当的对准。对准表面(68，70)还可用于强化夹持件防止其弯曲，因此可提高夹具组件的夹持力。

Description

一种管件的固定机构
本发明是在美国海军部提供的合同号为No.N0019-96-C-0080的美国政府资助下完成的。美国政府对本发明具有一定权利。
发明领域
本发明涉及一种固定管件的固定机构。具体地，本发明涉及具有两个夹持件的固定机构，可接合和保持管件，如流体管道，处于需要的位置，并使管件免受振动力的影响。
背景技术
圆柱构件如支承杆，或流体的管道经常需要相对支承表面或另外构件进行支承，使其位于预定的位置，并使其免受过度的振动，防止圆柱构件出现疲劳破坏。流体管道一般设置在各种类型的设备上传输带压气体，如压缩空气；或带压液体，如液压液体。因为设备工作一般要产生一定的振动，管道经常受到交变的振动力，可导致管道产生过大的振动。振动必须减少，或至少要得到控制，以防止出现共振，并防止振动导致管道出现疲劳破坏。
已经知道许多固定杆或管道的固定机构。已设计出了不同形式的夹具来接合杆或管道，将其保持在相对管道所在设备表面的基本稳定的状态。一般地，可通过增加夹具的尺寸或重量来提高对振动产生的疲劳破坏的抵抗力。但是，在某些应用中，比如飞机发动机，夹紧机构的重量不能增加，同时还要具有要求的刚度，具有要求的对夹持件和夹具疲劳破坏的抵抗力，以及具有抵抗飞机发动机工作时这些构件承受的动态载荷和高温环境的能力。
一种已在飞机燃气轮发动机上使用的管件夹具包括两个一般为U型的成对夹持件，在各自第一端铰接连接到一起。成对的夹持件可打开，使管件位于其间，然后进行铰接转动围绕管件闭合。各夹持件一般包括通常为半圆形的凹部以包围管件外表面的一部分。固定件，如螺栓，可穿过成对管夹持件的与铰接处相对的端部形成的孔延伸，螺栓插入开孔中。连接螺帽螺纹连接到螺栓上，将成对的夹持件围绕管件拉动接合到一起。固定件一般还要延伸穿过固定发动机的支架，以相对发动机壳体外表面保持管件。
夹具结构可通过采用重量轻的金属，比如铝合金，来减轻重量但是轻的金属通常缺少必要的抵抗振动载荷的疲劳强度，不能抵抗金属疲劳导致的过早破坏。重金属，尽管一般具有高的多的疲劳抗力，但使结构的重量增加，飞机发动机是不希望存在这种情况的。
除了已知铰接的管夹具设计的疲劳问题，没有铰接连接的管夹具在连接螺栓安装时有互相相对转动的问题。这样的相对转动可使夹具的两个部件形成一定角度偏斜，互相不对准，使夹持件未完全接合管道外表面。在这种情况下夹具的边支承管道的外表面，导致管道内出现应力集中。其后，振动力可经常使夹具边与管道外表面无规律的接触，使管道出现磨损破坏。
发明内容
简单地，根据本发明的一个方面，提供了一种可接合和保持管件的固定机构。固定机构包括第一夹持件，其具有主体和具有第一纵轴线的第一凹部，可与管件的外表面接合；具有第二纵轴线的第二夹持件，包括主体和第二凹部，可与管件的外表面接合。所述第一夹持件和第二夹持件中至少一个包括主体支承的对准表面，可使所述第一和第二夹持件互相定位，使所述第一和第二凹部互相面对，所述第一和第二凹部的纵轴线基本平行。第一和第二夹持件包括容纳连接件的构件，以保持夹持件面对管件的外表面。
附图说明
通过下面参考附图进行的介绍，可对本发明的结构、操作和优点有更清楚的了解，附图包括：
图1是具有改进的夹具结构的管件的固定机构的实施例的透视图；
图2是图1所示的夹具结构的夹持件的侧视图，其中夹持件处于可打开的闭合状态；
图3是沿图2中剖面3-3的剖视图；
图4是图2所示夹持件的分解图；
图5是图2所示上夹持件的顶视透视图；和
图6是图2所示上夹持件的底视图。
具体实施方式
现在参考附图，尤其是图1，图1显示了流体管道12的管固定机构10，流体管道12包括第一连接端14和第二连接端16。在第一连接端14和第二连接端16之间管道12是U型的，形成了两个管道分路18，20。尽管只显示出单管的U型结构，应当认识到管道分路18，20也可以代表两个不同的互相不连接的管道，分别被固定机构10支撑着。此外，尽管显示出是支撑一中空管路，应当理解固定机构10还可用于保持一个或多个管路或圆柱件，如支撑杆、电缆线束、波顿安全电缆(Bowden-type cable)或类似构件。
固定机构10包括支架22，用于连接到刚性表面或另一个构件(未显示)，以将管道分路固定到预定的位置。支架22包括两件式夹具26连接的表面24。管夹具26包括靠在支架表面24的第一夹持件28和位于第一夹持件28之上的第二夹持件30。管道分路18，20位于第一和第二夹持件28，30之间，通过连接螺栓31相对支架22固定，其中螺栓穿过分别在夹持件28，30和支架22上形成的开孔。所显示的机构形式可用于支撑和固定圆柱的或其他形式的构件，可减少设置了受支承管件的设备工作时产生的振动对管件的影响。例如，当机构用于固定和保持设置在飞机发动机上的管道时，管道将承受连接有管道的发动机或其他部件工作时产生的振动。管道还要承受飞机本身机动飞行产生的载荷，以及与发动机产生的振动力叠加的飞机机动飞行产生的组合载荷。
管夹具26，其包括第一夹持件28和第二夹持件30，在图2的侧视图中处于组装和连接状态。图3是其截面剖视图。第一夹持件28包括中间主体32，其如图所示通常是矩形的；和中间主体32的两个纵向端的端部34，36。中间主体32具有下表面38，适合与支架的表面接合，如图1所示的支架22，或其他最好是刚性的表面。第一夹持件28包括上表面40，其基本是平面的，适合以表面对表面接触的方式与第二夹持件30接合，如下面将介绍的。在图1所示的实施例中，支架表面24是平面的，因此第一夹持件38的下表面也是平面的，当第一夹持件28固定到安装表面时，可实现基本上平面对平面的接合以增加刚度。
第一夹持件28的端部34，36的形状分别具有面朝上的接合表面42，44，该形状基本对应于受支撑构件外表面一部分的形状。对于支撑具有圆截面的管道，如图1所示的管12，表面42，44具有弧形，如半径基本对应于管外表面半径的圆弧，以提供基本为表面对表面的接触区，从而减少受夹持构件在表面42，44与管道外表面之间接触区的应力集中。应当知道受夹持件的外表面形式决定了表面42，44的优选形式。
第二夹持件30的总体结构形式类似于第一夹持件28。在这方面，如图5和6所清楚显示，第二夹持件30包括中间主体46，其如图所示通常是矩形的；和位于中间主体46的两个纵向端的端部48，50。中间主体46具有下表面52，当夹持件安装成图1所示管夹具26时，可与第一夹持件28的上表面40接合和接触。因此下表面52是平的或是平面的，允许中间主体32，46进行适合的平面对平面接触。中间主体46的上表面54可以是平的，以提供对连接螺栓端部、垫圈端表面、或连接螺帽端表面的支撑表面。
第二夹持件30的端部48，50的形状分别具有面朝下的接合表面56，58，该形状基本对应于受支撑构件外表面一部分的形状。在这方面，表面56，58的形状类似于第一夹持件28的表面38，40。对于支撑具有圆截面的管道，如图1所示的管12，表面56，58具有弧形，如半径基本对应于管外表面半径的圆弧，以在第二夹持件30和管道之间提供基本为表面对表面的接触区，从而减少受夹持管道在表面54，56与管道外表面之间接触区的接触应力。应当知道受夹持构件的外表面形式决定了表面54，56的优选形式。
如图3和6所示，沿中间主体46的纵向边60，62向下延伸有一对下垂的突缘64，66。突缘64，66基本是互相平行的，并互相间隔开一距离，该距离大于第一夹持件28的中间主体32的横向宽度，当第一夹持件28的上表面40相对第二夹持件30的下表面52表面对表面接触时，突缘64和66相对中间主体32的侧表面。
如图3清楚地显示，各突缘64，66分别包括向下表面52倾斜的内表面68，70，共同形成向外分开的坡口角度。内表面68，70与下表面52的交点72，74之间的间距基本对应于第一夹持件28的中间主体32的宽度。内表面68，70相对下表面52的倾斜角度在大约100度到140度的范围，大约115度到大约125度就更好，最好是在大约118度到大约122度。可选择点72，74和倾斜的内表面68，70之间的间距防止出现角度未对准，未对准可在夹具26处于安装条件下在第一和第二夹持件28，30之间出现。本文中的角度未对准是指第一和第二夹持件28，30的各纵轴线之间的角度未对准。例如，可选择这些参数将未对准的最大角度限制在不大于约3度，以防止夹持件的接合表面的外边在受支承构件的外表面产生不规则接触、磨损或压痕。
设置内表面68，70是为了帮助夹具26的安装。在夹具安装时，通过手动将第二夹持件30的下表面52压到第一夹持件28的上表面40，内表面68，70将与第一夹持件28的中间主体32的边接合，使第二夹持件30相对第一夹持件28枢轴转动。枢轴转动改正了夹持件之间可能存在的纵向不对准，因此当夹具安装时内表面68，70可用作对准表面。
下垂的突缘64，66的内表面68，70除了提供对准功能，突缘还可强化中间主体46。结果是，当第一和第二夹持件28，30通过旋紧连接螺栓而拉到一起时，中间主体46相对安装的夹持件绕横向轴线弯曲的倾向极大地减少。这样的弯曲可发生在第二夹持件30的下表面52和第一夹持件28的上表面40之间基本上没有表面对表面的接触时。在这种情况下，由于设置突缘64，66而带来的第二夹持件30的中间主体46的刚度提高可使施加到受夹持件外表面的夹紧力高于中间主体46出现弯曲时的夹紧力。此外，突缘提供的加强刚度作用可使中间主体46的厚度减少，使重量减少。
所示夹持件结构的另外益处是可减少将两个夹持件连接到一起的连接螺栓的长度，从而减少了夹具组件的重量。因为两个夹持件的形状是不同的，必须以正确的方式进行安装。在这方面，如果第二夹持件30定位在夹具支撑表面，如图1中的表面24，这将减少夹持件和夹具支撑表面之间希望的表面对表面接触区，夹持件的安装将不能适当进行。因为第一夹持件将位于最上面，如果支撑表面到夹具组件的上表面的距离过大，连接螺帽不能接合连接螺栓。
尽管已经显示和介绍了本发明的特定实施例，对于所属领域的技术人员，明显地，在不脱离本发明的精神的情况下，可进行各种改进和变化。所以这些在发明范围进行的变化和改进都包括在所附权利要求的范围内。

Claims (13)

1.一种接合和保持管件(12)的固定机构(10)，所述机构包括：
a.第一夹持件(28)，包括主体(32)和具有第一纵轴线的第一凹部(42)，可与所述管件(12)的外表面接合；
b.第二夹持件(30)，包括主体(46)和具有第二纵轴线的第二凹部(48)，可与所述管件(12)的外表面接合；
c.其中所述第一夹持件(28)和第二夹持件(30)中至少一个包括所述主体支承的对准表面(68，70)，可使所述第一和第二夹持件(28，30)互相定位，使所述第一和第二凹部互相面对，所述第一和第二凹部的纵轴线基本是平行的；和
d.所述第一和第二夹持件(28，30)包括容纳连接件(31)的构件，以保持所述夹持件(28，30)相对所述管件(12)的外表面。
2.根据权利要求1所述的固定机构，其特征在于，所述第一和第二凹部形成弧形表面。
3.根据权利要求2所述的固定机构，其特征在于，各所述弧形表面基本由圆弧形成。
4.根据权利要求3所述的固定机构，其特征在于，所述圆弧具有基本相同的曲率半径。
5.根据权利要求1所述的固定机构，其特征在于，所述第一和第二夹持件(28，30)各包括多个凹部(42，44)，可容纳和保持多个管件(12)。
6.根据权利要求1所述的固定机构，其特征在于，所述对准表面(68，70)相对夹持件纵轴线横向延伸。
7.根据权利要求6所述的固定机构，其特征在于，所述对准表面(68，70)沿所述第一和第二夹持件(68，70)中至少一个的所述主体的至少一个边延伸。
8.根据权利要求7所述的固定机构，其特征在于，设置了两个对准表面(68，70)，所述对准表面基本上互相平行。
9.根据权利要求6所述的固定机构，其特征在于，所述对准表面(68，70)相对所述第二夹持件的所述主体(46)的顶表面倾斜。
10.根据权利要求9所述的固定机构，其特征在于，所述对准表面(68，70)的倾斜度为大约100°到大约140°。
11.根据权利要求9所述的固定机构，其特征在于，所述第一和第二夹持件(28，30)各包括多个凹部(42，44)，以容纳和保持多个管件(12)。
12.根据权利要求11所述的固定机构，其特征在于，所述第一和第二凹部(42，44)形成弧形表面。
13.根据权利要求1所述的固定机构，其特征在于，还包括支承架(22)，其中所述连接件(31)保持所述第一和第二夹持件(28，30)面对所述支承架。
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