CN104089118B - 法兰 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种法兰，包括螺栓孔、连接螺栓、密封垫片，所述螺栓孔为椭圆形螺栓孔和径向长条孔的组合。每组径向长条孔和每组椭圆形螺栓孔的数量均为两个。径向长条孔和椭圆形螺栓孔均匀分布在法兰上，径向长条孔的中心与椭圆形螺栓孔的中心在同一圆周上。径向长条孔为椭圆形螺栓孔的一半。径向长条孔的长轴等于椭圆形螺栓孔的长半轴。两个径向长条孔以法兰中心成对称分布，且两个径向长条孔的长轴在法兰的同一直径上。两个径向长条孔的一侧边分别与法兰的外侧边缘相通。本发明的法兰结构简单，操作方便，可以在多个方向上进行对中调节，且调节的范围大，又不会降低法兰的连接强度，对安装精度的要求低，制造成本低。
Description
技术领域
本发明属于机械设备技术领域，涉及一种法兰，尤其涉及一种能在多个方向上进行对中调节的法兰。
背景技术
法兰是将两个部件用螺栓连接在一起的机械零件，是工业中最常用的管道连接部件，在机器设备上也经常使用。图1为现有技术中法兰的剖面图。目前，机械设备领域中常用的法兰都采用螺栓固定，在法兰上设置螺栓孔，图2为现有技术中带圆形螺栓孔的法兰的示意图。如果上下两个法兰对中不好，连接螺栓就无法安装到法兰上，因此机械设备也无法正常安装使用，图3为法兰不对中时无法穿入连接螺栓的示意图。图中1为法兰，2为圆形螺栓孔，3为连接螺栓，4为密封垫片。目前，法兰的设计都已经标准化、系列化，由于法兰的对中调节能力比较低，因此对法兰的安装标准就相对比较高，成本也相应增加。
公开号为CN101988605A的发明专利公开了一种卡口紧固式法兰，该法兰包括法兰盘，在法兰盘的外周开有一圈凹槽，凹槽内卡接有一卡口紧固件的卡脚，卡口紧固件由卡壳、卡紧螺栓、盖形螺母组成，卡壳和卡紧螺栓一侧均设置有与法兰凹槽配接的卡脚，卡紧螺栓穿出卡壳由盖形螺母紧固一体。该专利不需要在法兰上钻螺栓孔，只需要在法兰上设卡槽，因此可以减小法兰的宽度，节省材料，还可以在360度任意方位安装。但是，由于螺栓不能直接作用在法兰盘上，而是作用在法兰盘的外周，可能会导致上下两个法兰盘与其间的垫片接触不紧密，使得密封效果不好。
公告号为CN203335331U的实用新型专利公开了一种用于风电机塔筒吊装对接法兰螺栓孔的导顺销，包括销杆和销帽，销杆一端为圆锥状，另一端和销帽焊接，销杆直径与风电机塔筒的法兰螺栓直径相同，销帽大小与法兰螺栓的螺栓帽相同。该实用新型能够在风电机塔筒吊装对接过程中，快速地对齐上下两段塔筒的法兰螺栓孔，提高了吊装速度。但是，拔出导顺销后，螺栓孔容易错位，进而导致上下两个法兰盘不对中。
目前，提高法兰对中调节能力的方法有两种，一种是扩大法兰的螺栓孔直径，或选用细小的连接螺栓，但是法兰的连接强度会降低很多，风险变大；而是选用径向长条孔法兰，使得法兰的对中调节能力有少量的提高，图4为现有技术中带径向长条孔的法兰的示意图，图中5为径向长条孔。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种法兰，包括螺栓孔、连接螺栓、密封垫片，所述螺栓孔为椭圆形螺栓孔和径向长条孔的组合。
椭圆形螺栓孔和径向长条孔相对于圆形螺栓孔使用起来更灵活，在连接螺栓直径相同的情况下，若法兰上设置圆形螺栓孔，则必须保证上下两个法兰的对中很好，否则连接螺栓不能同时穿入上下两个法兰上的圆形螺栓孔，即连接螺栓安装不上，机械设备也就无法正常安装使用；若法兰上一定要设置圆形螺栓孔，则在上下两个法兰对中不好的情况下，必须扩大圆形螺栓孔的直径或者选用比较细小的连接螺栓，才有可能将连接螺栓安装上，在这种情况下，法兰的连接强度会大大降低，即使安装上了，设备也运行了，但是存在很大的安全隐患，很容易导致设备出现故障，甚至会导致使用法兰连接的部件断开，对周围的环境和操作人员产生危险；若法兰上设置椭圆形螺栓孔和径向长条孔，则在法兰没有很好对中的情况下，同样大小的连接螺栓也会很快的穿入上下法兰的螺栓孔，因为椭圆形螺栓孔和径向长条孔在其长轴方向上为连接螺栓的滑动留有余地，调节对中的范围大，即使上下法兰的椭圆形螺栓孔和径向长条孔不能完全对中，存在偏差的情况下，由于其在长轴方向的空间余地，只要有部分对中，能够满足连接螺栓直径时，连接螺栓便能顺利地穿入上下法兰的螺栓孔，确保机械设备正常安装使用，又不会降低法兰的连接强度，避免了安全隐患。
优选的是，有一组径向长条孔和至少一组椭圆形螺栓孔，每组径向长条孔和每组椭圆形螺栓孔的数量均为两个。
在上述任一方案中优选的是，所述一组径向长条孔可由椭圆形螺栓孔替代，即法兰上的螺栓孔全部为椭圆形螺栓孔。
在上述任一方案中优选的是，有一组径向长条孔和一组椭圆形螺栓孔。
在上述任一方案中优选的是，有一组径向长条孔和两组椭圆形螺栓孔。
在上述任一方案中优选的是，有一组径向长条孔和三组椭圆形螺栓孔。
在上述任一方案中优选的是，所述径向长条孔和所述椭圆形螺栓孔均匀分布在法兰上，径向长条孔的中心与椭圆形螺栓孔的中心在同一圆周上。
本发明的法兰只有一组径向长条孔，即两个径向长条孔分别设置在法兰的某个直径的两端，若有一组椭圆形螺栓孔，则两个椭圆形螺栓孔设置在与径向长条孔成90°的位置上，且两个椭圆形螺栓孔以法兰中心成对称分布，两个椭圆形螺栓孔的长轴均与两个径向长条孔的长轴平行，即两个椭圆形螺栓孔均与两个径向长条孔平行；若有两组椭圆形螺栓孔，则四个椭圆形螺栓孔和两个径向长条孔成60°均匀分布在法兰上，每组的两个椭圆形螺栓孔以法兰中心成对称分布，且两个椭圆形螺栓孔的长轴均与两个径向长条孔的长轴平行，即每组的两个椭圆形螺栓孔均与两个径向长条孔平行；以此类推，可以设置多组椭圆形螺栓孔。
在上述任一方案中优选的是，所述径向长条孔为椭圆形螺栓孔的一半。
在上述任一方案中优选的是，所述径向长条孔的长轴等于椭圆形螺栓孔的长半轴。
在上述任一方案中优选的是，所述两个径向长条孔以所述法兰中心成对称分布，且两个径向长条孔的长轴在法兰的同一直径上。
在上述任一方案中优选的是，所述径向长条孔的一侧边与所述法兰的外侧边缘相通。若这一组径向长条孔由椭圆形螺栓孔替代，则椭圆形螺栓孔的一侧边可以与法兰的外侧边缘相通，也可以不相通。不相通时，该替代的两个椭圆形螺栓孔的长轴在法兰的同一直径上，且与其他几组椭圆形螺栓孔均匀分布在法兰上。
在上述任一方案中优选的是，所述椭圆形螺栓孔的长轴与所述径向长条孔的长轴平行。
在上述任一方案中优选的是，每组的两个椭圆形螺栓孔以所述法兰中心成对称分布，且两个椭圆形螺栓孔的长轴平行。
在椭圆形螺栓孔与径向长条孔平行、椭圆形螺栓孔与椭圆形螺栓孔平行的情况下，可以通过将法兰旋转不同的角度，实现多个方向的调节对中。四孔法兰（即一组径向长条孔和一组椭圆形螺栓孔）可以有四个方向的调节，六孔法兰（即一组径向长条孔和两组椭圆形螺栓孔）可以有六个方向的调节。以此类推。
在上述任一方案中优选的是，所述椭圆形螺栓孔的长轴为短轴的2-10倍。经过大量实验证明，椭圆形螺栓孔的长轴为短轴的2-10倍为最佳，可调节的范围最大。
在上述任一方案中优选的是，所述法兰的厚度为10-50mm。经过大量实验证明，法兰的厚度为10-50mm为最佳，虽然在法兰上设置了径向长条孔和椭圆形螺栓孔，但是不需要通过增加法兰的厚度来弥补因开设径向长条孔和椭圆形螺栓孔而导致法兰强度的降低。连接螺栓可顺利穿入上下法兰的螺栓孔，能确保机械设备正常安装使用，又不会降低法兰的连接强度，避免了安全隐患。
在上述任一方案中优选的是，所述椭圆形螺栓孔的短轴为所述连接螺栓直径的1-2倍。经过大量实验证明，椭圆形螺栓孔的短轴为连接螺栓直径的1-2倍为最佳，可调节的范围最大。
在上述任一方案中优选的是，所述密封垫片的材质为不锈钢、石棉、聚四氟乙烯、橡胶、陶瓷纤维、紫铜中的任一种。
本发明的四孔法兰的使用方法为：当上、下两个法兰的螺栓孔（即径向长条孔和椭圆形螺栓孔）对位不正时，可以将其中一个法兰在A-A方向（此时A-A方向为垂直方向）上下移动，进行调整；若法兰的螺栓孔（即径向长条孔和椭圆形螺栓孔）还是对位不正，则将该法兰顺时针或逆时针旋转90°，在A-A方向（此时A-A方向为水平方向）左右移动，进行调整，既可实现法兰在上、下、左、右四个方向的调节。
本发明的六孔法兰的使用方法为：当上、下两个法兰的螺栓孔（即径向长条孔和椭圆形螺栓孔）对位不正时，可以将其中一个法兰在A-A方向（此时A-A方向为垂直方向）上下移动，进行调整；若法兰的螺栓孔（即径向长条孔和椭圆形螺栓孔）还是对位不正，则将该法兰顺时针或逆时针旋转60°，在A-A方向（此时A-A方向为与垂直方向成60°的方向）上移动，进行调整；若法兰的螺栓孔（即径向长条孔和椭圆形螺栓孔）仍然对位不正，则将该法兰继续顺时针或逆时针旋转60°，在A-A方向（此时A-A方向为与垂直方向成120°的方向）上移动，进行调整，既可实现法兰在上、下、右上方、左下方、左上方、右下方六个方向的调节。
本发明的法兰结构简单，操作方便，可以在多个方向上进行对中调节，且调节的范围大，又不会降低法兰的连接强度，对安装精度的要求低，制造成本低，尤其适用于中低压力使用领域。
附图说明
图1为现有技术中法兰的剖面图；
图2为现有技术中带圆形螺栓孔的法兰的示意图；
图3为现有技术中法兰不对中时无法穿入连接螺栓的示意图；
图4为现有技术中带径向长条孔的法兰的示意图；
图5为按照本发明的四孔法兰的一优选实施例示意图；
图6为按照本发明的四孔法兰的如图5所示的一优选实施例的使用方法的示意图；
图6中，a为四孔法兰A-A方向的示意图；b为四孔法兰顺时针旋转90°时A-A方向的示意图；
图7为按照本发明的六孔法兰的一优选实施例示意图；
图8为按照本发明的六孔法兰的如图7所示的一优选实施例的使用方法的示意图；
图8中，a为六孔法兰A-A方向的示意图；b为六孔法兰顺时针旋转60°时A-A方向的示意图；c为六孔法兰顺时针旋转120°时A-A方向的示意图；
图9为按照本发明的法兰，在法兰不对中时能够穿入连接螺栓的示意图。
图中标注说明：1-法兰，2-圆形螺栓孔，3-连接螺栓，4-密封垫片，5-径向长条孔，6-椭圆形螺栓孔。
具体实施方式
为了更进一步了解本发明的发明内容，下面将结合具体实施例详细阐述本发明。
实施例一：
如图5所示，一种四孔法兰1，包括螺栓孔、连接螺栓3、密封垫片4，螺栓孔为一组椭圆形螺栓孔6和一组径向长条孔5的组合。
每组径向长条孔5和每组椭圆形螺栓孔6的数量均为两个。径向长条孔5和椭圆形螺栓孔6均匀分布在法兰1上，径向长条孔5的中心与椭圆形螺栓孔6的中心在同一圆周上。
两个椭圆形螺栓孔6设置在与径向长条孔5成90°的位置上，且两个椭圆形螺栓孔6以法兰1中心成对称分布，两个椭圆形螺栓孔6的长轴平行，两个椭圆形螺栓孔6的长轴均与两个径向长条孔5的长轴平行，即两个椭圆形螺栓孔6均与两个径向长条孔5平行。
径向长条孔5为椭圆形螺栓孔6的一半。径向长条孔5的长轴等于椭圆形螺栓孔6的长半轴。两个径向长条孔5以法兰1中心成对称分布，且两个径向长条孔5的长轴在法兰1的同一直径上。两个径向长条孔5的一侧边分别与法兰1的外侧边缘相通。
椭圆形螺栓孔6的长轴为短轴的2倍。法兰1的厚度为10mm。椭圆形螺栓孔6的短轴为连接螺栓3直径的2倍。密封垫片4的材质为不锈钢。
如图6中a和b所示，四孔法兰的使用方法为：当上、下两个法兰的径向长条孔、椭圆形螺栓孔对位不正时，将其中一个法兰在A-A方向上下移动调整，此时A-A方向为垂直方向，也可称为6:00点钟方向；若法兰的径向长条孔、椭圆形螺栓孔还是对位不正，将该法兰顺时针旋转90°，然后在A-A方向左右移动调整，此时A-A方向为水平方向，也可称为9:00点钟方向，由此可见，实现了法兰在上、下、左、右四个方向的调节。
如图9所示，在法兰不对中时，经过调整，连接螺栓也能够顺利地穿入椭圆形螺栓孔和径向长条孔。
实施例二：
如图7所示，一种六孔法兰1，包括螺栓孔、连接螺栓3、密封垫片4，螺栓孔为两组椭圆形螺栓孔6和一组径向长条孔5的组合。
每组径向长条孔5和每组椭圆形螺栓孔6的数量均为两个。径向长条孔5和椭圆形螺栓孔6均匀分布在法兰1上，径向长条孔5的中心与椭圆形螺栓孔6的中心在同一圆周上。
四个椭圆形螺栓孔6和两个径向长条孔5成60°均匀分布在法兰1上。每组的两个椭圆形螺栓孔6以法兰1中心成对称分布，且两个椭圆形螺栓孔6的长轴均与两个径向长条孔5的长轴平行，即每组的两个椭圆形螺栓孔6均与两个径向长条孔5平行。
径向长条孔5为椭圆形螺栓孔6的一半。径向长条孔5的长轴等于椭圆形螺栓孔6的长半轴。两个径向长条孔5以法兰1中心成对称分布，且两个径向长条孔5的长轴在法兰1的同一直径上。两个径向长条孔5的一侧边分别与法兰1的外侧边缘相通。
椭圆形螺栓孔6的长轴为短轴的10倍。法兰1的厚度为50mm。椭圆形螺栓孔6的短轴为连接螺栓3直径的1倍。密封垫片4的材质为聚四氟乙烯。
如图8中a、b和c所示，六孔法兰的使用方法为：当上、下两个法兰的径向长条孔、椭圆形螺栓孔对位不正时，将其中一个法兰在A-A方向上下移动调整，此时A-A方向为垂直方向，也可称为6:00点钟方向；若法兰的径向长条孔、椭圆形螺栓孔还是对位不正，将该法兰顺时针旋转60°，然后在A-A方向上向右上方和左下方移动调整，此时A-A方向称为8:00点钟方向；若法兰的径向长条孔、椭圆形螺栓孔仍然对位不正，将该法兰继续顺时针旋转60°，然后在A-A方向上向左上方和右下方移动调整，此时A-A方向称为10:00点钟方向，由此可见，实现了法兰在上、下、右上方、左下方、左上方、右下方六个方向的调节。
如图9所示，在法兰不对中时，经过调整，连接螺栓也能够顺利地穿入椭圆形螺栓孔和径向长条孔。
实施例三：
一种四孔法兰1，法兰1上椭圆形螺栓孔6和径向长条孔5的布置与实施例一相同，不同的是，椭圆形螺栓孔6的长轴为短轴的6倍。法兰1的厚度为30mm。椭圆形螺栓孔6的短轴为连接螺栓3直径的1.8倍。密封垫片4的材质为石棉。
实施例四：
一种四孔法兰1，法兰1上椭圆形螺栓孔6和径向长条孔5的布置与实施例一相同，不同的是，椭圆形螺栓孔6的长轴为短轴的8倍。法兰1的厚度为20mm。椭圆形螺栓孔6的短轴为连接螺栓3直径的1.9倍。密封垫片4的材质为橡胶。
实施例五：
一种四孔法兰1，法兰1上椭圆形螺栓孔6和径向长条孔5的布置与实施例一相同，不同的是，椭圆形螺栓孔6的长轴为短轴的9倍。法兰1的厚度为25mm。椭圆形螺栓孔6的短轴为连接螺栓3直径的1.7倍。密封垫片4的材质为陶瓷纤维。
实施例六：
一种六孔法兰1，法兰1上椭圆形螺栓孔6和径向长条孔5的布置与实施例二相同，不同的是，椭圆形螺栓孔6的长轴为短轴的7倍。法兰1的厚度为15mm。椭圆形螺栓孔6的短轴为连接螺栓3直径的1.6倍。密封垫片4的材质为紫铜。
实施例七：
一种六孔法兰1，法兰1上椭圆形螺栓孔6和径向长条孔5的布置与实施例二相同，不同的是，椭圆形螺栓孔6的长轴为短轴的5倍。法兰1的厚度为35mm。椭圆形螺栓孔6的短轴为连接螺栓3直径的1.5倍。密封垫片4的材质为橡胶。
实施例八：
一种六孔法兰1，法兰1上椭圆形螺栓孔6和径向长条孔5的布置与实施例二相同，不同的是，椭圆形螺栓孔6的长轴为短轴的4倍。法兰1的厚度为40mm。椭圆形螺栓孔6的短轴为连接螺栓3直径的1.4倍。密封垫片4的材质为橡胶。
实施例九：
一种八孔法兰1，即有一组径向长条孔5和三组椭圆形螺栓孔6。法兰1上椭圆形螺栓孔6和径向长条孔5的布置规则和方法与实施例一和实施例二相同，不同的是，椭圆形螺栓孔6的长轴为短轴的3倍。法兰1的厚度为45mm。椭圆形螺栓孔6的短轴为连接螺栓3直径的1.3倍。密封垫片4的材质为橡胶。
实施例十：
一种八孔法兰1，即有一组径向长条孔5和三组椭圆形螺栓孔6。法兰1上椭圆形螺栓孔6和径向长条孔5的布置规则和方法与实施例一和实施例二相同，不同的是，椭圆形螺栓孔6的长轴为短轴的2倍。法兰1的厚度为33mm。椭圆形螺栓孔6短轴为连接螺栓3直径的1.1倍。密封垫片4的材质为聚四氟乙烯。
实施例十一：
一种八孔法兰1，即有一组径向长条孔5和三组椭圆形螺栓孔6。法兰1上椭圆形螺栓孔6和径向长条孔5的布置规则和方法与实施例一和实施例二相同，不同的是，椭圆形螺栓孔6的长轴为短轴的3.5倍。法兰1的厚度为43mm。椭圆形螺栓孔6的短轴为连接螺栓3直径的1.2倍。密封垫片4的材质为聚四氟乙烯。
实施例十二：
一种八孔法兰1，即有一组径向长条孔5和三组椭圆形螺栓孔6。法兰1上椭圆形螺栓孔6和径向长条孔5的布置规则和方法与实施例一和实施例二相同，不同的是，椭圆形螺栓孔6的长轴为短轴的2.5倍。法兰1的厚度为48mm。椭圆形螺栓孔6的短轴为连接螺栓3直径的1.1倍。密封垫片4的材质为橡胶。
上述实施例的法兰结构简单，操作方便，可以在多个方向上进行对中调节，且调节的范围大，又不会降低法兰的连接强度，对安装精度的要求低，制造成本低，尤其适用于中低压力使用领域。
本领域技术人员不难理解，本发明的法兰包括上述本发明说明书的发明内容和具体实施方式部分以及附图所示出的各部分的任意组合，限于篇幅并为使说明书简明而没有将这些组合构成的各方案一一描述。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (16)
1.一种法兰，包括螺栓孔、连接螺栓、密封垫片，其特征在于：所述螺栓孔为椭圆形螺栓孔和径向长条孔的组合，上、下法兰开有相同的螺栓孔；在椭圆形螺栓孔与径向长条孔平行、椭圆形螺栓孔与椭圆形螺栓孔平行的情况下，可以通过将法兰旋转不同的角度，实现多个方向的调节对中。
2.如权利要求1所述的法兰，其特征在于：有一组径向长条孔和至少一组椭圆形螺栓孔，每组径向长条孔和每组椭圆形螺栓孔的数量均为两个。
3.如权利要求2所述的法兰，其特征在于：有一组径向长条孔和一组椭圆形螺栓孔。
4.如权利要求2所述的法兰，其特征在于：有一组径向长条孔和两组椭圆形螺栓孔。
5.如权利要求2所述的法兰，其特征在于：有一组径向长条孔和三组椭圆形螺栓孔。
6.如权利要求2所述的法兰，其特征在于：所述径向长条孔和所述椭圆形螺栓孔均匀分布在法兰上，径向长条孔的中心与椭圆形螺栓孔的中心在同一圆周上。
7.如权利要求2-5中任一项所述的法兰，其特征在于：所述径向长条孔为椭圆形螺栓孔的一半。
8.如权利要求7述的法兰，其特征在于：所述径向长条孔的长轴等于椭圆形螺栓孔的长半轴。
9.如权利要求8所述的法兰，其特征在于：所述两个径向长条孔以所述法兰中心成对称分布，且两个径向长条孔的长轴在法兰的同一直径上。
10.如权利要求9所述的法兰，其特征在于：所述径向长条孔的一侧边与所述法兰的外侧边缘相通。
11.如权利要求2-5中任一项所述的法兰，其特征在于：所述椭圆形螺栓孔的长轴与所述径向长条孔的长轴平行。
12.如权利要求11所述的法兰，其特征在于：每组的两个椭圆形螺栓孔以所述法兰中心成对称分布，且两个椭圆形螺栓孔的长轴平行。
13.如权利要求12所述的法兰，其特征在于：所述椭圆形螺栓孔的长轴为短轴的2-10倍。
14.如权利要求1所述的法兰，其特征在于：所述法兰的厚度为10-50mm。
15.如权利要求1所述的法兰，其特征在于：所述椭圆形螺栓孔的短轴为所述连接螺栓直径的1-2倍。
16.如权利要求1所述的法兰，其特征在于：所述密封垫片的材质为不锈钢、石棉、聚四氟乙烯、橡胶、陶瓷纤维、紫铜中的任一种。
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