CN104160197B - 法兰接头连接结构 - Google Patents

Abstract

不要求安装现场的焊接，确保流体密封性，从而将压力配管结合。通过法兰接头(1)的外周面(4)，将在中心线(C)上对齐以使压力配管(40)插入法兰接头(1)的中间孔(10)一侧的面(2)和法兰接头(1)的与另一部件连接一侧的面(3)之间连接。横向孔(7)与中间孔(10)平行地贯穿于插入侧的面(2)和与另一部件连接一侧的面(3)之间，并且在面(2)和面(3)之间具有纵向孔(6)，该纵向孔(6)按照与横向孔(7)交叉的方式，从外周面(4)贯穿于中间孔(10)的内周面(5)，在内壁上设置有螺牙(6b)。

Description

法兰接头连接结构

技术领域

本发明涉及法兰接头的连接结构，其可在配管的安装现场以不必要求焊接的方式而结合压力配管。

背景技术

作为连接压力配管的一个方法，人们知道有法兰式管接头。在法兰式管接头中，具有焊接式法兰、活套法兰等。比如，在专利文献1中，还示出了焊接式法兰，在该法兰中，将法兰分别焊接于管端部，在两个管的法兰之间介设密封部件后，通过螺栓将两个法兰紧固。在此使用的法兰被称为所谓的“板法兰”，为分别将法兰的顶面和法兰的内径的内侧焊接的插入焊接的例子。另一方面，在专利文献1中，还示出有活套法兰式管接头，其中，将活套法兰与管嵌合后，以形成锷的方式加工管端部，将锷部的两个表面以夹设片式衬垫的方式对合，通过螺栓而将法兰之间紧密对接。活套法兰用于压力较低的管的连接。作为在专利文献1中公开的类型以外的法兰，人们知道有对合焊接式法兰、插座焊接式法兰、拧入式法兰等。拧入式法兰以外的类型必须要求焊接。

在专利文献5中示出了通过螺纹将法兰固定于管上的例子。在该例子中，给出了下述的例子，其中，在法兰的中间部插入管，从法兰的侧面朝向管而拧入螺钉，从而将管固定于法兰。在该例子中，螺钉的前端呈锐角状，在拧入螺钉时，螺钉的前端陷入管中。在专利文献5中示出的技术为用于真空气密的对管的技术，管之间处于相互以大气压而压合的状态。

作为不采用法兰而通过粘接剂、螺栓来连接管的方法，比如，在专利文献2和3中公开有从筒状的接头的两侧插入管，从而结合管的方法。在这些方法中，通过在收纳电线的管的周面壁上，沿其半径方向而螺接的螺栓的紧固力，使管侧变形而固定。通过这样的螺栓而结合的管保护内部的电线，不同于流体，电线本身不具有压力、液体不泄漏。另外，在专利文献4中公开有通过螺栓将杆之间结合的技术，但是其也与专利文献2、3相同，通过螺栓的紧固力使杆侧变形而固定。

在专利文献6中公开有按照跨过管之间的方式覆盖的筒状套。在套中设置有朝向管而拧入螺栓的通孔，在一个管侧，设置核对槽，该槽在没有间隙的状态下接纳螺栓的前端部。在密封件夹持于管端面而按压管的状态下，将螺栓与核对槽校核，由此，可处于对密封件施加适合的压力的状态。

为了将对高压的流体进行导向的压力配管结合，必须确保对于内部流体的密封性。将管和管之间密封的密封件在压缩状态下被装填，从而可发挥密封性，但是在因内部流体的压力、温度、侵蚀等而伴随时间变化，无法持续当初的密封性的场合，必须要求更换。按照采用法兰的连接方法，如果取下将法兰紧固的螺栓的话，则容易更换密封件。上述现有技术的筒状的接头不涉及压力配管，如果临时采用，则必须将筒状的接头本身从管上取下，故作业量变多。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP实登第3152172号公报

专利文献2：JP实公昭51-9667号公报

专利文献3：JP特开2003-180011号公报

专利文献4：JP特开2010-180957号公报

专利文献5：JP实开昭63-20946号公报

专利文献6：JP特开2011-127672号公报

发明内容

发明要解决的课题

对于法兰式管接头，虽然具有密封件的更换容易的优点，但是必须要求对管进行焊接作业、形成锷的作业。专利文献5的技术为用于真空气密的管的技术，如果用于对产生要将管相互拉开的拉伸的高压的流体进行处理的技术，则因拉伸力，螺钉的前端稍稍使管滑动，积蓄于管端面的金属丝垫圈中的压力消失，将喷出管内的高压流体。在像专利文献2和3那样，通过沿半径方向而螺接的螺栓的紧固力来将管紧固而固定的方法中，不必要求焊接等的作业，但是为了用作压力配管的接头，则必须从筒状的接头和管之间的间隙按照没有管内的流体泄漏的方式进行密封。

本申请人依据申请号为PCT/JP2011/74116号的国际专利申请，提出采用沿半径方向而螺接的螺栓(在下面称为“纵向进入螺栓”)的法兰接头。按照本方案，提供一种接头，其在JIS规格上具有高于压力配管所必须要求的连接强度的连接强度，并且确保密封性。

本发明的目的在于针对采用沿半径方向而螺接的螺栓的法兰接头连接结构，提供在安装现场中的作业性容易的螺栓式法兰接头。

用于解决课题的技术方案

为了解决上述课题，在本发明中，通过法兰接头的外周面，将在中心线上对齐以使压力配管插入法兰接头的中间孔一侧的面和法兰接头与另一部件连接一侧的面之间连接，其特征在于，具有横向孔和纵向孔，该横向孔与上述中间孔平行地贯穿于上述插入侧的面和与另一部件连接一侧的面之间，通过横向螺栓而紧密结合，该纵向孔在上述插入侧的面和与另一部件连接一侧的面之间，按照与上述横向孔交叉的方式从上述外周面贯穿于上述中间孔，并在纵向孔的内壁上设置有螺牙。

发明的效果

按照本发明的法兰接头连接结构，可在要求抗拉强度的压力配管的配管作业中，不采用焊接而通过螺栓来进行压力配管的结合。另外，法兰之间的螺栓的连接作业也可像过去那样进行。

附图说明

图1为表示第1实施例的法兰接头的图；

图2为表示法兰接头正面、侧面、剖面的图；

图3表示另一法兰接头的正面、侧面、剖面的图；

图4为表示采用法兰接头的安装要领的图；

图5为表示内嵌件的一个例子的图；

图6为表示比较例的图；

图7为另一实施例的法兰接头；

图8为再一实施例的法兰接头；

图9为又一实施例的法兰接头；

具体实施方式

实施例1

图1表示第1实施例的法兰接头1。图1A所示的法兰与图1B所示的法兰的区别在于图1A的法兰接头1的纵向孔6(在后面描述)设置于其圆周上，而图1B的法兰接头1的纵向孔6以其位置在中心线C方向错开的方式设置。另外，在该图1中，二点虚线a1、a2、a3、a4、a5表示纵向孔6的中心位置，二点虚线b1、b2、b3、b4、b5表示压力配管40的凹部41(在后面描述)的中心位置。

法兰接头1为所谓的板法兰，具有圆板状的外形。在法兰接头1中，沿中心线C而插入有压力配管40。图左侧为使金属制的压力配管40插入的插入侧的面2，图右侧为与另一部件(另一法兰)面对的连接侧的面3，两个面2、3为环状，与中心线C相垂直地设置。这些面2、3之间通过圆筒状的外周面4而连接。

图2表示图1A所示的法兰接头1的插入侧的面2为正面的场合的正面(图2A)、侧面(图2B)、沿X-X线的剖面(图2C)。在密封件直接抵接时，按照不损伤密封件(参照图3)的方式，调整连接侧的面3的粗糙度，而在密封件没有直接抵接的场合，不必要求调整特别的粗糙度。另外，为了便于说明，在下面，将左侧的面2称为插入侧的面2，将右侧的面3称为连接侧的面3，两者既可为相同形状，也可为不同的形状。

在法兰接头1中具有使压力配管40插入的中间孔10。中间孔10为将法兰接头1的中心线C设为中心的圆形空洞。在形成有中间孔10的内周面5以相同内径而贯通法兰接头1的两侧的面2、3。在法兰接头1中具有孔6，该孔6以等间隔朝向法兰接头1的中心的方式从外周面4而向内周面5贯通。在孔6的壁面上设置有螺牙6b。与该孔6的螺牙6b螺合的螺栓20像在后面描述的那样，在圆筒状的尾部21的前端部的范围T内没有设置螺牙23。另外，在后面，由于该孔6为朝向法兰接头1的中心线C而垂直的孔，故将其称为纵向孔，由于与该纵向孔6螺合的螺栓20同样朝向中心而螺合，故将螺栓20称为纵向螺栓20。

在法兰接头1中还按照与中间孔10平行的方式设置有孔7。在该孔7中没有设置螺牙。为了区别于纵向孔6，将该孔7称为横向孔7。横向孔7为在通过螺栓30(参照图3。称为横向螺栓30)和螺母而结合法兰接头1时，螺栓所贯通的孔。横向孔7从法兰接头1的插入侧的面2朝向连接侧的面3而贯通，另一方面，纵向孔6按照在插入侧的面2到连接侧的面3之间，与横向孔7交叉的方式设置。

由于纵向孔6和横向孔7为这样的位置关系，故在纵向螺栓20与纵向孔6螺合时，呈环状包围法兰接头1的插入侧的面2和连接侧的面3之间的外周面4的空间构成作业区域。另一方面，在横向螺栓30与横向孔7螺合时，插入侧的面2的左侧的空间构成作业区域。

在压力配管40中，在插入法兰接头1的中间孔10中时，在纵向孔6正对的位置，设置有截面呈圆形状的非贯通的凹部41。在该带底的凹部41中，在纵向螺栓螺合于法兰接头1的螺栓孔中时，嵌合没有设置螺牙的尾部。

图3表示图1B所示的法兰接头1的插入侧的面2为正面的场合的正面(图3A)、侧面(图3B)、沿X-X线的剖面(图3C)。法兰接头1的纵向孔6与压力配管的凹部41以其位置在中心线C方向错开的方式设置。

下面对在安装现场采用法兰接头1来结合两个压力配管40的要领进行说明。在图4中，将调节了长度的压力配管40的端部面42从插入侧的面2插入中间孔10的内部。此时，端部面42可按照与连接侧的面3为相同的面的方式进行定位。在该状态下，标记与螺栓孔的位置相对应的压力配管40的位置。从法兰接头1上取下压力配管40，在已标记的位置上设置凹部41。凹部41的深度为不超过压力配管40的壁厚的程度的深度，凹部41的形状为纵向螺栓20的尾部21的前端部的范围T刚好没有间隙而嵌合的圆筒状。

接着，将压力配管40压入法兰接头1内部，将压力配管40和法兰接头1的相对位置返回到已标记时的状态。然后，将纵向螺栓20拧入纵向孔6中，将贯穿纵向孔6的尾部21与凹部41嵌合，从而进行紧固。

然后，从法兰接头1的连接侧的面3观看，在压力配管40的端部面42之间以抵接的方式设置有密封件50，法兰接头1通过横向螺栓30和螺母31而连接。

调整横向螺栓30和螺母31的紧固压力，从而对密封件50进行预压。在压力配管40的端部42的位置处进行密封的原因在于：作为应从压力配管的内部隔绝大气的位置，该位置构成唯一的位置。因此，密封件50对压力配管的40的仅仅壁厚的端部面42进行密封。作为这样的密封件，可根据流过压力配管40的流体(液体、气体、低压、高压)而采用各种的密封件，比如在采用垫圈、衬垫的场合，可采用使压力配管40的端部面42露出，直至法兰接头的端面的尺寸的类型。另一方面，在采用密封环的场合，密封环采用留于压力配管40的端部面42的那样的内嵌件。图5为这样的内嵌件的例子。

图5A所示的内嵌件60呈环状，具有与中心线C相垂直的环状面61、62。在相应的环状面61、62中，形成有一个环状的环槽63、64。密封环65嵌装于相应的环槽63、64中。环槽的深度按照在通过横向螺栓和螺母施加适合的压力时，密封环65刚好不从环槽63、64突出的深度而设定。接着，在采用内嵌件60的场合，像图5B所示的那样，将压力配管40的端部面42和法兰接头1的连接侧的面3设定在同一平面。

如果像这样形成，则在环状面61、62抵接于压力配管40的端部面42时，密封环65处于以适合的压力而压缩的状态。

图5C所示的内嵌件70不同于内嵌件60，其代替环槽63、64而设置没有一侧的壁的台阶状的槽73、74。内嵌件70的外径等于法兰接头1的密封面侧的中间孔10的内径。像图5D所示的那样，在将压力配管40的端部面42从法兰接头1的连接侧的面3到内侧而设定时，内嵌件70的外周面75刚好进入中间孔10中。

图6所示的法兰接头为下述的法兰接头90，其中，形成延长部91，该延长部91在过去的轮毂法兰中，从插入面侧而突出，从而使焊接有压力配管的轮毂h延长，在该延长部91中设置有纵向孔6。在这样的状态的法兰接头90中，像图6A那样，在将压力配管40通过纵向螺栓20而固定于延长部91上后，如果要像图6B那样，将横向螺栓30插入横向孔7中而进行紧固作业的话，则纵向螺栓20的头部22对横向螺栓的紧固作业的作业区域造成妨碍。另外，处于纵向螺栓20和横向螺栓30的头部密集的状态。

相对该情况，按照法兰接头1，由于在安装现场，纵向螺栓20的头部22位于呈环状包围插入侧的面2和连接侧的面3之间的外周面4的空间中，故不构成横向螺栓30的紧固作业时的妨碍，可按照与过去的焊接法兰接头相同的方式进行作业。另外，在上述实施例中，螺栓20在到包括尾部21的范围T在内的前端处可具有螺牙。在该场合，螺栓20在与凹部41对合时，螺栓20的螺牙的尾根部分与凹部41接触。

实施例2

图1A的法兰接头1的纵向孔6设置于相同圆周上，图1B的法兰接头1的纵向孔6以其位置在中心线C方向错开的方式设置。在图7的法兰接头100中，像图1B的法兰接头1的那样，纵向孔6以其位置在中心线C错开的方式设置，该错开按照逐渐错开的方式，以从插入侧的面2朝向连接侧的面3，在中心线C的中心沿顺时针方向描绘螺旋轨迹的方式设置纵向孔6。

即，在插入侧的面2为正面的场合，设置于右侧面、顶面、左侧面、底面中的纵向孔依次在连接侧的面3上错开。该错开量在图7中作为“j”而表示。另外，纵向孔6之间的开口在相同圆周上重合。该重合部在图7中作为“k”而表示。另一方面，纵向孔也可不是螺旋状的顺序的配置，而按照右侧面、左侧面、底面、顶面的顺序错开地设置，该错开方是任意的。对应于法兰接头100的纵向孔6的位置相互错开的情况，设置于压力配管40中的凹部41也设置于相互错开的位置。

按照在前的实施例1的法兰接头1，因设置凹部41，而压力配管40损失壁部，故强度降低。法兰接头1可独立于压力配管40的直径而设定壁厚，对其强化，但是，压力配管40的壁厚无法变化。另一方面，通过像法兰接头100的那样使纵向孔6的配置位置错开，而设置于压力配管中的凹部41的位置也在长度方向上错开而设置，从而能够分散凹部41造成的压力配管的同周上(比如，二点虚线b1上)的压力配管的壁部的减少。其结果是，可提高抗拉强度。如果完全消除凹部41的孔的重合部k，则在同周上出现一周连续的部位，该部位进一步得以强化。如果使错开量j大于纵向孔6或凹部41的直径，则重合部k完全为零(zero)。

实施例3

也可在法兰接头的外周面上埋设纵向螺栓20的头部。比如在图8所示的纵向螺栓20’中，头部22’、尾部21’和筒部23’为相同直径的十字螺丝，在头部22’的对角线上，在4个部位上设置缺口r。在法兰接头100的纵向孔6中，在其入口处设置正方形的凹部6a。图8B示出止转部24。止转部24在将纵向螺栓20’插入纵向孔6中时，具有与在正方形的凹部6a和头部22’之间出现的空间形状相对应的平面形状。止转部24的凸部24a插入头部22’的缺口r中。通过将止转部24嵌合于凹部6a和头部22’的间隙的4个部位，可进行纵向螺栓20’的止转处理。另外，也可在不从法兰接头100的外周面4突出的情况下，保护纵向螺栓的头部，并且安装后的外表也美观。

实施例4

图9表示按照在中间孔中拧入压力配管的方式连接的法兰接头200。法兰接头200为拧入式法兰(スレーデッド法兰)的一种。在中间孔210的内部设置有将中心线C在中心呈螺旋状的螺牙220。在这里的螺牙220不是所谓的锥螺纹，而是平行螺纹。另一方面，在压力配管40侧设置与中心孔210的螺牙(内螺纹)螺合的螺牙(外螺纹)43。

更进一步，为了防止压力配管40因长年的使用而松弛的情况，设置有纵向孔6，将纵向螺栓20插入该纵向孔6中，与设置于压力配管40中的凹部41嵌合(图9B)，采用横向孔7并通过螺栓30和螺母31来连接这一点与在先的例子相同(比如图9D)。在本实施例中，在采用内嵌件70的场合，针对连接侧的面3的中心孔210的入口210a，以内嵌件70的外周面75进入的量，没有设置中心孔210的螺牙，而设置以中心线C为中心的平坦的曲面，与内嵌件70的外周面75嵌合。在采用密封件50或内嵌件60的场合，也可于连接侧的面3的中间孔210的入口210a中设置螺牙，将压力配管40拧入，直至端部面42与连接侧的面3位于相同的面处。

以上对各实施例进行了说明，但是，法兰接头也可不为圆板。比如，既可为方形，也可为其它的多边形。另外，也可在插入侧的面上设置在焊接式插入法兰的轮毂法兰中出现的轮毂。另外，周面既可为平滑的曲面，也可为具有凹凸部的面。在比如专利文献1的图4所示的法兰的形状的场合，在法兰接头的横向孔之间的中心线侧处凹陷的位置上设置纵向孔。

标号的说明：

标号1、100、200表示法兰接头；

标号2表示插入侧的面；

标号3表示连接侧的面；

标号4表示外周面；

标号5表示内周面；

标号6表示纵向孔；

标号7表示横向孔；

标号20表示纵向螺栓；

标号30表示横向螺栓。

Claims (3)

1.一种法兰接头连接结构，其特征在于，具有法兰接头，通过法兰接头的外周面，将在中心线上对齐以使压力配管插入法兰接头的中间孔一侧的面和法兰接头与另一部件连接一侧的面之间连接，该法兰接头具有横向孔和纵向孔，该横向孔与上述中间孔平行地贯穿于上述插入侧的面和与另一部件连接一侧的面之间，通过横向螺栓而紧密结合，该纵向孔在上述插入侧的面和与另一部件连接一侧的面之间，按照与上述横向孔交叉的方式从上述外周面贯穿于上述中间孔，并在纵向孔的内壁上设置有螺牙，

在插入上述法兰接头的中间孔中的压力配管的外周面上，在与上述纵向孔相对应的位置上设置有带底的凹部；

上述纵向孔和凹部按照下述方式分别设置于上述法兰接头和压力配管上，该方式为：以等角度间隔且在插入侧的面和与另一部件连接一侧的面之间于上述中心线上的位置相互错开；

从上述外周面而与上述法兰接头的纵向孔螺合的螺栓贯穿上述纵向孔，并与上述凹部嵌合。

2.根据权利要求1所述的法兰接头连接结构，其特征在于，在上述法兰接头中，以上述中心线为中心的螺旋状的螺牙设置于上述中间孔中。

3.根据权利要求2所述的法兰接头连接结构，其特征在于，在上述法兰接头中，与上述另一部件连接一侧的面的上述中间孔的入口为以上述中心线为中心的平坦的曲面。