CN108825898A - 一种新型曲面连接法兰及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种新型曲面连接法兰及其加工方法。该连接法兰包括法兰一和法兰二，法兰一的一端为曲面贴合端，法兰一的另一端为曲面连接端，法兰二的一端为曲面安装端，法兰一与法兰二可拆卸连接，法兰二的另一端设有盾构密封装置。该加工方法包括如下步骤：卷筒体；找筒体两平端面；将筒体分割为两段；取筒体一加工法兰一；取筒体二加工法兰二。本发明的有益效果：该曲面连接法兰无需割除连接法兰即可满足设备通行要求，有效解决了洞门焊接法兰需要多次切割的问题，为实际施工提供了积极有效的解决方案，大大提高了施工效率，有效降低了企业生产成本。

Description

一种新型曲面连接法兰及其加工方法

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，特别是指一种新型曲面连接法兰及其加工方法。

背景技术

在隧道施工中，需往隧道洞壁上固定一筒体（一周固定），该筒体垂直于隧道且占据空间较大，同时隧道又需要进出设备，故该筒体要频繁拆装以满足设备进出。若该筒体只通过焊接形式固定到隧道洞壁（隧道洞壁上预设一圈钢环）上，那么设备进出隧道时，就需要多次割除再焊接，同时筒体割除过程会产生不同程度的变形，需要修复，而且有时变形是不可修复的，这时就需要重新制作筒体。且该筒体前端与隧道洞壁焊接部位为空间曲面，加工难度较大，多次修复、新制增加施工成本、延长施工周期，而且多次焊接，焊接质量难以保证，存在一定安全隐患等问题。若该筒体通过前端焊接后端用平端面法兰连接，可实现后端筒体拆卸，但存在设备无法通过的问题。

发明内容

本发明提出一种新型曲面连接法兰及其加工方法，解决了现有技术中需要多次焊接修复筒体的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种新型曲面连接法兰，包括法兰一和法兰二，所述的法兰一的一端为与隧道管片内壁配合的曲面贴合端，法兰一的另一端为与曲面贴合端曲度相同的曲面连接端，法兰二的一端为与曲面连接端贴合的曲面安装端，法兰一与法兰二可拆卸连接，法兰二的另一端设有盾构密封装置。

所述的法兰二的另一端为与曲面安装端曲度相同的曲面焊接端。

所述的法兰二的另一端为与法兰二的轴向垂直的平整焊接端。

所述的盾构密封装置为筒体，筒体焊接在法兰二上。

所述的法兰一焊接在隧道管片内壁的钢环上，法兰一和法兰二上设有若干相互配合的螺栓孔，法兰一通过螺纹连接件与法兰二可拆卸连接。

所述的法兰一的曲面贴合端上设有供焊接用的焊接平端面，法兰二上设有供螺纹连接件贴合的连接平端面。

一种新型曲面连接法兰的加工方法，包括如下步骤：

a取钢板，将钢板卷成筒体，并校圆，控制筒体圆度；

b找筒体两平端面，见光、见平止，控制两平端面的平行度；

c在筒体上取中划线，按尺寸画出相贯线，以相贯线为基准将筒体分割为两段，分别为筒体一和筒体二；

d取筒体一，将筒体一的平端面放置于工作台，对筒体一进行十字找正、压紧，铣筒体一的内外圆，铣出筒体一上端面露出部分即为法兰一，铣削长度满足法兰一最大有效高度，按结合面形状尺寸铣法兰一的上端面，在上端面点出并预钻螺栓孔，钻螺栓孔，按法兰一最大有效高度将其铣断，取下备用；

e取筒体二，将筒体二的平端面放置于工作台，对筒体二进行十字找正、压紧，铣筒体二的内外圆，铣出筒体二上端面露出部分即为法兰二，铣削长度满足法兰二最大有效高度，按结合面形状尺寸铣法兰二的上端面，在上端面点出并预钻螺栓孔，钻螺栓孔，按法兰二最大有效高度将其铣断，取下备用。

所述的步骤d和步骤e顺序对调。

所述的步骤e后，以法兰一结合面形状为基准加工筒体二上端面，铣出定位凹槽，并在定位凹槽内钻与法兰一相对应的螺纹孔，将法兰一安装在筒体二的定位凹槽内，每隔一个孔连接螺栓，将加工法兰一的另一端面，加工未连接螺栓的螺栓孔位，铣出焊接法兰一用的焊接平端面，先拔合再拆除，更换螺栓连接位置，加工法兰一其余位置。

所述的步骤e后，以法兰二结合面形状为基准加工筒体一上端面，铣出定位凹槽，并在定位凹槽内钻与法兰二相对应的螺纹孔，将法兰二安装在筒体一的定位凹槽内，每隔一个孔连接螺栓，加工法兰二的另一端面，加工未连接螺栓的螺栓孔位，铣出螺栓连接用的连接平端面，先拔合再拆除，更换螺栓连接位置，加工法兰二其余位置。

本发明的有益效果：该曲面连接法兰无需割除连接法兰即可满足设备通行要求，有效解决了洞门焊接法兰需要多次切割的问题，为实际施工提供了积极有效的解决方案，大大提高了施工效率，有效降低了企业生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明连接及其与隧道连接示意图。

图2为图1的I处的局部放大示意图。

图3为本发明法兰一的正视图。

图4为本发明法兰一的侧向剖示图。

图5为本发明法兰一与进出隧道设备的位置关系示意图。

图6为图5的II处的局部放大示意图。

图7为筒体加工及分割的示意图。

图8为在筒体一上加工法兰一的示意图。

图9为在筒体二上加工法兰二的示意图。

图10为以筒体一为基准加工法兰二的示意图。

图中：1-法兰一，2-法兰二，3-筒体，4-螺纹连接件，5-隧道，6-筒体一，7-筒体二。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付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。

实施例1

如图1-6所示，一种新型曲面连接法兰，包括法兰一1和法兰二2，所述的法兰一1的一端为与隧道5管片内壁配合的曲面贴合端，法兰一1的另一端为与曲面贴合端曲度相同的曲面连接端，法兰二2的一端为与曲面连接端贴合的曲面安装端，法兰一1与法兰二2可拆卸连接，法兰二2的另一端设有盾构密封装置。

所述的法兰二2的另一端为与曲面安装端曲度相同的曲面焊接端。

所述的盾构密封装置为筒体3，筒体3焊接在法兰二2上。

所述的法兰一1焊接在隧道5管片内壁的钢环上，法兰一1和法兰二2上设有若干相互配合的螺栓孔，法兰一1通过螺纹连接件4与法兰二2可拆卸连接。

所述的法兰一1的曲面贴合端上设有供焊接用的焊接平端面，法兰二2上设有供螺纹连接件4贴合的连接平端面。

法兰一焊接在隧道洞壁的钢环上，焊接平端面能够便于法兰一与钢环的焊接，法兰二通过螺纹连接件实现与法兰一的可拆卸连接，连接平端面为螺纹连接件提供平整的连接端面，然后筒体与法兰二焊接在一起。本实施例的法兰二的另一端为曲面焊接端，曲面焊接端能够便于法兰二上的螺栓孔的加工，但是不便于法兰二另一端以及筒体连接端的加工连接。

实施例2

如图7-10所示，一种新型曲面连接法兰的加工方法，包括如下步骤：

a.取厚度为T+C、宽度为H（H取H1和H2中较大值）+D钢板，用卷板机将钢板卷成内径为Φ（Z1）、外径为Φ（Z2）筒体，并对筒体进行校圆，控制筒体圆度在E内；为防止筒体变形，在筒体内部焊接支撑结构，外侧焊接工艺压块。

b.用立车找筒体两平端面，见光、见平止，控制两平端面的平行度F。

c.在筒体上取中划线，按尺寸R（Y2）画出相贯线，以相贯线为基准，使用火焰切割机将筒体分割为两段，分别为筒体一6和筒体二7。

d.取筒体一，将筒体一的平端面放置于工作台，对筒体一进行十字找正、压紧，使用数控龙门铣床，铣筒体一的内外圆直径分别为Φ（X1）和Φ（X2），铣削长度满足法兰一最大有效高度S1+G1，铣出筒体一上端面露出部分即为法兰一，形成法兰一内弧面的半径为R（Y2），外护面的半径为R（Y3），铣削长度满足法兰一最大有效高度S1+G1，按结合面形状尺寸铣法兰一的上端面，在上端面点出并预钻螺栓孔，使用钻床钻螺栓孔（位于圆环中心位置向下）深度为J，按法兰一最大有效高度将其铣断，取下备用；

e.取筒体二，将筒体二的平端面放置于工作台，对筒体二进行十字找正、压紧，使用数控龙门铣床，铣筒体二的内外圆直径分别为Φ（X1）和Φ（X2），铣削长度满足法兰二最大有效高度S2+G2，铣出筒体二上端面露出部分即为法兰二，按结合面形状尺寸铣法兰二的上端面，在上端面点出并预钻螺栓孔，使用钻床钻螺栓孔（位于圆环中心位置向下）深度为K，按法兰二最大有效高度将其铣断，取下备用。

所述的步骤d和步骤e顺序对调。

使用数控龙门铣床，以法兰一结合面形状为基准加工筒体二上端面，铣出定位凹槽内外圆直径分别为Φ（X1）和Φ（X2），并在定位凹槽内钻与法兰一相对应的螺纹孔，将法兰一安装在筒体二的定位凹槽内，每隔一个孔连接螺栓，将加工法兰一的另一端面，加工未连接螺栓的螺栓孔位，铣出焊接法兰一用的焊接平端面，先拔合再拆除，更换螺栓连接位置，加工法兰一其余位置。

使用数控龙门铣床，以法兰二结合面形状为基准加工筒体一上端面，铣出定位凹槽内外圆直径分别为Φ（X1）和Φ（X2），并在定位凹槽内钻与法兰二相对应的螺纹孔，将法兰二安装在筒体一的定位凹槽内，每隔一个孔连接螺栓，加工法兰二的另一端面，加工未连接螺栓的螺栓孔位，铣出螺栓连接用的连接平端面，先拔合再拆除，更换螺栓连接位置，加工法兰二其余位置。

上述加工方法中涉及的参数T、C、D、E、F、G1、G2、H1、H2、J、K、S1、S2、Φ（X1）、Φ（X2）、R（Y1）、R（Y2）、R（Y3）、Φ（Z1）、Φ（Z2）可根据具体加工要求及加工条件设定，且其单位以mm计量，其中T为法兰一和法兰二的厚度，C为筒体内外圆径向的加工余量，T+C即为筒体厚度，H1为法兰一的整体高度，H2为法兰二的整体高度，H为H1和H2中较大值，D为筒体轴向的加工余量，H+D即为筒体宽度，Φ（Z1）为筒体内圆的直径，Φ（Z2）为筒体外圆的直径，E为筒体的圆度，F为筒体两平端面的平行度，R（Y1）为法兰二的内弧面半径、R（Y2）为法兰二外弧面、弧形相贯线和法兰一内弧面的半径，R（Y3）为法兰一外弧面的半径，S1为法兰一的实际高度，G1为法兰一的加工高度，S1+G1即为法兰一铣断时的有效高度，S2为法兰二的实际高度，G2为法兰二的加工高度，S2+G2即为法兰二铣断时的有效高度，Φ（X1）为法兰一、法兰二和定位凹槽的内圆直径、Φ（X2）为法兰一、法兰二和定位凹槽的外圆直径。

实施例3

一种新型曲面连接法兰，包括法兰一和法兰二，所述的法兰一的一端为与隧道配合的曲面贴合端，法兰一的另一端为与曲面贴合端曲度相同的曲面连接端，法兰二的一端为与曲面连接端贴合的曲面安装端，法兰一与法兰二可拆卸连接，法兰二的另一端设有盾构密封装置。

所述的法兰二的另一端为与法兰二的轴向垂直的平整焊接端。

所述的盾构密封装置为筒体，筒体焊接在法兰二上。

所述的法兰一焊接在隧道洞壁的钢环上，法兰一和法兰二上设有若干相互配合的螺栓孔，法兰一通过螺纹连接件与法兰二可拆卸连接。

所述的法兰一的曲面贴合端上设有供焊接用的焊接平端面，法兰二上设有供螺纹连接件贴合的连接平端面。

法兰一焊接在隧道洞壁的钢环上，焊接平端面能够便于法兰一与钢环的焊接，法兰二通过螺纹连接件实现与法兰一的可拆卸连接，连接平端面为螺纹连接件提供平整的连接端面，然后筒体与法兰二焊接在一起。本实施例的法兰二的另一端为平整焊接端，平整焊接端不便于法兰二上的螺栓孔的加工，但是便于法兰二另一端以及筒体连接端的加工连接。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型曲面连接法兰，包括法兰一（1）和法兰二（2），其特征在于：所述的法兰一（1）的一端为与隧道（5）管片内壁配合的曲面贴合端，法兰一（1）的另一端为与曲面贴合端曲度相同的曲面连接端，法兰二（2）的一端为与曲面连接端贴合的曲面安装端，法兰一（1）与法兰二（2）可拆卸连接，法兰二（2）的另一端设有盾构密封装置。

2.根据权利要求1所述的新型曲面连接法兰，其特征在于：所述的法兰二（2）的另一端为与曲面安装端曲度相同的曲面焊接端。

3.根据权利要求1所述的新型曲面连接法兰，其特征在于：所述的法兰二（2）的另一端为与法兰二（2）的轴向垂直的平整焊接端。

4.根据权利要求2或3所述的新型曲面连接法兰，其特征在于：所述的盾构密封装置为筒体（3），筒体（3）焊接在法兰二（2）上。

5.根据权利要求2或3所述的新型曲面连接法兰，其特征在于：所述的法兰一（1）焊接在隧道（5）管片内壁的钢环上，法兰一（1）和法兰二（2）上设有若干相互配合的螺栓孔，法兰一（1）通过螺纹连接件（4）与法兰二（2）可拆卸连接。

6.根据权利要求5所述的新型曲面连接法兰，其特征在于：所述的法兰一（1）的曲面贴合端上设有供焊接用的焊接平端面，法兰二（2）上设有供螺纹连接件（4）贴合的连接平端面。

7.权利要求2的新型曲面连接法兰的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

a取钢板，将钢板卷成筒体，并校圆，控制筒体圆度；

b找筒体两平端面，见光、见平止，控制两平端面的平行度；

c在筒体上取中划线，按尺寸画出相贯线，以相贯线为基准将筒体分割为两段，分别为筒体一和筒体二；

d取筒体一，将筒体一的平端面放置于工作台，对筒体一进行十字找正、压紧，铣筒体一的内外圆，铣出筒体一上端面露出部分即为法兰一，铣削长度满足法兰一最大有效高度，按结合面形状尺寸铣法兰一的上端面，在上端面点出并预钻螺栓孔，钻螺栓孔，按法兰一最大有效高度将其铣断，取下备用；

e取筒体二，将筒体二的平端面放置于工作台，对筒体二进行十字找正、压紧，铣筒体二的内外圆，铣出筒体二上端面露出部分即为法兰二，铣削长度满足法兰二最大有效高度，按结合面形状尺寸铣法兰二的上端面，在上端面点出并预钻螺栓孔，钻螺栓孔，按法兰二最大有效高度将其铣断，取下备用。

8.根据权利要求7所述的新型曲面连接法兰的加工方法，其特征在于：所述的步骤d和步骤e顺序对调。

9.根据权利要求7所述的新型曲面连接法兰的加工方法，其特征在于：所述的步骤e后，以法兰一结合面形状为基准加工筒体二上端面，铣出定位凹槽，并在定位凹槽内钻与法兰一相对应的螺纹孔，将法兰一安装在筒体二的定位凹槽内，每隔一个孔连接螺栓，将加工法兰一的另一端面，加工未连接螺栓的螺栓孔位，铣出焊接法兰一用的焊接平端面，先拔合再拆除，更换螺栓连接位置，加工法兰一其余位置。

10.根据权利要求7所述的新型曲面连接法兰的加工方法，其特征在于：所述的步骤e后，以法兰二结合面形状为基准加工筒体一上端面，铣出定位凹槽，并在定位凹槽内钻与法兰二相对应的螺纹孔，将法兰二安装在筒体一的定位凹槽内，每隔一个孔连接螺栓，加工法兰二的另一端面，加工未连接螺栓的螺栓孔位，铣出螺栓连接用的连接平端面，先拔合再拆除，更换螺栓连接位置，加工法兰二其余位置。