CN110131506A - 整体式单法兰接头结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种整体式单法兰接头结构，解决了现有法兰接头存在的尺寸大、重量大、抗拔脱性能和密封性能有待进一步提高的问题。技术方案包括一体硫化成型的管状或囊状的弹性体以及与弹性体端部连接的法兰组件,所述弹性体由内胶层、骨架层和外胶层构成,所述法兰组件由套在弹性体端部外周的压紧法兰和位于压紧法兰和弹性体端部顶面的封端件组成，所述压紧法兰和封端件之间经螺栓连接，所述压紧法兰的顶面内侧开有环形凹槽，所述弹性体的骨架层端部沿压紧法兰顶面外翻并缠绕内圈一周后被封端件压入所述环形凹槽中。本发明结构简单、一体性好、尺寸小、重量轻，并且具有优异抗拔脱性能和密封性能。

Description

整体式单法兰接头结构

技术领域

本发明涉及一种法兰接头结构。

背景技术

目前，在舰船工业领域，为了降低或消除舰船在运输中产生的振动与噪声，广泛使用了挠性接管和气囊隔振器等产品。这些产品在设计和使用时，不仅要考虑其承载特性、动态特性、耐压特性等，还要考虑产品规格尺寸、重量和接头可靠性等要求。法兰作为连接部件，其结构和性能直接影响到挠性接管和气囊隔振器等产品的整体结构和性能。

中国人民解放军海军工程大学公开了发明专利《三法兰结构自平衡式挠性接管》(公开号CN1265116C)，专利中所述自平衡式挠性接管采用三法兰接头结构，包括外法兰、中间法兰、内法兰及隔离套四个部件，其保证了接头的抗拔脱性能，目前已广泛应用于舰船海水管路系统中。

中国人民解放军海军工程大学公开了发明专利《高压大载荷空气弹簧》(公开号CN101021240A)，专利中所述高压大载荷空气弹簧采用三法兰接头结构，保证了接头的抗拔脱性和可靠性。

当挠性接管和气囊隔振器中的压力很大，或者管体和囊体径向尺寸很大时，对于法兰接头的抗拔脱性要求将会很高，而传统的接头结构如扣压式接头结构、翻边式活法兰接头结构等，抗拔脱能力较差，存在使用风险。随着舰船领域的不断发展，较小的连接件安装空间已经影响到法兰接头的使用，传统的接头结构如三法兰结构等，虽然抗拔脱性能很好，但结构相对复杂、厚度相对较大，不利于实船安装。因此需要研制一种结构简单、一体性好、尺寸小、重量轻，并且能够保持接头较高的抗拔脱性能和密封性能的法兰结构。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简单、一体性好、尺寸小、重量轻，并且具有优异抗拔脱性能和密封性能的整体式单法兰接头结构。

技术方案包括一体硫化成型的管状或囊状的弹性体以及与弹性体端部连接的法兰组件,所述弹性体由内胶层、骨架层和外胶层构成,所述法兰组件由套在弹性体端部外周的压紧法兰和位于压紧法兰和弹性体端部顶面的封端件组成，所述压紧法兰和封端件之间经螺栓连接，所述压紧法兰的顶面内侧开有环形凹槽，所述弹性体的骨架层端部沿压紧法兰顶面外翻并缠绕内圈一周后被封端件压入所述环形凹槽中。

所述骨架层端部在内圈上的缠绕方向为由内向外，由下向上。

所述封端件的内侧面或底面开有环形密封槽，所述弹性体的内胶层端部设有凸缘，所述凸缘位于所述环形密封槽中。

所述弹性体的外胶层端部与压紧法兰的底面内侧紧密接触密封。

所述弹性体为挠性接管的管体或气囊隔振器的囊体；所述封端件为外法兰或盖板。

针对背景技术中存在的问题，发明人简化了法兰结构，由过去的多个法兰结构改为仅由压紧法兰和封端件组成，大大减少了产品的尺寸和厚度，组成部件更少，厚度尺寸更小，一体性也更好，为提高抗拔脱性能，发明人对弹性体端部的固定进行深入了研究，发现骨架层端部的固定对拔脱性能具有关键性影响，由于结构改进后，法兰结构极为简单，没有可供缠绕的部件，因此，发明人创造性的在压紧法兰的顶面内侧开设供放置内圈的环形凹槽，然后将骨架层端部沿压紧法兰顶面外翻并缠绕内圈一周后被封端件压入所述环形凹槽中。一方面骨架层端部紧紧的缠绕内圈，形成缚紧力，另一方面充分利用封端件与压紧法兰之间有力的螺栓压紧力，内圈被封端件压入所述环形凹槽中，环形凹槽反过来又对缠绕有弹性骨架层的内圈一个反作用力，使骨架层更加紧密的与缚紧在内圈上，同时又被封端件牢牢压紧，磨擦力、压力和缚紧力同时作用，大大提高了接头的抗拔脱性能和密封性能。

优选所述骨架层端部在内圈上的缠绕方向为由内向外，由下向上。实验证明，这种缠绕方式能使骨架层具有更多的转角，能进一步提升抗拔脱性能；并且，只有这种缠绕方式才能在成型过程中给弹性体施加了一个预紧力，以提高产品的平衡性。

有益效果：

(1)本发明整体式单法兰接头结构比传统的接头结构更加简单，一体性更好，因而整体尺寸可以更小、厚度尺寸更薄，重量更轻，方便于在狭小的空间内完成安装，大大提高了接头结构的应用范围。

(2)通过将内圈和缠绕其上的骨架层共同压进压紧法兰的环形凹槽中，大大提高了接头的抗拔脱性能和密封性能；并且这种压紧过程相当于在成型过程中给弹性体施加了一个预紧力，从而也提高了产品的平衡性。

(3)内胶层端部的凸缘与环形密封槽的配合，以及外胶层端部与压紧法兰的底面内侧紧密接触密封的结构进一步提高了密封性能，保证了产品的整体密封性。

(4)本发明结构简单、一体性好、尺寸小、重量轻，并且具有优异抗拔脱性能和密封性能，适用于作用挠性接管或气囊隔振器的接头结构，也适用于其它类似产品的接头结构。

附图说明

图1为本发明实施例1挠性接管的接头结构示意图。

图2为局部放大图。

图3为本发明实施例2气囊隔振器的接头结构示意图。

其中，1-封端件、1.1-环形密封槽、2-内圈、3-弹性体、3.1-内胶层、3.2-骨架层、3.3-外胶层、4-压紧法兰、4.1-环形凹槽、5-螺栓、6-凸缘。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步解释说明：

实施例1：以挠性接管的接头结构为例。

弹性体3的端部与法兰组件连接,所述弹性体3由内胶层3.1、骨架层3.2和外胶层3.3构成,所述法兰组件由套在弹性体3端部外周的压紧法兰4和位于压紧法兰4和弹性体3端部顶面的封端件1组成，所述压紧法兰4和封端件1之间经螺栓5连接，所述压紧法兰4的顶面内侧开有环形凹槽4.1，所述弹性体3的骨架层3.2端部沿压紧法兰4顶面外翻并由内向外，由下向上(图2中显示为顺时针方向)缠绕内圈2一周后被封端件1压入所述环形凹槽4.1中；所述封端件1的内侧开有环形密封槽1.1，所述弹性体3的内胶层3.1端部设有凸缘6，所述凸缘6位于所述环形密封槽1.1中，所述弹性体3的外胶层3.3端部与压紧法兰4的底面内侧紧密接触密封。

本实施例中用于挠性接管时，所述弹性体为挠性接管的管体，所述封端件为外法兰。

分别对三法兰结构和本发明所述整体式单法兰接头结构、公称压力为3MPa的弧形橡胶软管进行了分析，其公称通径又分别有40、50、65、80、100、125、150mm七种，得到所用法兰厚度对比结果如下表：

从表可见，对于公称压力相同的弧形橡胶软管，本发明所述的整体式单法兰接头结构相较于三法兰结构，厚度尺寸更小。且随着软管的公称通径增加，两者厚度尺寸的差距越大。可见本发明所述整体式单法兰接头结构比用于橡胶软管和气囊隔振器上的传统法兰接头结构：结构更简单，尺寸更小，重量更轻。

对实施例1的接头相关性能进行试验，以分析接头结构的可行性和性能可靠性。结果如下：

挠性接管额定工作压力1.6MPa；

爆破压力：挠性接管压力达到8MPa时，压力已经超过额定工作压力的5倍以上，密封面开始出现泄露，接头无损坏；

轴向可变形能力：挠性接管充水至额定工作压力，采用位移方式将挠性接管沿轴向拉伸和压缩，位移分别为±10mm、±20mm、±30mm，每次均在位移峰、谷值保持3min。试验过程中以及试验结束后挠性接管无泄露、接头无损坏及其它异常现象。

抗拔脱性能：挠性接管充水至一倍额定工作压力和两倍额定工作压力，对挠性接管进行3个循环的±30mm拉伸和压缩，试验过程中以及试验结束后挠性接管无泄露、接头无损坏及其它异常现象。

拉压疲劳：挠性接管充水至额定压力，采用位移方式控制，正弦波加载，振幅24mm，频率0.1Hz，疲劳次数2000次。试验过程中以及试验结束后挠性接管无泄露、接头无损坏及其它异常现象。

平衡性：挠性接管在三倍额定工作压力下，轴向变形值为1.3mm，小于2mm，满足试验大纲要求。

实施例2，作为本发明接头结构的另一应用，还可以用于气囊隔振器的的接头结构。

此实施例中，所述弹性体为气囊隔振器的囊体；所述封端件为盖板，所述封端件1的底面开有环形密封槽1.1，所述弹性体3的内胶层3.1端部设有凸缘6，所述凸缘6位于所述环形密封槽1.1中。其余同实施例1。

Claims (5)

1.一种整体式单法兰接头结构,包括一体硫化成型的管状或囊状的弹性体以及与弹性体端部连接的法兰组件,所述弹性体由内胶层、骨架层和外胶层构成,其特征在于,所述法兰组件由套在弹性体端部外周的压紧法兰和位于压紧法兰和弹性体端部顶面的封端件组成，所述压紧法兰和封端件之间经螺栓连接，所述压紧法兰的顶面内侧开有环形凹槽，所述弹性体的骨架层端部沿压紧法兰顶面外翻并缠绕内圈一周后被封端件压入所述环形凹槽中。

2.如权利要求1所述的整体式单法兰接头结构,其特征在于,所述骨架层端部在内圈上的缠绕方向为由内向外，由下向上。

3.如权利要求1所述的整体式单法兰接头结构,其特征在于,所述封端件的内侧面或底面开有环形密封槽，所述弹性体的内胶层端部设有凸缘，所述凸缘位于所述环形密封槽中。

4.如权利要求1所述的整体式单法兰接头结构,其特征在于,所述弹性体的外胶层端部与压紧法兰的底面内侧紧密接触密封。

5.如权利要求1-4任一项所述的整体式单法兰接头结构,其特征在于,所述弹性体为挠性接管的管体或气囊隔振器的囊体；所述封端件为外法兰或盖板。