CN111633413B - 用于波导法兰连接错位时的校正工具及校正方法 - Google Patents

Abstract

一种用于波导法兰连接错位时的校正工具及校正方法，该校正工具包括校正件，包括引导段、锥形段、销轴段和阻挡段；螺纹套筒，套装在引导段上；螺母，与螺纹套筒配合使用，在螺纹套筒套装在引导段上后，拧在引导段上；连接杆，包括螺纹段、行程段、止动段，其中，螺纹段与阻挡段可拆卸连接；以及撞击块，其套装在行程段上，与连接杆配合取出校正件。本发明中的校正工具结构简单、零件数量少；使用其对正法兰定位孔或对齐法兰时，省时省力、效率高；而且其应用范围广，能适用于分离法兰、定位孔错位较大甚至完全错开的情况。

Description

用于波导法兰连接错位时的校正工具及校正方法

技术领域

本发明属于法兰错位校正装置技术领域，具体涉及一种用于波导法兰连接错位时的校正工具及校正方法。

背景技术

波导传输线具有导体损耗和介质损耗小，功率容量大，没有辐射损耗，结构简单、易于制造等优点，因此在大功率微波系统中有着广泛应用。波导传输线一般由多节波导或波导型器件相互连接组成，相邻两节波导的连接要求为波导的内截面务必对齐，不能出现台阶，否则会影响微波的正常传输，造成微波功率的大量反射，严重时甚至影响微波源的正常工作。为满足相连波导内截面的对齐要求，实际操作中通常选择对齐两波导法兰或对正两波导法兰上的定位孔，并使用螺栓紧固件连接和拧紧。一般来说，当波导法兰上有两个以上的定位孔对正时，也即实现了两波导法兰的对齐。

在实际使用中，经常出现需要使用功率分配器(简称功分器)，将微波源功率均分并作用在同一终端负载上的系统，即微波源和终端负载之间存在两条(或以上)波导传输线的情况。在这样的系统中，两条传输线上的两对波导法兰需要同时对接，而在实际对接时经常出现功分器的某一输出端的一对波导法兰对齐连接后，功分器的另一输出端的一对波导法兰出现明显错位(比如偏移或偏转)，造成波导法兰对齐连接困难。特别是当终端负载上的两个波导法兰接口的加工位置误差较大，波导元器件由于焊接应力释放、运输过程受力等因素变形较大时，两对波导法兰的同时对接就更为困难。传统的解决方法是借助撬棍、千斤顶、吊车等工具实现两错位波导法兰之间的对接，这些方式不仅费时费力，效率较低，在狭窄空间中使用受限，而且存在安全隐患。查阅相关文献，出现了一些新型的法兰对齐或法兰螺孔对正的辅助安装工具。

查阅文献，一种现有的法兰螺孔错位校正器如图1所示，其组成主要包括修正杆100、螺母座105、活塞筒104、液压缸103、支架座101等。其中，修正杆100左侧呈左大右小的锥形台。其使用过程为：先把修正杆100从两个错位法兰螺孔内由左向右穿过，然后将之与螺母座105固定连接；支架座101的左端抵在螺孔错位的法兰盘的端面上，并将液压缸103与支架座101相互限位；接着向注液孔102中注入高压流体，此时活塞筒104将在高压流体的作用下带动螺母座105和修正杆100右行。由于修正杆100左侧呈左大右小的锥形台，修正杆100向右移动的过程中，锥形台与错位点的接触面将逐渐增大，从而使两个错位的法兰螺孔逐步校正至对齐。最后修正杆100的左端可从对齐的螺孔内穿出，完成法兰螺孔的对齐。

此校正器在使用过程中不会损伤与其接触的法兰螺孔，具有体积小、重量轻、运输携带方便、无损伤等特点。不过，将其用在波导传输线中的波导法兰对齐时仍有一定的问题。比如，牵引力系统复杂，需要使用液压装置；只能校正已经贴合、错位较小的法兰螺孔，对于错位较大、分离状态的法兰螺孔并不适用。

查阅文献，另一种常见的法兰对齐安装辅助工具如图2所示，这种工具主要包括U型结构本体201和调节螺杆200。其中U型结构本体201又分为A段、B段、C段。其使用过程为：先是将U型结构本体201的C段插接到两法兰中较低的第一法兰203的螺孔内，而A段位于另一较高的第二法兰202的外缘；然后通过调节螺杆200来实现两法兰的错位对齐。这种工具设计巧妙、结构简单，使用灵活、占用空间小。但是这种工具使用时仍然要求两法兰已经靠近，而且错位不能太大。此外，这种对正工具不能实现两法兰之间的精确定位，用于波导法兰连接时，可能会在连接处出现台阶。

总结来说，错位波导法兰的对接困难不仅体现在对齐精度要求高和法兰错位明显，甚至出现法兰螺孔完全错开的情况；还体现在错位法兰对齐过程中的校正力需要一直存在，保证持续对齐。而目前现有的工具和方法均不能较好地解决上述难题。因此，本发明设计了一种用于波导法兰连接错位时的校正工具及方法，可简单、高效、精准地实现错位法兰的对齐和连接，特别适用于波导传输线中波导法兰的对接。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的之一在于提出一种用于波导法兰连接错位时的校正工具及校正方法，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种用于波导法兰连接错位时的校正工具，包括：

校正件，包括引导段、锥形段、销轴段和阻挡段；

螺纹套筒，套装在引导段上；

螺母，与螺纹套筒配合使用，在螺纹套筒套装在引导段上后，拧在引导段上；

连接杆，包括螺纹段、行程段、止动段，其中，螺纹段与阻挡段可拆卸连接；以及

撞击块，其套装在行程段上，与连接杆配合取出校正件。

作为本发明的另一个方面，还提供了一种波导法兰连接错位时的校正方法，采用如上所述的校正工具，包括：

将一校正件的引导段穿过待校正波导法兰上错位的第一组定位孔；将螺纹套筒套装在引导段上，并将螺母抵在螺纹套筒的端面上，不断拧紧螺母，完成第一组定位孔校正；

采用另一个校正件校正待校正波导法兰上错位的第二组定位孔；然后将法兰上的其他组定位孔使用紧固件固定，完成校正。

基于上述技术方案可知，本发明的用于波导法兰连接错位时的校正工具及校正方法相对于现有技术至少具有以下优势之一：

1、本发明中的校正工具在使用时，校正件引导段的直径明显小于法兰定位孔，且长度与直径的比值较大、韧性较好，可以快速方便地穿过错位的法兰定位孔；在穿出法兰的引导段上，套上螺纹套筒后拧上螺母；随后不断地拧紧螺母，即可实现校正件的锥形段和销轴段逐步通过法兰定位孔，从而将错位的法兰定位孔对正，并将两法兰夹紧在校正件阻挡段和螺纹套筒之间；一般来说，当使用两套(以上)校正工具实现错位法兰上两个(以上)定位孔的对正后，也即实现了错位法兰的对齐，然后使用螺栓等紧固件实现两法兰的连接和拧紧即可；

2、本发明中的校正工具结构简单、零件数量少；使用其对正法兰定位孔或对齐法兰时，省时省力、效率高；而且其应用范围广，能适用于分离法兰、定位孔错位较大甚至完全错开的情况；同时，本发明中校正工具的对正精度取决于校正件销轴段和定位孔的配合关系，当校正件销轴段和定位孔为小间隙配合或过渡配合时，可取得较高的对正精度；

3、本发明中设计了连接杆和撞击块，二者配合，可方便地取出承受校正力的校正件。

附图说明

图1为背景技术中法兰螺孔错位校正器的结构示意图；

图2为背景技术中的法兰对齐安装辅助工具及其使用示意图；

图3为本发明实施例中法兰错位校正工具的结构示意图；

图4为本发明实施例中校正件的结构示意图；

图5为本发明实施例中第一套校正工具穿过法兰定位孔的初始状态结构示意图；

图6为本发明实施例中第一套校正工具校正后的法兰状态和第二套初始状态结构示意图；

图7为本发明实施例中两套校正工具校正后法兰的对齐状态示意图；

图8为本发明实施例中使用连接杆和撞击块取出校正件的示意图。

附图标记说明：

背景技术部分：

100-修正杆；101-支架座；102-注液孔；103-液压缸；104-活塞筒；105-螺母座；

200-调节螺杆；201-U型结构本体；202-第一法兰；203-第二法兰；

具体实施方式部分：

1-校正件、11-引导段、12-锥形段、13-销轴段、14-阻挡段；2-螺纹套筒；3-螺母；4-连接杆、41-螺纹段、42-行程段、43-止动段；5-撞击块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

本发明公开了一种用于波导法兰连接错位时的校正工具，包括：

校正件，包括引导段、锥形段、销轴段和阻挡段；

螺纹套筒，套装在引导段上；

螺母，与螺纹套筒配合使用，在螺纹套筒套装在引导段上后，拧在引导段上；

连接杆，包括螺纹段、行程段、止动段，其中，螺纹段与阻挡段可拆卸连接；以及

撞击块，其套装在行程段上，与连接杆配合取出校正件。

在本发明的一些实施例中，所述螺纹套筒的直径大于销轴段的直径。

在本发明的一些实施例中，所述引导段的主体为螺纹杆；

在本发明的一些实施例中，所述引导段的螺纹规格比待校正波导法兰连接螺栓的螺纹规格小；

在本发明的一些实施例中，所述引导段的长度为引导段本身的螺纹外径的8至12倍；

在本发明的一些实施例中，所述引导段的头部倒角为圆锥形。

在本发明的一些实施例中，所述锥形段的两斜边夹角不大于30度。

在本发明的一些实施例中，所述销轴段的长度大于两个待校正波导法兰的厚度之和；

在本发明的一些实施例中，所述销轴段和待校正波导法兰的定位孔为间隙配合或过渡配合。

在本发明的一些实施例中，所述阻挡段的外形包括四方形或六方形；

在本发明的一些实施例中，所述阻挡段上设有螺纹孔，阻挡段与螺纹段螺纹连接。

本发明公开了一种波导法兰连接错位时的校正方法，采用如上所述的校正工具，包括：

将一校正件的引导段穿过待校正波导法兰上错位的第一组定位孔；将螺纹套筒套装在引导段上，并将螺母抵在螺纹套筒的端面上，不断拧紧螺母，完成第一组定位孔校正；

采用另一个校正件校正待校正波导法兰上错位的第二组定位孔；然后将法兰上的其他组定位孔使用紧固件固定，完成校正。

在本发明的一些实施例中，所述校正方法还包括拆卸方法，该拆卸方法包括：

将撞击块套在连接杆的行程段上；

将连接杆的螺纹段拧到校正件的阻挡段的螺纹孔内，使连接杆和校正件固定连接；

用撞击块撞击连接杆的止动段，取出校正件，然后将第一组定位孔和第二组定位孔用紧固件拧紧，完成拆卸过程。

在本发明的一些实施例中，所述第一组定位孔为待校正波导法兰上错位最小的一组定位孔；

在本发明的一些实施例中，所述第二组定位孔为与第一组定位孔距离最远的一组定位孔。

在本发明的一些实施例中，所述螺纹套筒的个数根据引导段穿出待校正波导法兰的距离确定。

以下通过具体实施例结合附图对本发明的技术方案做进一步阐述说明。需要注意的是，下述的具体实施例仅是作为举例说明，本发明的保护范围并不限于此。

用于波导法兰连接错位时的校正工具的一种典型结构如图3、4所示，主要包括校正件1、螺纹套筒2、螺母3、连接杆4、撞击块5。

校正件1分为引导段11、锥形段12、销轴段13、阻挡段14；连接杆4分为螺纹段41、行程段42、止动段43。阻挡段14的外端面上设计有螺纹孔，可与螺纹段41配合连接。

引导段11的主体为螺纹杆，头部倒角为圆锥形。一般取引导段11的螺纹规格比法兰连接螺栓的螺纹规格小一号，长度一般为引导段本身的螺纹外径的8-12倍，这种形状和尺寸的引导段11的强度和韧性适中，可以比较方便地穿过错位较大甚至完全错开的法兰定位孔，为定位孔的校正做好准备。

锥形段12和销轴段13用于校正错位的法兰定位孔。锥形段12为引导段11到销轴段13的过渡，用于将错位的定位孔逐步校正至对正状态；为保证过渡平稳，一般锥形段12的两斜边夹角不大于30°。销轴段13用于将定位孔完全校正。对正精度取决于销轴段13和定位孔的配合关系。对于一般的波导法兰对接，可取销轴段13和定位孔为间隙配合，间隙大小可取5～10丝(即0.05～0.1mm)，销轴段13的长度一般略大于两连接法兰的厚度之和。为实现更高精度的定位孔对正，可取销轴段13和定位孔为过渡配合。

阻挡段14的外形一般设计为四方形或六方形，主要目的是方便校正件1的拧紧。阻挡段14的主要作用是配合螺纹套筒2夹紧两连接法兰，进而校正定位孔的轴向偏移。同时，阻挡段14的外端设计有螺纹孔，可与连接杆4的螺纹段41配合，使二者固定连接，方便校正件1的取出。

螺纹套筒2和螺母3的主要作用是配合校正件1实现定位孔的校正。螺纹套筒2为中空的圆柱体，其内径略大于校正件销轴段13的外径；螺母3的螺纹规格与校正件引导段11的螺纹规格一致。在使用时，当校正件的引导段11穿出错位的法兰定位孔时，需要先套上螺纹套筒2，再拧上螺母3。随后通过不断地拧紧螺母3，使校正件1逐步通过错位的定位孔，并最终将两法兰夹紧在校正件阻挡段14和螺纹套筒2之间，从而实现定位孔的校正。若此过程中不使用螺纹套筒2，会出现螺母3卡在校正件锥形段12的小径侧，无法将连接法兰夹紧的问题。螺纹套筒2的另一个作用是，当校正件的引导段11穿出法兰较多时(初始错位较少)，可以在引导段11上套上多个螺纹套筒2，避免螺母3拧紧的行程过长，提高施工效率。

连接杆4和撞击块5的主要作用是通过配合，取出定位孔中的校正件1。撞击块5为中空的圆柱体，连接杆4分为螺纹段41、行程段42、止动段43三部分，螺纹段41的螺纹规格与校正件1阻挡段14的螺纹孔规格一致。二者配合取出定位孔中的校正件1的步骤为，首先将撞击块5套在连接杆4的行程段42上；然后将连接杆4的螺纹段41与校正件1的阻挡段14上的螺纹孔配合，使二者固定连接；最后撞击块5在连接杆4的行程段42上移动，从螺纹段41侧移动到止动段43侧，并撞击止动段43，产生的撞击力可顺利取出校正件1。

下面介绍本发明中校正工具的使用方法和法兰的对齐与连接方法。使用校正工具校正法兰上一组定位孔的方法和步骤如下：首先选择法兰上错位最小的一组定位孔，并将校正件1的引导段11穿过错位的定位孔；然后根据引导段11穿出法兰的距离，选择一个或多个螺纹套筒2套在引导段11上，并将螺母3拧到引导段11上，抵着螺纹套筒2的端面，如图5所示；随后，不断地拧紧螺母3，将带动校正件1逐步穿过错位的法兰定位孔，校正件1上的锥形段12和销轴段13可以将错位的定位孔逐步对正，阻挡段14和螺纹套筒2配合将两连接法兰压紧，最终的状态如图6所示。至此，完成了法兰上一组定位孔的校正。

使用校正工具，实现法兰对齐与连接的方法和步骤如下：首先使用一套校正工具，校正法兰上错位最小的一组定位孔；接着使用第二套校正工具，校正与第一组定位孔距离最远的一组定位孔，校正的初始状态和最终状态如图6、7所示；校正后法兰对齐，法兰上的定位孔和螺栓孔全部对正；然后将法兰上的非校正用孔全部用螺栓连接，并拧紧；最后，取出校正工具，将校正用孔使用螺栓连接，并拧紧。至此，完成了法兰的对齐与连接。

在实现法兰对齐和连接的过程中，需要拆卸校正工具，螺母3和螺纹套筒2直接拆卸取下即可，但是校正件1上往往一直有校正力的存在，使得校正件1的取出存在一定困难。本发明的校正工具还包括连接杆4和撞击块5，用于校正件1的拆卸，拆卸步骤如下：先将撞击块5套在连接杆4的行程段42上，并将连接杆4的螺纹段41拧到校正件1的阻挡段14的螺纹孔内，使连接杆4和校正件1固定连接，状态如图8所示；然后用撞击块5撞击连接杆4的止动段43，即可取出校正件1。

需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如：

(1)实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围；

(2)上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，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 (8)

1.一种用于波导法兰连接错位时的校正工具，包括：

校正件，包括引导段、锥形段、销轴段和阻挡段，所述引导段的主体为螺纹杆，所述引导段的长度为引导段本身的螺纹外径的8至12倍；

螺纹套筒，套装在引导段上；

螺母，与螺纹套筒配合使用，在螺纹套筒套装在引导段上后，拧在引导段上；

连接杆，包括螺纹段、行程段、止动段，其中，螺纹段与阻挡段可拆卸连接；以及

撞击块，其套装在行程段上，与连接杆配合取出校正件；

其中，所述销轴段和待校正波导法兰的定位孔为间隙配合或过渡配合；在校正操作中，至少两个所述校正件配合使用；所述校正件的引导段的直径明显小于法兰定位孔；所述螺纹套筒的直径大于销轴段的直径；所述销轴段的长度大于两个待校正波导法兰的厚度之和。

2.根据权利要求1所述的校正工具，其特征在于，

所述引导段的螺纹规格比待校正波导法兰连接螺栓的螺纹规格小；

所述引导段的头部倒角为圆锥形。

3.根据权利要求1所述的校正工具，其特征在于，

所述锥形段的两斜边夹角不大于30度。

4.根据权利要求1所述的校正工具，其特征在于，

所述阻挡段的外形包括四方形或六方形；

所述阻挡段上设有螺纹孔，阻挡段与螺纹段螺纹连接。

5.一种波导法兰连接错位时的校正方法，采用如权利要求1至4任一项所述的校正工具，包括：

将一校正件的引导段穿过待校正波导法兰上错位的第一组定位孔；将螺纹套筒套装在引导段上，并将螺母抵在螺纹套筒的端面上，不断拧紧螺母，完成第一组定位孔校正；

采用另一个校正件校正待校正波导法兰上错位的第二组定位孔；然后将法兰上的其他组定位孔使用紧固件固定，完成校正。

6.根据权利要求5所述的校正方法，其特征在于，

所述校正方法还包括拆卸方法，该拆卸方法包括：

将撞击块套在连接杆的行程段上；

将连接杆的螺纹段拧到校正件的阻挡段的螺纹孔内，使连接杆和校正件固定连接；

用撞击块撞击连接杆的止动段，取出校正件，然后将第一组定位孔和第二组定位孔用紧固件拧紧，完成拆卸过程。

7.根据权利要求5所述的校正方法，其特征在于，

所述第一组定位孔为待校正波导法兰上错位最小的一组定位孔；

所述第二组定位孔为与第一组定位孔距离最远的一组定位孔。

8.根据权利要求5所述的校正方法，其特征在于，

所述螺纹套筒的个数根据引导段穿出待校正波导法兰的距离确定。

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