CN114658937A - 一种可旋转调节法兰连接结构及调节法兰 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可旋转调节法兰连接结构及调节法兰，属于管线连接技术领域。一种可旋转调节法兰连接结构，包括：管体，管体的端部外侧设有第一凸起；压块，压块与第一凸起抵接；以及法兰盘，法兰盘套设在压块上，通过压块限制法兰盘的径向运动，法兰盘的内部设有滚珠限位组件，滚珠限位组件与压块共同限制法兰盘的轴向运动，使法兰盘在压块上转动。本发明的法兰连接结构属于分体式结构，法兰盘安装后，通过压块和滚珠限位组件的限位，使得法兰盘能够进行转动，从而降低了对安装场地的要求，容错率更高，而且安装更方便、可靠，安全性能较高。

Description

一种可旋转调节法兰连接结构及调节法兰

技术领域

本发明涉及管线连接技术领域，具体涉及一种可旋转调节法兰连接结构及调节法兰。

背景技术

本发明对于背景技术的描述属于与本发明相关的相关技术，仅仅是用于说明和便于理解本发明的发明内容，不应理解为申请人明确认为或推定申请人认为是本发明在首次提出申请的申请日的现有技术。

法兰连接常用于油气田压裂施工及其他高压流体输送施工作业，常规法兰管线为整体式结构，安装连接时对现场场地平整度、安装尺寸要求较高，必须使管线上的法兰螺丝孔一一对准才能有效连接和密封。由于现场条件限制，难以顺利完成法兰管线的连接装配，劳动强度大，费时费力。目前，为了解决上述问题，通常采用中间连接法兰来连接两根管道，但是现有的中间连接法兰会影响法兰管道的厚度，降低法兰管道的安全性，同时现有的中间连接法兰连接不可靠，容易在压力的作用下出现松动或脱落，影响管道之间的连接。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可旋转调节法兰连接结构及调节法兰，以解决现有管线的法兰连接方式不方便、不可靠的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种可旋转调节法兰连接结构，包括：

管体，管体的端部外侧设有第一凸起；

压块，压块与第一凸起抵接；

以及法兰盘，法兰盘套设在压块上，通过压块限制法兰盘的径向运动，法兰盘的内部设有滚珠限位组件，滚珠限位组件与压块共同限制法兰盘的轴向运动，使法兰盘在压块上转动。

本发明的法兰连接结构属于分体式结构，法兰盘安装后，通过压块和滚珠限位组件的限位，使得法兰盘能够进行转动，从而降低了对安装场地的要求，容错率更高，而且安装更方便、可靠，安全性能较高。

进一步地，上述压块包括限位段和固定段，限位段与管体的外侧壁接触，固定段与第一凸起连接，限位段与固定段之间形成台阶，对法兰盘进行轴向限位。

本发明通过在管体的外侧设置第一凸起以限制压块，即压块的限位段直接与管体接触，避免在管体的外侧开槽，从而确保管体的强度，增加使用安全性。

进一步地，上述限位段与固定段之间的连接处呈倾斜状。

本发明的第一凸起设置在管体的端部外侧，法兰盘套设在压块上后并与其他管道的法兰盘连接时，法兰盘与压块在台阶处可以承受更大的挤压力（连接螺栓提供的拉力），避免较大的挤压力损坏滚珠限位组件。

进一步地，上述压块至少为两瓣，每一瓣对应的弧度不大于180°。

由于第一凸起的阻挡，本发明将压块设置为至少两瓣，便于对压块进行安装。

进一步地，上述法兰盘的内侧壁与限位段接触，并且法兰盘的内侧壁还设有与固定段相配合的环槽。

进一步地，上述管体的外侧还设有第二凸起，限位段位于第一凸起和第二凸起之间，第二凸起的外侧面与限位段的外侧面齐平，并且第二凸起与法兰盘接触。

本发明的第二凸起与第一凸起形成用于限制限位段的环形槽，从而能对压块进行很好地限位。同时，由于法兰盘还与第二凸起接触，确保法兰盘的轴线与管体的轴线一致，避免压块的安装误差导致法兰盘不能与管道法兰进行有效地连接。

进一步地，上述滚珠限位组件包括滚珠以及堵头，法兰盘与压块相接触的位置设有呈环形的滚动槽，法兰盘设有与滚动槽连通的安装孔，滚珠滚动设置在滚动槽中，堵头可拆卸地设置在安装孔中，滚珠从安装孔装入滚动槽，并通过滚珠对法兰盘进行轴向限位。

本发明在法兰盘和压块之间设置滚动槽，滚珠位于滚动槽中，法兰盘与压块在周向上的相对运动形成剪切力由滚珠承担，即通过滚珠来限制法兰盘的轴向运动，同时，由于滚珠的存在，可以减小法兰盘转动时的摩擦力，便于进行安装操作。

进一步地，上述滚动槽在法兰盘和压块上各占一半，滚珠承受剪切力的位置位于滚珠的最大横截面处，确保滚珠的抗剪能力。

进一步地，上述堵头的末端与滚动槽位于法兰盘上的侧壁齐平，使滚珠在滚动槽中顺利滚动。

本发明的堵头的末端与滚动槽相匹配，滚珠在经过堵头处时，不会卡在用于安装堵头的安装孔中，避免法兰盘出现卡阻现象。

一种调节法兰，至少一端采用上述可旋转调节法兰连接结构。

本发明具有以下有益效果：

（1）本发明的法兰连接结构属于分体式结构，法兰盘安装后，通过压块和滚珠限位组件的限位，使得法兰盘能够进行转动，从而降低了对安装场地的要求，容错率更高，而且安装更方便、可靠，安全性能较高。

（2）本发明压块的限位段直接与管体接触，避免在管体的外侧开槽，从而确保管体的强度，增加使用安全性。

（3）本发明的第一凸起设置在管体的端部外侧，法兰盘套设在压块上后并与其他管道的法兰盘连接时，法兰盘与压块在台阶处可以承受更大的挤压力（连接螺栓提供的拉力），避免较大的挤压力损坏滚珠限位组件。

（4）本发明的法兰连接转动力矩小，结构安装简单、方便，安装误差小，能确保法兰盘与管体的轴线基本重合，有效提高连接速度和精度。

附图说明

图1为本发明的可旋转调节法兰连接结构的结构示意图；

图2为本发明的管体的结构示意图；

图3为本发明的压块的结构示意图；

图4为本发明的法兰盘的断面结构示意图；

图5为本发明的法兰盘的端部结构示意图；

图6至图9为本发明的调节法兰的四种结构示意图。

图中：10-管体；11-第一凸起；12-第二凸起；20-压块；21-限位段；22-固定段；30-法兰盘；40-滚珠限位组件；41-滚珠；42-堵头；50-滚动槽；51-安装孔；301-环槽。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

请参照图1，一种可旋转调节法兰连接结构，包括：管体10、压块20以及法兰盘30。压块20套设在管体10的端部外侧并与管体10固定连接，法兰盘30套设在压块20上，通过压块20限制法兰盘30的径向运动，并且通过压块20上的台阶以及滚珠限位组件40限制法兰盘30的轴向运动，从而使得法兰盘30能够进行周向转动。在与管道上的法兰进行连接时，法兰盘30通过转动调整对接的位置，从而克服由于安装场地不平整、法兰孔加工偏差等原因造成的不能连接的问题。

请参照图2，管体10的外侧分别设有第一凸起11和第二凸起12，第一凸起11位于管体10的端部外侧，第一凸起11和第二凸起12之间具有间隙，即形成呈环形的凹槽，用于安装压块20。第一凸起11的外径与第二凸起12的外径一致，同时第一凸起11靠近第二凸起12的一侧呈倾斜状。

在本实施例中，管体10的端面还设有形成法兰的止口和T型槽，以形成环连接面法兰。在本发明的其他实施例中，管体10的端面还可以设置为平面，或者设置止口、凸起、凹槽、榫槽、榫块等结构，以形成平面法兰、突面法兰、凹凸面法兰或榫面法兰等。

请参照图1至图3，压块20整体呈变径圆柱体，其包括限位段21和固定段22，限位段21的内、外直径分别小于固定段22的内、外直径，使得压块20的纵截面呈Z字型。限位段21卡在第一凸起11和第二凸起12形成的凹槽中，并且限位段21的外侧面与第二凸起11的外侧面齐平，固定段22的内侧面抵接在第一凸起11的外侧面，并且固定段22通过螺钉与第一凸起11固定连接。限位段21与固定段22之间的连接处，即压块20的颈部，呈倾斜状，并且倾斜程度与第一凸起11靠近第二凸起12一侧的倾斜程度一致，压块20安装完成后，斜面之间能够贴合，通过螺栓连接两个法兰时，斜面之间能很好地传递挤压力，避免结构损坏而导致法兰盘30的脱落。显然，在本发明的其他实施例中，还可以通过限位段21与管体10螺栓连接的方式来固定压块20，但是此种连接方式没有本实施例的效果好，会降低管体10的强度（钻孔导致）。

为了确保压块20和法兰盘30的顺利安装，压块20至少为两瓣，并且每一瓣对于的弧度不大于180°。在本实施例中，压块20为均匀分成的两瓣。

请参照图1至图5，法兰盘30呈环状，其设有多个螺栓通孔（数量、大小以及分布方式分别与待连接管道上的法兰的螺栓通孔一致）。法兰盘30的内侧面与限位段21和第二凸起12的外侧面接触，法兰盘30的内侧面还设有环槽301，环槽301延伸至法兰盘30的端面，并且环槽301的底壁与固定段22相抵接，同时，环槽301的侧面呈倾斜状，其用于与压块20的颈部相抵接，用于传递挤压力。

请参照图1至图4，滚珠限位组件40包括滚珠41和堵头42。法兰盘30与限位块21相接处的位置设有呈环形的滚动槽50，即滚动槽50分布在法兰盘30上以及限位块21上，滚珠41为多个，并滚动设置在滚动槽50中，法兰盘30上海设有安装孔51，安装孔51与滚动槽50连通，滚珠41从安装孔51进入到滚动槽50中，并通过将堵头42安装在安装孔51中进行封堵。为了确保滚珠41的顺利滚动，在本实施例中，堵头42的末端与滚动槽50位于法兰盘30上的侧壁齐平，此时堵头42按照设定的方位放置在安装孔51中，并通过螺钉将安装孔51固定在法兰盘30上。

在本发明的其他实施例中，为了确保滚珠41的均匀分布，滚动槽50可以均匀设置为多段，每一段对应一个安装孔51，确保每一个滚动槽50中都具有一定数量的滚珠，从而不但能确保法兰盘30的限位均匀，还能减少滚珠的使用。

在法兰盘30和压块20之间设置滚动槽50，滚珠41位于滚动槽50中，法兰盘30与压块20在周向上的相对运动形成剪切力由滚珠41承担，即通过滚珠41来限制法兰盘30的轴向运动，同时，由于滚珠41的存在，可以减小法兰盘30转动时的摩擦力，便于进行安装操作。

为了确保滚珠41承受剪切力的位置位于滚珠41的最大横截面处，确保滚珠41的抗剪能力，滚动槽50在法兰盘30和压块20上各占一半。

在本发明的其他实施例中，滚动槽50设置的位置还可以是法兰盘30与固定段22接触的位置。

本发明可旋转调节法兰连接结构的安装过程：

（1）将法兰盘30从管体10的端部套设在管体10上；

（2）将多瓣压块20安放在管体10的端部外侧，使限位段21位于第一凸起11和第二凸起12之间，并使固定段22与第一凸起11的外侧面接触，并通过螺钉将固定段22与第一凸起11固定连接；

（3）移动法兰盘30，使法兰盘与压块20贴合；

（4）向安装孔51中装入滚珠41，并使滚珠41进入滚动槽50中，最后将堵头42安装在安装孔51中，完成组装；

（5）将法兰盘30与待连接管道的法兰进行连接，完成整个安装过程。

实施例2

一种调节法兰，至少一端采用上述可旋转调节法兰连接结构。

请参照图6至图9所示的调节法兰，两端均采用可旋转调节法兰连接结构，区别在于，图6的两个法兰盘平行，并且法兰盘与管体10垂直；图7的两个法兰盘与管体之间具有倾斜角度；图8的两个法兰盘平行，并且法兰盘与管体之间具有倾斜角度；图9为转角法兰，即两个法兰盘相互垂直。

在使用时，本发明的调节法兰作为中间法兰使用，即用于连接两根待连接的管道，调节两根管道之间由于地势不平等原因带来的螺栓孔对不齐、两根管道之间具有间隙等安装误差。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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)

1.一种可旋转调节法兰连接结构，其特征在于，包括：

管体（10），所述管体（10）的端部外侧设有第一凸起（11）；

压块（20），所述压块（20）与所述第一凸起（11）抵接；

以及法兰盘（30），所述法兰盘（30）套设在所述压块（20）上，通过所述压块（20）限制所述法兰盘（30）的径向运动，所述法兰盘（30）的内部设有滚珠限位组件（40），所述滚珠限位组件（40）与所述压块（20）共同限制所述法兰盘（30）的轴向运动，使所述法兰盘（30）在所述压块（20）上转动。

2.根据权利要求1所述的可旋转调节法兰连接结构，其特征在于，所述压块（20）包括限位段（21）和固定段（22），所述限位段（21）与所述管体（10）的外侧壁接触，所述固定段（22）与所述第一凸起（11）连接，所述限位段（21）与所述固定段（22）之间形成台阶，对所述法兰盘（30）进行轴向限位。

3.根据权利要求2所述的可旋转调节法兰连接结构，其特征在于，所述限位段（21）与所述固定段（22）之间的连接处呈倾斜状。

4.根据权利要求2所述的可旋转调节法兰连接结构，其特征在于，所述压块（20）至少为两瓣，每一瓣对应的弧度不大于180°。

5.根据权利要求2所述的可旋转调节法兰连接结构，其特征在于，所述法兰盘（30）的内侧壁与所述限位段（21）接触，并且所述法兰盘（30）的内侧壁还设有与所述固定段（22）相配合的环槽（301）。

6.根据权利要求2所述的可旋转调节法兰连接结构，其特征在于，所述管体（10）的外侧还设有第二凸起（12），所述限位段（21）位于所述第一凸起（11）和第二凸起（12）之间，所述第二凸起（12）的外侧面与所述限位段（21）的外侧面齐平，并且所述第二凸起（12）与所述法兰盘（30）接触。

7.根据权利要求1至6任一项所述的可旋转调节法兰连接结构，其特征在于，所述滚珠限位组件（40）包括滚珠（41）以及堵头（42），所述法兰盘（30）与所述压块（20）相接触的位置设有呈环形的滚动槽（50），所述法兰盘（30）设有与所述滚动槽（50）连通的安装孔（51），所述滚珠（41）滚动设置在所述滚动槽（50）中，所述堵头（42）可拆卸地设置在所述安装孔（51）中，所述滚珠（41）从安装孔装入所述滚动槽（50），并通过所述滚珠（41）对所述法兰盘（30）进行轴向限位。

8.根据权利要求7所述的可旋转调节法兰连接结构，其特征在于，所述滚动槽（50）在所述法兰盘（30）和所述压块（20）上各占一半。

9.根据权利要求7所述的可旋转调节法兰连接结构，其特征在于，所述堵头（42）的末端与所述滚动槽（50）位于所述法兰盘（30）上的侧壁齐平，使所述滚珠（41）在所述滚动槽（50）中顺利滚动。

10.一种调节法兰，其特征在于，至少一端采用权利要求1至9任一项所述的可旋转调节法兰连接结构。

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