法兰连接组件、管路结构及空调机组的制作方法

1.本公开涉及法兰技术领域，尤其涉及一种法兰连接组件及空调机组。


背景技术：

2.法兰，又叫法兰凸缘盘或突缘，是轴与轴之间相互连接的零件，主要用于管端之间的连接；也可以设置在设备进出口上用于连接两个设备。法兰连接组件或法兰接头，是指由两个法兰连接构成的用于连接和密封管路的可拆连接结构。
3.现有技术中，空调机组由于冷媒或水的系统循环，存在大量管路连接，而在钢管的连接上业内普遍采用国标hg/t 20592法兰加垫片密封的形式，具体连接形式为法兰-垫片-法兰，且仅依靠轴向螺栓固定，在遇到一定程度震动的情况下，可能会出现螺栓变形或断裂、法兰移位等情况，存在密封面泄漏风险。


技术实现要素：

4.本公开的目的在于提供一种法兰连接组件，以解决现有法兰连接仅仅依靠轴向螺栓固定，在遇到一定程度震动的情况下，可能会出现螺栓变形或断裂、法兰移位等情况，存在密封面泄漏风险的问题。
5.为实现上述目的，在本公开的一个方面，提供一种法兰连接组件，包括：第一法兰基块、第二法兰基块；所述法兰连接组件还包括卡套，所述卡套的第一斜面与第一法兰基块及所述卡套的第二斜面与第二法兰基块进行预紧配合以限制其水平方向的移动，
6.所述第一斜面与第一法兰基块径向方向形成夹角为φ1，所述第二斜面与第二法兰基块径向方向形成夹角为φ2，所述夹角φ1范围为8
°
～20
°
，所述夹角φ2范围为8
°
～20
°
。
7.优选地，所述夹角φ1和所述夹角φ2相等。
8.优选地，所述夹角φ1和夹角φ2均为10～15
°
。
9.优选地，所述第一法兰基块上设置第一密封面和第一非密封面，所述第二法兰基块上设置第二密封面和第二非密封面，所述第一密封面上设置至少两个第一凸起，所述第二密封面上设置至少两个第一凹槽，所述第一凸起与所述第一凹槽相配合以限制所述第一法兰基块和所述第二法兰基块前后、上下方向的相对移动。
10.所述卡套(6)的第一斜面与所述第一法兰基块(5)的第一非密封面(52)进行配合,所述卡套(6)的第二斜面与第二法兰基块(4) 的第二非密封面(42)进行配合，以限制所述第一法兰基块(5)和所述第二法兰基块(4)水平方向的相对移动。
11.优选地，所述第一非密封面上设置有第一加强筋，所述第二非密封面上设置有第二加强筋，第一加强筋与所述卡套第一斜面及第二加强筋与第二斜面进行预紧配合以限制其水平方向的相对移动，所述第一加强筋用于增加所述第一法兰基块与连接管焊接长度，所述第二加强筋用于增加所述第二法兰组件与连接管焊接长度，提升连接管焊接强度。
12.优选地，所述第一加强筋的数量为1-4，第二加强筋的数量为1-4。优选地，所述卡
套上设有至少两个第一定位孔，所述第一法兰基块与所述第二法兰基块还具有与所述卡套对应的第二定位孔；还包括定位销，所述定位销通过所述第一定位孔和第二定位孔将所述卡套和所述第一法兰基块、第二法兰基块定位。
13.优选地，所述卡套的数量为1-4。
14.优选地，所述第一法兰基块和所述第二法兰基块之间设置有密封橡胶圈。
15.在本公开的一个方面，提供了一种管路结构，包括第一管路和第二管路，所述第一管路和所述第二管路通过前述法兰连接结构连接。
16.在本公开的一个方面，提供了一种空调机组，所述空调机组包括中连所述管路结构，所述管路结构用于流通冷媒或冷冻水。
17.因此，根据本公开实施例，在法兰连接组件遇到一定程度震动的情况下，通过在法兰连接组件上设置卡套以限制两法兰基块间水平相对位移，以防止螺栓发生轴向拉伸断裂；在两法兰基块密封面上设置凹凸配合结构，限制两法兰基块间水平前后、上下相对位移，以防止螺栓发生弯曲、变形，进一步的，通过本公开实施例，还可以提升两法兰基块间的密封性。
附图说明
18.构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
19.参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
20.图1是现有技术中的法兰连接组件的结构示意图；
21.图2是现有技术中的法兰连接组件的爆炸示意图；
22.图3是本公开中的法兰连接组件的爆炸示意图；
23.图4是根据本公开法兰连接组件的一些实施例的结构示意图；
24.图5是根据本公开法兰连接组件的一些实施例的法兰基块示意图；
25.附图标记如下，螺母1、弹垫2、平垫3、第二法兰基块4、第二加强筋41、第一凹槽44、第二非密封面42、第二密封面45、第一法兰基块5、第一加强筋51、第一非密封面52、第一凸起53、第一密封面55、卡套6、第一定位孔61、第二定位孔62、定位销7、垫片8、密封橡胶圈9、连接管10、螺栓11、法兰12。
26.应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。
具体实施方式
27.现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
28.本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重
要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
29.在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。
30.本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
31.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
32.如图1和图2所示，现有技术中的法兰连接组件，包括法兰12、垫片8、连接管10、螺栓11、平垫3、弹垫2，其密封连接方式为连接管10与法兰12通过焊接两侧相交处紧固在一起，两个法兰12中间为垫片8，螺母1、弹垫2、平垫3及螺栓11通过螺纹连接使两个法兰5夹紧垫片8。使用相应工具对螺栓11打对应力矩，使垫片8承受相应的面压，从而达到密封要求。
33.因此，民用冷水机组上的法兰组件连接形式较为简单，其连接形式为法兰12-垫片8-法兰12，连接管10与法兰12的焊接仅依靠法兰 12两侧圆环焊缝，且国标法兰的密封面为光滑平面，仅依靠螺栓11 螺母1紧固，无其他紧固约束。遇震时，振动通过地面传达到冷水机组，机组在空间的x-y-z方向(即对应的左右、前后、上下方向)上都会产生一定频率和振幅的振动。
34.此时，法兰连接处的振动将集中在螺栓11及法兰与连接管10的圆环焊接处，容易发生螺栓11螺纹变形失效、螺栓11断裂及连接管 10与法兰的焊缝裂开等会造成冷水机组系统泄漏的事故。
35.如图3所示，本公开实施例提供了一种法兰连接组件及空调机组，能够防止螺栓11变形或断裂、法兰移位等情况，避免密封面泄漏风险。
36.该法兰连接组件，包括：第一法兰基块5、第二法兰基块4，法兰连接组件还包括卡套6，卡套6的第一斜面与所述第一法兰基块5进行配合,卡套6的第二斜面与第二法兰基块4进行配合，以限制其水平方向的相对移动。
37.在预紧过程中，通过对卡套6施加向下的力，使卡套6向下运动，卡套6内侧的第一斜面对第一法兰基块5产生斜向下的力f1,对法兰的 x方向的力为f
x1
＝cosφ1f1，第二斜面对第二法兰基块4产生斜向下的力f2,对法兰的x方向的力为f
x2
＝cosφ2f2，根据预先函数在0到 90度区间呈曲线下降趋势，夹角越小，f
x
越大，第一法兰基块5与第二法兰基块4在水平方向上的力越大，对在x方向的相对运动限制作用越强。
38.如图4所示，卡套6的第一斜面与第一法兰基块5径向方向形成夹角为φ1，φ1为8
°
～20
°
；卡套6的第二斜面与第二法兰基块4径向方向形成夹角为φ2，φ2为8
°
～20
°
。
39.由于紧固力在x方向的分力fx不能超过密封垫片的承压范围，因此卡套的斜面与
法兰的径向方向形成的夹角应大于等于8
°
。当第一法兰基块和第二法兰基块因震动欲产生x方向的相对运动时，卡套将压紧第一法兰基块、垫片和第二法兰基块。
40.然而发生震动时，除了两个法兰之间可能存在因相对位移产生的泄漏问题外，法兰与管路的焊接处也可能发生密封泄漏。基于此情况，法兰的径向方向上也需要一定的紧固力以避免法兰与管路焊接处的断裂，但径向分力如果过大会对焊接处造成额外的断裂风险，因此，卡套的斜面与法兰的径向方向形成的夹角应小于等于8
°
41.优选地，卡套的斜面与法兰的径向方向形成的夹角为15
°
。此时，卡套对于法兰在轴向上的紧固力为fx＝fcos15
°
，在径向上的紧固力 fz＝fsin15
°
，卡套可以同时对两个法兰之间、法兰与管路之间进行压靠，保证整个法兰连接组件在轴向和径向上的密封可靠性。
42.作为一种优选的实施方式，在本实施例的技术方案中，夹角φ1和夹角φ2相等。这样在预紧时，卡套可以平衡地压靠第一和第二法兰基块。
43.作为一种优选的实施方式，在本实施例的技术方案中，夹角φ1和夹角φ2均为8
°
。此时，在垫片的承压范围内，卡套对法兰连接组件在轴向上的紧固程度是最强的。
44.如图5所示，在实施例一的技术方案中，第一法兰基块5上设置第一密封面55和第一非密封面52，第二法兰基块4上设置第二密封面45和第二非密封面42，第一密封面55上设置至少两个第一凸起53，第二密封面45上设置至少两个第一凹槽44，第一凸起53与所述第一凹槽44相配合以限制第一法兰基块5和所述第二法兰基块4前后、上下方向的相对移动。
45.卡套6的第一斜面与第一法兰基块5的第一非密封面52进行配合, 所述卡套6的第二斜面与第二法兰基块4的第二非密封面42进行配合，以限制所述第一法兰基块5和所述第二法兰基块4水平方向的相对移动。因此，保证整个法兰连接组件在水平、前后和上下方向上的密封可靠性。
46.为了限制第一法兰基块5与第二法兰基块4在y-z(即前后、上下方向)两个方向的移动，将第一法兰基块5的第一密封面55上均匀分布设置有凹槽和凸起，第二法兰基块4的第二密封面45均匀分布设置与第一法兰基块5相匹配的凹槽与凸起，即第一法兰基块5的第一密封面55凹槽与第二法兰的第二密封面45上的凸起相配合，第一法兰基块5的第一密封面55的凸起与第二法兰基块4的第二密封面45 上的凹槽相配合，来限制法兰在y-z(即前后、上下方向)两个方向的移动，第一凸起53形状包括但不限于扇形，矩形，梯形，水滴形，波浪形，第一凹槽44形状包括但不限于扇形，矩形，梯形，水滴形，波浪形，降低了法兰密封面泄漏的风险，提高了冷水机组的抗震可靠性。
47.如图3所示，在实施例一的技术方案中，第一非密封面52上设置有第一加强筋51，第二非密封面42上设置有第二加强筋41，第一加强筋51与卡套6第一斜面及第二加强筋41与卡套6第二斜面进行预紧配合以限制其在x轴方向(即水平方向)的相对移动，进一步的在与管路的焊接上强度得到提高，不容易出现连接管10与法兰焊缝裂开的情况。
48.如图3所示，作为一种优选的实施方式，在本实施例的技术方案中，第一加强筋51数量为1-4，第二加强筋41的数量为1-4。
49.在法兰焊接过程中，加强筋数量越多，焊接面难度越大，焊接不好的话，会造成泄漏在同时考虑焊接难度和焊接强度的情况下，加强筋数量不宜过多，第一加强筋51数量优选为2个，第二加强筋41数量优选为2个。
50.如图3所示，在实施例一的技术方案中，卡套6上设有至少两个第一定位孔61，第一
法兰基块5与第二法兰基块4还具有与卡套6对应的第二定位孔62；还包括定位销7，定位销7通过第一定位孔61和第二定位孔62将卡套6和第一法兰基块5、第二法兰基块4定位。
51.为了将卡套6与第一法兰基块5、第二法兰基块4准确定位，在卡套6上设置定位孔，优选为2个，并且在第一法兰基块5、第二法兰基块4上设置与卡套6对应数量与对应位置的定位孔，卡套6通过定位销7与第一法兰基块5、第二法兰基块4进行定位，防止卡套6 与法兰预紧时错位。
52.如图4所示，在实施例一的技术方案中，卡套6的数量为1-4。
53.为了将卡套6与第一法兰基块5、第二法兰基块4更有效的预紧，卡套6越多预紧效果越好，但相应的成本也越高，卡套6数量优选为 2个。
54.如图4所示，在实施例一的技术方案中，第一法兰基块5和第二法兰基块4之间设置有密封橡胶圈9。
55.为了提升第一基块与第二法兰基块4预紧之后密封效果，在第一法兰基块5的第一密封面55与第二法兰基块4的第二密封面45安装面增加密封装置，此处对密封装置不做限制，优选为密封橡胶圈9。
56.上述法兰连接组件的各实施例可应用于各类具有法兰的设备，例如空调冷水机组。因此，本公开也提供了一种空调机组，包括前述法兰连接组件的任一实施例。
57.至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
58.虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。