一种管道连接法兰的制作方法

本发明属于流体管道连接技术领域，尤其涉及一种管道连接法兰。

背景技术：

法兰作为用于连接的零件，即会用于轴与轴之间的相互连接，也会用于管道之间的管端连接，还会应用于设备的进出口位置，以对两个设备进行连接。

法兰连接作为一种可拆连接，由于使用方便，能够承受较大的压力，广泛应用于工业生产中，是管道施工的重要连接方式。在现有结构形式的法兰中，通常会在法兰的四周开设用于进行螺栓配合的通孔，同时在两片法兰之间设置衬垫密封，利用螺栓将两片法兰进行紧连。但是，现有这种采用螺栓进行紧连的法兰，在拆装使用过程中需要对所有螺栓依次进行拆装操作，使得拆装过程中会耗费大量时间，使用极其不便。

技术实现要素：

针对现有螺栓紧连方式法兰在使用过程中存在的不便问题，本发明提出了一种管道连接法兰。

该管道连接法兰，包括公法兰和母法兰；所述公法兰，具有锁定台，解锁杆和解锁杆弹性件；所述锁定台位于所述公法兰的法兰端，所述锁定台上设有锁定槽；所述解锁杆贯穿所述公法兰，一端作为解锁端延伸至所述锁定台的端面，另一端作为驱动端位于所述公法兰的连接端，并且所述解锁杆能够相对于所述公法兰进行相对往返滑动；所述解锁杆弹性件的一端与所述公法兰的本体接触，另一端与所述解锁杆接触，以驱动所述解锁杆向所述公法兰的连接端移动；所述母法兰，具有锁定孔，锁定销、锁定销弹性件、解锁销和解锁销弹性件；所述锁定孔位于所述母法兰的法兰端，用于容纳所述锁定台；所述锁定销沿所述锁定孔的径向与所述母法兰的本体进行滑动连接，所述锁定销弹性件的一端与所述母法兰的本体接触，另一端与所述锁定销接触，以驱动所述锁定销伸入所述锁定孔；所述解锁销沿所述锁定孔的轴向与所述母法兰的本体进行滑动连接，并且位于所述锁定孔的底面；所述解锁销弹性件的一端与所述母法兰的本体接触，另一端与所述解锁销接触，以驱动所述解锁销伸入所述锁定孔；所述锁定销与所述解锁销关联移动；其中，所述锁定销伸入所述锁定孔时，所述解锁销伸入所述锁定孔；所述解锁销移出所述锁定孔时，所述锁定销移出所述锁定孔。

优选的,所述母法兰还具有解锁链；所述解锁链的一端与所述锁定销连接，另一端与所述解锁销连接，用于所述锁定销与所述解锁销之间的关联移动。

优选的,所述母法兰还具有安全组件；所述安全组件设置在所述锁定销位于所述锁定槽内时所述解锁杆与所述解锁销之间的位置，以控制所述解锁杆与所述解锁销的接触。

进一步优选的，所述安全组件包括安全销和安全销弹性件；所述安全销沿所述锁定孔的径向与所述母法兰的本体进行滑动连接，所述安全销弹性件的一端与所述安全销接触，另一端与所述母法兰的本体接触，以驱动所述安全销的限位端移出所述锁定孔；流经所述母法兰的介质与所述安全销接触，以驱动所述安全销伸入所述锁定孔。

优选的，所述母法兰还具有定位销，所述锁定销上设有定位槽；所述定位销与所述母法兰的本体进行滑动连接，以能够伸入所述定位槽中将所述锁定销定位在移出所述锁定孔的位置。

进一步优选的，所述母法兰还具有滑块和滑块弹性件；所述滑块沿所述锁定孔的径向与所述母法兰进行滑动连接，所述滑块弹性件的一端与所述滑块接触，另一端与所述母法兰的本体接触，以驱动所述滑块伸入所述锁定孔中；相较于所述锁定销，所述滑块更靠近所述锁定孔的孔口位置；所述滑块与所述定位销关联移动，其中当所述滑块伸入所述锁定孔时，所述定位销移出所述定位槽。

进一步优选的，所述母法兰还具有定位销弹性件和定位链；所述定位销弹性件位于所述定位销和所述母法兰的本体之间，以驱动所述定位销伸入所述定位槽；所述定位链的一端与所述定位销连接，另一端与所述滑块连接，用于所述滑块与所述定位销之间的关联移动。

优选的，所述解锁杆的解锁端设有导向斜面。

进一步优选的，所述解锁杆弹性件能够驱动所述解锁杆的解锁端移动至与所述锁定台的端面贴合。

优选的，所述锁定台采用环形台结构，所述锁定孔采用环形孔，并且所述公法兰上设有多个解锁杆和多个解锁杆弹性件，所述母法兰上设有与所述解锁杆对应的所述锁定销、所述锁定销弹性件、所述解锁销和所述解锁销弹性件。

采用本发明的管道连接法兰进行管道之间的连接时，具有以下有益技术效果：

1、在本发明的管道连接法兰中，将公法兰的锁定台插入母法兰的锁定孔过程中，利用母法兰上锁定销与锁定台上锁定槽之间的连接，直接形成对公法兰与母法兰之间的连接，而在对解锁杆相对于公法兰的驱动使解锁杆带动解锁销进行移动，就可以解除锁定销与锁定槽之间的连接，使公法兰可以相对于母法兰进行移动，从而将公法兰与母法兰断开，实现该管道连接法兰的快速连接和断开，大大提高对该管道连接法兰使用的便捷性。

2、在本发明的管道连接法兰中，通过在母法兰上设置与流经母法兰高压介质相关的安全组件，利用高压介质流经母法兰时将安全组件驱动至解锁杆与解锁销之间，从而防止高压介质流经母法兰过程中解锁杆与解锁销意外接触而使公法兰和母法兰发生的断开，从而提高该管道连接法兰在使用过程中的安全可靠性。

附图说明

图1为本实施例管道连接法兰中公法兰与母法兰连接时的结构示意图；

图2为本实施例管道连接法兰中公法兰与母法兰断开时的结构示意图；

图3为本实施例管道连接法兰中公法兰的结构示意图；

图4为本实施例管道连接法兰中母法兰的结构示意图；

图5为沿图2中i处的局部结构放大示意图；

图6为沿图4中ii处的局部结构放大示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细介绍。

结合图1至图6所示，在本实施例的管道连接法兰中，包括公法兰1和母法兰2。其中，公法兰1的一端为连接端，用于与外接的管道进行连接，另一端为法兰端，用于与母法兰2进行连接。母法兰2的一端为连接端，用于与外接的管道进行连接，另一端为法兰端，用于与公法兰1进行连接。

公法兰1，具有锁定台11，解锁杆12和解锁杆弹性件121。其中，锁定台11位于公法兰1的法兰端，锁定台11上设有径向的锁定槽111。解锁杆12沿公法兰1的轴向贯穿整个公法兰1，一端作为解锁端延伸至锁定台11的端面，另一端作为驱动端位于公法兰1的连接端，并且解锁杆12能够相对于公法兰1进行相对往返滑动。解锁杆弹性件121的一端与公法兰1的本体接触，另一端与解锁杆12接触，以驱动解锁杆12向公法兰1的连接端移动。

母法兰2，具有锁定孔21，锁定销22、锁定销弹性件221、解锁销23和解锁销弹性件231。其中，锁定孔21位于母法兰2的法兰端，并且沿所述母法兰2的轴向开设用于容纳锁定台11。锁定销22沿锁定孔21的径向与母法兰2的本体进行滑动连接，锁定销弹性件221的一端与母法兰2的本体接触，另一端与锁定销22接触，以驱动锁定销22伸入锁定孔21内。解锁销23沿锁定孔21的轴向与母法兰2的本体进行滑动连接，并且位于锁定孔21的底面。解锁销弹性件231的一端与母法兰2的本体接触，另一端与解锁销23接触，以驱动解锁销23伸入锁定孔21内。

同时，锁定销22与解锁销23之间为关联移动设置。其中，当锁定销22伸入锁定孔21时，解锁销23同时伸入锁定孔21中。当解锁销23移出锁定孔21时，则锁定销22移出锁定孔21。

此时，在将公法兰中的锁定台插入母法兰中锁定孔内部的过程中，当锁定槽移动至锁定销所在位置时，锁定销在锁定销弹性件的驱动下相对于锁定孔进行径向移动而伸入锁定槽中就可以形成对锁定台和锁定孔之间相对移动的锁定，从而完成对公法兰和母法兰之间的连接。在公法兰和母法兰完成连接的情况下，再相对于公法兰驱动解锁杆克服解锁杆弹性件而向锁定孔的底面方向进行移动过程中，当解锁杆的解锁端与解锁销形成接触并带动解锁销克服解锁销弹性件而移出锁定孔时，锁定销同时移出锁定孔，即锁定销从锁定槽中移出，从而解除对公法兰和母法兰之间的移动限定，此时就可以对公法兰进行外拉，将锁定台从锁定孔中拔出，使公法兰和母法兰断开连接。

其中，在本实施例中，解锁杆弹性件、锁定销弹性件和解锁销弹性件均采用最常见的螺纹弹簧结构，当然在其他实施例中，根据设计和使用要求，也可以采用其他形式的弹性件，例如碟簧，以满足对解锁杆、锁定销和解锁销进行驱动控制的要求即可。

优选的，在本实施例中，母法兰2上设有一个解锁链24。解锁链24采用柔软的低弹性绳，并且解锁链24一端与锁定销22进行轴向连接，另一端与解锁销23进行轴向连接。此时，利用解锁链对锁定销和解锁销的连接，就可以在解锁销克服解锁销弹性件而移动的过程中带动锁定销克服锁定销弹性件进行移动，以及在解锁销弹性件驱动解锁销移动过程中锁定销弹性件也就可以驱动锁定销进行移动，从而达到对锁定销与解锁销之间的关联移动。

同样，在其他实施例中，针对锁定销和解锁销之间距离较长的情况，可以采用其他方式进行锁定销和解锁销之间的关联移动设置，以避免解锁链长度过长或走向复杂时可能出现的卡涩，例如采用电磁铁对锁定销进行驱动控制时，借助位置传感器对解锁销的移动情况进行检查，并发送信号至控制锁定销的电磁铁进行动作，从而达到电气关联控制的效果。

结合图1至图6所示，在本实施例的母法兰2上还具有安全组件25。其中，安全组件25设置在锁定销22位于锁定槽111内时解锁杆12与解锁销23之间的位置，即安全组件25位于公法兰1和母法兰2处于连接状态时解锁杆12与解锁销23之间的位置，以限制解锁杆12与解锁销23之间的直接接触。

此时，借助位于解锁杆与解锁销之间的安全组件，使解锁杆无法随时可以相对于公法兰移动而与解锁销形成接触，从而对公法兰和母法兰的断开形成限制，避免对解锁杆误操作而可能发生公法兰和母法兰之间的错误断开，尤其是在流经公法兰和母法兰之间介质为高压或有害介质的情况下，提高该连接法兰使用的安全性。

在本实施例中，针对公法兰和母法兰之间流经高压介质情况下的意外断开，将安全组件25设计为具有安全销251和安全销弹性件252的结构形式。其中，安全销251沿锁定孔21的径向与母法兰2的本体进行滑动连接，并且沿锁定孔21的轴向，安全销251位于解锁销23伸入锁定孔21后的前端位置。安全销弹性件252采用螺纹弹簧件，并且安全销弹性件252的一端与安全销251接触，另一端与母法兰2的本体接触，以驱动安全销251的限位端移出锁定孔21而解除对解锁杆12与解锁销23之间形成接触的限制，而流经母法兰2的介质与安全销251的另一端形成接触，以驱动安全销251克服安全销弹性件252的作用力而伸入锁定孔21，从而形成对解锁杆12与解锁销23之间接触的限制。

此时，利用流经母法兰中介质压力与安全销弹性件分布对安全销形成的作用力，达到对安全销相对于母法兰相对滑动的控制，并且在母法兰中流经介质处于高压状态时，使安全销克服安全销弹性件伸入锁定孔中，从而对解锁杆与解锁销的接触保持限制，直至流经母法兰的介质压力降低至安全销弹性件可以驱动安全销从锁定孔中移出。这样，就可以达到根据流经母法兰介质的压力大小变化对安全组件的自动控制，从而避免在该管道连接法兰中流经高压介质时公法兰和母法兰的断开，提高该管道连接法兰的使用安全性。

同样，在其他实施例中，根据设计和使用工况的不同，也可以采用其他形式的安全组件对公法兰和母法兰的断开进行限制，以达到该法兰在不同工况中使用的安全可靠性。

结合图1至图6所示，在本实施例的母法兰2上还具有定位销26，同时在锁定销22上设有朝径向开设的定位槽222。其中，定位销26与母法兰2的本体进行滑动连接，以能够伸入定位槽222中将锁定销22定位在移出锁定孔21的位置，即将锁定销22限位在解除公法兰1和母法兰2移动限制的位置，使公法兰1和母法兰2保持在可以相对移动的状态。

此时，在通过解锁杆推动解锁销移动而使锁定销从锁定槽中移出时，就可以由定位销对锁定销进行位置固定，从而保证在锁定台移出锁定孔之前锁定销不会再次伸入锁定孔中而形成对锁定台移出锁定孔产生干扰。这样，相较于没有定位销的设置时，在解锁杆推动解锁销移动而使锁定销移出锁定槽之后，需要在保持锁定杆与解锁销接触不动的情况下，先将锁定台移出锁定孔或者最起码要是锁定槽移至错开锁定销所在位置之后才能松开对解锁杆作用力的情况，通过对定位销的设置，可以在解锁杆推动解锁销移动而使锁定销移出锁定槽之后，直接使解锁杆在解锁杆弹性件作用下进行自动复位而脱离与解锁销的接触，之后再将锁定台从锁定孔中拔出即可，从而大大提高对公法兰和母法兰断开操作的便捷性。

进一步，在本实施例的母法兰2上还设有滑块27和滑块弹性件271。其中，滑块27沿锁定孔21的径向与母法兰2进行滑动连接，滑块弹性件271的一端与滑块27接触，另一端与母法兰2的本体接触，以驱动滑块27伸入锁定孔21中。同时，相较于锁定销22，滑块27更靠近锁定孔21的孔口位置，并且滑块27与定位销26之间为关联移动设置，即当滑块27伸入锁定孔21时，定位销26移出定位槽222。

此时，在锁定台完全移出锁定孔时，滑块就会在滑块弹性件的驱动作用下伸入锁定孔中，使定位销同时移出定位槽，从而解除对锁定销的限定，使锁定销在锁定销弹性件的作用下伸入锁定孔中，达到对锁定销限位的自动解除效果。

其中，在本实施例的母法兰2中还设有定位销弹性件261和定位链28，并且在定位销26的端部设有导向斜面262。定位销弹性件261采用螺纹弹簧结构，并且位于定位销26和母法兰2的本体之间，以驱动定位销26移动并伸入定位槽222，而定位链28采用柔软的低弹性绳，并且一端与定位销26进行轴向连接，另一端与滑块27进行轴向连接，导向斜面262朝向锁定孔21的方向，用于与锁定销22形成接触而在锁定销22的驱动下克服定位销弹性件261进行移动。

此时，滑块和定位销之间的移动关联与锁定销和解锁销之间的移动关联相同，利用定位链对滑块和定位销的连接，就可以在滑块弹性件驱动滑块而移动的过程中带动定位销克服定位销弹性件而移动，从而达到对滑块与定位销之间的关联移动。

结合图3所示，在本实施例解锁杆12的解锁端设有导向斜面122。此时，在将锁定台插入锁定孔的过程中，利用解锁杆上的导向斜面就可以对滑块和定位销形成径向驱动力，从而保证锁定台可以快速方便的插入锁定孔中，提高对公法兰和母法兰连接操作的便捷性。

进一步，在滑块中靠近锁定孔开口的一端也设有导向斜面，从而进一步提高锁定台穿过滑块的便捷性，避免锁定台相对于锁定孔移动过程中的卡顿，提高公法兰和母法兰连接的流畅度。

再进一步，在本实施例中，还对解锁杆与锁定台之间的位置关系进行了优化，使解锁杆弹性件驱动解锁杆相对于公法兰进行移动而至移动终端位置时，解锁杆的解锁端正好与公法兰形成贴合，从而消除锁定台与解锁杆之间沿锁定孔轴向的间隙。这样，在锁定台相对于锁定孔移动的过程中，可以使滑块和锁定销始终保持在移出锁定孔的状态，避免滑块或锁定销伸入锁定台与解锁杆之间的间隙而影响锁定台相对于锁定孔的往返移动，从而保证公法兰与母法兰之间连接操作和断开操作的顺利进行。

此外，在本实施例中，将锁定台设计为环形台结构，将锁定孔设计为环形孔结构，并且在公法兰上设置了多个沿圆周方向均布的解锁杆和多个解锁杆弹性件，同时在母法兰上也设置了多个与解锁杆对应的锁定销、锁定销弹性件、解锁销和解锁销弹性件。这样，在进行公法兰和母法兰之间的连接时，就可以形成多点连接，从而提高公法兰与母法兰之间连接的稳定性和可靠性。同样，在其他实施例中，根据设计和使用情况的不同，也可以对公法兰与母法兰之间连接点的数量和位置进行调整，从而达到相应的连接效果。

结合图1至图6所示，采用本实施例的连接法兰进行不同管道之间的连接操作时，具体操作如下：

将公法兰1的连接端与其中一个待连接管道进行连接，连接方式可参考常规法兰与管道的连接方式，在本实施例中不作特殊限制。同时，将母法兰2的连接端与另外一个待连接管道进行连接，其连接方式同样参考常规法兰与管道的连接方式，在本实施例中不作特殊限制。

在进行公法兰1和母法兰2之间的连接之前，解锁杆12在解锁杆弹性件121的作用下，使解锁杆12的解锁端保持在与锁定台11的自由端贴合位置。滑块27在滑块弹性件271的作用下伸至锁定孔21中，定位销26在定位链28的拉力作用下克服定位销弹性件261而移出定位槽222，同时解锁销23在解锁销弹性件231的作用下伸至锁定孔21中，解锁链24移向锁定销22的方向，使锁定销22在锁定销弹性件221的作用下伸至锁定孔21中。同时，安全销251在安全销弹性件252的作用下移出锁定孔21。

对公法兰1与母法兰2进行连接时，在锁定台11插入锁定孔21的过程中，首先，解锁杆12上的导向斜面122与滑块27上的导向斜面形成接触，对滑块27进行沿锁定孔21径向的移动驱动，使锁定台11穿过滑块27；接着，解锁杆12上的导向斜面122再与锁定销22形成接触，并对锁定销22进行沿锁定孔21径向的移动驱动，使锁定台11可以继续进行移动，待锁定槽111随锁定台11移动至与锁定销22对齐的位置时，锁定销22在锁定销弹性件221的作用下伸入锁定槽111中，从而形成对锁定台11与锁定孔21之间相对移动的限定，完成对公法兰1和母法兰2之间的连接操作。

在完成法兰连接的管道内进行高压介质传输时，流经母法兰2中的高压介质对安全销251形成作用力并克服安全销弹性件252而驱动安全销251进行移动，使安全销251伸直锁定孔21中解锁杆12和解锁销23之间的位置，从而形成对解锁杆12与解锁销23之间直接接触的限制。

对公法兰1与母法兰2进行断开时，首先，对流经母法兰2的介质进行压力释放，使安全销251失去高压介质的作用力而在安全销弹性件252的作用下移出锁定孔21，从而解除对解锁杆12与解锁销23直接接触的限制；接着，推动解锁杆12克服解锁杆弹性件121的作用力而相对于公法兰1进行移动，使解锁杆12移动至与解锁销23形成接触，并进一步推动解锁杆12带动解锁销23克服解锁销弹性件231的作用力而移出锁定孔21，与此同时，通过解锁链24由解锁销23带动锁定销22克服锁定销弹性件221的作用力而移出锁定槽111，从而解除锁定销22对锁定台11在锁定孔21内的移动。其中，在锁定销22移出锁定槽111的过程中，先与定位销26的导向斜面262形成接触并驱动定位销26克服定位销弹性件261而进行移动，待锁定销22移动至定位槽222与定位销26对齐时，定位销26在定位销弹性件261的作用下伸入定位槽222中，从而将锁定销22固定在移出锁定槽111的位置。然后，将锁定台11从锁定孔21内拔出，在此过程中，解锁杆12在解锁杆弹性件121的作用下自动恢复移动至与锁定台11端面贴合的位置，从而完成对公法兰1和母法兰2的断开操作。