专利名称：用于交流特高压钢管塔的法兰和法兰组件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电 力设备，尤其涉及一种用于交流特高压钢管塔的法兰和法兰组件。
背景技术：
近年来，高电压等级输电线路的建设全面展开，随着电压等级的提高，钢管塔在特高压交流输电线路中得到了前所未有的应用。在特高压交流输电铁塔中采用钢管构件，不但可以减小塔身风载荷，提升承载力，还能充分均衡地发挥材料的性能，提高结构的稳定性。钢管塔主材的连接方式主要是法兰连接，法兰连接形式种类繁多，在钢管塔上的应用主要是有劲法兰(刚性法兰)和无劲法兰(柔性法兰)。图1和图2示出了现有技术的有劲法兰的结构。具体地，图1是有劲法兰的纵剖面图，图2是有劲法兰的俯视图。如图所示，有劲法兰包括具有多个螺栓孔5的圆环状法兰盘1和焊在法兰盘1上的多个垂直的片状加劲肋2，钢管3与法兰盘1和加劲肋2焊接在一起。有劲法兰刚度大，适用于高度与荷载均较大的塔桅结构以及对结构变形及挠度要求高的建筑和构筑物的主材节点连接。此外，有劲法兰受力后法兰变形小，螺栓受力简单。然而， 由于有劲法兰安装时焊接工作量大，大量焊接作业形成的焊接应力造成法兰盘的变形难以控制，加劲肋的设置妨碍了焊缝的检查，不容易保证焊缝质量。图3和图4示出了现有技术的无劲法兰的结构。具体地，图3是无劲法兰的纵剖面图，图4是无劲法兰的俯视图。如图所示，无劲法兰仅包括具有多个螺栓孔5的圆环状法兰盘1，钢管3与法兰盘1焊接在一起。因此，无劲法兰可减少焊接工作量，安装方便，法兰盘的平整度也更容易得到保证。当要求施工方便、结构外形美观以及结构变形及建筑物挠度要求不高的结构，可以采用无加劲肋的无劲法兰，例如构件长细比较大的钢管结构变电构架中法兰连接。然而，由于无劲法兰没有加劲肋，且螺栓受力复杂，容易产生较大的撬力， 使得受力后的法兰变形较大，影响法兰的承载能力。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种锻造的对焊带颈法兰和相应的法兰组件，这种法兰和法兰组件不仅焊缝质量容易保证、受力后撬力作用很小，容易安装，而且承载能力很高，从而解决了现有的两种法兰不能同时满足钢管主材连接焊缝质量、方便安装和具有很高承载力的要求的技术问题。根据本实用新型的一个方面，提供了一种用于交流特高压钢管塔的法兰，用于将所述钢管塔的钢管连接在一起，所述法兰包括具有多个螺栓孔的圆环状法兰盘，其特征在于，所述法兰还包括从所述圆环状法兰盘的中心处向上突起的空心颈部，所述颈部的内径和法兰盘的内径相同，从而共同形成一个圆柱形孔，所述颈部与所述法兰盘为一体的结构， 并且所述颈部具有圆筒状上部和厚度从法兰盘到圆筒状上部逐渐减小的下部。优选地，所述颈部的圆筒状上部的外径A为A = Φ+S-t，S为所述颈部的圆筒状上部的厚度，φ为钢管的外径，t为钢管的壁厚。优选地，所述颈部的圆筒状上部的厚度S为所述钢管的壁厚t的1. 4倍。
优选地，所述法兰的高度H为H = 2. 2XC+H1，C为所述法兰盘的高度、Hl为所述颈部的圆筒状上部的高度。优选地，所述颈部的下部在法兰盘上的跟部的直径N为N = [ (H-C-Hl) X TAN (15 X 3. 14/180) + (S_t) /2] X 2+ Φ。优选地，所述颈部的下部的厚度从法兰盘到圆筒状上部线性减小。根据本实用新型的另一个方面，提供了一种用于交流特高压钢管塔的法兰组件， 包括上述法兰和与所述法兰焊接在一起的钢管，所述法兰的颈部的圆筒状上部的顶端与钢管焊接在一起，从而形成一条对接的环形焊缝。根据本实用新型的锻造对焊带颈法兰作为一种新的法兰型式，综合了刚性法兰和柔性法兰的优点，使法兰自身的工艺统一、焊接质量有保证，也同时具有很高的承载能力。
图1和图2示出了现有技术的有劲法兰的结构。图3和图4示出了现有技术的无劲法兰的结构。图5示出了根据本实用新型实施例的法兰的纵剖面图。图6示出了根据本实用新型实施例的法兰的俯视图。图7示出了根据本实用新型实施例的法兰组件的连接状态图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。图5示出了根据本实用新型实施例的法兰的纵剖面图。图6示出了根据本实用新型实施例的法兰的俯视图。如图5和6所示，本实用新型的用于交流特高压钢管塔的法兰包括具有多个螺栓孔5的圆环状法兰盘1和从圆环状法兰盘1的中心处向上突起的空心颈部 2，所述颈部2的内径和法兰盘1的内径相同，从而共同形成一个圆柱形孔。所述颈部2与所述法兰盘1为一体的结构，即，在法兰的生产过程中，采用锻造的方法使法兰一次成型。所述颈部2具有圆筒状上部2-1和厚度从法兰盘1到圆筒状上部2-1逐渐减小的下部2-2。尽管图3中示出了颈部2的下部2-2的厚度从法兰盘1到圆筒状上部2-1线性减小的情况，本实用新型不限于此，本领域技术人员可以预期其它逐渐减小的形状。锻造的法兰的颈部较厚，比传统的法兰具有更高的刚度和承载力，受力时撬力作用很微小，便于现场施工安装。图7示出了根据本实用新型实施例的法兰组件的连接状态图。如图7所示，当所述法兰用于将钢管塔的钢管连接在一起时，所述法兰的所述颈部2的圆筒状上部2-1的顶端与钢管3焊接在一起，从而形成一条对接的环形焊缝4。因此，减少了传统刚性法兰中加劲肋焊缝的焊接工作，便于焊缝质量的检测和评估，焊缝质量容易得到保证。优选地，所述环形焊缝的质量等级为一级焊缝。在分别将上下两个法兰和各自的钢管焊接以形成上下两个法兰组件之后，再通过螺栓将上下两个法兰组件连接在一起，从而将上下两个钢管连接在一起。优选地，螺栓为 8. 8级普通粗制镀锌螺栓。所述法兰的颈部的圆筒状上部的外径A为A= Φ+S-t，S为所述颈部的圆筒状上部的厚度，Φ为钢管的外径，t为钢管的壁厚，以便所述颈部的圆筒状上部的顶端能够与钢管对接焊接在一起。所述颈部的圆筒状上部的厚度S为所述钢管的壁厚t的1. 4倍。当对接焊接时，所述钢管在所述颈部的圆筒状上部的顶端的基本上中心位置处与其对接。所述法兰的高度H为H = 2. 2XC+H1，C为所述法兰盘的高度、Hl为所述颈部的圆筒状上部的高度。所述颈部的下部在法兰盘上的跟部的直径N为N = [ (H-C-Hl) X TAN(15 X 3. 14/ 180)+ (S-t)/2] X 2+Φ。优选地，所述钢管和法兰的材质为Q345。根据本实用新型的锻造的对焊带颈法兰和相应的法兰组件综合了传统的刚性法兰和柔性法兰两者的优点，它不但具有刚性法兰的受力刚度大、相对变形小的特性，同时还像柔性法兰那样便于工厂生产及现场施工。所给出的对本实用新型的描述其目的在于示意和描述，并非是穷尽性的，也并非是要把本实用新型限定到所表述的形式。对于所属技术领域的普通技术人员来说，在不偏离本实用新型范围和精神的情况下，显然可以作出许多修改和变型。对实施例的选择和说明，是为了最好地解释本实用新型的原理和实际应用，使所属技术领域的普通技术人员能够明了，本实用新型可以有适合所要的特定用途的具有各种改变的各种实施方式。
权利要求1.一种用于交流特高压钢管塔的法兰，用于将所述钢管塔的钢管连接在一起，所述法兰包括具有多个螺栓孔的圆环状法兰盘，其特征在于，所述法兰还包括从所述圆环状法兰盘的中心处向上突起的空心颈部，所述颈部的内径和法兰盘的内径相同，从而共同形成一个圆柱形孔，所述颈部与所述法兰盘为一体的结构，并且所述颈部具有圆筒状上部和厚度从法兰盘到圆筒状上部逐渐减小的下部。
2.如权利要求1所述的用于交流特高压钢管塔的法兰，其特征在于，所述颈部的圆筒状上部的外径A为A= Φ+S-t，S为所述颈部的圆筒状上部的厚度，Φ为钢管的外径，t为钢管的壁厚。
3.如权利要求2所述的用于交流特高压钢管塔的法兰，其特征在于，所述颈部的圆筒状上部的厚度S为所述钢管的壁厚t的1. 4倍。
4.如权利要求3所述的用于交流特高压钢管塔的法兰，其特征在于，所述法兰的高度H 为H= 2.2XC+H1，C为所述法兰盘的高度、Hl为所述颈部的圆筒状上部的高度。
5.如权利要求4所述的用于交流特高压钢管塔的法兰，其特征在于，所述颈部的下部在法兰盘上的跟部的直径N为N = [(H-C-Hl)XTAN(15X3. 14/180) + (S-t)/2]X 2+ Φ。
6.如上述权利要求中的任何一个所述的用于交流特高压钢管塔的法兰，其特征在于， 所述颈部的下部的厚度从法兰盘到圆筒状上部线性减小。
7.一种用于交流特高压钢管塔的法兰组件，包括如上述权利要求中的任何一个所述的法兰和与所述法兰焊接在一起的钢管，所述法兰的颈部的圆筒状上部的顶端与钢管焊接在一起，从而形成一条对接的环形焊缝。
专利摘要本实用新型公开了一种用于交流特高压钢管塔的法兰和法兰组件，属于电力设备领域。所述法兰包括具有多个螺栓孔的圆环状法兰盘，所述法兰还包括在法兰盘的中心向上突起的颈部，所述颈部的内径和法兰盘的内径相同，从而共同形成一个圆柱形孔，所述颈部与所述法兰盘为一体的结构，并且所述颈部具有圆筒状上部和厚度从法兰盘到圆筒状上部逐渐减小的下部。所述法兰组件包括上述法兰和钢管，所述法兰的颈部的圆筒状上部的顶端与钢管焊接在一起，从而形成一条对接的环形焊缝。所述法兰和法兰组件不仅焊缝质量容易保证、受力后撬力作用很小，容易安装，而且承载能力很高，主要用于特高压交流输电线路中的钢管塔。
文档编号E04H12/08GK202090657SQ20102069033
公开日2011年12月28日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者傅鹏程, 包永忠, 吕宝华, 吴彤, 周来群, 张华 , 施菁华, 李喜来, 李盛龙, 王学明, 王虎长, 祝综生, 秦庆芝, 管顺清, 肖立群, 胡志义, 舒爱强, 董建尧, 谢玉洁, 陈冰野, 陈治, 马海云 申请人:中国电力工程顾问集团东北电力设计院, 中国电力工程顾问集团中南电力设计院, 中国电力工程顾问集团公司, 中国电力工程顾问集团华东电力设计院, 中国电力工程顾问集团华北电力设计院工程有限公司, 中国电力工程顾问集团西北电力设计院, 中国电力工程顾问集团西南电力设计院, 国家电网公司