一种内外双圈双层刚性法兰节点的制作方法

1.本实用新型属于输电钢管塔架、建筑等技术领域，具体涉及一种内外双圈双层刚性法兰节点。


背景技术：

2.随着特高压线路的规划建设和同塔多回路技术的应用，使得输电铁塔外负荷载成倍增加，铁塔结构也趋于大型化。钢管塔具有结构形式简单，整体刚度大，承载力性能好的优点，适合在荷载较大的铁塔中运用。在大荷载铁塔中推广运用钢管塔可有效降低塔重，减小杆塔根开，压缩线路走廊，减少拆迁和植被破坏。闭合圆截面钢管具有空气流动性能好，受力各向同性，抗扭性能好，稳定承载力高，抗弯刚度大，抗腐蚀效果比开口截面好，且加工便利，视觉效果好等优点。钢管构件被广泛运用于电力、冶金、石油、化工、邮电等行业，尤其在广电系统，从四边形到八边形，200m～300m高的广播电视塔，钢管结构的应用已相当普遍，并成为电视塔的主要结构形式。
3.从国外的设计经验来看，国外发达国家大负荷杆塔大部分采用钢管塔结构。从上个世纪90年代开始，日本已经在高压和特高压工程中使用钢管塔结构，在1000kv特高压线路及输电高塔中则全部采用该结构体系，并开展了关于钢管塔工程应用的试验研究和理论分析；韩国在750kv输电线路上也大量采用了钢管塔。钢管塔在我国输电铁塔中的应用起步相对较晚，国内的钢管塔结构多使用在大跨越、500kv双回路输电铁塔及部分变电构架中，1000kv双回特高压输电线路全部采用了钢管塔结构。
4.输电钢管塔主材连接通常采用法兰节点，典型螺栓-法兰连接方式由螺栓组件、法兰盘及垫圈等组成。常用法兰形式有刚性法兰、柔性法兰及锻造带颈法兰。刚性法兰具有较好的连接刚度和承载力特性，但是其焊接工作量大，加劲肋焊接均为手工焊，节点局部存在较大的焊接残余应力；柔性法兰盘面连接刚度较小，盘面变形较大，一般被用作较次要杆件节点；锻造带颈法兰的连接钢管与带颈对焊法兰的颈口直径、壁厚基本一致，通过对接焊缝连接，带颈法兰带有一段直颈段和变坡段，使法兰受力协调、构造更加合理，改善无加劲法兰的受力性能和连接刚度，若设计合理带颈法兰的连接刚度介于无加劲法兰和有加劲法兰之间。锻造带颈法兰连接无需焊接加劲肋，对接焊缝可采用机械焊，这样既可以解决有加劲法兰加劲肋手工施焊的繁重工作，提高制作效率和机械化效率。
5.对于上述几种法兰型式，节点连接螺栓的主要承受拉力和剪力的复合荷载作用，导致螺栓规格增大，从而导致了法兰盘尺寸增大，经济性较差且可靠性较低。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种内外双圈双层刚性法兰节点，以解决螺栓复合受力、法兰盘厚度偏大、竖向加劲板尺寸偏大的技术问题。
7.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种内外双圈双层刚性法兰节点，包括管道、法兰盘、连接板，所述管道端口焊接法兰盘，所述管道管壁贴合焊接连接板；
8.所述管道位于法兰盘内径及外径中心距离处焊接；
9.所述连接板包括外侧环形连接板及内侧环形连接板，所述外侧环形连接板贴合管道外壁焊接，所述内侧环形连接板贴合管道内壁焊接；
10.所述连接板与法兰盘间焊接加劲板，加劲板贴合管道阵列设置若干个，且所述加劲板分别与连接板、法兰盘及管道管壁间三面焊接。
11.通过在法兰盘内径及外径中心距离处焊接管道，使得管道端口内外距离法兰盘边缘具有相同的距离，且管道端口内侧与外侧均采用环向焊缝，且通过设置外侧环形连接板及内侧环形连接板，使得管道连接设置加劲板三面贴合管道、法兰盘、外侧环形连接板或内侧环形连接板三面焊接，每个区格的加劲板、法兰盘和环向加劲板组成箱型截面，共同承受法兰区格的弯矩，可有效减小法兰盘和竖向加劲板的高度。
12.可选的，所述管道包括第一管道及第二管道，所述法兰盘包括第一法兰盘及第二法兰盘，所述外侧环形连接板包括第一外侧环形连接板及第二外侧环形连接板，所述内侧环形连接板包括第一内侧环形连接板及第二内侧环形连接板；
13.所述第一管道端口及第二管道端口分别焊接第一法兰盘及第二法兰盘，所述第一管道外壁及第二管道外壁分别焊接第一外侧环形连接板及第二外侧环形连接板，所述第一管道内壁及第二管道内壁分别焊接第一内侧环形连接板及第二内侧环形连接板。
14.可选的，所述第一管道及第二管道分别对应第一法兰盘及第二法兰盘内径及外径中心距离处焊接，且所述第一法兰盘与第二法兰盘设置为同样规格大小且贴合同轴连接。
15.第一管道与第二管道采用口径相同规格的管道用以在钢塔管搭建过程中便于固定。
16.可选的，所述加劲板包括内侧加劲板及外侧加劲板，所述内侧加劲板包括第一内侧加劲板及第二内侧加劲板，所示第一内侧加劲板设置若干个且三面分别贴合第一内侧环形连接板、第一管道的内壁及第一法兰盘三面围焊，所示第二内侧加劲板设置若干个且三面分别贴合第二内侧环形连接板、第二管道的内壁及第二法兰盘三面围焊。
17.通过分别在第一管道及第二管道内部设置的第一内侧加劲板及第二内侧加劲板通过三面焊接实现固定来承担弯矩。
18.可选的，所述外侧加劲板包括第一外侧加劲板及第二外侧加劲板，所述第一外侧加劲板设置若干个且三面分别贴合第一外侧环形连接板、第一管道的外壁及第一法兰盘三面围焊，所述第二外侧加劲板设置若干个且三面分别贴合第二外侧环形连接板、第二管道的外壁及第二法兰盘三面围焊。
19.通过分别在第一管道及第二管道外部设置的第一外侧加劲板及第二外侧加劲板通过三面焊接实现固定来承担弯矩。
20.可选的，所述第一外侧环形连接板设置第一连接孔依次贯穿第一法兰盘、第二法兰盘及第二外侧环形连接板；
21.第一内侧环形连接板设置第二连接孔依次贯穿第一法兰盘、第二法兰盘及第二内侧环形连接板。
22.设置若干个第一连接孔及第二连接孔用于实现螺栓的连接。
23.可选的，所述第一连接孔螺纹连接有外圈螺栓用以固定第一管道与第二管道，所述第二连接孔螺纹连接有内圈螺栓用以固定第一管道与第二管道。
24.可选的，所述第一连接孔沿第一管道或第二管道外壁阵列设置若干个，所述第二连接孔沿第一管道或第二管道内壁阵列设置若干个，且每个所述第二连接孔及其连接的内圈螺栓均设置在两个第一内侧加劲板或第二内侧加劲板之间，每个所述第一连接孔及其连接的外圈螺栓均设置在两个第一外侧加劲板或第二外侧加劲板之间。
25.通过将每个所述第二连接孔及其连接的内圈螺栓均设置在两个第一内侧加劲板或第二内侧加劲板之间，每个所述第一连接孔及其连接的外圈螺栓均设置在两个第一外侧加劲板或第二外侧加劲板之间，使得产品的内圈螺栓及外圈螺栓的安装间隙不受加劲板的约束，可有效压缩内圈螺栓的环向间距，从而减小螺栓到管道外壁的距离，可减小法兰盘平面尺寸。
26.本实用新型的有益效果和优点：
27.该内外双圈双层刚性法兰节点通过设置沿管道内壁与外壁阵列的内圈螺栓及外圈螺栓，使得产品通过增加螺栓数量可有效减小螺栓尺寸达到同样的强度要求，与传统刚性法兰相比，每个区格的加劲板、法兰盘和环向加劲板组成箱型截面，共同承受法兰区格的弯矩，可有效减小法兰盘和竖向加劲板的高度。
28.与传统刚性法兰相比，该产品设置的加劲板设置于法兰盘和连接板之间，内圈螺栓及外圈螺栓的安装间隙不再受加劲板控制，可有效压缩内圈螺栓的环向间距，从而减小螺栓到管道外壁的距离，可减小法兰盘平面尺寸。
附图说明
29.图1为本实用新型的对接示意图；
30.图2为本实用新型的俯视示意图；
31.图中：1
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第一管道，2-第二管道，3-第一法兰盘，4-第二法兰盘，5-第一外侧环形连接板，6-第二外侧环形连接板，7-第一内侧环形连接板，8-第二内侧环形连接板，9-第一内侧加劲板，10-第二内侧加劲板，11-第一外侧加劲板，12-第二外侧加劲板，13-内圈螺栓，14-外圈螺栓。
具体实施方式
32.下面结合附图1-2对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
33.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、
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底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
34.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地
连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
35.一种实施例，如图1-2所示，本实施例中管道优选为内径1.6米以上的管道，提供了一种内外双圈双层刚性法兰节点，包括管道、法兰盘、连接板，管道端口焊接法兰盘，管道管壁贴合焊接连接板；
36.管道位于法兰盘内径及外径中心距离处焊接，管道外壁距离法兰盘外径与管道内壁距离法兰盘内径距离相等；
37.连接板包括外侧环形连接板及内侧环形连接板，外侧环形连接板贴合管道外壁焊接，内侧环形连接板贴合管道内壁焊接；
38.连接板与法兰盘间焊接加劲板，加劲板贴合管道阵列设置若干个，且加劲板分别与连接板、法兰盘及管道管壁间三面焊接。
39.通过在法兰盘内径及外径中心距离处焊接管道，使得管道端口内外距离法兰盘边缘具有相同的距离，且管道端口内侧与外侧均采用环向焊缝，且通过设置外侧环形连接板及内侧环形连接板，使得管道连接设置加劲板三面贴合管道、法兰盘、外侧环形连接板或内侧环形连接板三面焊接。
40.参考图1所示，本实施例中，管道包括第一管道1及第二管道2，所述第一管道1及低温管道2可以选用截面为圆形、方形或其他正多边形结构的管道，法兰盘包括第一法兰盘3及第二法兰盘4，外侧环形连接板包括第一外侧环形连接板5及第二外侧环形连接板6，内侧环形连接板包括第一内侧环形连接板7及第二内侧环形连接板8；
41.第一管道1端口及第二管道2端口分别焊接第一法兰盘3及第二法兰盘4，第一管道1外壁及第二管道2外壁分别焊接第一外侧环形连接板5及第二外侧环形连接板6，第一管道1内壁及第二管道2内壁分别焊接第一内侧环形连接板7及第二内侧环形连接板8；
42.第一管道1及第二管道2分别对应第一法兰盘3及第二法兰盘4内径及外径中心距离处焊接，且第一法兰盘3与第二法兰盘4设置为同样规格大小且贴合同轴连接。
43.搭建钢管塔时第一管道1端口焊接的第一法兰盘3与第二管道2端口焊接的第二法兰盘4对接，通过第一外侧环形连接板5及第二外侧环形连接板6、第一内侧环形连接板7及第二内侧环形连接板8提高第一管道1及第二管道2的固定强度。
44.参考图1所示，本实施例中，加劲板包括内侧加劲板及外侧加劲板，内侧加劲板包括第一内侧加劲板9及第二内侧加劲板10，所示第一内侧加劲板9设置若干个且三面分别贴合第一内侧环形连接板7、第一管道1的内壁及第一法兰盘3三面围焊，所示第二内侧加劲板10设置若干个且三面分别贴合第二内侧环形连接板8、第二管道2的内壁及第二法兰盘4三面围焊。
45.外侧加劲板包括第一外侧加劲板11及第二外侧加劲板12，第一外侧加劲板11设置若干个且三面分别贴合第一外侧环形连接板5、第一管道1的外壁及第一法兰盘3三面围焊，第二外侧加劲板12设置若干个且三面分别贴合第二外侧环形连接板6、第二管道2的外壁及第二法兰盘4三面围焊。
46.以上方案中焊接均在出厂前焊接，对不满足质量要求的焊缝进行返修再检测，搭建钢管塔时，将含有法兰节点的管道运至施工现场后，采用抱杆或者汽车吊对钢管进行起
吊安装，安装工作在高空中进行，通过在第一管道1上设置若干个第一内侧加劲板9及第一外侧加劲板11、在第二管道2上设置若干个第二内侧加劲板10及第二外侧加劲板12，使得第一管道1及第二管道2在连接固定时增大抗拉抗剪能力。
47.参考图1及2所示，本实施例中，第一外侧环形连接板5设置第一连接孔依次贯穿第一法兰盘3、第二法兰盘4及第二外侧环形连接板6；
48.第一内侧环形连接板7设置第二连接孔依次贯穿第一法兰盘3、第二法兰盘4及第二内侧环形连接板8。
49.第一连接孔螺纹连接有外圈螺栓14用以固定第一管道1与第二管道2，第二连接孔螺纹连接有内圈螺栓13用以固定第一管道1与第二管道2。
50.操作人员进入内径大于1.6米的第一管道1或第二管道2内部，将外圈螺栓14经过第一外侧环形连接板5、第一法兰盘3、第二法兰盘4及第二外侧环形连接板6螺纹连接，内圈螺栓13经过第一内侧环形连接板7、第一法兰盘3、第二法兰盘4及第二内侧环形连接板8螺纹连接，现场采用扭矩扳手完成法兰接头螺栓的紧固安装，并将节点螺栓紧固直特定的扭矩值，内外设置了2圈螺栓，螺栓采用抗拉螺栓，可有效减小螺栓尺寸。
51.参考图2所示，本实施例中，第一管道1与第二管道2为同轴且本实施例中管道可以为圆形也可为正多边形，第一连接孔沿第一管道1或第二管道2外壁阵列设置若干个，第二连接孔沿第一管道1或第二管道2内壁阵列设置若干个，且每个第二连接孔及其连接的内圈螺栓13均设置在两个第一内侧加劲板9或第二内侧加劲板10之间，每个第一连接孔及其连接的外圈螺栓14均设置在两个第一外侧加劲板11或第二外侧加劲板12之间。
52.与传统刚性法兰相比，该产品设置的加劲板设置于法兰盘和连接板之间，内圈螺栓13及外圈螺栓14的安装间隙不再受加劲板控制，可有效压缩内圈螺栓13的环向间距，从而减小螺栓到管道外壁的距离，可减小法兰盘平面尺寸。
53.工作原理：在搭建钢管塔时，在工厂内部完成各零件的焊接，第一连接孔及第二连接孔的开设，在管道端口焊接法兰盘，管道管壁贴合焊接连接板，外侧环形连接板贴合管道外壁焊接，内侧环形连接板贴合管道内壁焊接，连接板与法兰盘间焊接若干个加劲板，工厂完成对应焊缝的焊缝质量检测，对不满足质量要求的焊缝进行返修再检测，工厂完成钢管对应法兰节点的试组装工作，将含有法兰节点的钢管运至施工现场后，采用抱杆或者汽车吊对钢管进行起吊安装，安装工作在高空中进行，安装的管道内径大于1.6米，工人进入管道内部安装内圈螺栓13。
54.以上结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。