一种法兰活接的制作方法

本实用新型涉及轨道车辆零部件领域，尤其涉及一种法兰活接。

背景技术：

列车上的管道受热膨胀遇冷收缩。由于列车运行距离跨度较大，列车在运行过程中运行环境温差明显，因而管道在运行过程中会有较大幅度的形变量。对于1m长的不锈钢管，其在列车运行过程中的热胀冷缩伸缩量通常在0.35～0.38毫米之间。列车中每根钢管长度设置为6m，整车钢管之间的热胀冷缩伸缩量就能够达到5～8毫米。

由于列车上的管道本身没有应力吸收结构或能够容纳形变的空间，整车5～8毫米的伸缩量只能释放在管道之间所连接的活接头上。活接头在列车运行过程中需要承受列车震动，还需要接受列车管道热胀冷缩的拉伸或压缩，因此很容易出现变形或松脱，导致管道内介质泄露，影响列车运行。

我司针对上述情况设计了第一代膨胀活接，其通过设置在管接件活接头之间的伸缩连接件吸收列车管道热胀冷缩变形量。但这种结构的伸缩连接件由于需要提供伸缩变形量，因此其机械强度、硬度或抗形变能力会有所欠缺。长期使用会使得波纹管等伸缩连接件变形或破损，严重时造成管内流通介质泄露。变形量若得不到及时恢复，该结构两端所连接的管路就容易移位，影响管道连接的密封度。并且该管接件活接头螺纹拧接，安装繁琐。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种法兰活接。本申请通过在伸缩连接件上增加形变恢复装置，可在保护管道以及管道的活接头本身不受环境所造成的应力影响的同时，保护列车管道能够准确恢复直线状态，避免移位。

为实现上述目的，本实用新型提供的法兰活接，其包括：

伸缩连接件，其内部中空；

法兰头，其分别设置在所述伸缩连接件的两侧端部；

其还包括形变恢复装置，其安装在伸缩连接件的外周，且其两端端部分别与伸缩连接件两端的法兰头连接。

可选的，上述任一的法兰活接，其中，所述形变恢复装置为两端分别固定连接在伸缩连接件两端法兰头的弹簧装置，其具有驱动伸缩连接件形变恢复的弹性。

可选的，上述任一的法兰活接，其中，所述伸缩连接件为金属波纹管，所述金属波纹管的管壁为单层或双层。

可选的，上述任一的法兰活接，其中，所述伸缩连接件与形变恢复装置之间还套有护套，所述护套的两端分别与伸缩连接件两端的法兰头固定连接。

可选的，上述任一的法兰活接，其中，所述护套为金属编织套，所述金属编织套与其内部的伸缩连接件之间还设置有保护层，保护层阻隔金属编织套与伸缩连接件直接接触。

可选的，上述任一的法兰活接，其中，所述伸缩连接件与法兰头之间焊接有连接过渡节，所述连接过渡节的内圈与伸缩连接件焊接密封，所述连接过渡节的外圈与护套以及护套外所套接的形变恢复装置焊接固定。

可选的，上述任一的法兰活接，其中，所述法兰头包括管道连接本体和三角板；所述三角板设置在管道连接本体的外侧端部，所述三角板与管道连接本体一体成型，或所述三角板通过设置在管道连接本体外周上的法兰连接凸台与管道连接本体可转动地抵接固定。

可选的，上述任一的法兰活接，其中，所述管道连接本体上连接三角板一侧的端面设置有限位外圈或对应另一法兰头的限位内圈，所述限位外圈向内凹陷，所述限位内圈向外突出，所述限位内圈抵接在另一法兰头的限位外圈内。

可选的，上述任一的法兰活接，其中，所述限位外圈上设置有第一密封槽；所述限位内圈上设置有第二密封槽；所述限位外圈和限位内圈之间抵接有垫圈，所述垫圈的两侧端面分别设置有对应第一密封槽的第一凸出部以及对应第二密封槽的第二凸出部；其中，所述第一密封槽的横截面形状与第二密封槽的横截面形状不同，所述第一凸出部的横截面、所述第二凸出部的横截面分别为与所述第一密封槽的横截面、所述第二密封槽的横截面尺寸相配合的矩形或弧形。

可选的，上述任一的法兰活接，其中，所述管道连接本体上连接三角板一侧的内壁端部还在限位外圈以内设置有定位外圈，或管道连接本体上连接三角板一侧的内壁端部还在限位内圈以内设置有对应另一法兰头的定位内圈，所述定位外圈向内凹陷，所述定位内圈向外突出，所述定位内圈抵接在另一法兰头的定位外圈内。

本实用新型和现有方案相比具有如下技术效果:

1.本实用新型提供一种法兰活接，其通过法兰头连接在列车的管道之间，通过法兰头之间的伸缩连接件吸收管道热胀冷缩的形变量，并通过围绕伸缩连接件外部的形变恢复装置保证管道始终维持以直线方式连接。法兰头使得本实用新型所提供的法兰活接能够通过简单的紧固件实现对两个法兰头的固定。尤其，本实用新型可通过简单的紧固件，通过将紧固件插接在法兰头之间均匀的对两个法兰头施加作用力从而保证其连接固定，实现对法兰头之间径向或周向的移动的限制。这种固定方式，相对于现有整体套设在管接件活接头外圈的螺纹紧固件而言，能够通过分布在法兰头周向的紧固件均匀的对其进行固定，避免螺纹错位造成对活接结构局部的挤压，避免挤压法兰头内部的垫圈造成垫圈变形损坏。

2.进一步，为保证对管路各个方向所产生的形变量的恢复作用，本实用新型将形变恢复装置设置为包围在伸缩连接件外侧的弹簧结构。该弹簧结构的两侧端部与伸缩连接件共同连接在法兰头上，因此，弹簧结构本身所受形变应力与伸缩连接件完恢复至初始的直线状态，从而准确的通过其两端的法兰头带动伸缩连全同步。弹簧结构本身所具有的弹性能够准确的驱动弹簧在发生形变时接件恢复直线状态。由此，伸缩连接件不会因为管路的伸缩量而弯折。由此，本实用新型能够避免管路弯折对内部流通介质的阻力，并且，尤其的，本实用新型能够避免管路上伸缩连接件因弯折突出而受到外力摩擦或挤压，保护管路不会破损。

3.为保证所述法兰活接能够可靠的连接在管道上，并且使得法兰头之间能够方便的进行连接固定，本实用新型将法兰活接两端的法兰头通过设置在外围三角板上的螺栓插接固定。而三角板本身可通过法兰连接凸台实现相对内部管道连接本体之间的转动，因而，能够通过对三角板的转动，方便在狭小空间内调整法兰头的安装角度，方便拧接不同位置的螺栓等紧固件，实现法兰头之间的可靠密封连接。这种安装方式能够避免安装过程中转动法兰活接或转动其所连接的管道，避免转动过程损伤管道。

4.再进一步，本实用新型还可在法兰头端部设置限位内圈、限位外圈并通过在其表面设置密封槽实现对法兰活接的密封。限位内圈以及限位外圈以内，还可进一步的设置定位内圈和定位外圈。通过设置定位内圈的端部外周具有弧度，本实用新型可通过该弧度配合定位外圈内壁的弧度实现对法兰头结构安装时的导向，能够方便安装。同时，通过限位内圈、限位外圈之间的抵接作用实现对法兰头之间安装紧固位置深度的限制。由此，本实用新型能够避免安装过紧挤压密封槽之间的垫圈，保护垫圈始终处于较为理想的安装环境和工作环境中。本实用新型所提供的法兰活接，其使用寿命更长，对管道的密封也更为稳定可靠，还能够通过对管道应力的吸收和弹簧装置的反作用进一步保护管道处于较为理想的直线状态下，以进一步提升整个管道系统的使用寿命。

5.为进一步保护管路，本实用新型还可将伸缩连接件设置为双层结构，并在双层结构的外部设置金属编织套提供保护。为避免部件之间在形变过程中相互摩擦，本实用新型还可进一步通过石棉等材质形成保护层，将保护层设置在金属编织套与其内部的伸缩连接件之间，阻隔金属编织套与伸缩连接件直接接触。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本实用新型的实施例一起，用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为根据本实用新型的法兰活接的整体结构示意图

图2为本实用新型的法兰活接的立体图；

图3为本实用新型的法兰活接中法兰头在连接状态下的示意图；

图4为本实用新型的法兰活接中法兰头在连接方式的示意图；

图5为本实用新型的法兰活接中法兰头的侧视图。

图中，1表示法兰头；2表示连接过渡节；3表示伸缩连接件；4表示连接过渡节的外圈；5表示三角板；6表示护套；7表示保护层；8表示形变恢复装置；511表示第一密封槽；512表示定位外圈；513表示第一法兰头的管道连接端；514表示限位外圈；521表示第二密封槽；522表示定位内圈；523表示第二法兰头的管道连接端；524表示限位内圈；53表示第二法兰连接部；531表示第二安装通孔；54表示第一法兰连接部；541表示第一安装通孔；45表示法兰连接凸台；9表示垫圈；91表示第一凸出部；92表示第二凸出部。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。

本实用新型中所述的“内、外”的含义指的是相对于法兰活接而言，由外部形变恢复装置指向法兰活接管道内部介质的方向为内，反之为外；而非对本实用新型的装置机构的特定限定。

本实用新型中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

本实用新型所提供的法兰活接，参考图1以及图2所示，其包括：

伸缩连接件3，其内部中空，可密封两端管道内所流通的介质或气体；

法兰头1，其分别设置在所述伸缩连接件3的两侧端部；

其还包括：

形变恢复装置8，其安装在伸缩连接件3的外周，且其两端端部分别与伸缩连接件3两端的法兰头连接。

由此，所述法兰头、伸缩连接件3之间相互连通以方便两端管道内所输送的介质或气体流通。并且，同时，使得本实用新型的法兰活接能够通过法兰头将伸缩连接件连接在列车中的管道之间，利用伸缩连接件吸收管道热胀冷缩的变形量，并在伸缩连接件吸收变形量产生形变时，同步的通过设置在伸缩连接件外周的形变恢复装置为伸缩连接件提供驱动其形变恢复的应力。由此，本实用新型能够吸收原本因管道形变而作用于活接头的应力，保证管道系统以及法兰活接本身不受形变伸缩影响，保证其在列车运行过程不出现变形或松脱。本实用新型尤其能够保证列车的管路系统始终以直线方式连接，从而避免管路形变破损，有效保护管路。

其中，所述的形变恢复装置8具体可选择为弹簧，尤其是拉簧等弹簧装置。所述的弹性装置具体可设置为两端分别固定连接在伸缩连接件3两端法兰头上。由于弹性装置具有弹性并且通过法兰头与伸缩连接件共同连接在一起，因此，所述的弹性装置能够随同伸缩连接件同步的伸缩、旋转或变形，而由于弹性装置本身具有弹性，该弹性使得弹性装置能够恢复至其初始的直线状态，因此，该弹性装置能够通过法兰头同步的驱动伸缩连接件3，通过弹性装置的弹性恢复伸缩连接件的形变。

为保证对伸缩连接件形变的恢复效果，弹性装置优选设置为包围伸缩连接件一圈。由此可以从各个方向提供弹性作用力以驱使伸缩连接件恢复至初始的直线状态。具体而言，所述的弹性装置可设置为具有较大内径的弹簧，该弹簧包围套设在伸缩连接件的外圈；或者，所述的弹性装置也可以设置为尺寸较小的多组弹簧，各弹簧围绕伸缩连接件的外周均匀排布，由此在各个方向分别为伸缩连接件提供恢复其直线状态的驱动力。

本实用新型中，所述的伸缩连接件3具体可选择通过金属波纹管实现。所述金属波纹管的管壁可以设置为单层。考虑到不锈钢波纹管本身管壁较薄，因此，本实用新型还以进一步的将金属管设置为双层甚至多层，以增加其机械强度以承载管路中40kpa压力或对应至少60公斤的管压，防止受损。

为进一步的保护波纹管，本实用新型还可以在更为优选的实现方式下，在所述伸缩连接件3与形变恢复装置8之间设置护套6，并且将所述护套6的两端分别与伸缩连接件3两端的法兰头固定连接以保证其与弹性装置和波纹管同步运动。该护套6具体可设置为金属编织套。金属编制套本身具有孔隙，孔隙之间金属丝能够随波纹管拉伸或压缩而同步的吸收伸缩应力，为其内部的波纹管提供有效保护，避免外部异物磕碰或冲击。同时，金属编制套的孔隙还能够供环境中雨水、各类气体通过，避免其积聚在波纹管管壁上，腐蚀管体。为进一步的在该法兰活接内波纹管松脱泄露时临时提供对管内介质的封闭作用，本实用新型还可在金属编织套的外侧包裹橡胶保护套，由橡胶保护套临时充当供介质流通的管路，避免列车因管路故障而被迫停止运行。

而为了避免金属编织套与其内部的伸缩连接件3之间在法兰活接变形移动过程中相互摩擦，本实用新型还可进一步的在两者之间设置石棉等材质的保护层7。保护层7可以阻隔金属编织套与伸缩连接件3直接接触，进一步对波纹管提供保护。

在一些实现方式下，参考图2以及图3所示，所述伸缩连接件3与法兰头之间可通过连接过渡节提供连接。连接过渡节2焊接在伸缩连接件3与法兰头之间，具体的，所述连接过渡节2的内周通过焊接方式与伸缩连接件3之间密封，所述连接过渡节2的外周通过焊接方式与护套6以及护套6外所套接的形变恢复装置8固定连接。内层由波纹管所构成的伸缩连接件3、其外部的护套以及护套外所包围的弹性装置的端部均可通过该连接过渡节2连接固定，由此，三者相互连接形成一个整体同步的旋转、拉伸、收缩或弯曲，并同步的由弹性装置作用，恢复至直线状态。

本实用新型中设置在法兰活接两端的法兰头，其可参照图3以及图4所示的方式，设置为包括管道连接本体和三角板5。所述三角板5类似于以图5所示的方式设置在管道连接本体的外侧端部。其中，所述三角板5可参考图4左侧所示与管道连接本体一体成型；或者，所述三角板5也可参照图4右侧所示，通过设置在管道连接本体外周上的法兰连接凸台45与管道连接本体转动连接，由此，三角板5的内圈可转动地抵接在法兰连接凸台45上，实现对法兰头的固定。

其中，参照图4所示，所述管道连接本体上连接三角板5一侧的端面可进一步的设置有限位外圈514或对应另一法兰头1的限位内圈524，所述限位外圈514向内凹陷，所述限位内圈524向外突出，所述限位内圈524抵接在另一法兰头的限位外圈514内。

为进一步的实现法兰头之间的密封，在更为优选的实现方式下，还可进一步在限位外圈514上设置有第一密封槽511，并相应的在所述限位内圈524上设置有第二密封槽521。由此，所述限位外圈514和限位内圈524之间能够抵接设置有垫圈9。并且，由于限位内圈524的外周面能够贴合在限位外圈14的内周面上，该结构能够限制所述垫圈9只能被固定在限位圈和定位圈之间所形成的腔体空间内。为配合两个密封槽，所述的垫圈9，其两侧端面可分别设置有对应第一密封槽511的第一凸出部91以及对应第二密封槽521的第二凸出部92。其中，所述第一密封槽511的横截面形状与第二密封槽521的横截面形状可设置为不同。具体而言，可以将所述第一凸出部91的横截面、所述第二凸出部92的横截面中的一个设置为矩形，另一个设置为弧形。对应于各凸出部的横截面，相应的可以将与第一凸出部91抵接的所述第一密封槽511的横截面、将与第二凸出部92抵接的所述第二密封槽521的横截面，相应的设置成尺寸相互配合的矩形或弧形。矩形的凸出部抵接矩形的密封槽，弧形的凸出部抵接弧形的密封槽。由此，弧形的密封槽和凸出部能够提供导向，方便法兰头对接安装，而矩形的凸出部又能够在受热膨胀时进一步的向内外两侧紧密抵接充分填充密封槽，而不会在密封槽内滑动。由此，本实用新型能够充分利用法兰头结构保证法兰活接连接牢固并保证整体管路密封。

为进一步对法兰头提供组装过程中的导向，并限制法兰头之间插接的深度以避免过度挤压垫圈，本实用新型还可以进一步的在所述管道连接本体上连接三角板5一侧的内壁端部，具体在限位外圈514以内，设置定位外圈512。并且相应的，可以在与之相连的法兰头的管道连接本体上具体在其连接三角板5一侧的内壁端部，在限位内圈524以内的位置，进一步的对应定位外圈，设置定位内圈522。其中的定位外圈512向内凹陷，而定位内圈522向外突出，由此，所述定位内圈522能够抵接在另一法兰头的定位外圈512内，通过两个定位圈之间的抵接作用为法兰头提供导向，并限制法兰头之间的径向位移。

具体而言，在一种较为优选的实现方式下，上述的法兰头中，其定位外圈512，可设置在第一法兰接头远离其管道连接端513的端部，且位于第一密封槽511的内部；其定位内圈522，可设置在第二法兰接头远离其管道连接端523的端部，且位于第二密封槽521的内部；所述定位内圈522安装在定位外圈512的内部，两者的端面相互抵接，限制第一密封槽511和第二密封槽521之间的间距，保护两个密封槽内所设置的垫圈不会被过度的挤压变形而出现破裂或损坏。

进一步的，为保证安装顺利，方便操作者在狭小的作业环境中准确对接两个定位圈结构，所述的定位外圈512的内壁表面可设置有图4所示向内凹陷的弧度，对应的定位内圈522的端部外表面可设置有图4所示的弧度，两弧度相互匹配，定位内圈522的端部能够由定位外圈512的内壁表面的弧度而导向，准确的对接至与定位外圈512同心。此时，由于定位内圈522插入第一法兰接头内的深度超过垫圈相对于第一法兰接头的安装位置，因此，定位内圈522的内壁能够通过定位外圈512的容纳空间限制在垫圈5与法兰头内部所形成的介质流通空间之间。也就是说，本实用新型中的定位内圈522除了能够通过与定位外圈之间的抵接限制法兰头之间的插入深度保护两个法兰头之间的垫圈不被过渡挤压，本实用新型中的定位内圈522还能够进一步的阻挡管道内介质直接与垫圈接触避免垫圈被介质内物质或杂质影响而老化。所述定位内圈522的外周面贴合在定位外圈的内周面上，能够限制法兰头之间的轴向位移，而连接件之间的径向移动又被几个均匀的设置在三角板上法兰连接部之间的螺栓等紧固件限制，因此，本实用新型中的橡胶圈能够被均匀的抵接固定，由密封槽均匀的限制密封。本实用新型中连接件之间的装配误差可限缩至20～40丝，能够有效保护橡胶圈，确保密封效果。

在其他的实现方式下，所述的定位内圈522和定位外圈512的导向结构，除了弧度方案外，还可设置为锥形的斜面。其以喇叭口形状向第一法兰接头内部延伸，能够对第二法兰接头提供导向作用。该导向结构的长度可设置为厚于橡胶垫的厚度。

由此，本实用新型通过法兰结构实现管道部件之间的固定连接并限制连接结构之间的相对旋转，本实用新型能够通过设置限位内圈限位外圈的槽口深度，使得当所述限位内圈524的顶端抵接在限位外圈514的内部底面时，所述垫圈9的压缩距离处于非破坏挤压范围内，保证垫圈所受负荷始终未超出弹性形变的可承载范围，保护垫圈不会损坏变形或者挤压破裂。

为方便装配中旋转法兰头，所述定位外圈512的内周面可设置为圆台形，定位内圈522的外周面可相应的配合该内周面，同样的设置为圆台形。

其他实现方式下，所述的法兰头，其连接部，并不应当局限于图5所示的三角形板的形式。其设置在第一法兰头上的的第一法兰连接部53，以及设置在第二法兰头上的第二法兰连接部54还可相应的设置为圆盘形、椭圆形、矩形或任意多边形。其均可用于实现法兰头之间的固定连接。考虑到方便对齐装配，该连接部一般优选的设置为各种正多边形、正圆形等对称或轴对称结构，以方便在第一法兰连接部54上突出部位相应的设置第一安装孔541，在第二法兰连接部53上突出部位相应的设置第二安装孔531，在安装通孔之间对齐插接螺栓等紧固件实现固定。

本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。