一種萬向鉸鏈型膨脹節(jié)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種萬向鉸鏈型膨脹節(jié)，屬于流體輸送管路【技術(shù)領(lǐng)域】。該膨脹節(jié)包括通過波紋管對接的第一和第二接管以及矩形萬向環(huán)，第一和第二接管分別具有一對由外圓徑向延伸的鉸鏈座，鉸鏈座朝相鄰接管的方向軸向延伸出鉸鏈板；矩形萬向環(huán)由四塊中部具有鉸鏈孔的多邊形板圍成，多邊形板具有長直邊和短直邊、位于長直邊兩端的端部、由短直邊過渡到端部的漸窄斜邊，鉸鏈孔位于端部寬度方向的中截面，相鄰多邊形板的端部以短直邊相反的位置焊接；第一和第二接管的鉸鏈座分別角向錯位90°且鄰近對應(yīng)多邊形板的長直邊，鉸鏈板與對應(yīng)的多邊形板鉸鏈孔鉸接。本發(fā)明具有各個方向承力能力強、轉(zhuǎn)動靈活、疲勞壽命長、角位移可控、結(jié)構(gòu)緊湊的顯著優(yōu)點。
【專利說明】一種萬向鉸鏈型膨脹節(jié)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種膨脹節(jié)，尤其是一種萬向鉸鏈型膨脹節(jié)，屬于流體輸送管路技術(shù) 領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 萬向鉸鏈型膨脹節(jié)可以吸收任意方向角位移并承受波紋管產(chǎn)生的軸向壓力推力， 因此作為管路附件，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于石化、冶金、電力、熱網(wǎng)等行業(yè)的管路系統(tǒng)中。
[0003] GB/T12777-2008推薦了一種類似十字萬向節(jié)的單式萬向鉸鏈型膨脹節(jié)，主要由矩 形或圓形萬向環(huán)、銷軸、鉸鏈等構(gòu)成，萬向環(huán)承受軸向壓力推力；萬向環(huán)在邊長方向采用等 截面梁結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點是鉸鏈座結(jié)構(gòu)簡單，但存在萬向環(huán)和鉸鏈座承力性能較差（尤其橫向 載荷承受能力弱）、內(nèi)壓與軸向載荷較大時萬向環(huán)剛性不足的缺點，進而給波紋管帶來較大 的附加軸向位移，影響其疲勞壽命；而且各零件按順序一字排列，產(chǎn)品長度長，使其推廣應(yīng) 用受到限制。
[0004] 中國專利CN2859172Y公開了一種主要用于接管直徑和軸向載荷較大的火力發(fā)電 廠空冷管道系統(tǒng)的萬向鉸鏈型膨脹節(jié)結(jié)構(gòu)，包括波紋管、萬向環(huán)和鉸鏈座，其中萬向環(huán)由 翼緣和兩腹板構(gòu)成"II"形空腹雙工字梁，腹板的厚度小于翼緣的厚度。該萬向環(huán)兩端翼 緣置于波紋管兩端空間，鉸鏈板一端與立板、弧板等固定，另一端插入萬向環(huán)的兩腹板之 間，并用銷軸Z固定連接；弧板與弓形板之間垂直固定一筋板，該筋板分別與弧板和弓形 板連接固定呈階梯狀，且弧板與萬向環(huán)的距離小于弓形板與萬向環(huán)的距離。該萬向鉸鏈型 膨脹節(jié)雖然通過弧板與弓形板階梯狀連接，對GB/T12777存在的產(chǎn)品長度較長問題稍有改 善，但萬向環(huán)依然是傳統(tǒng)的對稱菱形板結(jié)構(gòu)，且其階梯狀處存在明顯的應(yīng)力集中，削弱了承 載能力的提升，同時伴隨著萬向環(huán)、鉸鏈座上加固鋼板的增多，產(chǎn)品長度較長的問題未能顯 著改觀，難以應(yīng)用到各種組裝空間狹窄的場合。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于：針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，提出一種不僅各方承力能力 強，而且軸向尺寸盡可能緊湊的萬向鉸鏈型膨脹節(jié)。
[0006] 為了達到以上目的，本發(fā)明萬向鉸鏈型膨脹節(jié)基本技術(shù)方案是：包括通過波紋管 (3)對接的第一接管（1)和第二接管（2)以及矩形（通常為正方形）萬向環(huán)（5)，所述第一 接管和第二接管分別具有一對由外圓徑向延伸的鉸鏈座（11)，所述鉸鏈座朝相鄰接管的方 向軸向延伸出鉸鏈板（6);所述矩形萬向環(huán)由四塊中部具有鉸鏈孔的多邊形板圍成，所述 多邊形板具有相互平行的長直邊和短直邊、位于長直邊兩端的端部、由短直邊過渡到端部 的漸窄斜邊，所述鉸鏈孔位于端部寬度方向的中截面，相鄰多邊形板的端部以短直邊相反 的位置焊接；所述第一接管和第二接管的鉸鏈座分別角向錯位90°且分別從兩側(cè)鄰近對 應(yīng)多邊形板的長直邊，所述鉸鏈板與對應(yīng)的多邊形板鉸鏈孔鉸接。
[0007] 本發(fā)明矩形萬向環(huán)的多邊形板具有與現(xiàn)有菱形板等效的中寬端窄等應(yīng)力設(shè)計，但 突破了傳統(tǒng)的對稱結(jié)構(gòu)束縛，不僅各邊改為非對稱的多邊形，而且組焊時鄰邊反向，得以讓 開長直邊一側(cè)的位置安置鉸鏈座，從而使整個萬向鉸鏈型膨脹節(jié)在保持各方具有足夠承力 能力的前提下，軸向長度明顯縮減，可以應(yīng)用在各種組裝空間狹窄的特殊場合。
[0008] 本發(fā)明進一步的完善是，所述多邊形板的端頭具有形成L形邊緣的矩形缺角，所 述矩形缺角的長度等于所述端頭寬度的一半，所述矩形缺角的寬度大于多邊形板的厚度； 所述矩形萬向環(huán)的四角以所述多邊形板端部嵌入相鄰多邊形板矩形缺角的方式扣合焊接。 這樣，當(dāng)軸向壓力推力傳遞到矩形萬向環(huán)四角時，該力主要通過矩形缺角預(yù)留寬度的材料 承擔(dān)，焊縫僅起固連作用而基本不承擔(dān)軸向壓力推力，從而大大提高矩形萬向環(huán)的軸向承 載力。
[0009] 本發(fā)明更進一步的完善是，所述矩形萬向環(huán)的四個角分別固連構(gòu)成三角形架構(gòu)的 加固管。該角部加固管利于保證矩形萬向環(huán)為穩(wěn)定的正方形結(jié)構(gòu)，從而提高其徑向承載力 和抗扭承載力。
[0010] 本發(fā)明再進一步的完善是，所述第一接管內(nèi)固連插入第二接管的導(dǎo)流筒。
[0011] 本發(fā)明鉸鏈座的細化結(jié)構(gòu)為，所述鉸鏈座由環(huán)繞所述外圓的環(huán)板、鄰近矩形萬向 環(huán)安裝位置的徑向堅立馬鞍形板、以及間隔分布在環(huán)板和馬鞍形板之間的加固肋板焊接構(gòu) 成。其構(gòu)成萬向鉸鏈結(jié)構(gòu)可以有如下兩種典型設(shè)計：
[0012] 一是所述鉸鏈座的馬鞍形板中部朝相鄰接管的方向軸向延伸出上、下兩片鉸鏈 板，所述多邊形板為實心板，插入對應(yīng)的上、下兩片鉸鏈板之間后，通過銷軸鉸接構(gòu)成萬向 鉸鏈結(jié)構(gòu)。
[0013] 二是，所述多邊形板為截面中空的框形結(jié)構(gòu)，所述鉸鏈座的馬鞍形板中部朝相鄰 接管的方向軸向延伸出單層鉸鏈板，所述單層鉸鏈板插入多邊形板的兩平行面板之間后， 通過銷軸鉸接構(gòu)成萬向鉸鏈結(jié)構(gòu)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
[0015] 圖1為本發(fā)明實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖2為圖1的側(cè)視圖。
[0017] 圖3為圖1實施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖4為圖1實施例的矩形萬向環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖5為圖4的側(cè)視圖。
[0020] 圖6為本發(fā)明實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖7為圖6實施例的多邊形板截面結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0022] 實施例一
[0023] 本實施例的萬向鉸鏈型膨脹節(jié)如圖1、圖2和圖3所示，包括通過波紋管3對接的 第一接管1和第二接管2以及矩形（正方形）萬向環(huán)5。第一接管1內(nèi)固連插入第二接管2 的導(dǎo)流筒8,導(dǎo)流筒8的固定端具有間隔分布的疏水孔S。第一接管1和第二接管2分別具 有一對由外圓徑向延伸的鉸鏈座11。具體而言，該鉸鏈座11由環(huán)繞所述外圓的環(huán)板11-1、 鄰近矩形萬向環(huán)5安裝位置的徑向堅立馬鞍形板11-2、以及間隔分布在環(huán)板11-1和馬鞍形 板11-2之間的加固肋板11-3焊接構(gòu)成，其中鉸鏈座11的馬鞍形板11-2中部朝相鄰接管 的方向軸向延伸出上、下兩片平行的鉸鏈板6。
[0024] 如圖4、圖5所示，矩形萬向環(huán)5由四塊中部具有鉸鏈孔D的多邊形板圍成，每塊多 邊形板具有相互平行的長直邊C和短直邊A、位于長直邊兩端的端部E、由短直邊過渡到端 部的漸窄斜邊B，鉸鏈孔D位于端部寬度2hl的1/2處中截面內(nèi)，相鄰多邊形板的端部E以 短直邊相反的位置焊接（參見圖3)。具體焊接結(jié)構(gòu)為：各多邊形板的端頭具有形成L形邊 緣的矩形缺角，矩形缺角的長度等于端頭寬度2hl的一半為hi，矩形缺角的寬度大于多邊 形板的厚度《，本實施例約為兩倍厚度。如圖3、圖4、圖5所示，矩形萬向環(huán)5的四角以多邊 形板端部E嵌入相鄰多邊形板矩形缺角的方式扣合焊接。第一接管1和第二接管2的鉸鏈 座11分別角向錯位90°，且分別從兩側(cè)鄰近對應(yīng)多邊形板的長直邊C，各多邊形板為實心 板，分別插入對應(yīng)的上、下兩片鉸鏈板6之間后，通過銷軸4使上、下鉸鏈板6與對應(yīng)的多邊 形板鉸鏈孔D鉸接，從而構(gòu)成整體萬向鉸鏈結(jié)構(gòu)。矩形萬向環(huán)5的四個角分別焊接固連構(gòu) 成三角形架構(gòu)的加固管7。
[0025] 此外，本實施例的萬向鉸鏈型膨脹節(jié)還具有如下結(jié)構(gòu)特點：
[0026] 1)波紋管3外圓與矩形萬向環(huán)5之間設(shè)有外護套10。
[0027] 2)第一接管1和第二接管2外圓設(shè)有若干運輸板12和運輸拉桿9。
[0028] 工作時，本實施例的第一接管1、波紋管3、第二接管2三者密封連接形成承壓腔。 第一接管1和第二接管2之間通過矩形萬向環(huán)5的鉸鏈座11、鉸鏈板6和四個處于同一截 面內(nèi)的銷軸4構(gòu)成萬向鉸鏈結(jié)構(gòu)，相互之間可以在一定范圍內(nèi)自如角向位移。
[0029] 總之，采用本實施例后，第一接管與第二接管之間形成直流通道，通過波紋管實現(xiàn) 密封連接；第一接管、鉸鏈座、鉸鏈板、銷軸、矩形萬向環(huán)、第二接管通過四個銷軸的轉(zhuǎn)動實 現(xiàn)第一接管與第二接管間可以吸收任意方向角位移的功能。環(huán)板、馬鞍形板、肋板構(gòu)成的鉸 鏈座組合加固方法靈活多樣，具有很好的承受軸向壓力推力、徑向推力的性能。每邊為多邊 形的矩形萬向環(huán)長直邊緊鄰鉸鏈座并間隙裝配，相鄰兩多邊形板通過端部矩形凹缺扣合固 連，四個鉸孔的中心線在同一平面，四個角部設(shè)有加固管，在保證鉸接活絡(luò)的同時，矩形萬 向環(huán)的矩形橫截面、鉸鏈板與銷軸等形成均衡的抗剪切結(jié)構(gòu)，具有很好的承受軸向壓力推 力、徑向推力的性能，剛性好，變形撓度小，波紋管無附加軸向位移，疲勞壽命長。尤其是，多 邊形板的非對稱結(jié)構(gòu)使得其突出側(cè)（短直邊）合理利用了第一接管或第二接管無鉸鏈座處 的位置空間，在使構(gòu)件依然具有等應(yīng)力結(jié)構(gòu)及不干涉的前提下，大大縮短了產(chǎn)品總長度L， 十分巧妙。
[0030] 實施例二
[0031] 本實施例的萬向鉸鏈型膨脹節(jié)如圖6所示，基本結(jié)構(gòu)與實施例一相同。其中，相互 連通的第一接管1和第二接管2通過內(nèi)襯的導(dǎo)流筒8相對插接，導(dǎo)流筒8與第一接管1固 定，固定端開有周向間隔分布的疏水孔S。第一接管1和第二接管2之間通過波紋管3連接， 兩接管的外圓徑向各延伸出一對錯開180度布置的鉸鏈座11，該鉸鏈座11由環(huán)板11-1、馬 鞍形板11-2、肋板11-3構(gòu)成。矩形萬向環(huán)5由四塊多邊形板焊接而成，每塊多邊形板包括 長直邊C、短直邊A、斜邊B以及兩個端部E，其長度方向的中心位置設(shè)有鉸鏈孔D，兩個端部 E分別形成使其邊緣呈L形的矩形缺角，矩形缺角的長度為端部總寬度的一半hl，使L形緣 邊的一邊與鉸鏈孔D中心同線。矩形萬向環(huán)5相鄰兩多邊形板的端部矩形缺角相互扣合后 焊接固連，四塊多邊形板的鉸鏈孔D中心線處于同一平面。
[0032] 與實施例一的區(qū)別在于：多邊形板如圖7所示，由兩平行面板5-1及邊框板5-2構(gòu) 成，其截面為中空的框形結(jié)構(gòu)。鉸鏈座11由馬鞍形板11-2的中部朝相鄰接管的方向軸向 延伸出單層鉸鏈板6,該單層鉸鏈板6插入多邊形板的兩平行面板之間，通過銷軸4使鉸鏈 板6與兩平行面板5-1的鉸鏈孔D鉸接，從而整體構(gòu)成萬向鉸鏈結(jié)構(gòu)。
[0033] 實踐證明，以上實施例不僅具有傳統(tǒng)萬向鉸鏈型膨脹節(jié)的所有技術(shù)性能，且其各 個方向承力能力更強、結(jié)構(gòu)更為緊湊、疲勞壽命更長。
[〇〇34] 除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其它實施方式，如：矩形萬向環(huán)各多邊形板端部 的L形邊緣方向可正可反，不受限制；鉸鏈座的加固組合方式也可以采用"環(huán)板、肋板、環(huán) 板"結(jié)構(gòu)，或者在馬鞍形板與環(huán)板外圓間、環(huán)板與環(huán)板外圓間再增加弧板或外管，進而形成 封閉箱體等等。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護范 圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種萬向鉸鏈型膨脹節(jié)，包括通過波紋管（3)對接的第一接管（1)和第二接管（2) 以及矩形萬向環(huán)（5)，所述第一接管和第二接管分別具有一對由外圓徑向延伸的鉸鏈座 (11)，所述鉸鏈座朝相鄰接管的方向軸向延伸出鉸鏈板（6);所述矩形萬向環(huán)由四塊中部 具有鉸鏈孔的多邊形板圍成，所述多邊形板具有相互平行的長直邊和短直邊、位于長直邊 兩端的端部、由短直邊過渡到端部的漸窄斜邊，所述鉸鏈孔位于端部寬度方向的中截面，相 鄰多邊形板的端部以短直邊相反的位置焊接；所述第一接管和第二接管的鉸鏈座分別角向 錯位90°且分別從兩側(cè)鄰近對應(yīng)多邊形板的長直邊，所述鉸鏈板與對應(yīng)的多邊形板鉸鏈孔 鉸接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的萬向鉸鏈型膨脹節(jié)，其特征在于：所述多邊形板的端頭具有 形成L形邊緣的矩形缺角，所述矩形缺角的長度等于所述端頭的寬度的一半，所述矩形缺 角的寬度大于多邊形板的厚度；所述矩形萬向環(huán)的四角以所述多邊形板端部嵌入相鄰多邊 形板矩形缺角的方式扣合焊接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的萬向鉸鏈型膨脹節(jié)，其特征在于：所述矩形萬向環(huán)的四 個角分別固連構(gòu)成三角形架構(gòu)的加固管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的萬向鉸鏈型膨脹節(jié)，其特征在于：所述第一接管內(nèi)固連插入 第二接管的導(dǎo)流筒。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的萬向鉸鏈型膨脹節(jié)，其特征在于：所述鉸鏈座由環(huán)繞所述外 圓的環(huán)板、鄰近矩形萬向環(huán)安裝位置的徑向堅立馬鞍形板、以及間隔分布在環(huán)板和馬鞍形 板之間的加固肋板焊接構(gòu)成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的萬向鉸鏈型膨脹節(jié)，其特征在于：所述鉸鏈座的馬鞍形板中 部朝相鄰接管的方向軸向延伸出上、下兩片鉸鏈板，所述多邊形板為實心板，插入對應(yīng)的 上、下兩片鉸鏈板之間后，通過銷軸鉸接構(gòu)成萬向鉸鏈結(jié)構(gòu)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的萬向鉸鏈型膨脹節(jié)，其特征在于：所述多邊形板為截面中空 的框形結(jié)構(gòu)，所述鉸鏈座的馬鞍形板中部朝相鄰接管的方向軸向延伸出單層鉸鏈板，所述 單層鉸鏈板插入多邊形板的兩平行面板之間后，通過銷軸鉸接構(gòu)成萬向鉸鏈結(jié)構(gòu)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的萬向鉸鏈型膨脹節(jié)，其特征在于：所述波紋管外圓與矩形萬 向環(huán)之間設(shè)有外護套。
【文檔編號】F16L51/02GK104089138SQ201410286062
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】藺百鋒, 丁泉 申請人:航天晨光股份有限公司