一种自适应管道直径的法兰连接装置
技术领域
本发明涉及管道连接技术领域,具体涉及一种自适应管道直径的法兰连接装置。
背景技术
在液压站或泵站常常会面临管道的连接问题,管道连接通常采用螺栓连接法兰盘的方法,但法兰盘的螺栓过多,并且常需要采用对角线紧固的方法进行紧固。
然而传统的螺栓连接的方式,在连接两个法兰盘时,需要连接多个螺钉,且每个螺钉依次连接,由于连接螺钉是通过人工进行拧紧的,每个连接螺钉的松紧程度肯定是不同,从而会导致两个法兰盘的接触面存在一定的缝隙,进而导致管道泄露的问题。
因此,需要提供一种自适应管道直径的法兰连接装置以解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种能够实现多级夹紧法兰盘,避免两法兰盘之间出现间隙的法兰连接装置,以解决现有的问题。
本发明的一种自适应管道直径的法兰连接装置采用如下技术方案:
包括:
环体,其上设置有外筒和内筒,外筒和内筒之间形成了环形的安装槽
八个连接杆,绕环体的中心均布设置,且其端部依次穿过外筒和内筒,其穿出内筒的一端连接有卡爪钳;
齿轮组,包括螺纹连接在安装槽内的连接杆上的轴套,轴套上套装固定有四个锥齿轮,且沿轴套的轴向四个锥齿轮的齿面形成一个近似连续的弧面,四个锥齿轮按照锥度从大到小依次为第一锥齿轮、第二锥齿轮、第三锥齿轮、第四锥齿轮,且第四锥齿轮朝向卡爪钳设置,在外筒的内圈与第一锥齿轮之间的连接杆上设置有支撑弹簧;
传动环,设置在安装槽内,沿传动环的内圈的轴向上设置有八段与第一锥齿轮啮合的第一内齿弧、四段能与第二锥齿轮啮合的第二内齿弧、两段能与第三锥齿轮啮合的第三内齿弧、能与第四锥齿轮啮合的第四内齿弧;
多个驱动弹簧,设置在传动环背离齿轮组的一面和环体的侧壁之间,驱动弹簧的一端和环体连接,其另一端和传动环滑动连接;
驱动组件,用于带动传动环转动,传动环转动时第一内齿弧和第一锥齿轮啮合带动齿轮组转动并使连接杆沿其轴向运动带动卡爪钳夹紧法兰盘;在卡爪钳接触法兰盘后,齿轮组沿连接杆轴向移动同时驱动弹簧带动传动环向齿轮组移动,使得传动环上的第二内齿弧、第三内齿弧、第四内齿弧依次与齿轮组上对应的第二锥齿轮、第三锥齿轮、第四锥齿轮啮合,使每四个卡爪钳、每两个卡爪钳及单个卡爪钳分批对法兰盘夹紧。
优选地,驱动组件,包括连接在安装槽的槽口上的环形盖板,环形盖板上设置有电机,电机的输出端套装固定有齿轮,齿轮穿过外筒上开设的通槽后和传动环外圈设置的外齿圈啮合。
优选地,第一锥齿轮的大头端和第二锥齿轮小头端连接,且第一锥齿轮的大头端和第二锥齿轮小头端的直径相同,第二锥齿轮的大头端和第三锥齿轮小头端连接,且第二锥齿轮的大头端和第三锥齿轮小头端的直径相同,第三锥齿轮的大头端和第四锥齿轮小头端连接,且第三锥齿轮的大头端和第四锥齿轮小头端的直径相同。
优选地,在外筒内圈和齿轮组之间设置有防止齿轮组在无驱动时被支撑弹簧顶转使卡爪钳放松的刹车组件,刹车组件的一端与齿轮组的第一锥齿轮上开设的导向槽通过刹车弹簧连接,其另一端设置有能与外筒内圈设置的定摩擦面接触的刹车摩擦面。
优选地,刹车组件包括套筒,沿套筒的轴向在套筒的内圈设置有多个限位凸起,限位凸起与导向槽内壁设置的刹车限位槽沿套筒的轴向滑动连接,刹车弹簧连接在套筒端部与导向槽的内底面之间,套筒周向设置有挡环,定摩擦面设置在套筒背离刹车弹簧的一端。
优选地,在套筒背离刹车弹簧的一端设置有小头端朝向外筒的内圈的锥形环板,定摩擦面设置在锥形环板的锥形面上,且在外筒内圈上开设有与锥形环板匹配的锥形槽,刹车摩擦面设置在锥形槽的锥形面上。
优选地,还包括设置在刹车组件上的刹车释放组件,用于在传动环和齿轮组传动连接时带动刹车组件沿连接杆的轴向移动使得定摩擦面和刹车摩擦面分离。
优选地,刹车释放组件包括套设在套筒上的环板,环板朝向外筒内圈的一面上设置有刹车释放顶针及插设在外筒内圈上开设的限位孔内的限位柱,刹车释放顶针的下端与驱动轮朝向驱动组件一侧上的多个抬升面,抬升面用于在驱动轮上的每个齿圈与齿轮组啮合时,抬升面会顶刹车释放顶针使得动刹车组件的套筒移动带动定摩擦面和刹车摩擦面分离。
优选地,多个抬升面依次为第一抬升面、四个第二抬升面、两个第三抬升面、第四抬升面,多个抬升面的宽度不同,第一抬升面整圈设置在驱动轮上,四个第二抬升面设置在驱动轮上且与四个第二内齿弧一一对应位于同一象限内,两个第三抬升面设置驱动轮上且与两个第三内齿弧一一对应位于在同一象限内,第四抬升面设置在驱动轮上且与第四内齿弧对应位于同一象限内。
本发明的有益效果是:本发明提供的一种自适应管道直径的法兰连接装置,通过驱动组件带动传动环转动,传动环转动时第一内齿弧和第一锥齿轮啮合带动齿轮组转动并使连接杆沿其轴向运动带动卡爪钳夹紧法兰盘;在卡爪钳接触法兰盘后,齿轮组沿连接杆轴向移动同时驱动弹簧带动传动环向齿轮组移动,使得传动环上的第二内齿弧、第三内齿弧、第四内齿弧依次与齿轮组上对应的第二锥齿轮、第三锥齿轮、第四锥齿轮啮合,整个过程实现了使八个卡爪钳先同时对法兰盘夹紧,然后每四个卡爪钳、每两个卡爪钳分批对法兰盘夹紧,最后在单个卡爪钳依次再对法兰盘夹紧,从而实现多级夹紧法兰盘,防止管道泄露,进一步的,通过八个可向中心夹紧的卡爪钳,能适应与不同直径的法兰盘的夹紧,夹紧效果好,适用范围广,实用性强,值得推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种自适应管道直径的法兰连接装置的实施例的总体结构示意图;
图2为图1的剖视图;
图3为图2中A处的放大图;
图4为本装置使用时的剖视图;
图5为图4中B处的放大图;
图6为图1中齿轮组的结构示意图;
图7为图1中的刹车结构的结构示意图;
图8为图1中刹车释放组件的结构示意图;
图9为图1中驱动环的结构示意图一;
图10为图1中驱动环的结构示意图二。
图中:1、环形盖板;2、管道;3、管夹;4、环体;401、驱动弹簧;402、限位孔;403、电机架;5、电机;6、连接杆;601、外螺纹;602、卡爪钳;7、齿轮组;701、第一锥齿轮;702、第二锥齿轮;703第三锥齿轮;704、第四锥齿轮;705、刹车弹簧;706、支撑弹簧;707、内螺纹;708、刹车限位槽;709、导向槽;8、刹车结构;801、摩擦面;802、挡环;803、限位凸起;9、传动环;901、第一内齿弧;902、第二内齿弧;903、第三内齿弧;904、第四内齿弧;905、第二抬升面;906、第三抬升面;907、第四抬升面;908、外齿圈;909、第一抬升面;10、刹车释放组件;1001刹车释放顶针;1002、限位柱;11、外筒;1101、定摩擦面;12、齿轮;13、管架。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的一种自适应管道直径的法兰连接装置的实施例,如图1所示,包括:套设在法兰盘外圈的环体4,环体4的侧面上设置有同心设置的外筒11和内筒,外筒11的内壁和内筒的外壁之间形成了环形的安装槽,绕环体4中心均布设置有八个连接杆6,连接杆6的端部依次穿过外筒11和内筒,连接杆6的一端穿出内筒后连接有用于夹紧两个法兰盘201的卡爪钳602,具体的,如图2所示,卡爪钳602朝向法兰盘的一侧为V型槽,包括,齿轮组7,齿轮组7包括在每个连接杆6上螺纹连接的轴套,具体的,轴套的内圈设置有内螺纹707,连接杆6上设置有与内螺纹707配合的外螺纹601,轴套上套装固定有四个齿轮面锥度不同锥齿轮,且沿轴套的轴向四个锥齿轮的齿面形成一个近似的弧面,具体的,如图3和图5所示,四个锥齿轮按照锥度从大到小依次为第一锥齿轮701、第二锥齿轮702、第三锥齿轮703、第四锥齿轮704,具体的,如图3和图5所示,第四锥齿轮704朝向卡爪钳602设置,在安装槽的内壁和连接杆6之间的安装槽内设置有传动环9,在第一锥齿轮701和外筒11的内圈之间的连接杆6上设置有支撑齿轮组7使得齿轮组7上的第一锥齿轮701与第一内齿弧901啮合的支撑弹簧706,如图9和图10所示,沿传动环9的内圈的轴向上设置有八段与第一锥齿轮701啮合的第一内齿弧901、四段能与第二锥齿轮702啮合的第二内齿弧902、两段能与第三锥齿轮703啮合的第三内齿弧903、能与第四锥齿轮704啮合的第四内齿弧904,具体的,如图5、图9和图10第一内齿弧901、第二内齿弧902、第三内齿弧903、第四内齿弧904的齿弧面连接在一起的截面构成一个弧形面,如图3所示,在传动环9背离齿轮组7的一面和环体4的侧壁之间设置有多个驱动弹簧401,驱动弹簧401的一端和环体4连接,其另一端和传动环9滑动连接,还包括用于带动传动环9转动的驱动组件,具体的,如图2所示,驱动组件包括连接在安装槽的槽口上的环形盖板1,环形盖板1上通过电机架403设置有电机5,电机5的输出端套装固定有齿轮12,齿轮12穿过外筒11上开设的通槽后和传动环9外圈设置的外齿圈908啮合。
需要说明的是,初始状态时,第一锥齿轮701与传动环9上的第一内齿弧901啮合,驱动组件工作带动传动环9转动,从而使第一内齿弧901和第一锥齿轮701啮合带动齿轮组7转动,并使连接杆6沿其轴向运动带动卡爪钳602夹紧法兰盘201移动时,在卡爪钳602接触法兰盘201后,齿轮组7沿连接杆6轴向移动同时驱动弹簧401带动传动环9向齿轮组7移动,使得传动环9上的第二内齿弧902、第三内齿弧903、第四内齿弧904依次与齿轮组7上对应的第二锥齿轮702、第三锥齿轮703、第四锥齿轮704啮合,使每四个卡爪钳602、每两个卡爪钳602及单个卡爪钳602分批对法兰盘201夹紧,使得本装置的卡爪钳602实现先同时对法兰盘夹紧,然后多个卡爪钳602分批再对法兰盘夹紧,最后在单个卡爪钳602依次再对法兰盘夹紧,从而实现多级夹紧法兰盘,防止管道泄露,同时分批夹紧可以使法兰盘受力均匀,保护法兰盘内的密封。
其中,如图6所示,第一锥齿轮701的大头端和第二锥齿轮702小头端连接,且第一锥齿轮701的大头端和第二锥齿轮702小头端的直径相同,第二锥齿轮702的大头端和第三锥齿轮703小头端连接,且第二锥齿轮702的大头端和第三锥齿轮703小头端的直径相同,第三锥齿轮703的大头端和第四锥齿轮704小头端连接,且第三锥齿轮703的大头端和第四锥齿轮704小头端的直径相同。
具体的,为了防止齿轮组7在无驱动时被支撑弹簧706顶转使卡爪钳602放松的,如图5所示,在外筒11内圈与齿轮组7的靠近第一锥齿轮701的套筒之间设置有刹车组件8,刹车组件8的一端与齿轮组7的第一锥齿轮701上开设的导向槽709通过刹车弹簧705连接,其另一端设置有能与外筒11内圈设置的定摩擦面1101接触的刹车摩擦面801,其中,如图6和7所示,刹车组件8包括套筒,沿套筒的轴向在套筒的内圈设置有多个限位凸起803,限位凸起803与导向槽709内壁设置的刹车限位槽708沿套筒的轴向滑动连接,刹车弹簧705连接在套筒端部与导向槽709的内底面之间,套筒周向设置有挡环802,定摩擦面1101设置在套筒背离刹车弹簧705的一端,其中为了使得摩擦效果更好,在套筒背离刹车弹簧705的一端设置有小头端朝向外筒11内圈的锥形环板,定摩擦面1101设置在锥形环板的锥形面上,且外筒11内圈上开设有与锥形环板匹配的锥形槽,刹车摩擦面801设置在锥形槽的锥形面上。
其中,还包括设置在刹车组件8上用于在传动环9和齿轮组7传动连接时带动刹车组件8沿连接杆6的轴向移动使得定摩擦面1101和刹车摩擦面801分离的刹车释放组件10,如图8所示,刹车释放组件10包括套设在套筒上的环板,环板朝向外筒11内圈的一面上设置有刹车释放顶针1001及插设在外筒11内圈上开设的限位孔402内的限位柱1002,刹车释放顶针1001的下端与驱动轮9朝向驱动组件7一侧上的多个抬升面,抬升面用于在驱动轮9上的每个齿圈与齿轮组7啮合时,抬升面会顶刹车释放顶针1000使得动刹车组件8的套筒移动带动定摩擦面1101和刹车摩擦面801分离,如图9和图10所示,多个抬升面依次为第一抬升面909、四个第二抬升面905、两个第三抬升面906、第四抬升面907,多个抬升面的宽度不同,第一抬升面909整圈设置在驱动轮9上,四个第二抬升面905设置在驱动轮9上且与四个第二内齿弧902一一对应位于同一象限内,两个第三抬升面906设置驱动轮9上且与两个第三内齿弧903一一对应位于在同一象限内,第四抬升面907设置在驱动轮9上且与第四内齿弧904对应位于同一象限内。
具体的工作原理
使用时,带有法兰盘201的管道2通过管夹3支撑在管架13上,启动电机5,电机5带动齿轮12转动,如图3所示,初始状态下,驱动轮9的八段第一内齿圈901与对应的八个齿轮组7的第一锥齿轮701啮合,带动齿轮组7转动,使得连接杆6沿其轴向带动卡爪钳602向法兰盘201移动,即八个卡爪钳602同时向法兰盘的中心运动来夹紧法兰盘201,当卡爪钳602接触到法兰盘201时,卡爪钳602的径向移动开始减小,此时由于驱动轮9的转动速度不变,齿轮组7开始沿连接杆6向远离法兰盘201的方向移动,而由于齿轮组7的四个锥齿轮的齿面形成一个近似的弧面,所以在齿轮组7移动过程中,如图5所示,其上锥齿轮的齿面开始挤压驱动轮9,使驱动轮9连接的驱动弹簧401压缩,齿轮组7的第二锥齿轮702、第三锥齿轮703、第四锥齿轮704开始依次和驱动轮9上对应的四段第二内齿弧902、两段第三内齿弧903、一段第四内齿弧904接触并啮合,从而实现每四个卡爪钳602、每两个卡爪钳602及单个卡爪钳602分批对法兰盘201夹紧,整个过程中,本装置的八个卡爪钳602先同时对法兰盘夹紧,然后每四个卡爪钳602、每两个卡爪钳602分批对法兰盘夹紧,最后在单个卡爪钳602依次再对法兰盘夹紧,夹紧完成之后通过法兰盘201上的安装孔通过螺钉将两个法兰连接,从而实现多级夹紧法兰盘,防止管道泄露。
其次,在电机5在工作过程中,由于驱动轮9上=的第一内齿圈901是八段、第二内齿弧902是四段、第三内齿弧903是两段、第四内齿弧904是一段,因此,在外齿圈908啮合带动驱动轮9转动时,第一内齿圈901、第二内齿弧902、第三内齿弧903、第四内齿弧904有与齿轮组7接触啮合状态及与齿轮组7不接触啮合的状态,在驱动轮9的内齿圈与齿轮组7的锥齿轮不接触时,由于刹车弹簧705的弹力,摩擦面801与定摩擦面1101接触,使得刹车结构8与齿轮组7无法相对转动,齿轮组7也无法转动,从而防止了齿轮组7在无驱动力时被支撑弹簧706顶转使卡爪钳602放松对法兰盘的夹紧,在驱动轮9内齿圈与齿轮组7的锥齿轮接触时,如图5所示,与内齿圈对应设计的第一抬升面909、第二抬升面905、第三抬升面906、第四抬升面907会顶起刹车释放顶针1001,使刹车释放组件10带着刹车结构8沿套筒中心移动,使得定摩擦面1101与刹车摩擦面801分离,从而使得齿轮组7能在驱动轮9的带动下转动,实现在齿轮组7无传动力的时候,防止卡爪钳602放松对法兰盘201夹紧,并在齿轮组7无传动力的时候实现卡爪钳602对法兰盘201进行多级夹紧。
综上所述,本发明实施例提供的一种自适应管道直径的法兰连接装置,通过驱动组件带动传动环转动,传动环转动时第一内齿弧和第一锥齿轮啮合带动齿轮组转动并使连接杆沿其轴向运动带动卡爪钳夹紧法兰盘;在卡爪钳接触法兰盘后,齿轮组沿连接杆轴向移动同时驱动弹簧带动传动环向齿轮组移动,使得传动环上的第二内齿弧、第三内齿弧、第四内齿弧依次与齿轮组上对应的第二锥齿轮、第三锥齿轮、第四锥齿轮啮合,整个过程实现了使八个卡爪钳先同时对法兰盘夹紧,然后每四个卡爪钳、每两个卡爪钳分批对法兰盘夹紧,最后在单个卡爪钳依次再对法兰盘夹紧,从而实现多级夹紧法兰盘,防止管道泄露,进一步的,通过八个可向中心夹紧的卡爪钳,能适应与不同直径的法兰盘的夹紧,夹紧效果好,适用范围广,实用性强,值得推广。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。