集熱器連接扣件的研究改進(jìn)分析

劉毅杰 張孟迪

(1.邵陽學(xué)院 湖南 邵陽 422000；2.吉林財經(jīng)大學(xué) 吉林 長春 130000)

?

集熱器連接扣件的研究改進(jìn)分析

劉毅杰1張孟迪2

(1.邵陽學(xué)院 湖南 邵陽 422000；2.吉林財經(jīng)大學(xué) 吉林 長春 130000)

本文針對集熱器連接扣件存在的問題進(jìn)行改進(jìn)，尋找新的連接方法，最后設(shè)計出了新型的快速連接扣件，解決了問題，并獲得了實用新型專利。主要講述如何在實踐中發(fā)現(xiàn)問題，連接件的改進(jìn)方法，以及改進(jìn)后產(chǎn)生的效果、各種連接扣件的優(yōu)缺點。

連接扣件；法蘭片；螺栓法蘭連接

一、產(chǎn)品需求情況

在太陽能共用系統(tǒng)中，兩塊集熱板之間，翼管的連接是太陽能熱水系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的一步，也是存在問題最多的一個步驟。最原始的方式是用比翼管大的橡膠管套住兩根翼管，兩邊用抱箍扎緊。這樣的方法存在很多問題：一是橡膠管的老化會使接頭處漏水使用壽命比較短，兩年就會老化，抱箍扎得過緊會破壞橡膠管導(dǎo)致漏水，扎得過松也會導(dǎo)致漏水；二是影響美觀，集熱器的翼管采用的是金屬鋁管，整個系統(tǒng)都是金屬連接，接頭處用橡膠管連接，看起來像是很漂亮的系統(tǒng)上添了一個丑陋的疤痕；三是采用橡膠管連接不能承壓，壓力太大就會出現(xiàn)漏水，尤其在強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)中漏水很嚴(yán)重。集熱器連接扣件的問題在太陽能行業(yè)中普遍存在的問題，它的應(yīng)用又是如此的廣泛。

二、研發(fā)過程

(一)研發(fā)一階段

1.設(shè)計思路

為了防止老化，增加使用壽命，以及能夠承壓，新連接方法就不能再采用橡膠連接而應(yīng)該采用金屬連接，在網(wǎng)上查閱大量的資料后，發(fā)現(xiàn)在石油化工設(shè)備和管道連接中應(yīng)用最為廣泛的密封連接形式是螺栓法蘭連接。借鑒工業(yè)上的法蘭連接，著手設(shè)計一種承壓式集熱器快速連接件。這種連接件由法蘭片，螺栓，橡膠墊圈組成。接下來就是選材的問題，考慮到螺栓法蘭連接件在集熱器上載荷的壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于航空航天、化工機(jī)械上所載荷的壓力，以及便于成型，我們選用的材料是鋁合金。接下來的工作就是做模具，購置沖床。做好法蘭片得模具就開始沖壓成型。法蘭片上均勻的分布著三個光孔，整個組件由，法蘭片、螺栓、螺帽、墊圈組成。還有很重要的一點，就是使用這種連接扣件，集熱器的翼管邊緣需要用翻邊機(jī)翻邊，這樣才能扣住接連扣件。所以在施工過程中，就需要把法蘭片套進(jìn)翼管后再用翻邊機(jī)把翼管的邊緣翻邊，以致能夠緊緊卡住法蘭片不會脫落，在翼管中間放置一片橡膠墊圈，防止漏水。最后在通過螺栓把兩片法蘭片連接起來。

2.使用情況

這種連接扣件在實驗后效果很好，幾乎不存在漏水問題，使用壽命也增強(qiáng)了，純金屬連接增強(qiáng)了外觀的美觀。這種連接方式解決了很多以前采用橡膠管連接時存在的問題，一是增加了連接扣件的耐用性不存在老化漏水的問題；二是解決了承壓漏水的問題；三是改善了外觀的問題。四是使用起來很方便，能夠?qū)崿F(xiàn)快速連接，提高了工作效率。

3.優(yōu)缺點

螺栓法蘭連接件是解決了密封性不好漏水，老化漏水，以及不能承載高負(fù)荷壓力的問題，但是使用這種連接扣件必需要施工工程中，把翻邊機(jī)帶到現(xiàn)場，可是現(xiàn)場環(huán)境下使用翻邊機(jī)很不方便，有些工地甚至不具備使用翻邊機(jī)的條件。在使用一段時間后發(fā)現(xiàn)，維修相當(dāng)?shù)穆闊?。大?guī)模生產(chǎn)后有些螺栓法蘭連接扣件在沖壓成型時誤差過大，或者沖壓時工藝不對，或者時間長了模具磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致沖壓出來的法蘭片質(zhì)量不好，不同心，或者厚薄不一致，以致在高負(fù)荷的條件下使用一段時間后就出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，出現(xiàn)誤差在加工過程中是很難避免的，這就需要跟換連接扣件。這樣看來這樣的方法不是萬能之策，還存在很多問題，還需要改進(jìn)。

(二)研發(fā)二階段

1.設(shè)計思路

根據(jù)螺栓法蘭連接在實際應(yīng)用中存在的問題，要解決根本的問題就要讓法蘭片變得靈活，能夠方便拆裝。在原來的基礎(chǔ)上增加了一道工序，用沖床在法蘭片的一段折彎一段，這樣就能扣緊了，間隙也減少了。連接扣件由兩個半圓弧連接扣與螺栓構(gòu)成，連接扣的內(nèi)壁為凹狀“U”形，連接扣的外壁兩端各有一個連接耳，連接耳上開有連接用螺孔，連接用螺孔的軸線與管道軸線互相垂直；組合為一個連接扣件的兩個半圓弧連接扣之間存有間隙S;連接扣內(nèi)壁凹狀為“U”形形狀，“U”形形狀的橫截面包括等腰梯形或者圓弧形。連接扣件的工藝是這樣的，共有兩套模具，一套是半圓弧形的模具，一套是在半圓弧形的模具上均勻布置著三個通孔。第一步，把鋁合金放置在這套模具上，用沖床沖出半圓弧形的法蘭片；第二步，把沖好的法蘭片放置在均勻布有三個通孔的模具上沖壓；第三步，用沖床在法蘭片的兩端沖壓使其折彎出一段連接耳。在安裝時配上螺栓、螺帽、墊圈，可以快速安裝拆卸的連接扣件就完成了。

2.使用情況：

新型的集熱器連接扣件在工程上得到了大規(guī)模使用，不存在漏水，及拆卸麻煩等問題，提高了安裝拆卸的工作效率，維修的時候很方便，很快就可以拆卸下來。如果是橡膠墊壞了，可以換上橡膠墊就行，實現(xiàn)了零件的反復(fù)利用，節(jié)約了材料。還可以配上一小片墊片的就成為承壓堵頭，而且方便拆裝又不會漏水。

3.優(yōu)缺點

使用這種連接扣件，可快速連接管道，外形美觀、密封性好、連接牢固、使用起來非常方便?？蓪崿F(xiàn)隨時的拆卸安裝，零件的反復(fù)利用，節(jié)約了材料，降低了成本。這種連接扣件把之前集熱器連接件遇到的所有問題都解決了，而且在原來的基礎(chǔ)上還新發(fā)明了一種用途，可以很方便用來做管道的堵頭，只需增加一小片堵片。唯一的缺點就是加工過程中比兩片法蘭片的那種連接件要麻煩一點，因為它是四片法蘭片連接在一起，還有它對生產(chǎn)加工的工藝、設(shè)備及人員技術(shù)要求更高。

三、結(jié)語

經(jīng)過這兩次的改進(jìn)，X連接扣件的問題完全得到了解決，不僅在承壓的情況下不漏水，而且可以快速連接管道，外形美觀，密封性好，連接牢固，使用起來非常方便。

[1]法蘭連接需要注意的問題；作者：鄭曉亞，徐超；工作單位：西北工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院；中國學(xué)術(shù)期刊；2008年03期

[2]螺栓法蘭連接系統(tǒng)維護(hù)策略研究；作者：張朝衛(wèi)；中國學(xué)術(shù)期刊；209年12期

[3]螺栓法蘭連接中螺栓載荷的監(jiān)控技術(shù)；作者：杜培德，蔡仁良；刊名：化工設(shè)備設(shè)計；2010年09期

[4]一種集熱器快速連接扣件；作者：江承衛(wèi)；實用新型專利期刊

劉毅杰(1995-)，男，漢族，新疆烏魯木齊人，本科在讀，邵陽學(xué)院，機(jī)械設(shè)計制造及其自動化；張孟迪(1995-)，女，漢族，新疆烏魯木齊人，本科在讀，吉林財經(jīng)大學(xué)，稅收。