明曉峰

摘? 要：法蘭在各行各業(yè)中都有廣泛的應(yīng)用，尤其在管件連接中不可或缺。用法蘭連接的管件和焊接方式連接不同，法蘭連接可無損拆卸，焊接連接只能切割分離。法蘭多用于同徑管的連接緊固，屬于內(nèi)密封，離不開密封填料的輔助應(yīng)用，這就決定了法蘭的應(yīng)用范圍局限性。除連接管件外，法蘭也可有對支撐件起到固定密封的作用，氣密隔離就是一種。但是，在具體的應(yīng)用中并沒有起到良好的效果，主要是因?yàn)榉ㄌm的固有設(shè)計(jì)問題。鑒于此，本文從創(chuàng)新的角度考慮，設(shè)想一種拓展設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：法蘭，連接，緊固，密封，氣密，設(shè)計(jì)

引言

法蘭主要用于管件連接，連接方式就是密封和緊固。常見的法蘭又叫法蘭凸緣盤或突緣。法蘭是管子與管子之間相互連接的零件，用于管端之間的連接。同時(shí)，也有用在設(shè)備進(jìn)出口上的法蘭，用于兩個(gè)設(shè)備之間的連接，也有用于單一管狀物的密封連接和固定。法蘭連接或法蘭接頭，是指由法蘭、墊片及螺栓三者相互連接作為一組組合密封結(jié)構(gòu)的可拆連接。法蘭上有孔眼，螺栓使兩法蘭緊連。法蘭間用填料密封。法蘭都是成對使用的，兩片法蘭盤之間加上密封填料，然后用螺栓緊固。隨著創(chuàng)新生產(chǎn)的飛速發(fā)展，法蘭的適用范圍正在在逐步擴(kuò)大。但同時(shí)，對法蘭作用的要求也在提升，已單單不是以連接為主導(dǎo)，更有時(shí)需要特定種類的法蘭實(shí)現(xiàn)特定的作業(yè)。上述中，法蘭的功能形式比較單一，無法滿足特定的需要，也就是說沒有一種可靈活變徑的法蘭。

1 普通法蘭在專業(yè)中的應(yīng)用局限性

以油氣勘探生產(chǎn)中的綜合錄井專業(yè)為例。綜合錄井在現(xiàn)場安裝傳感器如超聲波時(shí)，通常是利用特殊的支架將傳感器固定在一定的高度，然后探頭發(fā)射超聲波，超聲波穿過探測液面容器罩上的割口，這樣獲得傳感器信號，這種安裝方式是建立在敞開的容器空間基礎(chǔ)上的。如果需要探測的液面容器是要求密封的，則這種方式不可行，而這種密封要求在油氣勘探的易燃易爆容器上很常見。當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)，往往采取的方法就是定制一種針對體積傳感器探頭具體尺寸的法蘭，然后將法蘭固定到容器表面上。定制法蘭比直接購買需要更多的費(fèi)用，而直接購買卻沒有針對綜合錄井專業(yè)性的法蘭，所以也只有定制，定制的法蘭在使用完后也就不再有用了，因?yàn)閭鞲衅鞑煌叽缫簿筒煌傊?，沒有一種通用的尺寸可供變化使用。再者，綜合錄井的體積傳感器重量較輕（約為1000g），需要密封的探頭直徑較?。s為60mm），這種情況下使用普通的用于連接管件的法蘭是不切合實(shí)際的。所以，必須有一種可變徑的法蘭，以供專業(yè)使用。

2 法蘭盤的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

從創(chuàng)新的角度出發(fā)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)一種可變徑的法蘭，以適應(yīng)不同安裝應(yīng)用條件的變化，以下稱之為氣密式變徑法蘭。在設(shè)計(jì)材料上，氣密式變徑法蘭的外部殼體由不銹鋼制，整體為空腔結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)平面厚度51mm、外徑202mm，內(nèi)設(shè)可膨脹塑圈，主要由內(nèi)外體法蘭腔、膠圈、氣密腔、法蘭頂?shù)妆P組成等組成，如圖1所示。

（1）內(nèi)外體法蘭腔。內(nèi)外法蘭腔是外法蘭體和內(nèi)法蘭體形成的空腔結(jié)構(gòu)。① 外體法蘭直徑202mm，壁厚2mm，高51mm，外體法蘭和法蘭底盤一體無縫焊接，② 內(nèi)體法蘭。內(nèi)體法蘭直徑170mm，壁厚2mm，高51mm，內(nèi)體法蘭和法蘭底盤一體無縫焊接。內(nèi)體法蘭和外體法蘭都是焊接在法蘭底盤上的圓箍。如此，在內(nèi)外體法蘭的圓箍空間形成內(nèi)外法蘭腔，腔體空間直徑26mm，③ 法蘭底盤。法蘭底盤上焊接有內(nèi)體法蘭和外體法蘭箍，期間的內(nèi)外法蘭腔上均勻分布著6個(gè)螺栓孔，孔徑15mm，在底盤周徑居中。法蘭底盤直徑201mm，法蘭通腔直徑70mm，通腔源距內(nèi)體法蘭38mm。

（2）膠圈。膠圈是實(shí)現(xiàn)變徑的主體，在氣壓下可塑變形。無氣壓下，膠圈的內(nèi)圈直徑是70mm，外圈直徑37mm。膠圈上設(shè)氣密閥芯，閥芯空氣入口伸出法蘭頂盤供充氣用。氣密閥芯在充氣時(shí)頂開，充氣結(jié)束則在內(nèi)舌片的作用下封閉。充氣時(shí)，膠圈膨脹，膨脹的膠圈在內(nèi)體法蘭壁和法蘭頂盤的阻擋下向法蘭通腔伸展，對傳感器探頭體形成周邊緊縮達(dá)到密封支撐的作用，即氣密腔直徑收縮。

（3）氣密腔。氣密腔即膠圈在氣壓下由于橫向變形而形成的收縮腔。

（4）法蘭頂盤。法蘭頂盤可拆卸，在頂盤上均勻分布著6個(gè)螺栓孔，孔徑15mm，和底盤螺栓孔通徑，位置相同。法蘭頂盤直徑201mm，法蘭通腔直徑70mm。法蘭頂盤和法蘭底盤通過6個(gè)螺栓穿過對應(yīng)的螺栓孔緊接。固定螺栓從頂盤經(jīng)內(nèi)外法蘭腔穿過底盤，然后擰入到容器上相對應(yīng)的螺絲孔中牢固對接。

氣密式變徑法蘭設(shè)計(jì)了內(nèi)外法蘭腔，法蘭通腔和氣密腔。充入氣體的膨脹是塑圈在橫向上變形，擠壓需要密封固定的傳感器探頭部位，氣壓越大固定越牢固，可人為調(diào)節(jié)。拆卸時(shí)，可通過氣密閥芯泄壓，取出傳感器。這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡便，易于操作，不需特殊維護(hù)，通過調(diào)整氣壓就可滿足緊固不同尺寸探頭的需要。

創(chuàng)新設(shè)計(jì)的“氣密式變徑法蘭”則發(fā)明設(shè)計(jì)了一種全新式的法蘭，法蘭孔徑可根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)變徑，擴(kuò)大了法蘭的使用范圍，更能滿足特定的需要，尤其是在綜合錄井等設(shè)備安裝中凸顯其不可替代的作用。這種法蘭提高了作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，降低了設(shè)備運(yùn)行成本，具有廣闊的應(yīng)用前景。

3 結(jié)語

創(chuàng)新設(shè)計(jì)的氣密式變徑法蘭在現(xiàn)場應(yīng)用中能夠充分消除常規(guī)法蘭所存在的多種不利因素，拓展了設(shè)備設(shè)施安裝條件，有利支持了油氣勘探作業(yè)現(xiàn)場的施工安全，滿足了現(xiàn)場作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)需要，達(dá)到了規(guī)范化的施工要求。同時(shí)，降低了設(shè)備運(yùn)行成本。