一種法蘭的制作方法
【專利摘要】一種法蘭，用于承壓設(shè)備部件開口之間連接的密封結(jié)構(gòu)，包括具有第一密封面的第一法蘭，及具有第二密封面的第二法蘭，第一密封面和第二密封面之間設(shè)置有密封墊片，第一法蘭、密封墊片和第二法蘭在緊固件的作用下緊密貼合，本申請采用四種法蘭的獨特結(jié)構(gòu)，使得其密封面的配對結(jié)構(gòu)能施加給傳統(tǒng)的墊片一種扭力，墊片的反扭作用力則表現(xiàn)為回彈性能的提高，從而取得優(yōu)良的加強密封性能，當密封系統(tǒng)松弛后，墊片有足夠的回彈繼續(xù)保持與法蘭密封面的緊密貼合。與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有強制密封、結(jié)構(gòu)簡單、裝卸簡便、有利于密封面的保護，制造周期短、成本低、裝卸簡便的優(yōu)點，尤其比其他密封結(jié)構(gòu)更適用于大型結(jié)構(gòu)在高溫高壓及波動工況下的動態(tài)密封。
【專利說明】—種法蘭

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及用于石油煉制與化工、煤化工、化肥工業(yè)、及其它各種化工、空調(diào)、空冷、電力設(shè)施的承壓設(shè)備(例如:鍋爐、壓力容器、換熱器、壓力管道、儲氣瓶等)開口連接的密封技術(shù)，特別適用于高溫高壓工況的密封結(jié)構(gòu)或靠口鍛部的隔膜密封結(jié)構(gòu)的錐形密封面法蘭。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的承壓設(shè)備開口連接的密封技術(shù)中，法蘭螺栓強制密封系統(tǒng)是應用最為廣泛的一種，但是法蘭的結(jié)構(gòu)種類很多，包括有平焊法蘭、對焊法蘭、長頸法蘭、寬面法蘭、窄面法蘭、反向法蘭和圓筒形端部、圓錐形端部、凸緣、換熱器管板、盲蓋板，還有松套法蘭等結(jié)構(gòu)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中典型的法蘭密封副結(jié)構(gòu)如圖1所示，每個法蘭一般是由法蘭盤11、安裝螺栓螺母緊固件的螺栓孔12、頸部13、與承壓殼體對接的端部坡口 14、墊片15和密封面16組成，其中密封面16為密封平面。螺栓穿過上下兩個法蘭的螺栓孔12，螺栓端部上緊螺母，使兩個法蘭的密封面16相互靠近，壓緊墊片15，使法蘭內(nèi)部壓力P的介質(zhì)無法從虛線箭頭方向通過壓緊墊片15及其與法蘭之間的密封面流竄到法蘭外部。
[0004]上述傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)普遍存在的實際問題是，當使法蘭內(nèi)部介質(zhì)的壓力P、溫度T升高或波動時，較高的壓力在法蘭的兩端產(chǎn)生實線箭頭所示的拉力F，較高的溫度使螺栓受熱膨脹伸長，密封系統(tǒng)松弛，墊片15沒有足夠的回彈繼續(xù)保持與法蘭密封面16的緊密貼合，高溫高壓介質(zhì)通過密封面流竄到法蘭外部，引發(fā)爆炸燃燒事故。由此可見，承壓設(shè)備開口連接的密封技術(shù)是整臺設(shè)備的關(guān)鍵。
[0005]從技術(shù)層面分析，法蘭內(nèi)部介質(zhì)泄漏的根本原因是:密封系統(tǒng)松弛后，墊片15沒有足夠的回彈繼續(xù)保持與法蘭密封面的緊密貼合。
[0006]長期以來，人們一直致力于開口連接密封結(jié)構(gòu)的研究，主要研究方向在于如何提高墊片的回彈率，形成了例如:八角墊、橢圓墊、雙金屬墊、齒形墊、平面隔膜墊、球面隔膜墊以及它們的組合、T形槽金屬墊法蘭密封結(jié)構(gòu)、薄壁Ω環(huán)結(jié)構(gòu)的密封焊法蘭密封結(jié)構(gòu)、螺紋鎖緊環(huán)密封結(jié)構(gòu)等傳統(tǒng)強制密封結(jié)構(gòu)、石墨纏繞墊、波齒石墨復合墊；也形成了例如:B形環(huán)、C形環(huán)、O形環(huán)、楔形環(huán)、卡扎里密封、Bridgman密封、雙金屬波齒石墨復合墊密封、膜式密封等自緊密封結(jié)構(gòu)。上述密封結(jié)構(gòu)因強化效果還不夠，特別是隨著實踐應用的深入，人們發(fā)現(xiàn)這些結(jié)構(gòu)本身也存在一些不利的地方。主要存在的問題是:
[0007]第一，結(jié)構(gòu)復雜，密封系統(tǒng)零部件易損，操作麻煩。
[0008]第二，需要高水平的焊接。如薄壁Ω環(huán)結(jié)構(gòu)的密封焊。
[0009]第三，結(jié)構(gòu)龐大。如普通大法蘭型密封，法蘭和端蓋很厚，且無溫度補償調(diào)節(jié)。
[0010]第四，密封副功能退化。
[0011]特別是裝置大修期間，結(jié)構(gòu)簡單、零件少的密封副能縮短一天檢修時間都能產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟效益。隨著裝置的大型化、環(huán)境保護意識的增強，油品質(zhì)量的提升需要采取更高溫高壓下的工藝，裝置中起緩沖和儲備作用的壓力容器減少，反應器和換熱器等核心設(shè)備的操作難度增大，經(jīng)常直接受到流體介質(zhì)壓力和溫度的波動沖擊，原有的設(shè)備開口密封結(jié)構(gòu)難以適應新形勢的工藝和管理要求，由此可見，針對量大且面廣的法蘭強制式密封結(jié)構(gòu)，結(jié)合存在的問題進行改進，研發(fā)一種密封可靠性好、加強密封功能，且結(jié)構(gòu)簡單、裝卸效率高的法蘭，在工程【技術(shù)領(lǐng)域】具有極為深遠和重大的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本申請的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種能夠提高組裝質(zhì)量和裝卸效率，且結(jié)構(gòu)簡單、加強密封性能好的法蘭。
[0013]本申請的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0014]提供了第一種法蘭，用于承壓設(shè)備部件開口之間連接的密封結(jié)構(gòu)，包括具有第一密封面的第一法蘭，以及具有第二密封面的第二法蘭，所述第一密封面和所述第二密封面之間設(shè)置有密封墊片，所述第一法蘭、所述密封墊片和所述第二法蘭在緊固件的作用下緊密貼合，其中:所述第一密封面為第一錐面，所述第二密封面為與所述第一密封面的第一錐面配對的第二錐面，所述第一法蘭包括由依次相接的第一外環(huán)面、所述第一錐面以及第一內(nèi)環(huán)面組成的外凸臺階，所述第二法蘭包括由依次相接的第二外環(huán)面、所述第二錐面以及第二內(nèi)環(huán)面組成的內(nèi)凹臺階，所述外凸臺階和所述內(nèi)凹臺階之間留有間隙，所述第一內(nèi)環(huán)面的高度大于或者小于所述第一外環(huán)面的高度，相對應的所述第二內(nèi)環(huán)面的高度大于或者小于所述第二外環(huán)面的高度；所述第一外環(huán)面和所述第一錐面之間的夾角為銳角或者鈍角，相對應的所述第二外環(huán)面和所述第二錐面之間的夾角為銳角或者鈍角。
[0015]其中:所述第一內(nèi)環(huán)面和所述第二內(nèi)環(huán)面的內(nèi)壁面與所述法蘭的內(nèi)環(huán)面是同一個內(nèi)環(huán)面，包括所述第一內(nèi)環(huán)面和所述第二內(nèi)環(huán)面的直徑均等于所述法蘭的中心圓孔的直徑的圓筒形內(nèi)環(huán)面；或者包括所述第一內(nèi)環(huán)面和所述第二內(nèi)環(huán)面的內(nèi)壁面與所述法蘭的內(nèi)壁面是直徑隨法蘭軸向變化的圓錐形內(nèi)環(huán)面。
[0016]其中:所述第一內(nèi)環(huán)面的高度等于零，所述第二內(nèi)環(huán)面的高度等于所述第二外環(huán)面的高度。
[0017]其中:所述外凸臺階和所述內(nèi)凹臺階組成密封副，所述密封副中的所述第一內(nèi)環(huán)面和所述第二內(nèi)環(huán)面的直徑均大于所述法蘭的中心圓孔的直徑；或者，所述第一法蘭包括兩個外凸臺階，相對應的所述第二法蘭包括兩個內(nèi)凹臺階，第一外凸臺階和第一內(nèi)凹臺階組成第一密封副，第二外凸臺階和第二內(nèi)凹臺階組成第二密封副，所述第一個密封副的第一內(nèi)環(huán)面和第二內(nèi)環(huán)面的直徑均大于所述法蘭的中心圓孔的直徑，所述第二個密封副的第一內(nèi)環(huán)面和第二內(nèi)環(huán)面的直徑均大于所述第一個密封副的第一內(nèi)環(huán)面和第二內(nèi)環(huán)面的直徑。
[0018]還提供了第二種法蘭，用于承壓設(shè)備部件開口之間連接的密封結(jié)構(gòu)，包括具有第一密封面的第一法蘭，以及具有第二密封面的第二法蘭，所述第一密封面和所述第二密封面之間設(shè)置有密封墊片，所述第一法蘭、所述密封墊片和所述第二法蘭在緊固件的作用下緊密貼合，其中:所述第一密封面為第一弧形面，所述第二密封面為與所述第一密封面的第一弧形面配對的第二弧形面，所述第一法蘭包括由依次相接的第一外環(huán)面、第一平面、所述第一弧形面、第二平面以及第一內(nèi)環(huán)面組成的外凸臺階，所述第二法蘭包括由依次相接的第二外環(huán)面、第三平面、所述第二弧形面以及第四平面組成的內(nèi)凹臺階，所述外凸臺階和所述內(nèi)凹臺階之間留有間隙。
[0019]其中:所述第一平面、所述第三平面的寬度為零；或者，所述第二平面、所述第四平面的寬度為零。
[0020]還提供了第三種法蘭，用于承壓設(shè)備部件開口之間連接的密封結(jié)構(gòu)，包括具有第一密封面的第一法蘭，以及具有第二密封面的第二法蘭，所述第一密封面和所述第二密封面之間設(shè)置有密封墊片，所述第一法蘭、所述密封墊片和所述第二法蘭在緊固件的作用下緊密貼合，其中:所述第一密封面和所述第二密封面中的其一密封面為錐面或者弧形面，另一密封面為平面。
[0021]其中:所述第一法蘭包括由依次相接的第一外環(huán)面、所述錐面以及第一內(nèi)環(huán)面組成的外凸臺階，或者，所述第一法蘭包括由依次相接的第一外環(huán)面、所述弧形面以及第一內(nèi)環(huán)面組成的外凸臺階；所述第二法蘭包括由依次相接的第二外環(huán)面和平面組成的內(nèi)凹臺階，所述外凸臺階和所述內(nèi)凹臺階之間留有間隙。
[0022]還提供了第四種法蘭，用于承壓設(shè)備部件開口之間連接的密封結(jié)構(gòu)，包括具有第一密封面的第一法蘭，以及具有第二密封面的第二法蘭，所述第一密封面和所述第二密封面之間設(shè)置有密封墊片，所述第一法蘭、所述密封墊片和所述第二法蘭在緊固件的作用下緊密貼合，其中:所述第一法蘭由對稱設(shè)置的第一半法蘭體和第二半法蘭體對接組成，與所述第一法蘭相對應的所述第二法蘭由對稱設(shè)置的第三半法蘭體和第四半法蘭體對接組成，所述第一半法蘭體與所述第三半法蘭體面對面設(shè)置形成所述第一密封副，所述第二半法蘭體和所述第四法蘭體面對面設(shè)置形成第二密封副，所述第一密封副和所述第二密封副為錐面密封副或者弧形面密封副中的任一種或者兩種密封副的組合。
[0023]上述第一、第二、第三和第四種法蘭技術(shù)方案中的所述第一密封面與所述第一法蘭一體成型設(shè)置或者組合連接設(shè)置；所述第二密封面與所述第二法蘭一體成型設(shè)置或者組合連接設(shè)置。
[0024]上述第一、第二、第三和第四種法蘭技術(shù)方案中的所述密封墊片包括平墊、雙金屬墊、齒形墊、齒形復合墊、波形復合墊、平面隔膜墊、球面隔膜墊以及它們的組合。
[0025]上述第一、第二、第三和第四種法蘭技術(shù)方案中的所述法蘭包括有平焊法蘭、對焊法蘭、長頸法蘭、寬面法蘭、窄面法蘭、反向法蘭和圓筒形端部、圓錐形端部、凸緣、換熱器管箱、換熱器管板、盲蓋板等結(jié)構(gòu)。只要其密封面是錐面或弧形面，而其本體結(jié)構(gòu)形狀則是多種多樣的。
[0026]本申請的有益效果:本申請采用四種法蘭的獨特結(jié)構(gòu)，使得其密封面的配對結(jié)構(gòu)能施加給傳統(tǒng)的密封墊片一種扭力，密封墊片的反扭作用力則表現(xiàn)為回彈性能的提高，從而取得優(yōu)良的加強密封性能，當密封系統(tǒng)松弛后，密封墊片有足夠的回彈繼續(xù)保持與法蘭密封面的緊密貼合。與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有強制密封、結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計技術(shù)簡便、裝卸簡便、有利于密封面的保護，密封性能好，制造周期短、成本低、裝卸簡便的優(yōu)點，尤其比其他密封結(jié)構(gòu)更適用于大型結(jié)構(gòu)在高溫高壓及波動工況下的動態(tài)密封。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]利用附圖對本申請作進一步說明，但附圖中的實施例不構(gòu)成對本申請的任何限制，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。
[0028]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的一種法蘭的典型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖2是本申請的一種法蘭的實施例1的其中一種方案的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖3是本申請的一種法蘭的密封面剛接觸密封墊片時的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖4是本申請的一種法蘭的密封面壓緊密封墊片后的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖5是本申請的一種法蘭的實施例1的其中一種方案的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖6是本申請的一種法蘭的實施例1的其中一種方案的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖7是本申請的一種法蘭的實施例2的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖8是本申請的一種法蘭的實施例3的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖9是本申請的一種法蘭的實施例4的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖10是本申請的一種法蘭的實施例6的其中一種方案的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖11是本申請的一種法蘭的實施例6的其中一種方案的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]在圖1至圖11中包括有:
[0040]11——法蘭盤、12——螺栓孔、13——頸部、14——端部坡口、15——墊片、16——圓環(huán)形平面；
[0041]100-密封墊片；
[0042]200——第一法蘭、201——第一外環(huán)面、202——第一錐面、203——第一內(nèi)環(huán)面、204——第一弧形面、205——第一平面、206——第二平面、207——線圈、208——第一焊接層；
[0043]300——第二法蘭、301——第二外環(huán)面、302——第二錐面、303——第二內(nèi)環(huán)面、304——第二弧形面、305——第三平面、306——第四平面、307——線圈、308——第二焊接層；
[0044]400——法蘭的中心圓孔；
[0045]P—承壓設(shè)備內(nèi)介質(zhì)的壓力，F(xiàn)—壓力介質(zhì)作用在法蘭端部的力，Q—法蘭密封面施加給密封墊片的力，M——密封墊片要恢復原形的彈性扭矩。

【具體實施方式】
[0046]結(jié)合以下實施例對本申請作進一步詳細描述。
[0047]實施例1
[0048]本申請的一種法蘭的【具體實施方式】之一，用于承壓設(shè)備部件開口之間連接的密封結(jié)構(gòu)，參考圖2所示，包括具有第一密封面的第一法蘭200，以及具有第二密封面的第二法蘭300，所述第一密封面和所述第二密封面之間設(shè)置有密封墊片100，所述第一法蘭200、所述密封墊片100和所述第二法蘭300在緊固件的作用下緊密貼合，上述為現(xiàn)有技術(shù)法蘭的結(jié)構(gòu)。本申請的創(chuàng)新之處在于:其一技術(shù)方案為所述第一密封面為第一錐面202，所述第二密封面為與所述第一密封面的第一錐面202配對的第二錐面302，所述第一法蘭200包括由依次相接的第一外環(huán)面201、所述第一錐面202以及第一內(nèi)環(huán)面203組成的外凸臺階，所述第二法蘭300包括由依次相接的第二外環(huán)面301、所述第二錐面302以及第二內(nèi)環(huán)面303組成的內(nèi)凹臺階，所述外凸臺階和所述內(nèi)凹臺階之間留有間隙，所述第一內(nèi)環(huán)面203的高度小于所述第一外環(huán)面201的高度，相對應的所述第二內(nèi)環(huán)面303的高度小于所述第二外環(huán)面301的高度；所述第一外環(huán)面201和所述第一錐面202之間的夾角為銳角，相對應的所述第二外環(huán)面301和所述第二錐面302之間的夾角為銳角。所述第一內(nèi)環(huán)面203和所述第二內(nèi)環(huán)面303的內(nèi)壁面與所述法蘭的內(nèi)環(huán)面是同一個內(nèi)環(huán)面，包括所述第一內(nèi)環(huán)面203和所述第二內(nèi)環(huán)面303的直徑均等于所述法蘭的中心圓孔400的直徑的圓筒形內(nèi)環(huán)面，或者包括所述第一內(nèi)環(huán)面203和所述第二內(nèi)環(huán)面303的內(nèi)壁面與所述法蘭的內(nèi)壁面是直徑隨法蘭軸向變化的圓錐形內(nèi)環(huán)面。
[0049]需要說明的是，所述第一密封面和所述第二密封面中密封面是指與密封墊片100接觸的面，本申請是對于密封面的改進。
[0050]另一技術(shù)方案中的所述第一內(nèi)環(huán)面203的高度大于所述第一外環(huán)面201的高度，相對應的所述第二內(nèi)環(huán)面303的高度大于所述第二外環(huán)面301的高度；所述第一外環(huán)面201和所述第一錐面202之間的夾角為鈍角，相對應的所述第二外環(huán)面301和所述第二錐面302之間的夾角為鈍角。在此省略附圖示意，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠根據(jù)圖2所示的結(jié)構(gòu)，很清楚地知悉該技術(shù)方案的具體結(jié)構(gòu)。
[0051]圖2中心線的左側(cè)是一種法蘭的密封面剛接觸密封墊片100時的示意圖，其局部結(jié)構(gòu)參考圖3，圖2中心線的右側(cè)是一種法蘭的密封面壓緊密封墊片100后的示意圖，其局部結(jié)構(gòu)參考圖4。與圖1所示現(xiàn)有技術(shù)中的法蘭密封副結(jié)構(gòu)的區(qū)別是，圖1中密封面為平面，而本申請中的密封面為斜面。具體的，當法蘭的錐面密封面與傳統(tǒng)的平面密封墊片100接觸后，進一步的配合將施加給密封墊片100 —個力對Q，使密封墊片100產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，形成扭矩作用M，直到密封墊片100與法蘭的錐面緊密貼合。當密封系統(tǒng)松弛后，密封墊片100具有的反扭變形、恢復原形的趨勢，要恢復原來的平墊結(jié)構(gòu)，從而表現(xiàn)出更高的回彈性，繼續(xù)保持與法蘭密封面的緊密貼合，始終形成有效的密封。圖1所示的結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)的平面密封墊在密封系統(tǒng)松弛后，只有墊片材料本身的回彈性能，彈性有限，而本申請的斜面密封副除了具有墊片材料本身的回彈性能外，還具有被扭轉(zhuǎn)的平墊結(jié)構(gòu)要恢復原形的結(jié)構(gòu)回彈性能，且結(jié)構(gòu)回彈性要大于材料回彈性，從而取得優(yōu)良的密封性能。創(chuàng)新的關(guān)鍵在于這些法蘭上起密封作用的錐面能使平墊起扭轉(zhuǎn)變形，而不僅僅是使密封墊片100壓縮變扁。密封面的錐度越大，其施加給平墊的扭轉(zhuǎn)變形就越大，但是也有限度，平墊受扭產(chǎn)生的應力不能超出平墊材料的許可應力，以免平墊屈服后產(chǎn)生塑性變形，無法回彈。本申請中的具有錐面密封面的法蘭無需要求法蘭本身，同時也無需防腐處理。
[0052]外凸臺階的外緣或內(nèi)緣高度最高，當?shù)谝环ㄌm200面向地面放置或多個疊置時，只有最高的外緣或內(nèi)緣與支承面或者支承物接觸，不會是整個第一法蘭200的密封面與支承物接觸，不必擔心法蘭的密封面被壓壞，更有利于保護法蘭的密封面。內(nèi)凹臺階的內(nèi)緣凹進臺階內(nèi)，使得密封面不用直接接觸支承面或者支承物，從而更有效地保護了法蘭的密封面。
[0053]與現(xiàn)有技術(shù)相比，錐形密封面的法蘭密封副具有結(jié)構(gòu)簡單、裝卸簡便、有利于密封面的保護，比其他結(jié)構(gòu)更適用于大型結(jié)構(gòu)高溫高壓及其波動工況的動態(tài)密封、且密封性能更進一步地加強。
[0054]另，錐面的密封面既可以是凹形的，也可以是凸形的。凹形或者凸形的錐面密封面在施加給密封墊片100的作用力是變化的，充分利用結(jié)構(gòu)進行有效填充，具有更好的動態(tài)密封性能；同時還能夠防止密封墊片100的滑動，進一步提高其密封性能。
[0055]另，第一錐面202和第二錐面302的錐度可以設(shè)置為相等，也可以設(shè)置為不相等。平穩(wěn)性更好。
[0056]另，參考圖5所示，在第一法蘭200的第一錐面202上以及第二法蘭300的第二錐面302上加工出一圈圈的弧線、齒紋線或者波紋線，機加工密封面中通俗稱齒紋線為水線。錐面和線圈207、307可以在同一工序中采用同一機床裝夾好法蘭時一起加工。這些線圈207,307具有增加密封面與密封墊片100之間的摩擦，防止密封墊片100滑動，提高密封性能的作用；而且也為墊片對稱安裝到密封面上提供參照位置，以免安裝偏差；同時在強制螺栓壓緊力的作用下可脹緊于上述線圈207、307中，起到更好的密封作用?？蛇x的，位于第一錐面202上的線圈207與位于第二錐面302上的線圈307交錯設(shè)置。
[0057]具體的，參考圖9所示，所述第一密封面與所述第一法蘭200 —體成型設(shè)置或者組合連接設(shè)置；所述第二密封面與所述第二法蘭300 —體成型設(shè)置或者組合連接設(shè)置。一體成型結(jié)構(gòu)，如鑄造成型的、鍛造成型的、軋制成形的，等等。組合的結(jié)構(gòu)，如焊接組合、鑄造組合、鍛造組合、軋制組合，等等。組合結(jié)構(gòu)可以充分利用基體材料和密封面層材料各自的特性，發(fā)揮各自的優(yōu)點，例如密封面層材料耐腐蝕而不怕介質(zhì)損壞、高硬度而不怕墊片磨傷。選用的焊接可以是手工電弧焊、埋弧焊、氬弧焊，等等。圖9中的第一錐面202焊接后形成第一焊接層208，第二錐面302焊接后形成第二焊接層308。
[0058]實施例2
[0059]本申請的一種法蘭的【具體實施方式】之二，本實施例的主要技術(shù)方案與實施例1相同，在本實施例中未解釋的特征，采用實施例1中的解釋，在此不再進行贅述。參考圖6所示，本實施例與實施例1的區(qū)別在于，具體的，所述第一內(nèi)環(huán)面203的高度等于零，因為第一內(nèi)環(huán)面203在法蘭軸向是凸出的，其高度的減少不會削弱法蘭的強度；所述第二內(nèi)環(huán)面303的高度等于所述第二外環(huán)面301的高度，因為第二內(nèi)環(huán)面303在法蘭軸向原來是低于第二外環(huán)面301的，其高度的增加有利于提高法蘭的強度。密封面的錐度越大，其施加給密封墊片100的扭轉(zhuǎn)變形就越大。
[0060]實施例3
[0061]本申請的一種法蘭的【具體實施方式】之三，本實施例的主要技術(shù)方案與實施例1相同，在本實施例中未解釋的特征，采用實施例1中的解釋，在此不再進行贅述。參考圖7所示，本實施例與實施例1的區(qū)別在于，具體的，所述第一內(nèi)環(huán)面203和所述第二內(nèi)環(huán)面303的直徑均大于所述法蘭的中心圓孔400的直徑。因為密封面更靠近法蘭螺栓孔12，墊片更直接受到螺栓通過法蘭傳遞來的壓緊作用，具有更好的密封性能。
[0062]或者，具體的，所述密封結(jié)構(gòu)同時具有兩個密封副，也即第一個密封副的第一內(nèi)環(huán)面203和所述第二內(nèi)環(huán)面303的直徑均大于所述法蘭的中心圓孔400的直徑，而第二個密封副的第一內(nèi)環(huán)面203和所述第二內(nèi)環(huán)面303的直徑均大于所述第一個密封副的第一內(nèi)環(huán)面203和所述第二內(nèi)環(huán)面303的直徑。當超高的內(nèi)壓使法蘭副張開后，如果第一密封副松弛導致介質(zhì)泄漏，第二密封副可繼續(xù)承擔密封作用，具有雙重的密封保險性能。
[0063]實施例4
[0064]本申請的一種法蘭的【具體實施方式】之四，用于承壓設(shè)備部件開口之間連接的密封結(jié)構(gòu)，參考圖8所示，包括具有第一密封面的第一法蘭200，以及具有第二密封面的第二法蘭300，所述第一密封面和所述第二密封面之間設(shè)置有密封墊片100，所述第一法蘭200、所述密封墊片100和所述第二法蘭300在緊固件的作用下緊密貼合，上述為現(xiàn)有技術(shù)法蘭的結(jié)構(gòu)。本申請的創(chuàng)新之處在于:所述第一密封面為第一弧形面204，所述第二密封面為與所述第一密封面的第一弧形面204配對的第二弧形面304，所述第一法蘭200包括由依次相接的第一外環(huán)面201、第一平面205、所述第一弧形面204、第二平面206以及第一內(nèi)環(huán)面203組成的外凸臺階，所述第二法蘭300包括由依次相接的第二外環(huán)面301、第三平面305、所述第二弧形面304以及第四平面306組成的內(nèi)凹臺階，所述外凸臺階和所述內(nèi)凹臺階之間留有間隙?；⌒蚊婵梢耘c其他平面在同一工序中一起加工，以電腦控制加工的弧面精確度高，通過靠模加工也可滿足要求，完全手工加工時精確度低些，但無論哪一種加工方法，均應以模板對照來檢測弧面形狀。
[0065]當法蘭的弧形面與傳統(tǒng)的密封墊片100配合接觸后,進一步施加給密封墊片100一個扭力，使密封墊片100產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，與法蘭的弧面緊密貼合。當密封系統(tǒng)松弛后，密封墊片100具有反扭變形的趨勢，要恢復原來的結(jié)構(gòu)，從而表現(xiàn)出更高的回彈性，繼續(xù)保持與法蘭密封面的緊密貼合，始終形成有效的密封。因此，該法蘭副具有一定的自緊密封性能。創(chuàng)新的關(guān)鍵在于這些法蘭上起密封作用的弧形面能使密封平墊起扭轉(zhuǎn)變形，而不僅僅是使平墊壓縮變扁。密封面的弧度越大，其施加給平墊的扭轉(zhuǎn)變形就越大，但是也有限度，平墊受扭產(chǎn)生的應力不能超出平墊材料的許可應力，以免平墊屈服后產(chǎn)生塑性變形，無法回彈。與現(xiàn)有技術(shù)相比，弧形密封面的法蘭密封副具有結(jié)構(gòu)簡單、裝卸簡便、有利于密封面的保護，比其他結(jié)構(gòu)更適用于大型結(jié)構(gòu)高溫高壓及其波動工況的動態(tài)密封、且密封性能更進一步地加強。本申請中的具有弧形面密封面的法蘭無需要求法蘭本身，同時也無需防腐處理。
[0066]另，弧形面的密封面既可以是凹弧，也可以是凸弧?；⌒蚊娴膬啥说淖饔昧ψ顝?，在兩端處更好的壓緊密封墊片100，而在中部弧段，密封墊片100可以依靠其自身的回彈力將其填充實現(xiàn)較好的密封。
[0067]外凸臺階的外緣或內(nèi)緣高度最高，當?shù)谝环ㄌm200面向地面放置或多個疊置時，只有最高的外緣或內(nèi)緣與支承面或者支承物接觸，不會是整個第一法蘭200的密封面與支承物接觸，不必擔心法蘭的密封面被壓壞，更有利于保護法蘭的密封面。內(nèi)凹臺階的內(nèi)緣凹進臺階內(nèi)，使得密封面不用直接接觸支承面或者支承物，從而更有效地保護了法蘭的密封面。
[0068]具體的，所述第一密封面與所述第一法蘭200 —體成型設(shè)置或者組合連接設(shè)置；所述第二密封面與所述第二法蘭300 —體成型設(shè)置或者組合連接設(shè)置。一體成型結(jié)構(gòu)，如鑄造成型的、鍛造成型的、軋制成形的，等等。組合的結(jié)構(gòu)，如焊接組合、鑄造組合、鍛造組合、軋制組合，等等。組合結(jié)構(gòu)可以充分利用基體材料和密封面層材料各自的特性，發(fā)揮各自的優(yōu)點，例如密封面層材料耐腐蝕而不怕介質(zhì)損壞、高硬度而不怕墊片磨傷。選用的焊接可以是手工電弧焊、埋弧焊、氬弧焊，等等。
[0069]實施例5
[0070]本申請的一種法蘭的【具體實施方式】之五，本實施例的主要技術(shù)方案與實施例4相同，在本實施例中未解釋的特征，采用實施例4中的解釋，在此不再進行贅述。本實施例與實施例4的區(qū)別在于，具體的，所述第一平面205、所述第二平面206、所述第三平面305和所述第四平面306的寬度為零?；⌒蚊芊饷尕灤┩馔古_階以及內(nèi)凹臺階的整個密封面。
[0071]或者，具體的，所述第一平面205和所述第三平面305的寬度為零，所述第二平面206和所述第四平面306的寬度不為零?；⌒蚊芊饷尕灤┩馔古_階以及內(nèi)凹臺階的整個外側(cè)密封面。
[0072]或者，具體的，所述第一平面205和所述第三平面305的寬度不為零，所述第二平面206和所述第四平面306的寬度為零。弧形密封面貫穿外凸臺階以及內(nèi)凹臺階的整個內(nèi)側(cè)密封面。
[0073]實施例6
[0074]本申請的一種法蘭的【具體實施方式】之六，用于承壓設(shè)備部件開口之間連接的密封結(jié)構(gòu)，參考圖10和圖11所示，包括具有第一密封面的第一法蘭200，以及具有第二密封面的第二法蘭300，所述第一密封面和所述第二密封面之間設(shè)置有密封墊片100，所述第一法蘭200、所述密封墊片100和所述第二法蘭300在緊固件的作用下緊密貼合，其中:所述第一密封面和所述第二密封面中的其一密封面為錐面或者弧形面，另一密封面為平面。密封墊片100可以是球面隔膜墊，或者球面隔膜墊也可換成平面隔膜墊。
[0075]當法蘭的錐面或者弧形面與傳統(tǒng)的密封墊片100配合接觸后，進一步施加給密封墊片100 —個扭力，使密封墊片100產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，與法蘭的弧面緊密貼合。當密封系統(tǒng)松弛后，密封墊片100具有反扭變形的趨勢，要恢復原來的結(jié)構(gòu)，從而表現(xiàn)出更高的回彈性，繼續(xù)保持與法蘭密封面的緊密貼合，始終形成有效的密封。因此，該法蘭副具有一定的自緊密封性能。創(chuàng)新的關(guān)鍵在于這些法蘭上起密封作用的錐面或者弧形面能使平墊起扭轉(zhuǎn)變形，而不僅僅是使平墊壓縮變扁。密封面的錐度或者弧度越大，其施加給平墊的扭轉(zhuǎn)變形就越大，但是也有限度，平墊受扭產(chǎn)生的應力不能超出平墊材料的許可應力，以免平墊屈服后產(chǎn)生塑性變形，無法回彈。與現(xiàn)有技術(shù)相比，錐形或者弧形密封面的法蘭密封副具有結(jié)構(gòu)簡單、裝卸簡便、有利于密封面的保護，比其他結(jié)構(gòu)更適用于大型結(jié)構(gòu)高溫高壓及其波動工況的動態(tài)密封、且密封性能更進一步地加強。本申請中的具有錐面或者弧形面密封面的法蘭無需要求法蘭本身，同時也無需防腐處理。
[0076]另，錐面或者弧形面的密封面既可以是凹形的，也可以是凸形的。平面一側(cè)的密封面，可以是寬平面，也可一是窄平面。凹形或者凸形的錐面密封面在施加給密封墊片100的作用力是變化的，充分利用結(jié)構(gòu)進行有效填充，具有更好的動態(tài)密封性能；同時還能夠防止密封墊片100的滑動，進一步提高其密封性能?；⌒蚊娴膬啥说淖饔昧ψ顝?，在兩端處更好的壓緊密封墊片100，而在中部弧段，密封墊片100可以依靠其自身的回彈力將其填充實現(xiàn)較好的密封。
[0077]外凸臺階的外緣或內(nèi)緣高度最高，當?shù)谝环ㄌm200面向地面放置或多個疊置時，只有最高的外緣或內(nèi)緣與支承面或者支承物接觸，不會是整個第一法蘭200的密封面與支承物接觸，不必擔心法蘭的密封面被壓壞，更有利于保護法蘭的密封面。
[0078]具體的:所述第一法蘭200包括由依次相接的第一外環(huán)面201、所述錐面以及第一內(nèi)環(huán)面203組成的外凸臺階，或者，所述第一法蘭200包括由依次相接的第一外環(huán)面、所述弧形面以及第一內(nèi)環(huán)面203組成的外凸臺階；所述第二法蘭300包括由依次相接的第二外環(huán)面301和平面組成的內(nèi)凹臺階，所述外凸臺階和所述內(nèi)凹臺階之間留有間隙。
[0079]具體的，所述第一密封面與所述第一法蘭200 —體成型設(shè)置或者組合連接設(shè)置；所述第二密封面與所述第二法蘭300 —體成型設(shè)置或者組合連接設(shè)置。一體成型結(jié)構(gòu)，如鑄造成型的、鍛造成型的、軋制成形的，等等。組合的結(jié)構(gòu)，如焊接組合、鑄造組合、鍛造組合、軋制組合，等等。組合結(jié)構(gòu)可以充分利用基體材料和密封面層材料各自的特性，發(fā)揮各自的優(yōu)點，例如密封面層材料耐腐蝕而不怕介質(zhì)損壞、高硬度而不怕墊片磨傷。選用的焊接可以是手工電弧焊、埋弧焊、氬弧焊，等等。
[0080]實施例7
[0081]本申請的一種法蘭的【具體實施方式】之七，用于承壓設(shè)備部件開口之間連接的密封結(jié)構(gòu)，包括具有第一密封面的第一法蘭200，以及具有第二密封面的第二法蘭300，所述第一密封面和所述第二密封面之間設(shè)置有密封墊片100，所述第一法蘭200、所述密封墊片100和所述第二法蘭300在緊固件的作用下緊密貼合，其中:所述第一法蘭200由對稱設(shè)置的第一半法蘭體和第二半法蘭體對接組成，與所述第一法蘭200相對應的所述第二法蘭300由對稱設(shè)置的第三半法蘭體和第四半法蘭體對接組成，所述第一半法蘭體與所述第三半法蘭體面對面設(shè)置形成所述第一密封副，所述第二半法蘭體和所述第四法蘭體面對面設(shè)置形成第二密封副，所述第一密封副和所述第二密封副為錐面密封副或者弧形面密封副中的任一種或者兩種密封副的組合。充分利用錐面和弧形面密封面的優(yōu)點，使其密封性能更進一步提高。本申請中的具有錐面和/或弧形面密封面的法蘭無需要求法蘭本身，同時也無需防腐處理。
[0082]當法蘭的錐面或者弧形面與傳統(tǒng)的密封墊片100配合接觸后，進一步施加給密封墊片100 —個扭力，使密封墊片100產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，與法蘭的弧面緊密貼合。當密封系統(tǒng)松弛后，密封墊片100具有反扭變形的趨勢，要恢復原來的結(jié)構(gòu)，從而表現(xiàn)出更高的回彈性，繼續(xù)保持與法蘭密封面的緊密貼合，始終形成有效的密封。因此，該法蘭副具有一定的自緊密封性能。創(chuàng)新的關(guān)鍵在于這些法蘭上起密封作用的錐面或者弧形面能使平墊起扭轉(zhuǎn)變形，而不僅僅是使平墊壓縮變扁。密封面的錐度或者弧度越大，其施加給平墊的扭轉(zhuǎn)變形就越大，但是也有限度，平墊受扭產(chǎn)生的應力不能超出平墊材料的許可應力，以免平墊屈服后產(chǎn)生塑性變形，無法回彈。與現(xiàn)有技術(shù)相比，錐形或者弧形密封面的法蘭密封副具有結(jié)構(gòu)簡單、裝卸簡便、有利于密封面的保護，比其他結(jié)構(gòu)更適用于大型結(jié)構(gòu)高溫高壓及其波動工況的動態(tài)密封、且密封性能更進一步地加強。
[0083]另，錐面或者弧形面的密封面既可以是凹形的，也可以是凸形的。凹形或者凸形的錐面密封面在施加給密封墊片100的作用力是變化的，充分利用結(jié)構(gòu)進行有效填充，具有更好的動態(tài)密封性能；同時還能夠防止密封墊片100的滑動，進一步提高其密封性能?；⌒蚊娴膬啥说淖饔昧ψ顝?，在兩端處更好的壓緊密封墊片100，而在中部弧段，密封墊片100可以依靠其自身的回彈力將其填充實現(xiàn)較好的密封。
[0084]具體的，所述第一密封面與所述第一法蘭200 —體成型設(shè)置或者組合連接設(shè)置；所述第二密封面與所述第二法蘭300 —體成型設(shè)置或者組合連接設(shè)置。一體成型結(jié)構(gòu)，如鑄造成型的、鍛造成型的、軋制成形的，等等。組合的結(jié)構(gòu)，如焊接組合、鑄造組合、鍛造組合、軋制組合，等等。組合結(jié)構(gòu)可以充分利用基體材料和密封面層材料各自的特性，發(fā)揮各自的優(yōu)點，例如密封面層材料耐腐蝕而不怕介質(zhì)損壞、高硬度而不怕墊片磨傷。選用的焊接可以是手工電弧焊、埋弧焊、氬弧焊，等等。
[0085]最后應當說明的是，以上實施例僅用以說明本申請的技術(shù)方案，而非對本申請保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本申請作了詳細地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解，可以對本申請的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本申請技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種法蘭，用于承壓設(shè)備部件開口之間連接的密封結(jié)構(gòu)，包括具有第一密封面的第一法蘭，以及具有第二密封面的第二法蘭，所述第一密封面和所述第二密封面之間設(shè)置有密封墊片，所述第一法蘭、所述密封墊片和所述第二法蘭在緊固件的作用下緊密貼合，其特征在于:所述第一密封面為第一錐面，所述第二密封面為與所述第一密封面的第一錐面配對的第二錐面，所述第一法蘭包括由依次相接的第一外環(huán)面、所述第一錐面以及第一內(nèi)環(huán)面組成的外凸臺階，所述第二法蘭包括由依次相接的第二外環(huán)面、所述第二錐面以及第二內(nèi)環(huán)面組成的內(nèi)凹臺階，所述外凸臺階和所述內(nèi)凹臺階之間留有間隙，所述第一內(nèi)環(huán)面的高度大于或者小于所述第一外環(huán)面的高度，相對應的所述第二內(nèi)環(huán)面的高度大于或者小于所述第二外環(huán)面的高度；所述第一外環(huán)面和所述第一錐面之間的夾角為銳角或者鈍角，相對應的所述第二外環(huán)面和所述第二錐面之間的夾角為銳角或者鈍角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種法蘭，其特征在于:所述第一內(nèi)環(huán)面和所述第二內(nèi)環(huán)面的內(nèi)壁面與所述法蘭的內(nèi)環(huán)面是同一個內(nèi)環(huán)面，包括所述第一內(nèi)環(huán)面和所述第二內(nèi)環(huán)面的直徑均等于所述法蘭的中心圓孔的直徑的圓筒形內(nèi)環(huán)面；或者包括所述第一內(nèi)環(huán)面和所述第二內(nèi)環(huán)面的內(nèi)壁面與所述法蘭的內(nèi)壁面是直徑隨法蘭軸向變化的圓錐形內(nèi)環(huán)面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種法蘭，其特征在于:所述第一內(nèi)環(huán)面的高度等于零，所述第二內(nèi)環(huán)面的高度等于所述第二外環(huán)面的高度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種法蘭，其特征在于:所述外凸臺階和所述內(nèi)凹臺階組成密封副，所述密封副中的所述第一內(nèi)環(huán)面和所述第二內(nèi)環(huán)面的直徑均大于所述法蘭的中心圓孔的直徑；或者，所述第一法蘭包括兩個外凸臺階，相對應的所述第二法蘭包括兩個內(nèi)凹臺階，第一外凸臺階和第一內(nèi)凹臺階組成第一密封副，第二外凸臺階和第二內(nèi)凹臺階組成第二密封副，所述第一個密封副的第一內(nèi)環(huán)面和第二內(nèi)環(huán)面的直徑均大于所述法蘭的中心圓孔的直徑，所述第二個密封副的第一內(nèi)環(huán)面和第二內(nèi)環(huán)面的直徑均大于所述第一個密封副的第一內(nèi)環(huán)面和第二內(nèi)環(huán)面的直徑。
5.一種法蘭，用于承壓設(shè)備部件開口之間連接的密封結(jié)構(gòu)，包括具有第一密封面的第一法蘭，以及具有第二密封面的第二法蘭，所述第一密封面和所述第二密封面之間設(shè)置有密封墊片，所述第一法蘭、所述密封墊片和所述第二法蘭在緊固件的作用下緊密貼合，其特征在于:所述第一密封面為第一弧形面，所述第二密封面為與所述第一密封面的第一弧形面配對的第二弧形面，所述第一法蘭包括由依次相接的第一外環(huán)面、第一平面、所述第一弧形面、第二平面以及第一內(nèi)環(huán)面組成的外凸臺階，所述第二法蘭包括由依次相接的第二外環(huán)面、第三平面、所述第二弧形面以及第四平面組成的內(nèi)凹臺階，所述外凸臺階和所述內(nèi)凹臺階之間留有間隙。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種法蘭，其特征在于:所述第一平面、所述第二平面、所述第三平面和所述第四平面的寬度為零；或者，所述第一平面、所述第三平面的寬度為零；或者，所述第二平面、所述第四平面的寬度為零。
7.—種法蘭，用于承壓設(shè)備部件開口之間連接的密封結(jié)構(gòu)，包括具有第一密封面的第一法蘭，以及具有第二密封面的第二法蘭，所述第一密封面和所述第二密封面之間設(shè)置有密封墊片，所述第一法蘭、所述密封墊片和所述第二法蘭在緊固件的作用下緊密貼合，其特征在于:所述第一密封面和所述第二密封面中的其一密封面為錐面或者弧形面，另一密封面為平面。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種法蘭，其特征在于:所述第一法蘭包括由依次相接的第一外環(huán)面、所述錐面以及第一內(nèi)環(huán)面組成的外凸臺階，或者，所述第一法蘭包括由依次相接的第一外環(huán)面、所述弧形面以及第一內(nèi)環(huán)面組成的外凸臺階；所述第二法蘭包括由依次相接的第二外環(huán)面和平面組成的內(nèi)凹臺階，所述外凸臺階和所述內(nèi)凹臺階之間留有間隙。
9.一種法蘭，用于承壓設(shè)備部件開口之間連接的密封結(jié)構(gòu)，包括具有第一密封面的第一法蘭，以及具有第二密封面的第二法蘭，所述第一密封面和所述第二密封面之間設(shè)置有密封墊片，所述第一法蘭、所述密封墊片和所述第二法蘭在緊固件的作用下緊密貼合，其特征在于:所述第一法蘭由對稱設(shè)置的第一半法蘭體和第二半法蘭體對接組成，與所述第一法蘭相對應的所述第二法蘭由對稱設(shè)置的第三半法蘭體和第四半法蘭體對接組成，所述第一半法蘭體與所述第三半法蘭體面對面設(shè)置形成所述第一密封副，所述第二半法蘭體和所述第四法蘭體面對面設(shè)置形成第二密封副，所述第一密封副和所述第二密封副為錐面密封副或者弧形面密封副中的任一種或者兩種密封副的組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、5、7、9中的任一所述的一種法蘭，其特征在于:所述第一密封面與所述第一法蘭一體成型設(shè)置或者組合連接設(shè)置；所述第二密封面與所述第二法蘭一體成型設(shè)置或者組合連接設(shè)置。
【文檔編號】F16L23/16GK204025982SQ201420437594
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月5日
【發(fā)明者】陳孫藝, 陳進 申請人:茂名重力石化機械制造有限公司