[發明專利]一種法蘭連接組件

有效

• 申請號: 201310475912.X
• 申請日: 2013-10-12
• 公開（公告）號: CN103486368A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 李啟明;王納秀;王允;張金紅;孔祥波;張欽華;林良程
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海應用物理研究所
• 主分類號: F16L23/032
• 分類號: F16L23/032;F16L23/24;F16L23/18
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鄧琪

技術領域

本發明涉及法蘭結構，尤其涉及一種法蘭連接組件。

背景技術

目前，公知的法蘭連接組件是由緊固件（一般為螺栓）、法蘭盤和墊片組成，其具有良好的密封性，且結構簡單、成本低廉、拆裝方便、能承受較高的壓力等特點。因此，法蘭連接組件廣泛應用于能源、石油、化工、船舶、動力和航空航天等領域的壓力容器、管道和閥門的連接。

螺栓預緊力是影響法蘭密封的重要因素之一，如果預緊力過低，則墊片的壓緊力不足，不能實現有效密封；如果預緊力過高，則壓緊力過大，易將墊片壓潰而喪失回彈能力，從而無法補償由于溫度、壓力變化引起的對接面分離，將導致泄漏。因此，適當地提高螺栓預緊力可以增加墊片的壓緊力，提高墊片的密封能力。

對于高溫或低溫條件下的異種材料（特別是熱膨脹系數差異大的異種材料）的法蘭連接組件，由于法蘭盤與螺栓的膨脹量不同，墊片的回彈量無法補償因螺栓伸長所引起的壓緊面分離，因而使得兩個法蘭盤對接面之間的壓緊力減小而導致泄漏，或壓緊力過大使墊片整體屈服而喪失回彈能力，甚至將墊片擠出或壓壞，導致密封失效。

為了克服上述問題，目前通常采用的技術方法是：在螺栓螺母連接處增加彈簧墊，同時提高螺栓預緊力。但是，彈簧墊和螺栓所能承受的最大預緊力受其材料力學性能的制約，特別是在高溫或低溫條件下，其力學性能明顯降低，使得法蘭密封難以保證。為了在保證墊片壓緊力的前提下減小單個螺栓的預緊力，可以增加螺栓數量，但這將導致法蘭盤的螺栓孔數目增加，法蘭盤的強度降低，雖然這也可以通過提高法蘭盤厚度來克服，但這將引起材料的使用量增加，從而降低了法蘭連接組件的經濟性。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明提供一種法蘭連接組件以克服熱膨脹系數差異大的異種材料法蘭連接組件在高溫或低溫條件下容易密封失效以及不能在保證經濟性的前提下通過不增加螺栓數目的方法減小螺栓預緊力的問題。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種法蘭連接組件，其包括通過緊固件連接的圓環形的第一法蘭盤和第二法蘭盤，且所述第一法蘭盤和第二法蘭盤相對于一中心軸對齊并分別具有一相互遠離的基礎平面以及一相互匹配的對接面，各所述對接面包括至少一個斜面，所述斜面與所述基礎平面之間具有一定的角度。

進一步地，所述對接面還包括與所述基礎平面垂直的直立面。

進一步地，所述對接面還包括與所述基礎平面平行的水平面。

前述一種法蘭連接組件，所述第一法蘭盤的材料與所述緊固件的材料相同。

進一步地，所述斜面的中線與所述第二法蘭盤的所述基礎平面的距離為第一尺寸，所述斜面的中線與所述中心軸的距離為第二尺寸，所述角度的正切值等于第一尺寸與第二尺寸之比。

前述一種法蘭連接組件，當所述第一法蘭盤的熱膨脹系數大于所述第二法蘭盤的熱膨脹系數時，所述第一法蘭盤的斜面朝向所述緊固件傾斜，所述第二法蘭盤的斜面背向所述緊固件傾斜。

前述一種法蘭連接組件，當所述第一法蘭盤的熱膨脹系數小于所述第二法蘭盤的熱膨脹系數時，所述第一法蘭盤的斜面背向所述緊固件傾斜，所述第二法蘭盤的斜面朝向所述緊固件傾斜。

優選地，所述第一法蘭盤或所述第二法蘭盤的各斜面的中線與基礎平面的距離相等。

進一步地，所述兩個法蘭盤的所述斜面之間通過研合面密封，或通過墊片或O型圈密封。

綜上所述，如果兩個法蘭盤的材料不同，則當其處于高溫或低溫條件下時，兩個法蘭盤的徑向熱膨脹量將存在差異，從而可能發生相對位移。本發明通過將對接面設計成包括斜面而不是簡單的平面，從而使得兩個法蘭盤可以在軸向方向被動產生一定位移，以補償因螺栓熱膨脹伸長以及法蘭盤厚度膨脹量的差異所引起的壓緊力過小或過大的問題，達到有效密封的目的。因此，本發明可以有效地克服異種材料法蘭連接組件在高溫或低溫條件下的密封失效問題。此外，本發明還可以在不增加螺栓數目的前提下減小各螺栓所承受的預緊力，提高了法蘭連接組件的可靠性和經濟性，且結構簡單、便于制造。

附圖說明

圖1為本發明一個實施例的法蘭連接組件的部分縱剖面示圖；

圖2為本發明另一個實施例的法蘭連接組件的部分縱剖面示圖；

圖3為圖2中所采用的墊片的部分縱剖面示圖。

具體實施方式

下面結合附圖，給出本發明的較佳實施例，并予以詳細描述。