淺析法蘭盤的創新設計

明曉峰

【摘 要】法蘭（盤），是管子與管子之間相互連接的零件，用于管端之間的連接。隨著社會生產的飛速發展，法蘭的適用范圍正在在逐步擴大。同時，對法蘭作用的要求也在提升，已單單不是以連接為主導，更有時需要特定種類的法蘭以適應特定的作業。常規法蘭是同徑的，用于連接同徑的管件，這就決定了固定尺寸的法蘭的適用范圍的狹隘性。要想實現法蘭盤具有廣泛的適用性，就必須創新設計一種新型可變徑法蘭，本文探討的就是一種適用范圍廣的變徑法蘭盤設計。

【關鍵詞】法蘭；管件；連接；變徑

管件連接應用的專業范圍廣，不但是在社會公共生產行業，而且廣泛適用在野外生產作業中。以油氣勘探中的錄井專業為例，在陸地鉆機現場安裝傳感器如超聲波時，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，這樣獲得傳感器采集信號，這種安裝方式是建立的敞開的容器空間基礎上的。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又是常見的。當出現這種情況時，往往采取的方法就是定制一種專門針對體積傳感器探頭尺寸的法蘭，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用，而直接購買卻沒有針對錄井專業設備用的法蘭，所以也只有定制，定制的法蘭在完成具體工作場合后就可能不再繼續有用了，因為傳感器不同尺寸也就不同。縱觀起來，沒有一種通用的尺寸可供變化使用。再者，錄井體積傳感器重量較輕（約為1000g），需要密封的探頭直徑較小（約為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際的。所以，亟待有一種以適應性廣的法蘭安裝裝置，從而滿足具體工作的需要。

一、普通法蘭（盤）應用的局限性

普通法蘭的應用局限性可歸結為以下幾個方面：

（1）單獨型號的普通法蘭的孔徑是一致的，滿足不了特定條件下變徑安裝的需要；

（2）在具體的工作中，往往為了找到適合的法蘭而需在廣泛的種類中挑選，延誤了工作；

（3）在沒有完全適合的法蘭的情況下，只能在管件中添加墊片，影響了法蘭連接作用的整體性；

（4）由于普通法蘭無法變徑，所以，限制了作為一種工具的工作面廣度；

（5）普通法蘭主要是實現雙管連接，無法實現單管密封懸掛緊固；

（6）普通法蘭是單純的雙管連接件，即需兩個法蘭盤夾墊片緊固連接，而單個法蘭無法工作；

所以，一種可實現單體連接固定密封操作的可變徑法蘭完成具體工作的關鍵。

二、法蘭（盤）創新設計的必要性

法蘭，作為一種連接、密封和緊固機件，其適用性已由單獨的工業管件密封擴展了社會生產生活的各個方面，基于法蘭（盤）功能的裝置和設施也得到了各種創新再設計。但從法蘭的生產來說沒有根本性的變化，即都是圍繞尺寸而變化，變化的是單件個體，而個體沒有根本性的變化，這是制約法蘭應用延展性的主要原因。所以，應從法蘭的拓展應用去分析，讓法蘭適應不同的應用范圍，那就是創新設計一種可變徑的法蘭。

三、法蘭的創新設計

以一種氣密式法蘭設計為例，如圖1所示，分析實現其內徑變化的可行方式。該設計整體為空腔結構，內設可膨脹塑圈，主要由內外體法蘭腔、膠圈、氣密腔和法蘭頂底盤組成：

（一）內外體法蘭腔

內外法蘭腔是外法蘭體和內法蘭體形成的空腔結構。外體法蘭和法蘭底盤呈一體無縫焊接，內體法蘭和法蘭底盤呈一體無縫焊接，內體法蘭和外體法蘭都是焊接在法蘭底盤上的圓箍。如此，在內外體法蘭的圓箍空間形成內外法蘭腔。

（二）法蘭底盤

法蘭底盤上焊接有內體法蘭和外體法蘭箍，其間的內外法蘭腔上均勻分布螺栓孔，在底盤周徑居中。

（三）膠圈

膠圈是實現變徑的主體，在氣壓作用下可塑。無氣壓下，膠圈的內圈和外圈不同徑。膠圈上設氣密閥芯，閥芯空氣入口伸出法蘭頂盤供充氣用。氣密閥芯在充氣時頂開，充氣結束則在內舌片的作用下封閉。充氣時，膠圈膨脹，膨脹的膠圈在內體法蘭壁和法蘭頂盤的阻擋下向法蘭通腔伸展，對需要密封的個件形成周邊緊縮達到密封支撐的作用，即氣密腔直徑收縮。

（四）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。

（五）法蘭頂盤

法蘭頂盤可拆卸，在頂盤上均勻分布螺栓孔，和底盤螺栓孔通徑，位置相同，法蘭頂盤和法蘭底盤通過螺栓穿過對應的螺栓孔緊接。固定螺栓從頂盤經內外法蘭腔穿過底盤，然后擰入到容器上相對應的螺絲孔中牢固對接。

四、可變徑法蘭的優點

與普通的法蘭相比，氣密式變徑法蘭創造性地具備了以下性能和優點：

（1）變徑法蘭的孔徑是可變的，滿足了特定條件下變徑連接密封安裝的需要；

（2）在具體的工作中，避免為了找到適合的法蘭而需在廣泛的種類中挑選，滿足了特殊工作需求；

（3）變徑法蘭的塑圈靠氣密封閉空間，不影響法蘭連接作用的整體性；

（4）變徑法蘭可變徑，所以，拓展了法蘭作為一種工具的工作面廣度；

（5）變徑法蘭可實現單管密封懸掛緊固；

（6）變徑法蘭實現了一種全新式的密封緊固作用，滿足了特殊工作需要。

五、結束語

變徑法蘭設計了內外法蘭腔，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個件部位，氣壓越大固定越牢固，可人為調節。拆卸時，可通過氣密閥芯泄壓，取出密封連接個件。這種設計科學簡便，易于操作，不需特殊維護，通過調整氣壓就可滿足緊固不同尺寸連接密封個件的需要。