明曉峰

【摘 要】法蘭（盤(pán)），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(huì)生產(chǎn)的飛速發(fā)展，法蘭的適用范圍正在在逐步擴(kuò)大。同時(shí)，對(duì)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(lèi)的法蘭以適應(yīng)特定的作業(yè)。常規(guī)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(shí)現(xiàn)法蘭盤(pán)具有廣泛的適用性，就必須創(chuàng)新設(shè)計(jì)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(pán)設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】法蘭；管件；連接；變徑

管件連接應(yīng)用的專業(yè)范圍廣，不但是在社會(huì)公共生產(chǎn)行業(yè)，而且廣泛適用在野外生產(chǎn)作業(yè)中。以油氣勘探中的錄井專業(yè)為例，在陸地鉆機(jī)現(xiàn)場(chǎng)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(guò)探測(cè)液面容器罩上的割口，這樣獲得傳感器采集信號(hào)，這種安裝方式是建立的敞開(kāi)的容器空間基礎(chǔ)上的。如果需要探測(cè)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(jiàn)的。當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)，往往采取的方法就是定制一種專門(mén)針對(duì)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(gòu)買(mǎi)需要更多的費(fèi)用，而直接購(gòu)買(mǎi)卻沒(méi)有針對(duì)錄井專業(yè)設(shè)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(chǎng)合后就可能不再繼續(xù)有用了，因?yàn)閭鞲衅鞑煌叽缫簿筒煌？v觀起來(lái)，沒(méi)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?。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，亟待有一種以適應(yīng)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(pán)）應(yīng)用的局限性

普通法蘭的應(yīng)用局限性可歸結(jié)為以下幾個(gè)方面：

（1）單獨(dú)型號(hào)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(lèi)中挑選，延誤了工作；

（3）在沒(méi)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(wú)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(shí)現(xiàn)雙管連接，無(wú)法實(shí)現(xiàn)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(gè)法蘭盤(pán)夾墊片緊固連接，而單個(gè)法蘭無(wú)法工作；

所以，一種可實(shí)現(xiàn)單體連接固定密封操作的可變徑法蘭完成具體工作的關(guān)鍵。

二、法蘭（盤(pán)）創(chuàng)新設(shè)計(jì)的必要性

法蘭，作為一種連接、密封和緊固機(jī)件，其適用性已由單獨(dú)的工業(yè)管件密封擴(kuò)展了社會(huì)生產(chǎn)生活的各個(gè)方面，基于法蘭（盤(pán)）功能的裝置和設(shè)施也得到了各種創(chuàng)新再設(shè)計(jì)。但從法蘭的生產(chǎn)來(lái)說(shuō)沒(méi)有根本性的變化，即都是圍繞尺寸而變化，變化的是單件個(gè)體，而個(gè)體沒(méi)有根本性的變化，這是制約法蘭應(yīng)用延展性的主要原因。所以，應(yīng)從法蘭的拓展應(yīng)用去分析，讓法蘭適應(yīng)不同的應(yīng)用范圍，那就是創(chuàng)新設(shè)計(jì)一種可變徑的法蘭。

三、法蘭的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

以一種氣密式法蘭設(shè)計(jì)為例，如圖1所示，分析實(shí)現(xiàn)其內(nèi)徑變化的可行方式。該設(shè)計(jì)整體為空腔結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)可膨脹塑圈，主要由內(nèi)外體法蘭腔、膠圈、氣密腔和法蘭頂?shù)妆P(pán)組成：

（一）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)。外體法蘭和法蘭底盤(pán)呈一體無(wú)縫焊接，內(nèi)體法蘭和法蘭底盤(pán)呈一體無(wú)縫焊接，內(nèi)體法蘭和外體法蘭都是焊接在法蘭底盤(pán)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。

（二）法蘭底盤(pán)

法蘭底盤(pán)上焊接有內(nèi)體法蘭和外體法蘭箍，其間的內(nèi)外法蘭腔上均勻分布螺栓孔，在底盤(pán)周徑居中。

（三）膠圈

膠圈是實(shí)現(xiàn)變徑的主體，在氣壓作用下可塑。無(wú)氣壓下，膠圈的內(nèi)圈和外圈不同徑。膠圈上設(shè)氣密閥芯，閥芯空氣入口伸出法蘭頂盤(pán)供充氣用。氣密閥芯在充氣時(shí)頂開(kāi)，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(pán)的阻擋下向法蘭通腔伸展，對(duì)需要密封的個(gè)件形成周邊緊縮達(dá)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(pán)

法蘭頂盤(pán)可拆卸，在頂盤(pán)上均勻分布螺栓孔，和底盤(pán)螺栓孔通徑，位置相同，法蘭頂盤(pán)和法蘭底盤(pán)通過(guò)螺栓穿過(guò)對(duì)應(yīng)的螺栓孔緊接。固定螺栓從頂盤(pán)經(jīng)內(nèi)外法蘭腔穿過(guò)底盤(pán)，然后擰入到容器上相對(duì)應(yīng)的螺絲孔中牢固對(duì)接。

四、可變徑法蘭的優(yōu)點(diǎn)

與普通的法蘭相比，氣密式變徑法蘭創(chuàng)造性地具備了以下性能和優(yōu)點(diǎn)：

（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(lèi)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(shí)現(xiàn)單管密封懸掛緊固；

（6）變徑法蘭實(shí)現(xiàn)了一種全新式的密封緊固作用，滿足了特殊工作需要。

五、結(jié)束語(yǔ)

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個(gè)件部位，氣壓越大固定越牢固，可人為調(diào)節(jié)。拆卸時(shí)，可通過(guò)氣密閥芯泄壓，取出密封連接個(gè)件。這種設(shè)計(jì)科學(xué)簡(jiǎn)便，易于操作，不需特殊維護(hù)，通過(guò)調(diào)整氣壓就可滿足緊固不同尺寸連接密封個(gè)件的需要。