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第一百零四期:恒宇国强 法兰连接之间的间隙有多大,密封的原理是什么?

发布时间:2018-11-30  |  文章来源:  |  浏览人数:188人

在一些机械设备上经常会看到两种机械之间的连接是通过法兰形式进行对接的。比如减速机与电机的连接有一部分也是通过法兰来连接的。

常见的可拆卸结构有法兰联接、螺纹联接和承插式联接。

法兰连接优缺点:法兰联接有较好的强度和紧密性适用的尺寸范围宽,在设备和管道上都能应用,所以应用最普遍。但法兰联接时,不能很快地装配与拆卸、制造成本较高。


一、法兰连接结构与密封原理

法兰连接结构是一个组合件,是由一对法兰,若干螺栓、螺母和一个垫片所组成。故法兰连接的设计中主要解决的问题

是防止介质泄漏。

法兰密封的原理:法兰在螺栓预紧力的作用下,把处于密封面之间的垫片压紧,当垫片单位面积上所受到的压紧力达到一定的数值会使垫片变形而被压实,把密封面上的凹凸不平处填满,这样就为阻止介质泄漏形成初始密封条件。所需的这个压紧力叫垫片的预紧密封比压,单位为MPa。预紧密封比压主要决定于垫片材质。工作状态内压轴向力拉伸,降低了压紧力。垫片有足够回弹能力,补偿变形预紧密封比压值不小于某一值(工作密封比压-使介质不泄漏在密封面与垫片之间所必须保留下来的最低比压。)保持良好密封。反之,回弹不足,预紧密封比压下降到工作密封比压以下,甚至密封处重新出现缝隙,则此密封失效。

保证螺旋法兰连接紧密不漏的条件

可见,要保证法兰密封,就必须使法兰密封面上实际存在的比压,预紧时不低于垫片的预紧密封比压,工作时应高于工作密封比压。

平焊法兰——法兰盘焊接在设备筒体或管道上,制造容易,应用广泛,但刚性较差。

法兰受力后,法兰盘的矩形截面发生微小转动。与法兰相联的筒壁或管壁随着发生弯曲变形。于是在法兰附近筒壁的截面上,将产生附加的弯曲应力。所以平焊法兰适用的压力范围较低(PN<4.0MPa)。


对焊法兰——对焊法兰又称高颈法兰或长颈法兰。颈的存在提高了法兰的刚性,同时由于颈的根部厚度比筒体厚,所以降低了根部的弯曲应力。此外,法兰与筒体,或管壁的联接是对接焊缝。比平焊法兰的角焊缝强度好故对焊法兰适用于压力、温度较高或设备直径较大的场合。

松式法兰——法兰不直接固定在壳体上或者虽固定而不能保证法兰与壳体作为一个整体承受螺栓载荷的结构均划为松式法兰,如活套法兰、螺纹法兰、搭接法兰。

活套法兰——法兰盘可以采用与设备或管道不同的材料制造用于铜制、铝制、陶瓷、石墨及其非金属材

料的设备或管道上。

受力后无附加弯曲应力,只适用于压力较低场合,螺纹法兰广泛用于高压管道上,法兰对管壁产生的附加应力较小。但这种法兰刚度小,它的厚度较厚,一般只适用于压力较低的容器上。任意式法兰与壳体连成一体,刚性比整体法兰差如未焊透的焊接法兰。

圆形法兰是最常见的,方形法兰有利于把管子排列紧凑椭圆形法兰通常用于

阀门和小直径的高压管子上。

甲型平焊法兰——它直接与容器的筒体或封头焊接。在上紧和工作时均会作用给容器器壁一定的附加弯矩

且法兰盘自身的刚度也较小。所以适用于压力等级较低和筒体直径较小的范围内。

乙型平焊法兰——乙型法兰有一个壁厚不小于16mm的圆筒形短节,有了这个短节,既可增大整个法兰的刚度,又可使容器器壁避免承受附加弯矩。因而适用于较大直径和较高压力的条件下。用于PN0.25-1.6压力等级中较大直径范围还可用于2.5 和4.0两个压力等级中较小直径范围。适用的全部直径范围为300-3000mm,温度范围为-20℃—350℃。

长颈对焊法兰——是用根部增厚的颈取代了乙型平焊法兰中的短节,从而更有效地增大了法兰的整体刚度,同时法兰与设备采用对接焊连接,因此用于更高的压力范围(PN 0.6MPa6.4MPa)和直径范围(DN300mm2000mm)适用温度范围为-20℃—450℃。乙型平焊法兰中DN 2000mm以下的规格均已包括在长颈对焊法兰的规定范围之内。这两种法兰的联接尺寸和法兰厚度完全一样。所以DN2000mm以下的乙型平焊法兰,可以用轧制的长颈对焊法兰代替,以降低法兰的生产成本。

以上讲了几种法兰的分类,这些法兰有的是常用的,有的是不常用的,根据设备需求进行选择法兰的形式,使得两设备之间的连接更稳妥。


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