一种长颈法兰制造技术

本实用新型专利技术公开了一种长颈法兰，其包括法兰环、一体连接于法兰环上侧的锥颈、与锥颈顶端一体连接的端部坡口、设于法兰环底面的密封凸台、纵向贯通长颈法兰的内通孔，锥颈的圆锥面与法兰环的相交线向外越过法兰螺母旋转的内侧边缘。通过增加锥颈大端径向厚度，提高法兰刚度，从而提高法兰密封的可靠性。虽然其中的法兰成品重量有所增加，但法兰毛坯的重量不会增加，毛坯加工成成品的车削量反而减少，不增加法兰的制造成本，更充分利用材料资源，有利于石油化工装置安稳长满优运行。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及用于石油炼制与化工、煤化工、化肥工业、及其它各种化工、空调、空冷、电力设施的承压设备(例如：锅炉、压力容器、换热器、压力管道、储气瓶等)开口连接的密封技术，特别适用于高温高压工况大开孔长颈法兰。
技术介绍
现有的承压设备开口连接的密封技术中，法兰螺栓强制密封系统是应用最为广泛的一种，法兰的结构种类很多，包括有平焊法兰、对焊法兰、长颈法兰、宽面法兰、窄面法兰、反向法兰和圆筒形端部、圆锥形端部、凸缘、换热器管板、盲盖板，还有松套法兰等结构。现有技术中典型的法兰密封副结构如图1所示，每个法兰一般是由法兰盘11、安装螺栓螺母紧固件的螺栓孔12、颈部13、与承压壳体对接的端部坡口14和垫片15组成。螺栓穿过上下两个法兰的螺栓孔12，螺栓端部上紧螺母，使两个法兰的密封面压紧垫片15，使法兰内部压力p的介质无法通过压紧垫片15及其与法兰之间的密封面流窜到法兰外部。上述传统结构普遍存在的实际问题是，当使法兰内部介质的压力p、温度T升高或波动时，各种载荷的综合作用使法兰产生箭头所示的张开效应，密封系统松弛，垫片15没有足够的回弹继续保持与法兰密封面的紧密贴合，高温高压介质通过密封面流窜到法兰外部，引发爆炸燃烧事故。由此可见，承压设备开口连接的密封技术是整台设备的关键之一。从结构行为层面分析，法兰内部介质泄漏的根本原因是：密封系统载荷升高后，法兰发生了偏转，因为结构没有足够的刚性保持原来的形状与法兰密封面继续紧密贴合。长期以来，人们虽然一直致力于开口连接密封结构的研究，但是主要研究方向在于如何在满足强度的基础上尽量减少长颈法兰成品的重量，从而降低设备成本。这种思路存在的不足主要表现在：一是以应力计算和强度校核为主导，忽略了影响法兰重量的其他因素，过分强调充分利用材料强度的满应力原则，也没有限定法兰的外形尺寸；二是简单化地把法兰成品重量的大小与法兰的价钱挂钩，而现实是法兰的价钱与法兰毛坯重量及其加工成成品的机加工量两个因素关联。随着装置的大型化、环境保护意识的增强，油品质量的提升需要采取更高温高压下的工艺，装置中起缓冲和储备作用的压力容器减少，反应器和换热器等核心设备的操作难度增大，经常直接受到流体介质压力和温度的波动冲击，原有的设备开口密封结构难以适应新形势的工艺和管理要求，由此可见，针对量大且面广的法兰强制式密封结构，结合存在的问题进行改进，研发一种密封可靠性好、加强密封功能，且结构简单、装卸效率高且成本不增加的长颈法兰，在工程
具有极为深远和重大的意义。
技术实现思路
本技术的目的之一在于避免现有技术中的不足之处而提供一种结构简单并能够提高刚性且密封性能高效的长颈法兰。本技术的目的之一通过以下技术方案实现：一种长颈法兰，其包括法兰环、一体连接于法兰环上侧的锥颈、与锥颈顶端一体连接的端部坡口、设于法兰环底面的密封凸台、纵向贯通长颈法兰的内通孔，锥颈的圆锥面与法兰环的相交线向外越过法兰螺母旋转的内侧边缘。作为一种长颈法兰的技术方案的改进：所述锥颈大端设有竖向直身段。作为一种长颈法兰的技术方案的改进：所述锥颈大端直径与法兰环直径相同。作为一种长颈法兰的技术方案的改进：所述锥颈设有多个可容纳螺母并与螺母外形适配的沉槽。作为一种长颈法兰的技术方案的改进：所述法兰环设有多个垂直于底面并开口于底面的螺纹孔，所述螺纹孔是螺纹盲孔或螺纹通孔。作为一种长颈法兰的技术方案的改进：所述内通孔具有整体式缩口圆锥面或局部的缩口圆锥面；所述缩口圆锥面为单向或双向。作为一种长颈法兰的技术方案的改进：所述内通孔内壁面或/和锥颈外壁面设有径向延伸的加强筋。作为一种长颈法兰的技术方案的改进：所述加强筋高度突出于所述端部坡口的顶端面。本技术的有益效果在于：一种长颈法兰，其包括法兰环、一体连接于法兰环上侧的锥颈、与锥颈顶端一体连接的端部坡口、设于法兰环底面的密封凸台、纵向贯通长颈法兰的内通孔，锥颈的圆锥面与法兰环的相交线向外越过法兰螺母旋转的内侧边缘，即锥颈的圆锥面与法兰环的相交线距离法兰环的外环面小于法兰螺母旋转的内侧边缘轨迹与法兰环外环面的距离，使得锥颈部分更加粗壮，使得法兰本体的刚性得到提高，然后改进紧固件的安装，也即在满足强度的基础上提高法兰的刚度，从而提高法兰密封的可靠性。附图说明利用附图对本技术作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本技术的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。图1是现有技术中的长颈法兰的典型结构示意图。图2是本技术的一种长颈法兰的第一种结构示意图。图3是本技术的一种长颈法兰的第二种结构示意图。图4是本技术的一种长颈法兰的第三种结构示意图。图5是本技术的一种长颈法兰的第四种结构示意图。图6和图7是本技术的一种长颈法兰的第五种结构示意图。图8是本技术的一种长颈法兰的第六种结构示意图。图9是本技术的一种长颈法兰的第七种结构示意图。图10是本技术的一种长颈法兰的第八种结构示意图。图11和图12是本技术的一种长颈法兰的第九种结构示意图。图13和图14是本技术的一种长颈法兰的第十种结构示意图。图15是本技术的一种长颈法兰的第十一种结构示意图。图16是本技术的一种长颈法兰的第十二种结构示意图。图17是本技术的一种长颈法兰的第十三种结构示意图。在上述附图中包括有：11——法兰盘、12——螺栓孔、13——颈部、14——端部坡口、15——垫片，16——密封面凸台、17——螺母支承垫、18——内壁局部高度圆锥面、19——内壁整体高度圆锥面、20——内壁双锥面、21——内加强筋、22——圆筒体、23——外加强筋、24——下沉式螺母支承面、25——螺纹盲孔、26——盲板盖或换热器管板、27——螺母、28——螺栓、29——密封垫片、30——螺纹通孔。P——承压设备内介质的压力，Do——法兰外径，Di——法兰内径，δ1——法兰锥颈大端厚度，δ′1——法兰锥颈大端增厚后的厚度，δ0——法兰锥颈小端厚度，M——法兰外力矩，[σ]——法兰材料设计温度下的许用应力，h——法兰锥颈高度，δf——法兰盘的厚度，δ′f——法兰盘增厚后的厚度。x1、x2、x3、y1、y2、y3、z1、z2、z3都是长颈法兰上各种法兰颈大端与法兰环结构上的交点。具体实施方式参考图2～图5所示，图中展示了本技术的一种长颈法兰，其包括法兰环、一体连接于法兰环上侧的锥颈、与锥颈顶端一体连接的端部坡口、设于法兰环底面的密封凸台、纵向贯通长颈法兰的内通孔，锥颈的圆锥面与法兰环的相交线向外越过法兰螺母旋转的内侧边缘，即锥颈的圆锥面与法兰环的相交线距离法兰环的外环面小于法兰螺母旋转的内侧边缘轨迹与法兰环外环面的距离，使得锥颈部分更加粗壮，使得法兰本体的刚性得到提高，然后改进紧固件的安装，也即在满足强度的基础上提高法兰的刚度，从而提高法兰密封的可靠性。本技术同时通孔了一种长颈法兰设计方法，用于承压设备部件大直径开口处连接法兰的结构设计，通过调整尺寸，改善结构，同时对设计顺序进行改进，形成等一系列技术对策。在法兰的设计过程中，依据法兰设计的最小载荷原则和满应力原则，按标准选用成品法兰的结构尺寸或按强度公式计算校核所设计的合格法兰尺寸，确定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种长颈法兰，其特征在于：包括法兰环、一体连接于法兰环上侧的锥颈、与锥颈顶端一体连接的端部坡口、设于法兰环底面的密封凸台、纵向贯通长颈法兰的内通孔，锥颈的圆锥面与法兰环的相交线向外越过法兰螺母旋转的内侧边缘。

【技术特征摘要】
1.一种长颈法兰，其特征在于：包括法兰环、一体连接于法兰环上侧的锥颈、与锥颈顶端一体连接的端部坡口、设于法兰环底面的密封凸台、纵向贯通长颈法兰的内通孔，锥颈的圆锥面与法兰环的相交线向外越过法兰螺母旋转的内侧边缘。2.根据权利要求1所述的一种长颈法兰，其特征在于：所述锥颈大端设有竖向直身段。3.根据权利要求1所述的一种长颈法兰，其特征在于：所述锥颈大端直径与法兰环直径相同。4.根据权利要求3所述的一种长颈法兰，其特征在于：所述锥颈设有多个可容纳螺母并与螺母外形适配...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈孙艺，
申请(专利权)人：茂名重力石化机械制造有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44