法兰只是法兰连接中的一个元件,法兰设计必须联系到垫片选择和螺栓设计。至于法兰本身的设计,当选定材料和形式之后,主要是确定法兰各部分的尺寸—通常是参考法兰标准,初拟法兰尺寸,然后进行应力计算使之满足需要。
法兰尺寸的确定主要包括压紧面尺寸、连接尺寸、强度尺寸和结构尺寸等4个基本尺寸的确定。
1.压紧面尺寸确定
压紧面尺寸也称密封而尺寸,包括压紧面宽度、桦槽宽度和深度等。这些尺寸应由密封设计确定,与选用的压紧面形式有关。
2.连接尺寸确定
连接尺寸是指法兰外径D、螺栓中心圆直径Db,螺孔直径d和螺孔数n,如图7一11所示。其中Db、d和n最为重要。这些尺寸必须满足可拆连接的要求,应保证法兰可以互换和通用。
为便于连接,螺栓中心圆直径和相邻两螺栓孔弦长的尺寸允差,按压力容器法兰标准为±0.6 mm,按管法兰标准为±0.3mm。任意两螺栓弦长的允差为:当DN≤550mm时,允差值为±1.0mm;当DN为600-1200mm时,允差值为±1. 5mm;当DN> 1200mm时,允差值为±2.0mm。
3.强度尺寸确定
强度尺寸包括法兰有效厚度δf、法兰颈部高度h、法兰颈部小端和大端有效厚度δ0及δ1等。其中主要是法兰的有效厚度δf。这是与操作条件、法兰形式和材料强度有关的一个基本尺寸,应由计算确定。标准中所给的数据是经标准化圆整后的强度计算值。
4.结构尺寸确定
这类尺寸视法兰的结构型式而定。例如整体法兰的颈部斜度和倒圆半径r,活套法兰的套合直径Di和倒角,平焊法兰的焊缝尺寸,螺纹法兰的螺纹尺寸,衬里法兰的检漏孔尺寸等。当设计非标准法兰时,这些尺寸可参考法兰标准确定。