CN102518901B - 柱塞型多功能管道补偿器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柱塞型多功能管道补偿器，属于热力管道补偿装置的技术领域。利用固定了密封压盖法兰与变径接管，带有外套管内承台、柱塞内管架构和柱塞内管的外套管组体整体套接在带有柱塞外管架构、柱塞外管、芯管凸外环和密封件A封头的芯管组体一端；通过钢球和密封件的扶正，当一端受到轴向热膨胀力挤推时，芯管组体和外套管组体可同轴同步整体相对移动。采用这样的结构具有减小管道应力，增强密封性能，提高承压能力，具备防腐功效，能实现大补偿量，适用范围广的效果。

Description

柱塞型多功能管道补偿器

技术领域

本发明涉及一种柱塞型多功能管道补偿器，属于热力管道补偿装置的技术领域，具体说属于石油、化工、轻工、热力、冶金等行业中使用的热力管道补偿装置结构的技术领域。

背景技术

现有技术的管道补偿方式常见的有以下几种：1.传统的自然U形弯式、2.球形补偿器、3.套筒式补偿器、4.波纹补偿器、5.旋转补偿器。其中：球形补偿器造价过高，而国内生产球形补偿器性能一般，且压损较大；波纹补偿器在实际应用中管道应力过大，管道运行中始终存在安全隐患；且与采用原始∏形自然补偿方式一样投资及压力损失都较大；套筒式补偿器的结构与密封性能欠佳，泄漏现象较严重，在防腐环节方面也较薄弱；旋转补偿器性能较优秀；具有补偿量大、布置灵活、特别是在长输架空管道中应用优势化较明显；但也存在不足：一是内管与变径管的接合部位两者间隙过大，流体介质运动中在该部位会产生涡流，这样就增加了流体介质的压力损失。二是旋转补偿器由于结构是径向工作原理，在管道中应用布置时必须占用额外的一定空间；且每组补偿器安装点都必须加设疏水阀；这样又增加了管网的造价和压损；而且在埋地管道上根本无法普遍应用；特别是球形补偿器、套筒式补偿器、波纹补偿器、旋转补偿器都是采用的是单一的密封形式，在使用上：流体介质与承压能力等方面均受到一定局限。

发明内容

本发明提供了一种柱塞型多功能管道补偿器。以实现解决现有几种类型补偿器的不足；达到减小管道应力，增强密封性能，提高承压能力，且具备防腐功效，能实现大补偿量，无须占用额外空间，适用范围更广的特点；同时又能节省投资和运行成本，真正使管网既运行安全可靠，又起到节能的目的。

为达到上述目的本发明的技术方案是：

一种柱塞型多功能管道补偿器，包括芯管、柱塞外管架构、螺栓、钢球C、柱塞外管、密封件C、外套管内承台、钢球D、柱塞内管架构、螺母、钢球A、防腐衬套A、防腐衬套B、钢球B、浮动预紧件A、密封压盖法兰、密封件B、柱塞内管、芯管凸外环、浮动预紧件B、密封件A、密封件A封头、外套管与变径接管；

所述的芯管为直管结构，内端沿外环依次凸设有芯管凸外环和密封件A封头；外端沿外环表面固定连接有呈凸起环状结构的柱塞外管架构；

所述的柱塞外管为直管结构，一端成环套状固定连接在该柱塞外管架构的外环并与其固定连接成一体结构，另一端沿芯管的外环成探出状；

所述的外套管为圆管状结构，同轴环套在芯管内端的外环；该外套管内端的内环固定设置有环状结构呈向内凸起的外套管内承台，内端的外环固定设置有呈凸起环状结构的柱塞内管架构；该外套管外端端头与变径接管固定连接为一体；该外套管至变径接管的内环设有防腐衬套A；该柱塞内管架构沿端面设置有呈均匀分布的供螺栓穿过的通孔；

所述的密封件A位于芯管凸外环和密封件A封头之间并环扣在该芯管的外环，该密封件A的外环紧抵外套管的内壁；

所述的密封件A封头沿外环设置一环形凹槽，至少二十个钢球A均匀分布于该凹槽内并滚动顶抵该外套管的内壁；

所述的柱塞内管为直管结构，一端环套在该柱塞内管架构的外环并与其固定连接成一体结构；该柱塞内管外环面设有一环形凹槽，该凹槽内设有至少二十个钢球D并顶抵柱塞外管的内壁；该柱塞内管沿外环面开有坡状凹部；

所述的密封压盖法兰为截面为槽形或整体门型的双头压环结构，位于柱塞外管架构与柱塞内管之间，且环套在芯管外环并顶抵柱塞外管的内环面；该密封压盖法兰内环面设有一环形凹槽A，钢球B均匀分布于该凹槽A内并环扣在芯管的外环表面，该密封压盖法兰外环面设有一环形凹槽B，钢球C均匀分布于该凹槽B内并顶抵柱塞外管的内壁；该密封压盖法兰沿端面设有与柱塞内管架构端面相对应的供螺栓穿过的通孔；

所述的密封件B环扣在芯管的外环，位于外套管内端头的内环、外套管内承台斜角端面、密封压盖法兰内侧压环端面和芯管的外环面共同围成的空间内；

所述的密封件C环扣在柱塞内管外环的坡状凹部，位于柱塞内管的外环、密封压盖法兰外侧压环端面和柱塞外管内壁共同围成的空间内；

所述的柱塞外管同轴环套在柱塞外管架构、密封压盖法兰以及柱塞内管的外侧，内侧设有防腐衬套B；

所述的密封压盖法兰与柱塞内管架构通过螺栓依次穿过两者端面设有的通孔通过螺母紧扣连接固定；该螺母与柱塞内管架构端面之间设置浮动预紧件B，该螺栓固定帽与密封压盖法兰端面之间设置浮动预紧件A；

所述的变径接管未变径直管段的内外径与芯管的内外径相同；

形成当芯管的外端受到轴向热膨胀力挤推时，芯管、芯管凸外环、密封件A、密封件A封头、钢球A、柱塞外管架构、柱塞外管和防腐衬套B组成的单元体整体沿变径接管、外套管和柱塞内管的轴向同轴同步整体往变径接管方向移动的结构；当变径接管的外端受到轴向热膨胀力挤推时，变径接管、外套管、外套管内承台、柱塞内管架构、柱塞内管、螺母、浮动预紧件B、密封压盖法兰、浮动预紧件A、螺栓、钢球B、密封件B、钢球C、密封件C、钢球D和防腐衬套A组成的单元体整体沿芯管和柱塞外管的轴向同轴同步整体往柱塞外管架构方向移动的结构。

该柱塞外管架构位于芯管外端端头60-80毫米处的外环表面。

该外套管内承台位于外套管内端头40-60毫米处的内壁设置，且其截面外形结构一端为45度斜角端面，另一端为90度直角端面。

该柱塞内管架构位于外套管内端头70-90毫米处的外环表面固定设置。

该柱塞内管架构靠近外环的内端面设置有固定的柱塞内管，该柱塞内管沿外环面开有呈45度斜角端面的坡状凹部。

该密封压盖法兰内环面设有一环形凹槽A，至少二十个钢球B均匀分布于该凹槽A内并环扣在芯管的外环表面，该密封压盖法兰外环面设有一环形凹槽B，至少二十个钢球C均匀分布于该凹槽B内并顶抵柱塞外管的内壁；该密封压盖法兰沿端面设有与柱塞内管架构端面相对应的至少四个供螺栓穿过的通孔。

该密封压盖法兰与柱塞内管架构通过螺栓依次穿过两者端面设有的至少四个相对应的通孔，并由螺母紧扣连接固定。

该变径接管、外套管、外套管内承台、柱塞内管架构、柱塞内管、螺栓、浮动预紧件B、密封压盖法兰、浮动预紧件A、螺栓包括钢球B、密封件B、钢球C、密封件C、钢球D和防腐衬套A形成一整体单元体；芯管、芯管凸外环、密封件A、密封件A封头、钢球A、柱塞外管架构、柱塞外管和防腐衬套B形成另一整体单元体；两组单元体同轴重叠环套，形成二个单元体成为一个无泄漏通道整体的结构。

采用本发明的技术方案可根据城市供热补偿器的标准和焊制套筒补偿器的标准，针对管道运行中的跑、冒、泄、漏等问题，将套筒补偿器和旋转补偿器的优点有机结合，由于芯管的外环靠外端端头60～70毫米(mm)处固定设置有环形凸起状柱塞外管架构，外端端头设有满足现场与管道焊接连接的坡口，其内端外环分别设有固定的芯管凸外环和密封件A封头；外套管为圆柱状结构，同轴环套在芯管内端的外环，距内端头40-60mm处的内侧固定设置有环状结构呈向内凸起的外套管内承台，沿外环表面位于距内端头70-90mm处固定设置有呈凸起环状结构的柱塞内管架构，从外套管内承台至变径接管的内侧设有防腐衬套A，其外端端头设有固定为一体的变径接管；密封件A设置在芯管凸外环和密封件A封头两者端面间，其外环紧抵外套管的内壁；密封件A封头的外环设有一环形凹槽，该凹槽内设有至少有二十个钢球A顶抵在外套管的内壁；柱塞内管架构靠近外环的内端面设置有固定的柱塞内管，柱塞内管架构的内端外环与柱塞内管的外环呈四十五度斜角端面；其外环面设有一环形凹槽，该凹槽内设有至少有二十个钢球D顶抵柱塞外管的内壁，其端面设有至少四个供螺栓穿过的通孔；密封压盖法兰为一整体门型或者说(具有二个密封件压环的结构)套设在芯管与柱塞外管两者环面之间，并位于柱塞内管与柱塞外管架构两者端面之间，其内环面设有一环形凹槽，该凹槽内设有至少有二十个钢球B环扣在芯管的外环表面，其外环面同样也设有一环形凹槽，该凹槽内设有至少有二十个钢球C顶抵柱塞外管的内壁，其端面设有与柱塞内管架构端面相对应的至少四个供螺栓穿过的通孔；密封件B设置在外套管靠内端的内环和外套管内承台的斜角端面与密封压盖法兰内侧的密封压环端面和芯管的外环面共围成的区域空间内；柱塞外管为圆柱状结构，同轴环套在柱塞外管架构和密封压盖法兰以及柱塞内管架构的外侧，一端与钢球C和钢球D呈环扣状，与密封件C呈环扣状；另一端与柱塞外管架构通过焊接连接方式固定，该柱塞外管内侧设有防腐衬套B；密封件C设置在柱塞内管架构靠近外环的内端斜角端面和柱塞内管的外环与密封压盖法兰外侧的密封压环端面和柱塞外管的内壁共围成的区域空间内；密封压盖法兰与柱塞内管架构通过螺栓依次穿过两者端面设有的至少四个相对应的通孔，并由螺母紧扣连接固定；螺母与柱塞内管架构两者端面间设有浮动预紧件B，螺栓固定帽与密封压盖法兰两者端面间设有浮动预紧件A；变径接管末变径直管段的内外径与芯管相同，变径的一端与外套管等径相同，两者同轴并通过焊接工艺连接固定；这样的结构使变径接管、外套管、外套管内承台、柱塞内管架构、柱塞内管、螺栓、浮动预紧件B、密封压盖法兰、浮动预紧件A、螺栓包括钢球B、密封件B、钢球C、密封件C、钢球D和防腐衬套A为一组单元体；芯管、芯管凸外环、密封件A、密封件A封头、钢球A、柱塞外管架构、柱塞外管和防腐衬套B为一组单元体；两组单元体同轴重叠环套，使二个单元体成为一个无泄漏通道的整体；形成当芯管的外端受到轴向热膨胀力挤推时，芯管等件的一组单元体可沿变径接管、外套管和柱塞内管的轴向同轴同步整体往变径接管的方向移动的结构，或者说当变径接管的外端受到轴向热膨胀力挤推时，变径接管等件的一组单元体可沿芯管和柱塞外管的轴向同轴同步整体往柱塞外管架构方向移动的结构；并可形成与管道安装连接后芯管一端的防腐绝热保温层与外连接套管一端的防腐绝热保温层各为一体，整体管道在热胀、冷缩时相互间互不影响。

采用这样的结构具有减小管道应力，增强密封性能，提高承压能力，具备防腐功效，能实现大补偿量，适用范围广的多功能的特点；且投资省，运行成本低，真正达到了使管网运行既安全可靠，又节能的效果。

附图说明

图1为本发明组装完成后的结构示意图；

图2为本发明与管道安装连接后的结构示意图；

图3为本发明与管道安装连接运行吸收热位移后的结构示意图；

图4为本发明用于径向安装运行时的结构示意图。

附图标记说明

1.芯管

2.柱塞外管架构

3.螺栓

4.钢球C

5.柱塞外管

6.密封件C

7.外套管内承台

8.钢球D

9.柱塞内管架构

10.螺母

11.钢球A

12.防腐衬套A

13.防腐衬套B

14.钢球B

15.浮动预紧件A

16.密封压盖法兰

17.密封件B

18.柱塞内管

19.芯管凸外环

20.浮动预紧件B

21.密封件A

22.密封件A封头

23.外套管

24.变径接管。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的技术方案详细描述如下。

如图1所示，一种柱塞型多功能管道补偿器，包括芯管1、柱塞外管架构2、螺栓3、钢球C4、柱塞外管5、密封件C6、外套管内承台7、钢球D8、柱塞内管架构9、螺母10、钢球A11、防腐衬套A12、防腐衬套B13、钢球B14、浮动预紧件A15、密封压盖法兰16、密封件B17、柱塞内管18、芯管凸外环19、浮动预紧件B20、密封件A21、密封件A封头22、外套管23与变径接管24；

所述的芯管1为直管结构，内端沿外环依次凸设有芯管凸外环19和密封件A封头22；外端沿外环表面固定连接(例如焊接连接)有呈凸起环状结构的柱塞外管架构2；其中芯管1的内端为插入外套管23内并与外套管23成环套结构的一端，芯管1的外端为相对内端的另一端，即未插入外套管23的一端；该柱塞外管架构2最佳位于芯管1外端端头60-80毫米处的外环表面。该芯管凸外环19和密封件A封头22的设置在芯管1内端靠近端头位置的外环形成一个凹槽，密封件A封头22位于芯管1内端端头处；

所述的柱塞外管5为直管结构，一端成环套状固定连接在该柱塞外管架构2的外环并与其固定连接(例如焊接或煨制成型)成一体结构，另一端沿芯管1的外环成探出状；实际上该柱塞外管架构2和柱塞外管5整体成槽口状(即截面呈L型)，开口朝向芯管1的内端(如图1，图2，图3和图4所示)；

所述的外套管23为圆管状结构，同轴环套在芯管1内端的外环；该外套管23内端的内环固定设置有环状结构呈向内凸起的外套管内承台7(该外套管内承台7的截面为直角梯形，梯形的斜边朝向该外套管23的内端，梯形的直角边卡顶住芯管凸外环19的一个侧面，芯管凸外环19的另一个侧面顶抵密封件A21；如图1-图4所示)，该外套管内承台7最佳位于距离外套管23内端头40-60毫米处的内壁设置，且其截面外形结构一端为45度斜角端面(梯形的斜边)，另一端为90度直角端面。

该外套管23内端的外环固定设置有呈凸起环状结构的柱塞内管架构9(该柱塞内管架构9的截面可为矩形)，该柱塞内管架构9最佳位于外套管23内端头70-90毫米处的外环表面固定设置；该外套管23外端端头与变径接管24固定连接(可采用焊接方式固定连接)为一体；该外套管23至变径接管24的内环设有防腐衬套A12；该柱塞内管架构9沿端面设置有呈均匀分布的至少四个供螺栓3穿过的通孔；其中外套管23的内端为环套在芯管1的一端，外套管23的外端为相对内端的另一端，即未环套芯管1的一端，或者说外套管23的外端为与变径接管24固定连接的一端；

所述的密封件A21(截面可为矩形或弧形)位于芯管凸外环19和密封件A封头22之间并环扣在该芯管1的外环，该密封件A21的外环紧抵外套管23的内壁；

所述的密封件A封头22沿外环设置一环形凹槽，至少二十个钢球A11均匀分布于该凹槽内并滚动顶抵该外套管23的内壁；

所述的柱塞内管18为直管结构，一端环套在该柱塞内管架构9的外环并与其固定连接成一体结构；该柱塞内管18外环面设有一环形凹槽，该凹槽内设有至少二十个钢球D8并顶抵柱塞外管5靠近端头处(如图1，图2和图4)或相对靠近端头处(如图3)的内壁；该柱塞内管18沿外环面开有坡状凹部，即该柱塞内管架构9靠近外环的内端面设置有固定的柱塞内管18，该柱塞内管18沿外环面开有呈45度斜角端面的坡状凹部。

所述的密封压盖法兰16为截面为槽形(槽口朝向柱塞内管18一侧)或整体门型的双头压环结构(即截面主体为矩形，一侧端面沿矩形两端凸设置两个凸部，所述的两个凸部朝向柱塞内管18一侧凸设)；该密封压盖法兰16整体位于柱塞外管架构2与柱塞内管18之间，且环套在芯管1外环并顶抵柱塞外管5的内环面；该密封压盖法兰16内环面设有一环形凹槽A，至少二十个钢球B14均匀分布于该凹槽A内并环扣在芯管1的外环表面，该密封压盖法兰16外环面设有一环形凹槽B，至少二十个钢球C4均匀分布于该凹槽B内并顶抵柱塞外管5的内壁；该密封压盖法兰16沿端面设有与柱塞内管架构9端面相对应的至少四个供螺栓3穿过的通孔；

所述的密封件B17环扣在芯管1的外环，位于外套管23内端头的内环、外套管内承台7斜角端面、密封压盖法兰16内侧压环端面和芯管1的外环面共同围成的空间内；

所述的密封件C6环扣在柱塞内管18外环的坡状凹部，位于柱塞内管18的外环、密封压盖法兰16外侧压环端面和柱塞外管5内壁共同围成的空间内；

所述的柱塞外管5同轴环套在柱塞外管架构2、密封压盖法兰16以及柱塞内管18的外侧，内侧设有防腐衬套B13；

所述的密封压盖法兰16与柱塞内管架构9通过螺栓3依次穿过两者端面设有的通孔通过螺母10紧扣连接固定；例如该密封压盖法兰16与柱塞内管架构9通过螺栓3依次穿过两者端面设有的至少四个相对应的通孔，并由螺母10紧扣连接固定。该螺母10与柱塞内管架构9端面之间设置浮动预紧件B20，该螺栓3固定帽与密封压盖法兰16端面之间设置浮动预紧件A15；

所述的变径接管24未变径直管段的内外径与芯管1的内外径相同；

该变径接管24、外套管23、外套管内承台7、柱塞内管架构9、柱塞内管18、螺母10、浮动预紧件B20、密封压盖法兰16、浮动预紧件A15、螺栓3包括钢球B14、密封件B17、钢球C4、密封件C6、钢球D8和防腐衬套A12形成一整体单元体；芯管1、芯管凸外环19、密封件A21、密封件A封头22、钢球A11、柱塞外管架构2、柱塞外管5和防腐衬套B13形成另一整体单元体；两组单元体同轴重叠环套，形成二个单元体成为一个无泄漏通道整体的结构。

形成当芯管1的外端受到轴向热膨胀力挤推时，芯管1、芯管凸外环19、密封件A21、密封件A封头22、钢球A11、柱塞外管架构2、柱塞外管5和防腐衬套B13组成的单元体整体沿变径接管24、外套管23和柱塞内管18的轴向同轴同步整体往变径接管24方向移动的结构；当变径接管24的外端受到轴向热膨胀力挤推时，变径接管24、外套管23、外套管内承台7、柱塞内管架构9、柱塞内管18、螺母10、浮动预紧件B20、密封压盖法兰16、浮动预紧件A15、螺栓3、钢球B14、密封件B17、钢球C4、密封件C6、钢球D8和防腐衬套A12组成的单元体整体沿芯管1和柱塞外管5的轴向同轴同步整体往柱塞外管架构2方向移动的结构。

结合上述说明我们知道，所述的芯管1沿外环表面距外端头60-80mm或60-70毫米处设置有固定的呈凸起环状结构的柱塞外管架构2，外端端头设有满足现场与管道焊接连接的坡口，其内端外环分别设有固定的芯管凸外环19和密封件A封头22；

所述的外套管23为圆柱状结构，同轴环套在芯管1内端的外环，距内端头40-60mm处的内侧固定设置有环状结构呈向内凸起的外套管内承台7，沿外环表面位于距内端头70-90mm处固定设置有呈凸起环状结构的柱塞内管架构9，从外套管内承台7至变径接管24的内侧设有防腐衬套A12，其外端端头设有固定为一体的变径接管24；

所述的密封件A21设置在芯管凸外环19和密封件A封头22两者端面间，其外环紧抵外套管23的内壁；

所述的密封件A封头22的外环设有一环形凹槽，该凹槽内设有至少有二十个钢球A11顶抵在外套管23的内壁；

所述的柱塞内管架构9靠近外环的内端面设置有固定的柱塞内管18，柱塞内管架构9的内端外环与柱塞内管18的外环呈四十五度斜角端面；其外环面设有一环形凹槽，该凹槽内设有至少有二十个钢球D8顶抵柱塞外管5的内壁，其端面设有至少四个供螺栓3穿过的通孔；

所述的密封压盖法兰16为一整体门型或者说(具有二个密封件压环的结构)套设在芯管1与柱塞外管5两者环面之间，并位于柱塞内管18与柱塞外管架构2两者端面之间，其内环面设有一环形凹槽，该凹槽内设有至少有二十个钢球B14环扣在芯管1的外环表面，其外环面同样也设有一环形凹槽，该凹槽内设有至少有二十个钢球C4顶抵柱塞外管5的内壁，其端面设有与柱塞内管架构9端面相对应的至少四个供螺栓3穿过的通孔；

所述的密封件B17设置在外套管23靠内端的内环和外套管内承台7的斜角端面与密封压盖法兰16内侧的密封压环端面和芯管1的外环面共围成的区域空间内；

所述的柱塞外管5同轴环套在柱塞外管架构2和密封压盖法兰16以及柱塞内管架构9的外侧，一端与钢球C4和钢球D8呈环扣状，同时与密封件C6呈环扣状；另一端与柱塞外管架构2通过焊接连接方式固定，该柱塞外管5内侧设有防腐衬套B13；

所述的密封件C6设置在柱塞内管架构9靠近外环的内端斜角端面和柱塞内管18的外环与密封压盖法兰16外侧的密封压环端面和柱塞外管5的内壁共围成的区域空间内；

所述的密封压盖法兰16与柱塞内管架构9通过螺栓3依次穿过两者端面设有的至少四个相对应的通孔，并由螺母10紧扣连接固定；

所述的螺母10与柱塞内管架构9两者端面间设有浮动预紧件B20，螺栓3固定帽与密封压盖法兰16两者端面间设有浮动预紧件A15；

所述的变径接管24未变径直管段的内外径与芯管1相同，变径的一端与外套管23等径相同，两者同轴并通过焊接工艺连接固定；

如图2为本发明用于管道安装连接运行吸收热位移后的结构示意图中可知，变径接管24、外套管23、外套管内承台7、柱塞内管架构9、柱塞内管18、螺母10、浮动预紧件B20、密封压盖法兰16、浮动预紧件A15、螺栓3包括钢球B14、密封件B17、钢球C4、密封件C6、钢球D8和防腐衬套A12为一组单元体；芯管1、芯管凸外环19、密封件A21、密封件A封头22、钢球A11、柱塞外管架构2、柱塞外管5和防腐衬套B13为一组单元体；两组单元体同轴重叠环套，使二个单元体成为一个无泄漏通道的整体；形成当芯管1的外端受到轴向热膨胀力挤推时，芯管1等件的一组单元体可沿变径接管24、外套管23和柱塞内管18的轴向同轴同步整体往变径接管24的方向移动的结构，或者说当变径接管24的外端受到轴向热膨胀力挤推时，变径接管24等件的一组单元体可沿芯管1和柱塞外管5的轴向同轴同步整体往柱塞外管架构2方向移动的结构。

进一步整体从图2及图3可知，所述的芯管1与柱塞外管5外环的保温层包括与安装后的主管道外保温层最终形成为一体结构；外套管23外环的保温层包括与安装后的主管道外保温层最终形成为一体结构。

采用这样的结构具有减小管道应力，增强密封性能，提高承压能力，具备防腐功效，能实现大补偿量，进一步扩大适用范围，既可在架空管道中使用，又可在直埋管道中使用，既可用作轴向安装运行使用(从图2、图3可知)，又可用作径向安装运行使用(从图4可知)，而且只要芯管1与变径接管24的材质变动，其适应介质面更广，具有投资省，运行成本低，真正能使管网运行既安全可靠又节能的多功能特点。

本发明的技术方案在实施时由于变径接管、外套管、外套管内承台、柱塞内管架构、柱塞内管、螺栓、浮动预紧件B、密封压盖法兰、浮动预紧件A、螺栓包括钢球B、密封件B、钢球C、密封件C、钢球D和防腐衬套A为一组单元体；芯管、芯管凸外环、密封件A、密封件A封头、钢球A、柱塞外管架构、柱塞外管和防腐衬套B为一组单元体；包括通过例如焊接等工艺方法成为一体结构的；在组装时：

第一步把带着芯管凸外环的芯管插入带着外套管内承台、柱塞内管架构、柱塞内管的外套管内(芯管外端沿外套管外端向外套管内端插入)；先使芯管内端头与外套管外端齐平，然后将密封件A嵌入芯管与外套管之间形成的腔内，并使密封件A紧扣芯管凸外环，接着把密封件A封头套扣至芯管内端外环的指定位置，然后通过焊接工艺将密封件A封头与芯管焊接固定；

第二步通过液压设备将带着芯管凸外环、密封件A和密封件A封头的芯管往外套管里推，并使芯管凸外环与外套管内承台相抵，然后在柱塞内管架构外环设有的凹槽内置放钢球D，接着将柱塞外管套扣至外套管包括柱塞内管架构和钢球D的外侧，并使柱塞外管的端头探出柱塞内管的内端头；

第三步把环状，且一端为四十五度斜角端面的密封件B套扣并嵌入外套管内端与芯管之间形成的腔内，并使密封件B的四十五度斜角端面紧扣外套管内承台相对应的四十五度斜角端面，接着把环状，且一端为四十五度斜角端面的密封件C套扣并嵌入柱塞内管与柱塞外管之间形成的腔内，并使密封件C的四十五度斜角端面紧扣柱塞内管靠外环内端的斜角端面，然后将带着钢球B和钢球C的密封压盖法兰套装到芯管与柱塞外管之间的腔内，并使密封压盖法兰的双门型压件端面分别紧抵密封件B和密封件C，接着将带着浮动预紧件A的螺栓依次穿过密封压盖法兰和柱塞内管架构端面设有的相对应的通孔，然后将浮动预紧件B套装到螺栓上，同时通过螺母分别紧扣，并使密封压盖法兰与柱塞内管架构连紧扣接固定；

第四步把柱塞外管架构套装到芯管外环的指定位置，(如图1所示)然后采用焊接工艺进行焊接固定，接着通过液压设备将柱塞外管往柱塞外管架构方向推，并使柱塞外管与柱塞外管架构外端齐平，(如图1所示)形成柱塞外管与柱塞外管架构呈套扣搭接状，然后通过焊接工艺将柱塞外管与柱塞外管架构焊接固定；最后进行金属外露部位的耐腐包覆层工作；(包括喷涂、涂涮耐温、耐腐材料)。

这种工艺使：

1.所述的变径接管、外套管、外套管内承台、柱塞内管架构、柱塞内管、螺栓、浮动预紧件B、密封压盖法兰、浮动预紧件A、螺栓包括钢球B、密封件B、钢球C、密封件C、钢球D和防腐衬套A为一组单元体；芯管、芯管凸外环、密封件A、密封件A封头、钢球A、柱塞外管架构、柱塞外管和防腐衬套B为一组单元体；为运行时可进行同步左、右轴向位移提供了必要的条件；

2.通过两组单元体同轴重叠环套，使二个单元体最终成为一个整体，加上密封件A、密封件B和密封件C的环面结合端面的多重密封；使密封性能得到充分保证；

3.通过两组单元体同轴重叠环套，使二个单元体最终成为一个整体，加上钢球A、钢球B、钢球C和钢球D的同轴限位控制，使整体钢性和同轴度得到充分保证；

4.密封件A、密封件B和密封件C既起到了环面结合端面的多重密封的功效，同时也起到了芯管1等件这组单元体在外套管腔内与柱塞内管外侧进行左、右轴向位移时的自润滑作用；(特别是用于直埋管道时)密封件C又可起到阻止地下水进入柱塞外管5与芯管1之间的腔体的作用；

5.钢球A、钢球B、钢球C和钢球D既起到了的同轴扶正作用，同时也起到了的芯管1等件这组单元体在进行同步左、右轴向位移时减小摩阻的功效；

6.芯管一体设有的芯管凸外环起到了芯管等件这组单元体进行同步左、右轴向位移时的防拉脱功效，进一步提高了设备运行的安全保障性；

7.外套管内侧设有的防腐衬套A起到了防止芯管凸外环和密封件A封头在管道长时间运行时受介质腐蚀、生锈造成芯管凸外环和密封件A与外套管咬死的功效；

8.防腐衬套B起到了防止柱塞外管(特别是用于直埋管时道)长时间受地下水腐蚀造成柱塞外管生锈的功效；

9.两组单元体同轴重叠环套，使二个单元体最终成为一个整体，这样的结构更便于与主管道安装连接后的外保温整体搭接施工，而且当芯管的外端受到轴向热膨胀力挤推时，芯管等件的一组单元体可沿外套管和柱塞内管的轴向同轴同步整体往变径接管的方向位移后，该柱塞外管包括外环的保温层正好环套在外套管包括与安装后的主管道一体设置的外保温层的外侧，使整体管道热胀、冷缩运行时保温层相互间互不影响。

Claims (6)

1.一种柱塞型多功能管道补偿器，其特征在于：包括芯管(1)、柱塞外管架构(2)、螺栓(3)、钢球C(4)、柱塞外管(5)、密封件C(6)、外套管内承台(7)、钢球D(8)、柱塞内管架构(9)、螺母(10)、钢球A(11)、防腐衬套A(12)、防腐衬套B(13)、钢球B(14)、浮动预紧件A(15)、密封压盖法兰(16)、密封件B(17)、柱塞内管(18)、芯管凸外环(19)、浮动预紧件B(20)、密封件A(21)、密封件A封头(22)、外套管(23)与变径接管(24)；

所述的芯管(1)为直管结构，内端沿外环依次凸设有芯管凸外环(19)和密封件A封头(22)；外端沿外环表面固定连接有呈凸起环状结构的柱塞外管架构(2)；

所述的柱塞外管(5)为直管结构，一端成环套状固定连接在该柱塞外管架构(2)的外环并与其固定连接成一体结构，另一端沿芯管(1)的外环成探出状；

所述的外套管(23)为圆管状结构，同轴环套在芯管(1)内端的外环；该外套管(23)内端的内环固定设置有环状结构呈向内凸起的外套管内承台(7)，内端的外环固定设置有呈凸起环状结构的柱塞内管架构(9)；该外套管(23)外端端头与变径接管(24)固定连接为一体；该外套管(23)至变径接管(24)的内环设有防腐衬套A(12)；该柱塞内管架构(9)沿端面设置有呈均匀分布的供螺栓(3)穿过的通孔；

所述的密封件A(21)位于芯管凸外环(19)和密封件A封头(22)之间并环扣在该芯管(1)的外环，该密封件A(21)的外环紧抵外套管(23)的内壁；

所述的密封件A封头(22)沿外环设置一环形凹槽，至少二十个钢球A(11)均匀分布于该凹槽内并滚动顶抵该外套管(23)的内壁；

所述的柱塞内管(18)为直管结构，一端环套在该柱塞内管架构(9)的外环并与其固定连接成一体结构；该柱塞内管(18)外环面设有一环形凹槽，该凹槽内设有至少二十个钢球D(8)并顶抵柱塞外管(5)的内壁；该柱塞内管(18)沿外环面开有坡状凹部；

所述的密封压盖法兰(16)为截面为槽形或整体门型的双头压环结构，位于柱塞外管架构(2)与柱塞内管(18)之间，且环套在芯管(1)外环并顶抵柱塞外管(5)的内环面；该密封压盖法兰(16)内环面设有一环形凹槽A，钢球B(14)均匀分布于该凹槽A内并环扣在芯管(1)的外环表面，该密封压盖法兰(16)外环面设有一环形凹槽B，钢球C(4)均匀分布于该凹槽B内并顶抵柱塞外管(5)的内壁；该密封压盖法兰(16)沿端面设有与柱塞内管架构(9)端面相对应的供螺栓(3)穿过的通孔；

所述的密封件B(17)环扣在芯管(1)的外环，位于外套管(23)内端头的内环、外套管内承台(7)斜角端面、密封压盖法兰(16)内侧压环端面和芯管(1)的外环面共同围成的空间内；

所述的密封件C(6)环扣在柱塞内管(18)外环的坡状凹部，位于柱塞内管(18)的外环、密封压盖法兰(16)外侧压环端面和柱塞外管(5)内壁共同围成的空间内；

所述的柱塞外管(5)同轴环套在柱塞外管架构(2)、密封压盖法兰(16)以及柱塞内管(18)的外侧，内侧设有防腐衬套B(13)；

所述的密封压盖法兰(16)与柱塞内管架构(9)通过螺栓(3)依次穿过两者端面设有的通孔通过螺母(10)紧扣连接固定；该螺母(10)与柱塞内管架构(9)端面之间设置浮动预紧件B(20)，该螺栓(3)固定帽与密封压盖法兰(16)端面之间设置浮动预紧件A(15)；

该外套管内承台(7)位于外套管(23)内端头40-60毫米处的内壁设置，且其截面外形结构一端为45度斜角端面，另一端为90度直角端面；

该柱塞内管架构(9)靠近外环的内端面设置有固定的柱塞内管(18)，该柱塞内管(18)沿外环面开有呈45度斜角端面的坡状凹部；

所述的变径接管(24)未变径直管段的内外径与芯管(1)的内外径相同；

形成当芯管(1)的外端受到轴向热膨胀力挤推时，芯管(1)、芯管凸外环(19)、密封件A(21)、密封件A封头(22)、钢球A(11)、柱塞外管架构(2)、柱塞外管(5)和防腐衬套B(13)组成的单元体整体沿变径接管(24)、外套管(23)和柱塞内管(18)的轴向同轴同步整体往变径接管(24)方向移动的结构；当变径接管(24)的外端受到轴向热膨胀力挤推时，变径接管(24)、外套管(23)、外套管内承台(7)、柱塞内管架构(9)、柱塞内管(18)、螺母(10)、浮动预紧件B(20)、密封压盖法兰(16)、浮动预紧件A(15)、螺栓(3)、钢球B(14)、密封件B(17)、钢球C(4)、密封件C(6)、钢球D(8)和防腐衬套A(12)组成的单元体整体沿芯管(1)和柱塞外管(5)的轴向同轴同步整体往柱塞外管架构(2)方向移动的结构。

2.根据权利要求1所述的柱塞型多功能管道补偿器，其特征在于该柱塞外管架构(2)位于芯管(1)外端端头60-80毫米处的外环表面。

3.根据权利要求1所述的柱塞型多功能管道补偿器，其特征在于该柱塞内管架构(9)位于外套管(23)内端头70-90毫米处的外环表面固定设置。

4.根据权利要求1所述的柱塞型多功能管道补偿器，其特征在于该密封压盖法兰(16)内环面设有一环形凹槽A，至少二十个钢球B(14)均匀分布于该凹槽A内并环扣在芯管(1)的外环表面，该密封压盖法兰(16)外环面设有一环形凹槽B，至少二十个钢球C(4)均匀分布于该凹槽B内并顶抵柱塞外管(5)的内壁；该密封压盖法兰(16)沿端面设有与柱塞内管架构(9)端面相对应的至少四个供螺栓(3)穿过的通孔。

5.根据权利要求1所述的柱塞型多功能管道补偿器，其特征在于该密封压盖法兰(16)与柱塞内管架构(9)通过螺栓(3)依次穿过两者端面设有的至少四个相对应的通孔，并由螺母(10)紧扣连接固定。

6.根据权利要求1所述的柱塞型多功能管道补偿器，其特征在于该变径接管(24)、外套管(23)、外套管内承台(7)、柱塞内管架构(9)、柱塞内管(18)、螺母(10)、浮动预紧件B(20)、密封压盖法兰(16)、浮动预紧件A(15)、螺栓(3)、钢球B(14)、密封件B(17)、钢球C(4)、密封件C(6)、钢球D(8)和防腐衬套A(12)形成一整体单元体；芯管(1)、芯管凸外环(19)、密封件A(21)、密封件A封头(22)、钢球A(11)、柱塞外管架构(2)、柱塞外管(5)和防腐衬套B(13)形成另一整体单元体；两组单元体同轴重叠环套，形成二个单元体成为一个无泄漏通道整体的结构。