CN102705613B - 一种轴向波纹补偿器 - Google Patents

Abstract

本发明适用于热力管热补偿领域，提供一种轴向波纹补偿器，包括第一工作管和第二工作管，两者之间设有波纹管，所述波纹管内设有保护波纹管并疏通导流介质的导流筒，所述波纹管外周还套接有波纹外套管，所述波纹外套管的一端固定于第一工作管，另一端活动套接在第二工作管外，所述第二工作管还套接有套管，所述套管一端与波纹外套管的活动端固定连接，所述第二工作管与套管之间空隙中紧密填充有非晶态高分子材料。本发明技术方案由于没有采用小拉杆，施工程序更为简单，波纹管与工作管的同轴性更强，进一步保证波纹管不失稳，从而可以间接地增加波纹管的波纹数，增大补偿器的最大补偿量。

Description

一种轴向波纹补偿器

技术领域

本发明热力管热补偿领域，尤其涉及一种轴向波纹补偿器。

背景技术

波纹补偿器属于一种补偿元件。利用其工作主体波纹管的有效伸缩变形，以吸收管线、导管、容器等由热胀冷缩等原因而产生的尺寸变化，或补偿管线、导管、容器等的轴向、横向和角向位移，也可用于降噪减振，在现代工业中用途广泛。其中轴向波纹补偿器是最为常见的一种补偿装置，常用的轴向型波纹补偿器有两种，一种是轴向内压式波纹补偿器，另一种是轴向外压式波纹补偿器。

对于轴向内压式波纹补偿器，如图1所示，包括第一工作管101和第二工作管102，两者之间焊接有波纹管103，所述波纹管103内设有导流筒105，波纹管103外套接有波纹外套管104，所述波纹外套管104的一端与第一工作管101固定焊接，另一端通过小拉杆106固定到第二工作管102上，其中，所述小拉杆106用于防止波纹管预拉伸后，补偿器在运输途中和施工安装过程中回缩，导致无法到达设计要求，因此，其间的任何时候均不允许松动小拉杆上的紧固螺母，当施工安装完毕，卸下小拉杆106，此时第二工作管102与波纹外套管104之间是活动的。当第一工作管101和第二工作管102的边端固定的情况下，工作管内传输热介质时，工作管的温度升高时发生线性膨胀，则波纹受到两侧的工作管的挤压，波纹长度变短，这样可以吸收工作管的线性热膨胀。

对于轴向外压式波纹补偿器，如图2所示，包括第一工作管201和第二工作管202，两者之间设有波纹管203，所述波纹管203内设有导流筒204，波纹管203外套接有波纹外套管205，所述波纹外套管205的一端与第一工作管201的伸缩端固定焊接，另一端与波纹管203的一端紧密焊接，波纹管203的另一端焊接到第二工作管202的伸缩端，波纹外套管205的活动端通过小拉杆206固定到第二工作管202上，其中，所述小拉杆206用于防止波纹管预拉伸后，补偿器在运输途中和施工安装过程中回缩，导致无法到达设计要求，因此，其间的任何时候均不允许松动小拉杆上的紧固螺母，当施工安装完毕，卸下小拉杆206，此时第二工作管202与波纹外套管205之间是活动的。当第一工作管201和第二工作管202的边端固定的情况下，工作管内传输热介质时，工作管的温度升高时发生线性膨胀，第二工作管202的伸缩端和波纹外套管205的活动端向两侧拉伸波纹管203，波纹长度变长，吸收工作管的线性热膨胀。

从上述描述可知，现有的轴向补偿器，包括轴向内压式补偿器和轴向外压式补偿器，为了在运输和施工的过程中保证补偿器预拉伸后不回缩，都需要在波纹外套管与第二工作管之间安装小拉杆，在施工完毕后还需人工拆卸所述小拉杆，这样不仅增加施工工序而且在拆卸过程中容易破坏管道本体；此外，现有的小拉杆并不能完全保证轴向补偿器中的波纹不失稳，同轴性差，而且由于小拉杆与第二工作管之间存在空间，在做保温结构施工时较为复杂，不容易实现保温结构的完整性，保温效果不够好，并且在施工波纹外套管时还必须考虑将小拉杆与第二工作管连接的一侧裸露在空气中，施工难度较高。

发明内容

本发明提供一种轴向波纹补偿器，旨在解决现有的轴向波纹补偿器需要安装小拉杆而造成的一系列问题，包括（1）由于施工完毕后需要拆卸小拉杆增加施工工序而且在拆卸过程中容易破坏管道本体；（2）小拉杆并不能完全保证轴向补偿器中的波纹不失稳，同轴性差，因此波纹管长度较小，补偿量有限；（3）小拉杆处的保温结构施工较为复杂，不容易实现保温结构的完整性；（4）小拉杆与第二工作管道的连接处需要裸露在空气中，施工难度较高。

本发明是这样实现的，一种轴向波纹补偿器，包括第一工作管和第二工作管，两者之间设有波纹管，所述波纹管内设有保护波纹管并疏通导流介质的导流筒，所述波纹管外周还套接有波纹外套管，所述波纹外套管的一端固定于第一工作管，另一端活动套接在第二工作管外，所述第二工作管还套接有套管，所述套管一端与波纹外套管的活动端固定连接，所述第二工作管与套管之间空隙中紧密填充有非晶态高分子材料。

优选的，所述非晶态高分子材料为橡胶聚合物，在80-100℃之间即会软化。

优选的，所述轴向波纹补偿器为轴向内压式波纹补偿器，波纹管的两端分别对应密封焊接到第一工作管和第二工作管，所述第一工作管与导流筒的重合部位至少设有两条钢圈，所述钢圈之间紧密填充有石墨盘根填料，所述第二工作管与导流筒的重合部位密封焊接。

优选的，所述轴向波纹补偿器为轴向外压式波纹补偿器，波纹管的一端紧密焊接到第二工作管的伸缩端，波纹管的另一端紧密焊接到波纹外套管的活动端上，所述第一工作管与导流筒的重合部位至少设有两条钢圈，所述钢圈之间紧密填充有石墨盘根填料，所述第二工作管与导流筒的重合部位密封焊接。

优选的，所述波纹管至少包括两段小波纹管，小波纹管之间通过连接管连接，所述连接管上还设有一组导向滑动支架。

优选的，第一工作管和/或套管与波纹外套管的侧壁间设有加强肋板。

优选的，所述第二工作管外表上作有预拉伸量的长度标记。。

优选的，所述长度标记为预拉伸前的套管边沿位置起向波纹管方向涂覆的一圈颜色带。

在本发明的有益效果是：本发明实施例取消了传统轴向波纹补偿器的小拉杆，通过在第二工作管外设置套管，套管的一端与波纹外套管的活动端固定连接，套管与第二管之间的空隙中紧密填充有非晶态高分子材料，在常温下，包括轴向补偿器保存、运输、施工的过程中，由于非晶态高分子材料受挤压产生的摩擦作用，足以保证波纹管与工作管不发生相对位移，确保波纹管的补偿量符合要求；施工完毕后，工作管内传输热介质时，工作管的温度和非晶态高分子材料的温度逐渐升高，非晶态高分子材料的温度达到其玻璃化转变温度时，非晶态高分子材料变为玻璃态，这样第二工作管与套管间可以保持相对活动，亦即第二工作管和波纹外套管间可以保持相对活动，对于轴向内压式波纹补偿器，波纹管受到工作管挤压，对于轴向外压式波纹补偿器，波纹管受到工作管拉伸，这样补偿器的内波纹管就可以吸收工作管的膨胀量。因此，本发明实施例可以解决现有轴向波纹补偿器由于采用了小拉杆带来的一系列问题，包括施工完毕后需要拆卸小拉杆，小拉杆拆卸过程中容易损坏管道本体，小拉杆不能完全保证波纹不失稳，小拉杆处的保温结构施工较为复杂，以及需要将小拉杆与第二工作管连接的一侧裸露在空气中，施工难度较高等等问题。从另一方面，本发明的波纹管与内工作管的同轴性能高，可以解决轴向内压式波纹补偿器易失稳的问题，波纹管的波纹数可以进一步增大，其补偿量可以做到同规格的外压式轴向波纹补偿器的大小，一定程度上能够取代轴向外压波纹补偿器，大大提高使用范围，而且相对于轴向外压式波纹补偿器成本更低。

附图说明

图1是现有的轴向内压式波纹补偿器的结构示意图；

图2是现有的轴向外压式波纹补偿器的结构示意图；

图3是本发明第一实施例提供的轴向内压式波纹补偿器的结构示意图；

图4是本发明第二实施例提供的轴向内压式波纹补偿器的结构示意图；

图5是图4中A部分的局部放大图；

图6是本发明第一实施例提供的轴向外压式波纹补偿器的结构示意图；

图7是本发明第二实施例提供的轴向外压式波纹补偿器的结构示意图；

图8是图7中B部分的局部放大图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一：

图3示出了本发明第一实施例提供的轴向内压式波纹补偿器的结构，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。

图示中，轴向内压式波纹补偿器包括：第一工作管301和第二工作管302，两者之间紧密焊接有波纹管303，所述波纹管303内还设有保护波纹管并疏通导流介质的导流筒304，所述波纹管303外周套接有波纹外套管305，所述波纹外套管305一端固定于第一工作管301，另一端活动套接在第二工作管302外，所述第二工作管302还套接有套管306，所述套管306一端与波纹外套管305的活动端固定连接，所述第二工作管302与套管306之间空隙中紧密填充有非晶态高分子材料307。

本发明实施例取消了现有的轴向内压式波纹补偿器上的小拉杆，并在此基础上增加了套接第二工作管302上的套管306，所述套管306通常为钢制，套管306的一端与波纹外套管305的活动端固定连接，这样通过所述波纹外套管，套管306与第一工作管301连接为一体，所述套管306与第二工作管302之间的空隙中还紧密填充有非晶态高分子材料307，所述非晶态高分子材料307的长度与材料受挤压程度决定了套管306与第二工作管302之间的摩擦力，这个摩擦力足够保证轴向内压式波纹补偿器在保存、运输、施工的过程中，波纹管303与第一工作管301和第二工作管302不发生相对位移，确保波纹管303预拉伸后不回缩。此外，相比用小拉杆固定第二工作管和波纹外套管，本实施例通过非晶态高分子材料与套管与第二工作管之间的强大摩擦力，更能保证波纹管与工作管的同轴性，更有效地保证波纹管的稳定性。当工作管内通有热介质后，比如热蒸汽，工作管道和非晶态高分子材料的温度逐渐上升，当非晶态高分子材料的温度上升到玻璃化转变温度时，通常为80-100℃，非晶态高分子材料转变成玻璃态，这样第二工作管与套管间可以发生相对移动了，受热的第一工作管和第二工作管发生线性膨胀，两者向中间挤压，中间的波纹管受挤压后就可以吸收工作管的膨胀量，当停止供应热介质时，波纹管受到工作管的拉伸，也可以抵消工作管的缩变量。

本实施例在施工完毕后无需拆卸小拉杆的工序，也省去了小拉杆处的保温工序，施工安装更为方便，而且相比小拉杆，本实施例更能保证波纹管与工作管之间的同轴性，能更好防止波纹横向失稳。此外，由于本实施例中的波纹管的稳定性更强，那么可以适量增加波纹管的波纹数，这样本实施例所述的轴向内压式波纹补偿器的最大补偿量更大，最大补偿量可以做到同规格的轴向外压式波纹补偿器的大小，可以在一定程度上代替轴向外压式波纹补偿器，使用范围更广，而且相比轴向外压式波纹补偿器，本实施例提供的轴向外压式波纹补偿器价格更低，方便安装。

实施例二：

图4示出了本发明第二实施例提供的轴向内压式波纹补偿器的结构，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。

图示中，本实施例与实施例一结构基本相同，包括第一工作管401、第二工作管402、波纹管403、导流筒404、波纹外套管405、套管406，以及填充在套管406和第二工作管402之间的非晶态高分子材料407。本实施例与实施例一不同的是，本实施例中的第一工作管401与导流筒404的重合部位至少设有两条钢圈413，所述钢圈413之间紧密填充有石墨盘根填料408，所述第二工作管402与导流筒404的重合部位密封焊接，本实施例中采用两条钢圈，为了方便看清钢圈与工作管和导流筒的位置关系，可以参照图5，示出了图4中A部分的局部放大结构，内侧钢圈第一工作管401焊接，外侧钢圈与导流筒404焊接，中间紧密填充有石墨盘根填料408。

在本发明实施例中，无论是第一工作管401由向右膨胀，还是第二工作管402向左膨胀，导流筒404的活动端均能在第一工作管道401内移动，由于石墨盘根填料408的过滤作用，热介质中的杂质不会进入到波纹管403的管腔中，这样的结构形式保证了波纹管403不受杂质污染，增加补偿器的使用寿命，也可以使得补偿器的安装不受方向性限制，热介质从第一工作管流向第二工作管，或是从第二工作管流向第一工作管均可。

进一步作为优选的实施方式，所述波纹管403至少包括两段小波纹管，图4中示出了两段小波纹管，小波纹管之间通过连接管412连接，所述连接管412上还设有一组导向滑动支架409。所述导向滑动支架409起导向支撑作用，可以防止波纹管轴向偏移，也增大了波纹外套管405的最大承受力，使得波纹外套管405不易被压坏，这样通过设置导向滑动支架409对波纹管进一步起到防失稳的作用；由此可以进一步加大波纹管波纹的数量，使得补偿器的补偿量进一步的加大，甚至可以超过轴向外压式波纹补偿器。

进一步作为优选的实施方式，第一工作管401和/或套管406与波纹外套管405的侧壁间设有加强肋板410，作为具体的实施方式，图示中，第一工作管401和套管406与波纹外套管405的侧壁间均设有加强肋板410，这样通过加强肋板410，套管406、波纹外套管405和第一工作管401更加牢固地连接成一体，在保存、运输、施工的过程中，可以进一步保证波纹管与工作管不发生位移，增强了波纹管的稳定性。

进一步作为优选的实施方式，所述第二工作管402外表上作有预拉伸量的长度标记411，作为具体实施方式，所述长度标记为预拉伸前的套管边沿位置起向波纹管方向涂覆的一圈颜色带，该颜色带用于标识波纹管的预拉伸长度。波纹补偿器在出厂前都需要做预拉伸，现有的补偿器的在做预拉伸后由于没有任何拉伸标记使得工作人员不能直观读取预拉伸量，而在本实施例中，可以通过套管边沿位置读出补偿器的预拉伸量，第二工作管上显示出的颜色带宽度就是补偿器的预拉伸量，通常预拉伸量为波纹管的最大补偿量的一半。

实施例三：

图6示出了本发明第三实施例提供的轴向外压式波纹补偿器的结构，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。

图示中，轴向内压式波纹补偿器包括：第一工作管601和第二工作管602，两者之间设有波纹管603，所述波纹管603内还设有保护波纹管并疏通导流介质的导流筒604，所述波纹管603外周套接有波纹外套管605，所述波纹外套管605的一端与第一工作管601的伸缩端固定焊接，另一端与波纹管603的一端紧密焊接，波纹管603的另一端焊接到第二工作管602的伸缩端，所述第二工作管602还套接有套管606，所述套管606一端与波纹外套管605的活动端固定连接，所述第二工作管602与套管606之间空隙中紧密填充有非晶态高分子材料607。

实施例一是在现有的轴向内压式波纹管的基础上进行改进，而本实施例是在现有的轴向外压式波纹管补偿器基础上进行改进：取消了小拉杆，并增加了套接第二工作管602上的套管606，套管606通过波纹外套管605与第一工作管601连接为一体，所述套管606与第二工作管602之间的空隙中还紧密填充有非晶态高分子材料607。同样，非晶态高分子材料607足够使得套管606与第二工作管602之间不发生位移，可以确保波纹管603预拉伸后不回缩。此外，相比用小拉杆固定第二工作管和波纹外套管，本实施例通过非晶态高分子材料与套管与第二工作管之间的强大摩擦力，更能保证波纹管与工作管的同轴性，更有效地保证波纹管的稳定性。当工作管内通有热介质后，比如热蒸汽，工作管道和非晶态高分子材料的温度逐渐上升，当非晶态高分子材料的温度上升到玻璃化转变温度时，非晶态高分子材料转变成玻璃态，这样第二管道与套管间可以发生相对移动了，受热的第一工作管和第二工作管发生线性膨胀，第二工作管的活动端与波纹外套管的活动端拉伸波纹管，这样波纹管就可以吸收工作管的膨胀量，当停止供应热介质时，波纹管受到第二工作管和波纹外套管的活动端的挤压，也可以抵消工作管的缩变量。

本实施例在施工完毕后无需拆卸小拉杆的工序，也省去了小拉杆处的保温工序，施工安装更为方便，而且相比小拉杆，本实施例更能保证波纹管与工作管之间的同轴性，能更好防止波纹横向失稳。此外，由于本实施例中的波纹管的稳定性更强，那么可以适量增加波纹管的波纹数，这样本实施例所述的轴向外压式波纹补偿器的最大补偿量更大。

实施例四：

图7示出了本发明第四实施例提供的轴向外压式波纹补偿器的结构，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。

图示中，本实施例与实施例三结构基本相同，包括第一工作管701、第二工作管702、波纹管703、导流筒704、波纹外套管705、套管706，以及填充在套管706和第二工作管702之间的非晶态高分子材料707。本实施例与实施例三不同的是，本实施例中的第一工作管701与导流筒704的重合部位至少设有两条钢圈713，所述钢圈713之间紧密填充有石墨盘根填料708，所述第二工作管与导流筒的重合部位密封焊接，本实施例中采用两条钢圈，为了方便看清钢圈与工作管和导流筒的位置关系，可以参照图8，示出了图7中B部分的局部放大结构，内侧钢圈第一工作管701焊接，外侧钢圈与导流筒704焊接，中间紧密填充有石墨盘根填料708。

在本发明实施例中，无论是第一工作管701由向右膨胀，还是第二工作管702向左膨胀，导流筒704的活动端均能在第一工作管道701内移动，由于石墨盘根填料708的过滤作用，热介质中的杂质均不会进入到波纹管703的管腔中，这样的结构形式保证了波纹管703不受杂质污染，增加补偿器的使用寿命，也可以使得补偿器的安装不受方向性限制。

进一步作为优选的实施方式，所述波纹管703至少包括两段小波纹管，图7中示出了两段小波纹管，小波纹管之间通过连接管712连接，所述连接管712上还设有一组导向滑动支架709。所述导向滑动支架709起导向支撑作用，可以防止波纹管轴向偏移，也增大了波纹外套管705的最大承受力，使得波纹外套管705不易被压坏，这样通过设置导向滑动支架709对波纹管进一步起到防失稳的作用；同时还可以加大波纹管波纹的数量，使得补偿器的补偿量进一步的加大。

进一步作为优选的实施方式，第一工作管701和/或套管706与波纹外套管705的侧壁间设有加强肋板710，作为具体的实施方式，图示中，第一工作管701和套管706与波纹外套管705的侧壁间均设有加强肋板710，这样通过加强肋板710，套管706、波纹外套管705和第一工作管701更加牢固地连接成一体，在保存、运输、施工的过程中，可以进一步保证波纹管与工作管不发生位移，增强了波纹管的稳定性。

进一步作为优选的实施方式，所述第二工作管702外表上作有长度标记，作为具体实施方式，所述长度标记为拉伸前的套管边沿位置起向波纹管方向涂覆的一圈颜色带，该颜色带用于标识波纹管的预拉伸长度。波纹补偿器在出厂前都需要做预拉伸，现有的补偿器的在做预拉伸后由于没有任何拉伸标记使得工作人员不能直观读取预拉伸量，而在本实施例中，可以通过套管边沿位置读出补偿器的预拉伸量，第二工作管上显示出的颜色带宽度就是补偿器的预拉伸量，通常预拉伸量为波纹管的最大补偿量的一半。

最后，需要说明的是，作为一种具体的实施方式，上述四个实施例中所述非晶态高分子材料可以为橡胶聚合物，橡胶是一种使用较为常见、价格也较为低廉的非晶态高分子材料，很显然，本发明的保护范围不限于橡胶聚合物，通常在80-100℃即会软化，只要是具有玻璃化转变温度的非晶态高分子材料均在本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种轴向波纹补偿器，包括第一工作管（301）和第二工作管（302），两者之间设有波纹管（303），所述波纹管（303）内设有保护波纹管并疏通导流介质的导流筒（304），所述波纹管（303）外周还套接有波纹外套管（305），所述波纹外套管（305）的一端固定于第一工作管（301），另一端活动套接在第二工作管（302）外，其特征在于，所述第二工作管（302）还套接有套管（306），所述套管（306）一端与波纹外套管（305）的活动端固定连接，所述第二工作管（302）与套管（306）之间空隙中紧密填充有非晶态高分子材料（307），当所述轴向波纹补偿器中未通入热介质时，所述非晶态高分子材料（307）受第二工作管（302）和套管（306）挤压产生摩擦作用，使得所述波纹管（303）与第一工作管（301）、第二工作管（302）之间不会发生相对位移，当所述轴向波纹补偿器中通入热介质后，所述非晶态高分子材料（307）温度逐渐上升，直至变为玻璃态，此时第二工作管（302）与套管（306）间可以保持相对活动。

2.如权利要求1所述的一种轴向波纹补偿器，其特征在于，所述非晶态高分子材料为橡胶聚合物，在80-100℃之间即会软化。

3.如权利要求2所述的一种轴向波纹补偿器，所述轴向波纹补偿器为轴向内压式波纹补偿器，波纹管的两端分别对应密封焊接到第一工作管和第二工作管，其特征在于，所述第一工作管与导流筒的重合部位至少设有两条钢圈，所述钢圈之间紧密填充有石墨盘根填料，所述第二工作管与导流筒的重合部位密封焊接。

4.如权利要求2所述的一种轴向波纹补偿器，所述轴向波纹补偿器为轴向外压式波纹补偿器，波纹管的一端紧密焊接到第二工作管的伸缩端，波纹管的另一端紧密焊接到波纹外套管的活动端上，其特征在于，所述第一工作管与导流筒的重合部位至少设有两条钢圈，所述钢圈之间紧密填充有石墨盘根填料，所述第二工作管与导流筒的重合部位密封焊接。

5.如权利要求3或4所述一种轴向波纹补偿器，其特征在于，所述波纹管至少包括两段小波纹管，小波纹管之间通过连接管连接，所述连接管上还设有一组导向滑动支架。

6.如权利要求5所述的一种轴向波纹补偿器，其特征在于，第一工作管和/或套管与波纹外套管的侧壁间设有加强肋板。

7.如权利要求6所述的一种轴向波纹补偿器，其特征在于，所述第二工作管外表上作有预拉伸量的长度标记。

8.如权利要求7所述的一种轴向波纹补偿器，其特征在于，所述长度标记为预拉伸前的套管边沿位置起向波纹管方向涂覆的一圈颜色带。

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