CN104295831A - 防堵塞导流膨胀节 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防堵塞导流膨胀节，解决了现有膨胀节存在的易堵塞、易泄露损坏、可靠性差、使用寿命短的问题。技术方案包括内环和外环，所述内环的下部与外环的上部套装，所述套装部分外装有非金属织物蒙皮或金属波纹管的密封装置，所述外环的中部管壁上连接有多个导流管，所述导流管的出口处对应设有导流装置。本发明结构简单、安装维护简便、可靠性高、可对输送介质进行导流，有效防止固体颗粒在膨胀节死区集聚、堵塞问题发生，提高膨胀节使用寿命。

Description

防堵塞导流膨胀节

技术领域

本发明涉及一种用于气固两相流的膨胀节。

背景技术

膨胀节在石油、化工、电力、冶金等各个领域得到了广泛的应用，技术成熟，使用效果好，普通膨胀节通常具有减振、吸收位移的功能，其通常结构为套装的内环和外环，所述套装部分外设装有非金属织物蒙皮或金属波纹管的密封装置，密封装置的密封腔内填充纤维织物、保温棉等填料，用于减振和吸收移位。这种结构容易导致气固两相流在通过膨胀节的中部收缩段时，在其局部易产生涡流现象，在输送介质的不断冲刷下，膨胀节极易损坏，导致泄漏。同样是由于普通膨胀节的密封装置的结构形式，导致内环和外环套装间隙处存在死区，输送介质的固体颗粒易在死区集聚，经常导致膨胀节堵塞，特别是在物料湿度较大时，膨胀节堵塞的情况更为严重，导致膨胀节无法发挥应具有的作用，致使设备、管道因振动或位移未及时吸收而损坏。此外在输送易燃物质时，由于易燃物质的堆积、摩擦、涡流等现象的存在，极易导致易燃物质自燃或爆炸，引发安全事故。

针对以上膨胀节在生产过程中存在的问题，一般通过增加疏松口、监视口、检查口等方法来定期或不定期进行检查、疏松，增加了生产成本及劳动强度。即便如此，也无法彻底解决以上问题，致使膨胀节经常性堵死或损坏，影响系统的稳定性，严重者影响生产安全。因此急需可降低生产成本、劳动强度、提高安全系数并且能有效彻底解决上述问题的一种膨胀节。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简单、安装维护简便、可靠性高、可对输送介质进行局部降速或增速，并进行导流，使输送介质快速顺利通过膨胀节，有效防止固体颗粒在膨胀节死区集聚、堵塞问题发生，提高膨胀节使用寿命的防堵塞导流膨胀节。

技术方案包括内环和外环，所述内环的下部与外环的上部套装，所述套装部分外设装有非金属织物蒙皮或金属波纹管的密封装置，所述外环的中部管壁上连接有多个导流管，所述导流管的出口处对应设有导流装置。

所述密封装置中非金属织物蒙皮或金属波纹管内侧的密封腔连接有密封管，所述密封腔经内环和外环套装处的间隙与外环内的腔体连通。

所述外环的下部直径小于外环的上部直径，外环的中部管壁的倾斜角度α为5～30°。

所述导流管应与介质输送方向的角度β为30～60

所述内环和外环套装处的间隙控制在1-20mm。

所述导流装置为安装在外环中部内侧管壁上的导流板，所述导流板由顶板和侧板组成，所述顶板固定在外环中部内侧管壁上且高度不低于导流管出口处的高度，所述侧板的上端与顶板连接，下端位于导流管的出口处的下方并与外环下部的内侧管壁具有第一间隙L1。

所述顶板和/或侧板上均开有吹堵口。

所述顶板上的吹堵口的方向与介质输送方向的角度γ为0～60°，所述侧板上吹堵口的方向与介质输送方向的角度δ为15～75°。

所述吹堵口为倒梯形，入口直径小于出口直径。

所述吹堵口的出口直径为输送介质平均直径的70％～90％，且不小于2mm；吹堵口的入口直径为输送介质平均直径的50％～80％，且不小于1mm。

所述侧板中部距离导流管的出口处管壁具有第二间隙L2，所述第一间隙L1小于第二间隙L2、且大于所述吹堵口的入口直径。

所述导流板为沿外环内侧壁面周向一体布置或者与导流管出口处一一对应布置。

所述导流装置为与安装在外环中部内侧壁面上的导流内管，所述导流内管的入口与所述导流管的出口连通，所述导流内管的出口沿外环壁面垂直向下。

发明人对现有膨胀节存在的问题进行了深入研究，针对冲刷问题主要存在于外环中部的收缩段，因此在外环中部的管壁上均匀连接多个导流管，并在所述导流管的出口处对应设置导流装置。通过增设的导流装置对输送介质进行导流，解决局部易产生的涡流及介质对管壁的冲刷而造成膨胀节的磨损。所述导流管应与介质输送方向的角度β为30～60°，导流管数量为多个时宜对称布置，保证导流风均匀。

针对易堵塞的问题，发明人取消了过去密封腔内内填充纤维织物、保温棉等填料的结构形式，而是通过密封管向密封腔内持续通入一定压力的气流(又称密封风)，保持密封腔内压力，密封风压力略大于介质输送压力，可避免输送介质中的固体颗粒物沿内环和外环间的间隙(又称密封环)进入密封腔内或在内外环间隙处堆集，导致膨胀节堵塞；同时在外环的中部收缩段侧形成气流，改变输送介质的局部流向，防止输送介质直接冲击外环中部，导致局部管壁磨损甚至损坏。密封风增强和优化了密封环与外环中部管壁之间的流动，防止输送介质的集聚和产生涡流。

所述密封管优选为2～4个，最好对称布置，在密封压力小于等于0.04MPa以下时密封装置采用非金属织物蒙皮进行密封，当密封压力大于0.04MPa时采用金属波纹管密封。

所述导流装置为安装在外环中部内侧管壁上的导流板，所述导流板由顶板和侧板组成，所述顶板固定在外环中部内侧管壁上且高度不低于导流管出口处的高度，所述侧板的上端与顶板连接，下端位于导流管的出口处的下方并与外环下部的内侧管壁具有第一间隙L1。导流板的设置具有三个作用：(1)可起到保护外环中部管壁，防止其被输送介质直接冲刷的目的，(2)到由导流管通入的气流进行导向作用，使其沿第一间隙L1向下贴壁流动保证外环下部的管壁，避免潮湿的输送介质中的固体颗粒物粘结在管壁上造成堵塞问题的发生；(3)对进入外环的输送介质具有导向作用，使其在导流板的作用下沿管中心向下流动，减少其冲刷外环下部管壁的可能。

进一步的，在顶板和/或侧板上均开吹堵口可以使经由导流管通入的气流部分通过吹堵口吹出，从而将落入导流板附近的固体颗粒向管中心吹动，以改变输送介质的流动方向和速度，进一步降低输送介质在外环中部附近的速度，降低输送介质对过渡板的冲刷，提高膨胀节的使用寿命。所述吹堵口还可以增强导流板附近输送介质流化程度，防止由于导流板直径小于内环直径而导致输送介质在此处集聚。进一步的，优选所述顶板上吹堵口的方向与介质输送方向的角度γ为0-60°，优选所述侧板上吹堵口的方向与介质输送方向的角度δ为15-75°以避免局部产生涡流。

所述吹堵口为倒梯形，入口直径小于出口直径，这种结构可降低来自导流管的导流风的风速，防止速度过高致使导流风对输送介质产生返混、涡流现象，也可避免将输送介质直接吹至导流板或密封环上时，造成导流板或密封环磨损。

优选所述吹堵口入口直径小于导流板与外环之间的第一间隙L1，

所述侧板中部距离导流管的出口处管壁具有第二间隙L2(优选为2-10mm)，所述第一间隙L1小于第二间隙L2、且大于所述吹堵口的入口直径。第一间隙L1小于大于所述吹堵口的入口直径的原因是即使有小粒径范围的输送介质意外经吹堵口落入导流板时，能顺利沿导流板的第一间隙吹出，避免其在导流板与外环管壁之间堆集粘结；所述第一间隙L1小于第二间隙L2是考虑提高来自导流管的导流风在导流板出口的导流风速度，增强外环下部的流化程度，防止潮湿固体颗粒在此聚积，同时尽可能的减少导流风的使用量。

作为本发明的另一个变形，为了方便对现有膨胀节的简单改造，导流装置还可以设计为管状，即安装在外环中部内侧壁面上的导流内管所述导流内管的入口与所述导流管的出口连通，所述导流内管的出口沿外环壁面垂直向下。这样导流风由导流管吹出来可沿导流内管直接向下引出。

有益效果：

本发明结构简单、制造维护简便、不易损坏、可靠性高，既能保证膨胀节原有的功能，即减振和吸收位移，同时也解决了膨胀节应用在输送固体介质的出现的堵塞、涡流等现象，同时通过导流避免了输送介质对膨胀节的冲刷，降低膨胀节的磨损，提高了膨胀节的使用寿命。本发明膨胀节在使用期间无需定期或不定期拆开检修，降低了生产成本及劳动强度，提供系统运行的安全及稳定性。尤其在输送易燃介质时，由于避免了输送介质的堆积、涡流等现象，极大提高了膨胀节的安全性，延长了膨胀节的使用寿命，特别适用于输送介质为气固两相流的介质。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2图1中Ⅰ部的局部放大图。

图3为图1中A-A俯视图(导流板为沿外环内侧壁面周向一体布置)。

图4为图1中A-A俯视图(导流板与导流管出口处一一对应布置)。

图5是本发明实施例2的结构示意图。

图6为图1中Ⅱ部的局部详图。

图7为图6中B-B俯视图。

其中：1.内环，2非金属织物蒙皮，3.密封装置，3-1.密封腔,4.导流板,4-1.顶板，4-2.侧板，5.外环，6.导流管，7.密封管，8.外环上部，9.外环中部，10.外环下部，11.吹堵口，12.间隙，13.导流内管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步解释说明：

实施例1：参照图1至图4，内环1的下部与外环5的上部套装，外环5由外环上部8、外环中部9和外环下部10组成，其中，所述外环下部10直径小于外环上部8的直径，外环中部9管壁的倾斜角度α为5～30°，所述套装部分外设装有非金属织物蒙皮2(或金属波纹管)的密封装置3，所述密封装置3中非金属织物蒙皮2内侧的密封腔3-1连接有密封管7，所述密封腔3-1经内环1和外环5套装处的间隙12与外环5内的腔体连通，所述内环1和外环5套装处的间隙控制在1-20mm。所述外环中部9管壁上连接有多个导流管6，所述导流管6的出口处对应设有导流装置。参见图2，所述导流装置为安装在外环中部9内侧管壁上的导流板4，所述导流板4由顶板4-1和侧板4-2组成，所述顶板4-1固定在外环中部9内侧管壁上且高度不低于导流管6出口处的高度，所述侧板4-2的上端与顶板4-1连接，下端位于导流管6的出口处的下方并与外环下部10的内侧管壁具有第一间隙L1，本实施例中所述顶板4-1和侧板4-2上均开有吹堵口11，其中，所述顶板4-1上的吹堵口11的方向与介质输送方向的角度γ为0～60°，所述侧板4-2上吹堵口11的方向与介质输送方向的角度δ为15～75°。所述吹堵口11为倒梯形，入口直径小于出口直径，优选所述吹堵口11的出口直径为输送介质平均直径的70％～90％，且不小于2mm；吹堵口11的入口直径为输送介质平均直径的50％～80％，且不小于1mm。

所述侧板4-2中部距离导流管6的出口处管壁具有第二间隙L2，所述第一间隙L1小于第二间隙L2、且大于所述吹堵口11的入口直径。

参见图3，所述导流板4沿外环5内侧壁面周向一体布置或者与导流管出口处一一对应布置。本实施例中截面下外环5为圆形，因此从截面上看导流板4也沿外环5壁面一周形成对应的圆形，导流风可在环形设置的导流板4内沿径向流动，保护外环中部9和中环下部10的壁面。同理，若外环5截面上看为矩形，则导流板4相应也为矩形。

参见图4，作为本实施例的一个变形，所述导流板4也可与导流管6一一对应设置，即一个导流管6的出口处设置一个导流板4。

工作原理：

正常使用时，密封风经多个密封管7持续通入密封装置3的密封腔3-1内，保持腔内压力略大于输送介质的压力，使密封管内的密封风经由内外环的间隙12沿外环5壁面下行，起到保护外环壁面的作用，同时密封装置3也能满足减振和吸收移位的功能。输送介质(气固两相流)由内环1向下通入外环5，同时导流风经导流管6送入外环5内并同时被导流板4导向，部分沿导流板4的顶板4-1和侧板4-2上的吹堵口吹出，以降低输送介质在外环中部9附近的速度以及对外环中部9壁面的冲刷，其余部分则向下经第二间隙L2由第一间隙L1沿壁面向下吹出，增强外环下部10的流化程度，防止固体颗粒聚积。

在某一实际项目，输送介质为气固两相流，含水率高达10～12％，采用普通膨胀节时，在内外环间隙、外环中部、外环下部等不同的部位堵塞，致使膨胀节每天需拆开进行清理，堵塞严重时，每天需拆开2～3次。且由于涡流情况的发生，导致膨胀节磨损严重，尤其局部堵塞，加剧了涡流程度，加速了膨胀节的磨损，外环中部磨损情况尤其严重，从而导致泄漏，膨胀节的使用寿命基本超不过2个月。后更换本发明的膨胀节后，连续使用半年，均未发生堵塞情况，且膨胀节基本没有磨损，大大提高了膨胀节的使用寿命和生产的安全稳定性，降低了生产成本。

实施例2

除导流装置与实施例1中不同外，其余同实施例1。所述导流装置为与安装在外环中部9内侧壁面上的导流内管13，所述导流内管13的入口与所述导流管6的出口连通，所述导流内管13的出口沿外环5壁面垂直向下。进一步的，根据需要也可以在导流内管13上开设吹堵口11。导流管6引出的导流风经由吹堵口11和导流内管13的出口引出。

Claims (13)

1.一种防堵塞导流膨胀节，包括内环和外环，所述内环的下部与外环的上部套装，所述套装部分外设装有非金属织物蒙皮或金属波纹管的密封装置，其特征在于，所述外环的中部管壁上连接有多个导流管，所述导流管的出口处对应设有导流装置。

2.如权利要求1所述的防堵塞导流膨胀节，其特征在于，所述密封装置中非金属织物蒙皮或金属波纹管内侧的密封腔连接有密封管，所述密封腔经内环和外环套装处的间隙与外环内的腔体连通。

3.如权利要求1所述防堵塞导流膨胀节，其特征在于，所述外环的下部直径小于外环的上部直径，外环的中部管壁的倾斜角度α为5～30°。

4.如权利要求1所述防堵塞导流膨胀节，其特征在于，所述导流管应与介质输送方向的角度β为30～60

5.如权利要求1所述的防堵塞导流膨胀节，其特征在于，所述内环和外环套装处的间隙控制在1-20mm。

6.如权利要求1-5任一项所述的防堵塞导流膨胀节，其特征在于，所述导流装置为安装在外环中部内侧管壁上的导流板，所述导流板由顶板和侧板组成，所述顶板固定在外环中部内侧管壁上且高度不低于导流管出口处的高度，所述侧板的上端与顶板连接，下端位于导流管的出口处的下方并与外环下部的内侧管壁具有第一间隙L1。

7.如权利要求6所述的防堵塞导流膨胀节，其特征在于，所述顶板和/或侧板上均开有吹堵口。

8.如权利要求7所述的防堵塞导流膨胀节，其特征在于，所述顶板上的吹堵口的方向与介质输送方向的角度γ为0～60°，所述侧板上吹堵口的方向与介质输送方向的角度δ为15～75°。

9.如权利要求7或8所述的防堵塞导流膨胀节，其特征在于，所述吹堵口为倒梯形，入口直径小于出口直径。

10.如权利要求9所述的防堵塞导流膨胀节，其特征在于，所述吹堵口的出口直径为输送介质平均直径的70％～90％，且不小于2mm；吹堵口的入口直径为输送介质平均直径的50％～80％，且不小于1mm。

11.如权利要求6所述的防堵塞导流膨胀节，其特征在于，所述侧板中部距离导流管的出口处管壁具有第二间隙L2，所述第一间隙L1小于第二间隙L2、且大于所述吹堵口的入口直径。

12.如权利要求6所述的防堵塞导流膨胀节，其特征在于，所述导流板为沿外环内侧壁面周向一体布置或者与导流管出口处一一对应布置。

13.如权利要求1-5任一项所述的防堵塞导流膨胀节，其特征在于，所述导流装置为与安装在外环中部内侧壁面上的导流内管，所述导流内管的入口与所述导流管的出口连通，所述导流内管的出口沿外环壁面垂直向下。