CN105090665B - 一种用于高温气体介质工况的热壁约束型膨胀节 - Google Patents

一种用于高温气体介质工况的热壁约束型膨胀节 Download PDF

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Abstract

本发明属于管道膨胀节设计领域，公开一种用于高温气体介质工况的热壁约束型膨胀节。提出的一种用于高温气体介质工况的热壁约束型膨胀节包括有进口端管（1）、出口端管（14）、波纹管（7）、环板（4）和导流筒；导流筒包括有入口导流筒和出口导流筒（8）；入口导流筒位于进口端管（1）或中间管内；入口导流筒的前端在平面为位置上位于进口端管或中间管上环板（4）的前部；出口导流筒（8）位于出口端管（14）内；出口导流筒（7）的前端位于入口导流筒的上方，且出口导流筒（8）的前端与入口导流筒的后端之间在平面位置上具有搭接长度；出口导流筒（8）的后端在平面为位置上位于出口端管（14）上环板的后部。本发明达到了为环板遮热降温的目的。

Description

一种用于高温气体介质工况的热壁约束型膨胀节
技术领域
本发明属于管道膨胀节设计领域，具体涉及一种用于高温气体介质工况的热壁约束型膨胀节。
背景技术
在现行的GB/T12777《金属波纹管膨胀节通用技术条件》中仅给出了轴向位移补偿的膨胀节的导流筒示意图，见图1和图2，在标准规范中虽然有关于的导流筒的要求和导流筒的设计，现有技术中导流筒的作用仅是导流，但均未出现存在角位移和横向位移场合的约束型膨胀节导流筒作为遮热元件的使用，现行的文献也未见有关于把导流筒作为遮热元件的使用先例。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提出一种用于高温气体介质工况的热壁约束型膨胀节。
本发明为完成上述目的采用如下技术方案：
一种用于高温气体介质工况的热壁约束型膨胀节，所述的膨胀节包括有进口端管、出口端管、波纹管、环板和导流筒；所述的波纹管为一组，连接在进口端管与出口端管之间；所述的环板分别焊接在进口端管和出口端管的外侧；所述的导流筒包括有入口导流筒Ⅰ和出口导流筒；所述的入口导流筒Ⅰ位于所述的进口端管内；所述入口导流筒Ⅰ的前端与所述的进口端管焊接连接，后端位于波纹管内，所述入口导流筒Ⅰ与进口端管之间形成气体间隙；所述入口导流筒Ⅰ的前端在平面位置上位于进口端管上所述环板的前部；所述的出口导流筒位于所述的出口端管内；所述出口导流筒的后端与所述的出口端管焊接连接，前端位于波纹管内；所述出口导流筒的前端位于入口导流筒Ⅰ的上方，且出口导流筒的前端与入口导流筒Ⅰ的后端之间在波纹管变形之后的平面位置上具有不小于0的搭接长度；所述出口导流筒的后端在平面为位置上位于出口端管上所述环板的后部，所述出口导流筒与出口端管之间形成气体间隙；出口导流筒与出口端管之间所具有的气体间隙、入口导流筒Ⅰ与进口端管之间所具有的气体间隙达到增大了径向传热热阻，降低了端管外侧的环板工作温度，最终达到降低环板的设计温度目的；
或，所述的波纹管为两组，两组所述的波纹管之间通过中间管连接为一体；所述的环板分别焊接在进口端管、出口端管的外侧；所述的导流筒包括有入口导流筒Ⅰ、入口导流筒Ⅱ和出口导流筒；所述的入口导流筒Ⅰ位于所述的进口端管内；所述入口导流筒Ⅰ的前端与所述的进口端管焊接连接，后端位于波纹管内，所述入口导流筒Ⅰ与进口端管之间形成气体间隙；所述入口导流筒Ⅰ的前端在平面位置上位于进口端管上所述环板的前部；所述的入口导流筒Ⅱ位于所述的中间管内；所述入口导流筒Ⅱ的前端与所述的中间管焊接连接，后端位于波纹管内，所述入口导流筒Ⅱ与中间管之间形成气体间隙；所述的出口导流筒位于所述的出口端管内；所述出口导流筒的后端与所述的出口端管焊接连接，前端位于波纹管内；所述出口导流筒的前端位于入口导流筒Ⅱ的上方，且出口导流筒的前端与入口导流筒Ⅱ的后端之间在波纹管变形之后的平面位置上具有不小于0的搭接长度；所述出口导流筒的后端在平面位置上位于出口端管上所述外侧环板的后部；所述出口导流筒与出口端管之间形成气体间隙；出口导流筒与出口端管之间所具有的气体间隙、入口导流筒Ⅱ与中间管、入口导流筒Ⅰ与进口端管之间所具有的气体间隙达到增大了径向传热热阻，降低了端管外侧的环板工作温度，最终达到降低环板设计温度的目的。
进口端管、出口端管外侧的所述环板均为一组两个，两个所述的环板的内径端均焊接在进口端管或出口端管上；两个所述的环板之间设置有立板；进口端管外侧的立板与出口端管外侧的立板通过铰链板、销轴连接。
进口端管、出口端管外侧所述环板的均焊接在进口端管、出口端管上，所述环板的外侧与进口端管之间，所述环板的外侧与出口端管之间均设置有加强筋板；进口端管外侧的环板与出口端管外侧的环板通过拉杆组件连接；入口导流筒Ⅰ的前端在平面位置上位于进口端管上所述加强筋板的前部；出口导流筒的后端在平面位置上位于出口端管上所述加强筋板的后部。
本发明提出的一种用于高温气体介质工况的热壁约束型膨胀节，采用将导流筒设计为入口导流筒和出口导流筒的结构，并使入口导流筒的前端在平面位置上位于进口端管或中间管上所述环板的前部，出口导流筒的后端在平面为位置上位于出口端管上所述环板的后部，从而达到了为环板遮热降温的目的，经理论传热分析计算，在介质温度为700℃下，导流筒内壁与介质直接接触，温度取700℃，经过气体间隙的遮热作用，气体间隙厚度为30mm时，立板与端管焊接的位置温度约为530℃；未使用进行遮热设计的导流筒，立板与端管焊接的位置温度约为660℃。530℃下06Cr19Ni10不锈钢的许用应力是660℃下的2.5倍，可见使用遮热导流筒后，立板的设计应力许用值升高，其应力校核容易通过。
附图说明
图1、图2为现有技术中轴向位移补偿膨胀节的导流筒示意图。
图3为本发明实施例1的结构示意图。
图4为本发明实施例2的结构示意图。
图中：1、进口端管，2、立板 3、入口导流筒Ⅰ，4 、环板、5 铰链板， 6、销轴 ，7、波纹管，8、出口导流筒，9、入口导流筒Ⅱ，10、球面垫圈，11、锥面垫圈，12、螺母，13、拉杆，14、出口端管，15、加强筋板，16、中间管。
具体实施方式
结合附图和具体实施例对本发明加以说明：
如图3所示，一种用于高温气体介质工况的热壁约束型膨胀节，所述的膨胀节包括有进口端管1、出口端管14、波纹管7、环板4和导流筒；所述的波纹管7为一组，连接在进口端管1与出口端管14之间；所述的环板4为多块，多块所述的环板4分别焊接在进口端管1和出口端管14的外侧；进口端管、出口端管外侧的所述环板均为一组两个，两个所述的环板4的下端均焊接在进口端管1或出口端管14上；两个所述的环板4之间设置有立板2；进口端管外侧的立板2与出口端管外侧的立板2通过铰链板5、销轴6连接为一体；所述的导流筒包括有入口导流筒Ⅰ3和出口导流筒8；所述的入口导流筒Ⅰ3位于所述的进口端管1内；所述入口导流筒Ⅰ3的前端与所述的进口端管1焊接连接，后端位于波纹管7内，所述入口导流筒Ⅰ3与进口端管1之间形成气体间隙；所述入口导流筒Ⅰ3的前端在平面为位置上位于进口端管上所述环板4的前部；所述的出口导流筒8位于所述的出口端管14内；所述出口导流筒8的后端与所述的出口端管14焊接连接，前端位于波纹管7内；所述出口导流筒7的前端位于入口导流筒Ⅰ3的上方，且出口导流筒8的前端与入口导流筒Ⅰ3的后端之间在波纹管变形之后的平面位置上具有不小于0的搭接长度；所述出口导流筒8的后端在平面为位置上位于出口端管14上所述环板的后部；所述出口导流筒8与出口端管14之间形成气体间隙；出口导流筒8与出口端管14之间所具有的气体间隙、入口导流筒Ⅰ3与进口端管1之间所具有的气体间隙达到了增大径向传热热阻，降低端管外侧环板的工作温度，最终达到降低环板的设计温度目的。
如图4所示，所述的波纹管7为两组，相邻两组所述的波纹管7之间通过中间管16连接为一体；所述的环板4为多块，多块所述的环板4分别焊接在进口端管1、出口端管14的外侧；进口端管1、出口端管14外侧所述环板的内径端均焊接在进口端管1、出口端管14上，所述环板4的外侧与进口端管1之间，所述环板4的外侧与出口端管14之间均设置有加强筋板15；进口端管外侧的环板与出口端管外侧的环板通过拉杆组件连接为一体；所述的拉杆组件由拉杆13、螺母12、球面垫圈10和锥面垫圈11组成；所述的导流筒包括有入口导流筒Ⅰ3、入口导流筒Ⅱ9和出口导流筒8；所述的入口导流筒Ⅰ3位于所述的进口端管1内；所述入口导流筒Ⅰ3的前端与所述的进口端管21焊接连接，后端位于两组波纹管中前组波纹管7内，所述入口导流筒Ⅰ3与进口端管1之间形成气体间隙；所述入口导流筒Ⅰ3的前端在平面为位置上位于进口端管上所述环板4和进口端管上所述加强筋板15的前部；所述的入口导流筒Ⅱ9位于所述的中间管16内；所述入口导流筒Ⅱ9的前端与所述的中间管16焊接连接，后端位于两组波纹管中后组波纹管7内，所述入口导流筒Ⅱ9与中间管16之间形成气体间隙；所述的出口导流筒8位于所述的出口端管14内；所述出口导流筒8的后端与所述的出口端管14焊接连接，前端位于波纹管7内；所述出口导流筒8的前端位于入口导流筒Ⅱ9的上方，且出口导流筒8的前端与入口导流筒Ⅱ9的后端之间在平面位置上具有不小于0的搭接长度；所述出口导流筒8的后端在平面为位置上位于出口端管16上所述环板和出口端管上所述加强筋板15的后部；所述出口导流筒8与出口端管14之间形成气体间隙；出口导流筒8与出口端管14之间所具有的气体间隙、入口导流筒Ⅱ9与中间管16、入口导流筒Ⅰ6与进口端管1之间所具有的气体间隙达到了增大径向传热热阻，降低端管外侧的环板工作温度，最终达到降低环板、加强筋板设计温度目的。

Claims (3)

1.一种用于高温气体介质工况的热壁约束型膨胀节，所述的膨胀节包括有进口端管（1）、出口端管（14）、波纹管（7）、环板（4）和导流筒；所述的波纹管（7）为一组，连接在进口端管（1）与出口端管（14）之间；所述的环板（4）为多块，多块所述的环板（4）分别焊接在进口端管（1）和出口端管（14）的外侧；或，所述的波纹管（7）为两组或两组以上，相邻两组所述的波纹管（7）之间通过中间管（16）连接为一体；所述的环板（4）为多块，多块所述的环板（4）分别焊接在进口端管（1）、出口端管（14）的外侧；其特征在于：所述的导流筒包括有入口导流筒Ⅰ（3）和出口导流筒（8）；所述的入口导流筒Ⅰ（3）位于所述的进口端管（1）内；所述入口导流筒Ⅰ（3）的前端与所述的进口端管（1）焊接连接，后端位于波纹管（7）内，所述入口导流筒Ⅰ（3）与进口端管（1）之间形成气体间隙；所述入口导流筒Ⅰ（3）的前端在平面为位置上位于进口端管上所述环板（4）的前部；所述的出口导流筒（8）位于所述的出口端管（14）内；所述出口导流筒（8）的后端与所述的出口端管（14）焊接连接，前端位于波纹管（7）内；所述出口导流筒（7）的前端位于入口导流筒Ⅰ（3）的上方，且出口导流筒（8）的前端与入口导流筒Ⅰ（3）的后端之间在平面位置上具有不小于0的搭接长度；所述出口导流筒（8）的后端在平面为位置上位于出口端管（14）上所述环板的后部；所述出口导流筒（8）与出口端管（14）之间形成气体间隙，且出口导流筒（8）与出口端管（14）之间所具有的气体间隙、入口导流筒Ⅰ（3）与进口端管（1）之间所具有的气体间隙达到了增大径向传热热阻，降低端管外侧环板的工作温度，最终达到降低环板的设计温度目的；
或，所述的导流筒包括有入口导流筒Ⅰ（3）、入口导流筒Ⅱ（9）和出口导流筒（8）；所述的入口导流筒Ⅰ（3）位于所述的进口端管（1）内；所述入口导流筒Ⅰ（3）的前端与所述的进口端管（21）焊接连接，后端位于波纹管（7）内，所述入口导流筒Ⅰ（3）与进口端管（1）之间形成气体间隙；所述入口导流筒Ⅰ（3）的前端在平面为位置上位于进口端管上所述环板（4）的前部；所述的入口导流筒Ⅱ（9）位于所述的中间管（16）内；所述入口导流筒Ⅱ（9）的前端与所述的中间管（16）焊接连接，后端位于波纹管（7）内，所述入口导流筒Ⅱ（9）与中间管（16）之间形成气体间隙；所述的出口导流筒（8）位于所述的出口端管（14）内；所述出口导流筒（8）的后端与所述的出口端管（14）焊接连接，前端位于波纹管（7）内；所述出口导流筒（8）的前端位于入口导流筒Ⅱ（9）的上方，且出口导流筒（8）的前端与入口导流筒Ⅱ（9）的后端之间在平面位置上具有不小于0的搭接长度；所述出口导流筒（8）的后端在平面为位置上位于出口端管（16）上所述环板的后部；所述出口导流筒（8）与出口端管（14）之间形成气体间隙，且出口导流筒（8）与出口端管（14）之间所具有的气体间隙、入口导流筒Ⅱ（9）与中间管（16）、入口导流筒Ⅰ（6）与进口端管（1）之间所具有的气体间隙达到了增大径向传热热阻，降低端管外侧环板的工作温度，最终达到降低环板的设计温度目的。
2.根据权利要求1所述的一种用于高温气体介质工况的热壁约束型膨胀节，其特征在于：进口端管、出口端管外侧的所述环板均为一组两个，两个所述的环板（4）的内径端均焊接在进口端管（1）或出口端管（14）上；两个所述的环板（4）之间设置有立板（2）；进口端管外侧的立板（2）与出口端管外侧的立板（2）通过铰链板（5）、销轴（6）连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于高温气体介质工况的热壁约束型膨胀节，其特征在于：进口端管（1）、出口端管（14）外侧所述环板的下端均焊接在进口端管（1）、出口端管（14）上，所述环板（4）的外侧与进口端管（1）之间，所述环板（4）的外侧与出口端管（14）之间均设置有加强筋板（15）；进口端管外侧的环板与出口端管外侧的环板通过拉杆连接为一体；入口导流筒Ⅰ（3）的前端在平面为位置上位于进口端管上所述加强筋板（15）的前部；出口导流筒（8）的后端在平面为位置上位于出口端管上所述加强筋板（15）的后部。
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