CN105257905B - 一种阀用金属波纹管组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阀用金属波纹管组件，包括金属波纹管；所述金属波纹管的一端连接安装接头，另一端连接安装法兰；所述金属波纹管与安装接头的连接处设有用于提高金属波纹管的疲劳寿命的首波保护装置；所述金属波纹管与安装法兰的连接处设有用于防止金属波纹管出现柱失稳以及提高金属波纹管的疲劳寿命的抗弯均配装置。本发明设计合理，构思巧妙，具有耐高压、大位移，疲劳寿命长的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种阀用金属波纹管组件，具体涉及一种高温、高压、大位移、长寿命、高速响应阀用金属波纹管组件，属于阀门技术领域。
背景技术
据申请人了解，传统阀门结构都是由上填料实现防外泄漏密封的，由于填料受摩擦、震动、压力和环境等因素的影响，结构上存在着泄漏的可能性，而有毒、易燃、易爆、有放射性等对安全、环境和健康造成危害的介质是不允许有外漏的，波纹管阀门就是一种非常安全可靠的产品。波纹管阀门广泛应用于对密封要求较高的管路中，特别是有毒、有害、有放射性和易燃易爆的液体或气体介质管路，阀用金属波纹管组件是该产品中关键的核心零部件，其性能好坏直接影响阀门的使用寿命。随着技术的进步，阀门在使用工况、设计结构及使用寿命上有了更高的要求，使得阀用波纹管组件不仅要满足大位移量、长寿命等使用要求还要满足高温、高压等苛刻工况。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种阀用金属波纹管组件，该组件设计合理，在阀门工作过程中起到动密封功能，具有使用温度高，使用压力高，轴向位移长，疲劳寿命长的优点，可在300℃高温、10MPa高压的苛刻工况环境下完成拉伸10％、压缩20％的循环动作，循环疲劳寿命可达20万次以上。
为了达到以上目的，本发明一种阀用金属波纹管组件，包括金属波纹管；所述金属波纹管的一端连接安装接头，另一端连接安装法兰；其特征在于，所述金属波纹管与安装接头的连接处设有首波保护装 置；所述首波保护装置包括与安装接头内端固连的限位环块和卡套在金属波纹管首波波谷的环板，所述环板的外圆大于金属波纹管的首波波峰外圆，所述限位环块具有与金属波纹管的首波波峰外圆相配的小径段和与所述环板外圆相配的大径段在金属波纹管。
进一步地，所述金属波纹管首波之后的恒径波初始波谷起装有至少一段抗弯均配装置；所述抗弯均配装置包括分别卡装在相应波谷处的首抗弯板和尾抗弯板，所述首抗弯板周向间隔固定一组拉杆的首端，所述拉杆的尾端穿过尾抗弯板且分别装有内外限位螺母。
进一步地，所述抗弯均配装置包括首抗弯板、尾抗弯板以及设置在两者之间的第一拉杆、第二拉杆、第三拉杆和第四拉杆；所述第一拉杆、第二拉杆、第三拉杆和第四拉杆的首端均与首抗弯板连接，所述第一拉杆、第二拉杆、第三拉杆和第四拉杆的尾端均与尾抗弯板连接，首端和尾端均设有用于固定的内外限位螺母；所述第一拉杆、第二拉杆、第三拉杆和第四拉杆均匀设置在金属波纹管的外侧边缘。
进一步地，所述金属波纹管通过外径渐缩的三级阶梯波与安装接头连接，所述三级阶梯波包括第一阶梯波、第二阶梯波和第三阶梯波；所述限位环块的小径段内径与第一阶梯波相适配；所述限位环块的大径段内径与第二阶梯波相适配；所述第三阶梯波内径大于限位环块的大径段内径。
进一步地，所述金属波纹管为薄壁多层金属波纹管，其层数为3-5层，层与层之间紧密贴合。
进一步地，所述金属波纹管波型为S型波，金属波纹管外径与内径之比为1.4-1.5，总壁厚与内径之比为0.03-0.04，波距与内径之比为0.16-0.17。
进一步地，所述抗弯均配装置的首抗弯板和尾抗弯板间波纹管的长度小于1.3倍的金属波纹管外径。
本发明波纹管首端通过环焊缝与安装接头焊接，末端通过环焊缝与安装法兰焊接，焊接接头处设有首波保护装置，波纹管上设有抗弯均配装置，安装接头与阀门驱动装置连接，在驱动装置的带动下使整个波纹管做来回反复运动。
本发明在阀门工作过程中起到动密封功能，具有使用温度高，使用压力高，轴向位移长，疲劳寿命长的优点，可在300℃高温、10MPa高压的苛刻工况环境下完成拉伸10％、压缩20％的循环动作，循环疲劳寿命可达20万次以上。
本发明波纹管组件疲劳寿命要求高，而波纹管组件中安装接头端为整个组件工作过程时的驱动端，在组件拉伸压缩循环过程中，波纹管靠近安装接头端的几个波单波拉伸压缩位移要超过整个波纹管的平均单波拉伸压缩位移，同时波纹管靠近安装接头端的前几个波处于安装接头与波纹管环焊缝的热影响区中，影响前几个波的疲劳寿命。因而在使用过程中前几个波的疲劳寿命制约了整个波纹管组件的疲劳寿命，故采用首波保护装置，现在前几个波的单波压缩位移，提高前几个波的疲劳寿命，进而提高整个组件的疲劳寿命。本发明的波纹管上采用抗弯均配装置。该波纹管组件工作时需拉伸及压缩位移量大，故波纹管波数要多，因寿命要求高，故需要在波纹管上放置抗弯均配装置，可以保证波纹管在拉伸压缩过程中波纹管段的同轴度，防止波纹管出现柱失稳，同时保证每段波位移量一致，提高每个波的均匀性，进而提高使用寿命。本发明设计合理，构思巧妙，具有耐高压、大位移，疲劳寿命长的优点。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的结构示意图。
图2是首波保护装置处的结构示意图。
图3是图1中从A方向看拉杆排列的示意图。
图4是抗弯均配装置处结构示意图。
图中：1-金属波纹管；2-安装接头；3-安装法兰；4-首波保护装置；401-限位环块；402-环板；501-首抗弯板；502-尾抗弯板；503-内外限位螺母；504-第一拉杆；505-第二拉杆；506-第三拉杆；507-第四拉杆；6-第一阶梯波；7-第二阶梯波；8-第三阶梯波。
具体实施方式
如图1和2所示，本发明一种阀用金属波纹管组件，包括金属波纹管1；所述金属波纹管1的一端连接安装接头2，另一端连接安装法兰3；所述金属波纹管1与安装接头2的连接处设有首波保护装置4；所述首波保护装置4包括与安装接头2内端固连的限位环块401和卡套在金属波纹管1首波波谷的环板402，所述环板402的外圆大于金属波纹管1的首波波峰外圆，所述限位环块401具有与金属波纹管1的首波波峰外圆相配的小径段和与所述环板402外圆相配的大径段在金属波纹管1。所述金属波纹管1通过外径渐缩的三级阶梯波与安装接头2连接，所述三级阶梯波包括第一阶梯波6、第二阶梯波7和第三阶梯波8；所述限位环块401的小径段内径与第一阶梯波6相适配；所述限位环块401的大径段内径与第二阶梯波7相适配；所述第三阶梯波8内径大于限位环块401的大径段内径。
如图4所示，本发明所述金属波纹管1首波之后的恒径波初始波谷起装有至少一段抗弯均配装置5；所述抗弯均配装置5包括分别卡装在相应波谷处的首抗弯板501和尾抗弯板502，所述首抗弯板501周向间隔固定一组拉杆的首端，所述拉杆的尾端穿过尾抗弯板502且分别装有内外限位螺母503。
如图3和4所示，所述抗弯均配装置5包括首抗弯板501、尾抗弯板502以及设置在两者之间的第一拉杆504、第二拉杆505、第三 拉杆506和第四拉杆507；所述第一拉杆504、第二拉杆505、第三拉杆506和第四拉杆507的首端均与首抗弯板501连接，所述第一拉杆504、第二拉杆505、第三拉杆506和第四拉杆507的尾端均与尾抗弯板502连接，首端和尾端均设有用于固定的内外限位螺母503；所述第一拉杆504、第二拉杆505、第三拉杆506和第四拉杆507均匀设置在金属波纹管1的外侧边缘。
从图1、3和4可以看出，抗弯均配装置5在图中有两个，当然可以根据使用需要选择一个或者多个组合起来；图中两个抗弯均配装置5，第一个抗弯均配装置5和第二个抗弯均配装置5,它们的的拉杆在竖直方向上交错排列，从图3的排列分布可以看出，这种排列可以使得金属波纹管1的抗弯性能提高。
本发明所述金属波纹管1为薄壁多层金属波纹管，其层数为3-5层，层与层之间紧密贴合。所述金属波纹管1波型为S型波，金属波纹管1外径与内径之比为1.4-1.5，总壁厚与内径之比为0.03-0.04，波距与内径之比为0.16-0.17。所述抗弯均配装置5的首抗弯板501和尾抗弯板502间波纹管的长度小于1.3倍的金属波纹管1外径。
本发明波纹管首端通过环焊缝与安装接头焊接，末端通过环焊缝与安装法兰焊接，焊接接头处设有首波保护装置，波纹管上设有抗弯均配装置，安装接头与阀门驱动装置连接，在驱动装置的带动下使整个波纹管做来回反复运动。
本发明设计合理，在阀门工作过程中起到动密封功能，具有使用温度高，使用压力高，轴向位移长，疲劳寿命长的优点，可在300℃高温、10MPa高压的苛刻工况环境下完成拉伸10％、压缩20％的循环动作，循环疲劳寿命可达20万次以上。本发明波纹管组件疲劳寿命要求高，而在波纹管组件中安装接头端为整个组件工作过程时的驱动端，在组件拉伸压缩循环过程中，波纹管靠近安装接头端的几个波单 波拉伸压缩位移要超过整个波纹管的平均单波拉伸压缩位移，同时波纹管靠近安装接头端的前几个波处于安装接头与波纹管环焊缝的热影响区中，影响前几个波的疲劳寿命。因而在使用过程中前几个波的疲劳寿命制约了整个波纹管组件的疲劳寿命，故采用首波保护装置，现在前几个波的单波压缩位移，提高前几个波的疲劳寿命，进而提高整个组件的疲劳寿命。本发明的波纹管上采用抗弯均配装置。该波纹管组件工作时需拉伸及压缩位移量大，故波纹管波数要多，因寿命要求高，故需要在波纹管上放置抗弯均配装置，可以保证波纹管在拉伸压缩过程中波纹管段的同轴度，防止波纹管出现柱失稳，同时保证每段波位移量一致，提高每个波的均匀性，进而提高使用寿命。本发明设计合理，构思巧妙，具有耐高压、大位移，疲劳寿命长的优点。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种阀用金属波纹管组件，包括金属波纹管(1)；所述金属波纹管(1)的一端连接安装接头(2)，另一端连接安装法兰(3)；其特征在于：所述金属波纹管(1)与安装接头(2)的连接处设有首波保护装置(4)；所述首波保护装置(4)包括与安装接头(2)内端固连的限位环块(401)和卡套在金属波纹管(1)首波波谷的环板(402)，所述环板(402)的外圆大于金属波纹管(1)的首波波峰外圆，所述限位环块(401)具有与金属波纹管(1)的首波波峰外圆相配的小径段和与所述环板(402)外圆相配的大径段。
2.根据权利要求1所述的一种阀用金属波纹管组件，其特征在于：所述金属波纹管(1)首波之后的恒径波初始波谷起装有至少一段抗弯均配装置(5)；所述抗弯均配装置(5)包括分别卡装在相应波谷处的首抗弯板(501)和尾抗弯板(502)，所述首抗弯板(501)周向间隔固定一组拉杆的首端，所述拉杆的尾端穿过尾抗弯板(502)且分别装有内外限位螺母(503)。
3.根据权利要求2所述的一种阀用金属波纹管组件，其特征在于：所述抗弯均配装置(5)包括首抗弯板(501)、尾抗弯板(502)以及设置在两者之间的第一拉杆(504)、第二拉杆(505)、第三拉杆(506)和第四拉杆(507)；所述第一拉杆(504)、第二拉杆(505)、第三拉杆(506)和第四拉杆(507)的首端均与首抗弯板(501)连接，所述第一拉杆(504)、第二拉杆(505)、第三拉杆(506)和第四拉杆(507)的尾端均与尾抗弯板(502)连接，首端和尾端均设有用于固定的内外限位螺母(503)；所述第一拉杆(504)、第二拉杆(505)、第三拉杆(506)和第四拉杆(507)均匀设置在金属波纹管(1)的外侧边缘。
4.根据权利要求1或2所述的一种阀用金属波纹管组件，其特征在于：所述金属波纹管(1)通过外径渐缩的三级阶梯波与安装接头(2)连接，所述三级阶梯波包括第一阶梯波(6)、第二阶梯波(7)和第三阶梯波(8)；所述限位环块(401)的小径段内径与第一阶梯波(6)相适配；所述限位环块(401)的大径段内径与第二阶梯波(7)相适配；所述第三阶梯波(8)内径大于限位环块(401)的大径段内径。
5.根据权利要求1所述的一种阀用金属波纹管组件，其特征在于：所述金属波纹管(1)为薄壁多层金属波纹管，其层数为3-5层，层与层之间紧密贴合。
6.根据权利要求1所述的一种阀用金属波纹管组件，其特征在于：所述金属波纹管(1)波型为S型波，金属波纹管(1)外径与内径之比为1.4-1.5，总壁厚与内径之比为0.03-0.04，波距与内径之比为0.16-0.17。
7.根据权利要求2所述的一种阀用金属波纹管组件，其特征在于：所述抗弯均配装置(5)的首抗弯板(501)和尾抗弯板(502)间波纹管的长度小于1.3倍的金属波纹管(1)外径。
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