CN106090453A - 一种变径波纹管及其成型方法 - Google Patents

Abstract

一种变径波纹管及其成型方法，变径波纹管包括小径直边锥形管段、大径直边锥形管段以及设在小径直边锥形管段与大径直边锥形管段之间的锥形波纹段，锥形波纹段的波峰和波谷均从小径直边锥形管段到大径直边锥形管段逐渐变大，整体呈锥形，且锥形波纹段的小端在该端波谷的位置与小径直边锥形管段的大端相连接，锥形波纹段的大端在该端波谷的位置与大径直边锥形管段的小端相连接，小径直边锥形管段、大径直边锥形管段以及锥形波纹段三者采用一体成型的方法制成，成型方法中采用双层密封结构从而保证成型的成功率和成型质量。采用本发明，不仅可以减少现场安装异径管件工作量，而且有利于保证管线安全运行。

Description

一种变径波纹管及其成型方法

技术领域

本发明涉及管道补偿技术领域，尤其是涉及一种变径波纹管及其成型方法。

背景技术

随着我国工业化及城镇化的推进，工业管道、生活供热管道需要进行大规模建设，由于输送介质会引起管道温度的变化，故而需要设计管道补偿器来补偿管道的热胀冷缩变形，以降低管道的应力，保证管道系统的安全运行；另外，管道振动、地基沉降等引起的位移变化也需要进行补偿；同时，不同尺寸的管道之间还需要使用异径管件来进行连接，以满足输送介质的需要。

波纹管补偿器可以补偿轴向、角向和侧向等多方向的位移故大量应用于管道的位移补偿，现有技术中，波纹管补偿器具有多种多样成熟产品结构满足管道的补偿需求。

但是，现有技术中的波纹管补偿器，接口尺寸单一，不能实现各种异径管道之间的对接。为了解决这个问题，现有技术中通常会采用另外增加异径管道接口元件的方式来解决，这样就造成管道中异径管道接口元件使用过多，从而增加了现场焊接安装等工序，不利于降低工程造价。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种变径波纹管及其成型方法，不仅可保证管道在各种工况下引起的位移补偿，而且可以减少现场对接焊接管件的工作量，大大降低工程造价。

本发明为了解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种变径波纹管，包括小径直边锥形管段、大径直边锥形管段以及设在小径直边锥形管段与大径直边锥形管段之间的锥形波纹段，所述的锥形波纹段的波峰和波谷均从小径直边锥形管段到大径直边锥形管段逐渐变大，整体呈锥形，且锥形波纹段的小端在该端波谷的位置与小径直边锥形管段的大端相连接，锥形波纹段的大端在该端波谷的位置与大径直边锥形管段的小端相连接，所述的小径直边锥形管段、大径直边锥形管段以及锥形波纹段三者为一体成型制成的结构。

进一步地，在小径直边锥形管段的小端以及大径直边锥形管段的大端均设有用于与管道安装连接的加强管段，所述的加强管段的一端通过与相应的直边锥形管段的内周壁相配合的锥形的外周壁段与相应的直边锥形管段焊接连接。

也可以，在小径直边锥形管段的小端以及大径直边锥形管段的大端均设有用于与管道安装连接的法兰，所述的法兰设有一个连接管段，连接管段通过与相应的直边锥形管段的内周壁相配合的锥形的外周壁段与相应的直边锥形管段焊接连接。

一种变径波纹管的成型方法，包括如下步骤：

1）、下料：根据欲制作的波纹管1的规格采用切割设备切割出符合要求大小的扇形板料，并将备好的扇形板料卷折焊接成一端大一端小的锥形筒管坯；

2）、将锥形筒管坯大端朝下放进成型模具中：

所述的成型模具包括上模盖、上封盖、下模盖、下封盖、下模片、中膜片和初波垫片，在所述的上模盖和下模盖上均设有一个中心凹槽，两个中心凹槽内分别设有上垫板和下垫板，下垫板的上端面与下垫板的外圆周之间、以及上垫板的下端面与上垫板的外圆周之间分别设有一个环形的第一台阶，两个第一台阶上均设有一个用于与锥形筒管坯内壁配合密封的矩形密封圈；

位于下垫板第一台阶上的矩形密封圈上端设有下封盖， 位于上垫板第一台阶上的矩形密封圈的下端设有上封盖；下封盖的下端面与下封盖的外圆周之间以及上封盖的上端面与上封盖的外圆周之间分别设有环形的第二台阶，所述的第二台阶与相应的矩形密封圈配合安装；

在两个封盖的外圆周上还分别设有一个环形凹槽，两个环形凹槽内分别设有与锥形筒管坯内壁密封安装的O形密封圈；

所述下封盖的中部固定设有连接轴，连接轴从设在下垫板和下模盖上的通孔伸出与一个螺母通过螺纹固定连接，所述的上封盖中部设有伸出到上模盖外部的注水管，注水管伸出到上模盖外部的部分也通过螺纹连接一个螺母；或者所述上封盖的中部固定设置连接轴，连接轴从设在上垫板和上模盖上的通孔伸出与一个螺母通过螺纹固定连接，所述的下封盖中部设有伸出到下模盖外部的注水管，该注水管伸出到下模盖外部的部分也通过螺纹连接一个螺母；

所述的下膜片由两部分合体而成，整体为带有下凸缘的环状，下凸缘设置在下模盖的中心凹槽中，下膜片的内壁与锥形筒管坯的大端外壁配合安装；锥形筒管坯的小端外壁与上封盖中心凹槽的外壁配合安装；

在下膜片与上模盖之间依次设有多个中膜片，在下膜片上端以及每个中膜片的上端均设有初波垫片；

4）、通过设在上封盖或下封盖上的注水管向锥形筒管坯内注水，然后利用压力机对上模盖施加向下的压力，形成初级波纹，接着去掉初波垫片，换上比初波垫片厚度小的成型垫片后继续注水、加压到最终成型；或者换上成型垫片后，注水、加压到需要的程度，去掉成型垫片，再注水加压，利用中膜片以及上模盖和下膜片本身设有的波纹成型的结构最终加压成型。

进一步地，所述的压力机通过传力筒对上模盖施压向下的压力。

所述的传力筒的外径与上模盖的外径大小相同。

有益效果：

本发明的变径波纹管，两端接口直径不同，适宜异径管道之间的连接；采用波峰和波谷均为逐渐变化的锥形的变径结构，既能消除温度、振动、沉降等引起的位移变形，又能减少异径接管的使用，减少现场对接焊接管件的工作量，降低工程造价。

本发明中变径波纹管的成型方法，采用锥形筒管坯进行一次性液压成型，锥形筒管坯与上模盖和下模盖均采用双层柔性密封，可保证成型时不会发生泄漏，提高变径波纹管的成型成功率。而且可保证锥形筒管坯成型时受压均匀，减薄量一致，成型后性能良好。

变径波纹管成型后可焊接端管（加强管段）或法兰，方便与现场管道连接，不仅可以减少现场安装异径管件工作量，而且有利于保证管线安全运行。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步具体详细的说明。

附图说明

图1为本发明一种变径波纹管的第一种实施方式示意图。

图2为本发明一种变径波纹管的第二种实施方式示意图。

图3为本发明一种变径波纹管的第三种实施方式示意图。

图4为本发明一种变径波纹管成型方法中下料制坯示意图。

图5为图4中制作的锥形筒管坯放入成型模具中后的示意图。

图6为图5中I处放大图。

图7为向图5施加压力，初级波纹形成后，将初波垫片6换位成型垫片6’后的示意图。

图中，1、变径波纹管，101、小径直边锥形管段，102、锥形波纹段，103、大径直边锥形管段，104、加强管段，105、法兰，2、传力筒，3、上模盖，4、水，5、中膜片，6、初波垫片，6’、成型垫片，7、下模片，8、下模盖，9、螺母，10、下垫板，11、矩形密封圈，12、O形密封圈，13、下封盖，13a、连接轴，14、水罐，15、上垫片，16、上封盖，17、压力机，18、主水管，A、扇形板料，B、锥形筒管坯。

具体实施方式

如图所示，一种变径波纹管，包括小径直边锥形管段101、大径直边锥形管段103以及设在小径直边锥形管段与大径直边锥形管段之间的锥形波纹段102，所述的锥形波纹段的波峰和波谷均从小径直边锥形管段101到大径直边锥形管段103逐渐变大，整体呈锥形，且锥形波纹段102的小端在该端波谷的位置与小径直边锥形管段101的大端相连接，锥形波纹段的大端在该端波谷的位置与大径直边锥形管段103的小端相连接。

所述的小径直边锥形管段101、大径直边锥形管段103以及锥形波纹段102三者为一体成型制成的结构。

进一步地，可在小径直边锥形管段的小端以及大径直边锥形管段的大端均设置用于与管道安装连接的加强管段104，所述的加强管段104的一端通过与相应的直边锥形管段的内周壁相配合的锥形的外周壁段与相应的直边锥形管段焊接连接。

也可在小径直边锥形管段的小端以及大径直边锥形管段的大端均设置用于与管道安装连接的法兰105，所述的法兰设有一个连接管段，连接管段通过与相应的直边锥形管段的内周壁相配合的锥形的外周壁段与相应的直边锥形管段焊接连接。

一种变径波纹管的成型方法，包括如下步骤：

1）、下料：

本实施例中，采用单层厚度为2mm的304不锈钢制作具有5个波峰，锥角为22°，如图1所示的一种的变径波纹管。

实际应用中，本变径波纹管的锥角可在0°-90°之间任意取值。管坯也可采用多层进行套合，可采用常规技术中任意可制作波纹管的材料进行制作本发明的变径波纹管。

根据上述变径波纹管的规格采用切割设备切割出符合要求大小的扇形板料A ，并将备好的扇形板料A卷折后采用氩弧焊机焊接成一端大一端小的锥形筒管坯B；

2）、将锥形筒管坯B大端朝下放进成型模具中：

所述的成型模具包括上模盖3、上封盖16、下模盖8、下封盖13、下模片7、中膜片5和初波垫片6，在所述的上模盖3和下模盖8上均设有一个中心凹槽，两个中心凹槽内分别设有上垫板15和下垫板10，下垫板10的上端面与下垫板的外圆周之间、以及上垫板15的下端面与上垫板的外圆周之间分别设有一个环形的第一台阶，两个第一台阶上均设有一个用于与锥形筒管坯内壁配合密封的矩形密封圈11；

位于下垫板第一台阶上的矩形密封圈上端设有下封盖13， 位于上垫板第一台阶上的矩形密封圈的下端设有上封盖16；下封盖13的下端面与下封盖13的外圆周之间以及上封盖16的上端面与上封盖16的外圆周之间分别设有环形的第二台阶，所述的第二台阶与相应的矩形密封圈11配合安装；

在两个封盖的外圆周上还分别设有一个环形凹槽，两个环形凹槽内分别设有与锥形筒管坯B内壁密封安装的O形密封圈12；

本实施例中，所述的成型模具，所述下封盖13的中部固定设有连接轴13a，连接轴13a从设在下垫板10和下模盖8上的通孔伸出与一个螺母9通过螺纹固定连接，所述的上封盖16中部设有伸出到上模盖3外部的注水管，在注水管18伸出到上模盖3外部的部分也通过螺纹连接一个螺母，通过螺母的的预紧作用，可将上封盖16和下封盖13分别与上模盖3和下模盖8对应压紧，从而使相应的矩形密封圈和O型密封圈均与锥形筒管坯B内壁相压紧实现与锥形筒管坯B的预压紧密封。

实际采用的成型模具中，也可以是，在上封盖16的中部固定设置连接轴，使该连接轴从设在上垫板和上模盖上的通孔伸出与一个螺母通过螺纹固定连接，在所述的下封盖中部设置伸出到下模盖外部的注水管，使该注水管伸出到下模盖外部的部分也通过螺纹连接一个螺母；在这种结构的成型模具中，高压水从锥形筒管坯B的下端注入。

所述的下膜片7由两部分合体而成，整体为带有下凸缘的环状，合成为下膜片7的两部分可以是完全相同的两部分，由整体制成的结构沿径向切割而成，两部分合成的结构便于安装。下膜片的内壁的锥度以及上模盖的中心凹槽的锥度均与锥形筒管坯的锥度相同。

下凸缘设置在下模盖8的中心凹槽中，下膜片的内壁与锥形筒管坯的大端外壁配合安装；锥形筒管坯的小端外壁与上封盖中心凹槽的外壁配合安装。

在下膜片7与上模盖3之间依次设有多个中膜片5，在下膜片7上端以及每个中膜片5的上端均设有初波垫片6；中膜片5用于形成变径波纹管的波谷，多个中膜片5的工作内径由下至上逐渐变小，整体截面内径轮廓连钱的锥度与锥形筒管坯的锥度相同。

4）、通过设在上封盖16或下封盖13上的注水管将水罐14中的自来水注入锥形筒管坯B内，此时矩形密封圈11、O 型密封圈12与相应垫片和封盖以及锥形筒管坯B 之间形成的密封结构二次承压，进一步增强密封效果；当锥形筒管坯B内的压力为5~6MPa时，停止注水，然后利用压力机17对上模盖3施压向下的压力Ｆ5~6MPa，然后保压3~5s形成初级波纹，接着去掉初波垫片6，换上比初波垫片厚度小的成型垫片6’后继续注水，加压到6~7MPa最终成型，然后保压10~20s后，撤去压力，放掉高压水，拆除成型模具，取出成型的变径波纹管。

如果要成型的波纹管的波纹厚度较小，也可以在换上成型垫片6’后，注水、加压到需要的程度，去掉成型垫片6’，再注水加压，利用中膜片5以及上模盖3和下膜片7本身设有的波纹成型的结构最终加压成型。

波纹管波形参数由上模盖3、下模片7、中膜片5及成型垫片6’决定。

在实际应用中，所述的压力机17可通过传力筒2对上模盖3施压向下的压力。所述的传力筒2的外径可与上模盖3的外径大小相同。

经上述方法成型后的变径波纹管，根据情况对两端的直边锥形管段进行整修后，可焊接连接加强管段104或法兰105，以方便实际的安装应用。

上述实施例仅仅为了说明本发明，其并不构成对本发明的限制。所有采用本发明的构思制作变径波纹管的方法以及采用该方法做出的变径波纹管均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种变径波纹管，其特征在于：包括小径直边锥形管段（101）、大径直边锥形管段（103）以及设在小径直边锥形管段与大径直边锥形管段之间的锥形波纹段（102），所述的锥形波纹段的波峰和波谷均从小径直边锥形管段（101）到大径直边锥形管段（103）逐渐变大，整体呈锥形，且锥形波纹段（102）的小端在该端波谷的位置与小径直边锥形管段（101）的大端相连接，锥形波纹段的大端在该端波谷的位置与大径直边锥形管段（103）的小端相连接，所述的小径直边锥形管段（101）、大径直边锥形管段（103）以及锥形波纹段（102）三者为一体成型制成的结构。

2.根据权利要求1所述的一种变径波纹管，其特征在于：在小径直边锥形管段的小端以及大径直边锥形管段的大端均设有用于与管道安装连接的加强管段（104），所述的加强管段（104）的一端通过与相应的直边锥形管段的内周壁相配合的锥形的外周壁段与相应的直边锥形管段焊接连接。

3.根据权利要求1所述的一种变径波纹管，其特征在于：在小径直边锥形管段的小端以及大径直边锥形管段的大端均设有用于与管道安装连接的法兰（105），所述的法兰设有一个连接管段，连接管段通过与相应的直边锥形管段的内周壁相配合的锥形的外周壁段与相应的直边锥形管段焊接连接。

4.制作权利要求1所述的一种变径波纹管的成型方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）、下料：根据欲制作的波纹管（1）的规格采用切割设备切割出符合要求大小的扇形板料（A），并将备好的扇形板料（A）卷折焊接成一端大一端小的锥形筒管坯（B）；

2）、将锥形筒管坯（B）大端朝下放进成型模具中：

所述的成型模具包括上模盖（3）、上封盖（16）、下模盖（8）、下封盖（13）、下模片（7）、中膜片（5）和初波垫片（6），在所述的上模盖（3）和下模盖（8）上均设有一个中心凹槽，两个中心凹槽内分别设有上垫板（15）和下垫板（10），下垫板（10）的上端面与下垫板的外圆周之间、以及上垫板（15）的下端面与上垫板的外圆周之间分别设有一个环形的第一台阶，两个第一台阶上均设有一个用于与锥形筒管坯内壁配合密封的矩形密封圈（11）；

位于下垫板第一台阶上的矩形密封圈上端设有下封盖（13）， 位于上垫板第一台阶上的矩形密封圈的下端设有上封盖（16）；下封盖（13）的下端面与下封盖（13）的外圆周之间以及上封盖（16）的上端面与上封盖（16）的外圆周之间分别设有环形的第二台阶，所述的第二台阶与相应的矩形密封圈（11）配合安装；

在两个封盖的外圆周上还分别设有一个环形凹槽，两个环形凹槽内分别设有与锥形筒管坯（B）内壁密封安装的O形密封圈（12）；

所述下封盖（13）的中部固定设有连接轴，连接轴从设在下垫板（10）和下模盖（8）上的通孔伸出与一个螺母通过螺纹固定连接，所述的上封盖（16）中部设有伸出到上模盖（3）外部的注水管（18），注水管（18）伸出到上模盖（3）外部的部分也通过螺纹连接一个螺母；或者所述上封盖（16）的中部固定设有连接轴，连接轴从设在上垫板和上模盖上的通孔伸出与一个螺母通过螺纹固定连接，所述的下封盖中部设有伸出到下模盖外部的注水管，注水管伸出到下模盖外部的部分也通过螺纹连接一个螺母；

所述的下膜片（7）由两部分合体而成，整体为带有下凸缘的环状，下凸缘设置在下模盖（8）的中心凹槽中，下膜片的内壁与锥形筒管坯的大端外壁配合安装；锥形筒管坯的小端外壁与上封盖中心凹槽的外壁配合安装；

在下膜片（7）与上模盖（3）之间依次设有多个中膜片（5），在下膜片（7）上端以及每个中膜片（5）的上端均设有初波垫片（6）；

4）、通过设在上封盖（16）或下封盖（13）上的注水管向锥形筒管坯（B）内注水，然后利用压力机（17）对上模盖（3）施加向下的压力，形成初级波纹，接着去掉初波垫片（6），换上比初波垫片厚度小的成型垫片（6’）后继续注水、加压到最终成型；或者换上成型垫片（6’）后，注水、加压到需要的程度，去掉成型垫片，再注水加压，利用中膜片（5）以及上模盖（3）和下膜片（7）本身设有的波纹成型的结构最终加压成型。

5.根据权利要求4所述的一种变径波纹管的成型方法，其特征在于：所述的压力机（17）通过传力筒（2）对上模盖（3）施压向下的压力。

6.根据权利要求5所述的一种变径波纹管的成型方法，其特征在于：所述的传力筒（2）的外径与上模盖（3）的外径大小相同。