CN106151729B - 一种管道用补偿器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种管道用补偿器，包括外套筒和芯筒，所述外套筒与芯筒通过补偿装置连接；其创新点在于：该芯筒的一端与外套筒的一端过盈配合，呈现一个过盈配合的“回”字形；该补偿装置安装在过盈配合的两端之间；所述补偿装置包括滑动装置、密封填料和密封环；所述滑动装置安装在芯筒过盈配合的一端和/或外套筒过盈配合的一端；所述密封填料设置在一个或两个所述滑动装置之间，所述密封环固定在滑动装置内侧，且与外套筒或芯筒内壁紧密配合。通过滑动装置增加补偿器的补偿量，补偿灵活，补偿量大，通过密封填料和密封环的设置，获得较高的密封性能，整体上，占用空间小、承压能力高。

Description

一种管道用补偿器

技术领域

本发明涉及管道补偿器技术领域，尤其涉及一种管道用补偿器。

背景技术

管道补偿器主要是解决管道因温度变化引起的热胀冷缩问题，消除管道内应力，使管网保持良好的工况。目前，蒸汽管道补偿器的补偿方式主要有三种形式：一是自然补偿，二是金属波纹管补偿，三是套筒补偿器补偿。以上三种补偿方式都存在一定的不足。自然补偿是指在蒸汽管道安装过程中，在直段管道上每隔一定的间距设置一个“U”形弯、“Z”形弯，或“L”形弯，利用管道的弹性变形实现管道的冷热补偿。其优点是：耐用、不易漏汽，承压能力高；其缺点是：占用空间较大、投资大、补偿量小。金属波纹管补偿是在蒸汽管道的直段管道上每隔一定的间距设置一段金属波纹管，其优点是：占用空间小，在其疲劳范围内不漏汽；其缺点是：承压能力低，且由于多数蒸汽管道的温度波动大，管道的伸缩次数多，频繁的动作极易造成波纹管的疲劳，使其使用寿命大为降低。套筒补偿器补偿的优点是：补偿量大、占用空间小、承压能力高；缺点是：不可维护、使用中容易漏汽，维修工作量大，现在很少使用。

例如中国专利CN103438317A公开了一种蒸汽管道补偿器，包括外套筒和芯筒，在芯筒的套入端设有防拔环，在外套筒的内壁设有与防拔环对应的内挡环，在芯筒上套有外壁上带孔的隔环，隔环与内挡环间形成了环状的主填料密封函，在外套筒的右端固定有套着芯筒的压盖，隔环与压盖间形成了环状的辅填料密封函，其特征是：在外套筒的与空室相对应的外壁上开孔并在开孔上密封连接一个储料罐，储料罐中装有熔点低于90℃的低熔点金属或合金。该技术方案虽然在一定程度上，保持了埋地可维护套筒补偿器的优点，并杜绝了补偿器漏汽现象的发生，但是，该补偿器补偿不灵活，补偿量有限，有待扩增。

再例如中国专利CN101876386A公开了一种热网管道旋转补偿器，包括内管、外管和与外管相连的接管，在内管与外管之间装有石墨填料，石墨填料朝向接管的一端设有凸环，另一端设有与外管螺栓连接的压紧法兰，其特征是所述凸环由固定于外管内壁上的内凸环和固定于内管外壁上的外凸环构成，内凸环与石墨填料相接触，接触面为圆锥面，该圆锥面的大直径端朝向石墨填料，外凸环的外圆部位有环形槽，环形槽内设有高温介质密封环，所述压紧法兰压向石墨填料的端面设有与内管外壁密封配合的填料密封环。该技术方案虽然使用了二次密封，增加了一定的密封性能，但是局限于高温介质的管道，具有一定的局限性，而且仍然存下补偿不灵活的问题，且补偿器的补偿量有限，有待扩展。

发明内容

为克服现有技术中存在的局限于高温介质的管道，具有一定的局限性，而且仍然存下补偿不灵活的问题，且补偿器的补偿量有限的问题，本发明提供了一种管道用补偿器。

本发明采用的技术方案为：一种管道用补偿器，包括外套筒和芯筒，所述外套筒与芯筒通过补偿装置连接；其创新点在于：该芯筒的一端与外套筒的一端过盈配合，呈现一个过盈配合的“回”字形；该补偿装置安装在过盈配合的两端之间；所述补偿装置包括滑动装置、密封填料和密封环；所述滑动装置分别安装在芯筒过盈配合的一端以及外套筒过盈配合的一端；所述密封填料设置在两个所述滑动装置之间，所述密封环固定在滑动装置内侧，且与外套筒或芯筒内壁紧密配合。

在此基础上，所述滑动装置以分别垂直于两端头的形式安装在芯筒或外套筒上；所述滑动装置包括滑行轴、带有尖端的滑动头和同向或异向滑行器；所述同向或异向滑行器固定在芯筒或外套筒端头的外壁上，该同向或异向滑行器固定连接滑动轴，所述滑动轴末端安装有滑动头，所述滑动头接触于芯筒或外套筒端头的内壁上，且与同向或异向滑行器固定位置相对。

在此基础上，所述接触滑动头的芯筒或外套筒端头的内壁上开设有滑动头尖端移动的移动槽，滑动头在移动槽中运动，所述移动槽的槽深度为0.5～1mm。

在此基础上，所滑动装置还包括弹性伸缩件，所述弹性伸缩件套设于滑动头尖端处，所述滑动头尖端不接触于芯筒或外套筒端头的内壁上；所述弹性伸缩件接触于芯筒或外套筒端头的内壁上。

在此基础上，所述弹性伸缩件包括凸块和弹簧，所述弹簧一端固定于凸块平面上，凸块凸起处在移动槽中运动；所述弹簧另一端套设固定于滑动头尖端。

在此基础上，所述凸块凸起处为圆弧面。

在此基础上，所述密封填料包括石墨填料，该石墨填料设置在两个所述滑动装置之间，所述石墨填料的颗粒粒径大小为0.04～0.08mm之间，具有极强的可压缩性。

在此基础上，所述密封填料包括石墨填料和辅助密封填料；所述石墨填料与辅助密封填料间隔设置，所述石墨填料与辅助密封填料的颗粒粒径大小均为0.04～0.08mm之间，具有极强的可压缩性。

在此基础上，所述密封环包括隔环和内挡环，所述隔环密封在滑动头与移动槽接触角处，所述内挡环密封在移动槽两侧，实现密封保证。

在此基础上，所述隔环和内挡环均为石墨密封环。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明的管道用补偿器，补偿装置包括滑动装置、密封填料和密封环；所述滑动装置分别安装在芯筒过盈配合的一端以及外套筒过盈配合的一端；所述密封填料设置在两个滑动装置之间，密封环固定在滑动装置内侧，且与外套筒和芯筒内壁均紧密配合，通过滑动装置增加补偿器的补偿量，补偿灵活，补偿量大，通过密封填料和密封环的设置，获得较高的密封性能，整体上，占用空间小、承压能力高。

(2)本发明的管道用补偿器，滑动装置包括滑行轴、带有尖端的滑动头和同向或异向滑行器；通过滑动器带动滑行轴和滑动头移动，能够随着需要的压力补偿的大小，随时进行压力补偿，且调动灵活，并且同时受到轴向和径向挤压时，能够使填料紧紧抱住芯筒外壁，提高密封可靠性。

(3)本发明的管道用补偿器，滑动装置还包括弹性伸缩件，所述弹性伸缩件套设于滑动头尖端处，弹性伸缩件的设置，可以增加补偿器轴向挤压时的缓冲压力，能够减轻补偿器需要做出的补偿量，这在某种程度上来说，变相的增加了补偿器的补偿量，设计巧妙。

(4)本发明的管道用补偿器，密封填料包括石墨填料，石墨填料的颗粒粒径大小为0.04～0.08mm之间，具有极强的可压缩性，同时受到轴向和径向挤压时，滑动装置进行移动补偿，填料能够随着滑动装置的移动进行压缩和延展。

(5)本发明的管道用补偿器，密封环包括隔环和内挡环，所述隔环密封在滑动头与移动槽接触角处，所述内挡环密封在移动槽两侧，实现密封保证。

附图说明

图1是本发明管道用补偿器整体结构示意图；

图2是本发明管道用补偿器中补偿装置的一种实施方式示意图；

图3是本发明管道用补偿器中补偿装置的另一种实施方式示意图；

图4是本发明管道用补偿器中紧固装置安装位置示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明披露了一种管道用补偿器，如图1所示：包括外套筒11和芯筒12，所述外套筒11与芯筒12通过补偿装置连接；该芯筒12的一端与外套筒11的一端过盈配合，呈现一个过盈配合的“回”字形结构；该补偿装置安装在过盈配合的两端之间；为了保证补偿装置占用空间小，承压能力大，本实施方式的补偿装置包括滑动装置1、密封填料2和密封环；所述滑动装置1分别安装在芯筒12过盈配合的一端以及外套筒11过盈配合的一端；所述密封填料2设置在两个所述滑动装置1之间，所述密封环2固定在滑动装置1内侧，且与外套筒11或芯筒12内壁紧密配合。本实施方式中，通过滑动装置1增加补偿器的补偿量，补偿灵活，补偿量大，创新性的首次增加滑动装置1，通过压力以及补偿量进行调节，补偿灵活，具有重大的意义。滑动装置1的设置，主要是进行轴向的压力补偿。另一方面，改变了以往主要简单的设置密封填料来进行密封的措施，通过特殊形状的密封填料2和密封环的设置，获得较高的密封性能，整体上，占用空间小、承压能力高，主要是针对径向压力进行补偿调节。

作为进一步优选的，如图1所示：所述滑动装置1可以设置为一个或两个，当滑动装置1设置成两个时，两个滑动装置1以分别垂直于两端头的形式安装在芯筒12和外套筒11上；也就是说，当设置一个滑动装置1时，一个滑动装置1垂直于端头的形式安装在芯筒12或外套筒11上，未安装滑动装置的一端进行固定密封。在本实施方式中，滑动装置1设置有两个，一个安装在外套筒11内壁上，另一个安装在芯筒12的内壁上，两个滑动装置1相对设置，初始位置分别固定在外套筒11内壁端头和芯筒12内壁端头；初始位置也可以均固定在芯筒12或外套筒11的中间位置，两个滑动装置1接触，还可以将一个滑动装置1初始位置安装在外套筒11内壁端头或芯筒12内壁端头，另外一个滑动装置1初始位置固定在芯筒12或外套筒11的中间位置。

当然，上述提到的滑动装置1可以是设置一个，也可以是设置两个，原因是设置一个滑动装置1和设置两个滑动装置1，不仅仅是简单的数量的选择，而具有实际补偿效果。当滑动装置1选择为一个时，滑动装置1垂直于端头的形式安装在芯筒12或外套筒11上，当受到轴向压力时，一个滑动装置1按照补偿量的大小，在移动槽24内进行移动调节。当滑动装置1选择为2个时，两个滑动装置1可以分别垂直于两端头的形式安装在芯筒12和外套筒11上，当受到轴向压力时，2个滑动装置1按照补偿量的大小，在移动槽24内同向运动或相对运动进行移动调节。选择两个滑动装置1，补偿量选择更大，调节更灵活，相比于1个滑动装置，还具有调节速度快的优势。

作为进一步优选的，上述滑动装置1包括滑行轴22、带有尖端的滑动头23和同向或异向滑行器21；所述同向或异向滑行器21固定在芯筒12或外套筒11的外壁上，该同向或异向滑行器21固定连接滑动轴22，所述滑动轴22末端安装有滑动头23，所述滑动头23接触于芯筒12或外套筒11端头的内壁上，即滑动头23的尖端接触于芯筒12或外套筒11端头的内壁上；且与同向或异向滑行器21固定位置相对。在本实施方式中，选择同向或异向滑行器21，可以根据压力补偿大小和补偿量，两个滑行器根据需要进行同向滑行或异向滑行，进行补偿量的调节。作为进一步优选的，滑动头23的尖端设置具有一定的圆弧面或者圆锥面，滑动调节时，更为顺畅，延长使用寿命，同时当设置成圆锥面的时候，受力面积增大，进一步提高抗压冲击力。

如图1所示：作为进一步优选的，当滑动装置1设置为1个时，芯筒12或外套筒11任一端头的内壁上开设有滑动头23尖端移动的移动槽24；当滑动装置设置为2个时，所述接触滑动头23的芯筒12和外套筒11端头的内壁上均开设有滑动头23尖端移动的移动槽24，滑动头23在移动槽24中运动，所述滑动槽24的槽深度为0.5～1mm。槽的深度一方面决定了滑动头23的滑动速度，又决定了密封性能的好坏。槽的深度过深，对密封成本造成大大的增加，槽的深度过浅，对滑动速度具有限制。在本实施方式中，限定移动槽24的槽深度为0.5～1mm，既可以保证滑动速度达到要求，提高工作效率，还可以保证密封填料等进行密封时，密封成本低。

作为进一步优选的，在以下实施方式中，如图3所示：滑动装置1还包括弹性伸缩件，所述弹性伸缩件套设于滑动头23尖端处，所述滑动头23尖端不接触于芯筒12或外套筒11端头的内壁上；所述弹性伸缩件接触于芯筒12或外套筒11端头的内壁上。在本实施方式中，弹性伸缩件的设置，可以增加补偿器轴向挤压时的缓冲压力，能够减轻补偿器需要做出的补偿量，这在某种程度上来说，变相的增加了补偿器的补偿量，设计巧妙。作为优选的，所述弹性伸缩件包括凸块26和弹簧27，所述弹簧27一端固定于凸块26平面上，凸块26凸起处在移动槽24中运动；所述弹簧27另一端套设固定于滑动头23尖端。考虑到摩擦力的影响作用，优先选择将凸块26凸起处设置为圆弧面。如图4所示：为了进一步加强弹簧套设于滑动头尖端的牢固度，增设了套设紧固装置28，所述套设紧固装置28为了同时保证密封性，选择用环形卡扣进行紧固，优选选用弹性的环形卡扣，可以根据弹簧27的套设深度进行固定。另一方面，环形卡扣分为上环形卡扣和下环形卡扣，上环形卡扣和下环形卡扣之间采用迷宫型密封形式，上环形卡扣可以固定于滑动头23尖端处，下环形卡扣固定于与滑动头23尖端连接的弹簧27一端。

在本发明的另一实施方式中，弹性伸缩件为凸块26，所述凸块26直接代替滑动头23的作用，连接于滑行轴22上，滑行轴22固定于凸块21平面上，凸块21凸起处在移动槽24中运动；结构更为简单，不影响补偿量的调节，但是弹簧27可以增加补偿器轴向挤压时的缓冲压力，能够减轻补偿器需要做出的补偿量，这在某种程度上来说，变相的增加了补偿器的补偿量的设计，因为弹簧27的缺失，而缺少这一功能。

作为进一步优选的，所述密封填料2包括石墨填料，该石墨填料设置在两个所述滑动装置1之间，所述石墨填料2的颗粒粒径大小为0.04～0.08mm之间，具有极强的可压缩性，进而能够保证在同时受到轴向和径向挤压时，滑动装置1进行移动补偿，填料能够随着滑动装置1的相应移动进行压缩和延展。

在本发明的另一实施方式中，所述密封填料2包括石墨填料和辅助密封填料；所述石墨填料与辅助密封填料间隔设置，所述石墨填料与辅助密封填料的颗粒粒径大小均为0.04～0.08mm之间，具有极强的可压缩性，进而能够保证在同时受到轴向和径向挤压时，滑动装置1进行移动补偿，填料能够随着滑动装置1的相应移动进行压缩和延展。上述辅助密封填料可以为高密度介质填料、高温介质填料或高压介质填料等功能性填料，可以在密封严密度的同时，增加功能性密封，例如管道中通入的是高温物质，或者需要高压运输的物质，具有多功能性，应用广泛。

上述密封填料，不管是选择单种石墨填料，还是选择石墨填料与辅助密封填料的复合填料，为了进一步增加径向补偿或径向的抗冲击力，如图2、3所示：上述填料均设置为球状密封填料33，即所述密封填料2由若干个球形状密封填料组成；一个所述球形状密封填料33是由很多个颗粒粒径大小在0.04～0.08mm之间的细孔径密封填料34组成，即，可以通过将多个颗粒粒径大小在0.04～0.08mm之间的细孔径密封填料34经过一定压力的辊压形成，辊压压力在10～50Mpa之间，不能太大也不能太小，避免影响颗粒的可压缩性。若干个球形状密封填料33设置在两个所述滑动装置1之间，即设置在两个滑动装置1所能形成的最大空腔中，球形状密封填料33进行填充。若干个球形状密封填料33分为上、下两组，分别有序的放置芯筒12和外套筒11内壁内侧，上、下两组中的球形状密封填料33在间隔设置，且相邻两个之间呈迷宫型密封，上、下两组球形状密封填料中的缝隙用多个颗粒粒径大小在0.04～0.08mm之间的细孔径密封填料34填充，能够有效增加受力面积，进一步提高抗压冲击力。

如图2所示：本实施方式中的密封环包括隔环25和内挡环(图中未示出)，所述隔环25密封在滑动头23与移动槽24接触角处，形成L型密封；所述内挡环密封在移动槽24两侧，实现移动槽24本身密封保证。作为进一步优选的，所述隔环25和内挡环均为石墨密封环。整体上的多重密封，可以适用于不同介质的管道，没有局限性，应用范围广。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种管道用补偿器，包括外套筒(11)和芯筒(12)，所述外套筒(11)与芯筒(12)通过补偿装置连接；其特征在于：该芯筒(12)的一端与外套筒(11)的一端间隙配合，呈现一个间隙配合的“回”字形；该补偿装置安装在间隙配合的两端之间；所述补偿装置包括滑动装置(1)、密封填料(2)和密封环；所述滑动装置(1)安装在芯筒间隙配合的一端和/或外套筒间隙配合的一端；所述密封填料(2)设置在两个所述滑动装置(1)之间，所述密封环固定在滑动装置(1)内侧，且与外套筒(11)内壁或芯筒(12)外壁紧密配合。

2.根据权利要求1所述的管道用补偿器，其特征在于：所述滑动装置(1)以分别垂直于两端头的形式安装在芯筒(12)或外套筒(11)上；所述滑动装置(1)包括滑行轴(22)、带有尖端的滑动头(23)和同向或异向滑行器(21)；所述同向或异向滑行器(21)固定在芯筒(12)的外壁上或外套筒(11)端头的内壁上，该同向或异向滑行器(21)固定连接滑动轴(22)，所述滑动轴(22)末端安装有滑动头(23)，所述滑动头(23)接触于芯筒(12)的外壁或外套筒(11)端头的内壁上，且与同向或异向滑行器(21)固定位置相对。

3.根据权利要求2所述的管道用补偿器，其特征在于：所述接触滑动头(23)的芯筒(12)的外壁上或外套筒(11)端头的内壁上开设有滑动头(23)尖端移动的移动槽(24)，滑动头(23)在移动槽(24)中运动，所述移动槽(24)的槽深度为0.5～1mm。

4.根据权利要求3所述的管道用补偿器，其特征在于：所述滑动装置(1)还包括弹性伸缩件，所述弹性伸缩件套设于滑动头(23)尖端处；所述弹性伸缩件接触于芯筒(12)外壁或外套筒(11)端头的内壁上。

5.根据权利要求4所述的管道用补偿器，其特征在于：所述弹性伸缩件包括凸块(26)和弹簧(27)，所述弹簧(27)一端固定于凸块(26)平面上，凸块(26)凸起处在移动槽(24)中运动；所述弹簧(27)另一端套设固定于滑动头(23)尖端。

6.根据权利要求5所述的管道用补偿器，其特征在于：所述凸块(26)凸起处为圆弧面。

7.根据权利要求1所述的管道用补偿器，其特征在于：所述密封填料(2)包括石墨填料，该石墨填料设置在两个所述滑动装置(1)之间，所述石墨填料的颗粒粒径大小为0.04～0.08mm之间，具有极强的可压缩性。

8.根据权利要求1所述的管道用补偿器，其特征在于：所述密封填料(2)包括石墨填料和辅助密封填料；所述石墨填料与辅助密封填料间隔设置，所述石墨填料与辅助密封填料的颗粒粒径大小均为0.04～0.08mm之间，具有极强的可压缩性。

9.根据权利要求1所述的管道用补偿器，其特征在于：所述密封环包括隔环(25)和内挡环，所述隔环(25)密封在滑动头(23)与移动槽(24)接触角处，所述内挡环密封在移动槽(24)两侧，实现密封保证。

10.根据权利要求9所述的管道用补偿器，其特征在于：所述隔环(25)和内挡环均为石墨密封环。