CN111322482A - 长度补偿器 - Google Patents

Abstract

一种用于管道、优选地塑料管道的长度补偿器，其包含：两个连接部件，其优选地由塑料制成；补偿元件，其由弹性材料、优选地热塑性弹性体（TPE）制成；以及支撑管，其中，补偿元件布置在两个连接部件之间，并且补偿元件端部连接到连接部件，其中，补偿元件的外侧表面被支撑管的内侧表面围绕其整个圆周适当地环绕，其中，支撑管具有圆形横截面区域，并且补偿元件仅在轴向方向上膨胀和收缩。

Description

长度补偿器

技术领域

本发明涉及一种用于管道、优选地塑料管道的长度补偿器及其补偿元件，所述长度补偿器包含：两个连接部件，其优选地由塑料制成；补偿元件，其由弹性材料、优选地热塑性弹性体（TPE）制成；以及支撑管，其中，补偿元件布置在两个连接部件之间，并且补偿元件端部连接到连接部件。

背景技术

长度补偿器用于适应或补偿已安装的管道的长度变化，这种变化由例如温度变化或外部影响（诸如由地震、泵冲程等引起的力）引起。管道的长度取决于温度而变化，这是外部温度或在管道中所输送介质的介质温度的结果。需要适应这种长度变化，无论这种长度变化是膨胀还是收缩。例如，从现有技术已知管环允许或适应管道由于其偏转而引起的长度的一定变化。此外，从现有技术还已知波纹管或橡胶套筒，同样在彼此内部可轴向移位的管也是已知的。

德国实用新型7325208公开了一种用于管道的膨胀补偿器，其中，膨胀体布置在壳体中，该壳体具有椭圆形横截面形状，膨胀体也可以相应地在壳体中水平移动。

上述解决方案是不利的，因为它们需要大量空间、仅具有小的补偿距离和/或不允许高内部压力或不允许与管道自身相同的内部压力。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于管道的长度补偿器，其允许长补偿距离并承受与管道自身相同的内部压力。此外，补偿元件的外侧表面旨在具有低摩擦阻力，使得长度补偿器的长度能够容易地改变。

根据本发明实现了这个目的，因为补偿元件的外侧表面被支撑管的内侧表面围绕其整个圆周适当地环绕，其中，支撑管具有圆形横截面区域，并且补偿元件仅在轴向方向上膨胀和收缩。

支撑管的圆形横截面区域优选地在支撑管的整个长度上延伸，其中，横截面区域优选地在整个长度上恒定。

根据本发明也可以实现该目的，因为补偿元件具有由塑料制成的圆柱形中空体，并且优选由塑料制成的螺旋元件布置在圆柱形中空体的外侧表面上。

根据本发明的用于管道、优选塑料管道的长度补偿器包含两个连接部件，所述连接部件优选由塑料制成。连接部件彼此同轴对准，并且优选地具有相同的内径和外径。长度补偿器还具有由弹性材料、优选地热塑性弹性体（TPE）制成的补偿元件，其中补偿元件可以由简单的弹性管件或管以及适应管道长度变化的特别开发的元件形成。长度补偿器同样具有支撑管，补偿元件布置在支撑管中。补偿元件布置在两个连接部件之间。由弹性材料制成的补偿元件可以优选地也由不同的材料构成，例如由多个不同的层、优选地内部和/或外部上的不同塑料或涂层构成。补偿元件或补偿元件端部连接到连接部件。补偿元件的外侧表面被支撑管的内侧表面围绕其整个圆周适当地环绕，也就是说，补偿元件优选地同心地布置在支撑管中。由于补偿元件和支撑管的这种布置和设计，补偿元件可以仅在轴向方向上膨胀和收缩。由于支撑管包围补偿元件或其圆周，内部压力被支撑管吸收，并且由于补偿元件由支撑管支撑，所以补偿元件不会受到过度应力。连接部件优选地还至少部分地被支撑管环绕或者布置在支撑管中；这用于引导连接部件。有利的是，连接部件也同心地布置在支撑管中或支撑管上。

连接部件优选轴向固定在支撑管上或固定到支撑管，由此通过另一个连接部件的位移和补偿元件的收缩或膨胀来建立长度的变化。

尽管也可以使用聚丙烯（PP）、聚丁烯（PB）、聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚氯乙烯（PVC）、丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）或乙烯三氟氯乙烯（ECTFE）和由塑料制成的其他典型的管道材料，但是连接部件优选地由聚乙烯（PE）制成。

连接部件借助于材料配合连接、优选地借助于对接焊接、尤其优选地通过WNF焊接、套筒焊接、电套筒焊接或粘结连接优选地连接到相应的补偿元件端部，其中，焊接可以借助于接触焊接以及非接触焊接方法、优选地借助于红外焊接来实施。当然，所有已建立和已知的焊接方法都可以用于将补偿元件端部连接到连接部件。

有利的是，连接部件的相应端面连接到相应的补偿元件端部。这使得在补偿元件和连接部件之间能够实现简单、稳定并且尤其是密封的连接。

作为本发明的另外的构造，有可能的是，连接部件借助于形状配合和/或力配合连接来连接到相应的补偿元件端部。这些可以是夹持连接或用于紧固补偿元件端部的其他选项，在夹持连接中，补偿元件端部被夹持或楔入连接部件中。

本发明的另外的可能的构造在于，连接部件和补偿元件在双部件注射成型过程中彼此连接，并且相应的连接部件借助于塑料注射成型整体地形成在补偿元件端部上。这确保了经济地生产根据本发明的长度补偿器以及补偿元件和连接部件之间的无泄漏。

补偿元件优选地具有与连接部件相同的内径。这确保了内径处较低的流动阻力，这有利于介质，并且有利于将聚集在突出边缘和拐角处的杂质降至最小限度。

根据优选实施例，根据本发明的长度补偿器具有减摩层；减摩层优选地布置在补偿元件的外侧表面上。这确保了低阻力，由此在那里可以容易地建立或适应长度补偿器中管道长度的变化。此外，因此确保了长度补偿器代表管道中的最低阻力，并且位置的变化在那里得到补偿，使得管道不会弯曲或要不然以不希望的方式移动。

此外，有利的是，连接部件在其外侧表面上还具有减摩层，类似于施加到支撑管或补偿元件的层。

支撑管优选由塑料制成，尤其优选地由POM、PE-UHMW、PTFE、MoS₂、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚丁烯（PB）、聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚氯乙烯（PVC）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）或乙烯-三氟氯乙烯（ECTFE）制成。这些塑料具有良好的干润滑性质。

已经证明有利的是，减摩层由脂或油、特别是PTFE或硅树脂形成。这可以快速且容易地施加到长度补偿器或施加到对应的侧表面，并显著降低补偿元件和支撑管之间的摩擦阻力。

作为替代性构造，已经证明有效的是，减摩层通过干润滑形成，特别地，支撑管的内侧表面的涂层优选地由抗摩擦涂层或金属涂层形成。这使得能够免维护地使用长度补偿器。

根据本发明的长度补偿器的优选实施例在于，减摩层由环或织物形成，其中减摩层形成补偿元件的外侧表面。有利的是，环或织物与补偿元件以及与支撑管同轴布置并且适当地位于补偿元件和支撑管之间。

根据本发明的纵向补偿器优选地具有止动元件，其中，止动元件布置在支撑管的端部处。止动元件用于使得长度补偿器或补偿元件不会过度膨胀，并且仅允许最大膨胀。尽管补偿元件紧密地连接到连接部件，但是止动元件优选地具有密封件，该密封件再次确保长度补偿器的无泄漏并保护以防灰尘从外部进入。

作为另外可能的构造，已证明有效的是，支撑管被绝缘层环绕。这在绝缘或预绝缘管道系统中尤其有利，因为安装在管道中的长度补偿器也具有绝缘层，并且不必被单独地绝缘。因为支撑管不变并且补偿发生在支撑管的内部，所以绝缘层可以被施加到支撑管的外圆周，或者可以提供其他层、覆盖物或紧固件。

根据本发明的用于长度补偿器的补偿元件具有由塑料制成的圆柱形中空体，其中优选地由塑料制成的螺旋元件布置在圆柱形中空体的外侧表面上。此处可以使用的塑料对应于已经提到的塑料。螺旋元件形成减摩层，以便尽可能少地抑制补偿元件和支撑管之间的长度变化。当然，螺旋元件同样可以包括干润滑、脂或油，尽管这不是强制性的。同样可能的是，将关于长度补偿器描述的特征和性质而不是上述示例与该补偿元件组合。

在有利的实施例中，内圆柱形中空体具有在两个端面的方向上增加的壁厚。这用于使得由于张力而施加在中空体上的应力由于更宽的接触表面或改善的应力分布而在附接到连接部件的区域中减小。

有利的是，圆柱形中空体在其外侧表面上具有（profile）轮廓，优选螺旋延伸的腹板。

同样有利的是，螺旋元件在圆柱形中空体的轮廓内部延伸。因此，螺旋元件被引导并且仅布置在腹板之间，这允许补偿元件的长度恒定变化。

螺旋元件优选地以形状配合的方式连接到内圆柱形中空体，其中，螺旋元件和圆柱形中空体之间的材料配合也是可以想到的。

根据本发明的用于生产补偿元件的方法包括注射成型圆柱形中空体和螺旋元件，其中，以双部件注射成型方法生产中空体和螺旋元件或者单独地注射成型，并且随后将螺旋元件拧到圆柱形中空体。

所有可能的构造都可以彼此自由组合。方法特征也可以与装置的特征自由组合。

附图说明

参考附图描述了本发明的示例性实施例，其中本发明仅不限于示例性实施例。这些附图示出了：

图1是贯穿根据本发明的长度补偿器的纵向截面，其在连接部件的端面处具有材料配合连接；

图2是贯穿根据本发明的长度补偿器的纵向截面，其具有绝缘层；

图3是贯穿根据本发明的长度补偿器的纵向截面，其在补偿元件和连接部件之间具有形状和力配合连接；

图4是贯穿根据本发明的长度补偿器的纵向截面，其具有根据本发明的补偿元件；

图5是根据本发明的用于长度补偿器的补偿元件的纵向截面；以及

图6是根据本发明的补偿元件的圆柱形中空体。

具体实施方式

图1中图示的附图以可能的实施例以纵向截面示出了根据本发明的长度补偿器1。长度补偿器1用于适应或补偿例如由温度变化引起的管道长度变化。长度补偿器1具有两个连接部件2，连接部件2紧固在管道的相互相对的自由端部之间。支撑管4中的连接部件2的两个相互相对的端面借助于补偿元件3在补偿元件端部8处彼此连接，其中，替代性连接选项也是可以想到的。该连接优选地是不可分离的，并且例如通过诸如焊接的材料配合或者借助于注射成型方法制成，这确保了该连接是紧密的。

例如，补偿元件端部8被包覆成型，并且连接部件2借助于双部件注射成型过程形成，也可以想到其他连接类型，诸如形状和/或力配合连接，如图3所示。补偿元件3被支撑管4包围，并且连接部件2也至少部分地被支撑管4包围。由于补偿元件3被支撑管4适当地包围，因此这用于支撑补偿元件并吸收由介质产生的内部压力。由于包围的支撑管4，补偿元件3不能够径向膨胀。补偿元件3仅在轴向方向上膨胀和收缩，由此管道的长度变化得到补偿，并且长度补偿器1还仍然承受根据管道规格所需的内部压力。

作为另外的实施例，图2示出了绝缘的长度补偿器1。此处进而清楚地示出了支撑管4适当地环绕补偿元件3，并且膨胀和收缩两者都仅可能在轴向方向上发生。在该图示实施例中，绝缘层5布置在支撑管4的外圆周上。这种可能的构造应用于绝缘的管道系统，并且除了管道系统的长度补偿之外还确保了快速安装，而不必随后对长度补偿器应用单独的绝缘。

此外，在图2中示出了长度补偿器1或连接部件2与管道的可能的连接，其中，这也可以针对没有绝缘层的长度补偿器实施。作为示例，联接件6直接附接到连接部件2，其中，该联接件在此形成为电焊套筒，不过也可以想到其他联接件。电焊套筒在一侧上直接焊接到连接部件2上并且在另一侧上直接焊接到管道。作为替代性示例，连接部件2在长度补偿器1的另一侧上的端面处被焊接到连接件7，优选地借助于WNF焊接或另一种材料配合连接技术。然后，该连接件7进而连接到联接件6，在此联接件也是电焊套筒6。这只是示例性表示；还有另外的可能的方式可以将连接部件2连接到管道。

图3图示了根据本发明的长度补偿器1的另外的替代性实施例。在图示实施例中，补偿元件端部8借助于形状和力配合连接9紧固到连接部件2，其中，为此，在图3中使用了夹具，不过也可以为此目的使用其他已知的连接技术。

图4示出了根据本发明的长度补偿器1，其具有根据本发明的补偿元件3。如在其中使用简单管件作为补偿元件的其他实施例中，长度补偿器1在两个补偿元件端部8处具有相应的连接部件2，如已经提到的，这些连接部件通过材料、形状和/或力配合连接。连接部件2中的一者优选地牢固地固定到支撑管4或轴向地固定到支撑管4，使得长度补偿器1或连接部件2仅在一侧上轴向移动。为了限定轴向膨胀，长度补偿器1在固定到支撑管4的连接部件2的相对侧上具有止动元件11。

在图5中单独地图示了根据本发明的补偿元件3。示出了内圆柱形中空体31，其优选地由弹性材料制成，所述弹性材料优选地是塑料。在其外侧表面32上布置有螺旋元件33，螺旋元件33借助于其外侧表面形成减摩层，以便相对于支撑管的内侧表面呈现最小可能的阻力。螺旋元件33优选地由塑料制成。对于内圆柱形中空体31上的限定布置，中空体31在其外侧表面32上具有轮廓34。因此，布置在轮廓内部的螺旋元件33在其布置方面不能够移动，并且确保了补偿元件3的均匀膨胀。轮廓34优选地形成为沿着圆柱形中空体31的外侧表面32螺旋延伸的腹板。

圆柱形中空体31优选地具有朝向端面增加的壁厚。这确保了在张力下出现的应力的更宽分布，并确保了在补偿元件或圆柱形中空体31和连接部件2之间存在具有更大承载能力的连接。

在图6中单独地图示了圆柱形中空体31。

可以经由单独生产圆柱形中空体31和单独生产螺旋元件33以及随后的组装程序来生产补偿元件3，由此组装螺旋元件33并将其拧在圆柱形中空体31上，或者经由双部件注射成型过程来生产，由此将圆柱形中空体31和螺旋元件33一起注射成型，从而能够省略两个部件的组装过程。除了形状配合和力配合之外，经由双部件注射成型方法的生产还可以在两个部件之间产生材料配合。

附图标记列表

1 长度补偿器

2 连接部件

3 补偿元件

4 支撑管

5 绝缘层

6 联接件/电焊套筒

7 连接件

8 补偿元件端部

9 形状和/或力配合连接

10外侧表面、补偿元件

11 止动元件

31 圆柱形中空体

31 圆柱形中空体的外侧表面

33 螺旋元件

34 轮廓/螺旋延伸的腹板

Claims (14)

1.一种用于管道、优选地塑料管道的长度补偿器（1），包含：两个连接部件（2），所述连接部件优选地由塑料制成；补偿元件（3），其由弹性材料、优选地热塑性弹性体（TPE）制成；以及支撑管（4），其中，所述补偿元件（3）布置在所述两个连接部件（2）之间，并且所述补偿元件端部（8）连接到所述连接部件（2），其特征在于，所述补偿元件（3）的外侧表面被所述支撑管（4）的内侧表面围绕其整个圆周适当地环绕，其中，所述支撑管（4）具有圆形横截面区域，并且所述补偿元件（3）仅在轴向方向上膨胀和收缩。

2.根据权利要求1所述的纵向补偿器（1），其特征在于，所述连接部件（2）借助于材料配合连接连接到相应的补偿元件端部（8），优选地借助于对接焊接、尤其优选地借助于WNF焊接、套筒焊接、电套筒焊接或粘结连接。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的纵向补偿器（1），其特征在于，所述连接部件（2）借助于形状配合和/或力配合连接连接到相应的所述补偿元件端部（8）。

4.根据权利要求1所述的纵向补偿器（1），其特征在于，所述连接部件（2）和所述补偿元件（3）在双部件注射成型过程中彼此连接，并且相应的连接部件（2）被注射成型到所述补偿元件（3）的端部。

5.根据前述权利要求中任一项所述的纵向补偿器（1），其特征在于，在所述补偿元件（3）的外侧表面上布置有减摩层，优选地，所述减摩层由脂或油、特别是PTFE或硅树脂形成。

6.根据前述权利要求中任一项所述的纵向补偿器（1），其特征在于，所述减摩层通过干式润滑形成，特别是支撑管（4）的内侧表面的涂层优选地由减摩涂层或金属涂层形成。

7.根据前述权利要求中任一项所述的纵向补偿器，其特征在于，所述减摩层由环或织物形成，其中，所述减摩层形成所述补偿元件的外侧表面。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的纵向补偿器（1），其特征在于，所述纵向补偿器（1）具有止动元件（11），其中，所述止动元件（11）布置在所述支撑管（4）的端部处。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的纵向补偿器（1），其特征在于，所述支撑管（4）被绝缘层环绕。

10.一种用于制造根据权利要求1或4以及5至9中任一项所述的长度补偿器（1）的方法，其特征在于，以注射成型方法使所述补偿元件（3）和所述连接部件（2）彼此连接，或者将所述连接部件（2）注射成型到所述补偿元件端部（8）上。

11.一种用于长度补偿器、优选地根据权利要求1至9中任一项所述的长度补偿器的补偿元件，其特征在于，所述补偿元件（3）具有由塑料制成的圆柱形中空体（31），并且优选由塑料制成的螺旋元件（33）布置在所述圆柱形中空体的外侧表面（32）上。

12.根据权利要求10所述的补偿元件，其特征在于，所述圆柱形中空体（31）的外侧表面（32）具有轮廓，优选地螺旋延伸的腹板。

13.根据权利要求10或11所述的补偿元件，其特征在于，所述螺旋元件（33）布置在所述圆柱形中空体（31）的所述轮廓（34）内部。

14.一种用于生产根据权利要求10至13中任一项所述的补偿元件（3）的方法，其特征在于，借助于双部件注射成型方法生产所述圆柱形中空体（31）和所述螺旋元件（33），或者将所述螺旋元件（33）拧到所述圆柱形中空体（31）。

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