CN112038999B - 一种波纹管补偿装置及母线组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种波纹管补偿装置及母线组件。波纹管补偿装置包括波纹管和设置在波纹管两端的第一、第二法兰，还包括弹力补偿机构，弹力补偿机构包括与第一法兰连接的套筒和与第二法兰连接的拉杆，拉杆的一端伸入套筒内，套筒内设置有压装在拉杆与套筒之间以提供沿波纹管轴向方向使第一法兰和第二法兰相互靠近补偿力的弹性件；套筒包括筒体和固定在筒体外的挡止件，挡止件具有朝向第一法兰且与第一法兰相互作用以限制筒体向靠近第二法兰方向移动的挡止面，套筒与第一法兰浮动连接，二者之间设有使套筒可相对第一法兰径向浮动的浮动间隙。波纹管补偿装置及母线组件通过利用浮动间隙来进行径向上的调节以补偿地基沉降带来的高度差问题。

Description

一种波纹管补偿装置及母线组件
技术领域
本发明涉及一种波纹管补偿装置及母线组件。
背景技术
目前，高压全封闭组合电器（GIS）已大量的应用于现代电力生产和输送系统中。随着城市用电负荷的不断增长，对供电可靠性的要求越来越高，GIS以其占地面积小、运行安全可靠和不需要经常检修等优点，已成为二次配电系统中的主导设备。
高压GIS设备为采用管线连接的设备，在安装时，管线与管线之间会有误差，为了调节由于安装、热胀冷缩、基础沉降等原因造成的管道或设备尺寸的变化，通常会使用到波纹管补偿装置。现有的波纹管补偿装置如授权公告号为CN203231017U所示，其公开了一种全封闭组合电器用碟簧型膨胀节，该碟簧型膨胀节包括膨胀节和碟簧组件，其中，膨胀节包括依次连接的左法兰盘、左端管、波纹管、右端管和右侧法兰盘，左法兰盘的边缘设有左耳板，左耳板上设有套管定位孔，右端管的外壁上设有右耳板，右耳板上设有拉杆定位孔；碟簧组件包括由插入套管定位孔的套管、插入拉杆定位孔的拉杆以及垫圈组成的本体，拉杆分为内拉杆和外拉杆，内拉杆在套管内，外拉杆在套管外，碟簧套设在内拉杆上并用碟簧调节螺母固定，外拉杆通过设置在右耳板上同侧的球面座、球面螺母和设置在右耳板另一侧的螺母固定在右耳板上，套管上设有球面垫圈，球面垫圈上设有螺栓孔和螺栓，螺栓旋入左耳板上而将套管固定。
由于在GIS设备安装后需要向母线筒内通入六氟化硫绝缘气体，在母线筒内的气体压力作用下，波纹管受压膨胀，形成的轴向推力最终传导至其两侧的支撑结构，为了避免两侧支撑结构在轴向推力的作用下发生变形、损坏，上述碟簧型膨胀节在安装时需预先设置好碟簧的压缩量并紧固碟簧调节螺母，使碟簧处于压缩状态，待母线筒内充气结束后，旋松碟簧调节螺母。上述碟簧组件能够承受轴向的推力或者拉力，吸收来自管道轴向上的位移，但是由于球面垫圈上的螺栓旋入左耳板上将套管固定在法兰盘上，使该碟簧型膨胀节在径向上并不能调节，难以补偿地基沉降等情况带来的高度差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种波纹管补偿装置，以解决现有技术中波纹管补偿装置无法在径向上调节而难以补偿地基沉降等情况带来的高度差的技术问题；本发明的目的还在于提供一种使用上述波纹管补偿装置的母线组件。
为实现上述目的，本发明提供的波纹管补偿装置的技术方案是：
波纹管补偿装置包括波纹管；
第一法兰，处于波纹管的其中一端；
第二法兰，处于波纹管的另外一端；
弹力补偿机构，包括与第一法兰连接的套筒和与第二法兰连接的拉杆，拉杆伸入套筒内，套筒内设置有压装在拉杆与套筒之间以提供沿波纹管轴向方向使第一法兰和第二法兰相互靠近补偿力的弹性件；
套筒包括筒体和固定在筒体外且处于第一法兰背向第二法兰一侧的挡止件，挡止件具有朝向第一法兰并且与第一法兰相互作用以限制筒体向靠近第二法兰方向移动的挡止面，套筒与第一法兰浮动连接，二者之间设有使套筒可相对第一法兰沿波纹管的径向浮动的浮动间隙。
有益效果：波纹管补偿装置中的套筒与第一法兰浮动连接，且两者之间设有使套筒可相对第一法兰径向浮动的浮动间隙，即使地基发生沉降而使相邻母线筒之间产生一定的高度差，由于浮动间隙的存在，套筒可在沿波纹管的径向方向上调整，从而使弹力补偿机构能够正常发挥作用，以正常补偿母线因地基沉降而带来的位移变化。
进一步地，所述挡止件与第一法兰通过沿波纹管轴向延伸的连接螺栓和连接螺母活动连接，所述连接螺栓与第一法兰或者挡止件之间具有使筒体与第一法兰沿波纹管的径向浮动的活动间隙。
有益效果：通过设置连接螺栓和连接螺母，防止筒体与第一法兰之间相对位移过大，连接螺栓与第一法兰或者挡止件之间具有使筒体与第一法兰径向浮动的活动间隙，保证筒体在径向上正常浮动。
进一步地，所述连接螺母背向第一法兰的一侧设有背紧螺母。
有益效果：在连接螺母背向第一法兰的一侧设背紧螺母，能对连接螺母锁紧而避免筒体在相对第一法兰轴向活动过程中使连接螺母从连接螺栓上脱出。
进一步地，所述挡止件与第一法兰之间设有锥面垫圈，挡止件上设有与锥面垫圈的锥面定位配合的球形凸起，连接螺栓的螺帽与连接螺母沿连接螺栓轴向相对面的间距大于挡止件与第一法兰沿筒体轴向相背侧面的间距以使第一法兰与筒体沿筒体的轴向相对活动。
有益效果：挡止件与锥面垫圈定位配合，初始安装时可以通过挡止件与锥面垫圈的定位使筒体与拉杆同轴。
进一步地，所述挡止件为套设在筒体外的环形挡盘。
有益效果：挡止件采用环形挡盘，结构简单并且方便在筒体上安装。
本发明提供的母线组件的技术方案是：
母线组件包括导体组件，导体组件设置在母线筒内，其包括沿轴向布置的两个触头和处于两个触头之间的用于导通两个触头的分段可拆导体，分段可拆导体包括两个分别与两个触头可径向浮动插接的导体接头，两个导体接头可拆固定；
母线组件还包括波纹管补偿装置，波纹管补偿装置包括：
波纹管；
第一法兰，处于波纹管的其中一端；
第二法兰，处于波纹管的另外一端；
弹力补偿机构，包括与第一法兰连接的套筒和与第二法兰连接的拉杆，拉杆的一端伸入套筒内，套筒内设置有压装在拉杆与套筒之间以提供沿波纹管轴向方向使第一法兰和第二法兰相互靠近补偿力的弹性件；
套筒包括筒体和固定在筒体外且处于第一法兰背向第二法兰一侧的挡止件，挡止件具有朝向第一法兰并且与第一法兰相互作用以限制筒体向靠近第二法兰方向移动的挡止面，套筒与第一法兰浮动连接，二者之间设有使套筒可相对第一法兰沿波纹管的径向浮动的浮动间隙。
有益效果：波纹管补偿装置中的套筒与第一法兰浮动连接，且两者之间设有使套筒可相对第一法兰径向浮动的浮动间隙，即使地基发生沉降而使相邻母线筒之间产生一定的高度差，由于浮动间隙的存在，套筒可在沿波纹管的径向方向上调整，同时又由于分段可拆导体上的导体接头与对应的触头浮动插接，通过径向调节导体接头或触头，从而使弹力补偿机构能够正常发挥作用，以正常补偿母线因地基沉降而带来的位移变化，保证设备的正常运行。
进一步地，所述挡止件与第一法兰通过沿波纹管轴向延伸的连接螺栓和连接螺母活动连接，所述连接螺栓与第一法兰或者挡止件之间具有使筒体与第一法兰沿波纹管的径向浮动的活动间隙。
有益效果：通过设置连接螺栓和连接螺母，防止筒体与法兰之间相对位移过大，连接螺栓与第一法兰或者挡止件之间具有使筒体与第一法兰径向浮动的活动间隙，保证筒体在径向正常浮动。
进一步地，所述连接螺母背向第一法兰的一侧设有背紧螺母。
有益效果：在连接螺母背向第一法兰的一侧设背紧螺母，能对连接螺母锁紧而避免筒体在相对第一法兰轴向活动过程中使连接螺母从连接螺栓上脱出。
进一步地，所述挡止件与第一法兰之间设有锥面垫圈，挡止件上设有与锥面垫圈的锥面定位配合的球形凸起，连接螺栓的螺帽与连接螺母沿连接螺栓轴向相对面的间距大于挡止件与第一法兰沿筒体轴向相背侧面的间距以使第一法兰与筒体沿筒体的轴向相对活动。
有益效果：挡止件与锥面垫圈定位配合，初始安装时可以通过挡止件与锥面垫圈的定位使筒体与拉杆同轴。
进一步地，所述挡止件为套设在筒体外的环形挡盘。
有益效果：挡止件采用环形挡盘，结构简单并且方便在筒体上安装。
附图说明
图1为本发明提供的母线组件的结构示意图；
图2为本发明提供的母线组件中在碟簧处于压缩状态时的示意图；
图3为本发明提供的母线组件中碟簧处于拉伸状态时的示意图；
图4为本发明提供的波纹管补偿装置的结构示意图；
图5为本发明提供的波纹管补偿装置中弹力补偿机构的结构示意图；
图6为图5中A处的放大图；
图7为本发明提供的母线组件中导体组件的拆解示意图；
图8为本发明提供的母线组件中导体组件的结构示意图；
图9为本发明提供的波纹管补偿装置中标尺组件的结构示意图。
附图标记说明：1-母线筒，2-第一法兰，3-第二法兰，4-波纹管，5-拉杆，6-套筒，7-碟簧，8-连接螺栓，9-连接螺母，10-环形挡盘，11-锥面垫圈，12-第三法兰，13-第四法兰，14-标尺组件，15-锁紧螺母，16-第一触头，17-第二触头，18-着脱导体，19-第一导体，20-第二导体，21-第一导体接头，22-第二导体接头，23-第一导电部，24-第二导电部，25-筒帽，26-后端座，27-挡圈，28-紧固螺母，29-背紧螺母，30-球面垫圈，31-刻度。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明提供的母线组件的具体实施例：
该母线组件主要应用在GIS设备中，如图1、图2和图3所示，母线组件包括母线筒1、波纹管补偿装置和设置在母线筒1内的导体组件。其中，母线筒1的前后两端设有第三法兰12和第四法兰13；导体组件如图1和图8所示，包括沿母线筒1的轴线布置的第一触头16和第二触头17和设置在第一触头16和第二触头17之间的用于与两个触头导通的分段可拆导体，分段可拆导体包括与第一触头16可径向浮动插接的第一导体接头21、与第二触头17可径向浮动插接的第二导体接头22，其中触头可以是带有弹簧触指的触头。分段可拆导体还包括在第一导体接头21和第二导体接头22之间且沿母线筒1轴向依次连接的第一导体19、着脱导体18和第二导体20。第一导体19与第一触头16之间具有一定的间隙，第二导体20与第二触头17之间具有一定的间隙。着脱导体18包括第一导电部23和第二导电部24两部分，其中第一导电部23通过螺栓分别与第一导体19和第二导体20导电连接，第二导电部24通过螺栓与第一导电部23导电连接。第一触头16、第一导体接头21、第一导体19、着脱导体18、第二导体20、第二导体接头22和第二触头17形成一个整的导体组件固定在母线筒1内。本实施例中，分段可拆导体为现有技术，具体不再详细说明。当然，在其他实施例中，分段可拆导体也可以采用其他结构形式，如授权公告号为CN202167762U的中国实用新型专利中所公开的一种用于超高压工程GIS的母线组件中的中心导体；或者在其他实施例中，在波纹管满足安装要求的情况下，分段可拆导体也可以直接采用第一导体接头与第二导体接头导电连接，而不设置其他导体。
波纹管补偿装置如图4所示，包括波纹管4和设置在波纹管4前端的第一法兰2以及设置在波纹管4后端的第二法兰3，第一法兰2通过螺栓与第四法兰13连接固定。波纹管补偿装置还包括弹力补偿机构，如图4、图5和图6所示，弹力补偿机构包括与第一法兰连接的套筒6和与第二法兰连接的拉杆5。
具体地，第一法兰2上设有套筒安装孔，套筒6的轴线与母线筒1的轴线平行，套筒6包括筒体，筒体两端均具有外螺纹，筒体前端螺纹连接有筒帽25，筒体后端螺纹连接有后端座26，后端座26上开设有与筒体同轴的穿孔；套筒6还包括固定在筒体外且处于第一法兰2背向第二法兰3一侧的挡止件，本实施例中，挡止件为套设在筒体外的环形挡盘10，其结构简单且方便安装，并且环形挡盘10与筒体焊接固定，环形挡盘10具有朝向第一法兰2并且与第一法兰2相互作用以限制筒体向靠近第二法兰3方向移动的挡止面。环形挡盘10上设有螺栓孔，第一法兰2上设有与螺栓孔同轴的穿装孔，环形挡盘10与第一法兰2通过同时穿过螺栓孔和穿装孔中的连接螺栓8以及与连接螺栓8螺纹配合的连接螺母9活动连接，连接螺栓8与第一法兰2之间具有使筒体与第一法兰2径向浮动的活动间隙。连接螺母9背离第一法兰2的一侧还设有背紧螺母29。环形挡盘10与第一法兰2之间设有锥面垫圈11，环形挡盘10上设有与锥面垫圈11定位配合的球形凸起，保证初始安装时拉杆5与套筒6同轴。筒体穿过套筒安装孔，筒体的外表面与套筒安装孔的内孔壁之间具有供套筒6相对第一法兰2径向浮动的浮动间隙。
第二法兰3上设有拉杆定位孔，拉杆5的前端穿过后端座26上的穿孔而伸入套筒6内，拉杆5的后端则位于套筒6外。拉杆5的前端套设有挡圈27，后端穿过拉杆定位孔并通过分别位于第二法兰3两侧的紧固螺母28将拉杆5固定安装在第二法兰3上，拉杆5与第二法兰之间没有设径向浮动间隙。每个紧固螺母28与第二法兰3之间均设有球面垫圈30，球面垫圈30与第二法兰3之间还设有锥面垫圈，球面垫圈30与环形挡盘10的结构相同，其上具有与锥面垫圈上的锥面定位配合的球形凸起。球面垫圈30也对拉杆5起着定心作用，使拉杆5保持与套筒6处于同轴。整个拉杆5与筒体的内壁之间具有一定的间隙以使拉杆5能沿筒体的轴向移动。
弹力补偿机构还包括套设位于套筒内的拉杆部分上，且两端分别顶压挡圈27和后端座26的弹性件，本实施例中，弹性件为碟簧7，碟簧7能够提供沿波纹管4的轴向方向使第一法兰2和第二法兰3相互靠近的补偿力。在拉杆5于后端座26的后方设有与拉杆5螺纹配合的锁紧螺母15，锁紧螺母15能使碟簧7保持在压缩状态。
波纹管补偿装置还包括设置在第一法兰2和第二法兰3之间的标尺组件14，如图9所示，标尺组件14的两端通过螺栓分别固定在第一法兰2和第二法兰3上，当第一法兰2和第二法兰3之间的相对距离有变化时，标尺组件中的标尺位置移动，通过直接读取标尺上的刻度31即可知道设备的轴向伸缩量。
母线组件在实际应用时，需要在母线筒1内充入六氟化硫气体，在母线筒1内的气体压力作用下，波纹管4受压膨胀，对与波纹管4两端连接的第一法兰2和第二法兰3分别产生轴向推力，为了避免相应设备在轴向推力作用下发生损坏，需要对该轴向推力进行平衡。因此，在波纹管4安装前也即向母线筒1内充入六氟化硫气体前，通过锁紧螺母15使碟簧7处于压缩状态，如图2所示，碟簧7的压缩量则根据气体产生的轴向推力大小进行计算。波纹管4安装完毕后，松开连接螺母9，使其与第一法兰2之间具有一定的距离。充气结束后，则拧松锁紧螺母15，此时碟簧7 处于拉伸状态，如图3所示，碟簧7对套筒后端座26产生的弹力与母线筒1内气体对第一法兰2产生的轴向推力平衡，碟簧7对挡圈27产生的弹力与母线筒1内气体对第二法兰3产生的轴向推力平衡。
母线组件运行过程中，由于温度变化或热胀冷缩效应，使母线筒的轴向尺寸发生变化，当母线筒1的受热膨胀时，会压缩波纹管4，使第一法兰2和第二法兰3相互靠近，此时套筒6会随着第一法兰2进行些许移动，当套筒6的后端座26移动至与锁紧螺母15接触时则停止移动。当母线筒1内气体受冷收缩而拉伸波纹管时，第一法兰2与第二法兰3相互远离，在环形挡盘10的挡止配合作用下，套筒6会随第一法兰2的轴向移动而产生些许偏移，直至第一法兰移动到与连接螺母朝向第一法兰的一侧面挡止配合时停止移动。当地基发生沉降而使相邻母线筒之间产生一定的高度差时，由于套筒6与第一法兰2之间的浮动间隙以及连接螺栓8与第一法兰2之间的径向活动间隙的存在，套筒6可沿波纹管的径向调整，使弹性补偿机构能够正常发挥作用，以正常补偿母线筒因地基沉降而带来的位移变化保证设备的正常运行。
对母线组件中的导体组件拆卸时，如图7所示，先将第一法兰2和第四法兰13之间的螺栓拆掉，然后使第一法兰2和第二法兰3相互靠近压缩波纹管4，使第一法兰2和第四法兰13之间形成取出空间，然后拆除第一导电部23和第二导电部24之间的螺栓，将第二导电部24取出，进而依次取出第一导电部23、第一导体19和第二导体20，完成结构的拆解。
上述实施例中，连接螺栓与第一法兰之间具有使筒体与第一法兰径向浮动的活动间隙，在其他实施例中，也可以使连接螺栓与环形挡盘之间设有使筒体与第一法兰径向浮动的活动间隙。
上述实施例中，在连接螺母背向第一法兰的一侧设有背紧螺母，在其他实施例中，若第一法兰和套筒的移动在相应范围内时，也可以不设置背紧螺母。
上述实施例中，在环形挡盘与第一法兰之间设有锥面垫圈，且环形挡盘上设有与锥面垫圈的锥面定位配合的球形凸起，在其他实施例中，也可以仅设置环形挡盘而不设锥面垫圈。
上述实施例中，挡止件为环形挡盘，在其他实施例中，挡止件也可以为设置在筒体径向两侧的挡止凸起。
上述实施例中，通过连接螺栓和连接螺母将挡止件与第一法兰之间活动连接，在其他实施例中，也可以不设置连接螺栓和连接螺母，但此时需要增加限制波纹管压缩伸长量的拉杆，拉杆的至少一端与波纹管的法兰可径向浮动连接。
本发明提供的波纹管补偿装置的实施例，波纹管补偿装置的结构与上述母线组件中波纹管补偿装置的结构相同，在此不再赘述。

Claims (6)

1.波纹管补偿装置，包括：
波纹管；
第一法兰，处于波纹管的其中一端；
第二法兰，处于波纹管的另外一端；
弹力补偿机构，包括与第一法兰连接的套筒和与第二法兰连接的拉杆，拉杆的一端伸入套筒内，套筒内设置有压装在拉杆与套筒之间以提供沿波纹管轴向方向使第一法兰和第二法兰相互靠近补偿力的弹性件；
其特征在于，套筒包括筒体和固定在筒体外且处于第一法兰背向第二法兰一侧的挡止件，挡止件具有朝向第一法兰并且与第一法兰相互作用以限制筒体向靠近第二法兰方向移动的挡止面，套筒与第一法兰浮动连接，二者之间设有使套筒可相对第一法兰沿波纹管的径向浮动的浮动间隙；
所述挡止件与第一法兰通过沿波纹管轴向延伸的连接螺栓和连接螺母活动连接，所述连接螺栓与第一法兰或者挡止件之间具有使筒体与第一法兰沿波纹管的径向浮动的活动间隙，连接螺栓穿过第一法兰，连接螺母连接在连接螺栓的穿过第一法兰的一端；
所述挡止件与第一法兰之间设有锥面垫圈，挡止件上设有与锥面垫圈的锥面定位配合的球形凸起，连接螺栓的螺帽与连接螺母沿连接螺栓轴向相对面的间距大于挡止件与第一法兰沿筒体轴向相背侧面的间距以使第一法兰与筒体沿筒体的轴向相对活动。
2.根据权利要求1所述的波纹管补偿装置，其特征在于：所述连接螺母背向第一法兰的一侧设有背紧螺母。
3.根据权利要求1或2所述的波纹管补偿装置，其特征在于：所述挡止件为套设在筒体外的环形挡盘。
4.母线组件，其特征在于，包括：
导体组件，设置在母线筒内，包括沿轴向布置的两个触头和处于两个触头之间的用于导通两个触头的分段可拆导体，分段可拆导体包括两个分别与两个触头可径向浮动插接的导体接头，两个导体接头可拆固定；
波纹管补偿装置，包括：波纹管；
第一法兰，处于波纹管的其中一端；
第二法兰，处于波纹管的另外一端；
弹力补偿机构，包括与第一法兰连接的套筒和与第二法兰连接的拉杆，拉杆的一端伸入套筒内，套筒内设置有压装在拉杆与套筒之间以提供沿波纹管轴向方向使第一法兰和第二法兰相互靠近补偿力的弹性件；
套筒包括筒体和固定在筒体外且处于第一法兰背向第二法兰一侧的挡止件，挡止件具有朝向第一法兰并且与第一法兰相互作用以限制筒体向靠近第二法兰方向移动的挡止面，套筒与第一法兰浮动连接，二者之间设有使套筒可相对第一法兰沿波纹管的径向浮动的浮动间隙；
所述挡止件与第一法兰通过沿波纹管轴向延伸的连接螺栓和连接螺母活动连接，所述连接螺栓与第一法兰或者挡止件之间具有使筒体与第一法兰沿波纹管的径向浮动的活动间隙，连接螺栓穿过第一法兰，连接螺母连接在连接螺栓的穿过第一法兰的一端；
所述挡止件与第一法兰之间设有锥面垫圈，挡止件上设有与锥面垫圈的锥面定位配合的球形凸起，连接螺栓的螺帽与连接螺母沿连接螺栓轴向相对面的间距大于挡止件与第一法兰沿筒体轴向相背侧面的间距以使第一法兰与筒体沿筒体的轴向相对活动。
5.根据权利要求4所述的母线组件，其特征在于：所述连接螺母背向第一法兰的一侧设有背紧螺母。
6.根据权利要求4或5所述的母线组件，其特征在于：所述挡止件为套设在筒体外的环形挡盘。
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