CN114935060A - 防径向串动智能复合型波纹补偿器 - Google Patents

防径向串动智能复合型波纹补偿器 Download PDF

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Abstract

本发明提供防径向串动智能复合型波纹补偿器，包括同轴线安装的在内管、外套管；在内管、外套管之间环形空间依次设有固定环板、密封单元、防径向串动单元、活动环板，在内管、外套管的末端设有预拉紧装置；波纹位于所述的防径向串动单元、活动环板之间，并一端固定安装在内管外壁上，另一端固定安装在活动环板内圆；固定环板的延长管，以及内管上设有导流口；外套管上设有密封损坏报警器；内管末端设有最大拉伸量警报器、最大压缩量报警器；活动环板上安装有补偿器漏水警报器。本发明可有效缓解横向窜动和盲板力对补偿器造成的损坏，全封闭腔体设计，杜绝对不锈钢波纹腐蚀，使用寿命有效延长。

Description

防径向串动智能复合型波纹补偿器
技术领域
本发明属于城镇集中供热技术领域，涉及一种防径向串动智能复合型波纹补偿器。
背景技术
在管网运行温度产生变化时，管道将产生热应力，在设计中必须考虑该因素，采取措施释放热应力，防止管线应力破坏，波纹补偿器是解决管线热应力的有效方法之一。
（1）波纹补偿器主要是释放输热介质温度变化时产生的轴向力，当横向（即：径向）或角向力过大时，会造成补偿器使用寿命降低或破损。补偿器的理论寿命是1万至1.5万次，可靠使用约5年，因此如何提高补偿器的使用年限对管网安全运行至关重要。（2）从补偿器结构图可以看出，无论是外压或内压型补偿器，在使用过程中不锈钢波纹会因与介质的接触，加速波纹的腐蚀和磨损，降低使用寿命。（3）同时，介质流动过程中或热源泵启停时，巨大的盲板力易造成波纹或其连接件损坏。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供防径向串动智能复合型波纹补偿器，主要目的（1）无论是采用何种补偿器，补偿器波纹内侧或外侧都会有一侧接触输热介质，采取一种方法隔绝介质，避免或减少与介质的接触。（2）限定、消解各种原因造成的补偿器径向力和盲板力。（3）增加在线检测装置，开展对补偿器运行状态的预判，及时发现并采取应对措施，可以避免重大水毁和供暖中断事故的发生。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
防径向串动智能复合型波纹补偿器，包括同轴线安装的在内管、外套管；
在内管、外套管之间环形空间依次设有固定环板、密封单元、防径向串动单元、活动环板，在内管、外套管的末端设有预拉紧装置；波纹位于所述的防径向串动单元、活动环板之间，并固定安装在内管外壁上；固定环板内圆延长管、内管上有导流口；外套管上设有密封损坏报警器；内管末端设有最大拉伸警量报器、最大压缩量报警器；活动环板上安装有补偿器漏水警报器。
密封单元为包括环板和夹紧压板，环板外圆周与外套管内壁密封焊接固定，夹紧压板之间形成环形的填料涵，环板内圆周插入填料涵内，填料涵内加装密封材料，与内管外壁形成密封面；
密封单元与活动环板之间环形空腔形成密封腔，在波纹外侧的为外密封腔，内侧的为内密封腔。
外密封腔内加注丙三醇类导热防腐液体。
防径向窜动单元包括内管的外壁固定一沿内管轴向布置的凹型导槽，在外套管开孔安装内螺纹底座，还包括一端头带有球座的顶杆，顶杆通过外螺纹与内螺纹底座连接，球座吸附刚性滚珠，刚性滚珠位于凹型导槽内。顶杆与外套管通过内螺纹底座内的密封垫形成密封。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
（1）通过内环板和顶杆设计，可有效缓解横向窜动和盲板力对补偿器造成的损坏。
（2）全封闭腔体设计，杜绝不锈钢波纹腐蚀，使用寿命有效延长。
（3）实现补偿器在线检测和物联化远程管理。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图；
图2是本发明的局部剖面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图作具体说明。
本实施例主要是以外压式补偿器为例，介质流过补偿器时，波纹外壁不断受到介质冲刷，杂质会加快波纹磨损，高盐水等介质会产生波纹腐蚀。同时，在盲板力的作用下，对波纹10和环板易造成损坏。
如图1和图2所示，防径向串动智能复合型波纹补偿器，包括同轴线安装的在内管3、外套管8；
在内管3、外套管8之间环形空间依次设有固定环板12、密封单元1、防径向串动单元2、活动环板4，在内管3、外套管8的末端设有预拉紧装置15；波纹10位于所述的防径向串动单元2、活动环板4之间，并固定安装在内管3外壁与活动环板4内圆；固定环板12内圆延长管、内管3上开设有导流口11；外套管8上设有密封损坏报警器9；内管3末端设有最大拉伸量警报器5、最大压缩量报警器6；活动环板4上安装有补偿器漏水警报器7；
密封单元1与活动环板4之间环形空腔形成密封腔，在波纹10外侧的为外密封腔13，内侧的为内密封腔14；
密封单元1为包括环板101和夹紧压板102，环板101外圆周与外套管8内壁密封焊接固定，夹紧压板102之间形成环形的填料涵，环板101内圆周插入填料涵内，填料涵内加装密封材料103，与内管3外壁形成密封面；热应力使内管3带动波纹10产生轴向拉伸，密封作用可保证环板101滑动时介质不会进入波纹10外侧。
外密封腔13内加注丙三醇类导热防腐液体。
密封单元1的设计，使波纹10外侧与外套管8形成了完全封闭的外密封腔13，实现波纹10与介质的完全隔离，一方面可使盲板力完全作用在环板101，即使造成环板101损坏，也不会造成活动环板4损害，形成介质外漏；另一方面即使波纹10出现故障时，密封的作用可控制介质大量进入内密封腔14内，并从波纹10内侧溢出，此种方法能够实现波纹10损坏只会有小部分介质溢出，可以保证管网临时运行。为防止不锈钢波纹10腐蚀和热形变，可在外密封腔13内加注丙三醇类导热防腐液体。
当然，考虑管径尺寸大小和方便检修，环板101与外套管8固定可以采用焊接或螺栓连接等多种方式。密封材料103可以根据工作温度采用石墨、橡胶等材料，亦可通过在环板101内部，沿径向钻多个导流孔至填料涵，并在补偿器出口端引一导流管至导流孔，利用补偿器出口压力作用，增加密封性能。
防径向窜动单元2包括内管3的外壁固定一沿内管3轴向布置的凹型导槽204，在外套管8开孔安装内螺纹底座201，还包括一端头带有球座的顶杆202，顶杆202通过外螺纹与内螺纹底座201连接，球座吸附刚性滚珠203，刚性滚珠203位于凹型导槽204内。顶杆202与外套管8通过内螺纹底座201内的密封垫形成密封。
工作时，管线在热应力的作用下，内管3沿轴向移动，顶杆202控制刚性滚珠203在凹型导槽204滚动，顶杆202的插入深度控制径向窜动量。如内管3在轴向位移时发生径向窜动，可通过顶杆202消解伸缩器横向和角向作用力。当然，该装置是沿外套管8外圆周均匀布置的，最少是三个，管径较大时可布置多个，当内管3较长时亦可沿外套管8轴向进行多排布置。
其中：波纹10允许拉伸量L2，允许压缩量L3，凹型导槽204凹槽的最小长度L1为L2、L3之和。凹型导槽204与环板101密封单元最小间隔长度为L2。密封单元1距离内管3管头最小长度为L3。
内管3设有导流口11，减小介质湍流对环板101的冲刷，导流口11与内管3夹角控制在八度内，以较小补偿器压降。导流口11与输出侧固定管的管头距离最小长度为L2。
补偿器的监控是在外套管8安装压力检测装置9，当密封单元1密封破坏时，波纹10外壁和外套管8间的外密封腔13会因介质的进入导致压力升高，过限时动作报警。在活动环板4开孔安装漏水检测装置7，当波纹10破损发生介质泄露时，波纹10内壁和内管间的内密封腔14会因存在介质产生漏水报警。如压力报警而无泄露报警，可以判断密封单元1密封损坏报警；如无压力报警而泄露报警，可以判断波纹10损坏；如压力和泄露同时报警，可以判断补偿器故障。在输入端管道安装电磁接近开关即最大拉伸警报器5、最大压缩报警器6，当补偿器拉伸量达到允许限值时，最大拉伸警报器5因与活动环板靠近而动作报警，可以判断波纹10拉伸到极限；当补偿器因降温导致压缩量达到允许限值时，最大压缩报警器6因与预拉紧装置15的固定板靠近而动作报警，可以判断波纹10压缩到极限。
通过安装有NB通讯模组的PCB线路板，将压力信号、漏水、限位信号接入线路板，电源由电池支持。通讯模组按上述逻辑对补偿器运行状态进行判别，并依MQTT物联协议，以无线通讯方式将信息上报至管理平台。

Claims (5)

1.防径向串动智能复合型波纹补偿器，包括同轴线安装的在内管（3）、外套管（8）；其特征在于，在内管（3）、外套管（8）之间环形空间依次设有固定环板（12）、密封单元（1）、防径向串动单元（2）、活动环板（4），在内管（3）、外套管（8）的末端设有预拉紧装置（15）；波纹（10）位于所述的防径向串动单元（2）、活动环板（4）之间，并固定安装在内管（3）外壁与活动环板内圆；固定环板（12）的延长管、内管（3）上开设有导流口（11）；外套管（8）上设有密封损坏报警器（9）；内管（3）末端设有最大拉伸量警报器（5）、最大压缩量报警器（6）；活动环板（4）上安装有补偿器漏水警报器（7）。
2.根据权利要求1所述的防径向串动智能复合型波纹补偿器，其特征在于，所述的密封单元（1）包括环板（101）和夹紧压板（102），环板（101）外圆周与外套管（8）内壁焊接固定，夹紧压板（102）之间形成环形的填料涵，环板（101）内圆周插入填料涵内，填料涵内加装密封材料（103），与内管（3）外壁形成密封面；
密封单元（1）与活动环板（4）之间环形空腔形成密封腔，在波纹（10）外侧的为外密封腔（13），内侧的为内密封腔（14）。
3.根据权利要求2所述的防径向串动智能复合型波纹补偿器，其特征在于，所述的外密封腔（13）内加注丙三醇类导热防腐液体。
4.根据权利要求1所述的防径向串动智能复合型波纹补偿器，其特征在于，所述的防径向窜动单元（2）包括内管（3）的外壁固定一沿内管（3）轴向布置的凹型导槽（204），在外套管（8）开孔安装内螺纹底座（201），还包括一端头带有球座的顶杆（202），顶杆（202）通过外螺纹与内螺纹底座（201）连接，球座吸附刚性滚珠（203），刚性滚珠（203）位于凹型导槽（204）内。
5.顶杆（202）与外套管（8）通过内螺纹底座（201）内的密封垫形成密封。
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