CN116557670A - 一种弹性减振的波纹管装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种弹性减振的波纹管装置，包括本体，所述本体上依次为第一圆筒段、能够轴向伸缩的轴向波纹段以及第二圆筒段，所述轴向波纹段的端部连接有径向延伸部，所述径向延伸部为波纹状结构，所述径向延伸部的内外两侧分别焊接所述轴向波纹段以及第二圆筒段，所述轴向波纹段以及第二圆筒段的材质不同，该弹性减振的波纹管装置在轴向波纹段一端连接有可吸收周向膨胀量的径向延伸部，利用径向延伸部套接在管道外径上，解决两个异种材料部件在高温条件下，由于线膨胀系数不同，引起的周向膨胀量不一致对管道密封性和安全性产生影响的问题。

Description

一种弹性减振的波纹管装置

技术领域

本发明涉及波纹管技术，具体说，涉及一种弹性减振的波纹管装置。

背景技术

波纹管是一种外型像规则的波浪样的管材，常用的金属波纹管有碳钢的，和不锈钢的，也有钢质衬塑的、铝质的等等，主要用于需要很小的弯曲半径非同心轴向传动，或者不规则转弯、伸缩，或者吸收管道的热变形等，或者不便于用固定弯头安装的场合做管道与管道的连接，或者管道与设备的连接使用，也常用于核反应堆水池的堆腔密封套中，用于补偿土建安装、现场焊接变形等带来的误差，以及地震工况下引起的过大的变形量，保证反应堆水池密封性不受破坏。

如中国专利申请号为CN202010547208.0，公开日期为2020.06.16，该发明申请公开了一种波纹管安装装置，其中波纹管两端均设置有法兰，波纹管安装装置包括两个固定板和间距调节组件，两个固定板分别可拆卸安装于两个所述法兰靠近所述波纹管一侧，两个所述固定板固定于所述间距调节组件的两端，所述间距调节组件用于调节两个所述固定板的间距，以调节所述波纹管长度，该发明申请固定板固定于法兰，通过间距调节组件调节两个固定板间距，以调节波纹管的长度，使之能够适应安装的预留间隙长度，然后进行波纹管的安装，安装完成之后卸下波纹管安装装置，以保证波纹管能够在使用过程中吸收轴向载荷和应力。

现有技术中波纹管的波纹段能够吸收管道中的轴向、横向和角向的位移量，无法吸收管道的周向膨胀量，在传输温度较高介质的管道中，由于管道材质与波纹管材质不同导致两者之间的周向膨胀量产生差异影响管道密封性和安全性。

发明内容

本发明的目的是提供一种弹性减振的波纹管装置，以解决现有技术中的上述不足之处。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种弹性减振的波纹管装置，包括本体，所述本体上依次为第一圆筒段、能够轴向伸缩的轴向波纹段以及第二圆筒段，所述轴向波纹段的端部连接有径向延伸部，所述径向延伸部为波纹状结构，所述径向延伸部的内外两侧分别焊接所述轴向波纹段以及第二圆筒段，所述轴向波纹段以及第二圆筒段的材质不同。

上述的一种弹性减振的波纹管装置，所述轴向波纹段与所述径向延伸部的材质不同。

上述的一种弹性减振的波纹管装置，所述第一圆筒段以及轴向波纹段为不锈钢材质，所述第二圆筒段与所述径向延伸部为碳钢材质。

上述的一种弹性减振的波纹管装置，所述第一圆筒段的径向尺寸为2000-7000mm之间。

上述的一种弹性减振的波纹管装置，所述第一圆筒段和第二圆筒段3的径向尺寸差介于1400-6400mm之间。

上述的一种弹性减振的波纹管装置，所述第一圆筒段远离轴向波纹段的一端位置被完全限位。

上述的一种弹性减振的波纹管装置，所述第一圆筒段设有预埋件，所述第一圆筒段设有预埋件，所述预埋件包括预埋板、定心环和调整环，所述预埋板一次浇筑在堆水池底部，所述定心环固定在预埋板上，所述调整环活动连接在定心环内部。

上述的一种弹性减振的波纹管装置，还包括调节机构，所述调节机构用于调节本体的长度。

上述的一种弹性减振的波纹管装置，所述调节机构包括第一连接筒、第一定位环和调节螺栓，所述第二圆筒段端部设有圆台部，所述第二圆筒段一端的所述圆台部动密封地连接在所述第一连接筒内部，所述第一定位环滑动套接在所述第一连接筒上，所述第一连接筒上设有限位部，所述第一定位环与所述限位部之间通过弹簧弹性连接，所述调节螺栓一端固定连接在所述第一圆筒段表面，所述调节螺栓另一端贯穿所述第一定位环，所调节螺栓与所述第一定位环之间形成的贯穿孔直径大于所述调节螺栓的直径，所述调节螺栓上设有两个调节螺母，两个所述调节螺母设置在所述第一定位环两侧起到限位作用，所述第一连接筒沿着同一直径开设有两个第一通槽，所述第一通槽内滑动插接有第一限位块，所述第一限位块与所述第一圆筒段一端的所述圆台部弧形面接触，所述第一定位环中心孔壁上开设有两个第一竖向槽，所述第一竖向槽上下开通，所述第一竖向槽与所述第一通槽连通，所述第一竖向槽内部滑动连接有直角梯形块，所述第一限位块一个斜面与圆台部的母线平行，另一个斜面与所述直角梯形块的斜面平行，所述第一限位块处于所述圆台部与所述直角梯形块之间。

上述的一种弹性减振的波纹管装置，还包括分离机构，所述分离机构用于在所述轴向波纹段达到最大拉伸范围时将第一圆筒段固定的一端脱离。

本发明的有益效果在于：在波纹管一端连接有可吸收周向膨胀量的环形波纹部，利用环形波纹部套接在管道外径上，解决两个异种材料部件在高温条件下，由于线膨胀系数不同，引起的周向膨胀量不一致对管道密封性和安全性产生影响的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种弹性减振的波纹管装置的结构示意图；

图2为本发明另一实施例提供的一种弹性减振的波纹管装置结构示意图；

图3为本发明另一实施例提供的预埋件结构示意图；

图4为本发明再一实施例提供的一种弹性减振的波纹管装置下半部分剖开结构示意图；

图5为本发明再一实施例提供的一种弹性减振的波纹管装置中间部分剖开结构示意图；

图6为本发明再一实施例提供的限位部结构示意图；

图7为本发明再一实施例提供的一种弹性减振的波纹管装置部分结构示意图。

附图标记说明：

1-第一圆筒段；11-倒圆台部；2-轴向波纹段；3-第二圆筒段；31-圆台部；4-径向延伸部；51-预埋板；52-定心环；53-调整环；61-第一连接筒；611-第一限位块；612-限位部；62-第一定位环；621-直角梯形块；63-调节螺栓；71-第二连接筒；72-第二定位环；721-第二竖向槽；73-齿轮；74-第二限位块；75-分离板；76-挡板。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

如图1-7所示，本发明实施例提供的一种弹性减振的波纹管装置，包括本体，所述本体上依次为第一圆筒段1、能够轴向伸缩的轴向波纹段2以及第二圆筒段3，所述轴向波纹段2的端部连接有径向延伸部4，所述径向延伸部4为波纹状结构，所述径向延伸部4的内外两侧分别焊接所述轴向波纹段2以及第二圆筒段3，所述轴向波纹段2以及第二圆筒段3的材质不同。

具体的，本实施例提供的一种弹性减振的波纹管装置优选用于高温差的领域，如核电站内的换热液体的输送，进一步的为竖直安装在堆水池与压力容器之间的管道上，压力容器在堆水池下方，第一圆筒段1与堆水池底部的预埋管件通过法兰连接或者将第一圆筒段1直接浇筑在堆水池底部，第二圆筒段3与压力容器的筒体法兰连接，第二圆筒段3与压力容器的筒体材质相同，当发生地震或者地面沉降时，压力容器向下沉降或者晃动使压力容器与堆水池之间发生位移导致第二圆筒段3与第一圆筒段1之间产生轴向、横向和角向的位移时拉动轴向波纹段2变形，轴向波纹段2优选为奥氏体不锈钢的金属管并且金属管的管身沿着轴向方向切面为竖直波浪形，金属管能够转弯、伸缩，或者吸收管道的热变形，径向延伸部4材质优选为304L金属环且沿着轴向方向切面为水平波浪形在径向方向可收缩和拉伸，金属环外侧初始端与金属管末端内侧周向上焊接连接，轴向波纹段2用于吸收压力容器与堆水池之间的轴向、横向和角向位移量，当管道内流体温度过高时管道受热膨胀，由于第二圆筒段3与轴向波纹段2材质不同膨胀量也不相同，导致第二圆筒段3外径与轴向波纹段2内径之间的距离产生变化，径向延伸部4进行收缩或者扩张来吸收这个变化量。

在一个具体的实施例中，以径向延伸部4外直径4770mm，波长距离为110mm，壁厚5mm，设计压力为0.1Mpa的情况下进行变形实验，我们发现，径向延伸部4膨胀位移到达15mm时开始发生塑性变形，极限位移为25mm，该位移下水压0.15Mpa时保压30分钟不发生破坏和渗漏等现象，如此可以发现径向延伸部4具有一定的径向变形能力，根据热胀冷缩系简单计算可以得知，上述的15mm大于管道常用材料如不锈钢、碳钢在相同尺寸下在300度温差以内的变形差，也就是说，径向延伸部能够有效的应对核电站等领域高温差带来的不同材料间热胀冷缩带来的破坏和泄露问题。

本发明实施例的有益效果在于：在轴向波纹段2一端连接有可吸收周向膨胀量的径向延伸部4，第二圆筒段3通过径向延伸部4与轴向波纹段2连接，解决两个异种材料部件在高温条件下，由于线膨胀系数不同，引起的周向膨胀量不一致对管道密封性和安全性产生影响的问题。

本发明提供的再一个实施例中，优选的，所述第一圆筒段1以及轴向波纹段2为不锈钢材质，与堆水池底部预埋件材质相同防止受热膨胀量不一致导致泄露等问题，所述第二圆筒段3与所述径向延伸部4为碳钢材质，与堆水池下方的压力容器的连接筒体为同样材质。

本发明提供的再一个实施例中，优选的，所述第一圆筒段1的径向尺寸为2000-7000mm之间，优选的为4780mm（外直径尺寸）。

本发明提供的再一个实施例中，优选的，所述第一圆筒段1和第二圆筒段3的径向尺寸差介于1400-6400mm之间，第二圆筒段3优选的为4234mm（外直径尺寸）。

本发明提供的再一个实施例中，所述第一圆筒段1远离轴向波纹段2的一端位置被完全限位，第一圆筒段1固定连接在堆水池底部与堆水池连通。

本发明提供的再一个实施例中，完全限位依靠预埋件实现，所述第一圆筒段1设有预埋件，所述预埋件包括预埋板51、定心环52和调整环53，所述预埋板51一次浇筑在堆水池底部，所述定心环52固定如焊接在预埋板51上，所述调整环53活动连接在定心环52内部。

具体的，预埋板51一次浇筑在堆水池底部，将第一圆筒段1一端的连接法兰与调整环53表面贴合，通过调节调整环53在定心环52内活动来将第一圆筒段1调节至水平后先固接如焊接调整环53、定心环52以及连接法兰，随后进行二次浇筑将第一圆筒段1一端的法兰与调整环53之间完全密封固定，利用调整环53解决了堆水池底部因建筑浇筑误差导致不平影响第一圆筒段1安装的问题。

本发明提供的再一个实施例中，还包括调节机构，所述调节机构用于调节本体的长度便于安装。

本发明提供的再一个实施例中，所述调节机构包括第一连接筒61、第一定位环62和调节螺栓63，所述第二圆筒段3端部设有圆台部31，所述第二圆筒段3一端的所述圆台部31动密封地连接在所述第一连接筒61内部，圆台部31在第二圆筒段3内下行程被限制，所述第一定位环62滑动套接在所述第一连接筒61上，所述第一连接筒61上设有限位部612，所述第一定位环62与所述限位部612之间通过弹簧弹性连接，所述调节螺栓63一端固定连接在所述第一圆筒段1外表面的径向凸出环上，所述调节螺栓63另一端贯穿所述第一定位环62，所调节螺栓63与所述第一定位环62之间形成的贯穿孔直径大于所述调节螺栓63的直径，当第一定位环62发生横向或者角向位移时，调节螺栓63可在贯穿孔内活动，所述调节螺栓63上设有两个调节螺母，两个所述调节螺母设置在所述第一定位环62两侧起到限位作用，所述第一连接筒61沿着同一直径开设有两个第一通槽，所述第一通槽内滑动插接有第一限位块611，所述第一限位块611与所述第一圆筒段1一端的所述圆台部31弧形面接触，所述第一定位环62中心孔壁上开设有两个第一竖向槽（第一竖向槽上下开通），两个所述第一竖向槽与两个所述第一通槽一一对应连通，所述第一竖向槽内部滑动连接有直角梯形块621，直角梯形块621在第一竖向槽内竖直方可滑动且下行程被限制，第一限位块611为从上至下的切面为长度逐渐减小的近似平行四边形的板体且板体上下为平面两侧为斜面两个斜面不平行，第一限位块611的一个斜面与圆台部31的母线平行，另一个斜面与直角梯形块621的斜面平行。

具体的，本实施例中第一连接筒61为碳钢材质，直接与第一连接筒61接触的部件均为碳钢材质，弹簧被压缩至最大程度时限位部612向下移动的距离达到最大，此时的轴向波纹段2达到最大拉伸值，圆台部31包括相连的锥台部和圆筒部，锥台部的底部连接在圆筒部的顶部，圆柱的高大于第一通槽的高度，圆筒部动密封的滑动连接在第一连接筒61的内壁上，圆台部31在第一连接筒61内移动时其圆柱部分始终能够将第一通槽覆盖，防止第一通槽与第一限位块611位置处漏液。

具体的，将第一圆筒段1预埋在堆水池底部，第一连接筒61与压力容器的筒体法兰连接，第一连接筒61、第一限位块611和直角梯形块621之间呈相互锁定状态能够整体移动，当发生地震时，若第一连接筒61随着压力容器筒体向上拱起，第一连接筒61带动第一限位块611和直角梯形块621同时向上移动压缩轴向波纹段2进行缓冲，若第一连接筒61随着压力容器筒体向下沉降拉伸，此时第一连接筒61上的第一限位块611也向下移动与直角梯形块621表面产生间隙，第一限位块611在圆台部31的挤压下将沿着第二圆筒段3的径向向外移动，此时轴向波纹段2保持不动或者轻微伸长，当第一限位块611向外到达最大行程位置（圆台部31底部的最大挤压位置）时将卡在第二圆筒段3表面，第一连接筒61将带动第二圆筒段3向下移动从而拉伸轴向波纹段2，当第一连接筒61上的限位部612将弹簧完全压缩时达到最大拉伸长度此时第一连接筒61无法再向下移动，随后第一连接筒61可能恢复至原来的位置或者无法完全恢复至原来位置使得第一连接筒61永久性伸长（由于地面下沉情况无法预估可能完全复位也可能无法复位到初始位置），若第一连接筒61恢复至初始位置，第二圆筒段3与第一限位块611自主恢复至初始位置，若第一连接筒61永久性伸长，此时第一连接筒61上的第一限位块611也无法恢复至初始位置从而与直角梯形块621之间产生间隙，使得第二圆筒段3能够向上将第一限位块611向外挤压从而再向上移动一段距离恢复至初始位置，使得轴向波纹段2能够恢复自然长度使得轴向波纹段2长期保持自然长度，提高了轴向波纹段2的使用寿命。

本发明实施例的有益效果在于：在未发生地面沉降或者地震时，第二圆筒段3锁定在第一连接筒61内某一位置，减小了第二圆筒段3在第一连接筒61内的动磨损提高密封性和本体的稳定性，在发生异常情况下第一连接筒61发生位移且无法恢复时（这个位移可能是多次逐渐累积增大），第二圆筒段3自主改变自身在第一连接筒61内的初始位置进而保持轴向波纹段2不会被拉伸，提高了轴向波纹段2的使用寿命（若轴向波纹段2长期处于拉伸状态其伸缩能力会降低）。

本发明提供的再一个实施例中，还包括分离机构，所述分离机构用于在所述轴向波纹段2达到最大拉伸范围时将第一圆筒段1固定的一端脱离。

本发明提供的再一个实施例中，所述分离机构包括第二连接筒71、第二定位环72、齿轮73、第二限位块74、分离板75和挡板76，所述第一圆筒段1端部设有倒圆台部11，所述倒圆台部11动密封地连接在所述第二连接筒71内部，所述倒圆台部11上行程被限位，所述第二连接筒71沿着同一直径开设有两个第二通槽，所述第二通槽内滑动插接有第二限位块74，所述第二限位块74与所述倒圆台部11弧形面接触，所述第二定位环72固定套接在所述第二连接筒71上，所述第二定位环72中心孔壁上开设有两个第二竖向槽721，两个所述第二竖向槽721分别与两个所述第二通槽一一对应连通，所述第二限位块74伸入所述第二竖向槽721内，所述第二竖向槽721内设有复位弹簧用于对第二限位块74进行复位，所述调节螺栓63转动连接在所述第二定位环72上，所述齿轮73固定套接在所述调节螺栓63上，所述第二限位块74上设有齿条，所述齿条与所述齿轮73啮合，所述分离板75固定在所述调节螺栓63上，挡板76沿着朝向分离板75的方向可转动，远离分离板75的方向被限制转动，限位部612表面开设有凹槽，挡板76两端设有连接杆，挡板76通过连接杆转动连接在限位部612上的凹槽内，连接杆上套有扭力弹簧用于对挡板76进行复位，挡板76与分离板75的初始位置呈相互叠放状态，扭力弹簧对挡板76产生的扭矩小于第二限位块74对调节螺栓63产生的扭矩。

具体的，倒圆台部11与圆台部31结构相同以保证第二通槽位置处不会漏液，限位部612上的挡板76上表面到达分离板75下表面时限位部612所移动的距离为轴向波纹段2的最大拉伸长度，当发生地表沉陷或者地震时，第一连接筒61随着压力容器筒体向下沉降拉伸，此时第一连接筒61上的限位部612压缩弹簧向下移动，当限位部612上的挡板76上表面到达分离板75下表面时轴向波纹段2达到最大拉伸长度，挡板76与分离板75脱离，调节螺栓63转动不受限制，若此时第一连接筒61继续拉伸，第一圆筒段1端部的倒圆台部11开始向下移动挤压第二限位块74但不会脱离第二限位块74，第二限位块74在第二竖向槽721内水平移动从而带动齿条在齿轮73上移动带动调节螺栓63转动，使得轴向波纹段2向下移动扩大了轴向波纹段2的伸缩范围，起到保护作用（与分离板75分离后的挡板76向下可继续移动的距离小于倒圆台部11在第二限位块74表面向下移动的距离），当弹簧压缩到最大程度时第一连接筒61达到最大拉伸长度（弹簧压缩到最大程度时的压缩长度也为挡板76和限位部612的最大移动距离），随后第一连接筒61开始复位当第一连接筒61恢复至原始位置或者未恢复，第二限位块74在复位弹簧的作用下向第一连接筒61内移动将第一圆筒段1顶起使其恢复至原始位置同时第二限位块74在复位的过程中带动调节螺栓63转动带动分离板75转动复位，当分离板75经过挡板76位置时将挡板76拨开后回到初始位置。

本发明实施例的有益效果在于：当轴向波纹段2在安全范围内伸缩时，第一圆筒段1被限制在第一连接筒61内的固定位置不动，减小了第一圆筒段1在第一连接筒61内的动磨损提高密封性，当轴向波纹段2超过其可伸缩范围时，第一圆筒段1可向下移动一段距离提高轴向波纹段2的伸缩范围保护了轴向波纹段2。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种弹性减振的波纹管装置，包括本体，所述本体上依次为第一圆筒段、能够轴向伸缩的轴向波纹段以及第二圆筒段，其特征在于，所述轴向波纹段的端部连接有径向延伸部，所述径向延伸部为波纹状结构，所述径向延伸部的内外两侧分别焊接所述轴向波纹段以及第二圆筒段，所述轴向波纹段以及第二圆筒段的材质不同。

2.根据权利要求1所述的一种弹性减振的波纹管装置，其特征在于，所述轴向波纹段与所述径向延伸部的材质不同。

3.根据权利要求2所述的一种弹性减振的波纹管装置，其特征在于，所述第一圆筒段以及轴向波纹段为不锈钢材质，所述第二圆筒段与所述径向延伸部为碳钢材质。

4.根据权利要求3所述的一种弹性减振的波纹管装置，其特征在于，所述第一圆筒段的径向尺寸为2000-7000mm之间。

5.根据权利要求3所述的一种弹性减振的波纹管装置，其特征在于，所述第一圆筒段和第二圆筒段的径向尺寸差介于1400-6400mm之间。

6.根据权利要求3所述的一种弹性减振的波纹管装置，其特征在于，所述第一圆筒段远离轴向波纹段的一端位置被完全限位。

7.根据权利要求3所述的一种弹性减振的波纹管装置，其特征在于，所述第一圆筒段设有预埋件，所述预埋件包括预埋板、定心环和调整环，所述预埋板一次浇筑在堆水池底部，所述定心环固定在预埋板上，所述调整环活动连接在定心环内部。

8.根据权利要求3所述的一种弹性减振的波纹管装置，其特征在于，还包括调节机构，所述调节机构用于调节本体的长度。

9.根据权利要求8所述的一种弹性减振的波纹管装置，其特征在于，所述调节机构包括第一连接筒、第一定位环和调节螺栓，所述第二圆筒段端部设有圆台部，所述第二圆筒段一端的所述圆台部动密封地连接在所述第一连接筒内部，所述第一定位环滑动套接在所述第一连接筒上，所述第一连接筒上设有限位部，所述第一定位环与所述限位部之间通过弹簧弹性连接，所述调节螺栓一端固定连接在所述第一圆筒段表面，所述调节螺栓另一端贯穿所述第一定位环，所调节螺栓与所述第一定位环之间形成的贯穿孔直径大于所述调节螺栓的直径，所述调节螺栓上设有两个调节螺母，两个所述调节螺母设置在所述第一定位环两侧起到限位作用，所述第一连接筒沿着同一直径开设有两个第一通槽，所述第一通槽内滑动插接有第一限位块，所述第一限位块与所述第一圆筒段一端的所述圆台部弧形面接触，所述第一定位环中心孔壁上开设有两个第一竖向槽，所述第一竖向槽上下开通，所述第一竖向槽与所述第一通槽连通，所述第一竖向槽内部滑动连接有直角梯形块，所述第一限位块一个斜面与圆台部的母线平行，另一个斜面与所述直角梯形块的斜面平行，所述第一限位块处于所述圆台部与所述直角梯形块之间。

10.根据权利要求9所述的一种弹性减振的波纹管装置，其特征在于，还包括分离机构，所述分离机构用于在所述轴向波纹段达到最大拉伸范围时将第一圆筒段固定的一端脱离。