CN201368278Y - 耐压精密旋转补偿器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种耐压精密旋转补偿器，属于热力管道补偿装置的技术领域。包括内管1、轴心扶正环2、钢球3、填料压帽4、柔性石墨填料5、密封外套管6、外套管内承压台7、钢球8、内管凸外环9、复合密封环10、变径管承台11与变径延伸管12组成，其中：密封外套管6伸入填料压帽4U型口内，填料压帽4U型口另一端外侧顶抵轴心扶正环2，密封外套管6与变径管承台11结构为密封外套管6的一端顺直插入与变径管承台11的外端口与变径管承台11焊接连接并延伸构成变径延伸12。内管凸外环9端面与变径管承台11之间设有加筋的复合密封环10。变径延伸管12延伸部位为直管段。采用这样的结构便于与管道连接焊缝的质量检测，具有密封可靠、精度高，摩擦系数、自身扭距小，抗弯能力、承压能力强，压力损失小，介质流向不受限，性能优良，管道运行安全可靠的特点。

Description

耐压精密旋转补偿器

技术领域

本发明涉及一种耐压精密旋转补偿器，属于热力管道补偿装置的技术领域，具体说属于石油、化工、轻工、热力、冶金等行业中使用的热力管道补偿装置结构的技术领域。

背景技术

热力管道因传输的介质温度变化，必然引起管道的热胀冷缩，管道伸缩变形是以不利于管道安全运行的轴向推力或轴向位移形式出现。常规情况下，热力管道中都设有管道补偿装置以吸收或补偿管道变形。现有技术的管道补偿器有多种结构形式，都具有吸收或补偿管道变形的能力，其中，旋转补偿器性能最突出。目前市场上最具有代表性的旋转补偿器产品有：

中国专利号ZL02258709.8改进的旋转补偿器

中国专利号ZL200520074933.1免维护旋转补偿器，

中国专利号ZL200720128801.1精密旋转补偿器

中国专利号ZL200720033902.0地埋式免维护旋转补偿器

上述几种产品技术尽管结构有所不同，都具有补偿量大，布置灵活等特点，但还是存在不足：

中国专利号ZL02258709.8改进的旋转补偿器存在不足：

1.内管与变径管的接合部位间隙过大，流体介质运动中在该部位会产生涡流，增加了流体介质的压力损失。

2.内管与变径管的接合部位介质流向受到约束。

3.填料法兰内环凹槽内的钢球与内管外侧为线型接触，接触面过小，加上钢球与内管外侧存在一定间隙，轴心扶正功效差。

4.填料法兰内环凹槽内钢球与外套管内承压台、内管外环之间的钢球两者之间距离过小，轴心控制差，容易造成内管在旋转运动时自身扭距过大，无法承受旋转运动中横向扭力和管道热膨胀的巨大盲板力，造成对填料的偏心磨，形成流体介质泄漏通道。

5.变径管延伸部位为曲线型管段，该部位与管道连接的焊缝无法进行正常的质量检测。

中国专利号ZL200520074933.1免维护旋转补偿器，

中国专利号ZL200720128801.1精密旋转补偿器

中国专利号ZL200720033902.0地埋式免维护旋转补偿器

以上三个产品存在不足：

1.外管尾端的变径管为台阶式，产品组装时工艺复杂而且只能是单面焊接，承压力及结构应力较差。

2.弹簧压紧法兰、填料压盖法内圈不放钢珠的话，要保证内管轴心度只能把法兰内圈与内管外圈间的间隙控制在最小范围内，虽轴心度得到了保证但会形成相互旋转时摩阻过大，加上外套管内承压台与内管外环间的滚动环虽然呈线型接触，摩阻也较大。这样在热补偿运行时容易造成因定点钢梁变形，甚至造成管道拱起及管道焊接部位爆裂。

3.外管尾端台阶式变径内侧腔内压力通道明显，造成压力对柔性石墨填料的直接冲击。由于采用的是单一密封方式直接降低了密封材料的耐久性。

发明内容

本发明提供一种耐高压精密旋转补偿器。以实现解决现有技术中旋转补偿器的轴心度不精确、自身扭距、摩擦系数过大，密封形式单一，流体介质及介质流向受限、结构造成增加压力损失等问题，并同时消除了内压力对密封填料的直接冲击，提高密封材料耐久性问题的目的。

为达到上述目的本发明的技术方案是：

一种耐压精密旋转补偿器包括内管、轴心扶正环、钢球、填料压帽、柔性石墨填料、密封外套管、外套管内承压台、钢球、内管凸外环、复合密封环、变径管承台与变径延伸管组成。其中：填料压帽形状为U型横位，密封外套管上凸设外套管内承压台，内管凸外环设于内管上，柔性石墨填料置于内管与密封外套管之间，其一端面抵持外套管内承压台，另一端面抵持填料压帽U型开口一端；密封外套管伸入填料压帽U型口内，填料压帽中相对U型开口端的另一端外侧顶抵轴心扶正环，密封外套管与变径管承台结构为密封外套管的一端顺直插入与变径管承台端口对接，且两端口焊接连接并延伸构成变径延伸管，变径延伸管延伸部位为直管段；内管凸外环一侧端面与内管外环和密封外套管的一端内侧及变径管承台围覆结合自然形成的一直角区域内设有由柔性石墨填料内加筋结构构成的复合密封环；内管凸外环与外套管内承压台之间设有钢球；轴心扶正环设于内管外侧，内管外侧与轴心扶正环内侧为精加工紧密结合，轴心扶正环与填料压帽之间设有钢球。

该填料压帽与密封外套管采用螺纹紧扣连接。

该变径延伸管变径部位只是外径变化，未变径部位内径与内管内径相同，同轴对应对接且两者之间端面间隙为3mm-6mm。

该柔性石墨填料和复合密封环分别位于外套管内承压台和内管凸外环的两侧且外套管内承压台和内管凸外环各有一侧端面接触。

该复合密封环内筋为金属、金属丝或碳纤维，截面形状为圆形、方形、三角形、多角形或矩形。

该内管凸外环呈矩形截面，其环端面与外套管内承压台根部之间顶设有钢球，钢球与内管凸外环、外套管内承压台和密封外套管滑动接触。

该复合密封环与内管凸外环、变径管承台之间呈顶抵接触。

该复合密封环内环紧扣内管外环，复合密封环外环顶抵密封外套管内侧该轴心扶正环嵌入填料压帽一侧端面。

该轴心扶正环外环端面一侧设凹部，所述凹部与填料压帽结合部之间设有钢球。

采用本发明的技术方案由于包括内管、轴心扶正环、填料压帽、外套管、变径管和密封材料，内管与外管之间的腔内装有柔性石墨填料。柔性石墨填料一端面抵持外套管内承压台，柔性石墨填料的另一端面装有填料压帽，填料压帽与外套管一端采用螺纹紧扣连接，轴心扶正环外侧与填料压帽之间设有钢球、内管外环端面与外套管内承压台和密封外套管内侧端角之间设有钢球。在所述的外套管承压台的一端顺直插入变径管承台的外端口与变径管承台焊接连接。变径管内径与内管内径相同，两者之间端面间隙小，特别是变径部位只是外径变化，变径管承台内径与内管内径相同，同轴对应似一根管，这样的结构大大提高了承压能力，并消除了压力损失。变径延伸管延伸部位为直管段，便于与管道连接焊缝的检测，其钢球起到内管限位和轴心度控制，减小摩阻三重功效。其轴心扶正环与内管外侧紧密结合，而且与钢球轴心控制的间距长，轴心控制精确。内管凸外环一侧端面与内管外环和变径管承台与密封外套管的内侧结合自然形成的一直角区域内设有复合密封环；密封性能更好。采用本技术方案便于与管道连接焊缝的质量检测，具有精度高，摩擦系数、自身扭距小，抗弯能力、承压能力强，密封可靠，压力损失小，介质流向不受限，性能优良，管道运行安全可靠的特点。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明局部放大结构示意图。

附图标记说明：

1.内管、2.轴心扶正环、3.钢球、4.填料压帽、5.柔性石墨填料、6.密封外套管、7.外套管内承压台、8.钢球、9.内管凸外环、10.复合密封环、11.变径管承台、12.变径延伸管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案详细描述如下。

如图1、图2所示为本发明结构示意图和局部放大示意图，从图中可看出耐压精密旋转补偿器由内管1、轴心扶正环2、钢球3、填料压帽4、柔性石墨填料5、密封外套管6、外套管内承压台7、钢球8、内管凸外环9、复合密封环10，变径管承台11、变径延伸管12组成。其中：密封外套管6上设外套管内承压台7，外套管内承压台7截面形状可为矩形；内管凸外环9设于内管1上靠近端口处，内管凸外环9截面形状为矩形。密封外套管6套附在内管1上，填料压帽4的形状为U型横位，U型开口一侧为长短端，另一侧外端面有一朝向内管1方向的凹部，轴心扶正环2可嵌入或沉入该凹部内；密封外套管6伸入填料压帽4U型口内并分别与U型侧的长短端有重叠部分。柔性石墨填料5置于内管1与密封外套管6之间，柔性石墨填料5端面抵持外套管内承压台7，柔性石墨填料5另一端面抵持填料压帽4U型一端或U型短端，填料压帽4相对U型开口另一端外侧顶抵轴心扶正环2，密封外套管6与变径管承台11结构为密封外套管6的一端顺直插入并对顶变径管承台11的外端口，其对顶接触端分别设有便于焊接的倒角，对接后与变径管承台11通过焊接连接并延伸构成变径延伸管12。内管1根部外环与内管凸外环9端面和密封外套管6的内侧与变径管承台11结合自然形成的一空间区域或直角区域内设有复合密封环10，相当于复合密封环10左右被内管凸外环9和变径管承台11夹持，上下被内管1和密封外套管6夹持；复合密封环10为由柔性石墨填料内加筋结构构成，即外覆柔性石墨填料内加筋，内筋为金属、金属丝或碳纤维等，内筋截面形状为圆形、方形、三角形、多角形或矩形等刚体结构。内管1与变径管承台11接缝处为同内径，两者同轴对应，变径延伸管12延伸部分为直管，与内管1同轴的直管结构；轴心扶正环2设于内管1外侧，内管1外侧与轴心扶正环2内侧为精加工紧密配合，该轴心扶正环2内侧与内管1外侧可以焊接方式紧密配合。该轴心扶正环2外侧与填料压帽4结合部位设有钢球3，具体说轴心扶正环2环面端部设有一凹部使端部截面呈一缺口状，该凹部与填料压帽4之间设有钢球3，钢球3等于嵌在轴心扶正环2上并埋入填料压帽4凹部内，钢球可滑动。该填料压帽4U型长端内侧设螺纹，例如内螺纹；密封外套管6端部外侧设螺纹，例如外螺纹；填料压帽4与密封外套管6采用螺纹紧扣连接。该变径延伸管12内、外径与内管1内、外径相同，变径延伸管12外径延伸至与变径管承台11结合处止，之后开始变径，通过变径管承台11部分和密封外套管6部分套附在内管1外侧，因此说变径部位只是外径变化，未变径部位(变径管承台11)内径与内管1内径相同，变径管承台11外径与密封外套管6相同，内管1与变径延伸管12同轴对应对接且两者结合处之间端面间隙为3mm-6mm。变径延伸管12延伸部位为直管段；所述的柔性石墨填料5和复合密封环10分别位于外套管内承压台7和内管凸外环9的两侧且外套管内承压台7和内管凸外环9各有一侧端面接触，实际上从左至右位置依次为柔性石墨填料5、外套管内承压台7、内管凸外环9及复合密封环10顺序排列。

该内管凸外环9呈矩形截面，其环端面与外套管内承压台7根部之间顶设有钢球8，钢球8与内管凸外环9、外套管内承压台7和密封外套管6滑动接触，实际上内管凸外环9环端部设一呈凹部(比如直角的凹部)，钢球8可半沉入此凹部，钢球的另一半与外套管内承压台7根部与密封外套管6连接处自然形成的弧度接触，相当于钢球8被内管凸外环9、外套管内承压台7和密封外套管6顶抵住。同时该复合密封环10与内管凸外环9、变径管承台11之间呈顶抵接触，该复合密封环10内环紧扣内管1外环，复合密封环10外环顶抵密封外套管6内侧。

本发明的技术方案在实施时由于内管1与密封外套管6之间的腔内装有柔性石墨填料5。柔性石墨填料5端面抵持外套管内承压台7，柔性石墨填料5的另一端面装有填料压帽4，填料压帽4与密封外套管6一端采用螺纹紧扣，轴心扶正环2外侧与填料压帽4之间设有钢球3，内管1根部外环与内管凸外环9端面和密封外套管6的内侧与变径管承台11结合自然形成的一直角区域内设有复合密封环10，变径延伸管12顺延变径管承台11及密封外套管6与填料压帽4套附通过螺纹形成连接，这种结构形式使：

1、所述的变径延伸管12内径与内管1内径相同，两者之间端面间隙小、同轴对应似一根管。

2、所述的钢球3、钢球8起到内管1限位、和轴心度控制和减小摩阻三重功效。

3、所述的轴心扶正环2与内管1外侧紧密结合，而且与钢球8轴心控制的间距长，轴心控制精确。

4、所述的内管凸外环9外环面与外套管内承压台7和密封外套管6内侧端角之间设有钢球8直接抵持密封外套管6内壁。

5、所述的内管1外环与内管凸外环9端面和密封外套管6内侧与变径管承台11形成的空间之间设有复合密封环10。

6、所述的变径延伸管12延伸部位为直管段，更便于与管道连接焊缝的检测。

7、所述的便于与管道连接焊缝的质量检测，具有精度高，摩擦系数、自身扭距小，抗弯能力、承压能力强，密封可靠，压力损失小，介质流向不受限，性能优良，管道运行安全可靠的特点。

Claims (10)

1.一种耐压精密旋转补偿器包括内管(1)、轴心扶正环(2)、钢球(3)、填料压帽(4)、柔性石墨填料(5)、密封外套管(6)、外套管内承压台(7)、钢球(8)、内管凸外环(9)、复合密封环(10)、变径管承台(11)与变径延伸管(12)组成，其特征在于：填料压帽(4)形状为U型横位，密封外套管(6)上凸设外套管内承压台(7)，内管凸外环(9)设于内管(1)上，柔性石墨填料(5)置于内管(1)与密封外套管(6)之间，其一端面抵持外套管内承压台(7)，另一端面抵持填料压帽(4)U型开口一端；密封外套管(6)伸入填料压帽(4)U型口内，填料压帽(4)中相对U型开口端的另一端外侧顶抵轴心扶正环(2)，密封外套管(6)与变径管承台(11)结构为密封外套管(6)的一端顺直插入与变径管承台(11)端口对接，且两端口焊接连接并延伸构成变径延伸管(12)，变径延伸管(12)延伸部位为直管段；内管凸外环(9)一侧端面与内管(1)外环和密封外套管(6)的一端内侧及变径管承台(11)围覆结合自然形成的一直角区域内设有由柔性石墨填料内加筋结构构成的复合密封环(10)；内管凸外环(9)与外套管内承压台(7)之间设有钢球(8)；轴心扶正环(2)设于内管(1)外侧，内管(1)外侧与轴心扶正环(2)内侧为精加工紧密结合，轴心扶正环(2)与填料压帽(4)之间设有钢球(3)。

2.根据权利要求1所述的耐压精密旋转补偿器，其特征在于该填料压帽(4)与密封外套管(6)采用螺纹紧扣连接。

3.根据权利要求1所述的耐压精密旋转补偿器，其特征在于该变径延伸管(12)变径部位只是外径变化，未变径部位内径与内管(1)内径相同，同轴对应对接且两者之间端面间隙为3mm-6mm。

4.根据权利要求1所述的耐压精密旋转补偿器，其特征在于该柔性石墨填料(5)和复合密封环(10)分别位于外套管内承压台(7)和内管凸外环(9)的两侧且外套管内承压台(7)和内管凸外环(9)各有一侧端面接触。

5.根据权利要求1所述的耐压精密旋转补偿器，其特征在于该复合密封环(10)内筋为金属、金属丝或碳纤维，截面形状为圆形、方形、三角形、多角形或矩形。

6.根据权利要求1所述的耐压精密旋转补偿器，其特征在于该内管凸外环(9)呈矩形截面，其环端面与外套管内承压台(7)根部之间顶设有钢球(8)，钢球(8)与内管凸外环(9)、外套管内承压台(7)和密封外套管(6)滑动接触。

7.根据权利要求1所述的耐压精密旋转补偿器，其特征在于该复合密封环(10)与内管凸外环(9)、变径管承台(11)之间呈顶抵接触。

8.根据权利要求1所述的耐压精密旋转补偿器，其特征在于该复合密封环(10)内环紧扣内管(1)外环，复合密封环(10)外环顶抵密封外套管(6)内侧

9.根据权利要求1所述的耐压精密旋转补偿器，其特征在于该轴心扶正环(2)嵌入填料压帽(4)一侧端面。

10.根据权利要求1所述的耐高压精密旋转补偿器，其特征在于该轴心扶正环(2)外环端面一侧设凹部，所述凹部与填料压帽(4)结合部之间设有钢球(3)。

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