CN208886228U - 一种平移旋转综合补偿结构及热力管道 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种平移旋转综合补偿结构及热力管道，采用两个旋转补偿器和一个平移补偿器，并将一段热力管道改为总长相等的两段平行的热力管段，通过直角弯管转接设置使旋转补偿器与平移补偿器及热力管线走向成垂直角度安装，从而利用较少的线位移和角位移来补偿管道非常大的热变形伸长量。该补偿结构在充分发挥旋转补偿器优势的同时，补偿全过程中整个热力管道系统不产生任何因热变形引发的应力，工作可靠性高；平移补偿器的补偿距离远少于热力管道热伸长量，泄漏风险少；结构和过程简单灵活，能够适应复杂空间布线的施工环境。

Description

一种平移旋转综合补偿结构及热力管道

技术领域

本实用新型属于热力管道领域，具体涉及一种平移旋转综合补偿结构及热力管道。

背景技术

热力管道一般在常温状态安装，但其工作时的温度通常高达几百摄氏度，由于热力管道一般长度高达几百米以上，故会产生非常大的热变形。假设管长500m，常温25℃，工作温度 250℃，钢材线膨胀系数为1.2e^-5/℃；可计算得知其膨胀伸长量为500×(250-25)×1.2e^-5＝1.35m，如此大的伸长量必须采用补偿器补偿，否则会产生很大的内应力，造成管线泄漏、破损等诸多问题。

管道补偿器是通过补偿管道的热伸长防止热力管道升温时因热伸长或温度应力而引起的管道变形或破坏，是减小作用在阀件或支架结构上的作用力以及管壁应力的特殊管件。目前管道补偿器主要包括自然补偿器、波纹补偿器、套筒补偿器、球形补偿器和旋转补偿器：

(1)自然补偿器利用管道本身自然弯曲的弹性来吸收热变形，补偿距离较短，并且容易在补偿位置区域产生较大应力，它包括L形、Z形和补偿；

(2)波纹补偿器是用单层或多层薄金属管制成的具有轴向波纹管状的补偿设备，结构紧凑，占有空间少，但容易发生疲劳渗透，补偿距离短；

(3)套筒补偿器主要由外套、芯管和密封材料组成，补偿管道轴向伸缩，其在补偿距离过大是密封部位容易渗透；

(4)球形补偿器主要依靠球体的角位移来补偿管道一个或者多个方向上的轴向位移；

(5)旋转补偿器由变径管、内套管、密封座外套、柔性石墨填料、螺母螺栓压簧组合、填料压盖构成，并配有相应的滚珠。它成对使用通过角位移来补偿伸长量，由于它不改变原管道的伸长方向，得到较为广泛的应用，但两旋转补偿器之间的中间管道还需要承受小的变形值，可能存在应力集中。

热力管道的补偿效果如果满足以下几点则为最佳：有能力补偿工艺要求伸长距离，补偿过程不产生较大的热应力，尽量不改变原有管路走向，原有管线只承担轴向伸长的变形。以上几种补偿器存在各自的优缺点，无法全部满足需要，因此对各种补偿器的综合布置和有效运用很是重要。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种平移旋转综合补偿结构及热力管道，在满足补偿既有伸长量的同时，最大程度的消除热变形产生的应力。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种平移旋转综合补偿结构，包括两个旋转补偿器和一个平移补偿器，其中平移补偿器设置在横向管道上，横向管道的两端头各接有一个直角弯管，两个旋转补偿器对应与横向管道两端的直角弯管相接且与平移补偿器呈垂直布置。

进一步，两个旋转补偿器的另一端头各对应接有一个直角弯管。

进一步，旋转补偿器与直角弯管之间接有竖向管道。

进一步，平移补偿器为轴向型补偿器。

进一步，平移补偿器为方型补偿器、波纹管补偿器、套筒补偿器中任意一种。

一种热力管道，包括平移旋转综合补偿结构及两段平行的热力管段，两段平行的热力管段的相对端端头对应与平移旋转综合补偿结构的两直角弯管空置端相接，两段平行的热力管段与旋转补偿器垂直布置，两旋转补偿器与平移补偿器垂直布置。

本实用新型的有益效果在于：该补偿结构在充分发挥旋转补偿器优势的同时，补偿全过程中整个热力管道系统不产生任何因热变形引发的应力，工作可靠性高；平移补偿器的补偿距离远少于热力管道热伸长量，泄漏风险少；结构和过程简单灵活，能够适应复杂空间布线的施工环境，便于推广。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本实用新型提供如下附图进行说明：

图1为本实用新型的结构轴测图；

图2为本实用新型的结构轴测图；

图3为本实用新型的布置俯视图(常温)；

图4为图3的A向侧视图；

图5为本实用新型的补偿俯视图(工作温度)。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。

一种平移旋转综合补偿结构，包括两个旋转补偿器1、3和一个平移补偿器2，其中平移补偿器2设置在横向管道6上，横向管道6的两端头各接有一个直角弯管7b、7c，两个旋转补偿器2、3一端对应与横向管道6两端的直角弯管7b、7c相接且与平移补偿器2呈垂直布置。

该综合补偿结构中，平移补偿器2设置在两个旋转补偿器1、3之间，通过直角弯管7转接设置可使旋转补偿器1、3与热力管线走向(轴向)、以及旋转补偿器1、3与平移补偿器2间成垂直角度安装，这样的布置、组合形式可利用较少的线位移和角位移来补偿管道非常大的热变形伸长量。

作为上述方案的进一步改进，两个旋转补偿器1、3的另一端头各对应接有一个直角弯管 7a、7d。四个直角弯管7便于实现旋转补偿器1、3与平移补偿器2(或横向管道6)以及热力管段4、5间的垂直安装。具体的，横向管道6的长度根据两段平行的热力管段4、5间的距离设置。该综合补偿结构的布置先后顺序依次为：直角弯管7a，旋转补偿器1，直角弯管 7b，横向管道6，平移补偿器2，横向管道6，直角弯管7c，旋转补偿器3，直角弯管7d。为方便布置和工艺考虑，直角弯管7和旋转补偿器1、3之间也可布置竖向管道。

此处的平移补偿器2为轴向型补偿器，如方型补偿器、波纹管补偿器、套筒补偿器中任意一种。

一种带有上述平移旋转综合补偿结构的热力管道，包括平移旋转综合补偿结构及两段平行的热力管段4、5，两段平行的热力管段4、5的相对端端头对应与平移旋转综合补偿结构中的两直角弯管7a、7d空置端相接，两段平行的热力管段4、5(轴向)与旋转补偿器1、3(轴向)垂直布置，两旋转补偿器1、3(轴向)与平移补偿器2(轴向)垂直布置。两段平行的热力管段4、5与平移补偿器2之间没有位置布置要求。

以图1结构为例，该结构是将一段热力管道改为总长相等的两段平行管道(即热力管段 4和5)，热力管段4、5的相对端各与一个直角弯管7a、7d相接，两段平行的热力管段4、5轴线与两旋转补偿器1、3的轴线以及平移补偿器轴线/横向管道轴线互为垂直状态，这样的结构形式能同时实现线位移和角位移的补偿，可利用较少的变形位移补偿管道非常大的热变形伸长量。

需要说明的是：该平移旋转综合补偿结构的具体形式可根据热力管段4、5的位置进行调整：如图1所示，两热力管段4、5在旋转补偿器布置方向上的距离较近时，此时横向管道两端的直角弯管7b、7c的弯折朝向相同；如图2所示，两热力管段4、5在旋转补偿器布置方向上的距离较远时，此时直角弯管7b、7c的弯折朝向相反；但不论何种布设形式，均需保证两热力管段4、5轴线与旋转补偿器1、3轴线相垂直，两旋转补偿器1、3轴线与平移补偿器2轴线相垂直；而两热力管段4、5与平移补偿器2之间则根据具体情况可垂直或不垂直布置。

另外，上述中的横向管道和竖向管道是针对图1、图2所示方向而言，实际应用时不特定其空间位置，当两段平行的热力管段的重力方向上的距离远大于平面方向的距离时，整个结构可以做90度的旋转调整，此时横向管道为竖向布置，竖向管道为横向布置。

设两旋转补偿器间的距离为H，热力管道的热变形值为h，则中间管道的伸长量为ΔL ＝(H²+h²)^0.5-H，当H>5h时，ΔL可约等于h²/(2H)，即小于0.1h。即将原先需要补偿的伸长量缩小10倍。平移补偿器常温下长L0，工作温度下L1，其补偿量ΔL＝L1-L0，仅需补偿长度为 h²/(2H)，为原有补偿长度的十分之一以下(当H>5h时)。如原先补偿1.35m，则现在需要补偿0.135m。

该补偿结构的安装方法为：

(i)首先根据两固定支座之间热力管道的基本长度、安装温度(常温)和工作温度，确定热力管道的最大伸长量。

(ii)将热力管道分为两段平行的热力管段，根据现场空间布管情况，确定补偿器的安装位置和两热力管段间的间距，并根据热力管道的基本长度，分配两平行管道各自的长度。

(iii)根据最长伸长量和两段平行热力管段的间距确定旋转补偿器的额定补偿角度和平移补偿器的额定补偿长度，以此选型旋转补偿器和平移补偿器。

(iiii)两平行热力管段连接端设置90°直角弯管，连接旋转补偿器后再通过直角弯管和横向管道与平移补偿器完成连接。

该补偿结构在充分发挥旋转补偿器优势的同时，补偿全过程中整个热力管道系统不产生任何因热变形引发的应力，工作可靠性高；平移补偿器的补偿距离远少于热力管道热伸长量，泄漏风险少；结构和过程简单灵活，易于布置在复杂管路场所中，便于推广。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种平移旋转综合补偿结构，其特征在于：包括两个旋转补偿器和一个平移补偿器，其中平移补偿器设置在横向管道上，横向管道的两端头各接有一个直角弯管，两个旋转补偿器对应与横向管道两端的直角弯管相接且与平移补偿器呈垂直布置。

2.根据权利要求1所述的平移旋转综合补偿结构，其特征在于：两个旋转补偿器的另一端头各对应接有一个直角弯管。

3.根据权利要求2所述的平移旋转综合补偿结构，其特征在于：旋转补偿器与直角弯管之间接有竖向管道。

4.根据权利要求3所述的平移旋转综合补偿结构，其特征在于：平移补偿器为轴向型补偿器。

5.根据权利要求4所述的平移旋转综合补偿结构，其特征在于：平移补偿器为方型补偿器、波纹管补偿器、套筒补偿器中任意一种。

6.一种热力管道，其特征在于：包括如权利要求2～5任一所述的平移旋转综合补偿结构及两段平行的热力管段，两段平行的热力管段的相对端端头对应与平移旋转综合补偿结构的两直角弯管空置端相接，两段平行的热力管段与旋转补偿器垂直布置，两旋转补偿器与平移补偿器垂直布置。