CN218719635U - 非金属膨胀节 - Google Patents

Abstract

一种非金属膨胀节包括：壳体、隔离材料层和非金属复合材料层，壳体包括依次连接的第一连接部、第一接管、第二接管、第三环形板、第三接管以及第二连接部，第一接管的圆周方向上连接有第一环形板，第一环形板和第三环形板上设置有第三连接部，第二接管与第三环形板的连接处设置有第二环形板，第二环形板的一侧设置有径向限位板；非金属复合材料层的两端连接于第三连接部上；隔离材料层填充于壳体与非金属复合材料层之间。本公开提供的非金属膨胀节，通过在膨胀节上设置多个环形板，在径向方向上提供了更多的补偿量，使得膨胀节整体在横向和纵向上的膨胀量都能满足设备的使用要求，消除了膨胀节因膨胀变形而导致的卡死或撕裂等现象。

Description

非金属膨胀节

技术领域

本公开涉及化工设备技术领域，具体而言，涉及一种非金属膨胀节。

背景技术

在化工领域中，化学反应一般在反应窑中进行，一些化学反应往往需要较高的温度才能进行，通常以间接传热的方式为化学反应物提供所需热量，因此需要连接于反应窑上的热风系统提供热风，且热风的温度需要远高于反应窑内的温度，由于反应窑与热风系统的温度差，为了满足两者的热膨胀量的不同，通常在反应窑和热风系统之间连接有膨胀节。

膨胀节需要在轴向和径向方向上都具有补偿量，以保证热风系统与反应窑的正常通气量，通常采用金属膨胀节连接在两者之间，但金属膨胀节在径向方向上的补偿量达不到系统的使用要求，且金属膨胀节的壁厚较薄，在使用过程中容易出现受力不均而产生局部撕裂，影响整个热风循环系统的使用寿命。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种非金属膨胀节。

本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

根据本公开的一个方面，提供了一种非金属膨胀节，该非金属膨胀节包括：

壳体，所述壳体包括沿所述壳体轴向方向上依次连接的第一连接部、第一接管、第二接管、第三环形板、第三接管以及第二连接部，

所述第一接管的圆周方向上连接有第一环形板，所述第一环形板的端部和所述第三环形板的端部上设置有第三连接部，所述第二接管与所述第三环形板的连接处设置有第二环形板，所述第二环形板被配置为允许沿所述非金属膨胀节的径向方向上移动，

所述三环形板的一侧设置有径向限位板，所述第二环形板设置于所述径向限位板与所述第三环形板之间，所述径向限位板用于限制所述第二环形板的径向位移；

非金属复合材料层，所述非金属复合材料层的两端连接于所述第三连接部上，所述壳体位于所述非金属复合材料层内部；

隔离材料层，所述隔离材料层填充于所述壳体与所述非金属复合材料层之间，所述隔离材料层被配置为具有涨缩性的柔性材料层。

在本公开的一些实施例中，基于前述方案，所述第一接管和所述第二接管采用承插方式进行连接。

在本公开的一些实施例中，基于前述方案，所述第一连接管和所述第二连接管之间具有径向间隙。

在本公开的一些实施例中，基于前述方案，所述径向间隙为1mm-2mm。

在本公开的一些实施例中，基于前述方案，所述非金属膨胀节还包括压条，所述非金属复合材料层的两端通过所述压条螺接于所述第三连接部上。

在本公开的一些实施例中，基于前述方案，所述隔离材料层由硅酸铝材料制作而成。

在本公开的一些实施例中，基于前述方案，所述隔离材料层由陶瓷纤维材料制作而成。

在本公开的一些实施例中，基于前述方案，所述非金属复合材料层由不锈钢网、硅橡胶纤维布、玻璃纤维布、四氟布以及无碱布组合而成。

在本公开的一些实施例中，基于前述方案，所述第一连接部与所述第一接管之间具有1mm-2mm的间隙。

在本公开的一些实施例中，基于前述方案，所述非金属膨胀节还包括定位连接螺杆，所述定位连螺杆设置于所述非金属复合材料层的外侧，所述定位连接螺杆用于安装定位所述非金属膨胀节。

所述非金属膨胀节还包括定位连接螺杆，所述定位连接螺杆设置于所述非金属复合材料层的外侧，所述定位连接螺杆用于安装定位所述非金属膨胀节。

本公开提供的非金属膨胀节，一方面，通过在第二接管和第三环形板之间设置第二环形板，第二环形板可以沿着非金属膨胀节的径向方向上移动，热介质流入非金属膨胀节中后，使得非金属膨胀节具有轴向和径向的膨胀量，对于径向的膨胀量，由于第二环形板可以在径向方向上移动，从而补偿了非金属膨胀节壳体所产生的径向膨胀量，消除了卡死或者撕裂现象，提高了壳体的使用寿命；

另一方面，在壳体的外部设置了非金属复合材料层，使膨胀节壳体实现全密封的状态，且保证了热介质的流量；

第三方面，在壳体与非金属复合材料层之间填充了隔离材料层，通过非金属复合材料的韧性和隔离材料层的可压缩性，结合壳体刚性和环形板的移动间隙，有效的解决了因不同膨胀量产生的变形问题，保证了非金属膨胀节在设备中的正常使用。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开示例性实施例中的一种非金属膨胀节的局部剖面示意图。

其中，附图标记说明如下：

1：壳体；2：非金属复合材料层；3：隔离材料层；

11：第一连接部；12：第二连接部；13：第三连接部；

21：第一接管；22：第二接管；23：第三接管；

31：第一环形板；32：第二环形板；33：第三环形板；

41：径向限位板；51：压条；61：紧固螺栓；71：定位连接螺杆。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。

用语“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”和“第三”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

膨胀节习惯上也叫补偿器，或伸缩节，由构成其工作主体的波纹管和端管、支架、法兰、导管等附件组成，膨胀节是为了补偿因温度差与机械振动引起的附加应力，而设置在容器壳体或管道上的一种挠性结构，利用其工作主体波纹管的有效伸缩变形，以吸收管线、导管、容器等由热胀冷缩等原因而产生的尺寸变化，或补偿管线、导管、容器等的轴向、横向和角向位移，也可用于降噪减振、供热上，为了防止供热管道升温时，由于热伸长或温度应力而引起管道变形或破坏，需要在管道上设置补偿器，以补偿管道的热伸长，从而减小管壁的应力和作用在阀件或支架结构上的作用力。

由于膨胀节作为一种能自由伸缩的弹性补偿元件，具有工作可靠、性能良好、结构紧凑等优点，已广泛应用在化工、冶金、核能、化工等行业。在化工领域中，膨胀节通常设置在高温反应窑与热风系统之间，由于热风系统为反应窑提高反应所需温度，因此，流经热风系统的流体所具有的热量往往比反应窑高很多，这样使得连接反应窑与热风系统的管道的两端具有不同的膨胀量，通常好会通过连接膨胀节以抵消不同的膨胀量带来的影响。

目前，常用的膨胀节通常具备在轴向和径向两个方向上的补偿量，但由于材料或者结构的限制，往往径向补偿量不足以满足反应窑与热风系统之间的连接，导致膨胀节卡死甚至撕裂。

因此，本公开提供了一种在径向方向上具有较大补偿量以满足大膨胀量需求的膨胀节，并且此膨胀节密封性能好，刚性强，使用寿命长。

本公开实施方式提供了一种非金属膨胀节，如图1所示，该非金属膨胀节包括：壳体1、非金属复合材料层2和隔离材料层3。

其中，壳体1包括沿壳体1轴向方向上依次连接的第一连接部11、第一接管21、第二接管22、第三环形板33、第三接管23以及第二连接部12，第一接管21的圆周方向上连接有第一环形板31，第一环形板31的端部和第三环形板33的端部上设置有第三连接部13，第二接管22与第三环形板33的连接处设置有第二环形板32，第二环形板32被配置为允许沿非金属膨胀节的径向方向上移动，第二环形板32的一侧设置有径向限位板41，第二环形板32连接于径向限位板41与第三环形板33之间，径向限位板41用于限制第二环形板32的径向位移。

在一些实施例中，第一连接部11和第二连接部12为连接法兰，具体的，如图1中所示，若高温气流的方向是沿图中所示的由左至右的方向，则第一连接部11为高温端连接法兰，第一连接部11的一端连接在承载热介质的管道上，第二连接部12为低温端连接法兰，第二连接部12的一端连接在反应窑上，通过第一连接部11和第二连接部12将低温端和高温端连接起来，作为热介质的通道，对于第一连接部11和第二连接部12可以为连接法兰，也可以为其它适用于热风系统的连接部件。

第一接管21、第二接管22和第三接管23均为在圆周上封闭的管道，第一接管21的一端连接与第一连接部11上，第一接管21与第一连接部11可采用焊接方式连接，且第一接管21与第一连接部11之间具有1mm-2mm的间隙，为第一接管21受热膨胀提供足够的空间，避免第一接管21卡死在第一连接部11上，使得膨胀节无法正常工作。

第一接管21和第二接管22之间采用承插方式进行连接，第一接管21和第二接管22均具有承口，通过承口之间的承插将第一接管21和第二接管22连接起来，第一接管21和第二接管22之间具有径向间隙，且径向间隙为1mm-2mm，具体的，第二接管22可以是自补偿可移动接管，即第二接管22在膨胀节中可具有有限的位移，第一接管21和第二接管22的承插方向与热介质的流向相反，例如，若若高温气流的方向是沿图中所示的由左至右的方向，那么第一接管21则承插在第二接管22的下方，且两接管的搭接长度需要满足非金属膨胀节的轴向位移量，第一接管21与第二接管22通过承插部位的滑动以补偿膨胀节在轴向上的受热膨胀量，保证了非金属膨胀节的正常工作。

在第一接管21的周向位置上连接有第一环形板31，第二接管22的一端的周向位置上连接有第二环形板32，在第三接管23靠近第二接管22的一端连接有第三环形板33，其中，第一环形板31、第二环形板32和第三环形板33平行设置，且第二环形板32与第三环形板33的一侧相接触，第二环形板32可以沿着其与第三环形板33的接触面进行平移滑动，在膨胀节应用的过程中，膨胀节出现沿径向方向上的膨胀量，第二接管22连同第二环形板32可做径向方向上的移动，以对膨胀节的径向进行补偿，避免膨胀节在径向方向上出现卡死现象。

在一些实施例中，为了避免第二环形板32出现过大的位移，在第三环形板33的一侧设置有径向限位板41，第二环形板32设置于径向限位板41与第三环形板33之间，径向限位板41用于限制第二环形板32的径向位移。具体的，在第三环形板33远离壳体1的一侧连接有径向限位板41，径向限位板41为类倒“L”形，在径向限位板41和第三环形板33之间留有空隙以容纳第二环形板32在空隙中移动，在膨胀节需要径向上的补偿量时，第二环形板32可在径向限位板41和第三环形板33之间做径向移动。

第一环形板31和第二环形板32远离壳体1的一端分别连接有第三连接部13，第三连接部13可以为翻边法兰，非金属复合材料层2的两端连接于第三连接部13上，由于第三连接部13使用翻边法兰，且翻边法兰具有可旋转，易于对准栓孔，在大管径管道中易于安装等特点，在非金属复合材料层2需要更换时，使用翻边法兰更便于非金属复合材料层2频繁的更换与清洗，但本公开对第三连接部13的具体结构并不做具体限定，可以是除翻边法兰以外具备此功能的其它结构。

需要说明的是，壳体1中的各个部件可采用金属材料制成，例如，不锈钢，使用金属材料制作壳体1可以保证壳体1的刚性，在使用过程中，金属材质的壳体1使用寿命长且不易损坏，且上述壳体1中各个部件采用金属材料，使得制作更加容易实现，原材料易得，且各个部件之间通过焊接或者螺栓等连接方式连接即可满足非金属膨胀节的使用要求，制作过程简单，容易实现。

上述壳体1中的第一接管21、第二接管22和第三接管23的管壁壁厚可以相同或者不同，优选的为相同，相同的管壁壁厚在制作过程中更加便捷，且上述三者的管壁壁厚及材质均满足热介质的流经要求，例如，若热介质为高温具有腐蚀性的气体，那么上述三者的管壁材料则需要具有耐腐蚀性，第一接管21、第二接管22和第三接管23的管壁厚度和材料可以根据实际使用需求选择。

其中，非金属复合材料层2的两端连接于第三连接部13上，壳体1位于非金属复合材料层2内部。

本公开中的非金属膨胀节还包括压条51，非金属复合材料层2的两端通过压条51连接于第三连接部13上，具体的，在第三连接部13上具有螺栓孔，如图1所示，紧固螺栓61将压条51、非金属复合材料层2的端部以及第三连接部13连接起来，以起到固定非金属复合材料层2两端的作用。

非金属复合材料层2环绕在壳体1的周向方向上，非金属复合材料层2由不锈钢网、硅橡胶纤维布、玻璃纤维布、四氟布以及无碱布组合而成，其中，非金属复合材料层2可以由上述材料中的一种或者几种组合而成，优选的是由上述全部材料制作而成，在一些具体的实施例中，非金属复合材料层2由外至内依次由

的不锈钢丝网、1.5mm的硅橡胶纤维布、1.5mm的玻璃纤维布、0.3mm的四氟布以及1mm的无碱布组合而成，且此种非金属复合材料层2可长期耐高温，如长期耐温230℃，但本公开中的非金属复合材料层2中各个材料的选择以及厚度可以根据具体的使用需求进行不同的组合，并不限于上述的实施例所示。

本公开中提供的非金属复合材料层设置在壳体外侧，由于非金属复合材料层的韧性高，可以更好的弥补膨胀节在高温作业中产生的膨胀变形。

其中，隔离材料层3填充于1壳体与非金属复合材料层2之间，隔离材料层3被配置为具有涨缩性的柔性材料层。

在非金属膨胀节中，非金属复合材料层2是通过螺接在第三环形板33的端部上以和壳体1进行连接，使得非金属复合材料层2与壳体1之间存在一定的空隙，为了保证膨胀节的密封性，使流经膨胀节中的热介质不会从空隙中逸出，在非金属复合材料层2和壳体1之间填充有隔离材料层3，使得膨胀节实现全密封状态，有效的保证了膨胀节的密封性。

在本公开中，隔离材料层3可选用硅酸铝材料制成，即可以将硅酸铝制作成针刺毯，将硅酸铝针刺毯填充于非金属复合材料层2和壳体1之间，实现了非金属复合材料2与壳体1之间的隔开，利用硅酸铝针刺毯特具有的隔热、自由涨缩等特性，可减缓热介质在温度传递过程中热量的散失，进一步的，硅酸铝针刺毯还有效保护非金属复合材料2的使用寿命。可选的，本公开中隔离材料层3还可以是由陶瓷纤维、玻璃纤维等材料制成，本公开包括但不限于上述隔离材料层3的制作材料。

在非金属膨胀节制作装配的过程中，采用先制作壳体1，再将紧固螺栓61依次穿过压条51、非金属复合材料层2与第三连接部13，将非金属复合材料层2紧固于第三连接部13，以实现非金属复合材料层2与壳体1之间的紧固连接，隔离材料层3填充至非金属复合材料层2与壳体1之间，并填充饱满，形成的非金属膨胀节由内侧至外侧依次为壳体1、非金属复合材料层2和隔离材料层3，三者紧密配合，实现了膨胀节管壁的全密封，且非金属复合材料层2即保证了膨胀节的横向与纵向的位移补偿量，又保证了热介质的正常流通，隔离材料层3即保证了膨胀节的密封性，又不影响膨胀节的横纵向位移。

在本公开中，非金属膨胀节还包括定位连接螺杆71，定位连接螺杆71设置于非金属复合材料层2的外侧，定位连接螺杆71用于安装定位非金属膨胀节。

在非金属膨胀节需要安装于设备时，可以通过定位连接螺杆71对非金属膨胀节进行径向位置上的定位，定位连接螺杆71平行于非金属膨胀节的轴线，沿非金属膨胀节的圆周方向均匀分布，定位连接螺杆71的数量可以为3个或4个或其它数量，具体的数量可以根据非金属膨胀节的定位需求进行选择。在非金属膨胀节安装于设备上时，根据设备的实际情况调整定位连接螺杆71，以使得非金属膨胀节的安装满足设备的安装要求，在非金属膨胀节调整安装完毕后，可以将定位连接螺杆71拆除，非金属膨胀节进入正常工作。

本公开提供的非金属膨胀节，在壳体中，将第二接管与第三环形板连接为可自行补偿的结构，第二接管和第一接管采用承插方式连接，第二接管和第一接管之间可以进行滑动移动，满足了非金属膨胀节在轴向方向上的位移量(补偿量)，第三环形板可以实现在径向方向上的移动，满足了非金属膨胀节在径向方向上的位移量(补偿量)，即第二接管与第三环形板连接成的可自行补偿结构，保证了非金属膨胀节在轴向和径向上的的变形补偿量，使得非金属膨胀节可以满足各种设备和环境的使用要求，避免了卡死或者撕裂现象的出现；在壳体的外侧设置了非金属复合材料层和隔离材料层，由于非金属复合材料具有的韧性和隔离材料层具有可压缩性，结合壳体中各个结构之间设置的间隙，有效地解决了非金属膨胀节工作在极端环境下(例如高温)时，因各个部位具有不同的膨胀量而产生的变形问题；隔离材料层填充于非金属复合材料层和壳体之间，保证了非金属膨胀节的全密封状态，避免了工作过程中流体的泄露；在对非金属膨胀节进行维修时，仅需要更换非金属复合材料层即可，无需整体更换，维修便捷且维护成本低。

本公开提供的非金属膨胀节的剖面不仅限于圆形，也可以是长方形、矩形等规则或者不规则的形状，非金属膨胀节具体的外形可以根据设备的使用需求确定。

需要说明的是，本公开上述实施例中所陈述的非金属膨胀节的轴向或径向均指在工作位置上相对于非金属膨胀节的轴向与径向，并不是指代整个设备或者设备中的某些位置的管道的轴向与径向。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (9)

1.一种非金属膨胀节，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体包括沿所述壳体轴向方向上依次连接的第一连接部、第一接管、第二接管、第三环形板、第三接管以及第二连接部，

所述第一接管的圆周方向上连接有第一环形板，所述第一环形板的端部和所述第三环形板的端部上设置有第三连接部，所述第二接管与所述第三环形板的连接处设置有第二环形板，所述第二环形板被配置为允许沿所述非金属膨胀节的径向方向上移动，

所述第三环形板的一侧设置有径向限位板，所述第二环形板设置于所述径向限位板与所述第三环形板之间，所述径向限位板用于限制所述第二环形板的径向位移；

非金属复合材料层，所述非金属复合材料层的两端连接于所述第三连接部上，所述壳体位于所述非金属复合材料层内部；

隔离材料层，所述隔离材料层填充于所述壳体与所述非金属复合材料层之间，所述隔离材料层被配置为具有涨缩性的柔性材料层。

2.根据权利要求1所述的非金属膨胀节，其特征在于，所述第一接管和所述第二接管采用承插方式进行连接。

3.根据权利要求2所述的非金属膨胀节，其特征在于，所述第一连接管和所述第二接管之间具有径向间隙。

4.根据权利要求3所述的非金属膨胀节，其特征在于，所述径向间隙为1mm-2mm。

5.根据权利要求1所述的非金属膨胀节，其特征在于，所述非金属膨胀节还包括压条，所述非金属复合材料层的两端通过所述压条螺接于所述第三连接部上。

6.根据权利要求1所述的非金属膨胀节，其特征在于，所述隔离材料层由硅酸铝材料制作而成。

7.根据权利要求1所述的非金属膨胀节，其特征在于，所述隔离材料层由陶瓷纤维材料制作而成。

8.根据权利要求1所述的非金属膨胀节，其特征在于，所述第一连接部与所述第一接管之间具有1mm-2mm的间隙。

9.根据权利要求1所述的非金属膨胀节，其特征在于，所述非金属膨胀节还包括定位连接螺杆，所述定位连接螺杆设置于所述非金属复合材料层的外侧，所述定位连接螺杆用于安装定位所述非金属膨胀节。

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