一種外壓式複合平衡型膨脹節的製作方法

2024-02-08 14:40:15

專利名稱：一種外壓式複合平衡型膨脹節的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種管道膨脹節，特別是用於煤氣化裝置中的管道膨脹節。
背景技術：
煤氣化技術是一種最潔淨的煤炭綜合利用技術，通過煤氣化裝置及煤氣化工藝， 將煤炭轉化為含有H2和CO的粗合成氣，然後作為工業原料，最終加工成各種化工產品。氣流床煤氣化技術是目前世界上較為先進的氣化技術，它將粉煤、氧氣及少量水 蒸氣在壓力4. 0 6. IMpa的加壓和260°C條件下，並流進入氣化爐內，在極為短暫的時間內 完成升溫、揮發分脫除，裂解、燃燒及轉化等一系列物理和化學過程。實現這一煤氣化技術 的關鍵點在於煤氣化裝置。由於煤氣化工藝和工藝裝備的特殊要求，煤氣化裝置的設置和 工藝管道的交叉空間錯位布局的嚴酷要求，要求工藝管道需採用能夠平衡各個方向管道變 形的金屬膨脹節，以抵消因工藝管道形變壓力引起的變形推力。在現有的膨脹節結構中，平衡型膨脹節通常分為直管壓力平衡型、曲管壓力平衡 型、直管旁通平衡型、鉸鏈或萬向平衡型、大拉杆平衡型，等等。這些平衡型膨脹節的補償和 平衡作用都具有局限性。採用通常的一組平衡型膨脹節只能補償管道的軸向或橫向的物理 變量，不能同時補償軸向和橫向物理變量。雖然曲管平衡型膨脹節能夠同時完成軸向和橫 向的補償，但該膨脹節僅限於安裝在L形管道的彎角處。煤氣化工藝裝備和工藝管道要求 膨脹節外形結構體積要小，並能在管道的任意位置補償軸向和橫向的物理變形，而且，還需 要這種膨脹節承受較大的工藝壓力，一般可能高達4. 0 8. 4Mpa,因此，對膨脹節的結構強 度要求較高，而目前的外壓式萬能平衡型膨脹節尚不能滿足煤氣化工藝的要求。有的膨脹 節結構雖然也採用外壓式結構設計，但由於採用推進法蘭，致使結構外形尺寸較大，在煤氣 化工藝管道敷設中要求必須留有足夠的空間，這無疑給有限的管道空間設置和敷設增加了 難度，加大了工藝配管技術成本和管道敷設條件。另有一些膨脹節，雖然可以減小膨脹節的 安裝長度空間，但在外形尺寸上仍嫌較大，以致佔據了較大的空間位置。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種能夠吸收軸向位移、橫向位移或軸 向橫向複合位移，且對外不輸出壓力推力的外壓式複合平衡型膨脹節。本實用新型所稱問題是由以下技術方案解決的—種外壓式複合平衡型膨脹節，它包括左側補償部分、右側補償部分和平衡補償 部分，各部分構成為所述左側補償部分由左側端板、左側波紋管、左側接管和左側環板組成，其中，左 側接管的左端連接管路系統，另一端固接於左側環板上，所述左側波紋管右端與左側環板 固接，其左端與平衡接管左端固接並密封；所述右側補償部分由右側端板、右側波紋管、右側接管和右側環板組成，其中，右 側接管的右端連接管路系統，另一端固接於右側環板上，所述右側波紋管右端與右側端板固接，其左端與右側環板固接；所述右側環板為平衡接管的右端面； 所述平衡補償部分由平衡波紋管、平衡接管、外管和右側端板組成，其中，平衡波 紋管一端與左側端板固接並密封，另一端固接平衡接管，所述外管的右端面為右側端板。 上述外壓式複合平衡型膨脹節，所述左側端板上設有通孔。上述外壓式複合平衡型膨脹節，所述平衡接管上設有平衡孔。上述外壓式複合平衡型膨脹節，所述左側波紋管、右側波紋管和平衡波紋管的波 形採用「U」型，其壁厚為1. 0 2. 0，層數為1 8層。上述外壓式複合平衡型膨脹節，所述外管形狀為臺階狀。本實用新型採用外壓內置形式，設計出平衡型膨脹節的組合結構，克服了普通膨 脹節外形尺寸較大，佔據空間位置較大的弊病，實現對複雜管路系統出現的各種變形進行 補償。試驗表明，本實用新型可以完全滿足空間補償的要求，具有結構緊湊、可靠性高、佔用 管道空間位置小、安裝維護方便、節約裝置成本等特點。據測定，本實用新型在一般情況其 外廓尺寸僅為工藝管道外形尺寸的1.05 1. 10倍，外型尺寸幾近最小極限，而現有普通 膨脹節的外廓尺寸則為工藝管道外形尺寸的2 2. 5倍，本實用新型大大減少了外型尺寸， 而又對膨脹節的性能沒有任何不利影響，這在工藝管道設計和安裝中具有非常大的實用意 義。本實用新型適用於任何煤氣化工藝管道及工藝裝置的軸向、橫向及複合補償要求。

圖1是本實用新型的結構示意圖。圖中各標號表示為1.左側端板、2.左側波紋管、3.平衡波紋管；4.外管；5.左側 接管；6.左側環板、7.平衡接管；8.平衡孔；9.通孔；11.右側端板；12.右側波紋管；15.右 側接管；16.右側環板。
具體實施方式
參看圖1，本實用新型包括左側補償部分、右側補償部分和平衡補償部分。所述左 側補償部分由左側端板1、左側波紋管2、左側接管5和左側環板6組成；所述右側補償部分 由右側端板11、右側波紋管12、右側接管15和右側環板16組成；所述平衡補償部分由平衡 波紋管3、平衡接管7、外管4和右側端板11組成。所述平衡波紋管一端與左側端板固接並 密封，另一端固接平衡接管，所述外管的右端面為右側端板11。本實用新型在左側端板上設有通孔9，使平衡波紋管和左側波紋管的一側均與大 氣相通，便于波紋管伸縮時「呼吸」，保持壓力平衡。在所述平衡接管上設有平衡孔8，目的 是使波紋管的另一側與管道相通，保持管內工作介質壓力平衡。本實用新型中將外管形狀設計為臺階狀，目的是儘可能減少膨脹節的外廓尺寸， 便於在狹小空間使用。假設平衡波紋管的有效直徑為Dm、左側波紋管和右側波紋管的有效 直徑為dm，則為了使變形時，兩者(指平衡波紋管與左側波紋管+右側波紋管)的有效容積 的變化量相同，則兩者直徑應滿足下式Dm = V 2dm。所述左側波紋管、右側波紋管和平衡波紋管的波形採用「U」型，其壁厚為1. 0 2.0，層數為1 8層，這樣的參數選擇可滿足管道直徑為DN200 500mm，工作壓力為4. 0 8. 4Mpa、工作溫度小於350°C的工況要求，軸向補償量小於120mm、橫向補償量小於40mm，安全使用壽命大於3000次。 本實用新型的特點是膨脹節工作部分的最小尺寸與管道相同，使介質的流通面積 不會減小也沒有局部壓力損失。通過選擇合適的波紋管幾何參數使兩組工作波紋管產生的 壓力推力和與平衡波紋管產生的壓力推力大小相等、方向相反，這組力通過平衡接管、外管 在左側端板和右側環板上相互抵消，從而實現對膨脹節外部不輸出壓力推力的效果。換言 之，平衡膨脹節正是依據壓力平衡原理，將體積變化通過工作波紋管與平衡波紋管相互轉 化(拉伸與壓縮)過程，而使膨脹節整體體積始終處於不變的狀態。實現其平衡體積和壓力 推力的作用。在發生位移變形時，假設與兩端接管相連接的左、右波紋管各被拉伸1/2 A X， 同時，也使平衡波紋管被壓縮AX，因設計時整體結構內部空間是平衡的，一方被拉伸或被 壓縮的AX，另一方則會給出等量的補償，正是因為平衡波紋管的補償作用，而使整個管路 系統壓力、容積不變，處於平衡狀態，這樣膨脹節的支撐系統也就不會受到另外的壓力或推 力的作用，這種變形力在已有技術中往往高達上千噸，極具破壞力。
權利要求一種外壓式複合平衡型膨脹節，其特徵在於它包括左側補償部分、右側補償部分和平衡補償部分，各部分構成為所述左側補償部分由左側端板(1)、左側波紋管(2)、左側接管(5)和左側環板(6)組成，其中，左側接管的左端連接管路系統，另一端固接於左側環板上，所述左側波紋管右端與左側環板固接，其左端與平衡接管(7)左端固接並密封；所述右側補償部分由右側端板(11)、右側波紋管(12)、右側接管(15)和右側環板(16)組成，其中，右側接管的右端連接管路系統，另一端固接於右側環板上，所述右側波紋管右端與右側端板固接，其左端與右側環板固接；所述右側環板為平衡接管的右端面；所述平衡補償部分由平衡波紋管(3)、平衡接管(7)、外管(4)和右側端板(11)組成，其中，平衡波紋管一端與左側端板固接並密封，另一端固接平衡接管，所述外管的右端面為右側端板(11)。
2.根據權利要求1所述的外壓式複合平衡型膨脹節，其特徵在於，所述左側端板(1)上 設有通孔(9)。
3.根據權利要求1或2所述的外壓式複合平衡型膨脹節，其特徵在於，所述平衡接管 (7)上設有平衡孔(8)。
4.根據權利要求3所述的外壓式複合平衡型膨脹節，其特徵在於，所述左側波紋管、右 側波紋管和平衡波紋管的波形採用「U」型，其壁厚為1. 0 2. 0，層數為1 8層。
5.根據權利要求4所述的外壓式複合平衡型膨脹節，其特徵在於，所述外管形狀為臺 階狀。
專利摘要一種外壓式複合平衡型膨脹節，它包括左側補償部分、右側補償部分和平衡補償部分，所述左側補償部分由左側端板、左側波紋管、左側接管和左側環板組成；所述右側補償部分由右側端板、右側波紋管、右側接管和右側環板組成；所述平衡補償部分由平衡波紋管、平衡接管、外管和右側端板組成。本實用新型採用外壓內置形式，設計出平衡型膨脹節的組合結構，克服了普通膨脹節外形尺寸較大，佔據空間位置較大的弊病，實現對複雜管路系統出現的各種變形進行補償，具有結構緊湊、可靠性高、佔用管道空間位置小、安裝維護方便、節約裝置成本等特點。
文檔編號F16L51/03GK201715169SQ201020264570
公開日2011年1月19日 申請日期2010年7月21日 優先權日2010年7月21日
發明者丁迎新, 王春月, 羅仕發, 董黎生, 趙光 申請人:秦皇島北方管業有限公司