背壓式非金屬補償器的製作方法

2023-12-12 23:03:57 3

專利名稱：背壓式非金屬補償器的製作方法
技術領域：
本發明涉及工業管線設備技術領域，是一種用來補償高溫管線由於熱膨脹所產生位移的背壓式非金屬補償器。
背景技術：
補償器是工業管線常用的設備，用來補償高溫管線由於熱膨脹所產生的位移。非金屬補償器是補償器的一種，其主要結構如圖1所示圖中101——補償器筒體 102——環型框 103——密封圈 104——緊固螺栓105——密封壓圈 106——隔熱墊 107——內襯筒 108——非金屬膜109——密封阻擋環圖中101、102、103、104、105都是起支撐和密封作用的保持元件；106為將高溫介質與膜元件隔開的隔熱元件；107為將高溫介質與隔熱元件隔開的元件；108為吸收位移的膜元件；109為防止高溫介質進入補償器內部的阻擋元件現有的非金屬補償器的作用原理是當管線存在沿軸向的位移(拉伸或壓縮)X，或在垂直於軸向平面內的位移Y，或非金屬補償器的兩端有角向位移時，或在這些位移的任意組合下，非金屬補償器通過筒體101，環型框102，將位移傳到非金屬膜108，由非金屬膜108變形後吸收。
由於非金屬膜的特性，較之金屬補償器，更適用於金屬補償器所不能勝任的腐蝕環境。而且由於非金屬膜的柔軟性，較之金屬補償器，在膜吸收位移時所產生的對兩端管線的反力、反力距可認忽略不計，所以非金屬補償器特別適用於高溫腐蝕性氣體介質，且管線對於補償器的位移反力、反力矩非常敏感的部位，如各種煙氣透平機的出口部位。
但由於非金屬膜強度低和不耐溫的弱點，也其使用受到了限制。首先，由於現有的非金屬膜的強度問題，使非金屬補償器不能用於壓力較高的地方。另外，現有技術的非金屬補償器結構在管線內介質壓力波動時(一般為稍高於正常壓力)會出現介質向外微量洩露，這種洩露會將高溫氣體不斷地導向非金屬膜，就會燒壞不耐溫的非金屬膜。

發明內容
本發明的目的是提供一種用於高溫、低壓、腐蝕性氣體介質熱力管線的背壓式非金屬補償器，它解決非金屬補償器固有的，對壓力波動敏感及應用在高溫介質時非金屬膜容易燙傷後燒壞問題，它可使用於高溫、壓力不高且略有波動(一般為稍高於正常壓力)、氣體介質腐蝕性強，管線對補償器產生的變形反力和反力矩要求苛刻的管路中。
為實現上述目的，本發明採取以下設計方案一種背壓式非金屬補償器，它包括有左管線連接筒體和右管線連接筒體，左管線連接筒體與左側的管線連接；右管線連接筒體與右側的管線連接；內襯筒，一端與左管線連接筒體或右管線連接筒體的內壁連接，呈封閉狀，另一端呈開口狀，在開口內設有密封阻擋環；左環形框和右環形框；內非金屬膜，呈環形，連接在左環形框和右環形框的外環端部，形成密封連接；其特徵在於在左管線連接筒體和右管線連接筒體的圓周外側，分別設置有左外筒體和右外筒體，該左外筒體的外端有向內傾斜的左錐體，該右外筒體的外端有向內傾斜的右錐體，所述的左錐體與左管線連接筒體的外壁連接，所述的右錐體與右管線連接筒體的外壁連接；在左外筒體和右外筒體中部的外側壁上連接有左環形框和右環形框，在左環形框和右環形框兩側的左外筒體和右外筒體的外側壁上連接有左外環形框和右外環形框，在左外環形框和右外環形框的外環端部密封連接有外非金屬膜，在左環形框、右環形框、內非金屬膜與左外環形框、右外環形框、外非金屬膜之間形成空腔；在左外筒體、右外筒體與左管線連接筒體、右管線連接筒體之間填充有隔熱層；在左外環形框和右外環形框的側壁上分別連接有吹掃風進氣管和吹掃風出氣管。
在吹掃風進氣管上設置有進風控制閥，在吹掃風出氣管上設置有出風控制閥，在左外環形框和右外環形框上分別設置有空腔壓力表和溫度表，在左管線連接筒體或右管線連接筒體上設置有管線壓力表，所述的空腔壓力表、溫度表、進風控制閥、出風控制閥、管線壓力表通過連線分別與自動控制器連接。
本發明的優點是它解決非金屬補償器固有的，對壓力波動敏感及應用在高溫介質時非金屬膜容易燙傷後燒壞問題，它可使用於高溫、壓力不高且略有波動(一般為稍高於正常壓力)、氣體介質腐蝕性強，管線對補償器產生的變形反力和反力矩要求苛刻的管路中；由於採用了本發明的結構，大幅提高了現有技術的非金屬補償器的性能，形成了一種全新的背壓式非金屬補償器，可應用於現有技術的非金屬補償器所不適用的部位，如高溫煙氣透平機的出口管線上，採用本發明後，可取代目前該部位所使用的金屬補償器，可極大地降低工程成本。


圖1是已有的非金屬補償器的結構示意2是本發明的剖視結構示意3是本發明的使用狀態示意圖具體實施方式
參見圖2所示一種背壓式非金屬補償器，它包括有左管線連接筒體11和右管線連接筒體36，左管線連接筒體11與左側的管線10連接；右管線連接筒體36與右側的管線37連接；內襯筒5，一端與左管線連接筒體或右管線連接筒體的內壁連接，呈封閉狀，另一端呈開口狀，在開口內設有密封阻擋環2；左環形框22和右環形框29；內非金屬膜25，呈環形，連接在左環形框22和右環形框29的外環端部，形成密封連接；在左管線連接筒體11和右管線連接筒體36的圓周外側，分別設置有左外筒體13和右外筒體34，該左外筒體13的外端有向內傾斜的左錐體9，該右外筒體34的外端有向內傾斜的右錐體35，所述的左錐體9與左管線連接筒體11的外壁連接，所述的右錐體35與右管線連接筒體36的外壁連接；在左外筒體13和右外筒體34中部的外側壁上連接有左環形框22和右環形框29，在左環形框22和右環形框29兩側的左外筒體13和右外筒體34的外側壁上連接有左外環形框18和右外環形框31，在左外環形框18和右外環形框31的外環端部密封連接有外非金屬膜24，在左環形框22、右環形框29、內非金屬膜25與左外環形框18、右外環形框31、外非金屬膜24之間形成空腔38；在左外筒體13、右外筒體34與左管線連接筒體11、右管線連接筒體36之間填充有隔熱層8。
在左外環形框18和右外環形框31的側壁上分別連接有吹掃風進氣管14和吹掃風出氣管33。
為了控制吹掃風進氣管14和吹掃風出氣管33，在吹掃風進氣管14上設置有進風控制閥16，在吹掃風出氣管33上設置有出風控制閥32，在左外環形框18和右外環形框31上分別設置有空腔壓力表17和溫度表30，在左管線連接筒體或右管線連接筒體上設置有管線壓力表12，所述的空腔壓力表17、溫度表30、進風控制閥16、出風控制閥32通過連線分別與自動控制器15連接。
在左管線連接筒體11和右管線連接筒體36之間留有膨脹間距4。
在左外筒體13、右外筒體34之間留有膨脹間距3。
在左環形框22和右環形框29的外環端部分別焊接有密封圈28，在密封圈28上有用螺栓26壓接內非金屬膜25的密封壓圈27；在左外環形框18和右外環形框31的外環端部分別焊接有密封圈19，在密封圈19上有用螺栓21壓接非金屬膜24的密封壓圈20；當左側的管線10和右側的管線37上有軸向位移X，或徑向位移Y，或角位移θ，或它們的任意組合時，左錐體9和右錐體35將此位移通過左外筒體13、右外筒體34、左環形框22和右環形框29傳給內非金屬膜25，內襯筒5，密封阻擋圈2，隔熱層6、隔熱層8及隔熱層23的作用是有效阻止高溫氣體侵入，並充分降低傳導到內非金屬膜25上的熱量。
由於向空腔38內輸送帶有壓力的冷卻氣體，使外非金屬膜24，總處於較低溫度下，可採用相對內非金屬膜25承壓能力更好的非金屬材料，外非金屬膜24可吸收由左管線連接筒體11和右管線連接筒體36傳來的位移。
溫度計30的作用是測量空腔38的溫度。
空腔壓力計17用於測量空腔38內的壓力。
管線壓力計12用於測量管線內介質的壓力。
進風控制閥16用於控制進入空腔38內的吹掃風的大小，出風控制閥32用於控制流出空腔38內的吹掃風的大小，進而可控制空腔38的內壓。
本發明的工作原理是通過向空腔38內有控制地送風和排風，使空腔內形成相對於管線內壓的微正壓，也就是空腔38的內壓稍大於管線的內壓。由於內非金屬膜25受到這樣一個背壓，就提高了內非金屬膜25對介質壓力波動(主要是升高)的承受能力，並阻止了高溫氣體由內向外的微洩漏。同時，由於吹掃風的流入和流出帶走了內非金屬膜25上的熱量，使熱量不能在空腔38內聚積。由傳熱原理可知，只有當內非金屬膜25外表面的熱量被不斷帶走，才能使內非金屬膜25內表面與管線內壁的溫度梯度增大，才能更有效的降低傳到內非金屬膜25的熱量，進而達到更好的保護承壓的內非金屬膜25的目的。以上過程對於壓力波動不大且變化頻率不高的場合，可以人工手動加以調節。對於壓力波動稍大，且變化頻率高的場合，可利用簡單的自動控制迴路15來實現。
參見圖3所示本背壓式非金屬補償器39安裝在高溫煙氣透平機40與管線41之間，由於高溫煙氣透平機本身的特點，對於出口管線熱位移對透平機的作用力和力矩要求很苛刻，所以要安裝補償器，現多採用金屬補償器的辦法，但存在介質對金屬補償元件的腐蝕問題；補償器變形反作用力和力矩大的問題；重量大、支撐困難的問題及價格昂貴的問題。採用本發明的背壓式非金屬補償器後，可以很好的解決現有的金屬補償器的所有缺點，用於現有技術的非金屬補償器所不能勝任的補償部位。
權利要求
1.一種背壓式非金屬補償器，它包括有左管線連接筒體(11)和右管線連接筒體(36)，左管線連接筒體(11)與左側的管線(10)連接；右管線連接筒體(36)與右側的管線(37)連接；內襯筒(5)，一端與左管線連接筒體或右管線連接筒體的內壁連接，呈封閉狀，另一端呈開口狀，在開口內設有密封阻擋環(2)；左環形框(22)和右環形框(29)；內非金屬膜(25)，呈環形，連接在左環形框(22)和右環形框(29)的外環端部，形成密封連接；其特徵在於在左管線連接筒體(11)和右管線連接筒體(36)的圓周外側，分別設置有左外筒體(13)和右外筒體(34)，該左外筒體(13)的外端有向內傾斜的左錐體(9)，該右外筒體(34)的外端有向內傾斜的右錐體(35)，所述的左錐體(9)與左管線連接筒體(11)的外壁連接，所述的右錐體(35)與右管線連接筒體(36)的外壁連接；在左外筒體(13)和右外筒體(34)中部的外側壁上連接有左環形框(22)和右環形框(29)，在左環形框(22)和右環形框(29)兩側的左外筒體(13)和右外筒體(34)的外側壁上連接有左外環形框(18)和右外環形框(31)，在左外環形框(18)和右外環形框(31)的外環端部密封連接有外非金屬膜(24)，在左環形框(22)、右環形框(29)、內非金屬膜(25)與左外環形框(18)、右外環形框(31)、外非金屬膜(24)之間形成空腔(38)；在左外筒體(13)、右外筒體(34)與左管線連接筒體(11)、右管線連接筒體(36)之間填充有隔熱層(8)；在左外環形框(18)和右外環形框(31)的側壁上分別連接有吹掃風進氣管(14)和吹掃風出氣管(33)。
2.根據權利要求1所述的背壓式非金屬補償器，其特徵在於在吹掃風進氣管(14)上設置有進風控制閥(16)，在吹掃風出氣管(33)上設置有出風控制閥(32)，在左外環形框(18)和右外環形框(31)上分別設置有空腔壓力表(17)和溫度表(30)，在左管線連接筒體或右管線連接筒體上設置有管線壓力表(12)，所述的空腔壓力表(17)、溫度表(30)、進風控制閥(16)、出風控制閥(32)、管線壓力表(17)通過連線分別與自動控制器(15)連接。
全文摘要
一種用於高溫、低壓、腐蝕性氣體介質熱力管線的背壓式非金屬補償器，它由內、外雙層非金屬膜、各自的環形框、密封圈、吹掃風進出氣管及各自的控制閥、溫度計、壓力計、三層隔熱層及補償器筒體、內襯筒、密封阻擋圈等組成。其工作原理是由三層隔熱層、內襯筒、密封阻擋圈將工作介質與承壓的內非金屬隔開，使內非金屬膜保持相對較低的溫度；在內非金屬膜之外設計外非金屬膜，並在它們之間的空腔內通入吹掃風，使空腔壓力保持相對於管線內壓的微正壓，能起到降低承壓的內非金屬膜的表面溫度，進而達到對承壓的內非金屬膜的保護作用。它可用於高溫、壓力不高且略有波動、氣體介質腐蝕性強，管線對補償器產生的變形反力和反力矩要求苛刻的管路中。
文檔編號F16L51/00GK101059190SQ20061007631
公開日2007年10月24日 申請日期2006年4月20日 優先權日2006年4月20日
發明者程建民 申請人:程建民