專利名稱：一種外壓式復(fù)合平衡型膨脹節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種管道膨脹節(jié)，特別是用于煤氣化裝置中的管道膨脹節(jié)。
背景技術(shù)：
煤氣化技術(shù)是一種最潔凈的煤炭綜合利用技術(shù)，通過(guò)煤氣化裝置及煤氣化工藝， 將煤炭轉(zhuǎn)化為含有H2和CO的粗合成氣，然后作為工業(yè)原料，最終加工成各種化工產(chǎn)品。氣流床煤氣化技術(shù)是目前世界上較為先進(jìn)的氣化技術(shù)，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，并流進(jìn)入氣化爐內(nèi)，在極為短暫的時(shí)間內(nèi) 完成升溫、揮發(fā)分脫除，裂解、燃燒及轉(zhuǎn)化等一系列物理和化學(xué)過(guò)程。實(shí)現(xiàn)這一煤氣化技術(shù) 的關(guān)鍵點(diǎn)在于煤氣化裝置。由于煤氣化工藝和工藝裝備的特殊要求，煤氣化裝置的設(shè)置和 工藝管道的交叉空間錯(cuò)位布局的嚴(yán)酷要求，要求工藝管道需采用能夠平衡各個(gè)方向管道變 形的金屬膨脹節(jié)，以抵消因工藝管道形變壓力引起的變形推力。在現(xiàn)有的膨脹節(jié)結(jié)構(gòu)中，平衡型膨脹節(jié)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(wàn)向平衡型、大拉桿平衡型，等等。這些平衡型膨脹節(jié)的補(bǔ)償和 平衡作用都具有局限性。采用通常的一組平衡型膨脹節(jié)只能補(bǔ)償管道的軸向或橫向的物理 變量，不能同時(shí)補(bǔ)償軸向和橫向物理變量。雖然曲管平衡型膨脹節(jié)能夠同時(shí)完成軸向和橫 向的補(bǔ)償，但該膨脹節(jié)僅限于安裝在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(jié)外形結(jié)構(gòu)體積要小，并能在管道的任意位置補(bǔ)償軸向和橫向的物理變形，而且，還需 要這種膨脹節(jié)承受較大的工藝壓力，一般可能高達(dá)4. 0 8. 4Mpa,因此，對(duì)膨脹節(jié)的結(jié)構(gòu)強(qiáng) 度要求較高，而目前的外壓式萬(wàn)能平衡型膨脹節(jié)尚不能滿足煤氣化工藝的要求。有的膨脹 節(jié)結(jié)構(gòu)雖然也采用外壓式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，但由于采用推進(jìn)法蘭，致使結(jié)構(gòu)外形尺寸較大，在煤氣 化工藝管道敷設(shè)中要求必須留有足夠的空間，這無(wú)疑給有限的管道空間設(shè)置和敷設(shè)增加了 難度，加大了工藝配管技術(shù)成本和管道敷設(shè)條件。另有一些膨脹節(jié)，雖然可以減小膨脹節(jié)的 安裝長(zhǎng)度空間，但在外形尺寸上仍嫌較大，以致占據(jù)了較大的空間位置。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠吸收軸向位移、橫向位移或軸 向橫向復(fù)合位移，且對(duì)外不輸出壓力推力的外壓式復(fù)合平衡型膨脹節(jié)。本實(shí)用新型所稱問(wèn)題是由以下技術(shù)方案解決的—種外壓式復(fù)合平衡型膨脹節(jié)，它包括左側(cè)補(bǔ)償部分、右側(cè)補(bǔ)償部分和平衡補(bǔ)償 部分，各部分構(gòu)成為所述左側(cè)補(bǔ)償部分由左側(cè)端板、左側(cè)波紋管、左側(cè)接管和左側(cè)環(huán)板組成，其中，左 側(cè)接管的左端連接管路系統(tǒng)，另一端固接于左側(cè)環(huán)板上，所述左側(cè)波紋管右端與左側(cè)環(huán)板 固接，其左端與平衡接管左端固接并密封；所述右側(cè)補(bǔ)償部分由右側(cè)端板、右側(cè)波紋管、右側(cè)接管和右側(cè)環(huán)板組成，其中，右 側(cè)接管的右端連接管路系統(tǒng)，另一端固接于右側(cè)環(huán)板上，所述右側(cè)波紋管右端與右側(cè)端板固接，其左端與右側(cè)環(huán)板固接；所述右側(cè)環(huán)板為平衡接管的右端面； 所述平衡補(bǔ)償部分由平衡波紋管、平衡接管、外管和右側(cè)端板組成，其中，平衡波 紋管一端與左側(cè)端板固接并密封，另一端固接平衡接管，所述外管的右端面為右側(cè)端板。 上述外壓式復(fù)合平衡型膨脹節(jié)，所述左側(cè)端板上設(shè)有通孔。上述外壓式復(fù)合平衡型膨脹節(jié)，所述平衡接管上設(shè)有平衡孔。上述外壓式復(fù)合平衡型膨脹節(jié)，所述左側(cè)波紋管、右側(cè)波紋管和平衡波紋管的波 形采用“U”型，其壁厚為1. 0 2. 0，層數(shù)為1 8層。上述外壓式復(fù)合平衡型膨脹節(jié)，所述外管形狀為臺(tái)階狀。本實(shí)用新型采用外壓內(nèi)置形式，設(shè)計(jì)出平衡型膨脹節(jié)的組合結(jié)構(gòu)，克服了普通膨 脹節(jié)外形尺寸較大，占據(jù)空間位置較大的弊病，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜管路系統(tǒng)出現(xiàn)的各種變形進(jìn)行 補(bǔ)償。試驗(yàn)表明，本實(shí)用新型可以完全滿足空間補(bǔ)償?shù)囊螅哂薪Y(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、占用 管道空間位置小、安裝維護(hù)方便、節(jié)約裝置成本等特點(diǎn)。據(jù)測(cè)定，本實(shí)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(xiàn)有普通 膨脹節(jié)的外廓尺寸則為工藝管道外形尺寸的2 2. 5倍，本實(shí)用新型大大減少了外型尺寸， 而又對(duì)膨脹節(jié)的性能沒(méi)有任何不利影響，這在工藝管道設(shè)計(jì)和安裝中具有非常大的實(shí)用意 義。本實(shí)用新型適用于任何煤氣化工藝管道及工藝裝置的軸向、橫向及復(fù)合補(bǔ)償要求。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中各標(biāo)號(hào)表示為1.左側(cè)端板、2.左側(cè)波紋管、3.平衡波紋管；4.外管；5.左側(cè) 接管；6.左側(cè)環(huán)板、7.平衡接管；8.平衡孔；9.通孔；11.右側(cè)端板；12.右側(cè)波紋管；15.右 側(cè)接管；16.右側(cè)環(huán)板。
具體實(shí)施方式
參看圖1，本實(shí)用新型包括左側(cè)補(bǔ)償部分、右側(cè)補(bǔ)償部分和平衡補(bǔ)償部分。所述左 側(cè)補(bǔ)償部分由左側(cè)端板1、左側(cè)波紋管2、左側(cè)接管5和左側(cè)環(huán)板6組成；所述右側(cè)補(bǔ)償部分 由右側(cè)端板11、右側(cè)波紋管12、右側(cè)接管15和右側(cè)環(huán)板16組成；所述平衡補(bǔ)償部分由平衡 波紋管3、平衡接管7、外管4和右側(cè)端板11組成。所述平衡波紋管一端與左側(cè)端板固接并 密封，另一端固接平衡接管，所述外管的右端面為右側(cè)端板11。本實(shí)用新型在左側(cè)端板上設(shè)有通孔9，使平衡波紋管和左側(cè)波紋管的一側(cè)均與大 氣相通，便于波紋管伸縮時(shí)“呼吸”，保持壓力平衡。在所述平衡接管上設(shè)有平衡孔8，目的 是使波紋管的另一側(cè)與管道相通，保持管內(nèi)工作介質(zhì)壓力平衡。本實(shí)用新型中將外管形狀設(shè)計(jì)為臺(tái)階狀，目的是盡可能減少膨脹節(jié)的外廓尺寸， 便于在狹小空間使用。假設(shè)平衡波紋管的有效直徑為Dm、左側(cè)波紋管和右側(cè)波紋管的有效 直徑為dm，則為了使變形時(shí)，兩者(指平衡波紋管與左側(cè)波紋管+右側(cè)波紋管)的有效容積 的變化量相同，則兩者直徑應(yīng)滿足下式Dm = V 2dm。所述左側(cè)波紋管、右側(cè)波紋管和平衡波紋管的波形采用“U”型，其壁厚為1. 0 2.0，層數(shù)為1 8層，這樣的參數(shù)選擇可滿足管道直徑為DN200 500mm，工作壓力為4. 0 8. 4Mpa、工作溫度小于350°C的工況要求，軸向補(bǔ)償量小于120mm、橫向補(bǔ)償量小于40mm，安全使用壽命大于3000次。 本實(shí)用新型的特點(diǎn)是膨脹節(jié)工作部分的最小尺寸與管道相同，使介質(zhì)的流通面積 不會(huì)減小也沒(méi)有局部壓力損失。通過(guò)選擇合適的波紋管幾何參數(shù)使兩組工作波紋管產(chǎn)生的 壓力推力和與平衡波紋管產(chǎn)生的壓力推力大小相等、方向相反，這組力通過(guò)平衡接管、外管 在左側(cè)端板和右側(cè)環(huán)板上相互抵消，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)膨脹節(jié)外部不輸出壓力推力的效果。換言 之，平衡膨脹節(jié)正是依據(jù)壓力平衡原理，將體積變化通過(guò)工作波紋管與平衡波紋管相互轉(zhuǎn) 化(拉伸與壓縮)過(guò)程，而使膨脹節(jié)整體體積始終處于不變的狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)其平衡體積和壓力 推力的作用。在發(fā)生位移變形時(shí)，假設(shè)與兩端接管相連接的左、右波紋管各被拉伸1/2 A X， 同時(shí)，也使平衡波紋管被壓縮AX，因設(shè)計(jì)時(shí)整體結(jié)構(gòu)內(nèi)部空間是平衡的，一方被拉伸或被 壓縮的AX，另一方則會(huì)給出等量的補(bǔ)償，正是因?yàn)槠胶獠y管的補(bǔ)償作用，而使整個(gè)管路 系統(tǒng)壓力、容積不變，處于平衡狀態(tài)，這樣膨脹節(jié)的支撐系統(tǒng)也就不會(huì)受到另外的壓力或推 力的作用，這種變形力在已有技術(shù)中往往高達(dá)上千噸，極具破壞力。
權(quán)利要求一種外壓式復(fù)合平衡型膨脹節(jié)，其特征在于它包括左側(cè)補(bǔ)償部分、右側(cè)補(bǔ)償部分和平衡補(bǔ)償部分，各部分構(gòu)成為所述左側(cè)補(bǔ)償部分由左側(cè)端板(1)、左側(cè)波紋管(2)、左側(cè)接管(5)和左側(cè)環(huán)板(6)組成，其中，左側(cè)接管的左端連接管路系統(tǒng)，另一端固接于左側(cè)環(huán)板上，所述左側(cè)波紋管右端與左側(cè)環(huán)板固接，其左端與平衡接管(7)左端固接并密封；所述右側(cè)補(bǔ)償部分由右側(cè)端板(11)、右側(cè)波紋管(12)、右側(cè)接管(15)和右側(cè)環(huán)板(16)組成，其中，右側(cè)接管的右端連接管路系統(tǒng)，另一端固接于右側(cè)環(huán)板上，所述右側(cè)波紋管右端與右側(cè)端板固接，其左端與右側(cè)環(huán)板固接；所述右側(cè)環(huán)板為平衡接管的右端面；所述平衡補(bǔ)償部分由平衡波紋管(3)、平衡接管(7)、外管(4)和右側(cè)端板(11)組成，其中，平衡波紋管一端與左側(cè)端板固接并密封，另一端固接平衡接管，所述外管的右端面為右側(cè)端板(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外壓式復(fù)合平衡型膨脹節(jié)，其特征在于，所述左側(cè)端板(1)上 設(shè)有通孔(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的外壓式復(fù)合平衡型膨脹節(jié)，其特征在于，所述平衡接管 (7)上設(shè)有平衡孔(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的外壓式復(fù)合平衡型膨脹節(jié)，其特征在于，所述左側(cè)波紋管、右 側(cè)波紋管和平衡波紋管的波形采用“U”型，其壁厚為1. 0 2. 0，層數(shù)為1 8層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的外壓式復(fù)合平衡型膨脹節(jié)，其特征在于，所述外管形狀為臺(tái) 階狀。
專利摘要一種外壓式復(fù)合平衡型膨脹節(jié)，它包括左側(cè)補(bǔ)償部分、右側(cè)補(bǔ)償部分和平衡補(bǔ)償部分，所述左側(cè)補(bǔ)償部分由左側(cè)端板、左側(cè)波紋管、左側(cè)接管和左側(cè)環(huán)板組成；所述右側(cè)補(bǔ)償部分由右側(cè)端板、右側(cè)波紋管、右側(cè)接管和右側(cè)環(huán)板組成；所述平衡補(bǔ)償部分由平衡波紋管、平衡接管、外管和右側(cè)端板組成。本實(shí)用新型采用外壓內(nèi)置形式，設(shè)計(jì)出平衡型膨脹節(jié)的組合結(jié)構(gòu)，克服了普通膨脹節(jié)外形尺寸較大，占據(jù)空間位置較大的弊病，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜管路系統(tǒng)出現(xiàn)的各種變形進(jìn)行補(bǔ)償，具有結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、占用管道空間位置小、安裝維護(hù)方便、節(jié)約裝置成本等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)F16L51/03GK201715169SQ201020264570
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月21日
發(fā)明者丁迎新, 王春月, 羅仕發(fā), 董黎生, 趙光 申請(qǐng)人:秦皇島北方管業(yè)有限公司