專利名稱：一種用于煤氣化裝置的外壓式復(fù)合膨脹節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實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，并流進入氣化爐內(nèi)，在極為短暫的時間內(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過程。實現(xiàn)這一煤氣化技術(shù) 的關(guān)鍵點在于煤氣化裝置。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位布局的嚴酷要求，要求工藝管道需采用能夠平衡各個方向管道變 形的金屬膨脹節(jié)，以抵消因工藝管道形變壓力引起的壓力推力。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、鉸鏈或萬向平衡型、大拉桿平衡型等等。這些平衡型膨脹節(jié)的補償和 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(jié)能夠同時完成軸向和 橫向的補償，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償軸向和橫向的物理變形物理變 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4. 0 8. 4Mpa,因此，對膨 脹節(jié)的結(jié)構(gòu)強度要求較高，而目前的外壓式萬能平衡型膨脹節(jié)尚不能滿足煤氣化工藝的要 求。申請?zhí)枮?00720309344的中國專利“煤氣化裝置用特殊外壓式直管壓力平衡式波紋管 膨脹節(jié)”中提出了一種膨脹節(jié)結(jié)構(gòu)，它采用外壓式結(jié)構(gòu)設(shè)計，將波紋管設(shè)計為U型結(jié)構(gòu)，為滿 足承壓要求，波紋管采用多層結(jié)構(gòu)，使波紋管材料用量大大增加。同時波紋管的U型結(jié)構(gòu)， 剛度值較大，彈性反力太大，為Ω型結(jié)構(gòu)的2倍。從而使工藝管道支架承載能力增加2倍， 給有限的管道空間設(shè)置和煤氣化裝置工藝管道的敷設(shè)增加了難度。
實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問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，且對外不輸出壓力推力的用于煤氣化裝置的外壓式復(fù)合膨脹節(jié)。本實用新型所稱問題是由以下技術(shù)方案解決的—種用于煤氣化裝置的外壓式復(fù)合膨脹節(jié)，它包括左側(cè)補償部分、右側(cè)補償部分 和平衡補償部分，各部分構(gòu)成為所述左側(cè)補償部分由左側(cè)法蘭、左側(cè)接管、左側(cè)波紋管和左側(cè)端板組成，其中，左 側(cè)接管一端固接于左側(cè)法蘭上，另一端固接于左側(cè)波紋管上，所述左側(cè)波紋管的另一端與 左側(cè)端板固接并密封；所述右側(cè)補償部分由右側(cè)法蘭、右側(cè)接管、右側(cè)波紋管和右側(cè)端板組成，其中，右
3側(cè)接管一端固接并密封于右側(cè)法蘭上，另一端固接并密封于右側(cè)波紋管上，所述右側(cè)波紋 管的另一端與右側(cè)端板固接并密封；所述平衡補償部分由平衡波紋管、受力拉桿、左平衡接管和右平衡接管組成，其 中，左平衡接管的一部分插于右平衡接管中，所述平衡波紋管一端與左平衡接管的端部固 接并密封，另一端與右平衡接管的端部固接并密封；所述受力拉桿為兩組，一組受力拉桿的 一端連接左側(cè)法蘭，另一端穿過左側(cè)端板與右側(cè)端板連接；另一組受力拉桿的的一端連接 右側(cè)法蘭，另一端穿過右側(cè)端板與左側(cè)端板連接。上述用于煤氣化裝置的外壓式復(fù)合膨脹節(jié)，所述受力拉桿與左側(cè)法蘭、右側(cè)法蘭、 左側(cè)端板和右側(cè)端板之間的連接處增設(shè)錐球面墊。上述用于煤氣化裝置的外壓式復(fù)合膨脹節(jié)，增設(shè)吹掃除塵部分，所述吹掃除塵部 分由吹管、吹掃法蘭和封蓋組成，其中，吹管一端與左側(cè)接管或右側(cè)接管連通，另一端與吹 掃法蘭固接，所述封蓋密封連接于吹掃法蘭上。上述用于煤氣化裝置的外壓式復(fù)合膨脹節(jié)，所述左側(cè)波紋管、右側(cè)波紋管或平衡 波紋管，其波形設(shè)計為Ω型，在相鄰的Ω型波紋之間設(shè)有加強環(huán)。上述用于煤氣化裝置的外壓式復(fù)合膨脹節(jié)，所述右側(cè)接管靠近左側(cè)接管的一端增 設(shè)變徑管，變徑后的大端直徑大于左側(cè)接管的直徑，所述變徑管和右側(cè)接管的端部固接，所 述左側(cè)接管的一部分位于變徑管中。本實用新型采用平衡型膨脹節(jié)的組合結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)對復(fù)雜管路系統(tǒng)出現(xiàn)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?shù)囊?，具有結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、 占用管道空間位置小、安裝維護方便、節(jié)約裝置成本等特點。其優(yōu)點可歸納為如下幾點波紋管的波形設(shè)計為Ω型，這樣波紋管的補償能力至少提高了 1. 5倍，膨脹節(jié)的 整體結(jié)構(gòu)長度相對U形波紋管膨脹節(jié)減少20% ；且波紋管由U型結(jié)構(gòu)的單層1. 0mm6 8 層，減少到1. 0mm4層結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品成本降低30 %。本實用新型中的波紋管在相同位移和工況條件下，Ω型波紋管剛度僅為U型波紋 管的0. 3倍。這使煤氣化工藝管道中管道反力減小1/2，支架設(shè)置降低成本1/4。本實用新型中的軸向補償量小于120mm、橫向補償量小于40mm，安全使用壽命大 于3000次。本實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)合補償要 求。
圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的A-A剖視圖。附圖中標號表示如下1.左側(cè)法蘭、2.左側(cè)接管、3.左側(cè)端板；4.吹掃法蘭；5.左 側(cè)波紋管；6、平衡波紋管、7.變徑管；9.受力拉桿；10.錐球面墊；12.左平衡接管；13.右 平衡接管；15.封蓋；16.加強環(huán)；21.右側(cè)法蘭；22.右側(cè)接管、23.右側(cè)端板；25.右側(cè)波紋管。
具體實施方式
參看圖1，本實用新型包括左側(cè)補償部分、右側(cè)補償部分和平衡補償部分。所述左側(cè)補償部分由左側(cè)法蘭1、左側(cè)接管2、左側(cè)波紋管5和左側(cè)端板3組成；所述右側(cè)補償部分 由右側(cè)法蘭21、右側(cè)接管22、右側(cè)波紋管25和右側(cè)端板23組成；所述平衡補償部分由平衡 波紋管6、受力拉桿9、左平衡接管12和右平衡接管13組成。左平衡接管的一部分插于右 平衡接管中，所述平衡波紋管一端與左平衡接管的端部固接并密封，另一端與右平衡接管 的端部固接并密封；所述受力拉桿為兩組，一組受力拉桿的一端連接左側(cè)法蘭，另一端穿過 左側(cè)端板與右側(cè)端板連接；另一組受力拉桿的的一端連接右側(cè)法蘭，另一端穿過右側(cè)端板 與左側(cè)端板連接。所述受力拉桿9與左側(cè)法蘭1、右側(cè)法蘭21、左側(cè)端板3和右側(cè)端板23之間的連 接處增設(shè)錐球面墊10，這樣，當出現(xiàn)橫向變形時，膨脹節(jié)發(fā)生隨動，但兩者之間的距離則被 受力拉桿所限定。所述錐球面墊是由球面墊圈和錐面墊圈組合使用，在球面與錐面之間涂 敷二硫化鉬進行潤滑，當工藝管道產(chǎn)生橫向變形時，通過設(shè)置的球面與錐面墊圈的轉(zhuǎn)動實 現(xiàn)工藝管道橫向位移補償。本實用新型增設(shè)吹掃除塵部分，所述吹掃除塵部分由吹管14、吹掃法蘭4和封蓋 15組成，這樣，可通過吹管，定期對膨脹節(jié)中的積塵或雜質(zhì)予以清除，清除后，用封蓋密封。本實用新型將各段波紋管的波形設(shè)計為Ω型，在相鄰的Ω型波紋之間加設(shè)加強 環(huán)16，這樣可以提高膨脹節(jié)的工作壓力。本實用新型的應(yīng)用范圍可適用于DN200 500mm 的管路；工作壓力可達4. 0 8. 4Mpa,工作溫度在350°C范圍內(nèi)。本實用新型在右側(cè)接管上增設(shè)變徑管7，并將左側(cè)接管的一部分位于變徑管中，變 徑管的作用是為管道變形提供位移的空間。在圖1中，左側(cè)接管直徑與工藝管道直徑相等， 這就確保工藝介質(zhì)壓力不受損失，變徑管大于工藝管道直徑，其大于部分正是為滿足工藝 管道產(chǎn)生橫向位移的空間尺寸；將左側(cè)接管插于變徑管內(nèi)，是為了盡量減少因變徑管尺寸 變大、而使介質(zhì)產(chǎn)生的壓力波動，從而減少工藝管道因壓力波動而造成的管系振動。本實用新型中的各部分構(gòu)件組合后能成功地吸收軸向位移、橫向位移或軸向橫向 復(fù)合位移，且對外不輸出壓力推力。通過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產(chǎn)生的壓力推力大小相等、方向相反，這組力通過受力拉桿作用 在端板、法蘭上，從而實現(xiàn)對膨脹節(jié)外部不輸出壓力推力的效果。在位移補償方面，由于兩 組工作波紋管和平衡波紋管構(gòu)成一個封閉體系，且受力拉桿兩端的錐球面墊被螺母固定， 拉桿只能轉(zhuǎn)動吸收橫向位移而不能改變左側(cè)法蘭和右側(cè)端板之間、右側(cè)法蘭和左側(cè)端板 之間的距離。假設(shè)膨脹節(jié)吸收壓縮位移ΔΧ，則膨脹節(jié)兩端的左側(cè)接管和右側(cè)接管被壓縮 ΔΧ，與兩個接管相連的左側(cè)波紋管5和右側(cè)波紋管25均被拉伸ΔΧ，同時帶動左側(cè)端板3 移動ΔΧ，由于左、右兩側(cè)端板分別和平衡波紋管6的兩端連接使平衡波紋管被壓縮ΔΧ，由 于拉桿兩端的端板間距離不變，合成后整個膨脹節(jié)的位移量為壓縮ΔΧ。由于拉桿兩端都有 相對布置的錐、球面墊，當膨脹節(jié)吸收橫向位移時拉桿上的球面墊圈繞錐面墊圈轉(zhuǎn)動，三組 波紋管都繞一端轉(zhuǎn)動實現(xiàn)橫向位移補償。當橫向位移量較大，不能通過單組波紋管轉(zhuǎn)動實 現(xiàn)位移補償時可以把工作波紋管和平衡波紋管都做成復(fù)式結(jié)構(gòu)，通過調(diào)整中間接管的長度 也可實現(xiàn)較大的橫向位移。
權(quán)利要求一種用于煤氣化裝置的外壓式復(fù)合膨脹節(jié)，其特征在于它包括左側(cè)補償部分、右側(cè)補償部分和平衡補償部分，各部分構(gòu)成為所述左側(cè)補償部分由左側(cè)法蘭[1]、左側(cè)接管[2]、左側(cè)波紋管[5]和左側(cè)端板[3]組成，其中，左側(cè)接管一端固接于左側(cè)法蘭上，另一端固接于左側(cè)波紋管上，所述左側(cè)波紋管的另一端與左側(cè)端板固接并密封；所述右側(cè)補償部分由右側(cè)法蘭[21]、右側(cè)接管[22]、右側(cè)波紋管[25]和右側(cè)端板[23]組成，其中，右側(cè)接管一端固接并密封于右側(cè)法蘭上，另一端固接并密封于右側(cè)波紋管上，所述右側(cè)波紋管的另一端與右側(cè)端板固接并密封；所述平衡補償部分由平衡波紋管[6]、受力拉桿[9]、左平衡接管[12]和右平衡接管[13]組成，其中，左平衡接管的一部分插于右平衡接管中，所述平衡波紋管一端與左平衡接管的端部固接并密封，另一端與右平衡接管的端部固接并密封；所述受力拉桿為兩組，一組受力拉桿的一端連接左側(cè)法蘭，另一端穿過左側(cè)端板與右側(cè)端板連接；另一組受力拉桿的的一端連接右側(cè)法蘭，另一端穿過右側(cè)端板與左側(cè)端板連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外壓式復(fù)合膨脹節(jié)，其特征在于，所述受力拉桿[9]與左側(cè)法 蘭[1]、右側(cè)法蘭[21]、左側(cè)端板[3]和右側(cè)端板[23]之間的連接處增設(shè)錐球面墊[10]。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的外壓式復(fù)合膨脹節(jié)，其特征在于，增設(shè)吹掃除塵部分，所 述吹掃除塵部分由吹管[14]、吹掃法蘭[4]和封蓋[15]組成，其中，吹管一端與左側(cè)接管或 右側(cè)接管連通，另一端與吹掃法蘭固接，所述封蓋密封連接于吹掃法蘭上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的外壓式復(fù)合膨脹節(jié)，其特征在于，所述左側(cè)波紋管、右側(cè)波紋 管或平衡波紋管，其波形設(shè)計為Ω型，在相鄰的Ω型波紋之間設(shè)有加強環(huán)[16]。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的外壓式復(fù)合膨脹節(jié)，其特征在于，所述右側(cè)接管靠近左側(cè)接 管的一端增設(shè)變徑管[7]，變徑后的大端直徑大于左側(cè)接管的直徑，所述變徑管和右側(cè)接管 的端部固接，所述左側(cè)接管的一部分位于變徑管中。
專利摘要一種用于煤氣化裝置的外壓式復(fù)合膨脹節(jié)，它包括左側(cè)補償部分、右側(cè)補償部分和平衡補償部分，其中，左側(cè)補償部分由左側(cè)法蘭、左側(cè)接管、左側(cè)波紋管和左側(cè)端板組成；右側(cè)補償部分由右側(cè)法蘭、右側(cè)接管、右側(cè)波紋管和右側(cè)端板組成；平衡補償部分由平衡波紋管、受力拉桿、左平衡接管和右平衡接管組成。本實用新型采用平衡型膨脹節(jié)的組合結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)對復(fù)雜管路系統(tǒng)出現(xiàn)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?shù)囊?，具有結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、占用管道空間位置小、安裝維護方便、節(jié)約裝置成本等特點。
文檔編號F16L51/03GK201723905SQ20102026477
公開日2011年1月26日 申請日期2010年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月21日
發(fā)明者劉鵬, 楊勇, 王春月, 羅仕發(fā), 錢玉 申請人:秦皇島北方管業(yè)有限公司