波纹管膨胀节的设计与应用

波纹管膨胀节的设计与应用

膨胀节也称补偿器，是一种弹性补偿装置，主要用来补偿管道或设备因温度影响而引起的热胀冷缩位移（有时也称热位移）。膨胀节的补偿元件是波纹管。在操作过程中，波纹管除产生位移（变形）外，往往还要承受一定的工作压力，因此，膨胀节也是一种承

压的弹性补偿装置，所以，保证其安全可靠地工作是十分重要的。

膨胀节除作为热位移补偿装置使用外，也常被用于隔振和降噪。

膨胀节波纹管的波形较多，常用的有U形、◎形、S形等，在这里，主要介绍U

形波纹管膨胀节的设计与应用中的有关问题。

1、膨胀节结构类型及其应用

1.l U形波纹管膨胀节的结构类型

U形波纹管膨胀节的结构类型较多，不同类型的膨胀节，适用的场合也各不相同。主要的类型有单式轴向型、单式和复式铰链型、复式自由型、复式拉杆型、直管和弯管压力平衡型等。各种类型的结构示意图见图I〜图10。

为提高膨胀节的承载能力，可设计带加强环或稳定环的膨胀节，其纳构示意如图11所示。

（1）单式轴向型膨胀节

由一个波纹管及结构件组成、主要用于吸收轴向位移而不能承受波纹管压力推力的膨胀节（见图1）。

1—端管2—波纹管

图1 单式轴向型膨月长宙

（2）单式铰链型膨胀节

由一个波纹管及销轴、铰链板和立板等结构件组成、受波纹管压力推力的膨胀节

（见图2）。

2—朋枚琏板4-波纹管5—主牧旌¥1

囲2单式敦试躺膨胀节

（3）单式万向铰链型膨胀节

由一个波纹管及销轴、铰链板、万向环和立板等结构组成、能在任一平而内角位移并能承受波纹管压力推力的膨胀节（见图3）。

F—滞管2—立板 3 钱慨板4-悄轴5—万向环6—浹纹签

图3 甲式万向较琏型彫张节

（4）复式自由型膨胀节

由中间管所连接的两个波纹管（及控制杆或四连杆）等结构件组成、主要用于吸收轴向与横向组合位移而不能承受波纹管压力推力的膨胀节（见图4）。

1——波纹借2——中冋詹3—端餘

医1 4 复式归由犁妙月长节

（5）复式技杆型膨胀节

由中间管所连接的两个波纹管及拉杆和端板等结构件组成、能吸收任一方向横向位移并能承受波纹管压力推力的膨胀节，（见图5）。

t—疑极2—A-中间扳4—中闻密刍一波纹管6—揺悸

图5塩式悴杆型膨胀曲

(6) 复式铰链型膨胀节

由中间管所连接的两个波纹管及销轴、铰链板和立板等结构件组成、只能吸收单方向横向位移并能承受波纹管压力推力的膨胀节(见图6)。

2--WW 3 ■ aat? 4—中间管阳6

夏戎怏链型魔胀节

(7) 复式万向铰链型膨胀节

由中间管所连接的两个波纹管及十字销轴、一方向横向位移并能承受波纹管压力推力的膨胀节铰链板和立板等结构件组成、能吸收(见图7)。

1一端曾2波纹管3中何管4-W板5—十宇销轴6-立板

复式万向枚楂型膨胀"

(8) 弯管压力平衡型膨胀节

由一个或中间管所连接的两个工作波纹管和一个平衡波纹管及弯头或三通、封头、拉杆和端板等结构件组成、主要用于吸收轴向与横向组合位移并能承受波纹管压力推力的膨胀节(见图8)。

I 一端管2—端板3—中间管斗一工作波纹管5—三通6—平衡波纹簣7—拉杆8—封头

图8 弯管压力平衡型膨胀节

(9)直管压力平衡型膨胀节

由位于两端的两个工作波纹管和位于中间的一个平衡波纹管及拉杆和端板等结构

件组成、主要用于吸收轴向位移并能承受波纹管压力推力的膨胀节(见图9)。

5—端板

图乡貢管压力平衡型膨胀节

(10)外压单式轴向型膨胀节

由承受外压的波纹管及外管和端环等结构件组成、只用于吸收位移而不能承受波纹管压力推力的膨胀节(见图10)。

1一・进【」端管2—进口端环3—限位环4一外管

5 —波纹管6—出口端环7—fiJ 口端管

图10 外压单式轴向型膨胀节

图丨1 加强U形波纹管

1.2膨胀节的应用示例

不同型式的膨胀节有不同位移补偿功能，在管路设计中，可以根据管路的结构及压力与通径等参数综合考虑给予选型。

1.2.1轴向位移的补偿

图12

图12是采用单式膨胀节吸收管线轴向膨胀的一个良好的典型实例

图13是采用复式膨胀节吸收管线轴向膨胀的一个良好的典型实例

图16表示一个包含"z"

形管段的管线上使用膨胀节的方法。

图14

图15是采用膨胀节吸收具有异径管的管线的轴向膨胀的一个良好的典型实例。

图17是采用弯管压力平衡式膨胀节吸收管线轴向膨胀的一个良好的典型实例。

图18表示如何采用直管压力平衡式膨胀节吸收长的直管段上的轴向位移

图19是采用弯管压力平衡式膨胀节吸收汽轮机、泵、压缩机等设备的热膨胀的一个良好的典型实例。膨胀节的主要作用是减小作用到设备壳体上的载荷。

122对横向位移、角位移及其组合位移的补偿

在具有横向位移、角位移及其组合位移的场合，正确选择和使用膨胀节需要考虑到管道的构形、运行条件、预期的循环寿命、管道和设备的承载能力、可用于支承的结构物等多种因素。在某些情况下，可能有几种膨胀节都适合同一项应用，这时可以单纯根据经济性来考虑选择哪一种。然而，更为常见的是在各种可行的设计之中，应考虑到这一种或那一种具有独到之处，特别适合在某些特定的场合下使用。

(1)单式膨胀节

>

i;

9

v !

M

A

凶曲生二二寻

愉 A Gl 6Z S 0 «:

图20 Array

图20、图21是采用单式膨胀节吸收轴向与横向组合位移的典型实例