补偿器的结构类型及选型

补偿器的结构类型及选型
U形波纹管补偿器的结构类型较多，不同类型的补偿器，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l~图10。

为提高补偿器的承载能力，可设计带加强环或稳定环的补偿器，其纳构示意如图11所示。

4.1补偿器的结构类型
4.1.1单式轴向型补偿器
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补偿器(见图1)。

4.1.2单式铰链型补偿器
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补偿器(见图2)。

4.1.3单式万向铰链型补偿器
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补偿器(见图3）。

4.1.4复式自由型补偿器
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补偿器(见图4)。

4.1.5复式技杆型补偿器
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补偿器，(见图5)。

4.1.6复式铰链型补偿器
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补偿器(见图6)。

4.1.7复式万向铰链型补偿器
由中间管所连接的两个波纹管及十字销轴、铰链板和立板等结构件组成、能吸收一方向横向位移并能承受波纹管压力推力的补偿器(见图7)。

4.1.8弯管压力平衡型补偿器
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补偿器(见图8)。

4.1.9直管压力平衡型补偿器
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补偿器(见图9)。

4.1.10外压单式轴向型补偿器
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补偿器(见图10）。

4.2补偿器的选型
不同型式的补偿器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。

4.2.1 轴向位移的补偿
图12是采用单式补偿器吸收管线轴向膨胀的一个良好的典型实例。

图13是采用复式补偿器吸收管线轴向膨胀的一个良好的典型实例。

图14是采用补偿器吸收带支管的管线的轴向膨胀的一个良好的典型实例。

图15是采用补偿器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16表示一个包含"z"形管段的管线上使用补偿器的方法。

图17是采用弯管压力平衡式补偿器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补偿器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补偿器吸收汽轮机、泵、压缩机等设备的热膨胀的一个良好的典型实例。

补偿器的主要作用是减小作用到设备壳体上的载荷。

4.2.2 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，正确选择和使用补偿器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，可能有几种补偿器都适合同一项应用，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) 单式补偿器
图20、图21是采用单式补偿器吸收轴向与横向组合位移的典型实例。

图22，图23将图21中补偿器两端的主固定支架改换为连杆。

(2) 万能式补偿器
万能式补偿器特别适合吸收横向位移。

此外，这种设计形式也可用于吸收轴向位移、角位移以及任意由这三种形式合成的位移。

万能式补偿器一般用法是将这种带连杆的补偿器设置在呈90°的"z"型管道的中间管臂内，图24和图25是两个应用实例。

图26是在存在轴向与横向组合位移的场合使用弯管压力平衡式补偿器的典型实例。

图27表示在管道转角不等丁90°时也可以使用弯管压力平衡式补偿器。

图28给出一种常见的非常适于使用弯管压力平衡式补偿器的场合。

图29给出了在横向位移较大的场合使用万能压力平衡式补偿器的实例。

(3) 铰链式补偿器
铰链式补偿器一般以两、三个作为一组使用，用于吸收单平面管系中一个或多个方向的横向位移。

在这种系统中每一个补偿器被它的铰链所制约，产生纯角位移;然而，被管段分开的每对铰链式补偿器互相配合，能够吸收横向位移。

给定单个补偿器的角位移。

每对铰链式补偿器所能吸收的横向位移与其铰链销轴之间的距离成正比，因此为了使补偿器充分发挥效用，应尽量加大这一距离。

补偿器的铰链通常用于承受作用于补偿器上的全部压力推力;另外，也可以用于承受管道和设备的重量、风载或类似的外力。

图30说明如何用双铰链系统吸收单平面"z"形弯管的主要热膨胀。

如果单平面管系的柔性不足以吸收双铰系统的弯曲挠度，或者由弯曲而产生的载荷超过了连接设备的许用极限，则可采用具有三个铰链式补偿器的系统。

图31即表示在单平面"Z"形弯管中的三铰系统。

竖直管段的热膨胀将由B和C两个补偿器的动作来吸收。

于是，很明显，补偿器B必须能吸收由A和C两个补偿器一起形成的转动。

图32说明在弯管角度不等于90°时，使用铰链式补偿器的工作原理。

在这里只需要使用中间固定支架平面导向支架。

图33说明连接设备亦产生平面位移时应用铰链式补偿器的实例。

图34给出了设备与管道连接系统中应用铰链补偿器的实例。

(4) 万向铰链式补偿器
正如铰链式补偿器在平面管系中具有很大的优越性一样，万向铰链式补偿器在空间管系中具有类似的优越性。

万向铰链式补偿器具有吸收任意平面内的角位移的能力，常常利用这一点将它们组成一对，用来吸收横向位移。

图35给出了一个应用实例。

如果不可能或不打算利用管道的弯曲来吸收竖直管臂的伸长，则可采用如图36所示由两个万向铰链式补偿器和一个铰链式补偿器组成的系统。