一种采用锥形环腔流道的低流阻全外压型平衡型膨胀节

摘要

一种采用锥形环腔流道的低流阻全外压型平衡型膨胀节，包括进口端管、进口端锥管、外管、导流连接板一、锥形封头一、封板一、导流筒、波纹管组件一、封板二、锥形封头二、导流连接板二、出口端锥管、波纹管组件二和出口端管；进口端管和进口端锥管连接，进口端锥管的大径端与外管的一端连接，外管的另一端套在出口端管的外侧，在出口端管上套设有波纹管组件二，波纹管组件二分别与外管和进口端管焊接，进口端管连接出口端锥管，出口端锥管的大径端与外管之间设有间隙，进口端锥管、外管和出口端锥管围成的流道内设有锥形封头一、二、封板一、二、导流筒、波纹管组件一、导流连接板一、二，降低全外压型平衡型膨胀节的流动阻力还具有防涡流的功能。

说明书

技术领域

本实用新型涉及膨胀节技术领域，具体说的是一种采用锥形环腔流道的低流阻全外压型平衡型膨胀节。

背景技术

在石油化工工艺管道及热力行业的长直管道上，为了满足管道布置和安装要求，要求膨胀节既能吸收较大的轴向位移，又能平衡管道压力推力且要控制管道系统的压力降。直通式直管压力平衡型膨胀节，在满足大补偿量的同时，可实现平衡管道压力推力，且流阻较小，其缺点是刚度大，吸收管道热膨胀后引起的弹性反力大，同时由于其平衡波纹管有效面积是工作波纹管的2倍，造成整体的外形尺寸大。旁通式直管压力平衡膨胀节相对直通式直管压力平衡型膨胀节其优势是通过流道的改变省略了平衡波纹管，膨胀节的总体刚度较小，缺点是流动的阻力增大，不适用于对流动阻力降要求严格的场合，因其没有平衡波波纹管，因此能够降低产品的成本。

如图1所示，常规的旁通式直管压力平衡膨胀节在进口端管和出口端管上分别开流通孔，常规的旁通式直管压力平衡型膨胀节是在进口端管和出口端管上开孔，介质经过进口端管的流通孔流入外管与波纹管组成的腔体流道，然后又从腔体流道通过出口端管的流通孔流入到出口端管，流通孔的面积及外管与波纹管的环形腔截面积不小于管道的截面积，介质的流动受到流动孔面积和流向的限制，流动阻力很大，尤其是在高速气体通过时，有噪音污染等缺陷。

为减小旁通式直管压力平衡膨胀节的流动阻力，可以适当增大流通孔的面积，理想的情况是未开孔的部分面积趋向于零，但是由于需要保证进口端管的开孔后的截面具有承受管道盲板力和流体冲击荷载的作用，如不能承受，则开孔后的截面会断裂，膨胀节失去功能，因此最大开孔面积被限制，流体流经未开孔的部位时，未开孔的部位成为流体流动的障碍，流体以一定流速流经障碍物时，流体边界层分离，因涡流产生能量损失，必然形成一定的局部阻力损失，障碍物的面积越大，迎流面积也越大，阻力损失越大；又由于进口端管未开孔的部位作为障碍物，流体流经障碍物时形成涡流，流速一定的情况下还可能形成卡门涡街，造成流动阻力的增加，甚至因此在进口端管开孔的流通方式和结构设计不能从根本上解决旁通直管压力平衡型膨胀节的流动阻力大的问题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种采用锥形环腔流道的低流阻全外压型平衡型膨胀节，降低全外压型平衡型膨胀节的流动阻力，同时还具有防涡流的功能。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种采用锥形环腔流道的低流阻全外压型平衡型膨胀节，包括进口端管、进口端锥管、外管、导流连接板一、锥形封头一、封板一、导流筒、波纹管组件一、封板二、锥形封头二、导流连接板二、出口端锥管、波纹管组件二和出口端管；

进口端管和进口端锥管的小径端连接，进口端锥管的大径端与外管的一端连接，外管的另一端套在出口端管的外侧，在出口端管上套设有设置在外管内侧的波纹管组件二，波纹管组件二的一端与外管的另一端连接，并与进口端管之间设有间隙，波纹管组件二的另一端与进口端管焊接，进口端管连接出口端锥管的小径端，出口端锥管的大径端朝向进口端锥管方向设置，并与外管之间设有间隙；

在进口端锥管、外管和出口端锥管围成的流道内设有锥形封头一、封板一、导流筒、波纹管组件一、封板二、锥形封头二、导流连接板一和导流连接板二，波纹管组件一的两端分别连接封板一和封板二，封板一和封板二上分别连接有一个搭在一起的导流筒，封板一上连接有锥形封头一，锥形封头一和进口端锥管之间连接有若干片呈辐射状分布的导流连接板一，导流连接板一的两端窄端面为迎流面和背流面，封板二上连接有锥形封头二，锥形封头二和出口端锥管之间连接有若干片呈辐射状分布的导流连接板二，导流连接板二的两端窄端面为迎流面和背流面。

导流连接板一和导流连接板二的迎流面和背流面经削尖处理为削尖面。

锥形封头一的锥度与进口端锥管的锥度相同，锥形封头二的锥度与出口端锥管的锥度相同。

导流连接板一垂直于锥形封头一设置。

导流连接板二垂直于锥形封头二设置。

本实用新型有益效果是：

1、设计一种锥形环腔流道，达到降低常规旁通直管压力平衡型膨胀节的流动阻力的目的，在对膨胀节刚度和流阻有严格要求的场合，实现对直通型直管压力平衡型膨胀节的替代。

2、将导流连接板的的迎流面和背流面经削尖处理为削尖面，减轻涡流的发生和对流动阻力损失的影响。

3、导流连接板一垂直于锥形封头一设置和/或导流连接板二垂直于锥形封头二设置，可进一步降低流阻，并进一步提升防涡流的功能。

附图说明

图1为现有技术中全外压平衡型膨胀节的结构示意图；

图2为本实用新型的结构示意图；

图3为本实用新型的导流连接板一的分布结构示意图；

图4为本实用新型的导流连接板二的分布结构示意图；

图5为本实用新型的导流连接板一和导流连接板二的立体结构示意图；

图中：1、进口端管，2、进口端锥管一，3、导流连接板一，4、锥形封头一，5、封板一，6、导流筒，7、波纹管组件一，8、外管，9、封板二，10、锥形封头二，11、出口端锥管，12、导流连接板二，13、波纹管组件二，14、出口端管。

具体实施方式

如图2所示，一种采用锥形环腔流道的低流阻压力平衡型膨胀节，包括进口端锥管2和锥形封头一4及导流连接板一3组成的入口端锥形环腔流道，出口端锥管11和锥形封头二10及导流连接板二12组成的出口端锥形环腔流道，外管8与导流筒6组成的中间环腔流道，介质经由入口锥形环腔流道，中间环腔流道和出口锥形环腔流道，最终流入出口管，介质的流动阻力较小，合理的锥形环腔设计可以大幅减小介质的流动阻力，实现与直通式直管压力平衡型膨胀节基本相当的沿程压力损失。

一种采用锥形环腔流道的低流阻全外压型平衡型膨胀节，包括进口端管1、进口端锥管2、外管8、导流连接板一3、锥形封头一4、封板一5、导流筒6、波纹管组件一7、封板二9、锥形封头二10、导流连接板二12、出口端锥管11、波纹管组件二13和出口端管14。

进口端管1为等径管，进口端管1和进口端锥管2的小径端连接，进口端锥管2的大径端与外管8的一端连接，外管8的前段也采用等径管，外管8的另一端套在出口端管14的外侧，在出口端管14上套设有设置在外管8内侧的波纹管组件二13，并与进口端管1之间设有间隙，保证波纹管组件二的正常轴向变形。波纹管组件二13可以采用多个串联的波纹管组成，或者采用单波纹管，波纹管组件二13的一端与外管8的另一端连接，连接时可采用端板连接，或外管8在此段连接锥管，波纹管组件二13的另一端与进口端管1焊接，进口端管1连接出口端锥管11的小径端，出口端锥管11的大径端朝向进口端锥管2方向设置，并与外管8之间设有间隙，间隙的作用为保证介质的流通和波纹管的正常轴向变形。

在进口端锥管2、外管8和出口端锥管11围成的流道内设有锥形封头一4、封板一5、导流筒6、波纹管组件一7、封板二9、锥形封头二10、导流连接板一3和导流连接板二12，波纹管组件一7可以采用多个串联的波纹管组成，或者采用单波纹管，波纹管组件一7的两端分别连接封板一5和封板二9，封板一5和封板二9上分别连接有一个搭接在一起的导流筒6，图中箭头所指的为介质流向，也可以逆向流动，正向流动时，左侧的导流筒6搭在右侧的导流筒上方，逆向流动时，右侧的导流筒搭在左侧的导流筒上方。

如图3、图4所示，封板一5上连接有锥形封头一4，锥形封头一4和进口端锥管2之间连接有若干片呈辐射状分布的导流连接板一3，导流连接板一3的两端窄端面为迎流面和背流面，封板二9上连接有锥形封头二10，锥形封头二10和出口端锥管11之间连接有若干片呈辐射状分布的导流连接板二12，导流连接板二12的两端窄端面为迎流面和背流面。

锥形封头一4的锥度与进口端锥管2的锥度相同，锥形封头二10的锥度与出口端锥管11的锥度相同。

导流连接板一3垂直于锥形封头一4设置。

导流连接板二12垂直于锥形封头二10设置。

导流连接板一3和导流连接板二12的分布为辐射状分布，见图3和图4，导流连接板的数量根据力学计算确定；导流连接板一3的E面和F面与进口端锥管2和锥形封头一4固定连接；导流连接板二12的E面和F面与出口端锥管11和锥形封头二10固定连接。导流连接板一3和导流连接板二12的迎流面和背流面经削尖处理为削尖面。如图5所示，导流连接板一3和导流连接板二12的C面和D面做削尖处理来降低流阻，当导流连接板厚度较薄时也可以不做削尖处理。