一种基于端面滑动密封补偿技术的压力平衡型膨胀节

摘要

一种基于端面滑动密封补偿技术的压力平衡型膨胀节，膨胀节包括依次连接的进口端管、工作波纹管Ⅰ、平衡波纹管、工作波纹管Ⅱ和出口端管，以及多组拉杆结构，拉杆结构由固定套设在进口端管上的端板Ⅰ、设置在平衡波纹管两侧的中间管组件Ⅰ和中间管组件Ⅱ、固定套设在出口端管上的端板Ⅱ和拉杆组成，在端板Ⅱ与工作波纹管Ⅱ之间的出口端管上设有端面滑动密封补偿结构，端面滑动密封补偿结构由固定套设在出口端管A上的端法兰A、固定套设在出口端管B上的端法兰B、滑动垫圈、法兰密封件、法兰螺栓和法兰螺母组成，该技术提高压力平衡型膨胀节横向位移补偿能力,同时降低端面滑动密封所用端法兰的受力，法兰实现减薄设计，降低了法兰的成本。

说明书

技术领域

本发明属于密封技术领域，具体为一种基于端面滑动密封补偿技术的压力平衡型膨胀节。

背景技术

我国的膨胀节标准GB/T12777金属波纹管膨胀节通用技术条件对直管压力平衡型膨胀节定义为：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平衡波纹管压力推力的膨胀节。为增加直管压力平衡型膨胀节的横向位移补偿能力，CN201520791414.0直管压力平衡型补偿器对其中一个工作波纹管设计为复式波纹管，复式波纹管可以通过控制有效长度来增大横向位移补偿能力。CN200420074568.X公布了一种滑动密封型膨胀节，实现管路的横向位移补偿，减小了横向位移反力，并指出此滑动密封结构可以用在吸收横向位移的单式膨胀节，直管压力平衡型膨胀节上。

对于安装一个由法兰连接的无约束型膨胀节的管系，法兰的受力状态改变，为了使膨胀节随管道热胀冷缩而自由伸缩且不被压力推力拉长，在弯头处通常装有主固定支座，这样，主固定支座承受了管道的压力推力，减少了法兰螺栓的受力，此时，一种滑动密封型膨胀节的滑动密封结构的端法兰和滑动法兰不需要承受管道的压力推力，因此，端法兰和滑动法兰的强度和刚度校核容易通过。而直管压力平衡型膨胀节属于约束型膨胀节，将一种滑动密封型膨胀节的密封方式直接应用到直管压力平衡型膨胀节上时，此时的端法兰和滑动法兰连接属于典型的法兰连接结构，由于约束型膨胀节安装在无固定支座的管道上，当管道走向改变时，作用于弯头处由压力引起的轴向推力需要由法兰螺栓来承受，螺栓还需要提供O型密封圈的密封预紧力，此种结构的端法兰的受力苛刻，法兰需要设计较厚才能满足滑动和密封要求，因此，此滑动密封结构应用到直管压力平衡型膨胀节上时存在不经济的缺点。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于端面滑动密封补偿技术的压力平衡型膨胀节，提高压力平衡型膨胀节横向位移补偿能力,同时降低端面滑动密封所用端法兰的受力，法兰实现减薄设计，降低了法兰的成本。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种基于端面滑动密封补偿技术的压力平衡型膨胀节，膨胀节包括依次连接的进口端管、工作波纹管Ⅰ、平衡波纹管、工作波纹管Ⅱ和出口端管，以及围绕膨胀节外部圆周设置的多组拉杆结构，所述的拉杆结构由固定套设在进口端管上的端板Ⅰ、设置在平衡波纹管两侧的中间管组件Ⅰ和中间管组件Ⅱ、固定套设在出口端管上的端板Ⅱ和拉杆组成，端板Ⅰ通过拉杆和中间管组件Ⅱ刚性连接，端板Ⅱ通过拉杆和中间管组件Ⅰ刚性连接，在端板Ⅱ与工作波纹管Ⅱ之间的出口端管上设有端面滑动密封补偿结构，端面滑动密封补偿结构处的出口端管分为等径并相互独立的出口端管A和出口端管B，所述的端面滑动密封补偿结构由固定套设在出口端管A上的端法兰A、固定套设在出口端管B上的端法兰B、滑动垫圈、法兰密封件、法兰螺栓和法兰螺母组成，端法兰A和端法兰B之间夹设有法兰密封件，在端法兰A的周向方向上设有多个与法兰螺栓相匹配的螺栓孔A，在端法兰B的周向方向上对应螺栓孔A设有螺栓孔B，螺栓孔B的孔径大于法兰螺栓的直径，法兰螺栓依次穿过螺栓孔A、螺栓孔B和滑动垫圈，并通过法兰螺母将端法兰A和端法兰B密封连接。

本发明所述的端法兰B与端板Ⅱ为同一部件。

本发明所述的法兰螺母和端法兰B之间还夹设有滑动减摩垫片。

本发明所述的法兰密封件为法兰垫片或O型密封圈。

本发明的有益效果是：

1、使用端面滑动密封技术，增大了直管压力平衡型膨胀节的横向位移补偿能力,在端法兰B上预留横向补偿间隙△，使端法兰A、端法兰B和法兰螺栓不承受管道中的盲板力，端法兰A的受力得到改善,端法兰A和端法兰B可以实现减薄设计。

2、将端板Ⅱ作为端法兰B使用，减小膨胀节轴向大小，节省安装空间。

附图说明

图1为现有技术的结构示意图；

图2为本发明的实施例1的结构示意图；

图3为本发明的实施便2的结构示意图；

图4为本发明的端面滑动密封补偿结构的第一种结构示意图；

图5为本发明的端面滑动密封补偿结构的第二种结构示意图；

图中：1、进口端管，2、工作波纹管Ⅰ，3、平衡波纹管，4、工作波纹管Ⅱ，5、出口端管，5-1、出口端管A，5-2、出口端管B，6、端板Ⅰ，7、拉杆，8、中间管组件Ⅰ，9、中间管组件Ⅱ，10、端法兰A，11、端法兰B，12、端板Ⅱ，13、滑动垫圈，14、法兰螺栓，15、法兰螺母，16、螺栓孔A，17、螺栓孔B，18、法兰垫片，19、O型密封圈，20、滑动减摩垫片。

具体实施方式

一种基于端面滑动密封补偿技术的压力平衡型膨胀节，膨胀节包括依次连接的进口端管1、工作波纹管Ⅰ2、平衡波纹管3、工作波纹管Ⅱ4和出口端管5，以及围绕膨胀节外部圆周设置的多组拉杆结构，所述的拉杆结构由固定套设在进口端管1上的端板Ⅰ6、设置在平衡波纹管两侧的中间管组件Ⅰ8和中间管组件Ⅱ9、固定套设在出口端管5上的端板Ⅱ12和拉杆7组成，端板Ⅰ6通过拉杆7和中间管组件Ⅱ9刚性连接，端板Ⅱ12通过拉杆7和中间管组件Ⅰ8刚性连接，此膨胀节采用常规的压力平衡型膨胀节，在端板Ⅱ12与工作波纹管Ⅱ4之间的出口端管5上设有端面滑动密封补偿结构，端面滑动密封补偿结构处的出口端管5分为等径并相互独立的出口端管A 5-1和出口端管B 5-2，所述的端面滑动密封补偿结构由固定套设在出口端管A 5-1上的端法兰A10、固定套设在出口端管B5-2上的端法兰B11、滑动垫圈13、法兰密封件、法兰螺栓14和法兰螺母15组成，端法兰A10和端法兰B11之间夹设有法兰密封件，法兰密封件保证端法兰A10和端法兰B11之间的密封，即将出口端管A 5-1和出口端管B5-2相接部件密封防止泄露，在端法兰A10的周向方向上设有多个与法兰螺栓14相匹配的螺栓孔A16，在端法兰B11的周向方向上对应螺栓孔A16设有螺栓孔B17，螺栓孔B17的孔径大于法兰螺栓14的直径，法兰螺栓14依次穿过螺栓孔A16、螺栓孔B17和滑动垫圈，并通过法兰螺母15将端法兰A10和端法兰B11密封连接，法兰螺栓14与螺栓孔B17之间具有横向补偿间隙△。

法兰螺母15和端法兰B11之间还夹设有滑动减摩垫片20。

图4和图5所示的为端面滑动密封补偿技术所用的法兰密封方式，法兰密封件为法兰垫片18或O型密封圈19。

实施例1

如图1所示的一种采用端面滑动密封补偿技术的压力平衡型膨胀节，其主要结构与GB/T12777中的直管压力平衡型膨胀节一致，增加了端面滑动密封补偿结构，并规定了拉杆与端板Ⅰ和端板Ⅱ按照图示进行连接。如图2所示，在图1的基础上进行改进，端板Ⅱ12和出口端管5通过拉杆7与中间管组件Ⅰ8组成了外部刚性连接结构，在出口端管5上加入新的端法兰B11作为滑动法兰，端法兰A10、滑动法兰、法兰螺栓14 、法兰垫片18、滑动减摩垫片20、滑动垫圈13和法兰螺母15组成了端面滑动密封补偿结构，端面滑动密封补偿结构位于外部刚性连接结构内，滑动法兰上的螺栓孔B预留横向补偿间隙△，当由膨胀节连接的管道有横向位移产生时，滑动法兰相对端法兰A10径向滑动，预留的横向补偿间隙△满足径向滑动的要求。为减少滑动摩擦阻力，端法兰A10和滑动法兰的法兰螺栓14使用了滑动减摩垫片20。由于端面滑动密封补偿结构置于上述的外部刚性连接结构内，相当于此滑动密封补偿结构和膨胀节柔性连接之后再安装在两个固定支座之间，因此，滑动密封补偿结构的法兰不承受管道中的盲板力，端法兰A和滑动法兰的受力得到改善,可以实现减薄设计。

实施例2

如图3所示的一种采用端面滑动密封补偿技术的压力平衡型膨胀节Ⅱ，该结构将图3所示的压力平衡型膨胀节的端板Ⅱ作为端法兰B使用，可以缩短安装空间，节省部件，其它结构与实施例1内的其它结构一致。