一种压力平衡型膨胀节的不对称万向环结构的制作方法

1.本实用新型涉及管道补偿技术领域，特别涉及一种压力平衡型膨胀节的不对称万向环结构。


背景技术：

2.金属波纹管膨胀节(以下简称膨胀节)是由波纹管及其结构件组成，用来吸收各种原因引起的管道和设备尺寸变化的装置。直管压力平衡型膨胀节广泛地应用于直管线位移补偿当中，由于其可以通过自身的结构件实现压力推力的平衡，尤其在重要场合，如受力要求苛刻的设备管口处。通用的内压型直管压力平衡型膨胀节由位于两个工作波纹管和一个平衡波纹管及拉杆和端板等结构件组成，用于补偿轴向位移，但是只可吸收少量的横向位移，或者通过增设球面、锥面垫圈可以补偿二者的组合位移。传统复式万向铰链型直管压力平衡型膨胀节通过增加万向环结构，加强了横向位移的补偿能力，但往往受力较大，易造成立板、万向环、铰链板等结构件的失效从而造成波纹管失稳，失去补偿能力。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种压力平衡型膨胀节的不对称万向环结构，扩充了直管压力平衡型膨胀节的结构形式范围和应用种类，可方便设计院与产品用户选用，与传统复式万向铰链直管压力平衡型膨胀节相比，可以降低材料消耗量，保证管系安全运行，提高产品竞争力。
4.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
5.一种压力平衡型膨胀节的不对称万向环结构，包括平衡波纹管、第二工作波纹管和第三工作波纹管，所述平衡波纹管、第二工作波纹管通过前连接件与入口管连接，所述第三工作波纹管通过后连接件与出口管连接，所述第二工作波纹管和第三工作波纹管之间通过中间管连通，所述前连接件包括第一万向环，所述后连接件包括第二万向环，所述第一万向环与所述第二万向环之间连线中线所在平面为m，所述第一万向环与所述第二万向环相对平面m呈非对称结构设置。
6.进一步的，所述第一万向环与所述第二万向环均为矩形万向环，且所述第一万向环在m平面上的投影面积大于所述第二万向环在m平面上的投影面积。
7.进一步的，在所述平衡波纹管远离所述第二工作波纹管的一侧设置第一工作波纹管，所述第一工作波纹管的一端与入口管连接，所述入口管流入介质通过传力筒与导流筒连通，所述导流筒的另一端与中间管连通，在所述传力筒的圆周方向设置联通孔，所述传力筒通过所述联通孔与平衡波纹管连通，所述第一工作波纹管、所述第二工作波纹管和所述第三工作波纹管产生的压力推力通过传力筒、前连接件、中间管、后连接件的传力作用与平衡波纹管产生的压力推力相互平衡。
8.进一步的，所述前连接件还包括第一立板、铰链板装置一，所述第一工作波纹管的另一端通过第一工作波接管、平衡波纹管接管与平衡波纹管连接，所述平衡波纹管的另一
端通过第二工作波接管与第二工作波纹管连接，所述第一立板设置在所述第一工作波接管上，所述第一立板与所述第一万向环之间通过铰链板装置一连接；所述后连接件包括第二立板和铰链板装置二，所述第二立板设置在所述出口管上，所述第二立板与所述第二万向环之间通过铰链板装置二连接。
9.进一步的，所述铰链板装置一包括第一铰链板、第二铰链板，所述第一铰链板、所述第二铰链板通过第一销轴与第一万向环连接；所述铰链板装置二包括第三铰链板、第四铰链板，所述第三铰链板、所述第四铰链板通过第二销轴与第二万向环连接。
10.进一步的，所述第一工作波纹管、所述第二工作波纹管、所述第三工作波纹管的管径相同，均为q1，所述平衡波纹管的管径为q，q1＜q2。
11.进一步的，所述第一万向环与所述第二万向环通过拉板装置连接。
12.进一步的，所述铰链板装置一、所述铰链板装置二呈对称状设置两套，所述拉板装置设置两套，所述拉板装置与所述铰链板装置一、铰链板装置二在平面m内的投影错位设置。
13.相对于现有技术，本实用新型所述的压力平衡型膨胀节的不对称万向环结构具有以下优势：
14.(1)本实用新型所述的压力平衡型膨胀节的不对称万向环结构,能够有效改善端管组件的受力和变形，降低材料的消耗量，保证管系安全运行，提高产品竞争力，同时也扩充了直管压力平衡型膨胀节的结构形式范围和应用种类，方便设计院与产品用户选用。
15.(2)本实用新型所述的压力平衡型膨胀节的不对称万向环结构，通过膨胀节结构件的设计，实现压力推力平衡，在所述传力筒沿圆周方向开有压力联通孔，从而使得管道介质流入到平衡波纹管中，达到内压联通目的，设置三组工作波纹管和一组平衡波纹管组成膨胀节的平衡工作系统，可以较大的补偿轴向位移。
16.(3)本实用新型所述的压力平衡型膨胀节的不对称万向环结构，既保证膨胀节的径向承载力和抗扭承载力，同时相较于传统复式万向铰链直管压力平衡型膨胀节来说，材料利用率更高。
17.(4)本实用新型所述的压力平衡型膨胀节的不对称万向环结构，通过万向环的不对称设计和增加一组波纹管的思路，相较于复式万向铰链直管压力平衡型膨胀节主要用于补偿横向位移的技术思路，进一步增大补偿轴向位移，通过铰链板、立板、筒节进行传力，增强了整体的抗扭矩能力，适用性更加广泛。
附图说明
18.构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
19.图1为本实用新型实施例所述压力平衡型膨胀节的不对称万向环结构的结构示意图；
20.图2为图1中a-a侧的剖视结构示意图；
21.图3为图1中b-b侧的剖视结构示意图；
22.图4为本实用新型实施例所述压力平衡型膨胀节的力平衡状态的示意图；
23.附图标记说明：
24.1-入口管；2-第一工作波纹管；3-传力筒；4-第一工作波接管；5-第一立板；6-平衡波纹管接管；7-平衡波纹管；8-第一铰链板；9-第二铰链板；10-第二工作波纹管；11-第一销轴；12-第一万向环；13-导流筒；14-中间管；15-第二万向环；16-第二销轴；17-第三工作波纹管；18-第二立板；19-第三铰链板；20-第四铰链板；21-出口管；22-联通孔；23-第二工作波接管；24-拉板装置，25-前连接件；26-后连接件。
具体实施方式
25.为了使本实用新型的技术手段及达到目的与功效易于理解，下面结合具体图示对本实用新型的实施例进行详细说明。
26.需要说明，本实用新型中所有进行方向性和位置性指示的术语，诸如：“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“低”、“横向”、“纵向”、“中心”等，仅用于解释在某一特定状态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、连接情况等，仅为了便于描述本实用新型，而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
27.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
28.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
29.如图1～3所示，本实用新型公开了一种压力平衡型膨胀节的不对称万向环结构，包括平衡波纹管7、第二工作波纹管10和第三工作波纹管17，所述平衡波纹管7、第二工作波纹管10通过前连接件25与入口管1连接，所述第三工作波纹管17通过后连接件26与出口管21连接，所述第二工作波纹管10和第三工作波纹管17之间通过中间管14连通，所述前连接件25包括第一万向环12，所述后连接件26包括第二万向环15，所述第一万向环12与所述第二万向环15之间连线中线所在平面为m，所述第一万向环12与所述第二万向环15相对平面m呈非对称结构设置。
30.本实用新型公开了一种压力平衡型膨胀节的不对称万向环结构，采用的不对称结构，能够有效改善端管组件的受力和变形，同时较大的减少了万向环尺寸，降低了材料的消耗量，膨胀节更加安全可靠，保证管系安全运行，提高产品竞争力，同时也扩充了直管压力平衡型膨胀节的结构形式范围和应用种类，方便设计院与产品用户选用。
31.作为本实用新型的较佳示例，所述第一万向环12与所述第二万向环15均为矩形万向环，且所述第一万向环12在m平面上的投影面积大于所述第二万向环15在m平面上的投影
面积。
32.该设置公开了一种不对称万向环的设置结构，既保证膨胀节的径向承载力和抗扭承载力，同时相较于传统复式万向铰链直管压力平衡型膨胀节来说，材料利用率更高。
33.作为本实用新型的一个较佳示例，在所述平衡波纹管7远离所述第二工作波纹管10的一侧设置第一工作波纹管2，所述第一工作波纹管2的一端与入口管1连接，所述入口管1流入介质通过传力筒3与导流筒13连通，所述导流筒13的另一端与中间管14连通，在所述传力筒3的圆周方向设置联通孔22，所述传力筒3通过所述联通孔22与平衡波纹管7连通，所述第一工作波纹管2、所述第二工作波纹管10和所述第三工作波纹管17产生的压力推力通过传力筒3、前连接件25、中间管14、后连接件26的传力作用与平衡波纹管7产生的压力推力相互平衡。
34.该设置通过膨胀节结构件的设计，实现压力推力平衡，在所述传力筒3沿圆周方向开有压力联通孔22，从而使得管道介质流入到平衡波纹管7中，达到内压联通目的，设置三组工作波纹管和一组平衡波纹管组成膨胀节的平衡工作系统，可以较大的补偿轴向位移。
35.作为本实用新型的一个较佳示例，所述前连接件25还包括第一立板5、铰链板装置一，所述第一工作波纹管2的另一端通过第一工作波接管4、平衡波纹管接管6与平衡波纹管7连接，所述平衡波纹管7的另一端通过第二工作波接管23与第二工作波纹管10连接，所述第一立板5设置在所述第一工作波接管4上，所述第一立板5与所述第一万向环12之间通过铰链板装置一连接；所述后连接件26包括第二立板18和铰链板装置二，所述第二立板18设置在所述出口管21上，所述第二立板18与所述第二万向环15之间通过铰链板装置二连接。
36.本实用新型所述的压力平衡型膨胀节的不对称万向环结构，与传统采用拉杆相连接的膨胀节，该结构通过铰链板、立板、筒节进行传力，增强了整体的抗扭矩能力，适用性更加广泛。
37.作为本实用新型的一个较佳示例，所述铰链板装置一包括第一铰链板8、第二铰链板9，所述第一铰链板8、所述第二铰链板9通过第一销轴11与第一万向环12连接；所述铰链板装置二包括第三铰链板19、第四铰链板20，所述第三铰链板19、所述第四铰链板20通过第二销轴16与第二万向环15连接。作为本实用新型的较佳示例，所述铰链板装置一、所述铰链板装置二可以呈对称状设置两套。
38.该设置进一步提高了本实用新型实施例所述压力平衡型膨胀节的不对称万向环结构传力工作的可靠性，。
39.作为本实用新型的一个较佳示例，所述第一工作波纹管2、所述第二工作波纹管10、所述第三工作波纹管17的管径相同，均为q1，所述平衡波纹管7的管径为q2，q1＜q2。该设置进一步保证了三组工作波纹管和一组平衡波纹管组成膨胀节进行压力推力平衡补偿的可靠性。
40.所述第一万向环12与所述第二万向环15通过拉板装置24连接。作为优选，所述拉板装置24设置两套，所述拉板装置24与所述铰链板装置一、铰链板装置二在平面m内的投影错位设置。该设置使得第二工作波纹管10与第三工作波纹管17以及中间管14形成类似于复式拉杆结构，此时平衡波纹管7不起作用，该设置可以补偿较大的横向位移，第二工作波纹管10与第三工作波纹管17外侧的万向环结构增加其抗扭矩能力。
41.本实用新型所述的压力平衡型膨胀节的不对称万向环结构，可以吸收直管线的横
向和轴向位移。三组工作波纹管(第一工作波纹管2、第二工作波纹管10、第三工作波纹管17)产生的压力推力通过传力结构(传力筒3、第一立板5、平衡波纹管接管6、中间管14、第二立板18、第二工作波接管23)与平衡波纹管7产生的压力推力相互平衡。若右端固定，当膨胀节状态为压缩位移状态时，入口管1、传力筒3、中间管14和工作波接管(第一工作波接管4、中间管14、第二工作波接管23)均向右侧固定，三组工作波纹管(第一工作波纹管2、第二工作波纹管10、第三工作波纹管17)为压缩状态，而平衡波纹管7为拉伸状态；当膨胀节状态为拉伸位移状态时，三组工作波纹管以及平衡波纹管7的工作状态与之相反。而在右侧设置的两组工作波纹管(第二工作波纹管10、第三工作波纹管17)与中间管14之间的关系类似于复式拉杆结构，此时平衡波纹管7不起作用，可以补偿较大的横向位移，外侧万向环结构增加其抗扭矩能力。
42.本技术所述的压力平衡型膨胀节的不对称万向环结构，由三组工作波和一组平衡波组成，四组波纹管均为全内压结构，在整体膨胀节吸收压缩位移时，三组工作波纹管拉伸，平衡波纹管压缩，外侧设有立板、铰链板和万向环传力，其中力平衡示意说明如图4所示，箭头表示轴向方向的压力，实箭头与实箭头平衡，空箭头与空箭头平衡。
43.本技术所述的压力平衡型膨胀节的不对称万向环结构，通过采用不对称的万向环结构，能够有效改善端管组件的受力和变形，膨胀节使用更加安全可靠，同时，采用不对称万向环结构能够较大的减少万向环尺寸，根据gb/t 12777《金属波纹管膨胀节通用技术条件》提供的万向平衡环校核规范，尺寸的减小有利于通过应力校核，材料利用率更高，适用性更加广泛。
44.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。