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      角向型波紋管補償器熱補償時的圖解法精確計算

      作者:泊頭市嘉恒機械 發布時間:2019-03-14
        

       一、熱力管道補償器的種類 

      1.自然補償:利用管道的自然轉彎。 
      2.門形補償器:人為地設置方形轉彎。是自然補償的補充。 
      3.套筒式補償器:像活塞一樣。只進行軸向補償。 
      4.波紋管補償器:利用波紋管,實現軸向和角向位移。 
      5.旋轉式補償器:利用盤根密封,實現管道扭轉,進行補償。 
      6.球型補償器:和波紋管角向補償器一樣,實現角向位移。 

      二、各種補償器的優缺點 

      1.自然補償:順其自然,工作可靠,工作壓力和溫度范圍最寬。但必須有現成的地形或平面位置,能使管道有較多的轉彎,滿足熱補償的要求。 

      2.方形補償器:類似自然補償,人為地增加方形轉彎,以彌補自然補償器彎頭數量的不足。優點也是不受工作壓力和溫度的限制,缺點:流體阻力大,占地面積多,管道支架多,不美觀,投資較大。用于自然補償不能滿足熱補償要求時而采用的“自然補償”。對于壓力超過4.0MPa的場合,幾乎沒其他產品可以替代。 

      3.套筒補償器:也能夠承受較高的壓力和溫度,補償量大,安裝方便。缺點:容易泄漏,檢修頻繁、推力大。不能用于對流體純度要求高的場合。 

      4.波紋管補償器:種類較多,分為軸向型(內壓和外壓或有推力和無推力或架空型直埋型。。。)、角向型(平面和復式)、和橫向型(平面和復式)。應用廣,無泄漏,可靠性較好,但運行溫度和壓力有限制,溫度,400度,壓力不超過4.0MPa。角向型通過組合(2到3個),可以滿足大位移量和產生小的推力,應用前景光明。本次重點講述。 

      5.旋轉式補償器:最近推出的新產品,通過2個組合和管道轉彎實現熱補償。補償量大,推力小,最高溫度可達到485度,壓力可達5.0MPa。制造技術日漸成熟,不易泄漏。但存在管道在不同平面的變化,對于產生凝結液體的介質的輸送管道,需要設置較多的排水排氣閥門。 

      6.球型補償器:實現角向位移,和波紋管角向補償器一樣,組合使用,流體阻力小,補償量大,無推力。存在易泄漏和測向位移,維修量大。 

      三、角向型波紋管補償器(鉸鏈)的應用 

      1.Z形,橫向臂較短,三個鉸鏈組合,如圖1。 
      2.Z形,橫向臂較長,三個鉸鏈組合,如圖2。 
      3.L形,三個鉸鏈組合,如圖3 
      4.門形,三個鉸鏈組合,如圖4。

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      四、Z形,橫向臂較短,三個鉸鏈組合的圖解精確計算(見圖5)

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      1.計算準備:分別計算出熱膨脹量Δ1和Δ2,再計算出Z形管三個管段熱膨脹后的長度L1、L2、L3。再計算鉸鏈2和3管段熱膨脹后的長度L23。 

      2.鉸鏈1按Δ1位移到膨脹后的位置P1’,鉸鏈2按Δ2位移到膨脹后的位置P2’。 

      3.以P1’為圓心,以Z形管三個管段熱膨脹后二個端點的距離為半徑畫圓1。以P2’為圓心,以L23為半徑畫圓2。 

      4.圓1和圓2的交點P3’就是鉸鏈3位變形以后的位置 

      5.以P3’為圓心,以L2為半徑畫圓3。以P1’為圓心,以L1為半徑畫圓4。 

      6.畫圓3和圓4的交叉切線,該線就是Z形管膨脹后的位置。 

      7.分別連接該切線的兩端與P3’和P1’,得到Z形管熱膨脹后的2個短管的位置。 

      8.再采用CAD角度標注工具,精確量出3個鉸鏈變形后的角度θ1 、θ2 、θ3應滿足θ3= θ1 +θ2 。 

      五、L形,三個鉸鏈組合的圖解精確計算(見圖6) 

      1.計算準備:分別計算出熱膨脹量Δ1和Δ2,再計算出L形管2個管段熱膨脹后的長度L1、L2。再計算鉸鏈2和3管段熱膨脹后的長度L23。

      • 2.鉸鏈1按Δ1位移到膨脹后的位置P1’。鉸鏈2按Δ2位移到膨脹后的位置P2’。 

        3.以P1’為圓心,以L形管2個管段熱膨脹后二個端點的距離為半徑畫圓1。 

        4.以P2’為圓心,以L23為半徑畫圓2。 

        5.圓1和圓2的交點P3’就是鉸鏈3位變形以后的位置。 

        6.以P3’為圓心,以L型管長臂熱脹后的長度為半徑L1為半徑畫圓1’. 

        7. 以P3’為起點,畫圓1’的外切線得到切點 

        8.分別連接P1’、切點’、P3’和P2’ ,得到L形管熱膨脹后的位置。 

        9.再采用CAD角度標注工具,精確量出3個鉸鏈變形后的角度θ1 、θ2 、θ3應滿足θ3= θ1 +θ2。

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        六、Z形,橫向臂較長,三個鉸鏈組合的圖解精確計算(見圖7) 

        1.和前面的方法差不多,找出鉸鏈1、3變形后的位置P1’ 、P2’。 

        2.分別以P1’ 、P2’為圓心,以與之相連的短臂的熱膨脹后的長度為半徑畫2個圓,得出交點P3’。 

        3.再以P2’、P3’為圓心,分別以L形短臂熱膨脹后的長度為半徑,畫2個圓,得出交點。 

        4.分別連接P2’、P3’到這個交點,所得到的連線就是變形后的L形的短臂。 

        5.量出角度θ1 、θ2 、θ3。應滿足θ 3= θ1 +θ2

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        七、門形,三個鉸鏈組合的圖解精確計算(見圖8) 

        1.也和前面方法相同,找出鉸鏈3變形后的位置P3’。 

        2.分別以3個變形后的鉸鏈的位置為圓心,以與之相連的變形后的短臂長度為半徑畫出3個圓。 

        3.做出3個圓中的2個交叉切線。 

        4.連線得到短臂變形后的位置。 

        5.量出角度θ1 、θ2 、θ3。 

        θ 3= θ1 +θ2

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        八、總結4種鉸鏈補償器的布置 

        L或Z形短臂上的鉸鏈盡可能靠近彎頭處,使“短的更短”。 

        有效的臂長盡可能地長。“長的更長”。 

        目的:減少鉸鏈的變形角度,提高使用壽命或造價。 

        注意位于鉸鏈間的支架,應為平面滑動支架,縱橫方向的位移量不小,并且還有旋轉角度。 

        求L形的臂為2圓相交;Z形的臂為2圓向切
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