膨胀节

补偿轴向变形的挠性元件

膨胀节是指能有效地起到补偿轴向变形的挠性元件。例如焊接在固定管板式换热器壳体上的膨胀节轴向柔度大、容易变形,可补偿管子和壳体因壁温不同产生的热膨胀差,降低它们的轴向载荷,从而减小管子、管板和壳体的温差 应力 ,避免引起强度破坏、失稳破坏和管子拉脱破坏。膨胀节的种类较多,常用的有 波形 、环板焊接和夹壳式等结构,其中波形膨胀节应用最广泛,环板焊接膨胀节仅适用于常压或低压场合。

简介

膨胀节习惯上也叫补偿器,或伸缩节。由构成其工作主体的波纹管(一种弹性元件)和端管、支架、法兰、导管等附件组成。膨胀节是为了补偿因温度差与机械振动引起的附加应力,而设置在容器壳体或管道上的一种挠性结构。利用其工作主体波纹管的有效伸缩变形,以吸收管线、导管、容器等由热胀冷缩等原因而产生的尺寸变化,或补偿管线、导管、容器等的轴向、横向和角向位移。也可用于降噪减振、供热上,为了防止供热管道升温时,由于热伸长或温度 应力 而引起管道变形或破坏,需要在管道上设置补偿器,以补偿管道的热伸长,从而减小管壁的应力和作用在阀件或支架结构上的作用力。

由于膨胀节作为一种能自由伸缩的弹性补偿元件,具有工作可靠、性能良好、结构紧凑等优点,已广泛应用在化工、冶金、核能等部门。在容器上采用的膨胀节,有多种形式,就波纹的形状而言,以U形膨胀节应用得最为广泛,其次还有Ω形和C形等。而在管道上采用的膨胀节就结构补偿而言,又分为万能式、压力平衡式、铰链式以及 万向集团 接头式等。

分类

金属膨胀节

① 弯管 式膨胀节

将管子弯成U形或其他形体(图1),也称涨力弯。是利用形体的弹性变形能力进行补偿的 一种膨胀节。它的优点是强度好、寿命长、可在现场制作,缺点是占用空间大、消耗钢材多和摩擦阻力大。这种膨胀节广泛用于各种蒸汽管道和长管道上。

② 波纹管 膨胀节

波纹管膨胀节是用 金属波纹管 制成的一种膨胀节。它能沿管道轴线方向伸缩,也允 许少量弯曲。图2为常见的轴向式波纹管膨胀节,用在管道上进行轴向长度补偿。为了防止超过允许的补偿量,在波纹管两端设置有保护 拉杆 或保护环,在与它连接的两端管道上设置 导向支架 。另外还有转角式和横向式膨胀节,可用来补偿管道的转角变形和横向变形。这类膨胀节的优点是节省空间,节约材料,便于标准化和批量生产,缺点是寿命较短。波纹管膨胀节一般用于温度和压力不很高、长度较短的管道上。随着 波纹管 生产技术水平的提高,这类膨胀节的应用范围正在扩大。目前,波纹管膨胀节可用在最高压力6.0 兆帕 的管系中。

③套筒式膨胀节

套管 伸缩节 由能够作轴向相对运动的内外套管组成。内外套管之间采用填料函密封。使用时保持两端管子在一条轴线上移动。产品主要有 套筒 (芯管),外壳, 密封材料 等组成。用于补偿管道的轴向伸缩及任意角度的轴向转动。具有体积小补偿量大的特点适用于热水、蒸气、 油脂类 介质,通过滑动套筒对外套筒的 滑移 运动,达到热膨胀的补偿。

套筒式补偿器的内套筒与管道连接,采用高性能自压式动密封的原理与结构,它可以随着管道的伸缩在外壳内进行自由滑动,能适应任何管道的密封要求。外壳与内套筒之间采用新型合成材料密封,能耐高温,防腐蚀抗老化,适用 温度 40至150,特殊情况下可达350.既能保证轴向滑动,又能保证管内介质不泄漏。

非金属膨胀节

①橡胶风道膨胀节

风道橡胶补偿器 分为FDZ、FVB、 FUB 、XB四种型号,由橡胶和橡胶一纤维织物 复合材料 、 钢制 法兰 、 套筒 、 保温隔热材料 组成,主要用于各种 风机 、 风管 之间的柔性连接,其功能是减震、降噪、密封、耐介质、便于位移和安装,是环境保护领域中一种极为理想的减震、降噪、消烟除尘的最佳配套件。

②纤维织物膨胀节

织物 补偿器 主要为纤维织物、橡胶、等 耐高温材料 。能补偿风机、风管运行的震动及管道变形。纤维织物膨胀节可补偿轴向、横向、角向等产品,具有无 推力 、简化支座设计、耐腐蚀、耐高温、消声减振等特点,特别适用于电厂热风管道及烟尘管道。 非金属补偿器 中的纤维织物、 保温棉 体本身具有吸声、隔振的功能,能有效的减少锅炉、 风机 等系统的噪声和振动。结构简单、体轻,维修方便。

特殊材料

1、超级 奥氏体 特种 不锈钢 : 254SMO 、904L、 AL6XN 。

2、 双相不锈钢 : 2205双相钢 ( S31803 )。

3、 基 合金钢 :INCOLOY800/800H/800HT/840/825、 INCONEL600/601/690/625/X-750。

哈氏合金C-276 /C-22/X、MONEL400/K500

4、纯 镍:N4、N6( Ni 200、Ni201)。

5、 冲压 用 钛板 :GR1、GR2、TA1、TA2。

6、 奥氏体不锈钢 : SUS304 、SUS304L、SUS316、SUS316L、SUS310S、SUS321、 SUS316Ti 。

参考资料

  1. 图解机电2022——什么是膨胀节? 知乎专栏 2024-09-24
  2. 什么是膨胀节? 搜狐网 2024-09-24
  3. 什么是膨胀节?膨胀节的工作原理是什么? 搜狐网 2024-09-24
  4. 膨胀节种类 知乎专栏 2024-09-24