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          波紋膨脹節的結構與應用

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          波紋膨脹節的結構與應用

          發布日期:2018-05-18 作者:祥云平臺 點擊:

          波紋膨脹節管坯為薄壁不銹鋼帶焊管進行波形加工而成,富有可撓性及良好的耐溫、耐壓性能。適用于空氣、蒸氣各種工業氣體及水、油類、藥品等各類流體介質的輸送,對管系的往復運動、熱膨脹系吸收、振動吸收、配管的中心調整起著重要作用。本公司目前生產的金屬耐壓軟管分為螺旋型金屬軟管(S型)及環型金屬軟管(A型)兩大類型。


          一、波紋膨脹節的特點

          1)耐高溫性

          由于金屬波紋管密封取消了普通彈簧密封中的動環密封圈的影響,適用的介質及溫度大大擴大,通常普通機械密封的動環密封圈的材質多采用聚四氟乙烯橡膠等有機化合物,這些有機化合物在一些介質中,會同介質全身產生化學反應,在低溫和較高溫度情況下,會改變其物理性能,產生硬化使密封失效,而波紋管密封可不受以上因素的限制,通常適用于苯、酮、烯烴、烷烴以及一般油類、酸、堿鹽等眾多介質,溫度范圍也可由-250-400,當然,這也需要對金屬波紋管進行嚴格選材焊接及熱修理。

          波紋膨脹節



          2)設計一定的結構,可降低由于水結垢導致的密封失效:

          在很多地區,由于水質較差,結垢指數較高,再加上沒有特定的軟化水處理裝置,普通機封中動環輔助密封圈因水結垢導致失效的現象很多一直成為老大難問題。


          3)泄漏點少

          動環與靜環密封點均為金屬(非金屬)墊片通過螺栓緊固方式進行密封和聯接,很難發現泄漏情況,實質上波紋管機封的泄漏只有摩擦副這個動密封點,無疑的機率大大減少,而普通機械密封的泄漏渠道主要有三個:動環密封圈、靜環密封圈及磨擦副端面。在這泄漏渠道中,因動、靜環輔助密封圈失效造成密封泄漏占總泄漏的40%。

          波紋膨脹節規范

          4)具有優越的追隨性:

          由于波紋管密封本身全封閉結構,在結構上消除了普通彈簧密封中所必有的動靜環與軸套(或軸)的動密封圈,使波紋管自身 的彈率充分被利用來形成比壓(而普通密封由于密封圈的存在,在動環軸套發生相對位移時需消耗部份平衡力。密封圈與軸套(或軸)間的磨擦力使其位,平衡力的大小受到了密封圈的加工尺寸精度及熱處理的限制,顯示其優越的追隨性。使用過程中,普通機械密封常常會因為裝置波動或操作工藝等多方面原因造成泵體抽空現象,此時動環密封圈的存在使端面打開后不能及時復位,而造成機械密封的泄漏,而波紋管機封在結構上消除了這個密封失效的途徑。幾乎不受泵體抽空的影響,顯示了其良好的補償及性,在易抽空的輕烴泵,減壓塔底泵等泵中表現突出,這個特點是波紋管密封得以應用普及的一個重要原因。


          5)抗震性及高速性

          波紋管密封取消了動環密封圈大大減少由于泵體震動或軸震造成的通過動環密封圈的傳遞而引起的動環的震動,使動環免受大的影響,通常也稱之為封的浮動性。


          6)去掉封油,節省費用

          在高溫和含雜質的泵用普通機械密封中,由于各種輔助密封圈及磨擦副組對受到使用溫度的限制往往向摩擦副周圍注入外沖洗油(封油),起到潤滑,降低密封腔溫度建立一個適合于各部件工作的適應環境,可是由于封油沖洗造成資金大量浪費,選擇適量的波紋管密封可以不打封油節省大量封油資金。


          7)本身可傳遞扭矩

          在普通機械密封運轉中,必須附加傳遞密封的結構,結構形式多種多樣,例如拔叉、銷釘、螺釘及利用固緊來傳遞扭矩性能,一般情況下不另加傳扭即可正常使用,結構上得以簡化,避免了傳遞結構失效引起的故障,提高了機封的可靠性,當波紋管機封的工作壓力超出許用扭矩時,常常在結構上嗇拔叉等結構,增加其抗扭矩的能力及穩定性,起到輔助作用廣泛應用于高壓高速密封中。把波紋管密封設計成為外冷式或靜止式結構,可有效地防止其結垢,如果結構設計不合理或應用不當,波紋管密封也易結垢,導致密封失效,因此建議使用波紋管時,以冷卻水作為冷卻水為水,這樣,波紋管密封工作環境會被大大改善延長使用壽命。


          二、波紋膨脹節的應用

          波紋膨脹節的特點是在壓力、軸向力、橫向力或彎矩作用下均能產生相應的位移,并具有耐壓性、真空密封性、耐腐蝕性、溫度穩定性和長期使用壽命。因此,它在許多工業領域中得到廣泛的應用。其主要應用在以下幾方面。


          1、用于儀表中的彈性敏感元件

          對于作為彈性敏感元件的波紋管的彈性特性有很高的要求。用作彈性敏感元件的波紋管基本上是把壓力變為位移輸出或把壓力變為集中力輸出。把壓力變為集中力輸出的波紋管變形很小或幾乎沒有位移,所以在波紋上產生的應力比輸出位移的波紋管波紋上的應力要小,向彈性后效、滯后的影響可以說沒有,因此,用力平衡式波紋管作彈性敏感元件的儀表的可靠性和精度可以很高。這就是在測量儀表中,多用力平衡式波紋管作彈性敏感元件的原因,把壓力變為位移輸出的波紋管在波紋上會產生較大的壓力,設計時應該注意,同時彈性后效、滯后對波紋管的彈性有一定的影響。

          波紋膨脹節結構

          在儀表中作為彈性敏感元件用的波紋管,設計時波紋管的剛度盡量取小值。


          利用波紋管在位移過程中內腔(或外部)容積的變化,可以用于溫度控制和溫度測量。


          2、用于真空開關的真空密封

          真空開關是在真空中進行電流通斷的開關設備.它的主觸頭位于真空滅弧室中,波紋管是真空滅弧室中的關鍵元件,只有采用金屬波紋管后才有可能從真空滅弧室外部用機械力使動觸頭運動,又能保持真空滅弧室外殼完全密封。真空開關每一次通、斷,都使波紋管進行一次大幅度的位移,大幅度且頻繁的軸向位移容易使波紋管因疲勞而損壞。波紋管是真空滅弧室外殼的一個重要組成部分,如果它損壞,則真空滅弧室的壽命便因漏氣而終止了。真空滅弧室的其它零件在正常運行中是不容易損壞的,所以波紋管的疲勞壽命也就決定了真空滅弧室的機械壽命。此外,真空開關的觸頭開距與波紋管的實際軸向位移是相等的.所以波紋管的軸向允許位移量也就決定了所能獲得的Z大觸頭開距。


          波紋管的疲勞壽命與它的結構和所用材料有關,也與使用條件有很大關系。應用在真空開關的波紋管其工作行程對它的疲勞壽命影響很大。對同一種波紋管,同一種真空開關,要想得到較長的疲勞壽命,只有減小波紋管的工作行程或觸頭開距就能實現。相反,如果增大波紋管的工作行程或觸頭開距,波紋管的疲勞壽命將大大縮短。因此,真空開關用波紋管的主要性能是軸向位移量和真空密封性。真空開關有兩種工作狀態,通或斷,在接通時,波紋管需要拉伸變形,斷開時,波紋管進行壓縮變形,為了保證真空開關的使用壽命,波紋管拉伸和壓縮的位移一定要設計合理。


          液壓成形波紋管和焊接波紋管都能滿足普通真空開關的使用要求,考慮到制造成本,一般真空開關都使用液壓成形波紋管。只有同時要求使用壽命特別長和觸頭行程很大的真空開關才使用焊接波紋管。波紋管材料一般為不銹鋼1Cr18Ni9Ti、00Cr17Ni14Mo2和0Cr18Ni9等。


          3、用于閥門作密封隔離元件

          波紋管閥門,無論是截止閥、節流閥、調節閥,還是減壓閥等閥門,波紋管都是作為閥桿的無填料密封隔離元件。在閥門工作過程中,波紋管與閥桿一起進行軸向位移和復位,同時它還要承受流體的壓力并絕對密封。波紋管的軸向位移量與閥門的通徑有關,對于平面密封的截止閥,其波紋管的工作行程一般為通徑的1/4。波紋管的軸向位移行程應通過閥桿移動的機械限位來限程。不允許波紋管波紋壓靠而產生塑性變形,同時還要防止波紋管受到扭曲變形。在閥門中,波紋管的主要使用性能是耐壓力、工作位移和疲勞壽命。波紋管的失效形式主要是疲勞破裂,應力腐蝕破壞和波紋管失穩。影響波紋管使用壽命的因素主要是工作壓力、工作位移、工作溫度、流體介質、波形結構、原材料質量、壓力沖擊、振動、連接零件結構和裝配質量等。在波紋管閥門中,波紋管是Z易損壞的零件,所以,波紋管的設計和選型非常重要,如果設計不合理,往往引起閥門過早失效。與填料密封閥門相比,波紋管閥門具有更高的可靠性和使用壽命。它在核工業、石油、化工、醫藥、航空航天等工業領域得到了廣泛應用。


          4、用于金屬波紋膨脹節

          金屬波紋膨脹節廣泛應用于各種管路系統中,用來補償因溫度和壓力波動造成的軸向、橫向和角位移。金屬波紋膨脹節的核心零件是波紋管,通過波紋管的可變形性和耐壓密封性來進行抽向、橫向和角位移,并承受系統的流體壓力,其它零件均為結構件,起導向、支撐、連接、導流等作用。根據設計和使用要求,波紋管和有關結構零件按需要的結構焊接成軸向、橫向和角向不同類型的波紋膨脹節。


          5、用于金屬軟管作撓性聯接件

          金屬軟管用它的撓性來補償管路系統中因安裝造成的位置偏差和滿足工作端各向位移的要求,并承受系統的流體壓力。金屬軟管的核心零件為波紋管,此種波紋管的長度和內徑之比一般大于3,波型分為環形和螺旋形,環形的彎曲剛度比螺旋形的小。為了增加金屬軟管的承壓能力,在許多情況下,在波紋管外面鎧裝金屬絲或帶編織的金屬網套。



          6、用于波紋管式換熱器作換熱元件

          波紋管式換熱器是一種高效、強化型換熱器,它是金屬成形、力學和傳熱學等多學科結合的產物。波紋管作為換熱管束主要起強化換熱的作用,同時還起熱補償和抗振動的作用。波紋管的失效形式主要是疲勞破裂、應力腐蝕破裂和腐蝕破裂等。在波紋管換熱器中,波紋管的主要性能為換熱效率、疲勞壽命、耐壓、耐溫、耐腐蝕性、抗振動和熱補償等。其中換熱效率主要與波形有關,而波形影響著波紋管的成形工藝性。


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