李興生（國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專(zhuān)利局專(zhuān)利審查協(xié)作廣東中心，廣州 510530）

管路用膨脹補(bǔ)償裝置研究與展望

李興生
（國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專(zhuān)利局專(zhuān)利審查協(xié)作廣東中心，廣州 510530）

管路用膨脹補(bǔ)償裝置，主要用于管路因溫度變化而發(fā)生變形或移動(dòng)時(shí)對(duì)管路進(jìn)行補(bǔ)償，包括軸向、徑向和角向的位移或變形，被廣泛應(yīng)用于管道輸送領(lǐng)域，目前管路用膨脹補(bǔ)償裝置已經(jīng)發(fā)展出了多種形式。

膨脹節(jié)；補(bǔ)償；位移；管

1　管路用膨脹補(bǔ)償裝置簡(jiǎn)介

管路用膨脹補(bǔ)償裝置具有多種結(jié)構(gòu)形式，常見(jiàn)的有彎管式、波紋管式、套筒式。

1.1彎管式

彎管式膨脹補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，其成型方式是將管子彎成U形或其他形狀，利用U形或其他形狀的彈性變形對(duì)管路的變形或位移進(jìn)行補(bǔ)償。

1.2波紋管式

波紋管膨脹補(bǔ)償裝置是用波紋管（通常為金屬材料）制成的一種膨脹補(bǔ)償裝置。組成結(jié)構(gòu)是，包括兩個(gè)工作波紋管和一個(gè)平衡波紋管，其特征在于：兩個(gè)工作波紋管通過(guò)第一外套管連接，所述平衡波紋管設(shè)置在第一外套管外，平衡波紋管的一端與第一外套管連接，平衡波紋管的另一端連接第二外套管，第二外套管設(shè)置在平衡波紋管、第一外套管、兩個(gè)工作波紋管外，是整個(gè)補(bǔ)償器的屏障。

其工作原理是，一、位移補(bǔ)償，在吸收管道熱變形產(chǎn)生的位移時(shí)，兩個(gè)工作波紋管吸收等量熱位移，一個(gè)平衡波紋管也吸收等量熱位移，工作波紋管壓縮位移，平衡波紋管就拉伸位移；二、壓力平衡，平衡波紋管的有效面積是工作波紋有效面積的兩倍，通過(guò)外管式或者內(nèi)管等剛性結(jié)構(gòu)使其壓力產(chǎn)生的推力自身平衡。

1.3套筒式

套筒式膨脹補(bǔ)償裝置（如圖1所示）由能夠作軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)的內(nèi)套管和外套管組成。內(nèi)套管和外套管之間采用填料進(jìn)行密封，使用時(shí)保持兩端管子在一條軸線上移動(dòng)。

圖1

其組成結(jié)構(gòu)是，包括套管；反力管，各反力管的一部分分別插入于套管的兩端；承插管，該承插管的一部分插入在各個(gè)反力管中；將套管和反力管之間保持為液密狀態(tài)的第1密封件；將反力管和承插管之間保持為液密狀態(tài)的第2密封件；設(shè)于套管的長(zhǎng)度方向中央部的安裝銷(xiāo)；能夠自如轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在該安裝銷(xiāo)上的旋轉(zhuǎn)部件；以及成對(duì)的反力承受桿，其由將相對(duì)于套管位于一側(cè)的反力管和位于另一側(cè)的承插管連接起來(lái)的反力承受桿、以及將相對(duì)于套管位于另一側(cè)的反力管和位于所述一側(cè)的承插管連接起來(lái)的反力承受桿構(gòu)成，在所述反力管的管端部?jī)?nèi)側(cè)具有反力承受部，而且具有多對(duì)所述成對(duì)的反力承受桿，其中至少一對(duì)反力承受桿在各個(gè)反力承受桿的中央部分與所述旋轉(zhuǎn)部件連接。

其工作原理是，通過(guò)反力管及各個(gè)承插管的雙重的插拔運(yùn)動(dòng)來(lái)吸收產(chǎn)生于管路中的伸縮移位，具有極高的伸縮移位吸收能力，而且借助于反力承受桿的結(jié)構(gòu)，套管的位置相對(duì)于承插管始終位于合適的位置。

2　專(zhuān)利文獻(xiàn)分析

管路用膨脹補(bǔ)償裝置在國(guó)際專(zhuān)利分類(lèi)表中的分類(lèi)號(hào)主要涉及F16L51/00及其下位組和F16L27/12，在SIPOABS中專(zhuān)利申請(qǐng)總量為16600篇，申請(qǐng)量最大的國(guó)家為日本，其次為德國(guó)、中國(guó)，中國(guó)申請(qǐng)量位居世界第三，且申請(qǐng)量與德國(guó)非常接近。目前該領(lǐng)域主要申請(qǐng)人及申請(qǐng)數(shù)量如圖2所示：

圖2

由圖2可知，關(guān)于管路用膨脹補(bǔ)償裝置的專(zhuān)利申請(qǐng)中，申請(qǐng)量排名居于前十五位的申請(qǐng)都是公司申請(qǐng)，且絕大部分都是外國(guó)公司，在這些外國(guó)公司中，又以日本和德國(guó)的公司居多。又此可以看出，西方國(guó)家在管路用膨脹補(bǔ)償裝置領(lǐng)域的技術(shù)比較先進(jìn)。

3　管路用膨脹補(bǔ)償裝置的展望

從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)看，彎管式膨脹節(jié)補(bǔ)償裝置由于占用空間大、消耗鋼材多和摩擦阻力大，因而應(yīng)用較少，套筒式膨脹補(bǔ)償裝置主要用于熱水、蒸氣、油脂類(lèi)介質(zhì)等管道，而波紋管膨脹補(bǔ)償裝置且柔性更強(qiáng)，可多向補(bǔ)償，因而在液體和固體管道輸送領(lǐng)域均有應(yīng)用，且近年來(lái)發(fā)展迅速，是目前市場(chǎng)占有率最高的管路用膨脹補(bǔ)償裝置。

雖然是波紋管膨脹補(bǔ)償裝置由于其波紋處易老化而導(dǎo)致壽命較短，且對(duì)壓力、溫度及長(zhǎng)度等因素較為敏感，但是隨著波紋管生產(chǎn)技術(shù)水平的提高，這類(lèi)膨脹補(bǔ)償裝置的壽命、功能正不斷得到加強(qiáng)和改進(jìn)，由于波紋管膨脹補(bǔ)償裝置節(jié)省空間、節(jié)約材料、標(biāo)準(zhǔn)化程度高，因而波紋管膨脹補(bǔ)償裝置技術(shù)具有更好的應(yīng)用前景，且波紋管膨脹補(bǔ)償裝置的技術(shù)水平將會(huì)得到持續(xù)提高。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.225