[发明专利]波纹管与螺旋管组合式位移补偿器

说明书

技术领域

本发明属于减振降噪技术领域，涉及一种位移补偿器，尤其是一种由波纹管和大螺旋升角的螺旋管组合而成的位移补偿器，该补偿器在补偿轴向、横向和弯曲位移的同时，还可适度补偿扭转位移。

背景技术

波纹管补偿器又称膨胀节或伸缩节，是一种挠性位移补偿元件，它利用工作主体一一波纹管的伸缩变形，吸收管线由于机械振动或温度变化等因素引起的接口相对位置变化、以及管线在安装过程中的安装误差，在工业中应用广泛。汽车发动机排气系统也大量应用波纹管补偿器，以连接管道、缓解应力，并改善驾驶室的静音特性；如图1-2所示，受到结构尺寸、重量和成本上的限制，通常其结构比较简单，仅包括波纹管3、法兰1、以及波纹管3与法兰1之间的连接管路2。该补偿器的波纹结构以环型较为常见，也有小升角(小于15°)的螺旋型，波形多为U形。

汽车发动机排气系统中的相邻管路，除了产生相对的轴向、横向和弯曲位移之外，还可能出现相对扭转位移。例如，对于纵置发动机，其绕曲轴方向的倾倒力矩可能使发动机整体产生小幅度扭转振动；从而导致固定在发动机机体上的排气管路与悬挂在底盘上的排气管路之间，产生相对扭转位移。又如：两相邻排气管路的轴线若有明显横向错位、或存在较大夹角，当两管路的振动幅度、相位有差别时，也会引入相对扭转位移。上述扭转位移直接施加到连接两管的波纹补偿器上，导致补偿器自身的扭转变形。因此，要求该补偿器具有适度缓解扭转变形能力。

然而，常规的环型或小升角螺旋型波纹管，具有很大的扭转刚度，使得波纹管缓解扭转变形的能力很低。因而，当两连接管段存在相对扭转位移时，波纹管补偿器将承受较大的扭矩，可能导致法兰与管件连接处、波峰/谷等薄弱部位发生疲劳断裂。为解决此问题，通常在补偿器中增加一段扭转刚度较小的非金属织物补偿段。该方法效果明显，但由于非金属补偿段的结构和制作工艺均较复杂，明显提高了补偿器的成本。因此，有必要开发一种结构简单的新型位移补偿器，在保留常规波纹管位移补偿器优点的同时，还具有较低的扭转刚度；使之在有效补偿轴向、横向和弯曲位移的同时，适度补偿扭转位移；且不会明显提高补偿器的成本。

作为工业上常用的管道连接设备，位移补偿器方面的专利数量很多。专利“柔性管”(专利号：200380107799.4)设计了一种用于发动机排气管道的柔性连接管，由外波纹管和内波纹管构成；该设计改善了管件的隔音、隔热效果，但对扭转位移无明显缓解作用。专利“法兰可伸缩转动的波纹补偿器”(专利号：200420029877.5)设计了一种法兰可伸缩转动的波纹补偿器，其中一个法兰可在管道上自由伸缩、旋转，从而获得安装空间，并通过法兰旋转进行扭转位移补偿。由于使用了螺旋扣组件等组件，其结构较复杂、尺寸较大且成本较高。由此可见，需进一步改进现有的波纹管补偿器，以获得一种结构简单、效果明显、便于大规模应用的解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的可补偿轴向、横向、弯曲、扭转位移以及成本较低的波纹管与螺旋管组合式位移补偿器。

本发明的目的是这样实现的：

波纹管与螺旋管组合式位移补偿器，一段以上的波纹管、一段以上的大螺旋升角的螺旋管及一段以上的平直的或弯曲的连接管通过管件连接段连接成一条位移补偿器总管，位移补偿器总管的两端分别设置有外接用法兰。

上述的连接管是单独的连接光管或是波纹管的端部接管或是螺旋管的端部接管。

上述的波纹管为环型波纹管或小螺旋升角的螺旋型波纹管。

上述的螺旋管上均布有外凸或内凹、左旋或右旋的U形螺旋波纹，螺旋升角为40～50°。

上述的螺旋管的螺旋段长度为1～6倍螺旋管的管径，周向均布有4～12个螺旋波纹，波纹高度与管径之比为1～5。

上述的位移补偿器的内径范围为Φ20～150mm，壁厚为0.2～1mm。

上述的位移补偿器总管的轴线形状为“I”形或“S”形或“L”形或空间“S”形。

上述的波纹管、螺旋管、连接管、法兰之间的连接为焊接或铆接或粘接。

本发明的基本原理如下：