[实用新型]自补偿椭圆环自密封管接头

说明书

本实用新型涉及一种带锥度的椭圆环形密封圆管接头。属于较高工作温度下管道系统长度补偿的自密封管道连接装置。

目前的管道长度补偿连接装置中，有Ω型补偿器、波纹管补偿器、套管式补偿器等；Ω型占用空间大，压能损失大，材料浪费大；波纹管补偿能力小，造价高；套管式的密封填料易于磨损老化。为解决密封问题，西安热工研究所的张兆基教授在实用新型专利《自密封滑动管接头》中提出，以可相对滑动的内外管与中空的“O”型环构成一管接头，靠“O”型的热胀冷缩压紧内管外达到密封。福建莆田发电设备研究所的岳兆智认为，这“必须使密封圈的材料膨胀系数大大超过内外管材料而仍保持弹性变形，这在工程实施中有一定难度”，从而他在实用新型专利《扁管型密封圈管道伸缩节》中提出另一种用于温度补偿的伸缩节：“由可相对滑动的内外管及夹于内外管之间的若干扁管型密封圈组成，……扁管型密封圈嵌于外管端部内壁凹槽内。”“温度补偿密封圈内腔是全封闭的，装有流体介质或在工作温度范围内可转化为流体介质的固体”“在管道内流体温度升高时，密封圈在内腔流体体积膨胀压力或过热饱和蒸汽压力作用下胀紧在内外管之间达到密封目的，温度越高，密封圈内外压差越大，密封圈的胀紧度也越大”。该文中的扁管型环内是加入“一定数量的流体或固体”，未科学地控制其加入量，以控制其最高工作温度时的环内压力。在高温下工作时，环对内外管壁的压力很大，当这时进行长度补偿时，环与内外管磨损将会很厉害，影响其使用寿命。由该文图2示的温度补偿伸缩节，须并排装着2个扁管型密封圈，内外管须与这两个密封圈接触良好才能达到密封，这就要求内外管的同轴度要非常高，这给制造和安装带来困难。

本实用新型的目的是提出一种结构简单，具有自紧密封、自动调节密封圈对内外管压力，可允许内外管有一定安装角度差，在正常工况下，工作的温度高、工作的压力越大，密封效果越好的管接头。

本实用新型是由内壁、椭圆环密封圈及内壁带一定锥度的外管组成。内外管间装着椭圆环，内管与椭圆环以及椭圆环与外管可以相对滑动，椭圆环内加入常温下为液态、常压下沸点低于工作温度的流体介质。当管接头工作在高温下，环内流体介质产生汽化，压力增大。当环内的介质未能完全汽化就达汽液平衡时，则环内的压力就等于介质的饱和汽压；在这种状况下，环内的压力随温度变化而变化很大。由于椭圆环断面是椭圆形，当环内压力变大时，椭圆面受压沿短轴方面要变长，这样椭圆环就压紧内外管壁，达到密封效果；温度越高，压得越紧，密封效果就越好。当达到一定温度时，环内的介质全部汽化，环内的介质已全部为气体，温度再升高，气体已不再以饱和态存在，所以，这时的压力不再以介质的的饱和汽压而变化，而是近似以理想气体变化，环对内外管壁的压力也不会升高过快。这样，控制加入介质的量可以有效地控制其工作温度下的环内压力，以控制椭圆环的变形量，从而有效控制环对内外管壁的压紧程度。

本实用新型的结构简单，与上文提到的伸缩节相比，有如下特点：

(一)、由于可控制椭圆环内的最大压力，故可有效地控制环的最大工作应力，以及环与内外管密封压紧程度，保证环的工作安全，减小磨损，延长使用寿命。

(二)、外管内壁采用锥度，在进行热补偿时环对外管自动产生一定的相对位移，自动补偿环由于温度变化导致环内压力变化而引起椭圆短轴方向的位移趋势，减少环对内外管的压力波动，增大密封可靠性，增长密封环的使用寿命。

(三)、由于采用断面为椭圆的环形密封圈，椭圆断面在环与内外管接触的短轴附近近似为圆弧，故可允许内外管有一定的角度偏差，仍保持接触良好而达到密封。

(四)、由于外管内壁采用如图一所示相对方向的锥度，管道内输送的介质压力越高，密封环越靠近外管内壁小端，与内外管壁压紧越好，密封越好。

以下将结合附图说明本实用新型的具体结构：

图1示为本实用新型的剖面图。

(1)、内管    (2)、椭圆形密封环    (3)、外管

下面结合附图说明本实用新型的实现方法：方法1：

当管道内流体温度变化时，图l示的管接头由于热胀冷缩，内管(1)相对于外管(3)产生滑动，环(2)受内管(1)摩擦和管道介质内压综合怍用，会沿内管运动方向相对外管(3)产生一较小的位移，由于外管内壁带有锥度，故与环(2)接触的内外管间距也会变化，使得环(2)沿椭圆短轴方向因温度变化致使环(2)内压力变化而引起的位移趋势得以补偿一部分。

图2是温度升高后的位置图

图8是温度降低后的位置图方法2：

如图4，当内外管因安装或制造误差导致内管(1)和外管(3)不同轴，两轴线有一小夹角，此时管接头的内外管与环(2)仍接触良好而起密封作用。