管路用膨脹補償裝置研究與展望

李興生（國家知識產權局專利局專利審查協作廣東中心，廣州 510530）

管路用膨脹補償裝置研究與展望

李興生
（國家知識產權局專利局專利審查協作廣東中心，廣州 510530）

管路用膨脹補償裝置，主要用于管路因溫度變化而發生變形或移動時對管路進行補償，包括軸向、徑向和角向的位移或變形，被廣泛應用于管道輸送領域，目前管路用膨脹補償裝置已經發展出了多種形式。

膨脹節；補償；位移；管

1　管路用膨脹補償裝置簡介

管路用膨脹補償裝置具有多種結構形式，常見的有彎管式、波紋管式、套筒式。

1.1彎管式

彎管式膨脹補償裝置的結構較為簡單，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管路的變形或位移進行補償。

1.2波紋管式

波紋管膨脹補償裝置是用波紋管（通常為金屬材料）制成的一種膨脹補償裝置。組成結構是，包括兩個工作波紋管和一個平衡波紋管，其特征在于：兩個工作波紋管通過第一外套管連接，所述平衡波紋管設置在第一外套管外，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，第二外套管設置在平衡波紋管、第一外套管、兩個工作波紋管外，是整個補償器的屏障。

其工作原理是，一、位移補償，在吸收管道熱變形產生的位移時，兩個工作波紋管吸收等量熱位移，一個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，通過外管式或者內管等剛性結構使其壓力產生的推力自身平衡。

1.3套筒式

套筒式膨脹補償裝置（如圖1所示）由能夠作軸向相對運動的內套管和外套管組成。內套管和外套管之間采用填料進行密封，使用時保持兩端管子在一條軸線上移動。

圖1

其組成結構是，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反力管中；將套管和反力管之間保持為液密狀態的第1密封件；將反力管和承插管之間保持為液密狀態的第2密封件；設于套管的長度方向中央部的安裝銷；能夠自如轉動地安裝在該安裝銷上的旋轉部件；以及成對的反力承受桿，其由將相對于套管位于一側的反力管和位于另一側的承插管連接起來的反力承受桿、以及將相對于套管位于另一側的反力管和位于所述一側的承插管連接起來的反力承受桿構成，在所述反力管的管端部內側具有反力承受部，而且具有多對所述成對的反力承受桿，其中至少一對反力承受桿在各個反力承受桿的中央部分與所述旋轉部件連接。

其工作原理是，通過反力管及各個承插管的雙重的插拔運動來吸收產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構，套管的位置相對于承插管始終位于合適的位置。

2　專利文獻分析

管路用膨脹補償裝置在國際專利分類表中的分類號主要涉及F16L51/00及其下位組和F16L27/12，在SIPOABS中專利申請總量為16600篇，申請量最大的國家為日本，其次為德國、中國，中國申請量位居世界第三，且申請量與德國非常接近。目前該領域主要申請人及申請數量如圖2所示：

圖2

由圖2可知，關于管路用膨脹補償裝置的專利申請中，申請量排名居于前十五位的申請都是公司申請，且絕大部分都是外國公司，在這些外國公司中，又以日本和德國的公司居多。又此可以看出，西方國家在管路用膨脹補償裝置領域的技術比較先進。

3　管路用膨脹補償裝置的展望

從結構特點來看，彎管式膨脹節補償裝置由于占用空間大、消耗鋼材多和摩擦阻力大，因而應用較少，套筒式膨脹補償裝置主要用于熱水、蒸氣、油脂類介質等管道，而波紋管膨脹補償裝置且柔性更強，可多向補償，因而在液體和固體管道輸送領域均有應用，且近年來發展迅速，是目前市場占有率最高的管路用膨脹補償裝置。

雖然是波紋管膨脹補償裝置由于其波紋處易老化而導致壽命較短，且對壓力、溫度及長度等因素較為敏感，但是隨著波紋管生產技術水平的提高，這類膨脹補償裝置的壽命、功能正不斷得到加強和改進，由于波紋管膨脹補償裝置節省空間、節約材料、標準化程度高，因而波紋管膨脹補償裝置技術具有更好的應用前景，且波紋管膨脹補償裝置的技術水平將會得到持續提高。

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