资源描述：
《新型膨胀节设计和其性能探究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、新型膨胀节设计和其性能探究 摘要:根据传统膨胀节的优缺点，提出了新型膨胀节的设计方法，结构紧凑，密封性好，加工简单，可标准化批量生产。并对其性能进行了分析研究，优化了新型膨胀节的几何参数，研究结果表明：新型膨胀节具有良好的密封性和润滑性，可以使膨胀节在实现零泄漏的同时与管道之间自由滑动，充分发挥膨胀节的功能；新型膨胀节可以在高压工况下正常工作而不发生泄漏；合理选择密封材料可以使新型膨胀节在高温介质下正常工作。关键词:膨胀节；密封；新型；管道；设计Designandperformancestudyofthenewtypeex
2、pansionjointDingJia1,LiYun21AirLiquideHangzhouCo.,LTD,HangZhou,311112,Zhejiang,China2HangzhouHangyangCryogenicVesselsCo.,Ltd,HangZhou,311107,Zhejiang,ChinaEmail:1dingjia0667@163.com,2liyun_zhj@sohu.comAbstract:Basedontheadvantageandthedisadvantageofthetraditionalex
3、pansionjoint,thenewtypeexpansionjointwasproposed,which7hascompactstructure,perfectsealingperformance,simpleprocessingandquantityproduction.Geometricalparameteroftheexpansionjointwasoptimized.Theresultshowedthatthenewtypeexpansionjointhasperfectsealperformanceandlub
4、rication;canworkunderthehighpressurecondition;canworkunderthehightemperatureconditionbychoosingtherightmaterial.Keywords:expansionjoint;seal;newtype;pipe;design中图分类号：TE832文献标识码A文章编号1引言7膨胀节又称伸缩节，主要用来吸收管道或容器由于热胀冷缩和机械振动等原因产生的附加应力的一种补偿装置，可以用于管道、设备振动的吸收或者噪音的降低。它通常是一种能自由
5、伸缩的弹性补偿元件，工作可靠、性能良好、结构紧凑等优点，已广泛应用各个机械行业。常用的膨胀节类型有弯管式膨胀节、波纹管膨胀节、套管伸缩节等。弯管式膨胀节强度高、寿命长、加工方便，缺点是占用空间大、耗材多、摩擦阻力大；波纹管膨胀节的优点是占用空间小、耗材少、可以标准化批量生产，缺点是寿命较短、不能承受高温高压、不能用于短管道上；套管伸缩节的优点是对摩擦阻力小、结构紧凑，缺点是密封性较差，对固定支架推力较大[1-3]。根据以上几种膨胀节的优缺点，本文提出了一种新型膨胀节，具有结构紧凑、密封性能好、可以承受高温高压工况、加工简单、
6、安装方便、可标准化批量生产的优点。2理论模型2.1几何模型新型膨胀节的几何模型如图1（a）所示，由膨胀节与两个车氏密封组成。车氏密封结构如图1（b）所示，由O型圈与C型环组成。膨胀节材料可选用用管道相同的材料，O型圈与C型环材料根据所输送介质的性质、压力及温度等进行选择，O型圈通常采用丁腈橡胶、氟橡胶、硅橡胶等，C型环通常选用聚四氟乙烯材料。(a)新型膨胀节整体结构（b）新型膨胀节密封结构1—管道1；2—膨胀节；3—车氏密封1；4—车氏密封2；5—管道2；图1新型膨胀节结构及其密封结构示意图Fig.1Thenewexpans
7、ionjointstructureandsealingstructurediagram2.2数学模型7膨胀节壁厚略大于管道，可以承受与管道相同的压力，当管道沿长度方向收缩或者膨胀时可以再膨胀节内自由移动，两管道之间的距离视具体膨胀尺寸而定，为安装方便可以使d=1~5mm。因此此膨胀节的最关键因素就是其密封性能。O型圈经压缩后提供径向载荷，将密封与管道压紧，C型环采用润滑性较好的聚四氟乙烯材料，可以使管道自由移动顺利释放热应力。假设端面间流体为层流、等温的理想液体，由于膨胀节移动速度较小，因此C型环密封处于弹性流体润滑状态，必
8、须考虑粗糙度带来的影响，需要引入流量因子。则端面液膜压力控制方程为[4]：(1)式中，无量纲参数分别定义为：。其中，B为C型环宽度；L为C型环周长；为粗糙度；为动力粘度；U为滑动速度。得到无量纲雷诺方程为：(2)其中、为压力流量因子；为剪切流量因子。具体计算方法可参考文献[4]。强制性边界
