专利名称：背压式非金属补偿器的制作方法
技术领域：
本发明涉及工业管线设备技术领域，是一种用来补偿高温管线由于热膨胀所产生位移的背压式非金属补偿器。
背景技术：
补偿器是工业管线常用的设备，用来补偿高温管线由于热膨胀所产生的位移。非金属补偿器是补偿器的一种，其主要结构如图1所示图中101——补偿器筒体 102——环型框 103——密封圈 104——紧固螺栓105——密封压圈 106——隔热垫 107——内衬筒 108——非金属膜109——密封阻挡环图中101、102、103、104、105都是起支撑和密封作用的保持元件；106为将高温介质与膜元件隔开的隔热元件；107为将高温介质与隔热元件隔开的元件；108为吸收位移的膜元件；109为防止高温介质进入补偿器内部的阻挡元件现有的非金属补偿器的作用原理是当管线存在沿轴向的位移(拉伸或压缩)X，或在垂直于轴向平面内的位移Y，或非金属补偿器的两端有角向位移时，或在这些位移的任意组合下，非金属补偿器通过筒体101，环型框102，将位移传到非金属膜108，由非金属膜108变形后吸收。
由于非金属膜的特性，较之金属补偿器，更适用于金属补偿器所不能胜任的腐蚀环境。而且由于非金属膜的柔软性，较之金属补偿器，在膜吸收位移时所产生的对两端管线的反力、反力距可认忽略不计，所以非金属补偿器特别适用于高温腐蚀性气体介质，且管线对于补偿器的位移反力、反力矩非常敏感的部位，如各种烟气透平机的出口部位。
但由于非金属膜强度低和不耐温的弱点，也其使用受到了限制。首先，由于现有的非金属膜的强度问题，使非金属补偿器不能用于压力较高的地方。另外，现有技术的非金属补偿器结构在管线内介质压力波动时(一般为稍高于正常压力)会出现介质向外微量泄露，这种泄露会将高温气体不断地导向非金属膜，就会烧坏不耐温的非金属膜。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于高温、低压、腐蚀性气体介质热力管线的背压式非金属补偿器，它解决非金属补偿器固有的，对压力波动敏感及应用在高温介质时非金属膜容易烫伤后烧坏问题，它可使用于高温、压力不高且略有波动(一般为稍高于正常压力)、气体介质腐蚀性强，管线对补偿器产生的变形反力和反力矩要求苛刻的管路中。
为实现上述目的，本发明采取以下设计方案一种背压式非金属补偿器，它包括有左管线连接筒体和右管线连接筒体，左管线连接筒体与左侧的管线连接；右管线连接筒体与右侧的管线连接；内衬筒，一端与左管线连接筒体或右管线连接筒体的内壁连接，呈封闭状，另一端呈开口状，在开口内设有密封阻挡环；左环形框和右环形框；内非金属膜，呈环形，连接在左环形框和右环形框的外环端部，形成密封连接；其特征在于在左管线连接筒体和右管线连接筒体的圆周外侧，分别设置有左外筒体和右外筒体，该左外筒体的外端有向内倾斜的左锥体，该右外筒体的外端有向内倾斜的右锥体，所述的左锥体与左管线连接筒体的外壁连接，所述的右锥体与右管线连接筒体的外壁连接；在左外筒体和右外筒体中部的外侧壁上连接有左环形框和右环形框，在左环形框和右环形框两侧的左外筒体和右外筒体的外侧壁上连接有左外环形框和右外环形框，在左外环形框和右外环形框的外环端部密封连接有外非金属膜，在左环形框、右环形框、内非金属膜与左外环形框、右外环形框、外非金属膜之间形成空腔；在左外筒体、右外筒体与左管线连接筒体、右管线连接筒体之间填充有隔热层；在左外环形框和右外环形框的侧壁上分别连接有吹扫风进气管和吹扫风出气管。
在吹扫风进气管上设置有进风控制阀，在吹扫风出气管上设置有出风控制阀，在左外环形框和右外环形框上分别设置有空腔压力表和温度表，在左管线连接筒体或右管线连接筒体上设置有管线压力表，所述的空腔压力表、温度表、进风控制阀、出风控制阀、管线压力表通过连线分别与自动控制器连接。
本发明的优点是它解决非金属补偿器固有的，对压力波动敏感及应用在高温介质时非金属膜容易烫伤后烧坏问题，它可使用于高温、压力不高且略有波动(一般为稍高于正常压力)、气体介质腐蚀性强，管线对补偿器产生的变形反力和反力矩要求苛刻的管路中；由于采用了本发明的结构，大幅提高了现有技术的非金属补偿器的性能，形成了一种全新的背压式非金属补偿器，可应用于现有技术的非金属补偿器所不适用的部位，如高温烟气透平机的出口管线上，采用本发明后，可取代目前该部位所使用的金属补偿器，可极大地降低工程成本。
图1是已有的非金属补偿器的结构示意2是本发明的剖视结构示意3是本发明的使用状态示意图具体实施方式
参见图2所示一种背压式非金属补偿器，它包括有左管线连接筒体11和右管线连接筒体36，左管线连接筒体11与左侧的管线10连接；右管线连接筒体36与右侧的管线37连接；内衬筒5，一端与左管线连接筒体或右管线连接筒体的内壁连接，呈封闭状，另一端呈开口状，在开口内设有密封阻挡环2；左环形框22和右环形框29；内非金属膜25，呈环形，连接在左环形框22和右环形框29的外环端部，形成密封连接；在左管线连接筒体11和右管线连接筒体36的圆周外侧，分别设置有左外筒体13和右外筒体34，该左外筒体13的外端有向内倾斜的左锥体9，该右外筒体34的外端有向内倾斜的右锥体35，所述的左锥体9与左管线连接筒体11的外壁连接，所述的右锥体35与右管线连接筒体36的外壁连接；在左外筒体13和右外筒体34中部的外侧壁上连接有左环形框22和右环形框29，在左环形框22和右环形框29两侧的左外筒体13和右外筒体34的外侧壁上连接有左外环形框18和右外环形框31，在左外环形框18和右外环形框31的外环端部密封连接有外非金属膜24，在左环形框22、右环形框29、内非金属膜25与左外环形框18、右外环形框31、外非金属膜24之间形成空腔38；在左外筒体13、右外筒体34与左管线连接筒体11、右管线连接筒体36之间填充有隔热层8。
在左外环形框18和右外环形框31的侧壁上分别连接有吹扫风进气管14和吹扫风出气管33。
为了控制吹扫风进气管14和吹扫风出气管33，在吹扫风进气管14上设置有进风控制阀16，在吹扫风出气管33上设置有出风控制阀32，在左外环形框18和右外环形框31上分别设置有空腔压力表17和温度表30，在左管线连接筒体或右管线连接筒体上设置有管线压力表12，所述的空腔压力表17、温度表30、进风控制阀16、出风控制阀32通过连线分别与自动控制器15连接。
在左管线连接筒体11和右管线连接筒体36之间留有膨胀间距4。
在左外筒体13、右外筒体34之间留有膨胀间距3。
在左环形框22和右环形框29的外环端部分别焊接有密封圈28，在密封圈28上有用螺栓26压接内非金属膜25的密封压圈27；在左外环形框18和右外环形框31的外环端部分别焊接有密封圈19，在密封圈19上有用螺栓21压接非金属膜24的密封压圈20；当左侧的管线10和右侧的管线37上有轴向位移X，或径向位移Y，或角位移θ，或它们的任意组合时，左锥体9和右锥体35将此位移通过左外筒体13、右外筒体34、左环形框22和右环形框29传给内非金属膜25，内衬筒5，密封阻挡圈2，隔热层6、隔热层8及隔热层23的作用是有效阻止高温气体侵入，并充分降低传导到内非金属膜25上的热量。
由于向空腔38内输送带有压力的冷却气体，使外非金属膜24，总处于较低温度下，可采用相对内非金属膜25承压能力更好的非金属材料，外非金属膜24可吸收由左管线连接筒体11和右管线连接筒体36传来的位移。
温度计30的作用是测量空腔38的温度。
空腔压力计17用于测量空腔38内的压力。
管线压力计12用于测量管线内介质的压力。
进风控制阀16用于控制进入空腔38内的吹扫风的大小，出风控制阀32用于控制流出空腔38内的吹扫风的大小，进而可控制空腔38的内压。
本发明的工作原理是通过向空腔38内有控制地送风和排风，使空腔内形成相对于管线内压的微正压，也就是空腔38的内压稍大于管线的内压。由于内非金属膜25受到这样一个背压，就提高了内非金属膜25对介质压力波动(主要是升高)的承受能力，并阻止了高温气体由内向外的微泄漏。同时，由于吹扫风的流入和流出带走了内非金属膜25上的热量，使热量不能在空腔38内聚积。由传热原理可知，只有当内非金属膜25外表面的热量被不断带走，才能使内非金属膜25内表面与管线内壁的温度梯度增大，才能更有效的降低传到内非金属膜25的热量，进而达到更好的保护承压的内非金属膜25的目的。以上过程对于压力波动不大且变化频率不高的场合，可以人工手动加以调节。对于压力波动稍大，且变化频率高的场合，可利用简单的自动控制回路15来实现。
参见图3所示本背压式非金属补偿器39安装在高温烟气透平机40与管线41之间，由于高温烟气透平机本身的特点，对于出口管线热位移对透平机的作用力和力矩要求很苛刻，所以要安装补偿器，现多采用金属补偿器的办法，但存在介质对金属补偿元件的腐蚀问题；补偿器变形反作用力和力矩大的问题；重量大、支撑困难的问题及价格昂贵的问题。采用本发明的背压式非金属补偿器后，可以很好的解决现有的金属补偿器的所有缺点，用于现有技术的非金属补偿器所不能胜任的补偿部位。
权利要求
1.一种背压式非金属补偿器，它包括有左管线连接筒体(11)和右管线连接筒体(36)，左管线连接筒体(11)与左侧的管线(10)连接；右管线连接筒体(36)与右侧的管线(37)连接；内衬筒(5)，一端与左管线连接筒体或右管线连接筒体的内壁连接，呈封闭状，另一端呈开口状，在开口内设有密封阻挡环(2)；左环形框(22)和右环形框(29)；内非金属膜(25)，呈环形，连接在左环形框(22)和右环形框(29)的外环端部，形成密封连接；其特征在于在左管线连接筒体(11)和右管线连接筒体(36)的圆周外侧，分别设置有左外筒体(13)和右外筒体(34)，该左外筒体(13)的外端有向内倾斜的左锥体(9)，该右外筒体(34)的外端有向内倾斜的右锥体(35)，所述的左锥体(9)与左管线连接筒体(11)的外壁连接，所述的右锥体(35)与右管线连接筒体(36)的外壁连接；在左外筒体(13)和右外筒体(34)中部的外侧壁上连接有左环形框(22)和右环形框(29)，在左环形框(22)和右环形框(29)两侧的左外筒体(13)和右外筒体(34)的外侧壁上连接有左外环形框(18)和右外环形框(31)，在左外环形框(18)和右外环形框(31)的外环端部密封连接有外非金属膜(24)，在左环形框(22)、右环形框(29)、内非金属膜(25)与左外环形框(18)、右外环形框(31)、外非金属膜(24)之间形成空腔(38)；在左外筒体(13)、右外筒体(34)与左管线连接筒体(11)、右管线连接筒体(36)之间填充有隔热层(8)；在左外环形框(18)和右外环形框(31)的侧壁上分别连接有吹扫风进气管(14)和吹扫风出气管(33)。
2.根据权利要求1所述的背压式非金属补偿器，其特征在于在吹扫风进气管(14)上设置有进风控制阀(16)，在吹扫风出气管(33)上设置有出风控制阀(32)，在左外环形框(18)和右外环形框(31)上分别设置有空腔压力表(17)和温度表(30)，在左管线连接筒体或右管线连接筒体上设置有管线压力表(12)，所述的空腔压力表(17)、温度表(30)、进风控制阀(16)、出风控制阀(32)、管线压力表(17)通过连线分别与自动控制器(15)连接。
全文摘要
一种用于高温、低压、腐蚀性气体介质热力管线的背压式非金属补偿器，它由内、外双层非金属膜、各自的环形框、密封圈、吹扫风进出气管及各自的控制阀、温度计、压力计、三层隔热层及补偿器筒体、内衬筒、密封阻挡圈等组成。其工作原理是由三层隔热层、内衬筒、密封阻挡圈将工作介质与承压的内非金属隔开，使内非金属膜保持相对较低的温度；在内非金属膜之外设计外非金属膜，并在它们之间的空腔内通入吹扫风，使空腔压力保持相对于管线内压的微正压，能起到降低承压的内非金属膜的表面温度，进而达到对承压的内非金属膜的保护作用。它可用于高温、压力不高且略有波动、气体介质腐蚀性强，管线对补偿器产生的变形反力和反力矩要求苛刻的管路中。
文档编号F16L51/00GK101059190SQ20061007631
公开日2007年10月24日 申请日期2006年4月20日 优先权日2006年4月20日
发明者程建民 申请人:程建民