(2)術(shù)語:在對金屬波紋管設(shè)計(jì)選型時(shí),首先要明確金屬波紋管的行業(yè)術(shù)語。
1)波紋管:一種彈性、薄壁、有多個(gè)橫向波紋的管殼零件。
2)波紋管組件:由兩個(gè)或兩個(gè)以上零件組成,其中之一是波紋管,波紋管是一個(gè)或多個(gè)串聯(lián),其他是法蘭等配件。
3)壁厚:成形波紋管的原始金屬管的管壁厚度,對多層波紋管則是各層壁厚的總和。
4)形程:已原始長度為基點(diǎn),波紋管壓縮位移與拉伸位移之和。
5)扭曲:長波紋管進(jìn)行軸向壓縮時(shí)產(chǎn)生的柱失穩(wěn)。
6)公稱壓力:與波紋管機(jī)械強(qiáng)度有關(guān)的設(shè)計(jì)給定壓力。
7)公稱載荷:正常工作條件下允許的最大載荷或滿量程值。通常是預(yù)期設(shè)計(jì)值。超載載荷一般限定在額定載荷的 125%~150%。
8)額定位移:額定載荷下引起的位移,是正常使用條件下允許產(chǎn)生的工作位移。
9)波紋管剛度:使波紋管產(chǎn)生單位位移所需要的力,設(shè)計(jì)計(jì)算得出的剛度稱為公稱剛度或額定剛度。一般情況,公稱剛度不直接受用實(shí)際值,而是產(chǎn)品原型經(jīng)過測試后的修正值。
10)一次循環(huán):波紋管隨閥桿從全開到全閉再到全開的運(yùn)動(dòng)過程。
11)循環(huán)壽命:波紋管在規(guī)定壓力、溫度和軸向行程下往復(fù)運(yùn)動(dòng)而不破換的最大循環(huán)次數(shù)。相同產(chǎn)品的壽命與波紋管工作狀態(tài)、循環(huán)次數(shù)、頻率、壓力和溫度等有關(guān)。
12)有效面積:彈性元件在單位壓力作用下,位移為零時(shí)轉(zhuǎn)換的集中力的大小。但有效面積隨壓力增加而變化,因此具有不恒定性,在力平衡式儀表中,要配對篩選,做到有效面積盡量一致。
(3)結(jié)構(gòu)
1)U 形波紋管:常用 U 形波紋管結(jié)構(gòu)如圖 1-1 所示。波紋管端部接口形式如圖 1-2 所示。接口表示方法為外配合用 W(圖 1-1a 中的 d1 尺寸)、沿波切邊用 QD(圖 1-1a 中 D2 尺寸)、內(nèi)配合用 N(圖 1-1b 中 D1 尺寸)。推薦采用圖 1-2a、b、c 端部接口形式。
圖 1-1 常用波紋管結(jié)構(gòu)要素
圖 1-1 常用波紋管結(jié)構(gòu)要素
圖 1-2 波紋管端部接口形式
圖 1-2 波紋管端部接口形式
2)波紋管組件典型結(jié)構(gòu):保溫管組件典型結(jié)構(gòu)如圖 1-3 所示。
圖 1-3 波紋管組件典型結(jié)構(gòu)
圖 1-3 波紋管組件典型結(jié)構(gòu)
(4)選型
1)波紋管閥門典型結(jié)構(gòu):應(yīng)用波紋管組件是為閥桿和閥體工藝流體之間提供一個(gè)可軸向變形的金屬隔套,形成動(dòng)密封,以消除閥桿處的泄漏。裝有波紋管組件的閥門典型結(jié)構(gòu)如圖 1-4 所示。
圖 1-4 裝有波紋管組件的閥門典型閥桿密封結(jié)構(gòu)
圖 1-4 裝有波紋管組件的閥門典型閥桿密封結(jié)構(gòu)
選型要求:①根據(jù)閥桿的直徑選擇波紋管內(nèi)徑,波紋管的內(nèi)徑應(yīng)大于閥桿直徑 1.5mm。波紋管的外徑根據(jù)波紋管內(nèi)徑來選擇。外徑和內(nèi)徑通過外徑與內(nèi)徑的比值相聯(lián)系,一般情況下,外徑與內(nèi)徑的比值為 1.3~1.5。②波紋管的壁厚、層數(shù)、波紋數(shù)及長度等應(yīng)能滿足波紋管的耐壓、行程、循環(huán)壽命等要求。一般情況下,壓力越大,波紋管的壁厚越厚,為了增大位移或者降低波紋管剛度,提高壽命,可以采用降低單層壁厚、增加波紋管層數(shù)的辦法實(shí)現(xiàn)。③應(yīng)設(shè)計(jì)導(dǎo)向結(jié)構(gòu),以防止波紋管的扭曲。同時(shí)還應(yīng)避免波紋管與閥桿或閥體之間的局部接觸,以防止磨損和過早失效。應(yīng)設(shè)計(jì)防扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu),防止波紋管扭轉(zhuǎn)變形。④設(shè)計(jì)閥門時(shí),應(yīng)限制波紋管壓縮和拉伸的行程,以防止波紋管承受超出循環(huán)壽命試驗(yàn)限定的壓縮位移和拉伸位移。一般情況下,波紋管的行程不應(yīng)超過自由長度的 25%,否則會(huì)影響波紋管的循環(huán)壽命。特別是高溫高壓環(huán)境下的波紋管閥門。⑤波紋管采用與閥門相同的壓力和溫度等級(jí)。波紋管應(yīng)能承受主體閥門 38℃ 條件下 1.5 倍的公稱壓力的壓力試驗(yàn)。進(jìn)行壓力試驗(yàn)時(shí),焊縫不能開裂、泄漏,波紋管不應(yīng)發(fā)生扭曲。⑥波紋管組件材料應(yīng)在允許的使用溫度范圍內(nèi)選擇,同時(shí)波紋管用材料具有良好的成形性能、焊接性能與介質(zhì)的相容性。