旋轉補償器是通過(guò)成雙旋轉筒和L力臂形成力偶,由力臂繞Z軸中心旋轉。下面以旋轉補償器常用的兀形布置方式為例,介紹其動(dòng)作原理。
當補償器位于兩個(gè)固定支架正中間時(shí),兩側膨脹量相同,補償器繞旋轉臂L中間位置旋轉θ角度,吸收兩側相同的熱膨脹△L,補償器膨脹量為2△L.
當補償器布置不在兩固定支架正中間,補償器則繞旋轉臂偏向補償量較小的一側旋轉θ角度,吸收補償器兩側方向相反、大小不等的膨脹量,膨脹量為△L1+△L2.
一、旋轉補償器補償量的計算:
旋轉補償器其中一端的補償量為△L=Lsin(θ/2),兩固定支架之間的補償量為2△L.
同樣,旋轉臂的摩擦旋轉角度sin(θ/2)=△L/L,由此可知,如果補償量不變,旋轉臂越長(cháng),則摩擦旋轉角度越小。
二、管道側向位移量計算:
旋轉補償器兩側管道的運行軌跡是一段圓心位于旋轉臂上的圓弧,在發(fā)生補償動(dòng)作的過(guò)程中必然會(huì )存在側向位移量,其最大側向位移量發(fā)生在圓弧頂點(diǎn)也就是旋轉臂位于θ/2處.通過(guò)以上敘述可知,θ角越小,則管道側向位移量越小,由于在相同的補償量下,旋轉臂L越長(cháng),摩擦旋轉角度越小,所以布置旋轉補償器時(shí)在條件許可的條下旋轉臂L盡量大一點(diǎn),L一般在3-6m為宜。
三、管道系統受力計算:
采用旋轉補償器管系固定支架受力主要包括三部分內容:管道熱脹冷縮時(shí)的摩擦反力,內壓產(chǎn)生的不平衡力(自板力)和補償器動(dòng)作的摩擦反力。
1.內壓產(chǎn)生的不平衡力。旋轉補償器為剛性連接,固定支架受力計算時(shí)不考慮內壓產(chǎn)生的不平衡力。
2.補償器動(dòng)作的摩擦反力。推動(dòng)旋轉補償器動(dòng)作必須克服一對旋轉筒的摩擦力矩,其摩擦力矩由兩部分組成:合金密封填料箱內的摩擦力矩M和抗自板力的摩擦力矩Mz,具體選取時(shí)可由廠(chǎng)家提供。
采用旋轉補償器的管系,其固定支架僅受管道的摩擦反力和旋轉補償器的旋轉反力,其管道系統受力計算簡(jiǎn)單,固定支架受力小。
四、摩擦旋轉角度的選?。和ㄟ^(guò)以上計算可知,采用旋轉補償器的管系在補償量相同的情況下,旋轉臂越長(cháng),U角越小,對管道橫向位移量和固定支架受力
均有利,而且θ角的大小直接影響密封材料的使用壽命,所以在補償器設計中應盡量減少θ角,管道直徑越大,U角應越小,θ角一般應控制在25°以下。設計中應準確計算管道膨脹量的大小,選擇合理的旋轉臂長(cháng)L,將旋轉角度U控制在較小的范圍內。
五、旋轉補償器預偏裝:旋轉補償器安裝中旋轉臂應預偏裝θ/2的角度,這樣能保證在補償器動(dòng)作過(guò)程中橫向位移量最小,在完成補償動(dòng)作后管道橫向位移為零。
六、導向支架的設置:旋轉補償器動(dòng)作過(guò)程中存在橫向擺動(dòng),為避免增加管道二次應力,補償器兩側一定距離內不準設置導向支架。
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