在設計橫向型波紋補償器時(shí),通常需要設計校核的結構附件有波紋管接管、端板、筋板絲杠等。在設計這些結構附件時(shí),需要考慮的因素很多,如:工作壓力、工作溫度、材料、各結構附件結構尺寸等。在其他條件確定后,波紋補償器的規格越大、工作環(huán)境壓力越大,溫度越高,其結構附件厚度就越大。以下將以DN 1000橫向型波紋補償器為例介紹其結構附件的設計計算方法。根據管系的工況條件:管系工作壓力p =1.6MPa,工作溫度T=150℃。
首先,橫向型波紋金屬膨脹節的波紋管接管受到管道輸送介質(zhì)的內壓力,需要設計校核其承壓能力,它的受力情況與軸向外壓型波紋補償器的外套筒與內芯管一致,故兩者的設計原理完全相同,此處就不重復介紹了.
其次,橫向型波紋補償器的大拉杠是用來(lái)平衡管道的內壓推力,需承受管道的壓力推力,屬于橫向型波紋補償器最重要的受力附件,根據GB/T 12777-2008《金屬波紋管膨脹節通用技術(shù)條件》相關(guān)規定,橫向型波紋補償器中大垃杠的應力校核需按公式計算。
橫向型波紋管補償器采用4_5#鋼作為制造大垃杠的材料,它在150℃時(shí)許用應力為[a]t=153MPa。
橫向型大拉桿波紋補償器的安裝圖集
將上述DN 1000橫向型波紋補償器的技術(shù)數據代入公式,經(jīng)計算可得大垃杠的設計直徑為57.2mm,但從安全可靠方面考慮,故DN 1000橫向型波紋補償器大垃杠的直徑最終取值為70mm 。 最后,橫向型波紋補償器的端板及筋板相組合,用以承受補償器的內壓推力,它的結構及符號示意見(jiàn)圖9橫向型波紋補償器端板設計計算示意圖,DN 1000橫向型波紋補償器采用的是有筋板的端板形式,這種結構可以有效的提高端板的強度。
將DN 1000橫向型波紋補償器的數據:b=180mm, L=147.6mm, δ1=30mm, δ2=40mm,d=1020mm, θ=30代入公式,計算可得橫向型波紋補償器端板的正應力為22.O1MPa,切應力為58.59MPa。均低于端板材料Q235B在150攝氏度下的許用應力,故設計選擇30mm厚端板及40mm厚筋板的組合滿(mǎn)足設計要求,其安全可靠性可以得到保證。