免维护双向旋转补偿器 【技术领域】
本发明涉及一种管道补偿装置，具体地讲，本发明涉及一种利用双向旋转结构实现管道轴向补偿的补偿器。
背景技术
工程设计时，为了确保工业管网、城市供热管网的安全运行，必须在管网适当位置处配置管道补偿器，以此吸收或补偿管网内因介质温度、压力或环境温度变化引起的轴向位移及轴向推力。当前，工程中应用的管道补偿器有多种结构形式，都具有一定的补偿作用，实际应用证明具有旋转结构的补偿器综合补偿性能最好。中国专利公开号CN101169206A“自密封旋转补偿器”和公开号CN101338845A“耐腐蚀管道用旋转补偿器及制造方法与补偿系统”所公开的技术方案相对较为成熟，尽管两者结构上有些差异，但同属一种旋转补偿器，其共同特征是单向旋转结构。该类补偿器用2～3只组成一节点，利用一侧管道相对另一侧管道的旋转来吸收轴向推力或补偿轴向位移。但是，现有技术的旋转补偿器在实际应用仍存在一些不足，一是单只单向旋转结构的补偿器不能实现立体补偿，用2～3只组成节点才能发挥最佳的补偿效果。二是转动结构处在介质之中，转动部件长期浸在腐蚀性介质之中易诱蚀，造成转动结构失灵。三是补偿器密封效果与转动的灵活性是一对矛盾，较难平衡处理。四是现有技术的产品中存在变径管构件，变径管对介质流动有明显影响，显著增加流阻，易引发紊流。
【发明内容】
本发明主要针对现有技术的不足，提出一种旋转结构与介质不接触，密封性能与旋转灵活性互不影响，且密封结构长期保持高效密封的免维护双向旋转补偿器。
本发明通过下述技术方案实现技术目标。
免维护双向旋转补偿器，它包括右管、压紧法兰、定位法兰、填料压盖、外壳、单向阀、密封填料、螺母、螺栓、左管和放气阀。所述填料压盖内端面为喇叭口状。圆管状的外壳内孔轴向中段设有环状凸台，外壳两侧孔口安装填料压盖。其改进之处在于：所述填料压盖外端面环底角处均布呈径向置放的滚柱，滚柱之间夹角为10°～30°，滚柱的柱面高出填料压盖外端面1～5mm。所述密封材料置于填料压盖与外壳环状凸台之间的空档处。所述右管和左管为Φ60～Φ1600mm等径管，管外壁轴向中段设有环状台肩，右管和左管分别插入填料压盖和密封填料中组成密封框架结构，相搭接的两管端设有互补式台阶，搭接处预留轴向间隙3～15mm。所述定位法兰外套在右管、左管的环状台肩上，两者为间隙配合，定位法兰的厚度大于环状台肩宽1.1～5.1mm。所述压紧法兰外端面均布2～12只轴向通孔对着定位法兰的内孔边，轴向通孔外侧设有螺塞，内端面环内角处嵌装钢球，以内端面与右管、左管的环状台肩和定位法兰外端面相接触，螺栓贯穿两端的压紧法兰、定位法兰和填料压盖，并由螺母连接成外置滚动轴承结构和密封结构，右管、左管在密封情况下各自可自由旋转。
上述结构中，外壳内壁环状台阶轴向截面为外宽内窄的倒梯形，环状台阶腰部均布8～24只轴向通孔，外壳外壁设有径向孔与相对应的轴向通孔沟通，径向孔间隔安装单向阀和放气阀。旋转补偿器运行期间，通过单向阀随时可向密封结构补充高温密封润滑油脂，以改善密封性能。放气阀沟通密封结构内外，平衡气压，减少高温密封润滑油脂的外溢。所用密封材料为浸透高温密封润滑油脂的固体高纯度柔性石墨盘根。
本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：
1、外置旋转结构为滚动结构，润滑条件好，旋转灵活，而且左管和右管各自可自由旋转，适应两侧连接的管道不等量、不同向补偿要求；
2、外置旋转结构与管内介质不接触，不易被腐蚀和锈蚀，长期保持旋转灵活性；
3、密封结构与旋转结构相互独立，可各自调节，互不干涉；
4、通过单向阀给密封材料补充高温密封润滑油脂，改善密封条件，减少密封材料的磨损，长期保持密封结构在最佳配备状态下工作，实现免维护目的；
5、结构中无变径管，全部是等径管，介质流畅通，流阻极小。
【附图说明】
图1是本发明结构剖面示意图。
图2是左侧滚动轴承结构放大示意图。
【具体实施方式】
下面根据附图并结构实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：图1所示的免维护双向旋转补偿器为等径管直通结构，它包括右管1、压紧法兰2、定位法兰3、填料压盖4、外壳5、单向阀6、密封填料7、螺母8、螺栓9、左管10和放气阀11。外壳5内孔中部设有环状凸台，填料压盖4安装在外壳5两端孔口。填料压盖4外端面环底角处均布呈径向置放的滚柱4.1。本实施例为600mm口径的补偿器，填料压盖4上每间隔18°嵌装1只滚柱4.1。滚柱4.1的柱面高出填料压盖4外端面2.5mm。本发明中置于外壳5两端孔口的填料压盖4与环状凸台组成两个轴向截面为梯形的环槽，密封材料7为浸透高温密封润滑油脂的固体高纯度柔性石墨盘根置于其中组成密封结构的一部分。所述右管1、左管10外壁轴向中段设有环状台肩，右管1和右管10分别从两端顺序插入填料压盖4和密封材料7中组成密封框架结构，两管端相搭接的互补式台阶预留8mm轴向间隙，便于调节密封材料7的松紧程度。定位法兰3内孔直接与右管1、左管10的环状台肩间隙配合，定位法兰3的厚度大于环状台肩宽2.6mm。压紧法兰2外端面均布8只轴向通孔对着定位法兰3的内孔边，轴向通孔外侧设有螺塞2.1。图2所示内端面环内角处嵌装一圈钢球2.2，以内端面与右管1、左管10的环状台肩和定位法兰3外端面相接触，螺栓9贯穿两端的压紧法兰2、定位法兰3和填料压盖4，并由螺母8连接成外置滚动轴承结构和密封结构，右管1、左管10在密封情况下各自可自由旋转，卸下螺塞2.1可通过轴向通孔注入润滑油，进一步改善滚动轴承结构的旋转灵活性。
本发明在外壳5中内置环状台阶，该台阶轴向截面为外宽内窄的倒梯形，本实施例在环状台阶腰部设有12只轴向通孔，外壳5外壁设有等量径向孔与相对应的轴向通孔沟通，在径向孔上间隔安装单向阀6和放气阀11。适时通过单向阀6给密封材料7补充高温密封润滑油脂，以改善密封条件，减少密封材料7的磨损，长期保持密封结构在最佳状态下工作，实现免维护目的。放气阀11沟通密封结构内外，平衡气压，减少高温密封润滑油脂的外溢。
实施例2：本实施例为Ф60mm口径的小型补偿器，其结构同实施例1完全相同。由于口径较小，结构相对紧凑。本实施例中仅对部分参数进行调整，例如，填料压盖4每间隔30°嵌装1只滚柱4.1，滚柱4.1的柱面高出填料压盖4外端面1mm。右管1和左管10管端相搭建的互补式台阶，预留轴向间隙3mm已满足密封结构的调节。压紧法兰2外端面均布2只轴向通孔对着定位法兰3的内孔边，轴向通孔外侧设有螺塞2.1，卸下螺塞2.1从2只轴向通孔注入润滑油，满足压紧法兰2内端面环内角处嵌装的一圈钢球2.2和填料压盖4上嵌装的滚柱4.1润滑需求，使之滚动更灵活。定位法兰3分别套装在右管1、左管10的环状台肩上，定位法兰3的厚度大于环状台肩宽1.1mm，确保滚柱4.1外柱面与环状台肩配合为滚动配合。本实施例组装同实施例1相同，所形成的外置滚动轴承结构和密封结构具有相同地功能。本实施例在外壳5的内置环状台阶腰部设有8只轴向通孔，外壳5外壁设有等量径向孔与相对应的轴向通孔沟通，在交叉相对的4只径向通孔上安装单向阀6，在另4只径向通孔上安装放气阀11，通过4只单向阀6给密封材料7补充高温密封润滑油脂，以改善密封条件，减少密封材料7的磨损，长期保持密封结构在最佳状态下工作，实现免维护目的。
实施例3：本实施例为1600mm口径的大型补偿器，其结构同实施例1完全相同，仅因结构尺寸大，自身重量大，所承受的载荷也较大，故作相应调整，首先将填料压盖4嵌装的滚柱4.1调整为每间隔10°嵌装1只，滚柱4.1柱面高出填料压盖4外端5mm；右管1和左管10管端相搭建的互补式台阶，预留间隙为15mm；压紧法兰2外端面均布12只轴向通孔对着定位法兰3的内孔边；定位法兰3的厚度大于环状台肩宽5.1mm；外壳5的内置环状台阶腰部设有24只轴向通孔，外壳5外壁设有等量径向孔与相对应的轴向通孔沟通，径向孔分别间隔安装单向阀6和放气阀11。上述相关参数调整，不改变原有结构功能，仍具有同实施例1相同的技术效果。
综上所述，本发明创新之处是从结构上保证旋转结构不与介质直接接触，不易被腐蚀和锈蚀，始终保持旋转灵活性。本发明为轴向对称结构，两侧的旋转结构完全相同，各自旋转既可同向，也可反向，既可等量，也可不等量。
本发明不局限上述三个实施例，不论其结构尺寸变化及其外形变化，只要旋转结构不直接与介质接触的结构均落在本发明保护范围内。