管路用膨胀补偿装置研究与展望

李兴生（国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心，广州 510530）

管路用膨胀补偿装置研究与展望

李兴生
（国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心，广州 510530）

管路用膨胀补偿装置，主要用于管路因温度变化而发生变形或移动时对管路进行补偿，包括轴向、径向和角向的位移或变形，被广泛应用于管道输送领域，目前管路用膨胀补偿装置已经发展出了多种形式。

膨胀节；补偿；位移；管

1　管路用膨胀补偿装置简介

管路用膨胀补偿装置具有多种结构形式，常见的有弯管式、波纹管式、套筒式。

1.1弯管式

弯管式膨胀补偿装置的结构较为简单，其成型方式是将管子弯成U形或其他形状，利用U形或其他形状的弹性变形对管路的变形或位移进行补偿。

1.2波纹管式

波纹管膨胀补偿装置是用波纹管（通常为金属材料）制成的一种膨胀补偿装置。组成结构是，包括两个工作波纹管和一个平衡波纹管，其特征在于：两个工作波纹管通过第一外套管连接，所述平衡波纹管设置在第一外套管外，平衡波纹管的一端与第一外套管连接，平衡波纹管的另一端连接第二外套管，第二外套管设置在平衡波纹管、第一外套管、两个工作波纹管外，是整个补偿器的屏障。

其工作原理是，一、位移补偿，在吸收管道热变形产生的位移时，两个工作波纹管吸收等量热位移，一个平衡波纹管也吸收等量热位移，工作波纹管压缩位移，平衡波纹管就拉伸位移；二、压力平衡，平衡波纹管的有效面积是工作波纹有效面积的两倍，通过外管式或者内管等刚性结构使其压力产生的推力自身平衡。

1.3套筒式

套筒式膨胀补偿装置（如图1所示）由能够作轴向相对运动的内套管和外套管组成。内套管和外套管之间采用填料进行密封，使用时保持两端管子在一条轴线上移动。

图1

其组成结构是，包括套管；反力管，各反力管的一部分分别插入于套管的两端；承插管，该承插管的一部分插入在各个反力管中；将套管和反力管之间保持为液密状态的第1密封件；将反力管和承插管之间保持为液密状态的第2密封件；设于套管的长度方向中央部的安装销；能够自如转动地安装在该安装销上的旋转部件；以及成对的反力承受杆，其由将相对于套管位于一侧的反力管和位于另一侧的承插管连接起来的反力承受杆、以及将相对于套管位于另一侧的反力管和位于所述一侧的承插管连接起来的反力承受杆构成，在所述反力管的管端部内侧具有反力承受部，而且具有多对所述成对的反力承受杆，其中至少一对反力承受杆在各个反力承受杆的中央部分与所述旋转部件连接。

其工作原理是，通过反力管及各个承插管的双重的插拔运动来吸收产生于管路中的伸缩移位，具有极高的伸缩移位吸收能力，而且借助于反力承受杆的结构，套管的位置相对于承插管始终位于合适的位置。

2　专利文献分析

管路用膨胀补偿装置在国际专利分类表中的分类号主要涉及F16L51/00及其下位组和F16L27/12，在SIPOABS中专利申请总量为16600篇，申请量最大的国家为日本，其次为德国、中国，中国申请量位居世界第三，且申请量与德国非常接近。目前该领域主要申请人及申请数量如图2所示：

图2

由图2可知，关于管路用膨胀补偿装置的专利申请中，申请量排名居于前十五位的申请都是公司申请，且绝大部分都是外国公司，在这些外国公司中，又以日本和德国的公司居多。又此可以看出，西方国家在管路用膨胀补偿装置领域的技术比较先进。

3　管路用膨胀补偿装置的展望

从结构特点来看，弯管式膨胀节补偿装置由于占用空间大、消耗钢材多和摩擦阻力大，因而应用较少，套筒式膨胀补偿装置主要用于热水、蒸气、油脂类介质等管道，而波纹管膨胀补偿装置且柔性更强，可多向补偿，因而在液体和固体管道输送领域均有应用，且近年来发展迅速，是目前市场占有率最高的管路用膨胀补偿装置。

虽然是波纹管膨胀补偿装置由于其波纹处易老化而导致寿命较短，且对压力、温度及长度等因素较为敏感，但是随着波纹管生产技术水平的提高，这类膨胀补偿装置的寿命、功能正不断得到加强和改进，由于波纹管膨胀补偿装置节省空间、节约材料、标准化程度高，因而波纹管膨胀补偿装置技术具有更好的应用前景，且波纹管膨胀补偿装置的技术水平将会得到持续提高。

［1］浙江海亮股份有限公司.机动车冰雪坡路安全防滑器. CN201396552Y［P］.2010-02-03

［2］日本维多利克股份有限公司.伸缩挠性管接头［P］. CN102011910A，2011-04-13.

［3］山东双兴集团有限公司.管道补偿装置［P］. CN2482617Y，2002-03-20.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.225