[发明专利]一种适用于高温管道连接的水冷膨胀节

说明书

本发明涉及一种适用于高温管道连接的水冷膨胀节，包括所述水冷膨胀节包括第一法兰衬套、Ⅰ型法兰、双层波纹管、Ⅱ型法兰、第二法兰衬套和流体冷却导流环板；所述双层波纹管为中空结构；将双层波纹管分别与Ⅰ型法兰、Ⅱ型法兰通过第一法兰衬套和第二法兰衬套连接，使得双层波纹管的夹层通道通过第一法兰衬套和第二法兰衬套与Ⅰ型法兰和Ⅱ型法兰的冷却流体通道连通；所述第一法兰衬套和第二法兰衬套为所述双层波纹管的冷却流体进、出端口；本发明具有实现电弧风洞扩压器高温管道的应力缓释、安全导流和有效连接，防止电弧风洞扩压器膨胀节因高温引起的拉裂、导流和密封失效的优点。

技术领域

本发明涉及高温管道连接设计制造技术领域，尤其涉及一种大尺度(直径可达2m)高温气体(超过6000K)输运管道连接与应力缓释的水冷膨胀节及其设计方法。

背景技术

扩压器是电弧风洞的重要组成系统，在扩压器直管段位置通常需安装膨胀节来缓释应力。与常规高速风洞不同，电弧风洞扩压器管道输运的是高焓气体(高焓值可达到30MJ/kg，温度可超过6000K)，常用工业标准膨胀节不能满足扩压器的连接与应用。主要原因有：一是电弧风洞扩压器内流动的气体温度高，工业标准膨胀节的波纹管由于没有采取冷却，常处于过热状态，很容易因热变形过大造成波纹管壁拉裂；二是工业标准膨胀节内置的导流板没有冷却引起的过热变形损坏；三是工业标准膨胀节的管道连接法兰通常选用工业标准法兰，在高温情形下通常会因法兰温度过高破坏管道的连接密封。

现有技术存在如下不足：

(1)、现有管道连接膨胀节的标准仅适用于温度较低(低于1000K)流体的管道连接，对于流体温度超过6000K的电弧风洞扩压器的管道连接膨胀节设计没有相关标准和方法。

(2)、常规标准膨胀节的波纹管没有采用水冷设计，会因热变形过大拉裂损坏，不能满足电弧风洞扩压器管道的连接要求。

(3)、常规标准膨胀节内通常不设计导流环板，即使增加导流环板设计，也没有采用水冷设计，会因温度过高失效，不能满足电弧风洞扩压器管道膨胀节连接段内的导流作用。

(4)、工业标准膨胀节的端面连接法兰，没有采用水冷设计，会因法兰温度过高引起道连接密封失效，不能满足电弧风洞扩压器管道连接的要求。

这些因素的限制需要采用新的设计来实现电弧风洞扩压器管道的连接。本专利申请技术方案针对电弧风洞扩压器高温管道连接特殊要求，发明新的水冷膨胀节连接装置，实现电弧风洞扩压器高温管道的应力缓释、安全导流和有效连接，防止电弧风洞扩压器膨胀节因高温引起的拉裂、导流和密封失效，适用于电弧风洞扩压器在各种模式下的安全稳定运行。

发明内容

本发明的目的是提出一种适用于电弧风洞扩压器高温管道的水冷膨胀节连接装置，将膨胀节的波纹管、导流环板和密封连接法兰设计成水冷结构，实现电弧风洞扩压器高温管道的应力缓释、安全导流和有效连接，从而解决电弧风洞运行状态多变、高温环境恶劣，扩压器膨胀节因高温引起的拉裂、导流和密封失效等矛盾的一种方法。

本发明所涉及的高温管道连接用水冷膨胀节是在传统工业标准膨胀节设计基础上，提出的一种新的水冷膨胀节设计方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种适用于高温管道连接的水冷膨胀节：所述水冷膨胀节包括第一法兰衬套、Ⅰ型法兰、双层波纹管、Ⅱ型法兰、第二法兰衬套和流体冷却导流环板；

所述双层波纹管为中空结构；

将双层波纹管分别与Ⅰ型法兰、Ⅱ型法兰通过第一法兰衬套和第二法兰衬套焊接，使得双层波纹管的夹层通道通过第一法兰衬套和第二法兰衬套与Ⅰ型法兰和Ⅱ型法兰的冷却流体通道连通；

所述第一法兰衬套1和第二法兰衬套为所述双层波纹管的冷却流体进、出端口。