[发明专利]一种用电磁力约束波纹管膨胀节压力推力的方法

说明书

一种用电磁力约束波纹管膨胀节压力推力的方法，包括以下步骤：步骤一、构建约束型膨胀节：约束型膨胀节包括法兰一、位移传感器、磁极材料、电磁铁、波纹管、控制器、拉杆、压力传感器、绝磁材料、法兰二和电源，步骤二、构建压力推力平衡：工作状态下，压力推力作用于法兰一和法兰二，法兰一和法兰二同时受到所有磁极材料和电磁铁产生的电磁力，控制器通过分析接收到的位移传感器和压力传感器读取的信号，控制电源输出不同的电流，保证电磁力与压力推力大小相等方向相反，实现压力推力平衡。解决了常规约束型波纹管膨胀节不能补偿轴向位移、直管压力平衡型波纹管膨胀节外径过大、重量较重、制造成本高的问题。

技术领域

本发明涉及膨胀节技术领域，具体说的是一种用电磁力约束波纹管膨胀节压力推力的方法。

背景技术

为避免非约束型波纹管膨胀节产生的压力推力作用于设备上，造成设备基座损坏，影响设备正常工作，通常选用约束型或直管压力平衡型波纹管膨胀节，用以约束或平衡压力推力。铰链型式的膨胀节(图1)由波纹管、端管和一组约束结构件组成，主要用于吸收角向位移并能够约束波纹管的压力推力。拉杆型膨胀节(图2)由工作波纹管、端管和一组约束结构件组成，主要用于吸收横向位移并能够约束波纹管的压力推力。约束型膨胀节利用约束结构件约束压力推力。现有的直管压力波纹管平衡型膨胀节常规型式分外压和内压两种。外压型式的直管压力平衡型膨胀节(图3)由一组工作波纹管和一组平衡波纹管组成，主要用于吸收轴向位移并能够平衡波纹管的压力推力。内压型式的直管压力平衡型膨胀节(图4)由两个工作波纹管和位于中间的一个平衡波纹管及拉杆、端板等结构件组成，主要用于吸收轴向并能够平衡波纹管的压力推力。平衡型膨胀节利用介质压强各向同性，面积相等原理，增加一组平衡波和相应结构件平衡压力推力。

常规结构约束型波纹管膨胀节仅能补偿角向位移和横向位移，无法对轴向位移进行补偿，直管压力平衡型波纹管膨胀节为实现压力平衡，除需设置满足位移补偿需要的工作波外，还需另设一组平衡波用于平衡压力推力，同时增加相应的约束结构件，制造成本相对较高。对于内压型直管压力平衡型膨胀节而言，平衡波的外径要远大于工作波，因而造成膨胀节整体外径过大，设备重量较重。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种用电磁力约束波纹管膨胀节压力推力的方法，解决了常规约束型波纹管膨胀节不能补偿轴向位移、直管压力平衡型波纹管膨胀节外径过大、重量较重、制造成本高的问题。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种用电磁力约束波纹管膨胀节压力推力的方法，包括以下步骤：

步骤一、构建约束型膨胀节：

约束型膨胀节包括法兰一、位移传感器、磁极材料、电磁铁、波纹管、控制器、拉杆、压力传感器、绝磁材料、法兰二和电源，波纹管的两端分别与法兰一和法兰二连接，在法兰一的内侧端面上布置有多块磁极材料，在法兰二的内侧端面上布置有多块磁极材料或绝磁材料，每一块磁极材料对应一个电磁铁，磁极材料与对应电磁铁之间具有轴向位移间隙，该轴向位移间隙大于膨胀节最大工作轴向位移，磁极材料边缘与对应电磁铁边缘之间的距离大于膨胀节最大横向工作位移，法兰一内侧的电磁铁通过拉杆与法兰二侧的电磁铁或法兰二内侧上的绝磁材料连接，在法兰一的外圆安装有向控制器传输位移信号的位移传感器，压力传感器测量膨胀节内部压力，并向控制器传输压力信号，电源向位移传感器、压力传感器、电磁铁及控制器供电，由控制器根据位移信号和压力信号控制电磁铁中电流大小；

步骤二、构建压力推力平衡：

工作状态下，压力推力作用于法兰一和法兰二，法兰一和法兰二同时受到所有磁极材料和电磁铁产生的电磁力，控制器通过分析接收到的位移传感器和压力传感器读取的信号，控制电源输出不同的电流，保证电磁力与压力推力大小相等方向相反，实现压力推力平衡。

构建压力推力平衡的具体实现方法为：