旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器是通過成雙旋轉(zhuǎn)筒和L力臂形成力偶,由力臂繞Z軸中心旋轉(zhuǎn)。下面以旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器常用的兀形布置方式為例,介紹其動作原理。
當(dāng)補(bǔ)償器位于兩個(gè)固定支架正中間時(shí),兩側(cè)膨脹量相同,補(bǔ)償器繞旋轉(zhuǎn)臂L中間位置旋轉(zhuǎn)θ角度,吸收兩側(cè)相同的熱膨脹△L,補(bǔ)償器膨脹量為2△L.
當(dāng)補(bǔ)償器布置不在兩固定支架正中間,補(bǔ)償器則繞旋轉(zhuǎn)臂偏向補(bǔ)償量較小的一側(cè)旋轉(zhuǎn)θ角度,吸收補(bǔ)償器兩側(cè)方向相反、大小不等的膨脹量,膨脹量為△L1+△L2.
一、旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器補(bǔ)償量的計(jì)算:
旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器其中一端的補(bǔ)償量為△L=Lsin(θ/2),兩固定支架之間的補(bǔ)償量為2△L.
同樣,旋轉(zhuǎn)臂的摩擦旋轉(zhuǎn)角度sin(θ/2)=△L/L,由此可知,如果補(bǔ)償量不變,旋轉(zhuǎn)臂越長,則摩擦旋轉(zhuǎn)角度越小。
二、管道側(cè)向位移量計(jì)算:
旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器兩側(cè)管道的運(yùn)行軌跡是一段圓心位于旋轉(zhuǎn)臂上的圓弧,在發(fā)生補(bǔ)償動作的過程中必然會存在側(cè)向位移量,其最大側(cè)向位移量發(fā)生在圓弧頂點(diǎn)也就是旋轉(zhuǎn)臂位于θ/2處.通過以上敘述可知,θ角越小,則管道側(cè)向位移量越小,由于在相同的補(bǔ)償量下,旋轉(zhuǎn)臂L越長,摩擦旋轉(zhuǎn)角度越小,所以布置旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器時(shí)在條件許可的條下旋轉(zhuǎn)臂L盡量大一點(diǎn),L一般在3-6m為宜。
三、管道系統(tǒng)受力計(jì)算:
采用旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器管系固定支架受力主要包括三部分內(nèi)容:管道熱脹冷縮時(shí)的摩擦反力,內(nèi)壓產(chǎn)生的不平衡力(自板力)和補(bǔ)償器動作的摩擦反力。
1.內(nèi)壓產(chǎn)生的不平衡力。旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器為剛性連接,固定支架受力計(jì)算時(shí)不考慮內(nèi)壓產(chǎn)生的不平衡力。
2.補(bǔ)償器動作的摩擦反力。推動旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器動作必須克服一對旋轉(zhuǎn)筒的摩擦力矩,其摩擦力矩由兩部分組成:合金密封填料箱內(nèi)的摩擦力矩M和抗自板力的摩擦力矩Mz,具體選取時(shí)可由廠家提供。
采用旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器的管系,其固定支架僅受管道的摩擦反力和旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器的旋轉(zhuǎn)反力,其管道系統(tǒng)受力計(jì)算簡單,固定支架受力小。
四、摩擦旋轉(zhuǎn)角度的選?。和ㄟ^以上計(jì)算可知,采用旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器的管系在補(bǔ)償量相同的情況下,旋轉(zhuǎn)臂越長,U角越小,對管道橫向位移量和固定支架受力
均有利,而且θ角的大小直接影響密封材料的使用壽命,所以在補(bǔ)償器設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量減少θ角,管道直徑越大,U角應(yīng)越小,θ角一般應(yīng)控制在25°以下。設(shè)計(jì)中應(yīng)準(zhǔn)確計(jì)算管道膨脹量的大小,選擇合理的旋轉(zhuǎn)臂長L,將旋轉(zhuǎn)角度U控制在較小的范圍內(nèi)。
五、旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器預(yù)偏裝:旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器安裝中旋轉(zhuǎn)臂應(yīng)預(yù)偏裝θ/2的角度,這樣能保證在補(bǔ)償器動作過程中橫向位移量最小,在完成補(bǔ)償動作后管道橫向位移為零。
六、導(dǎo)向支架的設(shè)置:旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器動作過程中存在橫向擺動,為避免增加管道二次應(yīng)力,補(bǔ)償器兩側(cè)一定距離內(nèi)不準(zhǔn)設(shè)置導(dǎo)向支架。