CN113958790A - 活结型亚刚体结构伸缩节 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活结型亚刚体结构伸缩节，用于连接于相对间隔设置的进口压力管和出口压力管之间，活结型亚刚体结构伸缩节包括：相对间隔设置于进口压力管和出口压力管之间的进口波壳盘和出口波壳盘、沿轴向设置于进口波壳盘和出口波壳盘之间的波壳体、及套装于波壳体外且两端分别与进口波壳盘、压力管以及出口波壳盘、压力管套装连接的刚体环。波壳体外槽装有波芯体。进口波壳盘通过第一紧固件与进口压力管可拆卸式固定，出口波壳盘通过第二紧固件与出口压力管可拆卸式固定。波壳体的两端分别与进口波壳盘和出口波壳盘焊接固定，构成一种使伸缩元件、密封元件、活结元件均处于刚体环弹性应变场保护下的活结型亚刚体结构伸缩节，具有方便拆装，寿命长，免维护，运转安全可靠。

Description

活结型亚刚体结构伸缩节

技术领域

本发明涉及用于连接水电站压力钢管的伸缩节装置领域，特别地，涉及一种活结型亚刚体结构伸缩节。

用于水电站的压力钢管，当温度变化时，将沿管轴线发生伸缩，在管壁中产生很大的具有破坏性的温度应力，为了避免此种现象，在压力钢管上设置伸缩节，使钢管在温度变化时，能沿轴向自由伸缩，或同时有微小的角变位。

背景技术

传统使用伸缩节为滑动套管式，其结构如图1所示，它是在相邻两管段的一侧管段上焊接一圆形套管，另一侧管段伸入其中，在套管与钢管之间的环形缝隙中填以密封填料，利用螺栓压环将填料密封压紧，达到止水目的。止不住的漏水、频繁的维护是套管伸缩节的特点，特别是大直径高水压伸缩节。

现有的一种波壳体密封的伸缩节装置如附图2所示，包括入口压力短管11、出口压力短管12、入口波芯环13、出口波芯环14、波壳体50、刚体环60以及波芯体70，其中，入口波芯环13焊接连接在入口压力短管11上，出口波芯环14焊接连接在出口压力短管12上，波壳体50的两端分别与入口波芯环13和出口波芯环14通过焊接连接，刚体环60的两端分别与入口压力短管11和出口压力短管12的外壁面密封套装连接并设有至少一个自由端，波芯体70分块装于波壳体50的内向波腔和刚体环60之间。

这是一种具有伸缩柔性、等同压力钢管强度、全密封不漏水的亚刚体结构伸缩节。波壳体与压力短管的全封闭焊缝连接造成波壳体拆卸换装的困难。然而易损件波壳体的拆旧与换新必不可少。

发明内容

本发明提供了一种活结型亚刚体结构伸缩节，以解决现有的伸缩节装置存在的易损件波壳体拆旧换新问题，并作一些相关改善。

本发明采用的技术方案如下：

一种活结型亚刚体结构伸缩节，应用于水电站，用于连接于相对间隔设置的进口压力管和出口压力管之间，活结型亚刚体结构伸缩节包括：相对间隔设置于进口压力管和出口压力管之间的进口波壳盘和出口波壳盘、沿轴向设置于进口波壳盘和出口波壳盘之间的波壳体、套设于波壳体和波壳盘外且两端分别与进口压力管和出口压力管套装连接的刚体环以及填充于刚体环和波壳体之间的波芯体；进口波壳盘通过第一紧固件与进口压力管可拆卸式固定，出口波壳盘通过第二紧固件与出口压力管可拆卸式固定；波壳体的两端分别与进口波壳盘和出口波壳盘焊接固定。

进一步地，进口波壳盘和出口波壳盘均呈环形；进口波壳盘的内径不小于进口压力管的内径，且进口波壳盘的外径不大于进口压力管的外径；出口波壳盘的内径等于出口压力管的内径，且出口波壳盘的外径不大于出口压力管的外径。

进一步地，进口波壳盘和出口波壳盘两者的材质均与波壳体的材质相同。

进一步地，第一紧固件和第二紧固件的数量均为多件；多件第一紧固件沿进口波壳盘的周向均匀间隔布设，且各第一紧固件的连接端由进口波壳盘的外侧端面垂直穿设进口波壳盘后伸入进口压力管内；多件第二紧固件沿出口波壳盘的周向均匀间隔布设，且各第二紧固件的连接端由出口波壳盘的外侧端面垂直穿设出口波壳盘后伸入出口压力管内。

进一步地，第一紧固件和第二紧固件均为法兰螺钉，且第一紧固件位于波壳体与进口波壳盘连接位置的下方，第二紧固件位于波壳体与出口波壳盘连接位置的下方。

进一步地，活结型亚刚体结构伸缩节还包括第一密封件和第二密封件；第一密封件设置于进口波壳盘和进口压力管之间，以密封两者之间的间隙；第二密封件设置于出口波壳盘和出口压力管之间，以密封两者之间的间隙。

进一步地，第一密封件和第二密封件均为密封环，且密封环的数量为一个；进口压力管的出水侧端面上设有一个内凹且呈环形的环形凹槽，一个环形凹槽内设有密封环；出口压力管的进水侧端面上设有一个内凹的环形凹槽，环形凹槽内设有密封环。

进一步地，活结型亚刚体结构伸缩节还包括用于减小介质对波壳体磨损的抗磨环；抗磨环位于进口波壳盘内，且抗磨环的进水端通过第三紧固件与进口波壳盘可拆卸式固定，抗磨环的出水端朝出口波壳盘延伸。

进一步地，第三紧固件为连接螺钉，连接螺钉的数量为多个，多个连接螺钉沿抗磨环的周向均匀间隔布设；各连接螺钉的连接端由抗磨环的内环面垂直穿设抗磨环后伸入进口波壳盘内。

进一步地，活结型亚刚体结构伸缩节还包括进口端压板、出口端压板、第三密封件及第四密封件；刚体环间隔套设于波壳体外，且刚体环的两端分别延伸至间隔套设于进口压力管和出口压力管外；进口端压板间隔套设于进口压力管外，且与刚体环的第一端面固定，出口端压板套设于出口压力管外，且与刚体环的第二端面固定；第三密封件密封套装于进口压力管的外圆上，且位于进口端压板和刚体环之间，以用于密封进口压力管与刚体环之间的间隙；第四密封件密封套装于出口压力管的外圆上，且位于出口端压板和刚体环之间，以用于密封出口压力管与刚体环之间的间隙。

本发明具有以下有益效果：

本发明的活结型亚刚体结构伸缩节结构中，波壳体的两端分别与进口波壳盘和出口波壳盘焊接固定，形成波壳体总成，而进口波壳盘通过第一紧固件与进口压力管可拆卸式固定，出口波壳盘通过第二紧固件与出口压力管可拆卸式固定，从而使其成为波壳体总成可卸装的活结结构，满足了易损件正常换装需要。

如图1所示，活结型亚刚体结构伸缩节由波壳体和波壳盘构成的波壳体总成，波壳体总成在压力钢管水压作用下，产生弹性应变，并通过波芯体传力给刚体环和压力管，形成亚刚体结构，从而使波壳体和波壳盘的结构强度得到可靠的保证。

这种活结型伸缩节的活结型结构能够采用波壳体与波壳盘的同种钢焊接，比原结构的异种钢焊缝大大提高了结构的防蚀性和工作寿命。

本发明的活结型亚刚体伸缩节，由于活结型波壳体总成的结构，提供了易损件波壳体拆旧换新正常操作的可行性、提供了亚刚体结构伸缩节的功能保证、工艺保证、质量保证及寿命保证。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是传统滑动套管式伸缩节；

图2是现有波壳体密封的伸缩节装置。

图3是本发明优选实施例的活结型亚刚体结构伸缩节主视结构示意图。

图例说明

11、入口压力短管；12、出口压力短管；13、入口波芯环；14、出口波芯环；20、进口压力管；30、出口压力管；40、进口波壳盘；50、波壳体；60、刚体环；70、波芯体；80、出口波壳盘；90、第一紧固件；110、第二紧固件；120、第一密封件；130、第二密封件；140、抗磨环；150、第三紧固件；160、进口端压板；170、出口端压板；180、第三密封件；190、第四密封件。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

参照图3，本发明的优选实施例提供了一种活结型亚刚体结构伸缩节，应用于水电站，用于连接于相对间隔设置的进口压力管20和出口压力管30之间，活结型亚刚体结构伸缩节包括：相对间隔设置于进口压力管20和出口压力管30之间的进口波壳盘40和出口波壳盘80、沿轴向设置于进口波壳盘40和出口波壳盘80之间的波壳体50、套设于波壳体50和波壳盘40外且两端分别与进口压力管20和出口压力管30套装连接的刚体环60以及填充于刚体环60和波壳体50之间的波芯体70。进口波壳盘40通过第一紧固件90与进口压力管20可拆卸式固定，出口波壳盘80通过第二紧固件110与出口压力管30可拆卸式固定。波壳体50的两端分别与进口波壳盘40和出口波壳盘80焊接固定。

本发明的活结型亚刚体结构伸缩节结构中，波壳体50的两端分别与进口波壳盘40和出口波壳盘80焊接固定，形成波壳体总成，而进口波壳盘40通过第一紧固件90与进口压力管20可拆卸式固定，出口波壳盘80通过第二紧固件110与出口压力管30可拆卸式固定，从而使其成为波壳体总成可卸装的活结结构，满足了易损件正常换装需要。如图1所示，活结型亚刚体结构伸缩节由波壳体50和波壳盘构成的波壳体总成，波壳体总成在压力钢管水压作用下，产生弹性应变，并通过波芯体70传力给刚体环60和压力管，形成亚刚体结构，从而使波壳体50和波壳盘的结构强度得到可靠的保证。这种活结型伸缩节的活结型结构能够采用波壳体50与波壳盘的同种钢焊接，比原结构的异种钢焊缝大大提高了结构的防蚀性和工作寿命。本发明的活结型亚刚体伸缩节，由于活结型波壳体总成的结构，提供了易损件波壳体拆旧换新正常操作的可行性、提供了亚刚体结构伸缩节的功能保证、工艺保证、质量保证及寿命保证。

相比于现有伸缩节结构中连接法兰连接于压力钢管外，而由于压力钢管的外径较大一般大于8.2m，进而导致连接法兰的内径较大，连接法兰整体尺寸过大，加工、制造难度大，且连接法兰内径较大导致其整体刚度降低，进而影响工作的安全性和可靠性，而本发明的活结型亚刚体结构伸缩节结构中，波壳体50的两端分别与进口波壳盘40和出口波壳盘80焊接固定，而进口波壳盘40通过第一紧固件90与进口压力管20可拆卸式固定，出口波壳盘80通过第二紧固件110与出口压力管30可拆卸式固定，从而使进口波壳盘40和出口波壳盘80变成亚刚体结构的一部分，从而本发明的活结型亚刚体结构伸缩节可整体拆装检修，拆装检修时操作简单，只需拆卸第一紧固件90和第二紧固件110即可，维护操作简单，容易进行检修、改造；另一方面，进口波壳盘40与进口压力管20通过第一紧固件90可拆卸式固定，出口波壳盘80与出口压力管30通过第二紧固件110可拆卸式固定，相比于两两之间的焊接固定，其两两之间的连接强度高、连接稳定性好、抗腐蚀性能强，进而可提高装置的使用寿命，工作时安全、可靠；法兰内置于刚体环60内设置，打破了现有常规连接法兰外置于压力钢管外设置的方式，波壳体50复杂受力作用时，其沿轴向的作用力通过两端的进口波壳盘40和出口波壳盘80作用后分别传递至进口压力管20和出口压力管30上，进口波壳盘40和出口波壳盘80起简单的密封连接作用及轴向力传递作用，相比外置设置的连接法兰，其受作用力较小，且法兰内置于刚体环60内设置时，进口波壳盘40和出口波壳盘80体积更小，故而进口波壳盘40和出口波壳盘80内置设置时，不仅加工更简单，且结构强度和工作稳定性更高，并可加大厚度设置，进而还可提高连接处的抗腐蚀性能，最终延长伸缩节结构整体的使用寿命，增强质量和工作的可靠性，另外，进口波壳盘40和出口波壳盘80位于刚体环60内，得到刚体环60的密封保护，防止进口波壳盘40和出口波壳盘80本身，及与进口压力管20和出口压力管30的连接处因外部因素受损；本发明的活结型亚刚体结构伸缩节，为波壳体总成的使用提供了材质保证、工艺保证、质量保证及寿命保证，其适用于新设备使用，更适用于老设备改造，并方便提供总成备品。

可选地，本发明的活结型亚刚体结构伸缩节可以用于水电站引水钢管管段之间及引水钢管管段与水轮蜗壳入口端连接，可以用于不同管径、不同液体介质油、水的伸缩节入口端与水电站压力钢管连接。

可选地，波壳体50可以为波纹管，波壳体50的波纹节的数量可以是一节，也可以是多节，根据实际使用情况进行设置。本可选方案中，波壳体50的两端分别与进口波壳盘40和出口波壳盘80的侧壁通过异型钢焊接，由于进口波壳盘40、出口波壳盘80的侧壁面的厚度大，并且与进口压力管20和出口压力管30的密封接触面积大，在保证了活结型亚刚体结构伸缩节密封性的同时，对活结型亚刚体结构伸缩节的防腐蚀性能影响小。

可选地，如图3所示，进口波壳盘40和出口波壳盘80均呈环形。进口波壳盘40的内径不小于进口压力管20的内径，避免进口波壳盘40对介质的流动产生影响，且进口波壳盘40的外径不大于进口压力管20的外径，避免与刚体环60发生干涉，避免对刚体环60与进口压力管20和出口压力管30的密封连接产生影响。出口波壳盘80的内径等于出口压力管30的内径，使介质在出口波壳盘80与出口压力管30的连接处平滑顺畅流动，不产生紊流，且出口波壳盘80的外径不大于出口压力管30的外径，避免与刚体环60发生干涉，避免对刚体环60与进口压力管20和出口压力管30的密封连接产生影响。

优选地，如图3所示，进口波壳盘40和出口波壳盘80两者的材质均与波壳体50的材质相同。薄软的波壳体50与其两端的进口波壳盘40和出口波壳盘80均采用相同的材质制成，由于用料的一致性继而保障了波壳体50两端接头的耐腐蚀性和使用寿命，同时避免了厚度薄、表面软的波壳体50的两端直接与材质不同的进口压力管20和出口压力管30焊接，防止焊接时波壳体50受损，提高了波壳体50的防腐蚀性能和结构性能，从而提高了水电站的活结型亚刚体结构伸缩节使用寿命。在本优选实施例中，进口波壳盘40、出口波壳盘80和波壳体50的材质均为不锈钢材质，进口压力管20和出口压力管30的材质相同，均为高强钢。

可选地，如图3所示，第一密封件90和第二密封件110均为密封环，且密封环的数量为一个；进口压力管20的出水侧端面上设有一个内凹且呈环形的环形凹槽，一个环形凹槽内设有密封环；出口压力管30的进水侧端面上设有一个内凹的环形凹槽，环形凹槽内设有密封环。在其它实施例中，第一紧固件90和第二紧固件110的数量均为多件。多件第一紧固件90沿进口波壳盘40的周向均匀间隔布设，且各第一紧固件90的连接端由进口波壳盘40的外侧端面垂直穿设进口波壳盘40后伸入进口压力管20内。多件第二紧固件110沿出口波壳盘80的周向均匀间隔布设，且各第二紧固件110的连接端由出口波壳盘80的外侧端面垂直穿设出口波壳盘80后伸入出口压力管30内。由于第一紧固件90的数量为多件，多件第一紧固件90沿进口波壳盘40的周向均匀间隔布设，从而使进口波壳盘40与进口压力管20连接稳定性强、连接安全可靠的同时，还使进口波壳盘40受力均匀，受力状况良好，从而提高进口波壳盘40的使用寿命；同样的，由于第二紧固件110的数量为多件，多件第二紧固件110沿出口波壳盘80的周向均匀间隔布设，从而使出口波壳盘80与出口压力管30连接稳定性强、连接安全可靠的同时，还使出口波壳盘80受力均匀，受力状况良好，从而提高出口波壳盘80的使用寿命。

本可选方案中，如图3所示，第一紧固件90和第二紧固件110均为法兰螺钉，且第一紧固件90位于波壳体50与进口波壳盘40连接位置的下方，第二紧固件110位于波壳体50与出口波壳盘80连接位置的下方。由于第一紧固件90位于波壳体50与进口波壳盘40连接位置的下方，且第二紧固件110位于波壳体50与出口波壳盘80连接位置的下方，进而便于波壳体50两端与进口波壳盘40及出口波壳盘80焊接连接的同时，还便于法兰螺钉的安装和拆卸。

优选地，如图3所示，活结型亚刚体结构伸缩节还包括第一密封件120和第二密封件130。第一密封件120设置于进口波壳盘40和进口压力管20之间，以密封两者之间的间隙。第二密封件130设置于出口波壳盘80和出口压力管30之间，以密封两者之间的间隙。本发明结构中，波壳体50两端分别与进口波壳盘40和出口波壳盘80焊接连接形成第一层刚性密封，进口波壳盘40与进口压力管20之间设置第一密封件120、出口波壳盘80与出口压力管30之间设置第二密封件130以形成第二层柔性密封，及刚体环60两端分别与进口压力管20和出口压力管30之间密封连接以形成第三层柔性密封，通过该三层密封结构，使活结型亚刚体结构伸缩节与进口压力管20和出口压力管30之间密封性良好，不易出现泄漏。

本优选方案中，如图3所示，第一密封件120和第二密封件130均为密封环，且密封环的数量为多个。进口压力管20的出水侧端面上设有多个内凹且呈环形的环形凹槽，多个环形凹槽呈同心圆沿径向依次间隔布设，且各环形凹槽内设有密封环。出口压力管30的进水侧端面上设有多个内凹且呈环形的环形凹槽，多个环形凹槽呈同心圆沿径向依次间隔布设，且各环形凹槽内设有密封环。进口波壳盘40和进口压力管20之间设置多个密封环，且出口波壳盘80与出口压力管30之间设置多个密封环，增强第二层柔性密封效果的同时，还可有效减少进口波壳盘40与进口压力管20之间、出口波壳盘80与出口压力管30之间的刚性碰撞，进而延长进口波壳盘40和出口波壳盘80的使用寿命，改善进口波壳盘40和出口波壳盘80的受力状态，使其工作稳定、使用寿命长、传力效果良好。

本可选方案中，如图3所示，通过进口波壳盘40通过第一紧固件90和第一密封件120密封连接在进口压力管20的出口端的端面上，出口波壳盘80通过第二紧固件110和第二密封件130密封连接在出口压力管30的入口端的端面上，使进口波壳盘40和进口压力管20形成整环结构，出口波壳盘80与出口压力管30形成整环结构，进而使进口波壳盘40和出口波壳盘80对波壳体50的两端形成支撑，可以将波壳体50的端部的水力传递至波壳体50两端的进口波壳盘40和出口波壳盘80，由具有足够强度的整环结构来接受，防止波壳体50进一步拉伸伸长，对波壳体50的端部起保护作用，避免波壳体50的端部受损。

可选地，如图3所示，活结型亚刚体结构伸缩节还包括用于减小介质对波壳体50磨损的抗磨环140。抗磨环140位于进口波壳盘40内，且抗磨环140的进水端通过第三紧固件150与进口波壳盘40可拆卸式固定，抗磨环140的出水端朝出口波壳盘80延伸。通过设置抗磨环140，可以有效减小介质对波壳体50内壁面的磨损，延长波壳体50的使用寿命；通过抗磨环140出水端与出口波壳盘80之间的间隙，以满足刚体环60沿轴向移动的位移需要；通过抗磨环140与波壳体50之间的间隙，以满足波壳体50在被压缩时其波纹节在径向方向变形所需的空间。

本可选方案中，如图3所示，第三紧固件150为连接螺钉，连接螺钉的数量为多个，多个连接螺钉沿抗磨环140的周向均匀间隔布设。各连接螺钉的连接端由抗磨环140的内环面垂直穿设抗磨环140后伸入进口波壳盘40内。由于连接螺钉的数量为多个，多个连接螺钉沿抗磨环140的周向均匀间隔布设，从而使抗磨环140与进口波壳盘40之间连接稳定性强、连接安全可靠，同时还使抗磨环140受力均匀，受力状况良好，从而提高抗磨环140与进口波壳盘40连接结构的使用寿命。

可选地，如图3所示，活结型亚刚体结构伸缩节还包括进口端压板160、出口端压板170、第三密封件180及第四密封件190。刚体环60间隔套设于波壳体50外，且刚体环60的两端分别延伸至间隔套设于进口压力管20和出口压力管30外。进口端压板160间隔套设于进口压力管20外，且与刚体环60的第一端面固定，出口端压板170套设于出口压力管30外，且与刚体环60的第二端面固定。第三密封件180密封套装于进口压力管20的外圆上，且位于进口端压板160和刚体环60之间，以用于密封进口压力管20与刚体环60之间的间隙。第四密封件190密封套装于出口压力管30的外圆上，且位于出口端压板170和刚体环60之间，以用于密封出口压力管30与刚体环60之间的间隙。本可选方案中，刚体环60的进口端通过进口端压板160和第三密封件180形成相对进口压力管20的活动连接，且刚体环60的出口端也通过出口端压板170和第四密封件190形成相对出口压力管30的活动连接，从而使波壳体50的变形可在任意端进行，波壳体50的变形方向不受限制，进而便于波壳体50复杂受力的良好传递。本可选方案中，进口端压板160和出口端压板170可以通过焊接于刚体环60的两端，也可以通过卡接、螺栓连接等连接方式与刚体环60的两端连接。第三密封件180及第四密封件190均为密封圈。

本可选方案中，刚体环60的两端的端部分别与进口压力管20和出口压力管30的外壁面配合接触，并留有一定的配合间隙，即刚体环60的内壁面与进口压力管20和出口压力管30的外壁面之间有一定的径向配合间隙，在保证刚体环60的两端可沿轴向滑移的同时，由于使波壳体50的外向波顶接触或趋向于接触刚体环60的内壁面，从而在波壳体50受到径向压力作用而向外鼓胀变形时，刚体环60对波壳体50起刚性支撑作用；由于进口波壳盘40和出口波壳盘80之间设有轴向伸缩间隙，轴向伸缩间隙内沿轴向设有波壳体50，波壳体50的两端分别与进口波壳盘40、出口波壳盘80密封连接，且设在轴向伸缩间隙内的波壳体50在外力作用下具有轴向可伸缩性，在保证了活结型亚刚体结构伸缩节的密封性的同时，可以满足金属管道因温度影响产生的轴向伸缩，有效消除管道的轴向应力。

可选地，如图3所示，本发明的活结型亚刚体结构伸缩节还包括波芯体70，波芯体70设于波壳体50的内向波腔和刚体环60之间，可以是波壳体50的内向波腔内设有波芯体70，波芯体70的外壁顶靠刚体环60的内壁面上，波芯体70的内壁朝向波壳体50的表面方向设置并与内向波腔的内壁面之间留有弹变间隙。通过设置弹变间隙，在伸缩管受到轴向和/或径向作用力时，保证了内向波腔的弹性变形空间。可以理解地，弹变间隙为满足内向波腔在弹性变形范围内产生的变形间隙，即内向波腔在弹变间隙内产生不破坏内向波腔结构的弹性变形，具体地，通过设置对波壳体50起径向支撑作用的波芯体70，当内向波腔在承受大径向压力时，内向波腔内壁面的顶部与波芯体70的表面接触，波芯体70对内向波腔起刚性支撑作用，径向力经传递，由具有足够强度的波芯体70来接受，防止内向波腔进一步发生形变，由于内向波腔只能在弹变间隙处产生径向形变，使内向波腔的弹性形变在可承受范围内，防止波壳体50受损，保证了设备运行的稳定性和可靠性。可以理解地，通过设置刚体环60和波芯体70共同对波壳体50起刚性支撑的作用，大大提高了波壳体50在受径向压力作用时工作的稳定性能，并且，可以减少波壳体50的厚度，改善应力作用对波壳体50造成的影响。

本发明的水电站的压力钢管亚刚体结构伸缩节，通过波壳体50和进口波壳盘40以及出口波壳盘80密封连接构成第一层弹性密封层，通过刚体环60和进口压力管20以及出口压力管30密封连接构成第二层弹性密封层，使波壳体50得到双层密封保护，并且不会构成相互的密封干扰以及活动阻碍，从而构成双重的稳定密封组合结构；通过波壳体50的两端分别与进口波壳盘40和出口波壳盘80通过焊接密封连接，且波壳体50与进口波壳盘40以及波壳体50与出口波壳盘80之间均留有弹变间隙，以使波壳体50复杂受力产生弯曲变形时将力分别通过波壳体50的两端传递至进口波壳盘40和出口波壳盘80，形成对波壳体50的两端的边坡保护；通过波芯体70分块装于波壳体50的内向波腔和刚体环60之间，且波壳体50与进口波壳盘40以及波壳体50与出口波壳盘80之间均留有弹变间隙，以使波壳体50复杂受力产生弯曲变形时将力分别通过波壳体50的两端传递至进口波壳盘40和出口波壳盘80，波芯体70与内向波腔的内壁面之间保持一个相对的弹变间隙，以使波壳体50复杂受力产生弯曲变形时将力通过波芯体70传递至刚体环60，形成对波壳体50的中坡的保护，可以将波壳体50受到的径向的介质压力传递给刚体环60，防止波壳体50损坏，水电站压力钢管亚刚体结构伸缩节，柔性好，承力大，零泄漏，使用寿命长；并且，由于水电站压力钢管亚刚体结构伸缩节主要包括波壳体50、波芯体70和刚体环60，波壳体50、波芯体70和刚体环60组合形成柔性高强度管形密封伸缩承压结构，管内波壳体50承受的水压通过波芯体70安全可靠地传递到刚体环60上，而刚体环60的壁厚按照压力钢管设计规范设计，因此水电站压力钢管亚刚体结构伸缩节100具有与既定压力钢管等同PD值设计压力值的承受能力，水电站压力钢管亚刚体结构伸缩,100的全密封金属波壳体结构，使水电站压力钢管亚刚体结构伸缩节100既有良好的伸缩变为能力，又达到全密封滴水不同的密封效果，彻底解决了传动伸缩节的漏水难题。

本可选方案中，块状的波芯体70为吸振耐磨体，波芯体70由刚质材料被吸振耐磨材料外包组成。可以理解地，波芯体70的第一端顶靠刚体环60的内壁面上，波芯体70的第二端朝向波壳体50的表面设置并与内向波腔的表面之间留有弹变间隙。具体地，吸振耐磨材料可以是高分子材质体橡胶垫、高聚合物体塑料垫、波纹结构的缓冲垫、弹性垫等可以发生微小变形的缓冲垫或高分子耐磨材质；通过在波芯体70被压缩时使吸振耐磨材料制成的耐磨件发生压缩变形传递至刚质材料制成的刚性件，防止波壳体50的受力突变，防止波壳体50受损，提高了波壳体50的使用寿命。进一步地，波芯体70的横截面的形状为倒梯形、圆形、椭圆形或半圆形。

优选地，波芯体70的横截面的形状与内向波腔的弹性形变间隙的横截面形状相匹配。可以使内向波腔产生多个受力支撑点，在内向波腔受力变形时，保持内向波腔的结构的完整性。

优选地，波芯体70多块，多块波芯体70沿刚体环60的周向分块充填波壳体50的内向波腔。具体地，多块波芯体70沿刚体环60的周向均匀间隔布设或均匀紧靠布设。可以理解地，波芯体70的数量可以是四个，也可以是六个等其他数量。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种活结型亚刚体结构伸缩节，其特征在于，用于连接于相对间隔设置的进口压力管(20)和出口压力管(30)之间，所述活结型亚刚体结构伸缩节包括：

相对间隔设置于所述进口压力管(20)和所述出口压力管(30)之间的进口波壳盘(40)和出口波壳盘(80)、沿轴向设置于所述进口波壳盘(40)和所述出口波壳盘(80)之间的波壳体(50)、套设于所述波壳体(50)和所述波壳盘(40)外且两端分别与所述进口压力管(20)和所述出口压力管(30)套装连接的刚体环(60)以及填充于所述刚体环(60)和所述波壳体(50)之间的波芯体(70)；

所述进口波壳盘(40)通过第一紧固件(90)与所述进口压力管(20)可拆卸式固定，所述出口波壳盘(80)通过第二紧固件(110)与所述出口压力管(30)可拆卸式固定；

所述波壳体(50)的两端分别与所述进口波壳盘(40)和所述出口波壳盘(80)焊接固定。

2.根据权利要求1所述的活结型亚刚体结构伸缩节，其特征在于，

所述进口波壳盘(40)和所述出口波壳盘(80)均呈环形；

所述进口波壳盘(40)的内径不小于所述进口压力管(20)的内径，且所述进口波壳盘(40)的外径不大于所述进口压力管(20)的外径；

所述出口波壳盘(80)的内径等于所述出口压力管(30)的内径，且所述出口波壳盘(80)的外径不大于所述出口压力管(30)的外径。

3.根据权利要求1所述的活结型亚刚体结构伸缩节，其特征在于，

所述进口波壳盘(40)和所述出口波壳盘(80)两者的材质均与所述波壳体(50)的材质相同。

4.根据权利要求1所述的活结型亚刚体结构伸缩节，其特征在于，

所述第一紧固件(90)和所述第二紧固件(110)的数量均为多件；

多件所述第一紧固件(90)沿所述进口波壳盘(40)的周向均匀间隔布设，且各所述第一紧固件(90)的连接端由所述进口波壳盘(40)的外侧端面垂直穿设所述进口波壳盘(40)后伸入所述进口压力管(20)内；

多件所述第二紧固件(110)沿所述出口波壳盘(80)的周向均匀间隔布设，且各所述第二紧固件(110)的连接端由所述出口波壳盘(80)的外侧端面垂直穿设所述出口波壳盘(80)后伸入所述出口压力管(30)内。

5.根据权利要求4所述的活结型亚刚体结构伸缩节，其特征在于，

所述第一紧固件(90)和所述第二紧固件(110)均为法兰螺钉，且所述第一紧固件(90)位于所述波壳体(50)与所述进口波壳盘(40)连接位置的下方，所述第二紧固件(110)位于所述波壳体(50)与所述出口波壳盘(80)连接位置的下方。

6.根据权利要求1所述的活结型亚刚体结构伸缩节，其特征在于，

所述活结型亚刚体结构伸缩节还包括第一密封件(120)和第二密封件(130)；

所述第一密封件(120)设置于所述进口波壳盘(40)和所述进口压力管(20)之间，以密封两者之间的间隙；

所述第二密封件(130)设置于所述出口波壳盘(80)和所述出口压力管(30)之间，以密封两者之间的间隙。

7.根据权利要求6所述的活结型亚刚体结构伸缩节，其特征在于，

所述第一密封件(120)和所述第二密封件(130)均为密封环，且密封环的数量为一个；

所述进口压力管(20)的出水侧端面上设有一个内凹且呈环形的环形凹槽，一个所述环形凹槽内设有所述密封环；所述出口压力管(30)的进水侧端面上设有一个内凹且呈环形的环形凹槽，所述环形凹槽内设有所述密封环。

8.根据权利要求1所述的活结型亚刚体结构伸缩节，其特征在于，

所述活结型亚刚体结构伸缩节还包括用于减小介质对所述波壳体(50)磨损的抗磨环(140)；

所述抗磨环(140)位于所述进口波壳盘(40)内，且所述抗磨环(140)的进水端通过第三紧固件(150)与所述进口波壳盘(40)可拆卸式固定，所述抗磨环(140)的出水端朝所述出口波壳盘(80)延伸。

9.根据权利要求8所述的活结型亚刚体结构伸缩节，其特征在于，

所述第三紧固件(150)为连接螺钉，所述连接螺钉的数量为多个，多个所述连接螺钉沿所述抗磨环(140)的周向均匀间隔布设；

各所述连接螺钉的连接端由所述抗磨环(140)的内环面垂直穿设所述抗磨环(140)后伸入所述进口波壳盘(40)内。

10.根据权利要求1所述的活结型亚刚体结构伸缩节，其特征在于，

所述活结型亚刚体结构伸缩节还包括进口端压板(160)、出口端压板(170)、第三密封件(180)及第四密封件(190)；

所述刚体环(60)间隔套设于所述波壳体(50)外，且所述刚体环(60)的两端分别延伸至间隔套设于所述进口压力管(20)和所述出口压力管(30)外；

所述进口端压板(160)间隔套设于所述进口压力管(20)外，且与所述刚体环(60)的第一端面固定，所述出口端压板(170)套设于所述出口压力管(30)外，且与所述刚体环(60)的第二端面固定；

所述第三密封件(180)密封套装于所述进口压力管(20)的外圆上，且位于所述进口端压板(160)和所述刚体环(60)之间，以用于密封所述进口压力管(20)与所述刚体环(60)之间的间隙；

所述第四密封件(190)密封套装于所述出口压力管(30)的外圆上，且位于所述出口端压板(170)和所述刚体环(60)之间，以用于密封所述出口压力管(30)与所述刚体环(60)之间的间隙。

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