D型旋轉(zhuǎn)接頭結(jié)構(gòu)中所用的波紋管屬于金屬波紋管,金屬波紋管其波紋結(jié)構(gòu)可以分為下列幾種類型:
1.具有雙層疊合釬焊塔扣的螺旋形波紋;
2.具有對接氬弧焊焊縫的螺旋形波紋;
3.帶有塔接觸滾焊焊縫的螺旋形波紋;
4.用機械形成法由管坯制成的螺旋形波紋和平行波紋。
金屬波紋管的特點是強度高,耐溫性好,是D型旋轉(zhuǎn)接頭必須采用的配件之一。金屬波紋管在D型旋轉(zhuǎn)接頭中既起隔離作用(防止其他有關(guān)金屬附件如彈簧與流體直接接觸)又當作為彈性元件以產(chǎn)生所需要的端面接觸載荷。根據(jù)制造材料的不同,他的濕度范圍為-240~+650攝氏度。
用帶材和管坯制造的螺旋形波紋管,其螺旋線上升角度一般在2~4度范圍內(nèi),角度大小決定于波紋管直徑和螺旋線的螺距。
用管坯制造的波紋管的波形比用帶材制成的要平滑且強度均勻。
在釬焊或焊接的塔扣接頭處,通常積聚有工作介質(zhì)的殘渣,并沉淀有清洗、試驗和工作介質(zhì)的機械雜質(zhì),這會污染金屬波紋管內(nèi)腔體并促使銹蝕發(fā)展,固旋轉(zhuǎn)接頭中很少使用。
管坯制造的波紋管沒有這個缺點,平滑波型輪廓使污染和各種溶液殘渣較容易清除。
選擇波紋管型式時,一般應(yīng)考慮:
1.環(huán)境條件——介質(zhì);
2.溫度(從-240~650攝氏度);
3.壓力(70kgf/cm2);
4.端面的摩擦速度(100m/s)
5.振動(在設(shè)計時要使波紋管密封的自振頻率大于機器的主振頻率);
6.可利用的密封空間;
7.用戶要求的使用壽命等因素。
金屬波紋管常用受壓和溫度比較高的場合,或者要求旋轉(zhuǎn)接頭中與介質(zhì)接觸的兩件盡量減少的結(jié)構(gòu)中。另外在低溫和真空中也廣泛使用,它的耐壓問題(既承受工作壓力而不產(chǎn)生永久變形)必須引起重視。
沖壓成型波紋管在自由狀態(tài)下所能承受的壓力用下列公式計算:
σδ
P=C1C2C3——
D
式中
P—耐壓力(kgf/cm2)
C1—系數(shù),由實驗給出C1=480;
對1Cr18N19F材料,C1=1040;
d
C2—壁厚變薄系數(shù),C2=—d是波紋管內(nèi)徑,D是外徑;
D
σ-δ
C3—波厚影響系數(shù),C3=——(σ是波厚,δ是波紋管的壁厚;)
d
σ—材料的屈服極限(黃銅σH80=452;錫磷青銅σQsn6.5-0.1=50;σQB2=96;σ1Cr18Ni9Ti(不銹鋼)=60(kgf/cm2)
上述算式中考慮波紋管元件本身強度,不計其與其他零件連接處的強度。
焊接波紋管在旋轉(zhuǎn)接頭中使用很少,在此就不做專門的介紹。旋轉(zhuǎn)接頭中所用波紋管和其他零件的連接通常是將波紋管的尾部用焊接(對黃銅,磷青銅用釬焊、錫焊;對不銹鋼用滾壓接觸焊;電容脈沖儲能焊、氬弧焊)固定。
D型旋轉(zhuǎn)接頭中的波紋管,彈簧組合彈性元件端面密封部件它是通過支撐墊圈和止轉(zhuǎn)鋼球6裝配連接與旋轉(zhuǎn)接頭相應(yīng)零部件上。此結(jié)構(gòu)在設(shè)計上使用金屬軟管不旋轉(zhuǎn)(靜止),避免和減少扭矩載荷的疲勞破裂,比較合理。旋轉(zhuǎn)接頭多采用單層波紋管,使用壓力10bar,溫度可達400~500攝氏度。在低溫時經(jīng)常使用金屬波紋管彈性元件的旋轉(zhuǎn)接頭,當溫度在-200攝氏度時,可以使用合金鋼(像鉻鉬鋼、鉻鎳鉬鋼、鎳鋼或者鉻鎳鋼)作為制造波紋管材料的旋轉(zhuǎn)接頭。
金屬波紋管的尺寸和基本參數(shù),詳見國家標準JB2388-78。