[发明专利]反吹快开阀用金属波纹管

说明书

一种反吹快开阀用金属波纹管，包括两端分别固定在阀杆（1）动作端（11）与固定端（12）上的锥形波纹管，其技术要点是：锥形波纹管的内径为等径，外径由动作端（11）向固定端（12）等幅扩增；增幅为波距的0.7%~0.8%，波厚的1.1%~1.2%。通过改变波纹管各波纹的刚度，将位移均匀传递给波纹管各波纹，使所有波纹均参与变形，从而达到提高波纹管整体使用寿命的目的。

技术领域

本发明属于阀用金属波纹管设计制造领域，尤其涉及煤粉流量调节快开阀用锥形变刚度金属波纹管(以下简称锥形波纹管)，其主要适用于干煤粉气化工艺系统。

背景技术

目前越来越多的重要场合开始使用金属波纹管这种能够起到弹性密封又可以承温承压的重要部件，调节阀用金属波纹管主要是对阀门的开关过程中，起到密封阀杆等阀芯组件的作用，可以有效的防止介质泄漏。普通的调节阀波纹管设计寿命满载荷、满行程工况下万次以上基本就可以满足使用要求。但煤粉流量调节快开反吹阀门应用在煤粉气化系统中，起到调节煤粉气流流量及吹扫结构中煤粉残留的作用，其开关反应时间为毫秒级别，而且开关频繁，为了避免频繁的停机更换易损件阀杆波纹管，因此所使用的金属波纹管疲劳寿命要求达到10⁶～10⁷次的级别。

由于波纹管伸缩变形时的迟滞特性，使波纹管在高频工作时，波纹管所有波纹不能同步变形，致使形变均由靠近活动端的少数波纹承担，该部分波纹变形量大幅超出设计能力，导致波纹管使用寿命缩短，阀门失灵。目前，国内很多干煤粉气化工艺系统中的煤粉流量调节反吹阀所使用的金属波纹管仍然使用寿命冗余较高的波纹管产品，依靠更高参数要求的波纹管产品来缓解波纹管低寿命的难题，给生产运行增加了很高的成本，同时，高周疲劳寿命设计成为了此类波纹管产品竞争的关键。

对于外压波纹管超压使用的表现并非破坏性失效，而是波形静态承压变化量超出标准值，所以可以进行局部的降压设计，虽然整体降压设计同样也可以提高产品的使用寿命，但仍不能解决动作端在快速动作情况下局部变形量过大的问题。具体而言，煤粉流量调节反吹阀用金属波纹管的工况特点除了压力高、开关行程大以外，毫秒级的开关速度是影响波纹管使用寿命的主要因素，由于速度快、行程大，因此波纹管的轴向变形传递与阀门动作并不匹配，波纹管所有波纹在阀门动作过程中并不是均匀变形，其活动端局部波纹所产生的形变量过大，导致这部分波纹过早的疲劳失效，实际上不能达到波纹管整体疲劳寿命预期的设计结果。

为达到相似的目的，提高波纹管的使用寿命，公开号CN110056708A的发明专利申请公开了“高频快开阀专用波纹管阀杆组件”，该技术方案中，通过连接环将各短波纹管首尾相连，以分段设置的方式将应力尽可能平均分布在波纹管组件的各节点上，从而在尽可能符合最大行程和刚度的前提下提高疲劳寿命。

发明内容

针对煤粉流量调节反吹阀金属波纹管的使用特点，发明了一种变刚度锥形金属波纹管，通过改变波纹管各波纹的刚度的方法，将位移均匀传递给波纹管每一个波纹，使所有波纹均参与变形，从而达到提高波纹管整体使用寿命的目的。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：该反吹快开阀用金属波纹管，包括两端分别固定在阀杆动作端与固定端上的锥形波纹管，其技术要点是：锥形波纹管的内径为等径，外径由动作端向固定端等幅扩增；

增幅为波距的0.7％～0.8％，波厚的1.1％～1.2％。

本发明的有益效果：

针对这一特点利用变刚度技术发明的一种锥形的金属波纹管，可以有效的均衡波纹管各个波纹的变形情况，以提升波纹管整体使用寿命。锥形波纹管设计方案并非能够使其在阀门动作过程中波纹管各个波纹变形量达到均衡，而是将原本局部波纹变形过大的问题进行改善，即通过各个波纹刚度的调整将变形量快速向后传递，增加更多的波纹参与较大变形，从而使得动作的位移量分配给各个波纹的情况趋近均衡。