1.本实用新型涉及架空蒸汽管路补偿技术领域，具体而言，涉及一种锥形旁通膨胀节、节能补偿系统及架空蒸汽管线系统。
背景技术：2.蒸汽管道多输送的是高温的过热蒸汽，一般受温度的影响，由于温度高且管道长距离铺设，管道在使用过程中会产生较大的膨胀量，若要靠管系的自然补偿来吸收管道的热膨胀和端点位移几乎是不可能的，需要设置补偿器进行补偿。现有技术中，需要综合考虑补偿器的选型和配置，以合理确定管网的布置方案。
3.目前架空蒸汽管线系统多由旋转补偿器进行补偿，如图1所示，该补偿系统主要是由直管道、支墩、弯头和旋转补偿器组成。从图中可以看出，一组旋转补偿器需要经过四个弯头，蒸汽流经弯头后流向和流速均发生改变，在弯头处产生局部阻力损失，从而引起整个管路系统压降的增加，并进而导致运行压力及运行成本的提高。此外，旋转补偿器与弯头之间、弯头和直管道之间的焊缝均需进行现场焊接，进而需要大量人力资源且为现场施工带来不便；同时旋转补偿器呈纵向布置，导致整个管路系统占地空间较大，不适用于土地资源有限的场所。
技术实现要素：4.有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题是：第一方面在于提供一种锥形旁通膨胀节，应用于架空蒸汽的节能补偿系统中，简化架空蒸汽的管线布置及敷设难度，并降低管线流阻及土地资源占用，从而在降低架空蒸汽管线系统投资成本的同时还提高其运行经济性。
5.为解决上述第一方面技术问题，本实用新型提供了一种锥形旁通膨胀节，包括进口管组件、及弹性套合于所述进口管组件尾部的出口管组件，平衡波组件活动套接于所述出口管组件外部并与所述进口管组件接合为一体，所述进口管组件的锥形腔与所述出口管组件的锥形套合壁之间形成所述平衡波组件的导流环隙；
6.在所述锥形腔中还固设有旁通外压式工作波组件，所述工作波组件沿靠近所述出口管组件的一侧呈可伸缩设置、并与所述锥形套合壁固定连接。
7.优选地，所述工作波组件的一端通过一组筋板固设于所述锥形腔中，另一端通过另一组筋板与所述锥形套合壁固定连接。
8.优选地，所述工作波组件包括保护罩及位于所述保护罩两端的锥形封头组件，中间管内置于所述保护罩中并在其两端各自连通有一组工作波纹管，所述保护罩的中部对应于所述中间管处，贯通开设有与所述锥形腔连通的导流口。
9.优选地，所述锥形封头组件在所述工作波组件内部呈中空壳体状，任意一组所述工作波纹管还通过端管与其相邻的所述锥形封头组件密闭导通。
10.优选地，所述平衡波组件的一端通过其外管与所述进口管组件接合为一体，另一
端通过其端环组件与所述出口管组件呈活动套接。
11.优选地，所述平衡波组件包括两组串联设置的平衡波纹管，两组所述平衡波纹管分布式套接于所述出口管组件外部。
12.本实用新型要解决的技术问题还在于：第二方面提供了一种用于架空蒸汽的节能补偿系统，和/或第三方面提供了一种架空蒸汽管线系统，简化架空蒸汽的管线布置及敷设难度，并降低管线流阻及土地资源占用，从而在降低架空蒸汽管线系统投资成本的同时还提高其运行经济性。
13.为解决上述第二方面技术问题，本实用新型提供了一种用于架空蒸汽的节能补偿系统，包括第一方面任一实施例所述的锥形旁通膨胀节。
14.优选地，所述节能补偿系统还包括：
15.管道，其间焊接安装有所述锥形旁通膨胀节；
16.支撑约束组件，在所述管道上对称布置于所述锥形旁通膨胀节的两端，以使所述管道配置为满足所述锥形旁通膨胀节的支撑约束。
17.优选地，所述支撑约束组件包括：
18.中间固定管架，布置于所述管道的两端；
19.导向支架，邻近所述锥形旁通膨胀节的两端布置；
20.支墩，用于对所述导向支架和/或所述管道进行竖向支撑。
21.为解决上述第三方面技术问题，本实用新型提供了一种架空蒸汽管线系统，包括第一方面任一实施例所述的锥形旁通膨胀节。
22.相对于现有技术而言，本实用新型所述的一种锥形旁通膨胀节、节能补偿系统及架空蒸汽管线系统具有以下有益效果：
23.锥形旁通膨胀节应用于架空蒸汽的节能补偿系统中，简化架空蒸汽的管线布置及敷设难度，并降低管线流阻及土地资源占用，从而在降低架空蒸汽管线系统投资成本的同时还提高其运行经济性。
附图说明
24.构成本实用新型的一部分附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
25.图1为本实用新型背景技术中所述的一种基于旋转补偿器的架空蒸汽补偿系统的立体爆炸结构示意图；
26.图2为本实用新型实施例1中所述的一种锥形旁通膨胀节的主剖结构示意图；
27.图3为本实用新型实施例1中所述的一种用于架空蒸汽的节能补偿系统的平面构架示意图。
28.附图标记说明：
29.1-进口管组件，2-筋板，3-锥形封头组件，4-端管，5-工作波纹管，6-外保护罩，7-中间管，8-内保护罩，9-出口管组件，10-外管，11-端环组件，12-中间固定管架，13-导向支架，14-支墩，15-管道。
具体实施方式
30.为使本实用新型的上述目的、技术方案和优点更加清楚易懂，下面将结合附图及实施例，对本实用新型做进一步的详细说明。应当理解，本实用新型在此所描述的具体实施例仅是构成本实用新型的部分实施例，其仅用以解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限定，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
31.实施例1
32.参见图2-3所示，本实用新型提供了一种锥形旁通膨胀节，包括进口管组件1、及弹性套合于所述进口管组件1尾部的出口管组件9，平衡波组件活动套接于所述出口管组件9外部并与所述进口管组件1接合为一体，所述进口管组件1的锥形腔与所述出口管组件9的锥形套合壁之间形成所述平衡波组件的导流环隙；
33.在所述锥形腔中还固设有旁通外压式工作波组件，所述工作波组件沿靠近所述出口管组件9的一侧呈可伸缩设置、并与所述锥形套合壁固定连接。
34.具体的，在进口管组件1的锥形腔中，高温过热蒸汽既会以旁通形式进入工作波组件的波纹管外侧，还会从平衡波组件的导流环隙流向平衡波组件内部。当管路受热膨胀时，工作波组件的波纹管压缩以用来补偿整个管路的热位移，对应的，活动套接于出口管组件9外部的平衡波组件，其波纹管将进行横向拉伸，以用于抵消工作波组件产生的压力推力。整个过程中，不论是工作波组件的波纹管压缩、还是平衡波组件的波纹管拉伸，均只能沿着轴向方向运动。
35.由此，通过本实用新型所述的锥形旁通膨胀节，当其应用于架空蒸汽的节能补偿系统中后，可以取代现有技术中的旋转补偿器来吸收管道的热膨胀和端点位移，且无需大量采用弯头、支墩及焊接操作，进而简化架空蒸汽的管线布置及敷设难度，并降低管线流阻及土地资源占用，从而在降低架空蒸汽管线系统投资成本的同时还提高其运行经济性。
36.优选地，所述工作波组件的一端通过一组筋板2固设于所述锥形腔中，另一端通过另一组筋板2与所述锥形套合壁固定连接。
37.具体的，两组筋板2的设置仅是为了方便工作波组件在锥形腔中构成旁通外压式，并对平衡波组件的滑动进行中间引导，其并不影响高温过热蒸汽自进口管组件1至出口管组件9的正常流通。当然为了便于工作波组件沿靠近出口管组件9的一侧呈可伸缩设置，两组筋板2会共同对工作波组件形成悬挂及吊挂支撑。
38.优选地，所述工作波组件包括保护罩及位于所述保护罩两端的锥形封头组件3，中间管7内置于所述保护罩中并在其两端各自连通有一组工作波纹管5，所述保护罩的中部对应于所述中间管7处，贯通开设有与所述锥形腔连通的导流口。
39.具体的，中间管7与两组工作波纹管5，其整体可以为一体成型，也可以按照对称的两部分组装成型；而导流口可以具有一个或多个，高温过热蒸汽经由导流口进入工作波纹管5外侧，并在管路受热膨胀时，分两路同时推动两组工作波纹管5均进行横向压缩，从而有效提高工作波组件的运行补偿性能。与此同时，高温过热蒸汽还会继续沿出口管组件9的方向进入并充满出口管组件9内部和/或是平衡波组件内部。其中，保护罩可以用于保护两组工作波纹管5在锥形腔中切实构成旁通外压式。
40.作为本实用新型的其中一种优选实施方式，所述中间管7与两组所述工作波纹管5，其整体按照对称的两部分组装成型。此时，保护罩也可由扣合连接的外保护罩6和内保护
罩8组成，并在扣合连接后形成所述导流口，其中外保护罩6和内保护罩8各自用于对其中一组工作波纹管5在锥形腔中形成旁通外压式隔离。
41.优选地，所述锥形封头组件3在所述工作波组件内部呈中空壳体状，任意一组所述工作波纹管5还通过端管4与其相邻的所述锥形封头组件3密闭导通。
42.具体的，锥形封头组件3作为工作波组件的有机组成部分，可以确保旁通外压式工作波组件通过例如筋板2固设于锥形腔中，而锥形封头组件3在工作波组件内部呈中空壳体状，则可以减轻锥形封头组件3的重量及用材消耗，进而减轻其对于筋板2的支撑压力。其中，两组筋板2邻接于工作波组件的一端，均可以通过焊接方式与两组锥形封头组件3进行择一焊接。
43.优选地，所述平衡波组件的一端通过其外管10与所述进口管组件1接合为一体，另一端通过其端环组件11与所述出口管组件9呈活动套接。
44.具体的，在本实用新型中，平衡波组件仅需一端设置有端环组件11即可，而另一端可直接通过外管10与进口管组件1接合。其中，外管10的形态可以根据与进口管组件1的接合需要进行相适应性设置；而设置有端环组件11的一端则需与出口管组件9呈活动套接，进而确保平衡波组件在出口管组件9外部可沿远离进口管组件1的一侧滑动。
45.优选地，所述平衡波组件包括两组串联设置的平衡波纹管，两组所述平衡波纹管分布式套接于所述出口管组件9外部。
46.具体的，两组平衡波纹管的拉伸可与两组工作波纹管的伸缩相对应，以对工作波组件产生的压力推力进行充分抵消。其中，两组分布式且呈串联设置的平衡波纹管可以为一体成型，进而平衡波组件整体也可以为一体成型，而外管10、端环组件11则可由一体成型的两组平衡波纹管共用。
47.实施例2
48.参见图3所示，本实用新型还提供了一种用于架空蒸汽的节能补偿系统，包括实施例1中所述的锥形旁通膨胀节。
49.优选地，所述节能补偿系统还包括：
50.管道15，其间焊接安装有所述锥形旁通膨胀节；
51.支撑约束组件，在所述管道15上对称布置于所述锥形旁通膨胀节的两端，以使所述管道15配置为满足所述锥形旁通膨胀节的支撑约束。
52.具体的，在架空蒸汽的节能补偿系统中，由于蒸汽管道为高温管道，当管道15温度变化时，布置在管道15中部的锥形旁通膨胀节可因热胀冷缩而产生相应变化量。其中锥形旁通膨胀节可与管道15直接进行焊接，既节省施工成本，减少现场焊接焊缝数量，也给现场施工带来了方便；且该系统不需要弯头，在满足管道柔性的基础上，能够有效地降低管线压降，经济性好；此外，在一个补偿单元内也还不需要支墩，有效降低管道的敷设难度。
53.综上，通过本实用新型所述的用于架空蒸汽的节能补偿系统，可以综合降低系统运行成本和投资成本，与旋转补偿器相比实则可以节省投资成本5％以上，经济性好。
54.优选地，所述支撑约束组件包括：
55.中间固定管架12，布置于所述管道15的两端；
56.导向支架13，邻近所述锥形旁通膨胀节的两端布置；
57.支墩14，用于对所述导向支架13和/或所述管道15进行竖向支撑。
58.具体的，参见图3所示，导向支架13可保证管道15的热胀冷缩能够有效地传给锥形旁通膨胀节，而导向支架13的间距则需按照gb/t12777-2019附录e中的相关规定进行计算。此外，锥形旁通膨胀节为约束型膨胀节，需在管道15两端设置中间固定管架12；同时鉴于架空蒸汽管道距离地面有一定高度，则每隔一定间距还需要在导向支架13和/或所述管道15处设置支墩14。
59.采用此系统进行补偿，在满足管道柔性的基础上，能够有效降低压降。以dn500的锥形旁通膨胀节为例进行压降计算，结果表明，与旋转补偿器相比，采用此系统能够使补偿单元压降降低10％以上，减小了管路运行压力。另外，此系统中锥形旁通膨胀节与管道15之间只需两道焊缝，不需要弯头等材料，并在一个补偿单元内也还不需要支墩，不仅给现场施工带来了方便，还节省了投资成本。此外，此系统布置方式单一，大大节省了占地空间。
60.本实用新型还提供了一种架空蒸汽管线系统，包括实施例1中所述的锥形旁通膨胀节。
61.具体的，本领域技术人员在此可以理解的是，实施例2中所提供的用于架空蒸汽的节能补偿系统，和/或架空蒸汽管线系统，当其具有实施例1中所述的锥形旁通膨胀节时，其所对应的技术问题的解决及其技术效果的取得，均可参见实施例1中对于锥形旁通膨胀节的叙述，在此不再一一赘述。
62.虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
技术特征：1.一种锥形旁通膨胀节，其特征在于，包括进口管组件(1)、及弹性套合于所述进口管组件(1)尾部的出口管组件(9)，平衡波组件活动套接于所述出口管组件(9)外部并与所述进口管组件(1)接合为一体，所述进口管组件(1)的锥形腔与所述出口管组件(9)的锥形套合壁之间形成所述平衡波组件的导流环隙；在所述锥形腔中还固设有旁通外压式工作波组件，所述工作波组件沿靠近所述出口管组件(9)的一侧呈可伸缩设置、并与所述锥形套合壁固定连接。2.根据权利要求1所述的一种锥形旁通膨胀节，其特征在于，所述工作波组件的一端通过一组筋板(2)固设于所述锥形腔中，另一端通过另一组筋板(2)与所述锥形套合壁固定连接。3.根据权利要求1所述的一种锥形旁通膨胀节，其特征在于，所述工作波组件包括保护罩及位于所述保护罩两端的锥形封头组件(3)，中间管(7)内置于所述保护罩中并在其两端各自连通有一组工作波纹管(5)，所述保护罩的中部对应于所述中间管(7)处，贯通开设有与所述锥形腔连通的导流口。4.根据权利要求3所述的一种锥形旁通膨胀节，其特征在于，所述锥形封头组件(3)在所述工作波组件内部呈中空壳体状，任意一组所述工作波纹管(5)还通过端管(4)与其相邻的所述锥形封头组件(3)密闭导通。5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种锥形旁通膨胀节，其特征在于，所述平衡波组件的一端通过其外管(10)与所述进口管组件(1)接合为一体，另一端通过其端环组件(11)与所述出口管组件(9)呈活动套接。6.根据权利要求5所述的一种锥形旁通膨胀节，其特征在于，所述平衡波组件包括两组串联设置的平衡波纹管，两组所述平衡波纹管分布式套接于所述出口管组件(9)外部。7.一种用于架空蒸汽的节能补偿系统，其特征在于，具有权利要求1-6中任一项所述的锥形旁通膨胀节。8.根据权利要求7所述的一种用于架空蒸汽的节能补偿系统，其特征在于，所述节能补偿系统还包括：管道(15)，其间焊接安装有所述锥形旁通膨胀节；支撑约束组件，在所述管道(15)上对称布置于所述锥形旁通膨胀节的两端，以使所述管道(15)配置为满足所述锥形旁通膨胀节的支撑约束。9.根据权利要求8所述的一种用于架空蒸汽的节能补偿系统，其特征在于，所述支撑约束组件包括：中间固定管架(12)，布置于所述管道(15)的两端；导向支架(13)，邻近所述锥形旁通膨胀节的两端布置；支墩(14)，用于对所述导向支架(13)和/或所述管道(15)进行竖向支撑。10.一种架空蒸汽管线系统，其特征在于，具有权利要求1-6中任一项所述的锥形旁通膨胀节。
技术总结本实用新型提供了一种锥形旁通膨胀节、节能补偿系统及架空蒸汽管线系统，所述膨胀节包括进口管组件及弹性套合于所述进口管组件尾部的出口管组件，平衡波组件活动套接于所述出口管组件外部并与所述进口管组件接合为一体，所述进口管组件的锥形腔与所述出口管组件的锥形套合壁之间形成所述平衡波组件的导流环隙；在所述锥形腔中还固设有旁通外压式工作波组件，所述工作波组件沿靠近所述出口管组件的一侧呈可伸缩设置并与所述锥形套合壁固定连接。通过本实用新型所述的一种锥形旁通膨胀节、节能补偿系统及架空蒸汽管线系统，简化架空蒸汽的管线布置及敷设难度，降低管线流阻及土地资源占用，降低架空蒸汽管线系统投资成本的同时还提高其运行经济性。的同时还提高其运行经济性。的同时还提高其运行经济性。
技术研发人员：黄诗雯 杨玉强 朱杰 付贝贝 闫保和 张道伟 李世乾 闫廷来
受保护的技术使用者：中船双瑞（洛阳）特种装备股份有限公司
技术研发日：2022.09.19
技术公布日：2022/12/16
