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塑料波紋管

2016/05/20

  一、簡介
  波紋管是指用可折疊皺紋片沿折疊伸縮方向連接成的管狀彈性敏感元件。波紋管在儀器儀表中應用廣泛,主要用途是作為壓力測量儀表的測量元件,將壓力轉換成位移或力。波紋管管壁較薄,靈敏度較高,測量范圍為數十帕至數十兆帕。它的開口端固定,密封端處于自由狀態,并利用輔助的螺旋彈簧或簧片增加彈性。工作時在內部壓力的作用下沿管子長度方向伸長,使活動端產生與壓力成一定關系的位移。活動端帶動指針即可直接指示壓力的大小。波紋管常常與位移傳感器組合起來構成輸出為電量的壓力傳感器,有時也用作隔離元件。由于波紋管的伸展要求較大的容積變化,因此它的響應速度低于波登管。波紋管適于測量低壓。
  二、分類
  波紋管主要包括金屬波紋管、波紋膨脹節、波紋換熱管、膜片膜盒和金屬軟管等。金屬波紋管主要應用于補償管線熱變形、減震、吸收管線沉降變形等作用,廣泛應用于石化、儀表、航天、化工、電力、水泥、冶金等行業。塑料等其他材質波紋管在介質輸送、電力穿線、機床、家電等領域有著不可替代的作用。
  波紋管:壓力測量儀表中的一種測壓彈性元件。它是具有多個橫向波紋的圓柱形薄壁折皺的殼體,波紋管具有彈性,在壓力、軸向力、橫向力或彎矩作用下能產生位移。波紋管在儀器儀表中應用廣泛,主要用途是作為壓力測量儀表的測量元件,將壓力轉換成位移或力。波紋管管壁較薄,靈敏度較高,測量范圍為數十帕至數十兆帕。另外,波紋管也可以用作密封隔離元件,將兩種介質分隔開來或防止有害流體進入設備的測量部分。它還可以用作補償元件,利用其體積的可變性補償儀器的溫度誤差。有時也用作為兩個零件的彈性聯接接頭等。波紋管按構成材料可分為金屬波紋管、非金屬波紋管兩種;按結構可分為單層和多層。單層波紋管應用較多。多層波紋管強度高,耐久性好,應力小,用在重要的測量中。波紋管的材料一般為青銅、黃銅、不銹鋼、蒙乃爾合金和因康鎳爾合金等。
  三、性能指標
  剛度
  使金屬波紋管或其它彈性元件產生單位位移所需要的載荷值稱為元件的剛度,一般用“K”表示。如果元件的彈性特性是非線性的,則剛度不再是常數,而是隨著載荷的增大發生變化。一般工程用的波紋管類彈性元件,剛度允差可限定在+/-50%之內。波紋管的剛度按照載荷及位移性質不同,分為軸向剛度、彎曲剛度、扭轉剛度等。在波紋管的應用中,絕大多數的受力情況是軸向載荷,位移方式為線位移。以下是幾種主要的波紋管軸向剛度設計計算方法:
  1.能量法計算波紋管剛度
  2.經驗公式計算波紋管剛度
  3.數值法計算波紋管剛度
  4.EJMA 標準的剛度計算方法
  5.日本TOYO 計算剛度方法
  6.美國KELLOGG(新法)計算剛度方法
  除了上述六種剛度計算方法之外,國外還有許多種其它的計算剛度的方法,在此不再介紹。
  靈敏度
  金屬波紋管及其它彈性元件承受單位載荷時所產件的位侈量稱為元件的靈敏度。剛度和靈敏度是波紋管及其它彈性元件的主要功能參數,但它們又是同一使用特性的兩種不同的表示方法。對于不同的場合,為便于分析問題,可采用其中任何一種參數。
  有效面積
  對于實現壓力一力或力一壓力轉換的彈性元件,還有一個重要的功能指標是有效面積。有效面積是指彈性元件在單位壓力作用下,當其位移為零時所能轉換成集中力的大小。
  使用壽命
  彈性元件下作時有兩種狀態;一種是在一定的載荷和位移情況下工作,并保持載荷、位移始終不變或很少變化,稱為靜態工作;另一種使用情況是載荷和位移不斷周期往復交替變化.元件處于循環工作狀態。由于工作狀態的不同,元件損壞或失效的模式也不同。儀表彈性敏感元件工作在彈性范圍內,基本上處于靜態工作狀態,使用壽命很長,一般達到數萬次到數十萬次。工程中應用的波紋管類組件,有時工作在彈塑性范圍或交變應力狀態,壽命只有成百上干次。元件在循環工作時必須給定許用工作壽命,規定循環次數、時間和頻率。
  彈性元件的額定壽命是元件設計時定出的預期使用壽命,要求在這段期間內元件不允許出現疲勞、損壞或失效等現象。
  密封性
  密封性是指元件在一定的內、外壓差作用下保證不泄漏的性能。波紋管類組件工作時,內腔充有氣體或液體介質,并有一定的壓力,因此必須保證密封性。密封性的檢測方法有氣壓密封性試驗、滲漏試驗、液體加壓試驗、用肥皂水或氦質譜檢漏儀檢測。
  自振頻率
  在工業中使用的彈性元件,其工作環境往往都有一定程度的振動,有些元件用作隔振部件.本身就處在振動條件下。對于在特殊條件下應用的彈性元件,必須防止元件的自振頻率(特別是基頻)與系統中任何一種振動源振頻相近,避免發生共振而引起損壞。波紋管類組件在各種領域中得到了廣泛的應用,為避免波紋管發生共振面損壞,波紋管的固有頻率應低于系統的振動頻率,或至少比系統振頻高出50%。
  使用溫度

  金屬波紋管類組件的使用溫度范圍很寬,一般都在彈性元件設計制造前給出。有些特殊用途的波紋管,內腔通過液氧(-196℃)或更低溫度的液氮,耐壓高達25MPa 。管網系統連接用的大型波紋膨脹節(公稱直徑有時超過lm ),要求承壓4MPa,耐溫400℃,且有一定的耐腐蝕穩定性。彈性元件的溫度適應能力取決于所采用彈性材料的耐溫性能。因此根據彈性元件的使用溫度范圍,選用合適溫度性能參數的彈性材料,才能加工制造出合格的波紋管類組件。


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