套筒补偿器结构与平衡原理

    (l)套筒补偿器

由于套筒补偿器占地小、运行阻力小、设计与安装方便、价格便宜，近年来密封材料和密封结构也有很多改进，因而选用套筒平衡型结构己成为热点，但是普通套筒补偿器无法平衡轴向推力，为此开发出平衡型套筒补偿器，其平衡原理可归纳成I型结构和Ⅱ型结构2种。Ⅱ型结构己获国家专利。

    I型结构见图3。对I型结构，热伸长通过甲管（芯管）在套筒中移动而实现补偿，介质不是直接由甲管流入乙管，而是经过旁通管实现的。这样在一个补偿器中就有了一对甲乙封头，介质压力产生的水平推力F，，凡在补偿器内实现了平衡。

图3套筒式补偿器T型结构图

  Ⅱ型结构称为活塞自平衡型补偿器（见图4），在芯管外安装一个或多个环形活塞，并使活塞的总面积等于芯菅的截面积，这是实现自动平衡的核心。

    (2)介质压力产生轴向力的平衡原理

    假定在一段管道上安装了Ⅱ型补偿器，F1，F2为介质压力产生的轴向推力，其方向相反，这两个力分别作用在套筒的两端连接管道上，若不能平衡，就应分别由两端管道上的固定支座承受。现在采用平衡活塞，活塞体内的介质通过连通孔与管道相连，介质压力同样作用在环形活塞上，如果活塞的面积等于管道的截面积，则通过活塞杆连接在左面套管上，是一对作用力和反作用力，大小相等，方向相反，于是这两对作用力大小相等、方向相反，作用在一条直线上，使介质压力产生的轴向力得到了平衡。

    Ⅱ型比I型结构紧凑，具有阻力小、体积小的优点。以上2种结构在管道试压时，不会出现拉开的问题，也不会使套筒相对安装位置发生移动，便于施工安装。这一原理的证明还可从套筒与芯管发生位移后，管段内水的体积是否发生变化来探讨。普通套筒补偿器拉开后体积增大，说明加压泵有足够的压力可以把水加入管道中去，新型平衡型补偿器芯

管在套管中移动到任何位置，该体积不会改变，此时水的压力大小与芯管位移无关，因此平衡型补偿器试压时足稳定的。

平衡型套筒补偿器还有多种派生结构，其中以下两种应为最普遍。第1种结构是采用活塞与密封面组成一体式（见图5）。工作原理与带有环形活塞的自动平衡型补偿器相同，不同处是用2个活塞壁（这里称空气室）代替了拉杆，使活塞室与3个密封面组成一体结构，从外形上看起来整体性更好。如果与活塞滑动部位密封处泄漏，活塞室中的介质

就要流入7中，有的产品将此称为“低压腔”，“低压腔”必须与大气相通，否则当介质流满低压腔，活塞就不能运动，芯管也就不能伸缩，甚至失去了补偿器的功能。

第2种结构是采用H形接法，把2个套筒补偿器平行地用一根横管相接，组成H形的一组。此时轴向推力在每一直管段上得到平衡，固定支座的位置可以设在H形两个套筒补偿器位置，也可以设在每一直管段的中部。

波纹管补偿器中实现压力平衡的原理与套管式带环形活塞的结构原理相同。

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