D型旋轉接頭結構中所用的波紋管屬于金屬波紋管,金屬波紋管其波紋結構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型旋轉接頭必須采用的配件之一。金屬波紋管在D型旋轉接頭中既起隔離作用(防止其他有關金屬附件如彈簧與流體直接接觸)又當作為彈性元件以產生所需要的端面接觸載荷。根據制造材料的不同,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,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的殘渣,并沉淀有清洗、試驗和工作介質的機械雜質,這會污染金屬波紋管內腔體并促使銹蝕發展,固旋轉接頭中很少使用。
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,一般應考慮:
1.環境條件——介質;
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,或者要求旋轉接頭中與介質接觸的兩件盡量減少的結構中。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生永久變形)必須引起重視。
沖壓成型波紋管在自由狀態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,由實驗給出C1=480;
對1Cr18N19F材料,C1=1040;
d
C2—壁厚變薄系數,C2=—d是波紋管內徑,D是外徑;
D
σ-δ
C3—波厚影響系數,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。
焊接波紋管在旋轉接頭中使用很少,在此就不做專門的介紹。旋轉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鋼球6裝配連接與旋轉接頭相應零部件上。此結構在設計上使用金屬軟管不旋轉(靜止),避免和減少扭矩載荷的疲勞破裂,比較合理。旋轉接頭多采用單層波紋管,使用壓力10bar,溫度可達400~500攝氏度。在低溫時經常使用金屬波紋管彈性元件的旋轉接頭,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接頭。
金屬波紋管的尺寸和基本參數,詳見國家標準JB2388-78。