增压式液压涨管机液压系统设计

1　前言

　　

　　液压涨管技术是国外七十年代发展起来的新技术，主要用于石油化工业、电站设备中的热交换设备管路外侧与封头板密封。液压涨管与机械碾压式涨管相比，有显著的优越性，从管壁与封头板接触的均匀程度及密封性能都比机械式涨管有很大提高，是管箱式换热器所备专用工具。

　　

　　2　设计原理

　　

　　液压系统采用增压原理，一是可以减少设备费用，解决了超高压泵制造技术复杂问题，二是设备构造简单，使用方便可靠。原理如图1所示。

　　

　　1.油箱 2.滤油器 3.油泵 4.电机 5.调压阀 6.压力表654321 7.增压器 8.涨头

　　9.换向阀 10.压缩空气进口 11.乳化液箱1110987

　　图1　液压系统原理图

3　设计参数的确定

　　

　　根据管壁与封头板接触的均匀度及密封性能要求，对外径为φ19的1Gr18Ni9Ti无缝钢管进行压力涨管试验，当压力升到260MPa时，管壁外侧与模拟封头板孔壁接触紧密，满足产品检验技术指标。

　　

　　为保证涨管质量要求，在试验压力260MPa的基础上，设计压力增加85%的可靠系数。设计参考系数为：

　　

　　原始压力：p1=30MPa

　　最大顶出压力：p2=260MPa+260MPa×85%=480MPa

　　增压头直径：d=2cm

　　增压头行程：L=12cm

　　压缩介质选用乳化液。

　　

　　4　设计计算

　　

　　增压器原理如图2所示。

　　图2　增压器原理图

4.1　大活塞直径计算

　　

　　4.2水的压缩性计算

　　

　　根据表1、表2水的压缩率β和比容v,绘出（p～β）、（p～V）曲线，如图3、图4所示。

可见，当p↑时β↓、V↓，而且压力p越大，β、V的变化趋势缓慢。

图3p～β曲线

　　图4p～V曲线

由（p～β）曲线，当p=480MPa时

　　β≈0.3×10-9m2/N因此

　　ΔV=V.βΔ.p=37.7×0.3×10-4×480=5.43(cm3)

　　相对压缩量

　　

　　4.3　增压头行程

　　

4.4　泄漏计算

　　

　　由于系统处于超高压状态下工作，故对其泄漏性必须仔细处理。如果是采用间隙密封形式，其泄漏量计算公式为:

　　

式中d-柱塞直径

　　δ-径向间隙，设直径间隙为0.01mm,则δ=0.005mm

　　k-修正系数，若柱塞与孔完全同心，k=1；最大偏心时，k=1.5

　　

根据计算结果，为增加液压系统的可靠性，增压器柱塞采用间隙密封与弹性密封结合的密封防泄漏方式。