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波纹膨胀节的层数

波纹膨胀节按层数可分为单层与多层。当波纹膨胀节用于供热等需要较大补偿量的领域时,除了补偿量要求,还需要承受大约1~1.6MPa的压力,这就要求波纹膨胀节刚度小,内应力小,并具有受压能力。刚度计算公式(1):
                          (1)
式中: K—刚度,N/mm;E—材料的弹性模量,N/mm2; Dm—波纹膨胀节的平均直径,mm;
               S—波纹膨胀节每一层厚度,mm; Z—波纹膨胀节的层数; b—波厚,mm;
               h—波纹高度,mm; Nd—波数的两倍.
在承受大小相当的压力下,单层与多层波纹膨胀节的厚度是相当的,因此:
对于单层波纹膨胀节,                 (2)
对于多层波纹膨胀节,                            (3)
比较(2)、(3)式可知,                      
可见,当壁厚相同时,采用多层结构的波纹膨胀节刚度只有单层的层数平方分之一。考虑到实际中多层波纹膨胀节的耐压能力略差,总壁厚应增加20%,这虽导致了刚度的增加,但一般仍保持  .                      
刚度的减小大大增强了波纹膨胀节的补偿能力,并能减小推力,从而增加了寿命。
波纹膨胀节应力计算见公式(4)、(5)。
                          (4)
                          (5)
式中: δ—补偿量; Cf,Cd—结构系数;
σ1—由伸缩变形产生的径向薄膜应力;  σ2—由伸缩变形产生的径向弯曲应力;
采用同样方法比较可得:  ,     .
由于σ1和σ2基本上代表了波纹膨胀节的主应力,故多层波纹膨胀节的应力大致只相当于单层的1/Z左右。
综合刚度与应力的差别可知,多层波纹膨胀节的内应力在伸缩位移相同的情况下,只有单层管的1/Z,或在应力相同的情况下,其伸缩位移可以是单层的Z倍。一般Z=3~10,故应采用多层波纹膨胀节制作膨胀节。
在补偿量较小的场合,如果主要为了减震和便于安装,可采用单层波纹结构。而多层波纹膨胀节本身具有较好的防震效果,方便安装,使用寿命长,因此在大多数场合,特别是热力管道上,均是合适的选择。