1 前言
液壓漲管技術(shù)是國外七十年代發(fā)展起來的新技術(shù)，主要用于石油化工業(yè)、電站設備中的熱交換設備管路外側(cè)與封頭板密封。液壓漲管與機械碾壓式漲管相比，有顯著的優(yōu)越性，從管壁與封頭板接觸的均勻程度及密封性能都比機械式漲管有很大提高，是管箱式換熱器所備工具。
2 設計原理
液壓系統(tǒng)采用增壓原理，一是可以減少設備費用，解決了超高壓泵制造技術(shù)復雜問題，二是設備構(gòu)造簡單，使用方便可靠。原理如圖1所示。
1.油箱2.濾油器3.油泵4.電機5.調(diào)壓閥6.壓力表6543217.增壓器8.漲頭9.換向閥10.壓縮空氣進口11.乳化液箱1110987
圖1 液壓系統(tǒng)原理圖
3 設計參數(shù)的確定
根據(jù)管壁與封頭板接觸的均勻度及密封性能要求，對外徑為φ19的1gr18ni9ti無縫鋼管進行壓力漲管試驗，當壓力升到260mpa時，管壁外側(cè)與模擬封頭板孔壁接觸緊密，滿足產(chǎn)品檢驗技術(shù)指標。
為保證漲管質(zhì)量要求，在試驗壓力260mpa的基礎上，設計壓力增加85%的可靠系數(shù)。設計參考系數(shù)為：
原始壓力：p1=30mpa
zui大頂出壓力：p2=260mpa+260mpa×85%=480mpa
增壓頭直徑：d=2cm
增壓頭行程：l=12cm
壓縮介質(zhì)選用乳化液。
4 設計計算
增壓器原理如圖2所示。
圖2 增壓器原理圖
4.1 大活塞直徑計算
根據(jù)巴斯加定率:
則：dp1p2=230480=8cm
4.2水的壓縮性計算
計算公式：
式中：δp=480mpa
β—水的壓縮率
根據(jù)表1、表2水的壓縮率β和比容v,繪出（p～β）、（p～v）曲線，如圖3、圖4所示。
表1 水的壓縮率×1.0m2/n
壓力范圍/mpa 溫度／℃
0 10 20 50
0.1～25. 0.508 0.484 0.475
2.5～5.0 0.499 0.476 0.461
5.0～7.5 0.493 0.458 0.441
7.5～10 0.486 0.455 0.438
0.1～50 0.460 0.433 0.420 0.403
50～100 0.403 0.382 0.368 0.354
100～150 0.346 0.337 0.327 0.315
可見，當p↑時β↓、v↓，而且壓力p越大，β、v的變化趨勢緩慢。
表2 水的比容（單位：latm4℃的水為0.1mpa）
壓力/mpa 溫度/℃
0 20 50 100 200 300
5 0.9977 0.9995 1.0099 1.0409 1.1532
10 0.9952 0.9973 1.0077 1.0385 1.1485 1.3979
20 0.9905 0.9929 1.0035 1.0337 1.1935 1.3612
50 0.9774 0.9815 0.9921
100 0.9579 0.9631 0.9744
200 0.9261 0.9328 0.9446
400 0.8808 0.8881 0.8997
圖3 p～β曲線
圖4 p～v曲線
由（p～β）曲線，當p=480mpa時
β≈0.3×10-9m2/n因此
δv=v.βδ.p=37.7×0.3×10-4×480=5.43（cm3）
相對壓縮量
4.3 增壓頭行程
為補償壓縮量所需活塞行程，由（p～v）曲線，當p=480mpa時，
4.4 泄漏計算
由于系統(tǒng)處于超高壓狀態(tài)下工作，故對其泄漏性必須仔細處理。如果是采用間隙密封形式，其泄漏量計算公式為:
式中d-柱塞直徑
δ-徑向間隙，設直徑間隙為0.01mm,則δ=0.005mm
k-修正系數(shù)，若柱塞與孔*同心，k=1；zui大偏心時，k=1.5
l1-密封長度，通常取l1≥（2.5～3）d
μ-水的粘性動力系數(shù)
μ=9.8×10-4pas
所以
=（0.00534～0.00801）（cm3/s）
為補償泄漏所需的活塞運動速度：
根據(jù)計算結(jié)果，為增加液壓系統(tǒng)的可靠性，增壓器柱塞采用間隙密封與彈性密封結(jié)合的密封防泄漏方式。
5 應用結(jié)果
依據(jù)設計原理設計制造的增壓式漲管器，經(jīng)過中國*重型機械集團公司現(xiàn)場使用，達到設計要求，效率高，漲管符合產(chǎn)品檢驗標準。整個裝置結(jié)構(gòu)簡單緊湊，具有一定的通用性。
作者簡介：陳波 哈爾濱理工大學現(xiàn)代制造技術(shù)與刀具開發(fā)研究所工程師。一直從事機械制造方面的研究工作，獲國家發(fā)明四等獎一項，省部級科技成果二等獎兩項。