Khe co giãn, là thành phần quan trọng trong hệ thống đường ống được sử dụng để hấp thụ chuyển vị và giảm bớt ứng suất, hoạt động trên cơ sở biến dạng đàn hồi và dẫn hướng kết cấu. Dưới ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau như nhiệt, áp suất, độ rung và độ lún của nền móng, đường ống bị dịch chuyển theo trục, ngang hoặc góc. Nếu không có sự bù đắp hiệu quả, điều này có thể dẫn đến căng thẳng quá mức ở các mối nối, nứt mối hàn và thậm chí là hỏng hệ thống. Các khe co giãn, thông qua dạng cấu trúc độc đáo và đặc tính vật liệu, biến đổi những chuyển vị bất lợi này thành biến dạng đàn hồi có thể kiểm soát được, từ đó bảo vệ sự vận hành an toàn và ổn định của đường ống và thiết bị phụ trợ của chúng.
Về mặt kết cấu, thành phần cốt lõi của khe co giãn là ống thổi, bao gồm một loạt các nếp gấp hình khuyên, có tính linh hoạt và khả năng phục hồi tuyệt vời. Khi đường ống thay đổi chiều dài do giãn nở và co lại vì nhiệt, ống xếp có thể giãn ra hoặc nén theo hướng trục. Cấu trúc lượn sóng bên trong của nó, thông qua các thay đổi hình học liên tục, chuyển đổi chuyển vị tuyến tính thành biến dạng uốn và kéo dài gấp nếp, tạm thời lưu trữ nó dưới dạng thế năng đàn hồi. Năng lượng này được giải phóng khi nhiệt độ hoặc ngoại lực phục hồi, cho phép đường ống quay trở lại hoặc tiến đến vị trí ban đầu. Phương pháp bù dịch chuyển này tránh sự tập trung ứng suất lên thành ống do các ràng buộc cứng nhắc, kéo dài tuổi thọ của hệ thống đường ống một cách hiệu quả.
Ngoài khả năng bù dọc trục, một số loại khe co giãn còn có thể hấp thụ các chuyển vị ngang hoặc chuyển vị góc. Các sản phẩm này thường kết hợp bản lề, khớp nối vạn năng hoặc thiết bị dẫn hướng trượt trong thiết kế của chúng, cho phép ống thổi lệch hoặc dịch chuyển trong mức độ tự do hạn chế, do đó thích ứng với các biến đổi không gian đa chiều trong đường ống. Các bộ phận dẫn hướng đóng vai trò quan trọng trong quá trình này, hạn chế quỹ đạo chuyển động của ống thổi để tránh mất ổn định hướng tâm, xoắn hoặc uốn cong quá mức, đảm bảo quá trình bù trơn tru và đồng đều.
Trong kiểm soát độ rung và sốc, các bộ phận đàn hồi của khe co giãn có thể đóng vai trò là chất cách ly rung và giảm chấn. Thân cao su của ống thổi và một số khớp nối giãn nở phi kim loại-có đặc tính giảm chấn; khi máy bơm khởi động hoặc dừng hoặc chất lỏng dao động, nó có thể chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng nhiệt và giảm dần, giảm lực tác động lên các thiết bị và giá đỡ cố định, đồng thời cải thiện độ ổn định động tổng thể của hệ thống.
Khả năng bù của khe co giãn liên quan trực tiếp đến vật liệu, độ dày thành, số nếp gấp và thiết kế dạng sóng. Hộp xếp kim loại thường sử dụng các vật liệu có độ bền cao, chống ăn mòn{2}}như thép không gỉ và thép hợp kim để đảm bảo độ đàn hồi và độ bền đáng tin cậy ngay cả dưới nhiệt độ cao, áp suất cao hoặc môi trường ăn mòn. Mặt khác, các loại phi kim loại tận dụng tính linh hoạt của vật liệu cao su hoặc polyme để đạt được khả năng hấp thụ dịch chuyển tốt và giảm tiếng ồn trong môi trường nhiệt độ bình thường và áp suất thấp.
Nhìn chung, nguyên lý làm việc của khe co giãn dựa trên sự biến dạng đàn hồi của ống xếp. Thông qua sự kết hợp giữa cấu trúc hình học và các ràng buộc dẫn hướng, chúng hấp thụ các chuyển vị{1}đa chiều và làm tiêu tan ứng suất trong đường ống, đồng thời cung cấp các chức năng giảm rung và giảm tiếng ồn. Cơ chế này làm cho chúng trở thành thành phần quan trọng không thể thiếu để đảm bảo vận hành an toàn và hiệu quả các hệ thống đường ống trong các điều kiện phức tạp.