三維波紋補償器的補償原理與鉸鏈型波形膨脹節(jié)相似，要用兩個或者兩個以上的補償器組合，利用其角位移的變化才能補償位移。兩者大的不同就是：鉸鏈型波形膨脹節(jié)是靠波紋管的變形產生角位移的，而三維波紋補償器是靠旋轉管的旋轉產生角位移的，它需要一個力(由管道熱膨脹產生)和一個力臂形成一個力矩才能推動其旋轉。因此，它不能與管道線同心，而應與其垂直，這樣才能通過設置一個力臂連接兩個三維波紋補償器。當一端管道熱膨脹推動力臂沿一個三維波紋補償器旋轉時產生一個力矩，連接力臂另一個的旋轉波紋補償器產生一個反力矩，一對力矩大小相等，方向相反，形成力偶，達到力的平衡。

旋轉角度越大和力臂越長，其補償量越大。對于單個三維波紋補償器來說，回轉角度是可以任意的，但由兩個三維波紋補償器與力臂、管道組成連桿機構時，就要考慮這個機構是否會相碰或者卡死。熱膨脹時使旋轉角度小于90度，冷收縮時才能返回原來的位置。同時，旋轉時，還要克服摩擦力，要留出足夠的裕度，一般取20~45度，三維波紋補償器具體視其布置方式和管徑大小而定，管徑小時取較大值。同時，力臂較長時產生的橫向位移較大，可能會使管道產生彎曲破壞，引起注意。

三維波紋補償器為了增加補償量，在安裝管道時，采用預變位的方法，及反方向旋轉所需角度的一半。因為三維波紋補償器沒有波形膨脹節(jié)的疲勞壽命問題，可把旋轉角度的允許值提高一倍，這樣也可以減少魔摩擦力，增強管道的穩(wěn)定性。三維波紋補償器的優(yōu)點是不產生內壓推力，沒有波紋管的剛度要求，可用較厚的厚度，特別適用于高壓力和大補償量的補償器。

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