三維球形補償器由兩個球形結構元件和一個套筒結構元件所組成。球形結構元件作徑向撓曲的角向位移，套筒結構元件作軸向的線位移。

本球形結構元件和套筒結構元件均可以安裝。安裝時，球形結構元件能解決管道彎曲補償，套筒結構元件能解決管道軸向伸縮補償。

當兩個球形結構元件和一個套筒結構元件組合時，形成能同時吸收三維膨脹量的肘節(jié)結構。

三維球形補償器偏轉角度大、軸向位移大、能很好的吸收鍋爐較大的向下位移量。

三維球形補償器選擇時，如水平安裝，主要吸收鍋爐向下位移量，即三維球形補償器角向位移量，此時應該選用角向補償量大、軸向的位移量小的三維球形補償器。反之，垂直安裝，主要吸收的也是鍋爐向下位移；即三維球形補償軸向位移量，此時應選用角向補償量小，軸向的位移大的三維球形補償器。