Сильфонное компенсационное устройство

Полезная модель относится к устройствам для компенсации тепловых перемещений трубопроводов при бесканальной их прокладки.
Из уровня техники известен сильфонный осевой компенсатор для бесканальной прокладки трубопровода с тепловой изоляцией (патент РФ №2536654, МПК F16L 51/02, опуб. 27.12.2014 копия прилагается)
Компенсатор размещен на трубопроводе с теплоизоляцией, состоящей из пенополиуретанового слоя и полиэтиленовой оболочки. Компенсатор содержит металлический сильфон с приваренными к нему патрубками разной длины, который расположен в защитном стальном корпусе и снабжен направляющими в виде трех фланцев, ограничивающих только угловые и радиальные перемещения компенсатора. К длинному патрубку сильфона прикреплены с возможностью скольжения внутри корпуса два подвижных фланца. Вокруг части длинного патрубка за пределами корпуса образован свободный от тепловой изоляции компенсационный участок, защищенный от намокания теплогидростойкой диафрагмой цилиндрической формы с припуском на амплитуду работы сильфона. Диафрагма закреплена на краях полиэтиленовой оболочки на компенсационном участке с помощью термоусадочной манжеты. Между корпусом и сильфоном, а также частью длинного патрубка имеется теплоизоляция в виде засыпки из мелкогранулированного вспененного пенополиуретана. Провода системы оперативно-дистанционного контроля расположены в металлической трубке, закрепленной с внутренней стороны корпуса.
Вышеуказанное техническое решение не позволяет обеспечивать защиту сильфонов от поперечных усилий и изгибающих моментов, возникающих при возможных прогибах трубопровода из-за просадки грунта или направляющих опор, а также при погрузочно-разгрузочных работах и монтаже. То есть, конструктивно, в соответствии с п. 5.2.1.3 ГОСТ 32935 внутри сильфонного компенсационного устройства должны быть предусмотрены направляющие опоры длиной не менее 2-х диаметров трубопровода и зазором не более 1 мм, чего нет в запатентованной конструкции.
В сильфонном компенсационном устройстве не предусмотрена возможность проверки герметичности крепления диафрагмы, невозможно утверждать о высоконадежной герметизации компенсирующего участка безопасного использования сильфонного компенсационного устройства в обводненных грунтах.
Проводники системы оперативно-дистанционного контроля в известном устройстве проложены внутри металлической трубки, что исключает возможность проведения контроля герметичности сильфона и сильфонном компенсационном устройстве в процессе его эксплуатации и противоречит требованию п. 5.2.1.10 ГОСТ 32935.
Имеется не теплоизолированный контакт металлического фланца поз. 8 и корпуса поз. 9 с полиэтиленовой оболочкой поз. 3, что может привести к ее расплавлению и разгерметизации через металлический мостик: патрубок-фланец-корпус при температуре теплоносителя свыше 120°С (предельная температура эксплуатации полиэтилена П-80). В то же время ГОСТ 30732 допускает эксплуатацию трубопроводов в ППУ изоляции при температуре до 150°С.
Так как гидроизоляция известного устройства малоэффективна в обводненных грунтах, то использование его невозможно или связано с определенным риском.
Техническим результатом заявляемого решения является повышение надежности устройства при эксплуатации трубопровода при повышенных температурах теплоносителя и в процессе поперечных и изгибающих усилий, возникающих при прогибах трубопровода за счет сохранения соосности патрубков компенсационного устройства путем введения направляющих опор в виде двух кожухов и сохранения высоты компенсационной зоны при одновременном уменьшении габаритов устройства.
Решаемая задача достигается тем, что сильфонное компенсационное устройство для бесканальной прокладки трубопровода с тепловой изоляцией, включающее металлический сильфон с приваренными к нему патрубками с тепловой изоляцией, который расположен в защитном стальном корпусе и снабжен фланцами, установленными перпендикулярно патрубкам, а также свободный от тепловой изоляции компенсационный участок, защищенный цилиндрической диафрагмой с припуском на амплитуду работы сильфона, причем диафрагма закреплена на краях компенсационного участка, а фланцы снабжены кабельными вводами для системы оперативно-дистанционного контроля, на которых расположен стальной корпус, выполненный из двух защитных кожухов, один из которых длиннее другого и внутри которых установлен подвижный направляющий патрубок, на котором через металлический хомут одним концом закреплена гибкая цилиндрическая диафрагма, а другой конец с помощью металлического хомута закреплен с краем внешней поверхности короткого кожуха, причем на поверхности защитных кожухов последовательно расположены тепловая изоляция, полиэтиленовая оболочка жестко закрытая обечайкой, термоусаживаемой полиэтиленовой муфтой с сальниковой набивкой так, что образует компенсационную зону для диафрагмы.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, где
Фиг. 1 - общий вид сильфонного компенсационного устройства.
Сильфонное компенсационное устройство включает в себя гибкий металлический сильфон 1 с приваренными к нему с обеих сторон присоединительными патрубками 2 и 3, покрытыми слоем тепловой изоляции 4 на расстоянии от сильфона до места установки фланцев 5 и 6, которые имеют отверстия для прокладки проводов системы оперативно дистанционного контроля 7 и установки кабельных вводов 8 и приварены с одной стороны к парубкам 2 и 3, к которым привариваются металлические защитные кожухи 9 и 10 соответственно, причем кожух 9 выполнен короче кожуха 10, имеющего в своем составе направляющий патрубок 11 расположенный в кожухе 9 с возможностью движения патрубка 11 внутри кожуха 9 и соединен с ним посредством гибкой цельной цилиндрической диафрагмы 12, и размещенной внутри компенсационного участка 22 и жестко закрепленной на внешней поверхности направляющего патрубка 11 хомутом 13 и внешней поверхности кожуха 9 хомутом 14, покрытого тонколистовой тепловой изоляцией 15 и поверх нее заключенного в полиэтиленовую оболочку 16, так же как и кожух 10, покрытый тепловой изоляцией 17 и поверх нее полиэтиленовой оболочкой 18, на которой жестко закреплена металлическая обечайка 19, полностью перекрывающая воздушное пространство над гибкой цельной диафрагмой 12 и частично полиэтиленовой оболочкой 16, сверху которой намотана сальниковая набивка 20 впритык к металлической обечайке 19, полностью покрытые полиэтиленовой оболочкой термоусаживаемой муфты 21, приваренной к оболочке 18.
Сильфонное компенсационное устройство работает следующим образом. При повышении температуры теплоносителя, протекающего по трубопроводу, в составе которого установлен данный сильфонный компенсатор, происходит тепловое расширение трубопровода, в следствие чего правая часть сильфонного компенсатора, состоящая из патрубка 3, фланца 6, кожуха 10, направляющего патрубка 11, теплоизоляции 17, оболочки 18, обечайки 19, термоусаживаемой муфты 21 и сальниковой набивки 20 движется навстречу левой части, состоящей из патрубка 2, фланца 6, кожуха 9, тонколистовой тепловой изоляции 15 и полиэтиленовой оболочки 16. В результате этих процессов сильфон 1 сжимается, направляющий патрубок 11 движется внутри кожуха 9, сохраняя соосность патрубков компенсационного устройства 2,3, в сторону фланца 8, а гибкая цельная цилиндрическая диафрагма 12 жестко прикрепленная к направляющему патрубку 11 с одной стороны хомутом 13 и хомутом 14 к краю кожуха 9 с другой стороны, например резиновая 0-92 Шор и размещенная внутри компенсационного участка 22 свободно движется за счет сохранения высоты компенсационной зоны, за счет своей гибкости перекатывается и сохраняет герметичность внутреннего пространства компенсатора, что в целом обеспечивает надежность работы заявленного устройства. При понижении температуры этот процесс происходит в обратном порядке.
Таким образом, в заявляемом техническом решении совокупность признаков позволяет обеспечить работу сильфонного компенсационного устройства в продольном направлении и ограничить в поперечном за счет применяемых в конструкции направляющих патрубков длиной не менее 2-х диаметров трубопровода и зазором не более 1 мм, а применение тонколистовой тепловой изоляции позволяет избежать прямого контакта металла с полиэтиленовой оболочкой и защитить ее от расплавления, а компенсационное устройство от разгерметизации.