КОМПЕНСАТОР ИЗМЕНЕНИЙ ДЛИНЫ ТРУБОПРОВОДА

Полезная модель относится к устройствам для компенсации перемещений в осевом направлении полипропиленовых или металлических трубопроводов и может быть использована в гидравлических и пневматических системах при транспортировке по ним жидкостей и газов. В частности, компенсаторы для систем отопления и водоснабжения предназначены для того, чтобы воспринять и компенсировать осевые перемещения полипропиленовых или металлических трубопроводов, вызванных температурными перепадами в них, что, в результате, позволяет сберечь от повреждений эти трубопроводы и, соответственно, снизить эксплуатационные расходы и увеличить срок их службы.
Известно изобретение «Компенсатор сдвигово-поворотных перемещений» по заявке РФ №2005111008. Этот компенсатор содержит сильфон с концевыми патрубками и тягу в виде круглого гибко-упругого стержня, жестко соединенного с концевыми патрубками. Стержень установлен внутри сильфона, причем продольная ось стержня совпадает с продольной осью сильфона. На концах стержня установлены втулки с радиальными ребрами, которые жестко соединены с концевыми патрубками компенсатора, а втулки жестко взаимодействуют с концами стержня с возможностью продольного перемещения.
К недостаткам этого изобретения относятся отсутствие защиты сильфона от внешних воздействий при обслуживании и ремонте трубопровода, которые могут вызывать повреждение сильфона и выход его из за этого из строя. Кроме того, недостатком компенсатора является отсутствие защиты внутренней поверхности гофр сильфона от отложения в них загрязнений из транспортируемых через него жидкости или газа, что ухудшает работу сильфона. К недостаткам конструкции сильфона по этому изобретению также следует отнести установку внутри сильфона круглого гибко-упругого стержня, концы которого закреплены во втулках с радиальными ребрами, жестко соединенными с концевыми патрубками компенсатора, а втулки при этом жестко взаимодействуют с концами стержня с возможностью продольного перемещения. Установка внутри сильфона стержня и втулок с радиальными ребрами вызывает увеличение гидравлического сопротивления проходу жидкости или газа и ведет к потере давления.
Также известно изобретение «Компенсатор перемещений трубопровода» по патенту РФ №2146786, содержащий сильфон, переходники, фланцы и защитный цилиндр от внешних воздействий на сильфон. При этом защитный цилиндр закреплен с одной стороны на одном из переходников, а на другом переходнике и противолежащей ему стенке цилиндра установлен опорный элемент для ограничения угловых и осевых перемещений сильфона. Фланцы в этом устройстве выполнены в виде подшипников скольжения для компенсации угловых смещений сильфона, а опорный элемент ограничивает перемещение сильфона в осевом направлении.
Недостатком этого изобретения являются относительная сложность и громоздкость конструкции, вызванная наличием фланцев, выполненных в виде подшипников скольжения, а также отсутствие защиты внутренних поверхностей гофр сильфона от отложения в них загрязнений из транспортируемых через компенсатор жидкости или газа, что ухудшает работу сильфона.
Кроме того, известна полезная модель «Компенсатор сильфонный» по патенту РФ №97799, принимаемая нами за прототип. В соответствии с патентом компенсатор содержит сильфон, который соединен с обеих сторон с наконечниками, при этом компенсатор снабжен внешним и внутренним защитными экранами. С одной стороны сильфон герметично соединен с первым из наконечников, внешним и внутренним защитными экранами. При этом один конец внутреннего экрана выполнен с развальцовкой для более плотного прилегания к первому наконечнику в процессе сборки. С другой стороны сильфон герметично соединен со вторым наконечником, образуя демпфирующее устройство, а внешний экран выполнен с пазом, в который входит выступ, выполненный на втором наконечнике, что позволяет ограничить перемещение второго наконечника относительно внешнего экрана. Кроме того, первый и второй наконечники, в соответствии с патентом, должны быть выполнены сужающимися под углом от 5° до 40°.
Полезная модель «Компенсатор сильфонный» по патенту РФ №97799, принимаемая нами за прототип, хотя и включает в себя такие полезные элементы, как внешний и внутренний защитные экраны, тем не менее, не лишена недостатков. К ним следует отнести относительную сложность конструкции, в том числе необходимость развальцовки конца внутреннего экрана перед сваркой для более плотного прилегания к сопрягаемому элементу компенсатора в процессе его сборки, что усложняет изготовление компенсатора, а также выполнение первого наконечника сужающимся под углом от 5° до 40°, что приводит к увеличению поперечного размера компенсатора.
Технической задачей, поставленной перед созданием настоящей полезной модели, являлось создание конструкции компенсатора изменений длины полипропиленового или металлического трубопровода, простого в изготовлении, компактного и надежного в работе.
Поставленная задача решена предлагаемой в качестве полезной модели конструкцией компенсатора изменений длины полипропиленового или металлического трубопровода. Компенсатор включает в себя два наконечника, внешний кожух и внутренний экран, выполненные в виде цилиндров, а также сильфон и ограничитель перемещений сильфона в осевом направлении. Внутренний экран выполнен с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру трубопровода, в разъем которого устанавливают компенсатор. Сильфон герметично соединен с обеих сторон с наконечниками, предназначенными для установки компенсатора в разъем трубопровода. Снаружи сильфона размещен внешний кожух, защищающий сильфон от повреждений из-за внешних воздействий при обслуживании и ремонте трубопровода. Внутри сильфона установлен экран, защищающий внутреннюю поверхность гофр сильфона от отложения в них загрязнений. При этом внешний кожух и внутренний экран соединены с наконечником с напорной стороны компенсатора и установлены с зазорами относительно сильфона. Кроме того, внешний кожух установлен с зазором относительно наружной поверхности второго наконечника, а внутренний экран с зазором относительно внутренней поверхности второго наконечника. Цилиндрические части наружной и внутренней поверхностей второго наконечника выполнены с длиной, не меньшей допустимой величины перемещений сильфона в осевом направлении. Помимо прочего, во втором наконечнике закреплен выступающий из него ограничитель перемещений сильфона в осевом направлении, который входит в продольный паз, выполненный во внешнем кожухе. При этом размеры паза обеспечивают возможность свободного перемещения в нем ограничителя на допустимую величину перемещений сильфона в осевом направлении.
Конкретный вариант исполнения предлагаемого компенсатора изменений длины трубопровода поясняется прилагаемым чертежом на фиг. 1. Компенсатор состоит из сильфона 8, внутреннего экрана 2, внешнего кожуха 9, наконечников 7 и 10. В пазу 3 во внешнем кожухе 9 размещен ограничитель 4, выступающий из наконечника 7. Сильфон 8 с обеих сторон герметично соединен с наконечниками 7 и 10. Внешний кожух 9 и внутренний экран 2 соединены с наконечником 10 и установлены с зазорами относительно сильфона 8 и наконечника 7. Длина цилиндрической части наружной и внутренней поверхностей наконечника 7 обеспечивает возможность свободного перемещения внешнего кожуха 9 по наружной поверхности наконечника 7 и свободного перемещения внутреннего экрана 2 по внутренней поверхности наконечника 7 на допустимую величину перемещений сильфона 8 в осевом направлении. Размеры паза 3 обеспечивают возможность свободного перемещения в нем ограничителя 4 на допустимую величину перемещений сильфона 8 в осевом направлении.
Все элементы компенсатора могут быть выполнены из нержавеющей стали или из других инертных материалов, не вступающих во взаимодействие с питьевой водой. При этом выполнение всех элементов компенсатора из нержавеющей стали обеспечивает длительный срок его эксплуатации. Ограничитель 4 перемещений сильфона 8 в осевом направлении для простоты может быть выполнен в виде штифта. Наружные поверхности 1 и 5 торцовых частей наконечников 10 и 7 выполнены «под ключ» для удобства установки компенсатора в разъем трубопровода. Установка компенсатора в разъем трубопровода может быть для обеспечения компактности компенсатора выполнена путем резьбового соединения с использованием внутренней резьбы 6 и 11 в концевых частях наконечников 7 и 10 и соответствующей наружной резьбы на соединяемых концах трубопровода.
Технический результат, получаемый при изготовлении и эксплуатации компенсатора изменений длины трубопровода, заключается в простоте его изготовления и компактности, обеспечиваемых за счет выполнения в виде цилиндров обоих наконечников, внешнего кожуха и внутреннего экрана и выполнения ограничителя перемещений сильфона в виде штифта, а также за счет резьбового соединения наконечников компенсатора с соединяемыми концами трубопровода. Кроме того, технический результат заключается в обеспечении надежности работы компенсатора, достигаемой за счет установки наружного кожуха, защищающего сильфон от повреждений из-за внешних воздействий при обслуживании и ремонте трубопровода, и внутреннего экрана, защищающего внутреннюю поверхность гофр сильфона от отложения в них загрязнений, а также за счет минимизации гидравлического сопротивления и потерь давления в компенсаторе, благодаря выполнению внутреннего экрана с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру трубопровода, в разъем которого устанавливают компенсатор, и, помимо выше указанного, за счет выполнения всех элементов компенсатора из нержавеющей стали или из других инертных материалов, не вступающих во взаимодействие с питьевой водой.
Для проверки практической применимости предлагаемого компенсатора изменений длины трубопровода изготовлена опытная партия этих компенсаторов. Компенсаторы были протестированы в независимой лаборатории Санкт-Петербургского Политехнического Университета и установлены в жилых домах в разъемы полипропиленовых трубопроводов в системах отопления и водоснабжения. В течение более года эксплуатации к работе компенсаторов не было никаких замечаний.
Проведенная проверка работы компенсатора изменений длины трубопровода подтвердила его работоспособность и возможность его установки в разъемы полипропиленовых и тем более в разъемы металлических трубопроводов в системах отопления и водоснабжения, в том числе и в жилых домах.