КОМПЕНСАТОР

Известен компенсатор, состоящий из фланцев, цилиндрического корпуса, охватывающую переходную гильзу, выполненную из материала с коэффициентом удельного теплового расширения большим, чем у материала корпуса, причем свободный конец переходной гильзы имеет внешний диаметр меньший, чем внутренний диаметр корпуса для обеспечения герметизации корпуса при нагревании (патент РФ №68639 «Термоуплотняемый компенсатор»), взятый за прототип.
Тепловое расширение трубопровода с учетом изменения сил трения о грунт поверхности трубопровода от состояния грунта, изоляции трубопровода (при подземной прокладке трубопровода), состояния опор (при прокладке на опорах) рассчитать с достаточной точностью практически невозможно. Допустим, перекачка ведется при более низкой температуре (холодное время суток, года), нежели принятое при расчете кольцевого зазора. Тогда, при подаче пара с фиксированной температурой, зазор из-за расширения гильзы и других элементов компенсатора будет уменьшаться, но не станет равным нулю, и пар, а также перекачиваемая в последующем высоковязкая неньютоновская жидкость будут попадать в полость линзы, застывая (а пар превращаясь в конденсат или лед) после прекращения перекачки с последующей продувкой паром. По мере заполнения полости линзы 2 перекачиваемым продуктом (конденсатом) и его затвердевании (образования льда) пар, при предпусковой продувке, не сможет попасть в полость линзы и прогреть компенсатор.
При более положительной температуре окружающей среды по сравнению с расчетной, трубопровод 7 будет находиться в расширенном состоянии, что приведет к уменьшению предпусковой величины кольцевого зазора. При продувке паром с фиксированной температурой и равной температуре перекачиваемой высоковязкой неньютоновской жидкости будет происходить расширение гильзы на расчетную величину, в результате чего произойдет заклинивание с возможной деформацией гильзы 4 с последующим несовпадением осей гильзы 4 и корпуса 1, что приведет к нарушению герметичности (перекосу) их сопряжения.
Т.е. компенсатор-прототип может безотказно работать только несколько циклов до заполнения нижней части линзы высоковязкой неньютоновской жидкостью или конденсатом (льдом) продуваемого пара при несовпадении расчетной температуры с температурой окружающей среды.
К нарушению герметичности сопряжения гильзы 4 и корпуса 1 будет приводить также несоосное расширение трубопровода, проложенного в просадочных, а также подвижных грунтах, какими являются в общем-то все насыщенные влагой грунты при весеннем оттаивании.
Цель полезной модели - обеспечение длительной безотказной работы компенсатора при перекачке высоковязких неньютоновских жидкостей при любых температурах окружающей среды.
Цель достигается компенсатором, состоящим из фланцев, линзового корпуса, охватывающую переходную гильзу, отличающимся тем, что переходная гильза выполнена из сильфона с небольшими по высоте гофрами с законцовками, к которым приварены фланцы и линзовый корпус.
Полезная модель поясняется фиг. и состоит из фланцев 1, линзового корпуса 2, переходной гильзы из сильфона с гофрами 3 и законцовок 4.
Сильфон даже с небольшими гофрами будет обладать достаточной гибкостью, чтобы совместно с линзовым корпусом компенсировать тепловое расширение трубопровода.
При охлаждении трубопровода высота гофров и их количество будут достаточными для растяжения переходной гильзы.
Т.к. высота гофров будет небольшой, то при предварительной продувке паром (как и в прототипе) застывшая высоковязкая неньютоновская жидкость или конденсат (лед) снизит вязкость (растает), а переходная гильза восстановит свои гибкие свойства.
Сильфоны с мелкими гофрами выпускают отечественной и зарубежной промышленностью из тонкостенной антикоррозионной нержавеющей стали (Гибкие трубопроводы: Каталог/Сост.: И.М.Глинкин, А.И.Вахитов, И.А.Макаров. - 2-е изд., доп. - Уфа, 2001. - 39 с.).
С целью повышения рабочего давления их изготавливают многослойными, а также усиливают пружинами, уложенными во впадины гофров, и таким образом удается повысить рабочее давление многослойных усиленных пружинами гофров до 25 МПа, что является вполне приемлемым почти для всех областей науки и техники.
Принцип работы компенсатора следующий.
Перед перекачкой высоковязкой неньютоновской жидкости производят продувку паром трубопровода, в результате чего застывшая в гофрах от предыдущей перекачки жидкость (лед) снизит свою вязкость (растает), а переходная гильза восстановит свою гибкость. После перекачки высоковязкой неньютоновской жидкости производят продувку паром трубопровода, в результате чего часть перекачиваемой жидкости выносится из переходной гильзы, а пар конденсируется в гофрах. В связи с тем, что высота гофров небольшая, то при предварительной продувке паром в последующем цикле перекачки часть перекачиваемой жидкости и конденсат вынесутся из гильзы, переходная гильза восстановит свою гибкость и компенсатор «включится» в работу. Количество остающейся в гофрах перекачиваемой жидкости и конденсата со временем стабилизируется, а время продувки компенсатора паром будет достаточным для восстановления его работоспособности.