КОМПЕНСАТОР ТРУБОПРОВОДА
PIPELINE EXPANSION JOINT

Изобретение относится к трубопроводному транспорту, в частности к устройствам компенсации температурных продольных и угловых изменений трубопроводов.
В настоящее время в конструкциях трубопроводов для соединения параллельных стволов применяются угловые П- и Z-образные компенсаторы, а также пространственные компенсаторы на их основе (Говядко Г.М. и др. Компенсаторы для трубопроводов. Справочник. СПб., Энергоатомиздат, 1993 г, стр.32-33), выполняемые, как правило, сварными из секторных отводов и прямых участков труб.
Этим компенсаторам присущи следующие недостатки:
- большие габариты;
- невысокая компенсирующая способность;
- необходимость оснащения компенсатора поддерживающими опорами.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату аналогом к заявленному техническому решению является компенсатор, предназначенный для соединения параллельных стволов трубопровода и компенсации температурных продольных и угловых изменений трубопровода, в виде составного колена из секторных трубчатых элементов, сваренных между собой, - так называемая «утка» (Высоцкая Н.Н. Технические развертки изделий из листового материала. Изд. 2-е., Л., Машиностроение, 1968 г, стр.174-177). Компенсатор состоит из нескольких промежуточных секторных элементов и двух концевых секторных элементов.
Недостатком этого решения является также невысокая компенсирующая способность компенсатора из-за плоской траектории его осевой линии, и, как следствие, второй недостаток этого компенсатора - малый рабочий ресурс.
Задачей заявленного изобретения является разработка конструкции компенсатора трубопровода, лишенной указанных недостатков аналога и прототипа.
Задача решается благодаря тому, что компенсатор трубопровода, предназначенный для соединения параллельных стволов трубопровода, содержащий два концевых секторных трубчатых элемента и несколько промежуточных секторных трубчатых элементов, соединенных последовательно между собой, согласно изобретению имеет пространственную форму в виде витой спирали, число витков спирали компенсатора N выбирается из ряда:
; ;  и т.д.,
где n - суммарное количество элементов компенсатора, а высота спирали компенсатора Н рассчитывается по формуле:
,
где В - расстояние между торцевыми плоскостями стволов трубопровода; S - расстояние между осями стволов трубопровода; Rc - радиус спирали компенсатора.
Указанная совокупность признаков является новой и обладает изобретательским уровнем так как: пространственная форма компенсатора в виде витой спирали обеспечивает его высокую компенсирующую способность; количество витков спирали выбирают из предложенного ряда, что позволяет достичь параллельности концевых элементов компенсатора; расчет высоты спирали по указанной формуле дает возможность точной стыковки компенсатора со стволами трубопровода.
Изобретение поясняется следующими чертежами, где:
на фиг.1 изображена 3D-модель компенсатора в составе трубопровода;
на фиг.2 изображены 3D-модели компенсаторов (варианты);
на фиг.3 изображена проекция компенсатора на плоскость, проходящую через оси концевых элементов;
на фиг.4 изображена проекция компенсатора на плоскость, перпендикулярную оси спирали компенсатора.
Компенсатор трубопровода состоит из двух концевых секторных трубчатых элементов 1 и нескольких промежуточных секторных трубчатых элементов 2, соединенных последовательно между собой (обозначение позиций смотри на фиг.3). Компенсатор может иметь соединительные фланцы (не показаны), если предусмотрено фланцевое соединение стволов трубопровода с компенсатором. Внешние грани 3 концевых элементов 1 имеют круговую форму, а оси этих элементов параллельны. Размеры компенсатора В, S, Н показаны на фиг.3.
Количество промежуточных секторных элементов 2 выбирается произвольно исходя из конструктивных и технологических соображений.
Траектория осевой линии компенсатора ломаная спиральная. Центры торцевых граней всех элементов компенсатора лежат на винтовой спирали радиусом Rc (фиг.4). Спиральная геометрия компенсатора определяет более высокую компенсирующую способность его по сравнению с компенсаторами, имеющими плоскую траекторию осевой линии. Это же определяет более высокую прочность компенсатора и его повышенный рабочий ресурс.
Работа предложенного компенсатора основана на изменении его размеров при температурных колебаниях и гидравлических ударах в трубопроводе за счет пружинения спирального тела компенсатора.
Таким образом, применение компенсатора предлагаемого вида дает возможность осуществлять компенсацию объемных изменений трубопровода меньшим количеством компенсаторов на протяжении трубопровода и приводит к повышению эксплуатационной надежности как самого компенсатора, так и всего трубопровода в целом.