КОМПЕНСИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЫЛЕГАЗОВОЗДУХОПРОВОДОВ

Полезная модель относится к области теплоэнергетики, а именно к устройствам, обеспечивающим герметичное, подвижное соединение пылегазовоздухопроводов в системах подачи горячего воздуха с температурой до +400°С и транспортирования аэрированной пылевоздушной смеси с содержанием абразивных частиц.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели является компенсирующее устройство для трубопроводов (ПМ №46554, МПК F16L 51/00). Данное компенсирующее устройство содержит связанные между собой телескопическим соединением две трубы, каждая из которых на конце имеет шаровое соединение. В корпусах телескопического и шаровых соединений установлены уплотнительные узлы, каждый из которых выполнен в виде, по меньшей мере, двух металлических колец, между которыми установлено, по меньшей мере, одно кольцо из терморасширенного графита, причем шаровые и телескопические соединения снабжены механизмом сжатия колец уплотнительных узлов в осевом направлении, выполненных в виде навинченной на корпус каждого из соединений накидной гайки.
Шаровые соединения обеспечивают угловые перемещения, а телескопическое - продольно-осевые. В совокупности компенсирующее устройство обеспечивает подвижное соединение участков трубопроводов в заданных пределах.
Недостатком этой конструкции является то, что применение механизма сжатия колец уплотнительных узлов в осевом направлении, выполненных в виде навинченной на корпус каждого из соединений накидной гайки, не представляется возможным на трубопроводах большого диаметра, а также конструкция данного компенсирующего устройства не позволяет пропускать через себя среду с содержанием абразивных частиц.
Технической задачей настоящей полезной модели является создание конструкции компенсирующего устройства, обеспечивающего возможность компенсации пространственных тепловых перемещений (деформаций) пылегазовоздухопроводов больших диаметров при подаче горячего воздуха, а
также воздушной среды с содержанием абразивных частиц, и при этом достаточно простого в изготовлении, сборке и эксплуатации.
Поставленная задача решается тем, что компенсирующее устройство для пылегазоводухопроводов, содержащее связанные между собой телескопическим соединением две трубы, каждая из которых снабжена шаровым соединением, при этом в телескопическом и шаровых соединениях установлены уплотнительные узлы, выполненные в виде, по меньшей мере, двух металлических колец, между которыми установлено, по меньшей мере, одно кольцо из эластичного уплотнительного материала, причем шаровые и телескопическое соединения снабжены механизмом сжатия колец уплотнительных узлов в осевом направлении, снабжено входным и выходным патрубками, на шаровых соединениях установлен дополнительный механизм сжатия, при этом механизмы сжатия выполнены в виде откидных болтов с гайками, расположенных в проушинах, равномерно закрепленных на внешней поверхности телескопического и шаровых соединений.
Кроме того, на внутренние поверхности компенсирующего устройства нанесен слой наплавки материала, стойкого к абразивному износу.
Кроме того, шаровое соединение выполнено в виде корпуса с уплотнительным узлом и внутренней сферической поверхностью, сочлененного с кольцом, имеющим форму шарового сегмента с расположенным на одном конце его внешней поверхности кольцевым вкладышем, при этом откидные болты с гайками расположены в проушинах, равномерно закрепленных на корпусе и кольцевом вкладыше.
Кроме того, проушины откидных болтов механизмов сжатия телескопического соединения закреплены на металлических кольцах последнего.
Кроме того, входные и выходные патрубки снабжены фланцами.
Трассировка газовоздухопроводов котла зачастую имеет пространственное положение с множеством гибов. В рабочем цикле оборудование и пылегазовоздухопроводы перемещаются в осевом, в боковом направлении, также имеют место угловые перемещения. Компенсация данных перемещений решается при помощи предлагаемого компенсирующего устройства, причем при компенсации угловых перемещений задействуются шаровые соединения, а при компенсации продольных перемещений происходит смещение вдоль цилиндрических поверхностей телескопического соединения.
При компенсации поперечных перемещений задействуются шаровые соединения и одновременно происходит смещение вдоль цилиндрических поверхностей телескопического соединения.
Принципиальная схема компенсирующего устройства и варианты его исполнения представлены на прилагаемых чертежах, где:
на фиг.1 показан общий вид компенсирующего устройства;
на фиг.2 - вид А на фиг.1;
на фиг.3 - вид Б на фиг.1;
на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1;
на фиг.5 показано шаровое соединение;
на фиг.6 показан вариант исполнения компенсирующего устройства для среды с абразивными частицами;
на фиг.7 показан вариант исполнения компенсирующего устройства с фланцевым присоединением;
на фиг.8 - выносной элемент I на фиг.7;
на фиг.9 - то же варианты использования крепежных изделий.
Компенсирующее устройство для пылегазовоздухопроводов состоит из левого шарового соединения 1, правого шарового соединения 2, телескопического соединения 3, уплотнительного узла 4 шарового соединения, уплотнительного узла 5 телескопического соединения, присоединительных входного патрубка 6 и выходного патрубка 7.
Шаровые соединения 1 и 2 состоят из цилиндроконического корпуса 8 с внутренней сферической поверхностью, сочлененного с кольцом 9, имеющим форму шарового сегмента, и расположенного на свободном конце его внешней поверхности кольцевого вкладыша 10. В кольцевой проточке корпуса 8 размещено кольцо 11 из эластичного уплотнительного материала, которое зажимается металлическим кольцом 12.
Шаровые соединения 1, 2 и уплотнительный узел 4 шарового соединения зажимаются механизмами сжатия 13, выполненными в виде откидных болтов 14 с гайками 15, шарнирно установленных в проушинах 16 и равномерно закрепленных на внешней цилиндрической поверхности корпуса 8, причем зажимное усилие механизма сжатия 13 обеспечивается за счет силового контакта гаек 15 с торцевыми поверхностями проушин 17, равномерно закрепленных на кольцевом вкладыше 10.
Телескопическое соединение 3 содержит телескопически связанные трубы 18 и 19, металлические кольца 20 и 21, расположенное между ними кольцо 22 из эластичного уплотнительного материала. Для обеспечения поджатия уплотнительного узла 5 телескопического соединения при сборке используется механизм сжатия 13, выполненный в виде откидных болтов 14 с гайками 15, шарнирно установленных в проушинах 16 и равномерно закрепленных на внешней цилиндрической поверхности металлического кольца 20, причем зажимное усилие механизма сжатия 13 обеспечивается за счет силового контакта гаек 15 с торцевыми поверхностями проушин 17, равномерно закрепленных на внешней цилиндрической поверхности металлического кольца 21.
Вариант исполнения компенсирующего устройства для среды с абразивными частицами дополнительно содержит слой 23 наплавки материала (от 3 до 4 мм), стойкого к абразивному износу, нанесенного на внутренние поверхности компенсирующего устройства. При этом наплавка наносится ручной дуговой сваркой, тип электрода Э-80Х4С ГОСТ 10051-75 (марки-13КН/ЛИВТ). Допускается применять другие типы электродов, применяемые для наплавки деталей, работающих в условиях абразивного износа.
Монтаж компенсирующего устройства осуществляют следующим образом:
В определенном месте пылегазовоздухопровода (далее - ПГВП) на стадии проектирования согласно расчетам на прочность и жесткость определяется участок ПГВП, где необходима установка компенсирующего устройства.
Шаровой сегмент 9 приваривают к трубе 18 телескопического узла 3 и затем вставляют в корпус 8, который закреплен на входном патрубке 6. Удержание шарового сегмента 9 в сборе с телескопическим узлом осуществляют кольцевым вкладышем 10 при помощи механизма сжатия 13, которое имеет возможность свободно перемещаться по шаровой траектории сегмента 9. Механизм сжатия 13 также служит для регулирования зазора между внутренней сферической поверхностью корпуса 8 и шаровым сегментом 9, который возникает при тепловом расширении. Механизм сжатия 13 приваривают к корпусу 8 и кольцевому вкладышу 10 равномерно по всей окружности (в данном случае в количестве 8 штук) и имеют возможность при помощи откидного болта освобождать кольцо поз.11 от корпуса поз.8 делая шаровой узел полностью разборным и соответственно ремонтно-пригодным.
Аналогично монтируют правое шаровое соединение 2, при этом цилиндроконический корпус 8 приваривают к трубе 19 телескопического узла 3, а шаровой сегмент 9 соответственно к выходному патрубку 7.
Вариант стыкового соединения: предварительно обработав кромки двух концов подсоединяемого ПГВП под сварку, производят установку и закрепление компенсирующего устройства при помощи стыковой сварки, с соблюдением требований действующих НТД, как правило, ручной дуговой сваркой по ГОСТ 9467-75.
Вариант фланцевого соединения: приварив фланцы 24 на входном 6 и выходном 7 патрубках, компенсирующее устройство соединяют ПГВП при помощи крепежных изделий 25 или 26, (например, болтов или стяжек с шайбами и гайками) и прокладочного материала. Затяжка крепежных изделий производится крест накрест, обеспечивая плотное соединение деталей, исключая перекос и коробление прокладочного материала, с усилием затяжки, определенным для каждого типа крепежного изделия.
Компенсирующее устройство для пылегазовоздухопроводов работает следующим образом: при подаче аэрированной пылегазовоэдушной смеси с содержанием абразивных частиц, которая всегда имеет высокую температуру и подается под давлением, предварительно зажатые уплотнительный узел 4 шарового соединения и уплотнительный узел 5 телескопического соединения обеспечивают герметичность соединений. При дальнейшем повышении температуры и прогреве конструкции за счет разницы коэффициентов линейных расширений составных деталей шаровых соединения 1, 2 и телескопического соединения 3 произойдет дополнительное обжатие уплотнительных металлических колец 12 и 20, что позволит обеспечить высокую степень герметичности подвижных соединений в рабочих условиях.
Слой 23 наплавки материала, стойкого к абразивному износу, предохраняет внутренние поверхности компенсирующего устройства от преждевременного износа, что увеличивает срок службы компенсирующего устройств.
При выключении подачи пылегазовоздушной смеси степень обжатия уплотнительных колец упадет, что также увеличивает срок службы компенсирующего устройств. В случае вынужденного перемещения одного из соединяемых трубопроводов шаровые и телескопическое соединения придут в движение и обеспечат герметичное, подвижное соединение трубопроводов,
транспортирующих пылегазовоздушную смесь. При этом при компенсации угловых перемещений задействуются шаровые соединения, при компенсации продольных перемещений происходит смещение вдоль цилиндрических поверхностей телескопического соединения, а при компенсации поперечных перемещений задействуются шаровые соединения и одновременно происходит смещение вдоль цилиндрических поверхностей телескопического соединения.
В процессе эксплуатации, ослабив гайки 15 и откинув откидные болты 14, можно легко разобрать компенсирующее устройство и при необходимости заменить уплотнительные узлы 4, 5 и кольцевые вкладыши 10.
Таким образом, использование предлагаемой полезной модели позволит компенсировать весь спектр возможных перемещений концов пылегазовоздухопровода относительно друг друга.
Компенсирующее устройство для пылегазовоздухопроводов надежно в работе, конструкция его проста, технологична в изготовлении и ремонтно-пригодна.