ТРУБОПРОВОДНЫЙ КОМПЕНСАТОР

Предлагаемое техническое решение предназначено для газо- и нефтепроводов, продуктопроводов и водоводов и может найти применение в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности при перекачивании жидкостей и газов, растворов, суспензий, эмульсий и сточных вод.
Известен компенсатор перемещения трубопровода, содержащий сильфон, ограничитель, расположенный снаружи сильфона и предназначенный для ограничения хода гофр сильфона вдоль его продольной оси, один конец которого установлен на входном патрубке сильфона, а другой конец со стороны выходного патрубка сильфона выполнен с возможностью обеспечения продольного и вращательного перемещения гофр сильфона посредством опорного элемента, закрепленного на упомянутом другом конце ограничителя, причем сильфон выполнен с, по меньшей мере, одной широкой гофрой, расположенной со стороны выходного патрубка, а ограничитель выполнен упругим и его опорный элемент кинематически связан с, по меньшей мере, одной упомянутой широкой гофрой (описание изобретения к патенту №2183297 СССР, F16L 51/02, F01N 7/08, 2002).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится снижение работоспособности компенсатора во времени из-за попадания и затвердевания внутри гофр сильфонов частиц, капель эмульсий и продуктов деструкции, возникающих при перекачивании гомогенных жидкостей и газов. Это ухудшает качество работы компенсаторов, предназначенных для компенсации линейных температурных деформаций.
Известен компенсатор для трубопроводов, содержащий волнообразный эластичный элемент и расположенные во впадинах этого элемента кольца, выполненные упругими, подковообразной формы с профилем, соответствующим профилю впадин волнообразного эластичного элемента. (Описание изобретения к авторскому свидетельству №177246 СССР, F16L 51/02, 1965).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится затвердевание частиц суспензий, капель эмульсий, продуктов деструкции перекачиваемых жидкостей или газов, забивающие со временем внутренние впадины компенсатора, что препятствует нормальной работе компенсатора при компенсации линейных температурных деформаций.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип является трубопроводный компенсатор с сильфоном, в гофрах которого установлены съемные армирующие кольца, выполненные из эластичного материала и охватываемые предохранительным кожухом, причем армирующие кольца контактируют один с другим в промежутках между гофрами и обжимаются предохранительным кожухом (описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №409051, F16L 51/02, 1974).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится заполнение гофр перекачиваемой жидкостью или газом, осаждение и затвердевание частиц, капель или продуктов деструкции в этих гофрах, что приводит к потере гофрами компенсатора свойства растягиваться или сжиматься под действием температурных деформаций, то есть ухудшению качества работы компенсатора.
Целью предлагаемой конструкции трубопроводного компенсатора является предупреждение образования отложений из частиц, капель эмульсии, продуктов деструкции перекачиваемой жидкости или газа внутри гофр.
Техническим результатом предлагаемой конструкции является повышение качества работы компенсатора при линейных температурных деформациях трубопровода.
Поставленный технический результат достигается тем, что в трубопроводном компенсаторе с сильфоном, содержащий армирующие кольца, выполненные из эластичного материала, при этом армирующие кольца установлены внутри гофр сильфона и над свободной поверхностью армирующих колец установлена гильза с наружным диаметром, равным внутреннему диаметру трубопровода, причем один конец гильзы жестко закреплен на входе компенсатора, а второй конец остается свободным.
Установка армирующих колец внутри гофр сильфона препятствует попаданию частиц, капель эмульсии, продуктов деструкции из перекачиваемой по трубопроводу жидкости или газа внутрь гофр, их затвердеванию в гофрах, что повышает эксплуатационные характеристики компенсатора в течение длительного периода работы, а значит и качество его работы при линейных температурных деформациях трубопровода.
Выполнение армирующих колец из эластичного материала, например пенопласта, губчатой резины или монтажной пены не увеличивает жесткость гофр сильфона, так как модуль упругости вышеназванных эластичных материалов значительно меньше модуля упругости стали, из которой изготавливают гофры сильфона, что повышает качество работы компенсатора при линейных температурных деформациях трубопровода.
Установка над свободной поверхностью армирующих колец в гофрах внутри сильфона гильзы препятствует осаждению и закреплению частиц, капель эмульсии или продуктов деструкции над свободной поверхностью колец эластичного материала, что увеличивает срок службы компенсатора, позволяет периодически очищать внутреннюю поверхность труб и гильзы абразивными материалами или специальными щетками без нарушения целостности эластичного материала в гофрах, что также способствует качественной эксплуатации трубопроводного компенсатора.
Выполнение гильзы с наружным диаметром равным внутреннему диаметру трубопровода уменьшает гидравлическое сопротивление компенсатора, нейтрализует возможные гидроудары при внезапных изменениях расхода перекачиваемой жидкости или газа и способствует повышению качества его эксплуатации.
Жесткое закрепление одного конца гильзы на входе трубопроводного компенсатора со свободным вторым концом позволяет постоянно закрывать свободную поверхность армирующих колец от взаимодействия с потоком перекачиваемой жидкости или газа, и сохранять при этом возможность упругой деформации гофр при температурных растяжениях или сжатиях по длине трубопровода, так как свободный конец гильзы при таких деформациях имеет возможность скользить вдоль внутренней поверхности трубопровода, это также способствует повышению качества эксплуатации трубопровода в условиях его температурных деформаций.
На фиг. представлен общий вид предлагаемой конструкции трубопроводного компенсатора.
Трубопроводный компенсатор состоит из одной или нескольких гофр 1 (на фиг. показано 3 гофры), присоединенных на свободных концах с помощью фланцевых соединений к трубопроводу 2, имеющему внутренний диаметр D. Внутри каждой гофры 1 установлены армирующие кольца 3, выполненные из эластичного материала. Над свободной поверхностью армирующих колец 3 внутри сильфона установлена гильза 4 с наружным диаметром d равным внутреннему диаметру D трубопровода 2. Один конец гильзы 4 жестко закреплен на входе компенсатора, а другой конец остается свободным.
Трубопроводный компенсатор работает следующим образом.
При увеличении температуры перекачиваемой жидкости или газа или увеличении температуры окружающего воздуха трубопровод 2 удлиняется, а гофры 1, компенсируя это удлинение, сжимаются. Так как внутри гофр 1 находятся армирующие кольца 3, выполненные из эластичного материала, то они вместе с гофрами сжимаются. Жесткое закрепление одного конца гильзы 4 на входе компенсатора при свободном втором ее конце позволяет при растяжении трубопровода 2 и сжатии при этом гофр 1 скользить свободному второму концу гильзы 4 вдоль внутренней поверхности трубопровода 2, не вызывая дополнительных напряжений в гофрах 1. При уменьшении температуры перекачиваемой жидкости или газа или уменьшении температуры окружающего воздуха длина трубопровода 2 уменьшается, гофры 1 вместе с армирующими кольцами 3, выполненными из эластичного материала, растягиваются, компенсируя тем самым деформацию сжатия трубопровода 2.
При перекачивании жидкости или газа по трубопроводу 2 они не взаимодействуют со свободной поверхностью армирующих колец 3, а взаимодействуют с внутренней поверхностью гильзы 4, а значит частицы или капли эмульсии, продукты деструкции оседают на внутренней поверхности гильзы 4 и при необходимости удаляются с нее как и с внутренней поверхности трубопровода 2, не разрушая эластичный материал армирующих колец 3. Кроме того, так как наружный диаметр d гильзы 4 равен внутреннему диаметру D трубопровода 2, то гильза 4 не создает дополнительно гидравлического сопротивления, особенно при изменениях расхода перекачиваемой жидкости или газа и возникающих в трубопроводе 2 гидроударов.
Таким образом, установка армирующих колец 3, выполненных из эластичного материала, в гофрах 1, а также установка над свободной поверхностью армирующих колец 3 гильзы 4 с наружным диаметром d, равным внутреннему диаметру D трубопровода 2, при жестком закреплении одного конца гильзы 4 на входе компенсатора и свободном втором конце позволяет предотвратить попадание частиц, капель эмульсии, продуктов деструкции перекачиваемой жидкости или газа внутрь гофр 1, их затвердеванию в гофрах 1 с потерей компенсатором рабочих свойств, связанных с температурными деформациями при изменении температуры перекачиваемой жидкости или газа или изменении температуры окружающего воздуха
Так как армирующие кольца 3 изготовлены из эластичных материалов типа пенополиуретана, пенопласта, губчатой резины или монтажной пены, то их несложно устанавливать внутри гофр 1 при снятой гильзе 4, а затем закрывать их свободную поверхность гильзой 4. Гильзу 4 с одного конца также несложно жестко закрепить с помощью фланцев на трубопроводе 2.
Предлагаемый трубопроводный компенсатор несложно изготовить путем реконструкции стандартных действующих компенсаторов.