СИЛЬФОН

Полезная модель относится к области строительства тепловых сетей, где используются сильфоны (сильфонные компенсаторы) для компенсации тепловых расширений на участках трубопроводов при монтаже и эксплуатации системы с температурными колебаниями теплоносителя.
По патенту РФ №2173804 от 20.09.2001 известен сильфон для компенсации температурных колебаний и гашения вибрации трубопровода. Корпус сильфона выполнен из узких гофр и, по меньшей мере, одной широкой гофры. Стенки гофр сопряжены между собой выпуклыми и вогнутыми поверхностями соответственно. Выпуклые поверхности и вогнутые поверхности выполнены в продольном сечении корпуса в виде полуокружностей.
Сильфон в соответствии с патентом РФ №2173804 обеспечивает повышение качества и технико-эксплуатационных показателей при работе сильфона в условиях осевой неустойчивости и при наличии внутреннего давления.
Известно применение сильфонов (сильфонных компенсаторов) в тепловых сетях, представляющих собой гофры, выполненные одинаковой ширины с перпендикулярными стенками, соединенными между собой радиусными поверхностями (http://www.internet-law.ru/gosts/gost/9923/ ГОСТ Р 50619-93 «Сильфоны компенсаторные многослойные металлические. Типы, общие технические требования»).
Известен также сильфон в соответствии с ГОСТ 22743-85, где Lo - длина сильфона (наибольшее расстояние между крайними точками торцов не нагруженного сильфона в направлении параллельном его оси), угол β - угол конусности конического сильфона, α - угол наклона стенки гофр сильфона (угол между касательной к стенке гофра и плоскостью перпендикулярной к оси сильфона).
Указанная конструкция сильфона с приведенной в ГОСТ геометрией гофр не позволяет эффективно использовать сильфон в условиях стартового периода работы компенсатора в тепловых сетях, где требуется компенсировать максимальные тепловые расширения.
Технической проблемой, на решение которой направлена разработанная конструкция является разработка сильфона с треугольной формой гофр, которая будет работать на сжатие за счет максимального использования его технических возможностей в условиях стартового периода работы компенсатора в тепловой сети, где требуется компенсировать максимальные тепловые расширения с последующими колебаниями температуры теплоносителя.
Технический результат заключается в повышении компенсирующей способности сильфона в условиях стартового периода работы сильфона.
раст
Сильфон выполнен в виде гофр с треугольной формой со стенками, соединенными между собой радиусными поверхностями в продольном сечении. Гофры выполнены в продольном сечении треугольной формы, при этом стенки гофр образуют между собой угол β в пределах от 10 до 50°, а длину разработанного сильфона L определяют по формуле:
раcт
раст
L=Lo+0,9×λ,
где Lo - длина сильфона;
раст
λ - ход сильфона на растяжение от нейтрального положения.
Где 0,9 это 10% коэффициент запаса осевого хода на растяжение в случае аварийного остывания трубопровода ниже температуры монтажа.
раст
На фиг. 1 представлен общий вид заявляемого сильфона с треугольной формой гофры, где L - длина разработанного сильфона, β - угол между стенками гофр.
На фиг. 2 представлен общий вид сильфона используемого в работе теплосети по ГОСТ 22743-85, где
Lo - длина сильфона;
раст
L - ход сильфона на растяжение от нейтрального положения.
На фиг. 3 представлен общий вид сжатого сильфона с гофрами по ГОСТ 22743-85,
где Lo - длина сильфона;
сжат
L - длина сжатого сильфона;
сжат
λ - ход сильфона на сжатие от нейтрального положения.
раст
Пример расчета длины разработанного сильфона L для трубопровода DN500 PN2,5.
раст
o
н
При использовании трубопровода DN500 PN2,5 используется сильфон с геометрией гофр по ГОСТ 22743-85 (все параметры сильфона берутся из чертежей изготовителя) и следующими параметрами (шаг гофр t=40 мм, количество гофр n - 10, λ - максимальный ход сильфона на растяжение - 100 мм, L - длина сильфона равна 430 мм, r=6,5 мм - радиус наружной гафры.
Расчет длины заявляемого сильфона для трубопровода DN500 PN2,5
раст
L определяется по формуле:
раст
o
раст
L=L+0.9×λ=430+0.9×100=520 мм.
сжат
Разработанный сильфон устанавливается в части трубопровода в холодном состоянии, после запуска системы теплоноситель нагревается до расчетной температуры, сильфон сжимается на величину λ. При уменьшении температуры трубопровод будет укорачиваться, сильфон будет растягиваться на расчетную величину и так будут происходить колебания температуры теплоносителя и соответствующие им колебания деформации длины сильфона. При охлаждении теплоносителя до монтажной температуры сильфон придет в исходное состояние.
Разработанная конструкция сильфона, где требуется компенсировать максимальные тепловые расширения при разогреве в условиях стартового периода работы компенсатора в тепловой сети до максимальной температуры эксплуатации с последующими колебаниями температуры теплоносителя, обеспечивает полное использование 90% компенсирующей способности сильфона на сжатие.