ВТУЛОЧНЫЙ КОМПЕНСАТОР

Заявляемая полезная модель относится к компенсационным устройствам трубопроводов и аппаратов, работающих под давлением, и предназначена для обеспечения упрощения монтажа и демонтажа запорно-регулирующей арматуры, замены прокладок и т.д.
Известны компенсаторы - [патент US №2481472, кл. 285-225, опублик.1948; авт. свид. SU №139886; патент RU №2122148].
Однако они характеризуются сравнительно невысоким максимально допустимым рабочим давлением и высокой металлоемкостью.
Известно также компенсационное устройство [патент Чехословакии 122998, кл. F 16 L 51/02, 1959], содержащее эластичную резиновую трубу с фланцами, с двумя ободами жесткого крепления, охватывающими цилиндрические части резиновой трубы, внешние торцы которых соединены с опорными кольцами, а внутренние торцы, расположенные у фальца растяжения, имеют кольцевую отбортовку или усиливаются кольцами из пруткового материала. Фланцы резиновой эластичной трубы, опорные кольца и фланцы трубопровода жестко скреплены на шпильках с гайками.
Недостатки данного технического решения заключаются в том, что конструкция не обеспечивает жесткости компенсатора в планово-высотной ее ориентации, ободы жесткого крепления не защищают фальцевую часть от механических повреждений и атмосферных воздействий, компенсационное устройство легко доступно для умышленных повреждений, что приводит к быстрой изнашиваемости компенсатора в целом. Фальцевая часть компенсатора испытывает значительное неравномерное радиальное расширение под давлением и создает условия гидравлического удара, а это приводит к быстрому износу компенсатора и трубопровода в целом и к разрывам по стыкам трубопровода.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является втулочный компенсатор - [патент RU №2083907]. Он состоит из эластичной резиновой
втулки, которая по всей длине имеет форму цилиндра с фланцами на концах. Компенсатор имеет ободы жесткого крепления, выполненные в виде кожуха, закрывающего всю наружную поверхность втулки. Кожух состоит из двух телескопических входящих друг в друга труб своими смежными внутренними торцами. Эластичная резиновая втулка в зоне большого диаметра трубы кожуха снабжена пружиной, нанизанной на втулку или выполнена в цельнолитом исполнении с армированной пружиной вместо нанизанной поверх втулки, образуя компенсирующую часть эластичной резиновой части трубы втулки между фланцем втулки и внутренней торцевой гранью труб меньшего диаметра кожуха. Кожух из труб выполнен из металла или пластмассы из термостойких компонентов, защищающих от возгорания, температурных воздействий и химических реагентов. Опорные кольца кожуха и фланцы трубопровода зажимают фланцы эластичной резиновой втулки при скреплении шпильками с гайками. Конструкция втулочного компенсатора с кожухом и пружиной, нанизанной на втулку также, как и вариант втулочного компенсатора с кожухом с армированной эластичной резиновой частью трубы втулки, выполненной в цельнолитом исполнении пружиной, позволяет рассеять сосредоточенный гидравлический удар на армированную длину эластичной резиновой втулки и в целом всего трубопровода, устраняет недостатки в планово-высотной ориентации трубопровода по длине компенсатора за счет жесткости последнего. Устраняется воздействие атмосферных и химических реагентов, механических повреждений, в том числе и умышленных, за счет ограждения кожухом эластичной резиновой втулки, устраняются чрезмерные радиальные расширения в компенсирующей части втулки за счет пружины. Это позволяет продлить срок службы компенсатора и трубопровода в целом, сокращаются эксплуатационные расходы на замену втулок компенсаторов. Сборка втулочного компенсатора производится предварительно в цехах по диаметрам проектируемых трубопроводов. Монтаж трубопровода ведется обычным путем с одновременной установкой компенсатора с помощью скрепления фланцев кожуха с фланцами трубопровода со стяжкой вместо прокладки резиновых фланцев эластичной резиновой втулки. Разметка и изготовление отверстий фланцев трубопровода, кожуха и фланцев втулки выполняются в
цехах подготовки к сборке трубопровода компенсаторов. Подготовленный трубопровод вместе с втулочными компенсаторами спрессовывается и принимается к эксплуатации.
Однако у данного технического решения остались следующие недостатки: относительно большие габариты, наличие некомпенсирующей части резиновой трубы; невозможность работы под вакуумом из-за наличия неармированной части резиновой трубы. Из-за отсутствия ограничителя перемещения фланцев при неправильной установке возможен разрыв эластичной резиновой трубки. Из-за невысоких технических прочности и выносливости резины остается возможность работы только при низком рабочем давлении.
Задачей заявляемой полезной модели является возможность работы в широком диапазоне высоких рабочих давлений при упрочнении конструкции и уменьшении длины компенсатора.
Сущность полезной модели заключается в том, что во втулочном компенсаторе, имеющем втулку в виде горизонтально ориентированного цилиндра, крепежные элементы, ободы жесткого крепления, выполненные в виде кожуха из двух частей, охватывающих цилиндрическую часть втулки, части кожуха представляют собой два массивных круглых тела, одно из которых со стороны магистрального трубопровода выполнено в виде толстостенного кольца, второе - в виде полого толстостенного вытянутого цилиндра, в теле которых с внутренней стороны выполнены проточки, в одной из которых помещен элемент уплотнения, и каждая из частей кожуха - левая и правая выполнена по типу фланцевого соединения с возможностью прочного контакта их между собой крепежными элементами, протяженность втулки превышает протяженность кожуха, со стороны трубопровода обеспечивая выход части втулки за торцевую часть кожуха - фланца с возможностью прочного присоединения к магистральному трубопроводу, а на внешней цилиндрической стороне втулки выполнен выступ, расположенный в центральной части ее и ориентированный перпендикулярно горизонтальной оси втулки, причем ответной частью для выступа втулки служит вторая проточка, расположенная с внутренней стороны второй части кожуха - фланца с шириной, определяемой заданной величиной линейной
компенсации и обеспечивающей заход в нее выступа, а втулка выполнена металлической. Кроме того, втулочный компенсатор имеет стопорное кольцо и защитные кольца, положение последних обеспечено третьей и четвертой проточками в частях корпуса - фланцах.
Техническим результатом заявляемого втулочного компенсатора является долговечность, снижение трудоемкости монтажа и демонтажа запорно-регулирующей арматуры на трубопроводах, а также возможность установки данного устройства на трубопроводы с высокими рабочими давлениями - до 32 МПа и выше, работа как при вакууме, так и под избыточным давлением. Отсутствие удачных конструкций фланцевых компенсаторов линейных перемещений частей газопроводов, трубопроводов и механизмов, работающих с высокими давлениями, позволяет считать данное решение оригинальным. Это объясняется прежним опытом авторов, конструировавших ранее другие разные фланцевые устройства и способных поэтому решить поставленную задачу. Значительное упрочнение заявляемой конструкции обеспечило полезной модели не просто массивность конструкции, а - ее надежность за счет отсутствия прогиба частей втулочного компенсатора в отличие от наиболее близкого аналога, где это не исключается, поскольку в нем были использованы тонкостенные трубы. Ненадежность резиновой втулки у наиболее близкого аналога также неприемлема на высоких давлениях из-за возможного разрыва. В заявляемом устройстве не просто произошла замена непрочной резиновой втулки на более прочную металлическую, а разработан механизм замены применительно к выполнению этого конструктивного замысла и механизм укрепления ее в надежном кожухе.
Заявляемое решение поясняется с помощью Фиг.1, на которой - поперечный разрез заявляемой конструкции, где позициями 1-11 показаны:
1 - втулка,
2 - выступ втулки,
3, 9 - первая и вторая, левая и правая части кожуха,
4 - элемент для уплотнения - круглое резиновое кольцо, манжета или др.,
5, 7 - кольца защитные,
6 - кольцо стопорное,
8 - фланец запорно-регулирующей арматуры,
10 - шпильки,
11 - гайка.
Заявляемое устройство содержит втулку 1, представляющую из себя цилиндрическую полую трубку с выступом 2, упирающимся в первую часть кожуха 3, которая представляет из себя кольцо, имеющее центральное отверстие для перемещения втулки 1, и крепежные отверстия. Во второй части кожуха 9, представляющей из себя кольцо, также имеются два центральных, соосно расположенных отверстия для перемещения в нем втулки 1. Внутри этой части кожуха 9 установлены элемент для уплотнения 4 и кольцо защитное 5. Наружная поверхность втулки имеет канавку под кольцо стопорное 6, которое фиксирует часть кожуха 3 в крайнем левом положении. Внутри первой части кожуха 3 установлено защитное кольцо 7. Защитное кольцо 5 защищает элемент для уплотнения 4 от воздействия механических частиц, содержащихся в транспортируемой среде, а кольцо защитное 7 - от пыли и грязи из окружающей среды. Элемент для уплотнения 4 служит уплотнителем втулки 1. Кожух в части 3 имеет отверстия для соединения со второй частью кожуха 9 и с фланцем запорно-регулирующей арматуры 8 с помощью шпилек 10 с гайками 11.
При эксплуатации заявляемого втулочного компенсатора в сети промышленного газопровода он присоединяется первой частью кожуха 3 к фланцу запорно-регулирующей арматуры 8 с помощью шпилек 10, а втулка 1, которая находится в крайнем левом положении, приваривается к трубопроводу. При необходимости демонтажа арматуры крепежное соединение - шпилька 10 и гайка 11 разбирается, снимается стопорное кольцо 6 и сдвигается первая часть кожуха 3 влево до упора. В результате чего между частью кожуха 9 и арматурой образуется зазор, что позволяет снять арматуру без отжима фланцев запорно-регулирующей арматуры 8 с помощью дополнительных механизмов. Это значительно упрощает и облегчает демонтаж арматуры. В качестве элемента 4 для уплотнения могут быть использованы резиновые кольца круглого сечения, резиновые манжеты для гидравлических или пневматических устройств. В
качестве защитных колец 5, 7 могут быть использованы сальниковые войлочные кольца, резиновые грязесъемные кольца и др.
Описанный втулочный компенсатор собран в цехах завода «Газпроммаш» - г.Саратов, апробирован в условиях эксплуатации при 32 МПа с успешным результатом. При других, более совершенных уплотнителях по материалу, апробация устройств продолжается с целью расширения диапазона в сторону более высоких давлений.