СИЛЬФОННЫЙ КОМПЕНСАТОР

Заявляемый объект относится к трубопроводной арматуре и может быть использован в системах гидропроводов, транспортирующих агрессивные и абразивные среды.
Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому объекту является выбранный в качестве прототипа многослойный сильфонный компенсатор, содержащий несколько слоев гофрированных оболочек с кольцевыми гофрами на боковой поверхности. К гофрированным оболочкам посредством сварки присоединена соединительная арматура. Причем внутренний слой сильфона, находящийся в контакте с окислительной средой высокой температуры и давления, выполнен толще других слоев и выполнен из хромоникелевого сплава с содержанием никеля не менее 70%, а другие слои - из нержавеющей стали. При этом внутренний слой в 2-3 раза толще каждого слоя из нержавеющей стали (патент RU №2272954, F16L 51/02 (2018), Опубликовано: 27.03.2006, Бюл. №9).
У заявляемого объекта и прототипа совпадают следующие существенные признаки. Оба сильфонных компенсатора содержат оболочку с кольцевыми гофрами на боковой поверхности и соединительную арматуру.
Анализ технических свойств прототипа, обусловленных его признаками, показывает, что получению ожидаемого технического результата, при использовании прототипа, препятствуют следующие причины. Выполнение сильфонного компенсатора из нескольких слоев высокопрочных сталей разной толщины целесообразно при контакте внутреннего слоя сильфона с агрессивной средой высокой температуры и давления, но усложняет конструкцию сильфонного компенсатора и способствует увеличению его жесткости при защите внутренних поверхностей сильфонного компенсатора от агрессивного абразивного воздействия прокачиваемой среды в диапазоне температур окружающей среды.
В основу заявляемого объекта поставлена задача: создать такой сильфонный компенсатор, в котором усовершенствование конструкции позволило бы, при использовании заявляемого объекта, обеспечить достижение технического результата, заключающего в упрощении конструкции и снижении жесткости сильфонного компенсатора при защите его внутренних поверхностей от абразивного воздействия прокачиваемой среды в диапазоне температур окружающей среды.
Заявляемый сильфонный компенсатор содержит оболочку с кольцевыми гофрами на боковой поверхности и соединительную арматуру. Внутри оболочки выполнена направляющая обечайка в виде полой цилиндрической вставки из износостойкого эластомера, стойкого к агрессивным воздействиям прокачиваемой среды, а пространство между направляющей обечайкой и гофрами заполнено эластичным материалом.
В частных случаях выполнения заявляемый сильфонный компенсатор отличается тем, что пространство между направляющей обечайкой и гофрами заполнено силиконом, а направляющая обечайка выполнена из износостойкого полиуретана.
При использовании заявляемого объекта ожидается достижение технического результата, заключающего в упрощении конструкции и снижении жесткости сильфонного компенсатора при защите его внутренних поверхностей от абразивного и агрессивного воздействия прокачиваемой среды в диапазоне температур окружающей среды.
Между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом имеется следующая причинно-следственная связь. Выполнение внутри оболочки сильфонного компенсатора направляющей обечайки в виде полой цилиндрической вставки из износостойкого эластомера, стойкого к агрессивным воздействиям прокачиваемой среды, и заполнение пространства между направляющей обечайкой и гофрами эластичным материалом даже при однослойной оболочке обеспечивает защиту внутренних поверхностей сильфонного компенсатора от абразивного воздействия прокачиваемой среды в диапазоне температур окружающей среды, например, -50…+30°С, так как препятствует заполнению твердым абразивным или агрессивным материалом впадин гофров на боковой поверхности сильфона и препятствует истиранию вершин гофров этими материалами. При этом во впадинах гофров не накапливается абразивный материал, а оболочка сильфонного компенсатора может быть выполнена из относительно тонкого металла без использования высокопрочных сталей, что существенно уменьшает ее жесткость.
Выполнение направляющей обечайки в виде полой цилиндрической вставки из износостойкого полиуретана способствует упрощению конструкции и позволяет в случае необходимости при ремонте сильфонного компенсатора просто заменить износившуюся направляющую обечайку на новую.
Заполнение пространства между направляющей обечайкой и гофрами силиконом и выполнение направляющей обечайки из износостойкого полиуретана значительно проще и дешевле, чем выполнение оболочки сильфонного компенсатора из нескольких слоев из высокопрочных легированных сталей.
Сущность сильфонного компенсатора поясняется иллюстрирующим материалом, на котором изображено:
на фиг. 1 - вид на сильфонный компенсатор сбоку, вертикальное сечение.
На чертеже проставлены следующие обозначения:
1 - оболочка;
2 - гофры;
3 - соединительная арматура;
4 - соединительная арматура;
5 - направляющая обечайка;
6 - эластичный материал.
Заявляемый сильфонный компенсатор содержит цилиндрическую оболочку 1, на боковой поверхности которой выполнены кольцевые гофры 2. С обоих торцов к оболочке 1 присоединена соединительная арматуру 3 и 4 для соединения с трубопроводом. Внутри оболочки 1 выполнена направляющая обечайка 5 в виде полой цилиндрической вставки из износостойкого эластомера, стойкого к агрессивным воздействиям прокачиваемой среды, например, из износостойкого литьевого полиуретана или силикона. Пространство между направляющей обечайкой 5 и гофрами 2 заполнено эластичным материалом 6, например, силиконом, который плотно заполняет впадины гофров 2 внутри оболочки 1.
В частном случае выполнения пространство между направляющей обечайкой 5 и гофрами 2 заполнено силиконом, а направляющая обечайка 5 выполнена из износостойкого полиуретана.
Толщина защитного слоя из полиуретана выбирается в зависимости от агрессивных свойств конкретной прокачиваемых через сильфонный компенсатор среды и может составлять, например, 4-11 мм или больше.
Заявляемый сильфонный компенсатор работает следующим образом. С помощью соединительной арматуры 3 и 4 сильфонный компенсатор присоединяется к трубопроводу, по которому будет перемещаться прокачиваемая среда, например, вода с минералами, измельченными до среднего размера частиц 75 мкм (максимальный размер частиц - до 2 мм в диаметре). Температура рабочей среды может находиться в пределах: -50…+30°С. В процессе перемещения прокачиваемой среды через сильфонный компенсатор, поток воды с минералами проходит через износостойкую направляющую обечайку 5, при этом абразивные частицы не скапливаются во впадинах гофров 2, так как эти впадины заполнены эластичным материалом 6. Изменение длины трубопровода компенсируется изменением длины сильфонного компенсатора, впадины гофров которого свободны от абразивных частиц, которые раньше интенсивно изнашивали впадины гофров при изменении длины сильфонного компенсатора и изнашивали вершины гофров при перемещении прокачиваемой среды.
Заполнение пространства между направляющей обечайкой 5 и гофрами 2 силиконом, и выполнение направляющей обечайки 5 из износостойкого эластомера повышает долговечность сильфонного компенсатора в 3-5 раз и, кроме того, позволяет увеличить рабочее давление в 1,5 раза без изменения толщины гофров.