компенсатор сдвигово-поворотных перемещений малой жесткости
Классы МПК: | F16L51/03 с двумя или более сильфонами |
Автор(ы): | Лепорк К.К., Анухин В.И., Хангильдин В.Г., Александров В.Н. |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно- производственное предприятие "Компенсатор" |
Приоритеты: |
подача заявки:
2002-04-11 публикация патента:
27.04.2004 |
Изобретение относится к строительству и используется при сооружении и эксплуатации трубопроводов для компенсации сдвигово-поворотных перемещений элементов трубопроводов с большими условными проходами и с высоким давлением перекачиваемой среды. Компенсатор содержит сильфоны с концевыми фланцами, тяги в виде плоских расположенных вдоль оси сильфонов направляющих, жестко закрепленных концами на фланцах. Две пары упругих плоских направляющих установлены в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, а между сильфонами и плоскими направляющими дополнительно введен жесткий соединительный элемент в виде катушки, с кольцами которой попарно жестко скреплены другие концы плоских направляющих. Обеспечиваются компенсационные перемещения во всех направлениях плоскости сдвига и любых по направлению угловых поворотах элементов трубопровода. Расширяет арсенал технических средств. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
1. Компенсатор сдвигово-поворотных перемещений малой жесткости, содержащий сильфон(ы) с концевыми фланцами и тяги, в виде плоских направляющих, расположенных вдоль оси сильфона(ов) и жестко закрепленных одними концами на концевых фланцах, отличающийся тем, что установлены две пары упругих плоских направляющих в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, а между сильфоном(ами) и плоскими направляющими дополнительно введен жесткий соединительный элемент в виде катушки, к кольцам которой жестко попарно закреплены другие концы плоских направляющих.2. Компенсатор по п.1, отличающийся тем, что сильфон(ы) взаимодействует(ют) с концевыми фланцами через сферические опоры.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится компенсационным устройствам систем трубопроводов, преимущественно к обвязкам газонефтеперекачивающих станций.Известен выбираемый в качестве аналога компенсатор сдвиговых перемещений (см. каталог фирмы WITZENMAN GmbH Metallschlauck - Fabrik Pforzheim (Order no 456 1973 edition HYDRA Handbook Expansion Joints); патент ФРГ №2903570, МКИ F 16 L 27/02, опубликован 08.05.80, заявка от 31.01.1979; каталог фирмы HAWIKO Kompensatoren - und Apparatebau GmbH and Co, KG фиг.50), содержащий два сильфона с концевыми фланцевыми элементами и тяги, при этом тяги соединены с концевыми фланцевыми элементами через шарнирные пары трения.Причиной, препятствующей использованию известных компенсаторов, являются значительные жесткость и, соответственно, перестановочные усилия при компенсационных перемещениях. В реальных условиях применения (обвязки газонефтеперекачивающих станций) при требуемых параметрах (Ду 400-1000 мм и Ру 7,5 МПа) в трубопроводах возникают значительные распорные усилия (1200-6000 кН), при этом перестановочные усилия компенсаторов, являясь функцией распорного усилия, при использовании в тягах пар трения также значительны (от 120-600 до 60-300 кН при условии выполнения определенных мероприятий по снижению коэффициента трения в шарнирных парах). Известные компенсаторы находят применение в условиях статических перемещений трубопроводов, но для защиты агрегатов в условиях динамических воздействий требуются компенсаторы малой жесткости. В реальных условиях при номинальной мощности агрегата в 2500 кВт создаются значительные динамические нагрузки, при этом насосный агрегат может быть установлен на амортизаторах. Развязка агрегата с трубопроводом с помощью компенсатора требует обеспечения компенсационных перемещений не только сдвига по всей плоскости, но и поворотных перемещений. Конструкция аналогов построена на принципе двухплоскостного параллелограмма, который обеспечивает только сдвиговые перемещения, не допуская угловых (поворотных перемещений).Наиболее близким по технической сущности и совокупности признаков к заявляемому объекту является Pipe Compensator (Компенсатор для труб), Акцептованная заявка Великобритании №1450555, заявлено 29.11.1973, опубликовано 22.09.1976. Приоритет Швейцария, конвенционная заявка №17406 / 72 от 29.11.1972, МКИ F 16 L 51/00, 51/02, 51/04, НКИ F2G 5А 5В 6F, включающий сильфоны с концевыми фланцами и тяги в виде плоских направляющих, жестко закрепленных на концевых фланцах и расположенных вдоль оси сильфона. В варианте исполнения для обеспечения компенсационных перемещений по всей плоскости сдвига компенсатор содержит, по крайней мере, три соединительных тяги (стержня), при этом тяги выполнены круглыми в поперечном сечении и равномерно расположены по окружности.В известном компенсаторе решается задача снижения жесткости компенсатора и, соответственно, перестановочного усилия на механизмы и трубопровод от воздействия динамических и статических нагружений сдвига только строго в одном направлении, перпендикулярном плоскости плоских тяг (направляющих). Известный компенсатор, выбранный в качестве прототипа, не обеспечивает перемещений по всей плоскости сдвига, т.к. конструкция прототипа выполнена в виде одноплоскостного параллелограмма.Прототипом предусмотрено решение задачи обеспечения сдвига по всей плоскости путем использования круглых тяг (стержней), работающих в упругой области. Изгибная жесткость круглых тяг выше изгибной жесткости плоских тяг, и, соответственно, усилие, передающееся на механизмы, больше. Кроме того, конструкция прототипа построена на принципе упругого параллелограмма, который обеспечивает только сдвиговые перемещения в плоскости при невозможности компенсировать угловые перемещения.Задача - создание компенсатора сдвигово-поворотных перемещений малой жесткости при обеспечении перемещений по всей плоскости сдвига, а также выполнение компенсатором поворотных (угловых) перемещений.В компенсаторе сдвигово-поворотных перемещений малой жесткости, содержащем сильфон(ы) с концевыми фланцами и тяги, в виде плоских направляющих, расположенных вдоль оси сильфона(ов) и жестко закрепленных одними концами на концевых фланцах, согласно предлагаемому решению, установлены две пары упругих плоских направляющих в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, а между сильфоном(ами) и плоскими направляющими дополнительно введен жесткий соединительный элемент, выполненный в виде катушки, к кольцам которой жестко попарно закреплены другие концы пар плоских направляющих. Вместе с тем, сильфон(ы) взаимодействуют с концевыми фланцами через сферические опоры.Компенсатор сдвигово-поворотных перемещений малой жесткости поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен продольный разрез компенсатора, на фиг.2 - поперечный разрез компенсатора.Компенсатор сдвигово-поворотных перемещений малой жесткости включает в себя сильфоны 1, взаимодействующие с концевыми фланцами 2 через сферические опоры 3, первую пару плоских направляющих 4 и расположенную перпендикулярно к ней вторую пару плоских направляющих 5. Между сильфонами и плоскими направляющими расположен жесткий соединительный элемент в виде катушки 6 с кольцами 7 для крепления плоских направляющих с помощью планок 8. Такими же планками 8 противоположные концы плоских направляющих 4 и 5 закреплены на концевых фланцах 2.Сравнение жесткостных характеристик прототипа и предлагаемого решения с учетом обеспечения перемещений по всей плоскости сдвига подтверждается следующим рассмотрением.Введем граничные условия:- Задаемся равенством растягивающих напряжений в тягах компенсаторов, возникающих от действия распорного усилия.- Задаемся равенством изгибной жесткости прототипа и предлагаемого решения.- Для обеспечения перемещений по всей плоскости сдвига конструкция прототипа содержит как минимум три тяги круглого поперечного сечения, равномерно расположенных по окружности. Предлагаемая конструкция содержит две пары плоских тяг прямоугольного сечения, расположенных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.Растягивающие напряжения в тягах![компенсатор сдвигово-поворотных перемещений малой жесткости, патент № 2227859](/images/patents/241/2227859/2227859-2t.gif)
![компенсатор сдвигово-поворотных перемещений малой жесткости, патент № 2227859](/images/patents/241/2227859/2227859-3t.gif)
![компенсатор сдвигово-поворотных перемещений малой жесткости, патент № 2227859](/images/patents/241/2227859/2227859-4t.gif)
![компенсатор сдвигово-поворотных перемещений малой жесткости, патент № 2227859](/images/patents/241/2227859/2227859-5t.gif)
![компенсатор сдвигово-поворотных перемещений малой жесткости, патент № 2227859](/images/patents/241/2227859/2227859-6t.gif)
![компенсатор сдвигово-поворотных перемещений малой жесткости, патент № 2227859](/images/patents/241/2227036/215.gif)
![компенсатор сдвигово-поворотных перемещений малой жесткости, патент № 2227859](/images/patents/241/2227859/2227859-7t.gif)
![компенсатор сдвигово-поворотных перемещений малой жесткости, патент № 2227859](/images/patents/241/2227036/215.gif)
![компенсатор сдвигово-поворотных перемещений малой жесткости, патент № 2227859](/images/patents/241/2227859/2227859-8t.gif)
![компенсатор сдвигово-поворотных перемещений малой жесткости, патент № 2227859](/images/patents/241/2227859/2227859-9t.gif)
Класс F16L51/03 с двумя или более сильфонами