компенсационное устройство трубопровода (варианты)

Формула изобретения

1. Компенсационное устройство трубопровода, содержащее патрубки и фланцы, отличающееся тем, что патрубки соединены между собой изогнутым патрубком, причем патрубки лежат в одной плоскости, компенсирующие элементы, в качестве которых применены три сильфонных компенсатора, компенсирующие перемещения в телесном угле, два из которых входят в состав одного патрубка, а третий - в составе другого патрубка; в средней части компенсационного устройства установлена опора, обеспечивающая перемещение в плоскости компенсационного устройства, а сама опора жестко закреплена к неподвижному элементу конструкции.

2. Компенсационное устройство трубопровода, содержащее патрубки и фланцы, отличающееся тем, что патрубки соединены между собой изогнутым патрубком, причем патрубки лежат в одной плоскости, компенсирующие элементы, в качестве которых применены три сильфонных компенсатора, два из них компенсируют перемещения в телесном угле и входят в состав одного патрубка, а третий сильфонный компенсатор, который входит в состав другого патрубка, компенсирует угловые перемещения в плоскости компенсационного устройства, причем ось поворота компенсатора перпендикулярна плоскости компенсационного устройства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано в различных видах промышленности (газовой, нефтяной, молочной, авиационной, космической и др.), где необходима компенсация угловых и линейных перемещений трубопроводов в больших пределах.

Компенсационные элементы трубопровода обеспечивают его работоспособность при относительных перемещениях (линейных и угловых) соединяемых ими элементов, а варианты применения компенсационных элементов зависят как от величины и характера этих перемещений, так и от возможностей самих компенсационных элементов.

В качестве компенсационных элементов применяются, например, сильфонные компенсаторы, которые могут быть выполнены как с наружными карданными узлами, так и с внутренними шарнирами, соответственно обеспечивающие компенсирование угловых перемещений как в телесном угле, так и в одной плоскости.

Зачастую требуется компенсировать угловые и линейные перемещения в значительных пределах, например в трубопроводе большой протяженности.

Известно компенсационное устройство трубопровода по патенту № 2265769, содержащее три соединенных между собой патрубками шарнира, выполненных в виде вставленных одна в другую полых сфер, который принят за прототип.

Недостатками прототипа является:

- при воздействии вибродинамических нагрузок (источником которых может быть, например, насос для перекачки рабочего тела) компенсационное устройство трубопровода ничем не ограничено от перемещений в направлении, перпендикулярном плоскости размещения шарниров, в результате чего на резонансных частотах может произойти его разрушение, что значительно снижает надежность конструкции;

- шарниры, выполненные в виде вставленных одна в другую полых сфер, требуют дополнительных элементов герметизации, что также снижает надежность работы устройства.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности работы компенсационного устройства трубопровода.

В компенсационном устройстве трубопровода, содержащем патрубки и фланцы, задача по первому варианту решается за счет того, что патрубки соединены между собой изогнутым патрубком, причем патрубки лежат в одной плоскости, в качестве компенсирующих элементов применены три сильфонных компенсатора, компенсирующие перемещения в телесном угле, два из которых входят в состав одного патрубка, а третий - в составе другого патрубка; в средней части компенсационного устройства установлена опора, обеспечивающая перемещения в плоскости компенсационного устройства, а сама опора жестко закреплена к неподвижному элементу конструкции.

В компенсационном устройстве трубопровода, содержащем компенсирующие элементы, патрубки и фланцы, задача по второму варианту решается за счет того, что патрубки соединены между собой изогнутым патрубком, причем патрубки лежат в одной плоскости, в качестве компенсирующих элементов применены три сильфонных компенсатора, два из них компенсируют перемещения в телесном угле и входят в состав одного патрубка, а третий сильфонный компенсатор, который входит в состав другого патрубка, компенсирует угловые перемещения в плоскости компенсационного устройства, причем ось поворота компенсатора перпендикулярна плоскости компенсационного устройства.

На фиг.1 представлено компенсационное устройство трубопровода по первому варианту с применением опоры, на фиг.2 представлено компенсационное устройство трубопровода по второму варианту, где:

1 - фланцы;

2 - изогнутый патрубок;

3 - сильфонные компенсаторы;

4 - патрубки;

5 - плоскость компенсационного устройства;

6 - опора;

7 - неподвижный элемент конструкции;

8 - средняя часть компенсационного устройства;

9 - основание;

10 - ось поворота компенсатора;

11 - свободный прижим.

Компенсационное устройство трубопровода по первому варианту, содержащее патрубки 4 и фланцы 1, патрубки 4 соединены между собой изогнутым патрубком 2, причем патрубки 4 лежат в одной плоскости, компенсирующие элементы, в качестве которых применены три сильфонных компенсатора 3, компенсирующие перемещения в телесном угле, два из которых входят в состав одного патрубка 4, а третий - в составе другого патрубка 4. В средней части компенсационного устройства 8 установлена опора 6, обеспечивающая перемещение в плоскости компенсационного устройства 5, а сама опора 6 жестко закреплена к неподвижному элементу конструкции 7.

Опора 6 может быть выполнена, например, в виде основания 9, жестко закрепленного к неподвижному элементу конструкции 7, со свободным прижимом 11. Опора 6 позволяет участку компенсационного устройства с одним сильфонным компенсатором 3 перемещаться только в плоскости компенсационного устройства 5, а участок компенсационного устройства с двумя сильфонными компенсаторами 3 не имеет ограничений по перемещениям.

Опора 6, закрепленная на неподвижном элементе конструкции 7, будет воспринимать поперечную нагрузку, при этом образовывается система пространственных связей, обеспечивающая динамическую и статическую прочность конструкции.

Компенсационное устройство трубопровода по второму варианту, содержащее патрубки 4 и фланцы 1, патрубки 4 соединены между собой изогнутым патрубком 2, причем патрубки 4 лежат в одной плоскости, компенсирующие элементы, в качестве которых применены три сильфонных компенсатора 3, два из них компенсируют перемещения в телесном угле и входят в состав одного патрубка 4, а третий сильфонный компенсатор 3, который входит в состав другого патрубка 4, компенсирует угловые перемещения в плоскости компенсационного устройства 5, причем ось поворота компенсатора 10 перпендикулярна плоскости компенсационного устройства 5.

Расстояния между сильфонными компенсаторами 3 определяются расчетом из условий компенсации максимальных расчетных величин относительных перемещений, при этом плоскость компенсационного устройства 5 располагают максимально близко к плоскости, в которой образуются максимальные перемещения.

В сильфонных компенсаторах 3 соединение сильфонов с фланцами выполняется в сварном варианте, поэтому каких-либо дополнительных элементов герметизации не требуется.

Во втором варианте нагрузка, действующая на компенсационное устройство в направлении, перпендикулярном плоскости компенсационного устройства, воспринимается шарнирным узлом сильфонного компенсатора 3, компенсирующего угловые перемещения только в плоскости компенсационного устройства 5.

Компенсационное устройство трубопровода работает следующим образом.

В процессе эксплуатации компенсационное устройство трубопровода компенсирует все продольные и поперечные перемещения за счет изгиба сильфонных компенсаторов 3 по первому варианту, причем средняя часть компенсационного устройства 8 перемещается в опоре 6 в плоскости компенсационного устройства 5.

В процессе эксплуатации компенсационное устройство трубопровода по второму варианту компенсирует все продольные и поперечные перемещения за счет изгиба сильфонных компенсаторов 3.

Компенсационное устройство трубопровода располагают в плоскости наибольших относительных перемещений, что позволит ему работать в наиболее благоприятных условиях.

Податливость сильфонных компенсаторов 3 определяется их жесткостью.

Предлагаемое компенсационного устройства трубопровода может компенсировать перемещения в больших пределах, в том числе технологические (монтажные) перемещения. В случае если максимальные относительные перемещения относительно нулевого положения не одинаковы, то можно увеличить возможности компенсирования за счет изгиба сильфонных компенсаторов 3 в сторону меньшего значения относительных перемещений, смещая искусственно нулевое положение на необходимую величину. Эту операцию целесообразно выполнять в процессе монтажа компенсационного устройства трубопровода с контролем изменения углов изгиба сильфонных компенсаторов 3, причем следует учитывать, что средний сильфонный компенсатор 3 изгибается на больший угол, чем два других за счет перераспределения угловых перемещений между сильфонными компенсаторами 3 с учетом их жесткости.

Повышение надежности работы компенсационного устройства трубопровода достигается за счет введения в конструкцию компенсационного устройства трубопровода дополнительных связей в виде опоры 6 по первому варианту и в виде сильфонного компенсатора 3 с одной осью поворота 10 по второму варианту, которые обеспечивают динамическую и статическую прочность конструкции.

Кроме того, не требуется каких-либо дополнительных элементов герметизации за счет того, что сильфонные компенсаторы 3 выполняются в сварном варианте.