Компенсатор для трубопроводов

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и используется для компенсации линейных и угловых перемещений участков трубопровода. Компенсатор содержит три соединенных между собой патрубками шарнира, выполненных в виде вставленных одна в другую полых сфер. Наружные сферы разъемные, а полусферы крайних шарниров содержат патрубки для присоединения к технологическим линиям. Патрубки наружной полусферы и внутренней сферы среднего шарнира соединены с патрубками крайних шарниров посредством втулок. Во внутренних и наружных сферах шарниров для прохода технологической жидкости выполнены прямоугольные отверстия, размеры которых превышают диаметр патрубка в 1.5-2 раза. Для обеспечения герметичности на внутреннюю поверхность соединяющих патрубки втулок нанесен слой материала с эффектом памяти формы. Расширяет арсенал технических средств. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области общего машиностроения, в частности к конструкциям компенсаторов для трубопроводов.

В настоящее время существуют различные компенсаторы линейных и угловых перемещений в трубопроводах.

Известны компенсаторы из гнутой трубы (Г.М.Говядко, В.И.Есарев, В.Д.Дубчак. Компенсаторы для трубопроводов. Справочник. Энергоатомиздат, 1993 г.; 32 с.), недостатком которых является то, что они не способны воспринимать большие осевые и угловые перемещения, которые могут возникнуть при эксплуатации трубопроводов. При изготовлении угловых компенсаторов из гнутой трубы всегда будут образовываться дефекты кристаллического строения, в том числе и трехмерные. Это значит, что труба работает в условиях малоциклового нагружения и что, через определенное время разрушится от малоцикловой усталости.

Известны так же сильфонные компенсаторы (Г.М.Говядко, В.И.Есарев, В.Д.Дубчак. Компенсаторы для трубопроводов. Справочник. Энергоатомиздат, 1993 г., 11 с.), недостатком которых является то, что они не способны воспринимать большие осевые и угловые перемещения, которые могут возникнуть при эксплуатации трубопроводов; сильфонный компенсатор с условным диаметром 200 мм способен компенсировать только ±14 мм. Причем с увеличением условного диаметра до 1000 мм, способность к компенсации возрастает только до ±18 мм. Поэтому для компенсации значительных перемещений устанавливают последовательно два-три сильфонных компенсатора, что дает возможность скомпенсировать до ±100 мм.

Также известны угловые сильфонные компенсаторы (Г.М.Говядко, В.И.Есарев, В.Д.Дубчак. Компенсаторы для трубопроводов. Справочник. Энергоатомиздат, 1993 г., 18 с.), недостатком которых является то, что они позволяют компенсировать углы поворота, равные ±(2,5-3)°, независимо от величины условного прохода. Кроме того, они не способны воспринимать высокие давления (десятки МПа). Так, например, для всех размеров сильфонных компенсаторов предельное условное давление составляет 2,5 МПа. Если по каким-либо причинам происходит осевое смещение сильфона, то в случае гидравлического удара произойдет потеря устойчивости сильфона и его смятие.

Техническая задача изобретения - создать универсальный компенсатор как линейных, так и угловых перемещений, который мог бы одновременно воспринимать большие гидростатические нагрузки (25-100 МПа) и надежно работать при значительной частоте изменения компенсирующих размеров.

Поставленная задача решается предложенным компенсатором для трубопроводов, состоящим из трех шарниров, соединенных между собой патрубками, шарниры выполнены в виде двух полых сфер, вставленных одна в другую, причем наружные сферы выполнены разъемными и одна из полусфер крайних шарниров содержит патрубки для присоединения к технологическим линиям, а средний шарнир соединен через свою одну наружную полусферу и внутреннюю сферу с патрубками, соединяющими шарниры между собой, внутренние сферы крайних шарниров соединены каждая с одним из патрубков, соединяющих шарниры между собой, и внутренние и наружные сферы имеют отверстия для прохода технологической жидкости, которые расположены в местах подсоединения патрубков и больше диаметра патрубка в 1.5-2 раза, кроме того, патрубки, соединяющие шарниры между собой, соединены с помощью втулок. Отверстия в сферах шарниров выполнены прямоугольными, для обеспечения постоянства проходного сечения при линейных и угловых перемещениях компенсатора. Для обеспечения герметичности соединения патрубков при помощи втулок и возможности разборки-сборки можно использовать соединение с помощью материала с эффектом памяти формы, обеспечивающим посадку с гарантированным натягом.

Использование компенсатора, состоящего из трех шарниров, соединенных между собой позволяет компенсировать большие линейные и угловые перемещения, возникающие в технологических линиях, за счет большой подвижности шарниров с сохранением их герметичности. На фигуре представлена схема предложенного компенсатора. Компенсатор состоит из трех шарниров 1, 2, 3. Крайние шарниры 1 и 3 состоят из наружных сфер, составленных из двух полусфер 4 и 5, соединенных между собой через фланец 6, полусферы 4 соединены с патрубками 7, для подсоединения к технологическим линиям полусфер 5, содержащих отверстия 8, и внутренних сфер 9, в которых расположены отверстия 10, и присоединены патрубки 11. Средний шарнир 2 состоит из наружной сферы, состоящей из двух полусфер 12 и 13, соединенных через фланец 14, к полусфере 12 присоединен патрубок 15, полусфера 13 содержит отверстие 8, и внутренней сферы 16, содержащей отверстие 17 и присоединенный патрубок 18. Патрубки 11 соединены с патрубками 15 и 18 с помощью втулок 19 и материала с эффектом памяти формы 20, нанесенного, например, на внутреннюю поверхность втулки (соединение патрубков с втулкой может быть выполнено другим способом, обеспечивающим посадку с гарантированным натягом и герметичность соединения).

Компенсатор работает следующим образом. Технологическая среда поступает через патрубок 7 в шарнир 1, откуда последовательно через патрубки 11 и 15 в шарнир 2. Из шарнира 2, технологическая среда, посредствам патрубков 18 и 11 поступает в шарнир 3, откуда через патрубок 7 выходит в технологическую линию. На чертеже компенсатор изображен в нижнем положении, когда расстояние между соединяемыми объектами минимально. В случае увеличения расстояния межу соединяемыми объектами шарнир 2 поднимается вверх, тем самым компенсируя линейные перемещения. Когда детали компенсатора расположатся по одной прямой, то это будет случай максимального перемещения соединяемых объектов. Для того чтобы шарниры имели возможность поворачиваться друг относительно друга в любом направлении пространства и при этом проходное сечение для продукта не менялось, во внутренних и внешних сферах имеются прямоугольные вырезы 5, 14. Эти же вырезы позволяют компенсировать угловые смещения в пределах ±30°.

1. Компенсатор для трубопроводов, состоящий из трех шарниров, соединенных между собой патрубками, шарниры выполнены в виде двух полых сфер, вставленных одна в другую, причем наружные сферы выполнены разъемными и одна из полусфер крайних шарниров содержит патрубки для присоединения к технологическим линиям, а средний шарнир соединен через свою одну наружную полусферу и внутреннюю сферу с патрубками, соединяющими шарниры между собой, внутренние сферы крайних шарниров соединены, каждая с одним из патрубков, соединяющих шарниры между собой, и внутренние и наружные сферы имеют отверстия для прохода технологической жидкости, которые расположены в местах подсоединения патрубков и больше диаметра патрубка в 1,5-2 раза, кроме того, патрубки, соединяющие шарниры между собой, соединены с помощью втулок.

2. Компенсатор по п.1, отличающийся тем, что отверстия в сферах шарниров выполнены прямоугольными.

3. Компенсатор по п.1, отличающийся тем, что на втулки, соединяющие патрубки, нанесен слой материала с эффектом памяти формы, обеспечивающий посадку с гарантированным натягом для обеспечения герметичности.