СИЛЬФОННЫЙ ОСЕВОЙ КОМПЕНСАТОР ДЛЯ БЕСКАНАЛЬНОЙ ПРОКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДА С ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ Российский патент 2014 года по МПК F16L51/02 

Изобретение относится к строительству и может использоваться при сооружении трубопроводов, например водоотводных трубопроводов гидроэлектростанций. Известен трубопроводный компенсатор, представленный в а.с. СССР №409051 от 18.04.1974.

Известный компенсатор содержит соединенный с короткими патрубками сильфон и охватывающий их предохранительный кожух. Во впадинах гофр сильфона установлены армирующие элементы-кольца, наружные поверхности которых соприкасаются с внутренней поверхностью предохранительного кожуха

При изменении осевых размеров труб вследствие их термической деформации противоположные концы двух коротких труб могут передвигаться в осевом направлении относительно друг друга, и, следовательно, термические напряжения могут быть устранены. Такой традиционный муфтовый компенсатор имеет весьма простую конструкцию, но короткие трубы подвержены радиальной деформации под действием внешних сил, прикладываемых во время процессов изготовления и монтажа, и, следовательно, уплотнительное кольцо 4′ едва ли сможет играть свою надлежащую роль по удовлетворительному предотвращению утечки, особенно в случае транспортировки текучей среды под высоким давлением. По этой причине на практике требуется размещать водосборные колодцы под компенсатором и периодически сливать в эти колодцы вытекающую воду. В результате этого увеличиваются эксплуатационные расходы и всегда существует скрытое беспокойство в отношении надежности.

Известен сильфонный компенсатор для бесканальной прокладки, описанный в п. РФ №2431072 по кл. F16L 51/02, з. 16.02.2010, оп. 10.10.20111, выбранный в качестве прототипа.

Известный сильфонный компенсатор содержит сильфон, расположенный внутри кожуха и снабженный направляющими, приваренными к патрубкам сильфона, ограничивающими угловые и радиальные перемещения компенсатора и не препятствующими осевым перемещениям патрубков относительно кожуха, и трубами с уплотняемой поверхностью, на которой расположены уплотнения, при этом уплотнения выполнены в виде воротниковых манжет, установленных по две с каждой стороны сильфона, воротниками, направленными навстречу друг другу, с образованием между манжетами пространства, заполненного обладающим смазывающими свойствами наполнителем, при этом воротниковые манжеты установлены преимущественно на расстоянии L, равном или большем величине хода компенсатора, а манжеты, находящиеся в контакте с грунтом, снабжены грязесъемным воротником, прилегающим к уплотняемой поверхности трубы. Недостатки известного устройства заключаются в следующем.

1. В нем используются трущиеся, скользящие детали, работающие в обойме и обеспечивающие герметизацию устройства. Исходя из этого, присутствует «эффект действия поршневого насоса»: при сжатии известного устройства уменьшается внутренний объем воздушного пространства, создается внутреннее давление и воздух выходит через уплотнения. Далее при растяжении известного устройства создается внутреннее разряжение и наружная среда (мелкие частички грунта, вода с растворенными в ней солями, кислотами и т.д., влажный воздух), в которой находится устройство, стремится заполнить внутренние полости, проникая через скользящие детали. Данные скользящие детали уплотнения подвержены старению, повреждению трущихся поверхностей и не могут быть рассчитаны на весь срок службы известного устройства.

2. Известная конструкция предусматривает увеличение диаметра корпуса известного устройства относительно диаметра полиэтиленовой оболочки трубопровода и стыковых соединений. Исходя из данной конструктивной особенности, известное устройство можно устанавливать только рядом с неподвижной опорой трубопровода. Известное устройство в этом случае называется «опорным» по типу установки.

3. Так как гидроизоляция известного устройства малоэффективна в обводненных грунтах, то использование его невозможно или связано с определенным риском.

Таким образом, известное устройство недостаточно надежно и имеет ограниченные эксплуатационные возможности.

Задачей является повышение надежности устройства при расширении его эксплуатационных возможностей.

Поставленная задача решается тем, что в сильфонном осевом компенсаторе для бесканальной прокладки трубопровода с тепловой изоляцией, содержащем металлический сильфон с приваренными к нему патрубками, размещенный в защитном стальном корпусе и снабженный направляющими, ограничивающими угловые и радиальные перемещения компенсатора и не препятствующими осевым перемещениям патрубков относительно кожуха, и трубами с уплотняемой поверхностью, на которой расположены уплотнения, причем направляющие выполнены в виде, по меньшей мере, двух фланцев, один из которых неподвижно прикреплен к одному из патрубков, согласно изобретению тепловая изоляция выполнена в виде пенополиуретанового слоя с полиэтиленовой оболочкой сверху, один из патрубков сильфона выполнен длиннее первого и к нему прикреплены с возможностью скольжения внутри корпуса два подвижных фланца, на крайнем из которых установлено стопорное устройство для ограничения положения фланца согласно амплитуде осевого хода сильфона, при этом вокруг части длинного патрубка за пределами стального корпуса образован свободный от пенополиуретановой изоляции компенсационный участок, защищенный от намокания теплогидростойкой диафрагмой цилиндрической формы с припуском на амплитуду работы сильфона, которая закреплена на краях полиэтиленовой оболочки на компенсационном участке, свободном от пенополиуретановой изоляции, с помощью термоусадочной манжеты с внутренним термоплавким клеевым слоем и защищена от внешних воздействий полиэтиленовой термоусадочной муфтой, приваренной со стороны подвижных фланцев к полиэтиленовой оболочке трубопровода, и отделенной от полиэтиленовой оболочки демпферной прокладкой для обеспечения свободного хода термоусадочной муфты вдоль полиэтиленовой оболочки, с другой стороны заканчивающейся ближе к концу короткого патрубка, при этом между корпусом и сильфоном, а также частью длинного патрубка имеется теплоизоляция в виде засыпки из мелко гранулированного вспененного пенополиуретана, а провода системы оперативно-дистанционного контроля расположены в металлической трубке, закрепленной с внутренней стороны корпуса.

Выполнение одного из патрубков более длинным дает возможность образовать вокруг части его свободный от пенополиуретановой изоляции компенсационный участок, что облегчает и улучшает условия компенсации, обеспечивая надежную компенсацию изменения осевых размеров труб вследствие их термической деформации, а защита этого компенсационного участка от намокания теплогидростойкой диафрагмой, закрепленной на краях полиэтиленовой оболочки с помощью термоусадочной манжеты, в совокупности с защитой упомянутой диафрагмы термоусадочной муфтой, имеющей возможность свободного хода вдоль полиэтиленовой оболочки теплоизоляции и герметизирующей подвижный участок, исключает возможность попадания влаги и загрязнения и сам «эффект действия поршневого насоса» из наружной среды нахождения сильфонного компенсатора за счет того, что нет манжет и уплотнений, движущихся в какой-либо обойме, и приводит к высоконадежной герметизации компенсатора, что дает возможность использовать его в обводненных грунтах, расширяя тем самым его эксплуатационные возможности.

Технический результат - надежная компенсация тепловых расширений труб при высоконадежной герметизации компенсирующего участка.

Заявляемый сильфонный компенсатор обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него наличием таких существенных признаков, как выполнение тепловой изоляции в виде пенополиуретанового слоя с полиэтиленовой оболочкой сверху, выполнение одного из патрубков сильфона длиннее первого, и прикрепление к нему с возможностью скольжения внутри корпуса двух подвижных фланцев, установка на крайнем из фланцев стопорного устройства для ограничения положения фланца согласно амплитуде осевого хода сильфона, образование вокруг части длинного патрубка за пределами стального корпуса свободного от пенополиуретановой изоляции компенсационного участка, защищенного от намокания теплогидростойкой диафрагмой цилиндрической формы с припуском на амплитуду работы сильфона, закрепление этой диафрагмы на краях полиэтиленовой оболочки на компенсационном участке, свободном от пенополиуретановой изоляции, с помощью термоусадочной манжеты с внутренним термоплавким клеевым слоем и защита ее от внешних воздействий полиэтиленовой термоусадочной муфтой, приваренной со стороны подвижных фланцев к полиэтиленовой оболочке трубопровода, и отделенной от полиэтиленовой оболочки демпферной прокладкой для обеспечения свободного хода термоусадочной муфты вдоль полиэтиленовой оболочки, с другой стороны заканчивающейся ближе к концу короткого патрубка, наличие между корпусом и сильфоном, а также частью длинного патрубка теплоизоляции в виде засыпки из мелко гранулированного вспененного пенополиуретана, расположение проводов системы оперативно-дистанционного контроля в металлической трубке, закрепленной с внутренней стороны корпуса, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.

Заявителю неизвестны технические решения, обладающие указанными отличительными признаками, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата, поэтому он считает, что заявляемый сильфонный компенсатор соответствует критерию «изобретательский уровень».

Заявляемый сильфонный компенсатор может найти широкое применение при сооружении трубопроводов, а потому соответствует критерию «промышленная применимость».

Изобретение иллюстрируется чертежами, где показаны на:

- фиг.1 - общий вид трубопровода с сильфонным компенсатором;

- фиг.2 - конструктивное выполнение участка герметизации компенсационного участка.

Заявляемый сильфонный компенсатор (фиг.1 и 2) размещен на трубопроводе 1, снабженном теплоизоляцией, состоящей из пенополиуретанового слоя 2 и полиэтиленовой оболочки 3. Сильфонный компенсатор включает в себя металлический сильфон 4 с приваренными к нему патрубками 5 и 6, который расположен в защитном стальном корпусе 7 и снабжен направляющими, выполненными в виде трех фланцев 8-10, ограничивающих угловые и радиальные перемещения компенсатора и не препятствующих осевым перемещениям патрубков 5 и 6 относительно корпуса 7. При этом патрубок 6 сильфона 4 выполнен длиннее патрубка 5 и к нему прикреплены с возможностью скольжения внутри корпуса 7 два подвижных фланца 9 и 10. На фланце 10 установлено стопорное устройство 11 для ограничения положения фланца согласно амплитуде осевого хода сильфона 4. Фланец 8 неподвижно прикреплен к патрубку 5.

Вокруг части длинного патрубка 6 за переделами стального корпуса 7 образован свободный от тепловой изоляции компенсационный участок 12, защищенный от намокания теплогидростойкой диафрагмой 13 цилиндрической формы с припуском на амплитуду работы сильфона 4. Диафрагма 13 закреплена на краях полиэтиленовой оболочки 3 на компенсационном участке 12, свободном от пенополиуретанового слоя 2, с помощью термоусадочной манжеты 14 с внутренним термоплавким клеевым слоем и защищена от внешних воздействий полиэтиленовой термоусадочной муфтой 15. Муфта 15 приварена одним краем со стороны подвижных фланцев 9, 10 к полиэтиленовой оболочке трубопровода. Ее неприваренная часть отделена от полиэтиленовой оболочки 3 демпферной прокладкой 16, которая препятствует проникновению крупных частиц грунта во внутреннюю полость компенсационного участка 12 во время работы компенсатора и обеспечивает свободный ход термоусадочной муфты 15 вдоль полиэтиленовой оболочки 3. С другой стороны муфта 15 заканчивается ближе к концу короткого патрубка 5. При этом между корпусом 7 и сильфоном 4, а также частью длинного патрубка 6 имеется теплоизоляция в виде засыпки 17 из мелкогранулированного вспененного пенополиуретана Провода системы оперативно-дистанционного контроля 18 расположены в металлической трубке 19, закрепленной с внутренней стороны корпуса 7.

Сильфонный компенсатор работает следующим образом.

При изменении температуры теплоносителя, протекающего по трубопроводу 1, происходят тепловые расширения, сильфон 4 растягивается или сжимается, т.е. совершает возвратно-поступательное перемещение. При этом длинный патрубок 6 с приваренными к нему подвижными фланцами 9 и 10 и короткий патрубок 5 с приваренным к нему неподвижным фланцем 8 с приваренным к нему стальным корпусом 7 совершают возвратно-поступательное движение относительно друг друга внутри стального корпуса 7. Движение происходит только вдоль оси трубопровода 1, ограничивая все другие направления стопорным устройством 11 и подвижными фланцами 9 и 10.

Этим обеспечиваются высокая работоспособность и надежность герметизации сильфонного компенсатора, что дает возможность использовать его в обводненных грунтах.

Таким образом, предлагаемую конструкцию сильфонного компенсатора можно использовать на трубопроводах бесканальной, канальной и надземной прокладки, что существенно расширяет эксплуатационные возможности заявляемого компенсатора.

В сравнении с прототипом заявляемый сильфонный осевой компенсатор для бесканальной прокладки трубопровода с тепловой изоляцией обеспечивает более надежную компенсацию и имеет более широкие эксплуатационные возможности.

Изобретение относится к устройствам для компенсации перемещений трубопроводов. Компенсатор размещен на трубопроводе с теплоизоляцией, состоящей из пенополиуретанового слоя и полиэтиленовой оболочки. Компенсатор содержит металлический сильфон с приваренными к нему патрубками разной длины, который расположен в защитном стальном корпусе и снабжен направляющими в виде трех фланцев, ограничивающих только угловые и радиальные перемещения компенсатора. К длинному патрубку сильфона прикреплены с возможностью скольжения внутри корпуса два подвижных фланца. Вокруг части длинного патрубка за пределами корпуса образован свободный от тепловой изоляции компенсационный участок, защищенный от намокания теплогидростойкой диафрагмой цилиндрической формы с припуском на амплитуду работы сильфона. Диафрагма закреплена на краях полиэтиленовой оболочки на компенсационном участке с помощью термоусадочной манжеты. Между корпусом и сильфоном, а также частью длинного патрубка имеется теплоизоляция в виде засыпки из мелкогранулированного вспененного пенополиуретана. Провода системы оперативно-дистанционного контроля расположены в металлической трубке, закрепленной с внутренней стороны корпуса. Технический результат: повышение надежности устройства при расширении его эксплуатационных возможностей. 2 ил.

Сильфонный осевой компенсатор для бесканальной прокладки трубопровода с тепловой изоляцией, содержащий металлический сильфон с приваренными к нему патрубками, размещенный в защитном стальном корпусе и снабженный направляющими, ограничивающими угловые и радиальные перемещения компенсатора и не препятствующими осевым перемещениям патрубков относительно кожуха, и трубами с уплотняемой поверхностью, на которой расположены уплотнения, причем направляющие выполнены в виде, по меньшей мере, двух фланцев, один из которых неподвижно прикреплен к одному из патрубков, отличающийся тем, что тепловая изоляция выполнена в виде пенополиуретанового слоя с полиэтиленовой оболочкой сверху, один из патрубков сильфона выполнен длиннее первого, и к нему прикреплены с возможностью скольжения внутри корпуса два подвижных фланца, на крайнем из которых установлено стопорное устройство для ограничения положения фланца согласно амплитуде осевого хода сильфона, при этом вокруг части длинного патрубка за переделами стального корпуса образован свободный от пенополиуретановой изоляции компенсационный участок, защищенный от намокания теплогидростойкой диафрагмой цилиндрической формы с припуском на амплитуду работы сильфона, которая закреплена на краях полиэтиленовой оболочки на компенсационном участке, свободном от пенополиуретановой изоляции, с помощью термоусадочной манжеты с внутренним термоплавким клеевым слоем и защищена от внешних воздействий полиэтиленовой термоусадочной муфтой, приваренной со стороны подвижного фланца к полиэтиленовой оболочке трубопровода и отделенной от полиэтиленовой оболочки демпферной прокладкой для обеспечения свободного хода термоусадочной муфты вдоль полиэтиленовой оболочки, с другой стороны заканчивающейся ближе к концу короткого патрубка, при этом между корпусом и сильфоном, а также частью длинного патрубка имеется теплоизоляция в виде засыпки из мелко гранулированного вспененного пенополиуретана, а провода системы оперативно-дистанционного контроля компенсатора расположены в металлической трубке, закрепленной с внутренней стороны корпуса.