Мембранный компенсатор Советский патент 1987 года по МПК F16L51/02 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к трубопроводной технике, и может быть использовано в качестве компенсационных устройств трубопроводных систем и аппаратов, работающих под давлением.

Цель изобретения - снижение материалоемкости трубопроводной системы за счет облегчения ее несущих элементов.

На чертеже показан компенсатор, разрез по оси (условно показаны растянутое (ниже оси) и сжатое (выше оси) положения).

Компенсатор содержит патрубки 1 и 2, к которым приварены внутренними кромками мембраны 3 и 4, снабженные концентрическими гофрами, мембраны внешними кромками приварены к соединяющей их оболочке 5, выполненной в виде сильфона. Во впадинах гофр мембран 3 и 4 и сильфона 5 размещены силовые (они же и контрольные) кольца 6 и 7. На патрубках 1 и 2 шар- нирно закреплены на осях 8 поддерживающие элементы 9, выполненные, например, в виде радиально расположенных стержней или пластин. Поддерживающие элементы с их внутренней стороны находятся в постоянном контакте с силовыми кольцами 6 мембран. Внешние концы А опорных элементов свободны. Компенсатор снабжен внешним кожухом 10, состоящим из скрепленных полуколец, внутренняя цилиндрическая кольцевая часть которого контактирует с силовыми кольцами 7 сильфона 5. Кожух 10 на внутренних поверхностях своих торцовых стенок снабжен опорными выступами 11, расположенными по окружности радиуса Го и взаимодействующими с соответствующими опорными точками Б на внешней поверхности опорных элементов. Компенсатор имеет также внутреннюю обечайку 12 для уменьшения гидравлического сопротивления компенсатора.

Силовые кольца 6 и 7 служат для ограничения деформаций гофр при перемещениях мембран 3 и 4 и сильфона 5, т. е. для контроля конфигурации впадин гофр, а также для равномерного распределения по всей окружности во впадинах гофр усилия, воспринимаемого поддерживающими элементами 9 и цилиндрической кольцевой частью внешней оболочки 10.

Выступы 11 служат для опоры поддерживающих элементов 9 в опорных точках Б, через которые проходят поперечные к оси компенсатора плоскости, соответствуюшие нейтральному положению опорных элементов. При этом должно выполняться условие

г«р Го R,

где Гер - радиус окружности, проходящей через середину опорных элементов; R - радиус окружности, проходящей через середину гофр сильфона 5.

5

0

5

0

5

0

Компенсатор работает следующим образом.

При температурном удлинении (сокращении) трубопровода патрубки 1 и 2 соответственно сходятся (расходятся). Соответствующие перемещения мембран 3 и 4 сопровождаются поворотом в щарнирах на осях 8 внутренних концов поддерживающих элементов 9 и проскальзыванием последних в опорных точках Б относительно выступов 11, воспринимающих большую часть нагрузки, передаваемой мембранами 3 и 4 на поддерживающие элементы 9. Остальная часть нагрузки воспринимается патрубками 1 и 2, поэтому кожух 10 работает как общее силовое кольцо на расчетную нагрузку.

При перемещении мембран 3 и 4 поддерживающие элементы 9, находящиеся в постоянном контакте с силовыми кольцами 6, скользят по этим кольцам, не касаясь вершин гофр мембран. При схождении патрубков 1 и 2 внешние концы А опорных элементов расходятся, сильфон 5 растягивается, а силовые кольца 7 во впадинах его гофр скользят по внутренней поверхности цилиндрической части охватывающей оболочки 10. Противоположная картина происходит при расхождении патрубков 1 и 2.

Давление среды, воспринимаемое мембранами 3 и 4, посредством силовых колец б передается на поддерживающие элементы 9, которые благодаря выступам 11, воздействующим на опорные точки Б, работают как рычаги. При этом давление среды, воздействующее на мембраны 3 и 4 в пространстве между опорными точками Б и внешними концами А опорных элементов, стремится свести патрубки 1 и 2, а давление среды воздействующее на мембраны в пространстве между опорными точками Б и внутренними концами поддерживающих элементов,-развести патрубки.

Кроме того, в трубопроводе действуют распорные усилия от давления среды на поперечное сечение трубопровода, стремящиеся также развести патрубки I и 2. Выбором соответствующих геометрических параметров компенсатора достигается его разгрузка от осевых усилий. Мембранный компенсатор данной конструкции целесообразно применять при соблюдении условия

Р --i о -

- 1.

Соблюдение этого условия продиктовано тем обстоятельством, что при р 1 нет смысла применять мембраны в компенсаторе для увеличения его компенсирующей способности, а достаточно ограничиться только сильфоном, непосредственно связывающим патрубки 1 и 2. При р 1 компенсирую- ш,ая способность предлагаемого компенсатора всегда больше таковой для чисто силь- фонного компенсатора, поскольку в этом случае плечо поддерживающего элемента 9

(R-Го) меньше плеча (го-п), т. е. имеет место выигрыш в перемещении кромок силь- фона, связывающего мембраны (требуется меньщее изменение его длины).

Формула изобретения

1. Мембранный компенсатор для трубопроводов, содержащий концевые патрубки и скрепленные с ними и с цилиндрической соединительной оболочкой кольцевые гофрированные мембраны, опирающиеся на поддерживающие элементы, консольно закрепленные на патрубках, внешний кожух, состоя

щий из цилиндрической обечайки и торцовых стенок, отличающийся тем, что, с целью снижения материалоемкости трубопроводной системы за счет уменьшения осевых распорных усилий, соединительная оболочка выполнена изменяемой длины, а внутренние поверхности торцовых стенок внешнего кожуха снабжены опорными выступами, расположенными на равном расстоянии от оси компенсатора между закрепленными и свободными концами поддерживающих элементов. 2. Компенсатор по п. 1, отличающийся тем, что соединительная оболочка выполнена в виде сильфона.

Изобретение относится к области машиностроения и позволяет снизить материалоемкость трубопроводной системы за счет облегчения ее несущих элементов при уменьшении осевых на,грузок на трубопровод от давления среды путем выполнения мембранного компенсатора (МК) разгруженным от осевых сил. МК состоит из скрепленных с его концевыми патрубками (КП) 1 и 2 кольцевых мембран (КМ) 3 и 4, связанных между собой цилиндрической оболочкой 5, выполненной с возможностью изменения ее длины, например, в виде сильфона. На КП 1 и 2 шарнирно установлены поддерживающие элементы 9. МК имеет внешний кожух 10 с выступами 11 на его торцовых стенках. Поддерживающие элементы 9 взаимодействуют с КП через силовые кольца 6, опираясь при этом на выступы 11 и образуя рычажную систему, разгружающую МК от осевых сил давления среды в трубопроводе. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. 10 В 7 i(.vvvf 10 В 7 .vvvf (О (Л го 00 СП ьо ;л сд