Многослойный сильфонный компенсатор Советский патент 1976 года по МПК F16L51/02 

1

Изобретение относится к нефтенерерабатынаюндей, нефтехимической и энергетической нромышленности, а именно к компенсирующим устройствам трубопроводов и апнаратов, pa6oTaiouuix нрн высоких температурах и больших давлениях.

Известиы многослойные сильфонные комненсаторы, в которых по крайней мере однн слой выполнен сплошным и вместе с оетальными составляющими слоями жестко закреплен на трубе.

Недостатком таких компенсаторов является ограниченная компенсирующая способность.

Целью изобретения является повышение компенсирующей способности.

Достигается это тем, что в компенсаторе некоторые составляющие слон выполнены с надрезами в осевых плоскостях и установлены поочередно со сплошными слоями.

На фнг. 1 изображен предлагаемый компенсатор; на фиг. 2 - схема сегмента тора; ни фиг. 3 - эпюра меридиональных усилий при равномерном избыточном давлении; на фиг. 4 - эпюра окружных усилий в сечении сектора сегмента торообразной оболочки.

Комиенсатор состоит из внутренне: сплошной оболочки 1 и наружной оболоч ;и 2 с разрезами во взаимно перпендикулярных осевых плоскостях. Оба слоя приварены к патрубку 3.

Принцип работы компенсаторов, у которых однн слои С11лои 1 ые. а друпе с разрезами в давлении состоит в слемер1 диоиальпомдующег.к

При знутрениел: избыточном давлении оболочка компенсатора работает в основном, в меридиональном направлении (усилие -Vj), а л есткость определяется, главным образом, окружными растягивающими усн, -Vo. Мерид ональпые усилия в тонкой торообразной оболочке при внутреннем давлении определяется по формуле: .. АЯа (Z/. + sin 0)

2(;.-Гз1пвГ где АР - величина избыточного давления;

}. dia - относительный

геометрический

naptn:erp; 8 - углова;; морид;

н а т а d и а - геометр1;ческ:1е

параметры (см.

фиг. :).

Окрул ные растягивающие усилия опреде пются по формуле:

Л,- г - .

Таким образом, величина Ali в среднем в ; раза меньше NI. жесткость обок)чки опг.едсляется окружив

растягиваюними уолвям :. Например, для сегмента тора с углом рас г крытия 0 - - с толщиной /г 0,1 66 окружные усилия N, возникающие в оболочке при нагружении силой с моментом My, в 8 раз больше меридионального усилия Л/i. Введение меридиональных разрезов в одпом из слоев позволяет при одинаковом числе слоев и их толщине уменьшить изгибающую жесткость компенсатора без существенного снижения прочности. Потенциальная энергия деформации оболочки, равная работе внешних сил, определяется в этом случае по формуле: U-l A.Ss, + A/,8s, + 55у ,, где беь бег - бесконечно малые приращения величин относительных деформаций соответственно в меридиональном и окружном направлениях;S - сдвигающее усилие; 7 - деформация сдвига; V - текущая координата (см. фиг. 2). Исходя из энергетических принципов величин уменьшения изгибающей жесткости, например, при случае двух диаметрально расположенных разрезов для сектора сегмента тора ( ) можно определить из соотно шения площадей эпюр окружных усилий (см. фиг. 4) Из эпюры меридиональных усилий при равномерном избыточном давлении (см. фиг. 3) следует, что максимальное усилие от давления при введении разрезов увеличивается в 1,27 раза, общая площадь эпюры меридиональных усилий при этом практически не увеличивается (эпюра усилий для сплошной оболочки показана пунктиром). Как следует из сравнения эпюр усилий (см. фиг. 3 и 4) увеличение компенсирующей способности происходит без снижения прочности компенсатора. Формула изобретения Многослойный сильфонный компенсатор, в котором по крайней мере один слой выполнен сплошным и вместе с остальными составляющими слоями жестко закреплен на трубе, отличающийся тем, что, с целью повышения компенсирующей способности, в нем некоторые составляющие слои выполнены с надрезами в осевых плоскостях и установлены поочередно со сплошными слоями.

.

Т

1

-