Компенсатор теплового расширения – Компенсаторы линейного расширения (теплового) для полипропиленовых труб

Компенсатор теплового расширения для горячих трубопроводов и трубопровод с его использованием

 

Изобретение касается компенсатора теплового расширения, соединяющего между собой концы двух участков трубопровода, предназначенного для транспортировки горячей жидкотекучей среды, причем каждый из концов участков трубопровода снабжен концевым фланцем 2. Компенсатор теплового расширения содержит муфту 3, жестко связанную своими концами с соответствующими холодными фланцами 4, жестко связанными с устройством соединения в паз 5, и содержит соединительное устройство 6, связывающее концевой фланец 2 и соответствующий ему холодный фланец 4. Соединительное устройство 6 содержит по меньшей мере два соединенных друг с другом элемента, называемых первым 7 и вторым 8 элементами, один из которых жестко связан с холодным фланцем 4, а другой элемент жестко связан с концевым фланцем 2, причем упомянутый первый элемент 7 представляет собой муфту, изготовленную из волнистого или гофрированного металлического листа, волны или гофры которого направлены параллельно продольной оси данного трубопровода 1, а второй упомянутый выше элемент 8 является гибким и деформируемым в направлении продольной оси данного трубопровода 1. Повышает надежность трубопровода за счет компенсации продольных и тангенциальных тепловых деформаций трубопровода. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к специальному стыку, являющемуся компенсатором теплового расширения и предназначенному для использования на горячих трубопроводах.

Говоря более конкретно, данное изобретение касается компенсатора расширения, соединяющего концы двух трубопроводов, предназначенных для транспортировки горячей жидкотекучей среды, причем каждый из концов соединяемых таким образом трубопроводов снабжен концевыми фланцами. Предлагаемый компенсатор теплового расширения соединяемых трубопроводов содержит муфту, образованную гибкой лентой, надетой на оба примыкающих друг к другу конца трубопроводов и жестко связанной своими кромками с соответствующим фланцем, условно называемым холодным фланцем и жестко связанным с устройством соединения в паз в устройстве удержания, жестко связанном с соответствующим трубопроводом. Предлагаемый компенсатор расширения содержит также соединительное устройство, связывающее соответствующие друг другу концевой фланец данного трубопровода и его так называемый холодный фланец. В известном на сегодняшний день компенсаторе теплового расширения (FR 658066 A, 30.05.29) подобного типа упомянутое соединительное устройство представляет собой плоский металлический лист, согнутый в виде муфты. Вследствие своей способности к изгибу этот лист частично принимает на себя тепловые деформации, возникающие вследствие различия температур между концевым фланцем трубопровода, который является горячим, и так называемым холодным фланцем, а также тепловые деформации собственно трубопроводов, соединяемых данным компенсатором расширения. Такое устройство генерирует значительные механические напряжения, локализованные в углах упомянутых фланцев, и является недостаточно надежным в случае использования на трубопроводах больших диаметров, предназначенных для транспортировки жидкотекучих сред с очень высокой температурой. Однако компенсаторы теплового расширения этого типа необходимы, в частности, для входных трубопроводов котлов утилизации, используемых на выходе газовых турбин, когда упомянутый горячий фланец конца трубопровода подвергается воздействию температуры порядка 600
o
C, а упомянутый холодный фланец имеет температуру порядка 200oC. Вследствие этого дифференциальные расширения теплового характера являются весьма значительными. Кроме того, такие трубопроводы обычно имеют квадратное сечение больших размеров, причем сторона этого квадратного сечения может достигать 7,5 метра. Для решения упомянутых выше технических проблем и обеспечения возможности практической реализации компенсатора теплового расширения, приспособленного для применения упомянутого выше характера, в соответствии с предлагаемым изобретением это устройство соединения или соединительное устройство содержит по меньшей мере два соединенных друг с другом элемента, называемых первым и вторым элементами. При этом один из этих элементов жестко связан с холодным фланцем, а другой элемент жестко связан с концевым фланцем одного из соединяемых трубопроводов, причем упомянутый первый элемент представляет собой муфту, выполненную из волнистого листа, волны которого направлены параллельно продольной оси соединяемых трубопроводов, а второй элемент является гибким и деформируемым в продольном направлении упомянутого трубопровода. В соответствии с предпочтительным способом практической реализации предлагаемого изобретения упомянутый выше второй элемент представляет собой гибкую изогнутую пластину с кривизной, перпендикулярной волнам упомянутой муфты. В предпочтительном варианте практической реализации упомянутое соединительное устройство содержит два упомянутых вторых элемента, причем один из этих вторых элементов жестко связан с холодным фланцем, а другой жестко связан с концевым фланцем трубопровода, и оба этих элемента соединены между собой при помощи первого промежуточного элемента. Предлагаемое изобретение касается также трубопровода, предназначенного для прохождения горячих газов на выходе из газовой турбины в котлах утилизации и образованного отрезками трубопроводов, соединенных соответственно при помощи упомянутого компенсатора теплового расширения, как это было описано выше. Предлагаемое изобретение будет описано ниже более подробно со ссылками на приведенные в приложении фигуры, представляющие всего лишь предпочтительный способ практической реализации данного изобретения. Среди приведенных в приложении к упомянутому описанию фигур предлагаются: фиг. 1 - на которой представлен в частичном разрезе вид спереди предлагаемого компенсатора теплового расширения в соответствии с данным изобретением; фиг. 2 - на которой представлен в разрезе по продольной плоскости вид половины того же самого компенсатора теплового расширения. Как это схематически представлено на фиг. 1, предлагаемый компенсатор теплового расширения соединяет между собой концы двух трубопроводов 1 и 1', предназначенных для транспортировки горячей жидкотекучей среды и имеющих в предпочтительном варианте квадратное поперечное сечение. Каждый из концов трубопроводов снабжен концевыми фланцем 2, 2', в предпочтительном варианте реализации приваренным к каждому из концов соответствующего трубопровода. Предлагаемый компенсатор теплового расширения содержит муфту 3, образованную гибкой лентой, охватывающей оба обращенных друг к другу конца трубопроводов и жестко связанной своими кромками соответственно с холодными фланцами 4, 4', в свою очередь жестко связанными с устройствами соединения в паз в устройстве удержания, жестко связанном с соответствующим участком трубопровода. Упомянутая лента 3 может состоять из композиции нескольких керамических слоев и слоев тефлона. Предлагаемый компенсационный стык содержит также соединительное устройство 6, 6', связывающее концевой фланец 2, 2' и соответствующей ему холодный фланец 4, 4'. Уже известным на сегодняшний день способом трубопроводы 1 и 1' теплоизолированы при помощи слоя термоизоляционного материала 12, 12', располагающегося снаружи или изнутри упомянутых трубопроводов 1, 1'. Слои термоизоляционного материала 13 располагаются также внутри предлагаемого компенсатора теплового расширения.
Все эти конструктивные элементы предлагаемого компенсатора теплового расширения будут более подробно описаны ниже со ссылками на чертеж, представленный на фиг. 2. Упомянутое соединительное устройство 6, 6' должно поглощать тепловые деформации, связанные с разностью температур между концевым фланцем 2, 2', который является горячим, поскольку непосредственно подвергается воздействию температуры горячей жидкотекучей среды, транспортируемой по данным трубопроводам 1, 1', и холодным фланцем 4, 4'. В соответствии с предлагаемым изобретением, как это хорошо видно на фиг. 2, это соединительное устройство 6 содержит по меньшей мере два элемента, называемых первым и вторым элементами. При этом один из упомянутых элементов жестко связан с холодным фланцем 4, а другой элемент жестко связан с концевым фланцем 2, причем первый элемент 7 является деформируемым в тангенциальном или касательном направлении, а второй элемент 8 является гибким и деформируемым в продольном направлении данного трубопровода. В соответствии с этим предпочтительным вариантом практической реализации предлагаемого изобретения лента 3 жестко закреплена на холодном фланце 4 при помощи винтов 9. Устройство 5 соединения в паз, образованное кольцом или участком кольца, жестко соединено с холодным фланцем 4, причем в предпочтительном варианте реализации это соединение выполнено сваркой и плотно вставлено между двумя профилями 10 и 11, приваренными к наружной поверхности трубопровода 1. Это устройство соединения в паз и связанное с ним устройство удержания могут быть реализованы различными способами, не выходя за рамки предлагаемого изобретения, например, в соответствии с другим вариантом, не представленным на приведенных в приложении фигурах. В этом случае устройство удержания может представлять собой периферийный фланец, жестко связанный с данным трубопроводом, а устройство соединения в паз может содержать специальный паз, в который входит упомянутый фланец. Первый упомянутый выше элемент 7, деформируемый в тангенциальном или касательном направлении, представляет собой муфту, изготовленную из волнистого металлического листа, причем волны этого листа направлены параллельно продольной оси трубопровода 1. Второй упомянутый выше элемент представляет собой изогнутую гибкую пластину 8, 8A, кривизна которой направлена перпендикулярно волнам первого элемента 7. Соединительное устройство 6 содержит два вторых элемента 8 и 8A, причем один из этих элементов жестко связан с холодным фланцем 4, а второй элемент 8A жестко связан с концевым фланцем 2, и оба этих вторых элемента соединены друг с другом при помощи первого промежуточного элемента 7. Все упомянутые выше элементы изготовлены из металла, в предпочтительном варианте реализации - из нержавеющей стали. Упомянутая выше муфта из волнистого или гофрированного листа 7 деформируется в зависимости от изменений величины поперечного сечения трубопровода, связанных с тепловым расширением, и поглощает тангенциальные дифференциальные тепловые расширения, причем эти волны или гофры данной муфты позволяют ей деформироваться без расширения в тангенциальном направлении. Эти деформации могут быть неодинаковыми на противоположных краях данной муфты 7 и в этом случае упомянутая муфта принимает форму веера. Гибкие изогнутые пластины 8 и 8A, в свою очередь, поглощают продольные дифференциальные тепловые расширения соединяемых участков трубопровода благодаря своей кривизне и изгибу, являющемуся результатом перемещения отдельных частей данного трубопровода и возможному вследствие их упругости. В соответствии с представленным на приведенных в приложении фигурах способом практической реализации предлагаемого изобретения соединительное устройство 6 содержит два вторых элемента 8 и 8A, причем два этих элемента соединены друг с другом первым промежуточным элементом 7. Однако в соответствии с данным изобретением достаточно, чтобы это соединительное устройство 6 содержало первый элемент 7 и всего лишь один второй элемент 8 или 8A для того, чтобы обеспечить возможность полноценного выполнения функций данного устройства. Такой компенсатор теплового расширения предназначен, в частности, для оборудования трубопроводов, обеспечивающих передачу горячих газов с выхода газовой турбины в котел утилизации тепловой энергии, причем различные участки этого трубопровода соединяются между собой соответственно при помощи предлагаемого компенсатора теплового расширения.

Формула изобретения

1. Компенсатор теплового расширения, соединяющий между собой концы двух трубопроводов (1, 1'), предназначенных для транспортировки горячей текучей среды, причем каждый из концов снабжен концевым фланцем (2, 2'), и содержащий муфту (3), образованную гибкой лентой, охватывающую примыкающие друг к другу концы трубопроводов и жестко связанную каждым своим краем с соответствующим фланцем на трубопроводе, называемым холодным фланцем (4, 4'), который жестко связан с устройством соединения в паз (5, 5') и с устройством удержания, жестко связанным, в свою очередь, с соответствующим участком трубопровода (1, 1'), и содержащий также соединительное устройство (6, 6'), связывающее концевые фланцы (2, 2') каждого трубопровода с соответствующим холодным фланцем (4, 4'), отличающийся тем, что соединительное устройство (6) содержит по меньшей мере два соединенных друг с другом элемента, называемых соответственно первым (7) и вторым (8) элементами, причем один из этих элементов жестко связан с холодным фланцем (4), а другой элемент жестко связан с концевым фланцем (2) соответствующего трубопровода, причем первый элемент (7) представляет собой муфту, изготовленную из гофрированного металлического листа, гофры которого направлены параллельно продольной оси данного трубопровода (1), а второй элемент (8) выполнен гибким и деформируемым в продольном направлении данного трубопровода (1). 2. Компенсатор по п.1, отличающийся тем, что второй элемент (8) представляет собой гибкую изогнутую металлическую пластину, направляющая криволинейной поверхности которой расположена в плоскости, ориентированной перпендикулярно плоскости расположения направляющей гофров муфты. 3. Компенсатор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что соединительное устройство (6) содержит два вторых элемента (8, 8А), причем один из них (8) жестко связан с соответствующим холодным фланцем (4), а второй элемент (8А) жестко связан с концевым фланцем (2) соответствующего трубопровода, причем оба вторых элемента соединены один с другим при помощи расположенного между ними первого элемента (7). 4. Компенсатор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что первый и второй элементы (7, 8, 8А) изготовлены из нержавеющей стали. 5. Трубопровод, предназначенный для отвода горячих газов с выхода газовой турбины в котел утилизации тепловой энергии, отличающийся тем, что он образован двумя трубопроводами (1, 1'), соединенными между собой при помощи компенсатора теплового расширения, выполненного согласно любому из пп.1 - 4.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

findpatent.ru

компенсатор теплового расширения для горячих трубопроводов и трубопровод с его использованием - патент РФ 2140599

Изобретение касается компенсатора теплового расширения, соединяющего между собой концы двух участков трубопровода, предназначенного для транспортировки горячей жидкотекучей среды, причем каждый из концов участков трубопровода снабжен концевым фланцем 2. Компенсатор теплового расширения содержит муфту 3, жестко связанную своими концами с соответствующими холодными фланцами 4, жестко связанными с устройством соединения в паз 5, и содержит соединительное устройство 6, связывающее концевой фланец 2 и соответствующий ему холодный фланец 4. Соединительное устройство 6 содержит по меньшей мере два соединенных друг с другом элемента, называемых первым 7 и вторым 8 элементами, один из которых жестко связан с холодным фланцем 4, а другой элемент жестко связан с концевым фланцем 2, причем упомянутый первый элемент 7 представляет собой муфту, изготовленную из волнистого или гофрированного металлического листа, волны или гофры которого направлены параллельно продольной оси данного трубопровода 1, а второй упомянутый выше элемент 8 является гибким и деформируемым в направлении продольной оси данного трубопровода 1. Повышает надежность трубопровода за счет компенсации продольных и тангенциальных тепловых деформаций трубопровода. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил. Изобретение относится к специальному стыку, являющемуся компенсатором теплового расширения и предназначенному для использования на горячих трубопроводах. Говоря более конкретно, данное изобретение касается компенсатора расширения, соединяющего концы двух трубопроводов, предназначенных для транспортировки горячей жидкотекучей среды, причем каждый из концов соединяемых таким образом трубопроводов снабжен концевыми фланцами. Предлагаемый компенсатор теплового расширения соединяемых трубопроводов содержит муфту, образованную гибкой лентой, надетой на оба примыкающих друг к другу конца трубопроводов и жестко связанной своими кромками с соответствующим фланцем, условно называемым холодным фланцем и жестко связанным с устройством соединения в паз в устройстве удержания, жестко связанном с соответствующим трубопроводом. Предлагаемый компенсатор расширения содержит также соединительное устройство, связывающее соответствующие друг другу концевой фланец данного трубопровода и его так называемый холодный фланец. В известном на сегодняшний день компенсаторе теплового расширения (FR 658066 A, 30.05.29) подобного типа упомянутое соединительное устройство представляет собой плоский металлический лист, согнутый в виде муфты. Вследствие своей способности к изгибу этот лист частично принимает на себя тепловые деформации, возникающие вследствие различия температур между концевым фланцем трубопровода, который является горячим, и так называемым холодным фланцем, а также тепловые деформации собственно трубопроводов, соединяемых данным компенсатором расширения. Такое устройство генерирует значительные механические напряжения, локализованные в углах упомянутых фланцев, и является недостаточно надежным в случае использования на трубопроводах больших диаметров, предназначенных для транспортировки жидкотекучих сред с очень высокой температурой. Однако компенсаторы теплового расширения этого типа необходимы, в частности, для входных трубопроводов котлов утилизации, используемых на выходе газовых турбин, когда упомянутый горячий фланец конца трубопровода подвергается воздействию температуры порядка 600oC, а упомянутый холодный фланец имеет температуру порядка 200oC. Вследствие этого дифференциальные расширения теплового характера являются весьма значительными. Кроме того, такие трубопроводы обычно имеют квадратное сечение больших размеров, причем сторона этого квадратного сечения может достигать 7,5 метра. Для решения упомянутых выше технических проблем и обеспечения возможности практической реализации компенсатора теплового расширения, приспособленного для применения упомянутого выше характера, в соответствии с предлагаемым изобретением это устройство соединения или соединительное устройство содержит по меньшей мере два соединенных друг с другом элемента, называемых первым и вторым элементами. При этом один из этих элементов жестко связан с холодным фланцем, а другой элемент жестко связан с концевым фланцем одного из соединяемых трубопроводов, причем упомянутый первый элемент представляет собой муфту, выполненную из волнистого листа, волны которого направлены параллельно продольной оси соединяемых трубопроводов, а второй элемент является гибким и деформируемым в продольном направлении упомянутого трубопровода. В соответствии с предпочтительным способом практической реализации предлагаемого изобретения упомянутый выше второй элемент представляет собой гибкую изогнутую пластину с кривизной, перпендикулярной волнам упомянутой муфты. В предпочтительном варианте практической реализации упомянутое соединительное устройство содержит два упомянутых вторых элемента, причем один из этих вторых элементов жестко связан с холодным фланцем, а другой жестко связан с концевым фланцем трубопровода, и оба этих элемента соединены между собой при помощи первого промежуточного элемента. Предлагаемое изобретение касается также трубопровода, предназначенного для прохождения горячих газов на выходе из газовой турбины в котлах утилизации и образованного отрезками трубопроводов, соединенных соответственно при помощи упомянутого компенсатора теплового расширения, как это было описано выше. Предлагаемое изобретение будет описано ниже более подробно со ссылками на приведенные в приложении фигуры, представляющие всего лишь предпочтительный способ практической реализации данного изобретения. Среди приведенных в приложении к упомянутому описанию фигур предлагаются:
фиг. 1 - на которой представлен в частичном разрезе вид спереди предлагаемого компенсатора теплового расширения в соответствии с данным изобретением;
фиг. 2 - на которой представлен в разрезе по продольной плоскости вид половины того же самого компенсатора теплового расширения. Как это схематически представлено на фиг. 1, предлагаемый компенсатор теплового расширения соединяет между собой концы двух трубопроводов 1 и 1", предназначенных для транспортировки горячей жидкотекучей среды и имеющих в предпочтительном варианте квадратное поперечное сечение. Каждый из концов трубопроводов снабжен концевыми фланцем 2, 2", в предпочтительном варианте реализации приваренным к каждому из концов соответствующего трубопровода. Предлагаемый компенсатор теплового расширения содержит муфту 3, образованную гибкой лентой, охватывающей оба обращенных друг к другу конца трубопроводов и жестко связанной своими кромками соответственно с холодными фланцами 4, 4", в свою очередь жестко связанными с устройствами соединения в паз в устройстве удержания, жестко связанном с соответствующим участком трубопровода. Упомянутая лента 3 может состоять из композиции нескольких керамических слоев и слоев тефлона. Предлагаемый компенсационный стык содержит также соединительное устройство 6, 6", связывающее концевой фланец 2, 2" и соответствующей ему холодный фланец 4, 4". Уже известным на сегодняшний день способом трубопроводы 1 и 1" теплоизолированы при помощи слоя термоизоляционного материала 12, 12", располагающегося снаружи или изнутри упомянутых трубопроводов 1, 1". Слои термоизоляционного материала 13 располагаются также внутри предлагаемого компенсатора теплового расширения. Все эти конструктивные элементы предлагаемого компенсатора теплового расширения будут более подробно описаны ниже со ссылками на чертеж, представленный на фиг. 2. Упомянутое соединительное устройство 6, 6" должно поглощать тепловые деформации, связанные с разностью температур между концевым фланцем 2, 2", который является горячим, поскольку непосредственно подвергается воздействию температуры горячей жидкотекучей среды, транспортируемой по данным трубопроводам 1, 1", и холодным фланцем 4, 4". В соответствии с предлагаемым изобретением, как это хорошо видно на фиг. 2, это соединительное устройство 6 содержит по меньшей мере два элемента, называемых первым и вторым элементами. При этом один из упомянутых элементов жестко связан с холодным фланцем 4, а другой элемент жестко связан с концевым фланцем 2, причем первый элемент 7 является деформируемым в тангенциальном или касательном направлении, а второй элемент 8 является гибким и деформируемым в продольном направлении данного трубопровода. В соответствии с этим предпочтительным вариантом практической реализации предлагаемого изобретения лента 3 жестко закреплена на холодном фланце 4 при помощи винтов 9. Устройство 5 соединения в паз, образованное кольцом или участком кольца, жестко соединено с холодным фланцем 4, причем в предпочтительном варианте реализации это соединение выполнено сваркой и плотно вставлено между двумя профилями 10 и 11, приваренными к наружной поверхности трубопровода 1. Это устройство соединения в паз и связанное с ним устройство удержания могут быть реализованы различными способами, не выходя за рамки предлагаемого изобретения, например, в соответствии с другим вариантом, не представленным на приведенных в приложении фигурах. В этом случае устройство удержания может представлять собой периферийный фланец, жестко связанный с данным трубопроводом, а устройство соединения в паз может содержать специальный паз, в который входит упомянутый фланец. Первый упомянутый выше элемент 7, деформируемый в тангенциальном или касательном направлении, представляет собой муфту, изготовленную из волнистого металлического листа, причем волны этого листа направлены параллельно продольной оси трубопровода 1. Второй упомянутый выше элемент представляет собой изогнутую гибкую пластину 8, 8A, кривизна которой направлена перпендикулярно волнам первого элемента 7. Соединительное устройство 6 содержит два вторых элемента 8 и 8A, причем один из этих элементов жестко связан с холодным фланцем 4, а второй элемент 8A жестко связан с концевым фланцем 2, и оба этих вторых элемента соединены друг с другом при помощи первого промежуточного элемента 7. Все упомянутые выше элементы изготовлены из металла, в предпочтительном варианте реализации - из нержавеющей стали. Упомянутая выше муфта из волнистого или гофрированного листа 7 деформируется в зависимости от изменений величины поперечного сечения трубопровода, связанных с тепловым расширением, и поглощает тангенциальные дифференциальные тепловые расширения, причем эти волны или гофры данной муфты позволяют ей деформироваться без расширения в тангенциальном направлении. Эти деформации могут быть неодинаковыми на противоположных краях данной муфты 7 и в этом случае упомянутая муфта принимает форму веера. Гибкие изогнутые пластины 8 и 8A, в свою очередь, поглощают продольные дифференциальные тепловые расширения соединяемых участков трубопровода благодаря своей кривизне и изгибу, являющемуся результатом перемещения отдельных частей данного трубопровода и возможному вследствие их упругости. В соответствии с представленным на приведенных в приложении фигурах способом практической реализации предлагаемого изобретения соединительное устройство 6 содержит два вторых элемента 8 и 8A, причем два этих элемента соединены друг с другом первым промежуточным элементом 7. Однако в соответствии с данным изобретением достаточно, чтобы это соединительное устройство 6 содержало первый элемент 7 и всего лишь один второй элемент 8 или 8A для того, чтобы обеспечить возможность полноценного выполнения функций данного устройства. Такой компенсатор теплового расширения предназначен, в частности, для оборудования трубопроводов, обеспечивающих передачу горячих газов с выхода газовой турбины в котел утилизации тепловой энергии, причем различные участки этого трубопровода соединяются между собой соответственно при помощи предлагаемого компенсатора теплового расширения.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Компенсатор теплового расширения, соединяющий между собой концы двух трубопроводов (1, 1"), предназначенных для транспортировки горячей текучей среды, причем каждый из концов снабжен концевым фланцем (2, 2"), и содержащий муфту (3), образованную гибкой лентой, охватывающую примыкающие друг к другу концы трубопроводов и жестко связанную каждым своим краем с соответствующим фланцем на трубопроводе, называемым холодным фланцем (4, 4"), который жестко связан с устройством соединения в паз (5, 5") и с устройством удержания, жестко связанным, в свою очередь, с соответствующим участком трубопровода (1, 1"), и содержащий также соединительное устройство (6, 6"), связывающее концевые фланцы (2, 2") каждого трубопровода с соответствующим холодным фланцем (4, 4"), отличающийся тем, что соединительное устройство (6) содержит по меньшей мере два соединенных друг с другом элемента, называемых соответственно первым (7) и вторым (8) элементами, причем один из этих элементов жестко связан с холодным фланцем (4), а другой элемент жестко связан с концевым фланцем (2) соответствующего трубопровода, причем первый элемент (7) представляет собой муфту, изготовленную из гофрированного металлического листа, гофры которого направлены параллельно продольной оси данного трубопровода (1), а второй элемент (8) выполнен гибким и деформируемым в продольном направлении данного трубопровода (1). 2. Компенсатор по п.1, отличающийся тем, что второй элемент (8) представляет собой гибкую изогнутую металлическую пластину, направляющая криволинейной поверхности которой расположена в плоскости, ориентированной перпендикулярно плоскости расположения направляющей гофров муфты. 3. Компенсатор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что соединительное устройство (6) содержит два вторых элемента (8, 8А), причем один из них (8) жестко связан с соответствующим холодным фланцем (4), а второй элемент (8А) жестко связан с концевым фланцем (2) соответствующего трубопровода, причем оба вторых элемента соединены один с другим при помощи расположенного между ними первого элемента (7). 4. Компенсатор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что первый и второй элементы (7, 8, 8А) изготовлены из нержавеющей стали. 5. Трубопровод, предназначенный для отвода горячих газов с выхода газовой турбины в котел утилизации тепловой энергии, отличающийся тем, что он образован двумя трубопроводами (1, 1"), соединенными между собой при помощи компенсатора теплового расширения, выполненного согласно любому из пп.1 - 4.

www.freepatent.ru

Тепловое расширение - трубопровод - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Тепловое расширение - трубопровод

Cтраница 1

Тепловое расширение трубопроводов можно компенсировать либо путем применения специальных компенсационных участков трубопровода, либо посредством компенсаторов с упругими или подвижными частями. Компенсационные участки, компенсирующие влияние изменений температуры за счет собственной упругости части трубопровода, соответствующим образом расположенной между неподвижными точками трубопровода, состоят из двух или нескольких прямых частей, перпендикулярных одна к другой и соединенных отводами. Они подбираются таким образом, чтобы тепловое расширение одной части компенсировалось деформациями изгиба соседних частей в плоских системах или деформациями изгиба и кручения в пространственных системах. Плоские компенсаторы имеют чаще всего L -, Z - или U-образную форму, пространственные компенсаторы состоят обычно из двух плоских взаимно перпендикулярных и имеющих одно общее плечо. Компенсаторы с упругими частями изготовляют из труб или из упругих дисков и силь-фонов.  [1]

Тепловое расширение трубопроводов можно компенсировать либо путем применения специальных компенсационных участков трубопровода, либо посредством компенсаторов с упругими или подвижными частями. Компенсационные участки, компенсирующие влияние изменений температуры за счет собственной упругости части трубопровода, соответствующим образом расположенной между неподвижными точками трубопровода, состоят из двух или нескольких прямых частей, перпендикулярных одна к другой и соединенных отводами Они подбираются таким образом, чтобы тепловое расширение одной части компенсировалось деформациями изгиба соседних частей в плоских системах или деформациями изгиба и кручения в пространственных системах. Плоские компенсаторы имеют чаще всего L -, Z - или U-образную форму, пространственные компенсаторы состоят обычно из двух плоских взаимно перпендикулярных и имеющих одно общее плечо. Компенсаторы с упругими частями изготовляют из труб или из упругих дисков и силь-фонов.  [2]

Тепловые расширения трубопроводов могут быть скомпенсированы эластичностью самого трубопровода. Когда же прямые участки между двумя неподвижными опорами имеют значительную длину и недостаточную компенсацию, необходимо увеличивать гибкость линий этого участка путем выбора для него другой трассы с поворотами труб и применением отводов, изменения радиусов гиба труб или перенесения мест установки неподвижных креплений. Увеличение естественной гибкости является самым лучшим способом компенсации тепловых расширений трубопроводов.  [4]

Тепловые расширения трубопровода, жестко связанного с неподвижным оборудованием, не могут быть скомпенсированы за счет перемещения концов трубопровода. Поэтому в нем возникают добавочные компенсационные напряжения.  [5]

Компенсаторы теплового расширения трубопровода располагают посредине намертво закрепленных по концам прямых участков, так что сдвиг удлиняющихся от нагрева труб происходит в сторону от крайних неподвижных мест закрепления ( мертвых точек) к компенсаторам. При этом концы сжимаемых прямыми трубами гнутых компенсаторов сближаются на расстояние, длину которого называют компенсирующей способностью компенсатора. Для улучшения компенсации теплового расширения трубопровод монтируют с растяжкой, например, на 50 % величины его ожидаемого теплового расширения.  [6]

Для восприятия тепловых расширений трубопроводов устанавливаются компенсаторы. В зависимости от числа волн линзовые компенсаторы бывают одно -, двух - и трехволновыми. Линзовые компенсаторы, изготовляемые путем штамповки из тонкого листового железа толщиной 3 - 4 мм, не обладают достаточной прочностью. В связи с этим они применяются только на трубопроводах низкого давления.  [8]

При установке подвесок также учитывают тепловое расширение трубопровода. Тяги подвесок устанавливают с наклоном, равным половине величины перемещения трубопровода от нагрева. Если трубопровод не имеет тепловых перемещений, тяги устанавливают отвесно. Опорные конструкции под пружинные подвески тщательно выверяют, чтобы обеспечить передачу усилия от пружин на их опорные тарелки строго по перпендикуляру.  [9]

Подкладные опоры устанавливаются с учетом теплового расширения трубопровода. При подвесных опорах труба располагается ниже плоскости крепления.  [10]

Если напряжения от изгиба, вызванного тепловым расширением трубопровода, настолько велики, что местами оказываются выше предела текучести, то появляется пластическая деформация, которая снижает слишком высокие напряжения до уровня предела текучести.  [11]

Сильфоны получили также широкое распространение как компенсаторы теплового расширения трубопроводов, они заменили применявшиеся до последнего времени громоздкие температурные компенсаторные колена. Особенно заметные преимущества сильфон-ные компенсаторы создают при больших диаметрах трубопроводов.  [12]

Для избежания перемещения трубы в хомуте от теплового расширения трубопровода у неподвижных опор к трубам приваривают упоры, которые упираются в торцы хомутов корпуса опоры и не дают возможности трубе сдвинуться.  [13]

Расположение опор паромазутопроводов в пределах котла должно обеспечить свободное тепловое расширение трубопроводов без передачи значительных усилий на мазутные форсунки, жестко закрепленные в горелках. Для котлов с квадратной в плане топкой ( или близкой к квадратной) неподвижные опоры раздающих колец паромазутопроводов располагаются по осям топок, как показано на рис. 9 а. Для котлов с прямоугольной топкой с расположением горелок по длинным сторонам неподвижные опоры располагаются, как правило, по длинным сторонам в двух местах между горелками, при этом между этими опорами устанавливается компенсатор.  [14]

Подвижные опоры и подвески собирают и устанавливают с учетом теплового расширения трубопровода. Не допускаются перекосы и заедания подвижных частей. Расположение опор в местах стыков не допускается. Подвижные детали при сборке смещаются от центра опоры в сторону, противоположную удлинению, на величину расчетного удлинения. Хомуты подвесок трубопроводов, имеющих тепловые расширения, должны быть сдвинуты против отвесного положения тяги на половину величины теплового расширения трубопровода в сторону, обратную его перемещению при тепловом удлинении. Тяги подвесок трубопроводов, не имеющих теплового расширения, устанавливают отвесно. Пружины, устанавливаемые на опорах и подвесках, затягивают в соответствии с указанием на чертеже. На время монтажа и гидравлического испытания трубопровода пружины разгружаются распорными приспособлениями.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Компенсация расширения - Alfa Che

В процессе работы система получает тепловую нагрузку, что приводит к расширению труб в различных направлениях, в зависимости от разницы температур. Для установки труб следует учитывать тепловое расширение и принимать следующие предупредительные меры:

  • Оставлять достаточное пространство для продольного теплового расширения труб
  • Использовать компенсаторы теплового расширения
  • Правильно закреплять неподвижные и скользящие точки

Тепловое расширение пресс-системы AlfaChe Inox соответствует тепловому расширению металлических труб, которые используются в домашних установках.

Длина трубы
Tube length (m) 
   ΔI(mm)
Δu: Разница температур | Δu: Temperature difference (K)  
10   20 30 40 50 60 70 80 90 100
1 0,16 6 0,33 0,50 0,66 0,82 1,00 1,16 1,30 1,45 1,60
2 0,33 3 0,66 1,00 1,30 1,60 2,00 2,30 2,60 2,90 3,20
3 0,50 0 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00
4 0,66 6 1,30 2,00 2,60 3,30 4,00 4,60 5,20 5,90 6,60
5 0,82 2 1,60 2,50 3,30 4,10 5,00 5,80 6,60 7,40 8,20
6 1,00 0 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,40 10,80
7 1,16 6 2,30 3,50 4,60 6,70 7,00 8,20 9,00 10,20 11,40
8 1,32 2 2,60 4,00 5,30 6,50 8,00 9,30 10,40 11,70 13,00
9 1,48 8 3,00 4,50 6,00 7,40 9,00 10,50 11,70 13,30 14,80
10 1,65 5 3,30 5,00 6,60 8,30 10,00 11,60 13,20 14,90 16,60

Изгибающие и скручивающие нагрузки, которые появляются в процессе работы трубопровода, легко поглощаются, если при монтаже учитываются эти предупредительные меры (компенсация теплового расширения).

Небольшие продольные изменения в трубах могут компенсироваться заранее оставленным пространством для расширения, или могут быть поглощены благодаря эластичности трубопроводной сети.

Для больших трубопроводов следует использовать компенсаторы расширения (например, гибкие крепежные элементы, лирообразные компенсаторы т. д.). Выбор компенсатора зависит от материала, характеристик конструкции и рабочей температуры. Для труб из нержавеющей стали продольное изменение из-за теплового расширения (от 20 °C до 100 °C) рассчитывается по формуле.

Δl = l0 x α x Δυ

С коэффициентом теплового расширения              α [10 –6 K –1] = 16,5

Для трубы длиной 10 м :                        Δυ = 50 K. Δl (mm) = 8,3


Компенсация теплового расширения

 


Пространство расширения

Существует разница между трубопроводами, которые устанавливаются следующим образом:

  • открытые или расположенные в галереях
  • встроенные
  • под «плавающими» полом

В случае установки открытых или расположенных в галереях трубопроводов существует достаточно пространства. В случае закрытого размещения трубопровода необходимо установить защитный эластичный наполнитель из изоляционных волокнистых материалов, как, например: стекловолокно, минеральная вата или материалы из пенопласта с закрытыми порами.

 

 

Компенсаторы расширения

Продольные изменения в трубах могут компенсироваться заранее оставленным пространством для продольного расширения, и (или) могут быть поглощены благодаря эластичности трубопроводной сети. Если это невозможно, необходимо установить компенсаторы расширения.

 

alfache.com

Компенсатор теплового расширения

 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в котлостроении для обеспечения герметичности оборудования. Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности и технологичности. Компенсатор теплового расширения выполнен в виде рам 1, соединенных по периметру зигзагообразными трубками 2, и полос 3 из теплоизоляционного материала, уложеннных вокруг трубок 2 с образованием зигзагообразного профиля. Трубки 2 имеют открытые концы для продувки их: воздухом. Рамы 1 жестко соединены с фланцами газохода 6. В процессе работы при нагреве газохода 6 его тепловое расширение компенсируется трубками 2 и одновременно происходит сжатие полос 3. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (зц4 F 23L 15 04 р j,!)ИЯ3, „;,1 1-. 1tks

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ЮТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ AEHT СССР

1 (21) 4291671/24-06 (22) 28.07.87 (46) 07.09.89.Бюл. Р 33 (71) Производственное объединение

"Красный котельщик" им. 60-летия

Союза ССР и Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И.Полэунова (72) Ш.К.Мадалиев, F..Ñ.Ñàëüíûé, Н.Н.Чамин, С.В.Шадский и О.Н.Чамина (53) 621.565.94 (088.8) (56) Тебеньков Б.П. Рекуператоры для промьппленных печей. — М.: Металлургия, !975, с.128. (54 ) КОМПЕНСАТОР ТЕПЛОВОГО РАСШИРЕНИЯ .(57) Изобретение относится к тепло„„SU„„1506229 А 1 энергетике и может быть использовано в котлостроении для обеспечения герметичности оборудования. Цель изобретения — повышение эксплуатационной надежности и технологичности. Компенсатор теплового расширения выполнен в виде рам 1, соединенных по периметру зигзагообразными трубками 2, и полос 3 из теплоизоляционного материала, уложенных вокруг трубок 2 с образованием зигзагообразного профиля.

Трубки 2 имеют открытые концы для продувки их воздухом. Рамы 1 жестко соединены с фланцами газохода 6. В процессе работы при нагреве гаэохода 6 его тепловое расширение компенсируется трубками 2 и одновременно происходит сжатие полос 3. 3 ил.

1506229 пенсируется трубками 2 и одновременно происходит сжатие полос 3.Трубки

2 при этом охлаждаются наружным холодным воздухом, что увеличивает долговечность эксплуатации компенсатора, Использование изобретения позволяет устранить присосы наружного воздуха, снизить за счет этого скорость коррозии газохода 6 и соответственно повысить эксплуатационную надежность.

Кроме того, повышается также и технологичность конструкции.

Ф о р м у л а изобретения

Ф б

Составитель М.Косоротов

Техред А.Кравчук Корректор М,Пожо

Редактор В.Бугренкова

Заказ 5412/39

Тираж 488

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул. Гагарина, 101

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано, например, в котлостроении для обеспечения герметичности оборудования.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности и технологичности, На фиг.1 изображен компенсатор теплового расширения, общий вид; на фиг. 2 — установка полосы на трубках; на фиг, 3 — профиль компенсатора.

Компенсатор содержит элемент зигзагообразного профиля, выполненный в виде рам 1, соединенных по периметру зигзагообразными трубками 2, Вокруг трубок 2 уложены полосы 3 из теплоизоляционного материала с образованием упомянутого зигзагообразного 20 профиля. Трубки 2 закреплены в рамах

1 с помощью шайб 4 и прижимающих гаек 5 таким образом, что их концы остаются открытыми для продувки трубок

2 воздухом„ Полосы 3 могут бить выпол-15 иены из вспененной асбестовой массы на фуранформальдегидном связующем с добавлением казеинового клея. Рамы 1 жестко соединены с фланцами газохода 6. 30

В процессе работы при нагреве гаэохода 6 его тепловое расширение комКомпенсатор теплового расширения, преимущественно для гаэоходов, содержащий элемент зигзагообразного профиля, соединенный по периметру с газоходом, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности и технологичности,элемент выполнен в виде рам, соединенных по периметру зигзагообразными трубками, и полос иэ теплоизоляционного материала, уложенных вокруг трубок с образованием упомянутого зигзагообразного профиля, причем трубки имеют открытые Концы для продувки их воздухом

) . б

  

findpatent.ru

Компенсатор теплового расширения для горячих трубопроводов и трубопровод с его использованием

Изобретение касается компенсатора теплового расширения, соединяющего между собой концы двух участков трубопровода, предназначенного для транспортировки горячей жидкотекучей среды, причем каждый из концов участков трубопровода снабжен концевым фланцем 2. Компенсатор теплового расширения содержит муфту 3, жестко связанную своими концами с соответствующими холодными фланцами 4, жестко связанными с устройством соединения в паз 5, и содержит соединительное устройство 6, связывающее концевой фланец 2 и соответствующий ему холодный фланец 4. Соединительное устройство 6 содержит по меньшей мере два соединенных друг с другом элемента, называемых первым 7 и вторым 8 элементами, один из которых жестко связан с холодным фланцем 4, а другой элемент жестко связан с концевым фланцем 2, причем упомянутый первый элемент 7 представляет собой муфту, изготовленную из волнистого или гофрированного металлического листа, волны или гофры которого направлены параллельно продольной оси данного трубопровода 1, а второй упомянутый выше элемент 8 является гибким и деформируемым в направлении продольной оси данного трубопровода 1. Повышает надежность трубопровода за счет компенсации продольных и тангенциальных тепловых деформаций трубопровода. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

,

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Изобретение относится к специальному стыку, являющемуся компенсатором теплового расширения и предназначенному для использования на горячих трубопроводах. Говоря более конкретно, данное изобретение касается компенсатора расширения, соединяющего концы двух трубопроводов, предназначенных для транспортировки горячей жидкотекучей среды, причем каждый из концов соединяемых таким образом трубопроводов снабжен концевыми фланцами. Предлагаемый компенсатор теплового расширения соединяемых трубопроводов содержит муфту, образованную гибкой лентой, надетой на оба примыкающих друг к другу конца трубопроводов и жестко связанной своими кромками с соответствующим фланцем, условно называемым холодным фланцем и жестко связанным с устройством соединения в паз в устройстве удержания, жестко связанном с соответствующим трубопроводом. Предлагаемый компенсатор расширения содержит также соединительное устройство, связывающее соответствующие друг другу концевой фланец данного трубопровода и его так называемый холодный фланец. В известном на сегодняшний день компенсаторе теплового расширения (FR 658066 A, 30.05.29) подобного типа упомянутое соединительное устройство представляет собой плоский металлический лист, согнутый в виде муфты. Вследствие своей способности к изгибу этот лист частично принимает на себя тепловые деформации, возникающие вследствие различия температур между концевым фланцем трубопровода, который является горячим, и так называемым холодным фланцем, а также тепловые деформации собственно трубопроводов, соединяемых данным компенсатором расширения. Такое устройство генерирует значительные механические напряжения, локализованные в углах упомянутых фланцев, и является недостаточно надежным в случае использования на трубопроводах больших диаметров, предназначенных для транспортировки жидкотекучих сред с очень высокой температурой. Однако компенсаторы теплового расширения этого типа необходимы, в частности, для входных трубопроводов котлов утилизации, используемых на выходе газовых турбин, когда упомянутый горячий фланец конца трубопровода подвергается воздействию температуры порядка 600oC, а упомянутый холодный фланец имеет температуру порядка 200oC. Вследствие этого дифференциальные расширения теплового характера являются весьма значительными. Кроме того, такие трубопроводы обычно имеют квадратное сечение больших размеров, причем сторона этого квадратного сечения может достигать 7,5 метра. Для решения упомянутых выше технических проблем и обеспечения возможности практической реализации компенсатора теплового расширения, приспособленного для применения упомянутого выше характера, в соответствии с предлагаемым изобретением это устройство соединения или соединительное устройство содержит по меньшей мере два соединенных друг с другом элемента, называемых первым и вторым элементами. При этом один из этих элементов жестко связан с холодным фланцем, а другой элемент жестко связан с концевым фланцем одного из соединяемых трубопроводов, причем упомянутый первый элемент представляет собой муфту, выполненную из волнистого листа, волны которого направлены параллельно продольной оси соединяемых трубопроводов, а второй элемент является гибким и деформируемым в продольном направлении упомянутого трубопровода. В соответствии с предпочтительным способом практической реализации предлагаемого изобретения упомянутый выше второй элемент представляет собой гибкую изогнутую пластину с кривизной, перпендикулярной волнам упомянутой муфты. В предпочтительном варианте практической реализации упомянутое соединительное устройство содержит два упомянутых вторых элемента, причем один из этих вторых элементов жестко связан с холодным фланцем, а другой жестко связан с концевым фланцем трубопровода, и оба этих элемента соединены между собой при помощи первого промежуточного элемента. Предлагаемое изобретение касается также трубопровода, предназначенного для прохождения горячих газов на выходе из газовой турбины в котлах утилизации и образованного отрезками трубопроводов, соединенных соответственно при помощи упомянутого компенсатора теплового расширения, как это было описано выше. Предлагаемое изобретение будет описано ниже более подробно со ссылками на приведенные в приложении фигуры, представляющие всего лишь предпочтительный способ практической реализации данного изобретения. Среди приведенных в приложении к упомянутому описанию фигур предлагаются:
фиг. 1 - на которой представлен в частичном разрезе вид спереди предлагаемого компенсатора теплового расширения в соответствии с данным изобретением;
фиг. 2 - на которой представлен в разрезе по продольной плоскости вид половины того же самого компенсатора теплового расширения. Как это схематически представлено на фиг. 1, предлагаемый компенсатор теплового расширения соединяет между собой концы двух трубопроводов 1 и 1", предназначенных для транспортировки горячей жидкотекучей среды и имеющих в предпочтительном варианте квадратное поперечное сечение. Каждый из концов трубопроводов снабжен концевыми фланцем 2, 2", в предпочтительном варианте реализации приваренным к каждому из концов соответствующего трубопровода. Предлагаемый компенсатор теплового расширения содержит муфту 3, образованную гибкой лентой, охватывающей оба обращенных друг к другу конца трубопроводов и жестко связанной своими кромками соответственно с холодными фланцами 4, 4", в свою очередь жестко связанными с устройствами соединения в паз в устройстве удержания, жестко связанном с соответствующим участком трубопровода. Упомянутая лента 3 может состоять из композиции нескольких керамических слоев и слоев тефлона. Предлагаемый компенсационный стык содержит также соединительное устройство 6, 6", связывающее концевой фланец 2, 2" и соответствующей ему холодный фланец 4, 4". Уже известным на сегодняшний день способом трубопроводы 1 и 1" теплоизолированы при помощи слоя термоизоляционного материала 12, 12", располагающегося снаружи или изнутри упомянутых трубопроводов 1, 1". Слои термоизоляционного материала 13 располагаются также внутри предлагаемого компенсатора теплового расширения. Все эти конструктивные элементы предлагаемого компенсатора теплового расширения будут более подробно описаны ниже со ссылками на чертеж, представленный на фиг. 2. Упомянутое соединительное устройство 6, 6" должно поглощать тепловые деформации, связанные с разностью температур между концевым фланцем 2, 2", который является горячим, поскольку непосредственно подвергается воздействию температуры горячей жидкотекучей среды, транспортируемой по данным трубопроводам 1, 1", и холодным фланцем 4, 4". В соответствии с предлагаемым изобретением, как это хорошо видно на фиг. 2, это соединительное устройство 6 содержит по меньшей мере два элемента, называемых первым и вторым элементами. При этом один из упомянутых элементов жестко связан с холодным фланцем 4, а другой элемент жестко связан с концевым фланцем 2, причем первый элемент 7 является деформируемым в тангенциальном или касательном направлении, а второй элемент 8 является гибким и деформируемым в продольном направлении данного трубопровода. В соответствии с этим предпочтительным вариантом практической реализации предлагаемого изобретения лента 3 жестко закреплена на холодном фланце 4 при помощи винтов 9. Устройство 5 соединения в паз, образованное кольцом или участком кольца, жестко соединено с холодным фланцем 4, причем в предпочтительном варианте реализации это соединение выполнено сваркой и плотно вставлено между двумя профилями 10 и 11, приваренными к наружной поверхности трубопровода 1. Это устройство соединения в паз и связанное с ним устройство удержания могут быть реализованы различными способами, не выходя за рамки предлагаемого изобретения, например, в соответствии с другим вариантом, не представленным на приведенных в приложении фигурах. В этом случае устройство удержания может представлять собой периферийный фланец, жестко связанный с данным трубопроводом, а устройство соединения в паз может содержать специальный паз, в который входит упомянутый фланец. Первый упомянутый выше элемент 7, деформируемый в тангенциальном или касательном направлении, представляет собой муфту, изготовленную из волнистого металлического листа, причем волны этого листа направлены параллельно продольной оси трубопровода 1. Второй упомянутый выше элемент представляет собой изогнутую гибкую пластину 8, 8A, кривизна которой направлена перпендикулярно волнам первого элемента 7. Соединительное устройство 6 содержит два вторых элемента 8 и 8A, причем один из этих элементов жестко связан с холодным фланцем 4, а второй элемент 8A жестко связан с концевым фланцем 2, и оба этих вторых элемента соединены друг с другом при помощи первого промежуточного элемента 7. Все упомянутые выше элементы изготовлены из металла, в предпочтительном варианте реализации - из нержавеющей стали. Упомянутая выше муфта из волнистого или гофрированного листа 7 деформируется в зависимости от изменений величины поперечного сечения трубопровода, связанных с тепловым расширением, и поглощает тангенциальные дифференциальные тепловые расширения, причем эти волны или гофры данной муфты позволяют ей деформироваться без расширения в тангенциальном направлении. Эти деформации могут быть неодинаковыми на противоположных краях данной муфты 7 и в этом случае упомянутая муфта принимает форму веера. Гибкие изогнутые пластины 8 и 8A, в свою очередь, поглощают продольные дифференциальные тепловые расширения соединяемых участков трубопровода благодаря своей кривизне и изгибу, являющемуся результатом перемещения отдельных частей данного трубопровода и возможному вследствие их упругости. В соответствии с представленным на приведенных в приложении фигурах способом практической реализации предлагаемого изобретения соединительное устройство 6 содержит два вторых элемента 8 и 8A, причем два этих элемента соединены друг с другом первым промежуточным элементом 7. Однако в соответствии с данным изобретением достаточно, чтобы это соединительное устройство 6 содержало первый элемент 7 и всего лишь один второй элемент 8 или 8A для того, чтобы обеспечить возможность полноценного выполнения функций данного устройства. Такой компенсатор теплового расширения предназначен, в частности, для оборудования трубопроводов, обеспечивающих передачу горячих газов с выхода газовой турбины в котел утилизации тепловой энергии, причем различные участки этого трубопровода соединяются между собой соответственно при помощи предлагаемого компенсатора теплового расширения.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Компенсатор теплового расширения, соединяющий между собой концы двух трубопроводов (1, 1"), предназначенных для транспортировки горячей текучей среды, причем каждый из концов снабжен концевым фланцем (2, 2"), и содержащий муфту (3), образованную гибкой лентой, охватывающую примыкающие друг к другу концы трубопроводов и жестко связанную каждым своим краем с соответствующим фланцем на трубопроводе, называемым холодным фланцем (4, 4"), который жестко связан с устройством соединения в паз (5, 5") и с устройством удержания, жестко связанным, в свою очередь, с соответствующим участком трубопровода (1, 1"), и содержащий также соединительное устройство (6, 6"), связывающее концевые фланцы (2, 2") каждого трубопровода с соответствующим холодным фланцем (4, 4"), отличающийся тем, что соединительное устройство (6) содержит по меньшей мере два соединенных друг с другом элемента, называемых соответственно первым (7) и вторым (8) элементами, причем один из этих элементов жестко связан с холодным фланцем (4), а другой элемент жестко связан с концевым фланцем (2) соответствующего трубопровода, причем первый элемент (7) представляет собой муфту, изготовленную из гофрированного металлического листа, гофры которого направлены параллельно продольной оси данного трубопровода (1), а второй элемент (8) выполнен гибким и деформируемым в продольном направлении данного трубопровода (1). 2. Компенсатор по п.1, отличающийся тем, что второй элемент (8) представляет собой гибкую изогнутую металлическую пластину, направляющая криволинейной поверхности которой расположена в плоскости, ориентированной перпендикулярно плоскости расположения направляющей гофров муфты. 3. Компенсатор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что соединительное устройство (6) содержит два вторых элемента (8, 8А), причем один из них (8) жестко связан с соответствующим холодным фланцем (4), а второй элемент (8А) жестко связан с концевым фланцем (2) соответствующего трубопровода, причем оба вторых элемента соединены один с другим при помощи расположенного между ними первого элемента (7). 4. Компенсатор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что первый и второй элементы (7, 8, 8А) изготовлены из нержавеющей стали. 5. Трубопровод, предназначенный для отвода горячих газов с выхода газовой турбины в котел утилизации тепловой энергии, отличающийся тем, что он образован двумя трубопроводами (1, 1"), соединенными между собой при помощи компенсатора теплового расширения, выполненного согласно любому из пп.1 - 4.

bankpatentov.ru

KAN-therm: Компенсация температурных удлинений

Естественная компенсация используется в основном при “скрытом” способе монтажа и представляет собой прокладку труб произвольными дугами (рис.5). Этот способ подходит для полимерных труб малой жесткости, таких как трубопроводы Системы KAN-therm Push: PE-X или PE-RT. Данное требование указано в СП 41-09-2005 (Проектирование и монтаж внутренних систем водоснабжения и отопления зданий с использованием труб из “сшитого” полиэтилена) в п. 4.1.11 В случае прокладки труб ПЭ-С в конструкции пола не допускается натягивание по прямой линии, а следует укладывать их дугами малой кривизны (змейкой) (...)

 

Такая укладка имеет смысл при монтаже трубопроводов по принципу “труба в трубе”, т.е. в трубе гофрированной или в трубной теплоизоляции, что указано не только в СП 41-09-2005, но и в СП 60.13330-2012 (Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха) в п.6.3.3 …Прокладку трубопроводов из полимерных труб следует предусматривать скрытой: в полу (в гофротрубе)…

 

Тепловое удлинение трубопроводов компенсируется за счет пустот в защитных гофрированных трубах или теплоизоляции.

При выполнении компенсации такого типа следует обращать внимание на исправность фитингов. Чрезмерное напряжение, возникающее из-за изгиба труб, могут привести к образованию трещин на тройнике (рис. 6). Чтобы этого гарантировано избежать, изменение направления трассы трубопроводов должно происходить на расстоянии – минимум 10 наружных диаметров от штуцера фитинга, а труба рядом с фитингом должна быть жестко закреплена, это, в свою очередь, минимизирует воздействие изгибающих нагрузок на штуцеры фитинга.

 

рис.6

 

Еще одним видом естественной температурной компенсации является, так называемое, “жесткое” крепление трубопроводов. Оно представляет собой разбивку трубопровода на ограниченные участки температурной компенсации таким образом, чтобы минимальное увеличение трубы значимым образом не влияло на линейность ее прокладки, а излишние напряжения уходили в усилия на крепления точек неподвижных опор (рис.7).

 

                                                   рис.7

Компенсация этого типа работает на продольный изгиб. Для защиты трубопроводов от повреждения необходимо разделить трубопровод точками неподвижных опор на участки компенсации не более 5 м. Следует обратить внимание, что при такой прокладке на крепления трубопроводов воздействует не только вес оборудования, но и напряжения от температурных удлинений. Это ведет к необходимости каждый раз рассчитывать предельно допустимую нагрузку на каждую из опор.

 

Силы, возникающие от тепловых удлинений и воздействующие на точки неподвижной опоры, рассчитываются по следующей формуле: 

 

 

 

 

где:

 

DZ – наружный диаметр трубопровода [мм]

s – толщина стенки трубопровода [мм]

α – коэффициент теплового удлинения трубы [1/K]

E – модуль упругости (Юнга) материала трубы [Н/мм]

ΔT – изменение (прирост) температуры [K]

 

Кроме этого, на точку неподвижной опоры также действует собственный вес отрезка трубопровода, заполненного теплоносителем. На практике основной проблей является то, что ни один производитель крепежа не дает данных по предельно допустимым нагрузкам на свои элементы креплений.

 

Естественными компенсаторами температурных удлинений являются Г,П,Z-образные компенсаторы. Это решение применяется в местах, где возможно перенаправить свободные термические удлинения трубопроводов в другую плоскость (рис. 8). 

 

рис.8

 

 

Размер компенсационного плеча для компенсаторов типа „Г” „П” и „Z” определяется в зависимости от полученных тепловых удлинений, типа материала и диаметра трубопровода. Расчет выполняется по формуле:

 

 

 

 

где:

A – длина компенсационного плеча [м]

K – константа материала трубы

Dz – наружный диаметр трубопровода [м]

ΔL – тепловое удлинение отрезка трубопровода [м]

 

Константа материала K связана с напряжениями, которые может выдержать данный тип материала трубопровод. Для отдельных Систем KAN-therm значения постоянной материала K представлены ниже:

Push K = 15

Push Platinum K = 33

Press K = 36

PP K = 20

Steel K = 45

Inox K = 45

 

Компенсационное плечо компенсатора типа „Г” :

 

 

A – длина компенсационного плеча

L – начальная длина отрезка трубопровода

ΔL – удлинение отрезка трубопровода

PS – точка неподвижной опоры (неподвижная фиксация) трубопровода

PP – подвижная опора

Компенсационное плечо компенсатора типа „П”:

 

 

A – длина компенсационного плеча

L1, L2 – начальная длина отрезков 

ΔLx – удлинение отрезка трубопровода

PS – точка неподвижной опоры (неподвижная фиксация) трубопровода

S – ширина компенсатора

Для расчета компенсационного плеча А необходимо принять за эквивалентную длину Lэ большее из значений L1 и L2. Ширина S должна составлять S = A/2, но не менее 150 мм.

Компенсационное плечо компенсатора типа „Z”:

 

 

A – длина компенсационного плеча

L1, L2 – начальная длина отрезков 

ΔLx – удлинение отрезка трубопровода

PS – точка неподвижной опоры    (неподвижная фиксация) трубопровода

Для расчета компенсационного плеча необходимо принять за эквивалентную длину Lэ сумму длин отрезков L1 и L2: Lэ = L1+L2. 

 

рис.9

 

Кроме геометрических температурных компенсаторов существует большое количество конструктивных решений такого вида элементов:

  • сильфонные компенсаторы,
  • эластомерные компенсаторы,
  • тканевые компенсаторы,
  • петлеобразные компенсаторы.

 

Ввиду относительно высокой цены некоторых вариантов, такие компенсаторы чаще всего применяются в местах, где ограничено пространство или технические возможности геометрических компенсаторов или естественной компенсации. Эти компенсаторы имеют ограниченный срок эксплуатации, рассчитанный в рабочих циклах – от полного расширения до полного сжатия. По этой причине для оборудования, работающего циклически или с переменными параметрами, трудно определить конечное время эксплуатации устройства.

Сильфонные компенсаторы для компенсации тепловых удлинений используют упругость материала сильфона. Сильфоны часто изготавливаются из нержавеющей стали. Такая конструкция определяет срок службы элемента - приблизительно 1000 циклов. 

Компания KAN имеет сильфонные компенсаторы для своих систем из оцинкованной KAN-therm Steel и нержавеющей стали KAN-therm Inox (рис 10).

 

рис.10

 

Величина максимальной компенсационной способности осевого компенсатора определяется из таблицы:

 

Артикул KAN Dнар Макс. Осевая компенсация, 2δn
 

мм.

мм
6198302 15 14
6198313 18 16
6198324 22 20
6198335 28 22
6198346 35 24
6198357 42 24
6198368 54 30
6198379 76,1 30
6198381 88,9 30
6198390 108 30

 

Срок службы осевых компенсаторов сильфонного типа значительно снижается в случае несоосного монтажа компенсатора. Эта особенность требует высокой точности их монтажа, а также их правильного крепления:

  • возможно монтировать не более одного компенсатора на участке температурной компенсации между 2 соседними точками неподвижных опор;
  • подвижные опоры должны полностью охватывать трубы и не создавать большого сопротивления компенсации. Максимальный размер люфтов не более 1 мм;
  • осевой компенсатор рекомендуется, для большей стабильности, устанавливать на расстоянии 4Dn от одной из неподвижных опор;
  • максимальное расстояние до первой подвижной опоры не более 4Dн;
  • в месте монтажа сильфонного компенсатора рекомендуется установка ревизионного лючка.

 

Для компенсации температурных удлинений в Системе KAN-therm PP применяют компенсационные петли (рис.11). Этот вид компенсатора может быть применен для трубопроводов диаметром до  32 мм

                              рис.11
 

Компенсирующие петли KAN-therm PP могут компенсировать следующие удлинения:

  • ø16 – 80 мм
  • ø20 – 70 мм
  • ø25 – 60 мм
  • ø32 – 50 мм

 

Компенсация температурных удлинений- это многогранный и важный вопрос, требующий детальной проработки и расчета. Компания KAN имеет большой опыт проектирования и реализации трубопроводов из различных материалов, а соответственно и компенсации их удлинения.

 

 

 

Автор статьи: Денис Зинченко к.т.н., технический директор Представительства фирмы KAN в России

 

 


Ещё по теме:


 

 

 

ru.kan-therm.com

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *