Температурные компенсаторы

Назначение температурного компенсатора

Участки трубопроводных сетей различного назначения находятся под постоянным воздействием факторов, влияющих на их геометрические размеры: температурных колебаний внешней среды и транспортируемого носителя, механических колебаний, просадок, подвижек и смещений инженерных сооружений (зданий). Такие температурные и механические воздействия, как правило, направлены на продольное сжатие, растяжение, изгиб участков трубопроводов, или на изменение их взаимного положения в горизонтальной или вертикальной плоскостях, приводящее к нарушению соосности. Возникающие в результате подобных воздействий концентрированные, продолжительные или периодические продольные, поперечные и скручиваюшие нагрузки могут стать причиной изменения проектных размеров трубопроводной системы, штатных режимов ее работы, нарушения герметичности трубопроводных соединений. Вплоть до механического разрушения труб, фитингов, арматуры, в том числе и за счёт усталости материалов.

Для снятия разнонаправленных нагрузок, предотвращения повреждения трубопроводных систем в результате разнообразных пространственных сдвигов, в их проект (конструкцию) вводятся специальные элементы арматуры, называемые температурными компенсаторами. Температурные компенсаторы для трубопроводов – это целое семейство инженерных конструкций трубопроводной арматуры, которые способны воспринимать и компенсировать действующие на трубопровод осевые, поперечные и скручивающие нагрузки за счёт изменения собственных геометрических размеров.

Конструкционные разновидности температурных компенсаторов для трубопроводов

Сильфонный тип. В основе конструкции такого температурного компенсатора находится тонкостенный и пустотелый (проходной) металлический гофрированный рукав - сильфон, который за счёт своей ребристой структуры способен к изменению длины путем частичного сжатия и растяжения. Гофрированный рукав сильфона герметично заделывается (приваривается) к внутренним сторонам подвижного и неподвижного патрубков, образуя вместе с ними внутреннюю проходную трубу. Жёсткие подвижный и неподвижный патрубки внутренней трубы имеют на своих внешних сторонах присоединительные резьбовые муфты или болтовые фланцы, для монтажа на трубопровод. Сильфонный рукав вместе с патрубками внутренней трубы помещен в защитный кожух, называемый наружной трубой. Защитный кожух наружной трубы одновременно служит направляющей для строго прямолинейного (без перекосов) движения сильфона при его сжатии и растяжении, и его защитой от внешних ударов или повреждений.

Схема работы сильфонного компенсатора: при сжатии сильфона внутренняя труба подвижного патрубка заходит внутрь кожуха наружной трубы (на глубину максимального сжатия), а при растяжении – выходит из нее (на длину максимального растяжения). Таким образом, конструкционно сильфонный температурный компенсатор предназначен для компенсации только осевых перемещений сжатия и растяжения, но не подходит для компенсации нагрузок изгиба и скручивания.

Преимуществом сильфонного компенсатора является отсутствие в его конструкции разъёмных подвижных соединений, склонных к нарушению герметичности за счёт фрикционного износа, а также простота в обслуживании и эксплуатации, гарантированная герметичность арматуры на протяжении всего срока эксплуатации. Его недостатком является ограниченный ресурс гофрированного сильфона, и его низкая ремонтопригодность.

Сальниковый тип. Конструкционно представляет собой подвижное соединение скольжением (гладкий стык) двух труб – внутренней и наружной. С целью герметизации, место трубного соединения скольжением уплотняется кольцевыми сальниками. Внешние концы наружной и внутренней трубы оборудованы резьбовыми муфтами или болтовыми фланцами, для монтажа на трубопровод.

При появлении прямолинейно-осевых нагрузок со смещением внутренняя труба сальникового компенсатора скольжением входит внутрь наружной трубы (на глубину максимального сжатия), или выходит из нее (на длину максимального растяжения). Тем самым, путем изменения геометрических размеров компенсатора, продольно-осевые нагрузки снимаются (компенсируются). Также, за счёт взаимного проворачивания скольжением внутренней и внешней трубы, данная конструкция способна компенсировать усилия осевого скручивания, действующие на трубопровод.

Преимуществами сальниковой конструкции является:

• увеличенный функционал (могут компенсироваться и осевые, и скручивающие нагрузки);
• продолжительный срок службы, при условии своевременного и качественного обслуживания (ремонта) сальниковых уплотнений;
• его высокая ремонтопригодность (ремонт, как правило, сводится к замене сальников).

Недостатком сальникового компенсатора является чувствительность к наличию регулярного и качественного обслуживания.

Шаровой шарнир. В конструкции этого трубопроводного компенсатора внутренний конец наружной трубы выполнен в виде седла шарового шарнира, а внутренний конец внутренней трубы – в виде шарового пальца. Шаровое седло и палец, находясь во взаимном зацеплении, образуют подвижный шаровой шарнир. Для монтажа на трубопровод внешние концы наружной и внутренней трубы имеют резьбовые муфты или болтовые фланцы.

Конструкционно шаровой шарнир наилучшим образом приспособлен для компенсации угловых (изгибающих) и скручивающих нагрузочных смещений, и не подходит для компенсации продольно-осевых смещений.

Подбор температурных компенсаторов

Подбор температурного компенсатора осуществляется:

• по виду подлежащих компенсации нагрузочных смещений: продольно-осевые, боковые (изгибающие), скручивающие. При наличии всего перечня нагрузочных смещений, может потребоваться последовательная установка нескольких компенсаторов, например, сильфонного и шарового.
• по требуемой величине (амплитуде) компенсационных смещений: максимального сжатия, растяжения, угла изгиба и кручения;
• для обеспечения штатной пропускной способности трубопровода – по номинальному размеру, в мм;
• для обеспечения штатного подключения к трубопроводу – по типу концевых патрубков (резьбовые или фланцевые);
• для обеспечения коррозионной стойкости в отношении рабочей среды – по материалу изготовления (ковкий чугун, углеродистая, нержавеющая сталь, латунь, бронза, фторопласт и др.);
• для обеспечения требуемых режимов эксплуатации по максимальному давлению (МПа), рабочей температуре (град.С) – по заводской спецификации.

Температурные компенсаторы в ассортименте компании Yoshitake

Компания Yoshitake в своем ассортименте предлагает линейку разнотипных температурных компенсаторов для трубопроводов, которые олицетворяют собой настоящее японское качество. В данной линейке представлены модели:

• ЕВ-1J, EB-1JL (под макс. рабочее давление 1 МПа, фланец JIS10KRF), EB-11 (макс. рабочее давление 2 МПа, фланец JIS20KRF) – сильфонного типа, для работы со сжатым воздухом, водяным паром, горячей и холодной водой, маслами. Имеют максимальное осевое расширение: на сжатие – 25мм, на растяжение – 10мм. Сильфон – из японской нержавеющей стали SUS316L, трубы и фланцы – из углеродистой конструкционной стали SS400. Максимальная рабочая температура – до 220 град.С. Выпускаются номинальными размерами от 20А до 250А.
• ЕВ-2J, EB-2JL (под макс. рабочее давление 1 МПа, фланец JIS10KRF), EB-12 (макс. рабочее давление 2 МПа, фланец JIS20KRF) – сильфонного типа, для работы со сжатым воздухом, водяным паром, горячей и холодной водой, маслами. Отличаются от предыдущей серии увеличенными показателями максимального осевого расширения: на сжатие – 50мм, на растяжение – 20мм. Выпускаются номинальными размерами от 20А до 250А.
• Температурные компенсаторы сальникового типа: ES-10-100 (сжатие 80мм, растяжение 20мм, корпус из ковкого чугуна, фланцы JIS10KRF и сальник – из конструкционной стали), ES-10-200 (сжатие 160мм, растяжение 40мм, корпус, фланцы JIS10KRF и сальник – из разных сортов конструкционной стали), ES-11-100 (сжатие 160мм, растяжение 40мм, корпус чугунный, фланцы JIS20KRF и сальник – из конструкционной стали), ES-11-200 (сжатие 160мм, растяжение 40мм, корпус, фланцы JIS20KRF и сальник – из разных сортов конструкционной стали). Максимальная рабочая температура – до 220 град.С. Выпускаются номинальными размерами от 25А до 300А.
• Модель ЕВ-51-3 сильфонного типа, сильфон из фторопласта, фланцы JIS10KRF чугунные. Предназначен для работы с агрессивными химическими продуктами (средами). Выпускаются номинальными размерами от 25А до 200А.