Kdy se vyrábí kompenzátory?
Každé potrubí se při zahřívání prodlužuje. Když je potrubí pevně upevněno ve dvou bodech, k čemuž dochází při pokládání potrubí, vznikají napětí v kovu potrubí. Prodloužení trubky (∆l) závisí na jeho délce a teplotě a je určen vzorcem
kde α — koeficient lineární roztažnosti 1 м potrubí při zahřátí na 100° C, se určuje z referenčních knih. Pro uhlíkové oceli je a 1,2–1,3 mm, a pro nerez 1,7-1,8 mm;
t — teplota dopravovaného média, °C;
L – délka potrubí, m
Velikost výsledných sil při změně délky potrubí dosahuje značných velikostí a může vést k
Pomocí tohoto vzorce není obtížné určit, že potrubí, například 100 mm dlouhé vyrobené z oceli 20, bude mít při zahřátí na 100 °C prodloužení, které má za následek deformaci potrubí nebo zničení nosných konstrukcí.
Pro ochranu potrubí před destruktivními silami, které vznikají při změnách teplot, je navrženo a konstrukčně konstruováno tak, aby se mohlo při zahřátí prodlužovat a při ochlazení zkracovat. Schopnost potrubí deformovat se vlivem tepelného prodloužení v mezích přípustných napětí v kovovém potrubí je tzv. kompenzace tepelného prodloužení. Pokud je potrubí schopno kompenzovat tepelné prodloužení díky svému geometrickému tvaru a elastickým vlastnostem kovu, bez speciálních zařízení zabudovaných do potrubí, pak se tato schopnost nazývá sebekompenzace.
Rýže. 17. Dilatační spáry ve tvaru U:
a – ohnutý z celé trubky, b – ohnutý ze dvou částí, в – ohnutý na tři části, G – pomocí prudce zakřivených ohybů, д — pomocí svařovaných profilových ohybů
Samokompenzace se provádí díky skutečnosti, že kromě přímých úseků mezi pevnými podpěrami existují ohyby. Ohyb umístěný mezi dvěma přímými úseky kompenzuje část prodloužení díky své pružnosti a zbytek je kompenzován elastickými vlastnostmi kovu přímého úseku za ohybem.
Když není možné použít potrubní samokompenzaci nebo nestačí, speciální zařízení tzv kompenzátory.
V závislosti na konstrukci a principu činnosti jsou kompenzátory rozděleny do čtyř hlavních skupin: ve tvaru U, čočka, vlnovka, ucpávka.
Kompenzátory ve tvaru U (obr. 17) mají velkou kompenzační kapacitu (až 600-700 мм) a používají se v potrubí pro široký rozsah tlaků a teplot. Takové kompenzátory jsou nejrozšířenější v procesních potrubích kvůli jejich poměrně snadné výrobě a snadnému provozu. Jejich nevýhodou je dodatečná spotřeba potrubí, z toho vyplývající zvýšení hydraulického odporu, velké celkové rozměry a nutnost konstrukce speciálních podpěr.
Kompenzátory ve tvaru U jsou neekonomické zejména u potrubí velkých průměrů, protože výrazně prodražují stavbu a zvyšují spotřebu potrubí.
Rýže. 18. Kompenzátor objektivu: 1-košile, 2– poloviční čočka, 3 – vypouštěcí armatura
Kompenzátory ve tvaru U se vyrábí kompletně ohýbané z jedné trubky (obr. 17, a) nebo svařené pomocí ohnutého, strmě zakřiveného (obr. 17, b, c, d) nebo svařované ohyby (obr. 17, д). Ohnuté kompenzátory jsou povoleny pro instalaci potrubí pro jakýkoli tlak a teplotu. Hranice použití ostatních typů (zejména u svařovaných ohybů) je omezena normami.
Kompenzátory ve tvaru U vyrobené ze strmě zakřivených a svařovaných oblouků lze použít pouze pro potrubí kategorií Pa, III a IV.
Napojení kompenzátorů na potrubí se obvykle provádí svařováním. Přírubové spoje jsou vzácné. Rozměry kompenzátorů ve tvaru U nebyly dosud standardizovány. Vyrábějí se v souladu s projektem, kde je uveden typ kompenzátoru, jeho rozměry, průměr, materiál potrubí a další potřebné údaje.
Čočkové kompenzátory (obr. 18) se skládají z řady čoček zapojených do série do potrubí. Čočka je svařovaná konstrukce; skládá se ze dvou tenkostěnných ocelových lisovaných poločoček 2 a díky svému tvaru se snadno stlačuje. Kompenzační schopnost každé čočky je relativně malá (10-16 mm). Počet kompenzačních čoček se volí v závislosti na požadované kompenzační schopnosti. Nejčastěji se používají kompenzátory skládající se ze tří nebo čtyř čoček. Aby se snížil odpor vůči pohybu produktu, jsou uvnitř kompenzátoru instalovány košile 1 nebo brýle. Pro odvodnění kondenzátoru jsou ve spodních bodech každé čočky přivařeny drenážní armatury 3. Kompenzátory čoček se používají pro jmenovitý tlak do 6 kgf/cm 2, pro instalaci na plynovody a parovody od 100 do 1600 mm. Kompenzátory se k potrubí připojují buď přírubami nebo svařováním. Tyto kompenzátory nejsou instalovány na potrubí přepravující kapaliny, protože kapaliny, které jsou prakticky nestlačitelné, výrazně snižují jejich kompenzační schopnost.
Rýže. 19. Typy zvlněných dilatačních spár:
а – univerzální kloubový, b – axiální; 1 – pant, 2 – restriktivní semiring, 3 – flexibilní prvek, 4 – opěrný kroužek, 5 – kónický plášť, 6 – obvazový kroužek, 7 – trubka, 8 – předpona, 9 – vlásenka, 10 – válcový plášť
Vlnité kompenzátory (obr. 19) mají oproti U a čočkovým pokročilejší konstrukci: větší kompenzační schopnost, možnost použití při relativně vyšších tlacích, menší rozměry a delší životnost.
Charakteristickým rysem vlnitých kompenzátorů od objektivových je pružný prvek 3 Je to tenkostěnná vlnitá ocelová skořepina, vysoce pevná a elastická. Vlnový profil má tvar ve tvaru omega, který zajišťuje schopnost pružného prvku smršťovat se nebo zvětšovat délku a také se ohýbat působením zatížení.
Rýže. 20. Montážní schémata pro zvlněné kloubové kompenzátory:
a – Dvoukloubové ve tvaru Z, b – U trojkloubové; 1 – ve stavu instalace, 2 – během předběžného protahování, 3 — v provozním stavu s vyhřívaným potrubím
Pro zajištění plynulosti dopravovaného média jsou uvnitř pružného prvku kompenzátoru instalovány pláště 5 и 10. Aby se zabránilo nadměrným deformacím vln pružného prvku od vnitřního tlaku, jsou kompenzátory opatřeny omezujícími polokroužky 2. Kompenzátory jsou vyráběny s připojovacími přírubami nebo trubkami 7 pro svařování na tupo.
Pružné prvky kompenzátorů jsou vyrobeny z nerezového plechu X18N10T o tloušťce 1,2–1,6 mm s počtem vln od 2 do 10.
Kompenzační schopnost jedné vlny 10-30 mm. Konstrukce vlnitých kompenzátorů mají mnoho modifikací, z nichž dva hlavní jsou nejrozšířenější: univerzální typ závěsu a axiální.
Povaha kompenzace lineárních dilatací je odlišná pro univerzální a axiální kompenzátory, protože první pracují na ohybu v jedné rovině kvůli přítomnosti kloubového spoje a druhé pracují na stlačení a tahu.
Axiální kompenzátory (AEC) se instalují na rovný úsek potrubí mezi pevné podpěry. Kloubové kompenzátory (KVU) poskytují vyšší kompenzační schopnost ve srovnání s axiálními, ale pro jejich instalaci musí mít potrubí zakřivené úseky nebo odbočky. Jako příklad na Obr. Obrázek 20 ukazuje instalační schémata pro kloubové kompenzátory: dvojitý kloub ve tvaru Z a tří kloubový ve tvaru U. Velikost ramen Н= 1,8 м kompenzační kapacita pro Z-vzor je 0,4 m a pro tvar U – 0,8 m tedy 4krát vyšší než u kompenzátorů ve tvaru U. Pevné podpěry ve schématu jsou označeny křížkem a kompenzátory kroužkem.
Rýže. 21. Kompenzátor ucpávky:
1 – zemní průchodka, 2 – zahradní těsnění, 3 – tvarová trubka, 4 – trubka, 5 – přítlačný kroužek
Vlnité kompenzátory jsou určeny pro provoz při teplotách od -40°C do +450°C a Руna 100 kgf/cm2. Vyrábí kompenzátory typu KVO s jmenovitým vrtáním od 100 do 700 mm a typ KVU – s jmenovitým vrtáním od 150 do 400 mm. Technologie výroby pružného kompenzačního prvku je založena na principu hydraulického tažení (formování) vln ve válcovém plášti s ponorem do výšky; K tomuto účelu se používají speciální hydraulické lisy.
Kompenzátor ucpávky (obr. 21) je trubka 4, vložen do tvarované trubky 3 větší průměr.
V mezeře mezi tryskami je instalováno olejové těsnění se zemní průchodkou 1.
Kompenzátory ucpávek mají vysokou kompenzační schopnost a malé rozměry, ale kvůli obtížnosti těsnění ucpávek v procesních potrubích se používají zřídka. Jejich hlavní nevýhody jsou: nutnost systematického sledování a péče o ně během provozu, složitost výroby a instalace a relativně rychlé opotřebení ucpávky.
Ucpávkové kompenzátory se instalují na vodovodní, parní a tepelné potrubí a také na potrubí přepravující nehořlavé kapaliny. Díky malým rozměrům se snadno umisťují do komor a průchozích tunelů. Ocelové ucpávkové kompenzátory jsou použity na Руna 16 kgf/cm 2, a litina (ze šedé litiny ne nižších než Sch 15-32) – zap РУna 13 kgf/cm 2 při teplotě nepřesahující 300° C. Kompenzátory ucpávek jsou konstrukčně rozděleny na jednostranné a oboustranné, nezatížené (nevytvářející velkou osovou sílu na pevné podpěry) a nezatížené. Kompenzátory se k potrubí připojují pomocí sváření nebo přírub. Typy a provedení kompenzátorů ucpávky pro РУ na 16 kgf/cm 2 с Dyz 100 1000 na mm normalizované a vyrobené v souladu s MN 2593-61-MN 2599-61.
1. Jak vypočítat tepelné prodloužení potrubí?
2. Co je samokompenzace potrubí?
3. Vyjmenujte typy kompenzátorů, uveďte rozsah jejich použití.
Všechny materiály v sekci „Produkty“: