BR112016028657B1

BR112016028657B1 - compensador rotativo integrado livre de vazamentos e resistente a altas pressões

Info

Publication number: BR112016028657B1
Application number: BR112016028657-0A
Authority: BR
Inventors: Lei Hong; Liang Hong; Aichun ZHU; Guangjin CAO; Minghua YIN
Original assignee: Lei Hong
Priority date: 2014-06-06
Filing date: 2014-10-11
Publication date: 2021-05-11
Also published as: EP3153759A1; EP3153759B1; RU2016150182A; BR112016028657A2; RU2016150182A3; CN103994296A; CN103994296B; RU2692442C2; WO2015184716A1; US20170152976A1; EP3153759A4; CA2951320C; ES2802298T3; US10203056B2; CA2951320A1

Abstract

COMPENSADOR ROTATIVO INTEGRADO LIVRE DE VAZAMENTOS E RESISTENTE A ALTAS PRESSÕES. A presente invenção diz respeito a um compensador rotativo integrado livre de vazamentos e resistente a altas pressões, compreendendo um tubo interno, uma luva externa, um tubo de ligação e um flange de enchimento. A luva externa é inserida no tubo interno. Uma extremidade do tubo interno passa através da luva externa e é inserida no tubo de ligação. O flange de enchimento é inserido no tubo interno, com uma extremidade se estendendo para dentro da luva externa. A luva externa é fornecida com uma projeção interna anular na superfície interna. O enchimento de vedação é disposto entre a projeção anular interna e uma extremidade do flange de enchimento estendendo-se para dentro da luva externa. A luva externa e o tubo de ligação são integralmente moldados para formar uma estrutura integrada. Uma placa de impacto é disposta entre o enchimento de vedação e a projeção anular interna. Camadas de fibra de carbono resistente ao desgaste são respectivamente dispostas entre o enchimento de vedação e a superfície externa do tubo interno e entre o enchimento de vedação e a superfície interna da luva externa. Esta invenção soluciona completamente os (...).

Description

Descrição

[001] Compensador rotativo integrado livre de vazamentos e resistente a altas pressões

Domínio técnico

[002] Esta invenção diz respeito a um compensador rotativo integrado livre de vazamentos e resistente a altas pressões.

Histórico

[003] Tubos usados nos setores elétrico, petrolífero, químico e energético, etc., geralmente precisam ser equipados com dispositivos de compensação. Os dispositivos de compensação existentes incluem compensadores rotativos, compensadores de ondulação, compensadores de luva, compensadores esféricos, etc., que são utilizados para compensar o deslocamento axial e radial dos tubos. Quando materiais com altas temperaturas e altas pressões são carregados pelos tubos, são impostas exigências altas aos compensadores rotativos, incluindo compensação de deslocamento suficiente, bom desempenho de vedação e vida útil mais longa.

[004] Uma luva externa e um tubo de ligação de um compensador rotativo existente são unidos pelo topo por meio de soldagem (ver figura 1); por exemplo, ver patentes chinesas 98227061.5, 02258709.8, 200620077450.1, 201120064777.6, 201110163209.6 e 201010598173.X. Através do estudo, o requerente considerou que tais soldagens a topo resultam inevitavelmente em uma superposição parcial de uma solda anular, entre uma luva externa e o tubo de ligação, com um tubo interno, e é difícil detectar com precisão a qualidade da solda por meio de detecção não destrutiva utilizando raios X etc., e assim, não há garantia para a qualidade da soldagem. Por esta razão, uma norma nacional GB/T150.4-2011 especifica que “para a última solda anular fechada de um cilindro, com um diâmetro interno não superior a 800 mm, e um soquete de final, deve ser usada uma junta de topo para soldagem de face única sem uma almofada, e quando os testes de raios X ou de ultrassom falharem, é permitido guardar o teste, mas é necessária soldagem protetora a gás para a camada base”. A norma nacional tem regulamentos sobre o processo de soldagem da luva externa e o tubo de conexão, mas a qualidade de soldagem entre a luva externa e o tubo de ligação ainda não pode ser assegurada. Quando um compensador rotativo é aplicado a um tubo de alta temperatura e alta pressão, a qualidade tem uma relação direta com a segurança humana.

[005] Através do estudo, o requerente também constatou que o compensador rotativo precisa trabalhar por um longo tempo após ser instalado em um tubo e que o seu tempo de serviço máximo pode chegar a 30 anos. Durante longo tempo de uso, o enchimento de vedação entre a luva externa e o tubo interno tem perdas (mais evidentes quando o material de fluxo é de alta temperatura e alta pressão) após o impacto de longo prazo pelo material de fluxo, resultando em um declínio no efeito da vedação ou mau funcionamento, afetando assim o desempenho da vedação de todo o compensador rotativo.

[006] Através do estudo, o requerente também constatou que o compensador rotativo precisa trabalhar por um longo tempo após ser instalado em um tubo e que o seu tempo de serviço máximo pode chegar a 30 anos. Durante um longo tempo de uso, o enchimento de vedação entre a luva externa e o tubo interno tem perdas (mais evidentes quando o material de fluxo é de alta temperatura e alta pressão) devido à rotação relativa da luva externa e do tubo interno, resultando em um declínio no efeito de vedação ou mau funcionamento, afetando assim o desempenho de vedação de todo o compensador rotativo. Portanto, ao eliminar cuidadosamente os riscos potenciais de segurança do compensador rotativo causados pela solda de topo da luva externa e do tubo de conexão, resolver o problema de um declínio no efeito de vedação ou do mau funcionamento causados por perdas do enchimento de vedação entre a luva externa e o tubo interno após o impacto de longo prazo pelo material de fluxo, o que afeta o desempenho da vedação de todo o compensador rotativo e resolver o problema do declínio do efeito de vedação ou mau funcionamento causados por perdas do enchimento de vedação devido à rotação relativa da luva externa e o tubo interno, o que afeta o desempenho de vedação de todo o compensador rotativo, são os principais objetivos dos indivíduos qualificados neste campo.

Resumo da invenção

[007] A presente invenção resolve principalmente os seguintes problemas técnicos: 1. Riscos potenciais de segurança são causados por soldas a topo de luvas externas e tubos de ligação dos compensadores rotativos de tubos existentes. 2. Durante a utilização de longo prazo do compensador rotativo, as perdas do enchimento de vedação entre a luva externa e o tubo interno causadas pelo impacto de longo prazo dos materiais de fluxo resultam em uma diminuição do efeito de vedação ou em mau funcionamento, afetando assim o desempenho da vedação de todo o compensador rotativo. 3. As perdas do enchimento de vedação causadas pela rotação relativa da luva externa e o tubo interno resultam em uma diminuição do efeito de vedação ou mau funcionamento, afetando assim o desempenho de vedação de todo o compensador rotativo.

[008] Para resolver os problemas técnicos acima, esta invenção emprega a seguinte solução técnica:

[009] Um compensador rotativo integrado livre de vazamentos e resistente a altas pressões consiste de um tubo interno, uma luva externa, um tubo de ligação e um flange de enchimento. A luva externa é inserida no tubo interno. Uma extremidade do tubo interno passa através da luva externa e é inserida no tubo de ligação. O flange de enchimento é inserido no tubo interno, com uma extremidade se estendendo para dentro da luva externa. A luva externa é fornecida com uma projeção interna anular na superfície interna. O enchimento de vedação é disposto entre a projeção anular interna e uma extremidade do flange de enchimento estendendo-se para dentro da luva externa. A luva externa e o tubo de ligação são integralmente moldados para formar uma estrutura integrada. Uma placa de impacto é disposta entre o enchimento de vedação e a projeção anular interna. Camadas de fibras de carbono resistentes ao desgaste são respectivamente dispostas entre o enchimento de vedação e a superfície externa do tubo interno e entre o enchimento de vedação e a superfície interna da luva externa.

[010] Para facilidade relativa de rotação entre o tubo interno e a luva externa, a superfície exterior de uma extremidade do tubo interno que se estende para dentro do tubo de ligação é fornecida com uma projeção anular externa, e uma esfera ou um anel deslizante é disposto em uma cavidade formada entre a projeção externa anular e a projeção anular interna.

[011] Para melhorar ainda mais o desempenho de vedação desta invenção, uma vedação de extremidade é disposta na cavidade formada entre a projeção anular externa e a projeção anular interna.

[012] Para melhorar ainda mais o desempenho de vedação desta invenção, uma vedação de extremidade é disposta na cavidade formada entre a projeção anular externa e a projeção anular interna.

[013] Para evitar que lacunas geradas devido ao desgaste normal após a utilização em longo prazo do enchimento de vedação afetem o desempenho da vedação de todo o compensador rotativo, a luva externa pode ser fornecida com um dispositivo de fornecimento de enchimento.

[014] Para evitar o deslocamento do produto no sentido inverso durante o processo de instalação da engenharia, o deslocamento e a queda da esfera disposta entre a projeção anular interior e a projeção anular externa ou o deslocamento do anel deslizante e a vedação da extremidade dispostas entre as projeções anular interna e externa, o tubo de ligação é fornecido com um tampão interno.

[015] Para assegurar a resistência ao impacto da placa de impacto, o diâmetro interno da placa de impacto é 1-0,5 mm maior que o diâmetro externo do tubo interno e o diâmetro externo é 1-0,5 mm menor que o diâmetro interno da luva externa.

[016] Esta invenção alcança o seguinte progresso técnico: 1. A luva externa e o tubo de ligação são integralmente moldados para formar uma estrutura integrada, de modo que o produto não precisa de inspeção radiográfica, resolvendo completamente os problemas de operação difícil de detecção de falhas de soldas e até mesmo a falha ao realizar a detecção causada pelos modos de soldas existentes, melhorando a qualidade e a segurança dos produtos, economizando custos de produção e aumentando a produtividade dos produtos. 2. O desgaste do enchimento de vedação causado pela rotação relativa entre a luva externa e o tubo interno pode ser evitado pela configuração de camadas de fibra de carbono resistente ao desgaste entre o enchimento de vedação e a superfície externa do tubo interno e entre o enchimento de vedação e a superfície interna da luva externa, reduzindo assim as perdas dos materiais de vedação e reforçando a capacidade de vedação de todo o compensador rotativo. 3. A configuração da placa de impacto pode evitar eficazmente que materiais provoquem impactos no enchimento de vedação, reduzindo assim as perdas de materiais de vedação e reforçando ainda mais a capacidade de vedação de todo o compensador rotativo.

Breve descrição dos desenhos

[017] A figura 1 é uma visão estrutural da arte prévia.

[018] A figura 2 é uma vista da personificação 1 da invenção.

[019] A figura 3 é uma vista da personificação 2 da invenção.

[020] A figura 4 é uma vista da personificação 3 da invenção.

[021] A figura 5 é uma vista da personificação 4 da invenção.

[022] Nas Figuras de 1 a 5, as marcas são como segue: tubo interno 1, fixador 2, flange do enchimento 3, luva externa 4, enchimento de vedação 5, esfera 6, solda anular para conectar a luva externa e um tubo de ligação 7, tubo de ligação 8, tampão 9, projeção interna anular 10, projeção anular externa 11, anel deslizante 12, vedação de extremidade 13, placa de impacto 14, e camada de fibra de carbono resistente ao desgaste 15, dispositivo de preenchimento do enchimento de vedação 16.

Descrição detalhada das incorporações preferidas Personificação 1

[023] Como mostrado na figura 2, um compensador rotativo integrado livre de vazamentos e resistente a altas pressões desta personificação inclui um tubo interno 1, uma luva externa 4, um tubo de ligação 8 e um flange de enchimento 3. A luva externa 4 é inserida no tubo interno 1. Uma extremidade do tubo interno 1 passa através da luva externa 4 e é inserida no tubo de ligação 8. O tubo de ligação 8 é um tubo redutor, e é integralmente moldado com a luva externa 4 para formar uma estrutura integrada. O flange de enchimento 3 é inserido no tubo interno 1, com uma extremidade se estendendo para dentro da luva externa 4. A luva externa 4 é fornecida com uma projeção anular interna 10 na superfície interna. O enchimento de vedação 5 é disposto entre a projeção anular interna 10 e uma extremidade do flange do enchimento de vedação 3 que se estende para dentro da luva externa. Uma placa de impacto 14 é disposta entre o enchimento de vedação 5 e a projeção anular interna 10 na superfície interna da luva externa. As camadas de fibra de carbono resistente ao desgaste 15 são respectivamente dispostas entre o enchimento de vedação 5 e a superfície externa do tubo interno 1 e entre o enchimento de vedação 5 e a superfície interna da luva externa 4. O flange do enchimento 3 e a luva externa 4 são conectados por meio de um fixador 2.

[024] O diâmetro interno da placa de impacto é 1-0,5 mm maior que o diâmetro externo do tubo interno e o diâmetro externo é 1-0,5 mm menor que o diâmetro interno da luva externa.

[025] Para rotação relativa conveniente entre o tubo interno 1 e a luva externa 4, uma extremidade do tubo interno 1 que se estende para dentro do tubo de ligação 8 é fornecida com uma projeção anular externa 11, e uma esfera 6 é disposta em uma cavidade formada entre a projeção anular externa 11 e a projeção interna anular 10 na superfície interna da luva externa 4.

[026] Para evitar o deslocamento do produto no sentido inverso durante o processo de instalação da engenharia e o deslocamento e a queda da esfera, o tubo de ligação 4 é fornecido com um tampão 9 em seu interior.

Personificação 2

[027] Como mostrado na figura 3, um compensador rotativo integrado livre de vazamentos resistente a altas pressões desta personificação inclui um tubo interno 1, uma luva externa 4, um tubo de ligação 8 e um flange de enchimento 3. A luva externa 4 é inserida no tubo interno 1. Uma extremidade do tubo interno 1 passa através da luva externa 4 e é inserida no tubo de ligação 8. O tubo de ligação 8 é um tubo redutor, e é integralmente moldado com a luva externa 4 para formar uma estrutura integrada. O flange de enchimento 3 é inserido no tubo interno 1, com uma extremidade se estendendo para dentro da luva externa 4. A luva externa 4 é fornecida com uma projeção anular interna 10 na superfície interna. O enchimento de vedação 5 é disposto entre a projeção anular interna 10 e uma extremidade do flange do enchimento de vedação 3 que se estende para dentro da luva externa. Uma placa de impacto 14 é disposta entre o enchimento de vedação 5 e a projeção anular interna 10 na superfície interna da luva externa. As camadas de fibra de carbono resistente ao desgaste 15 são respectivamente dispostas entre o enchimento de vedação 5 e a superfície externa do tubo interno 1 e entre o enchimento de vedação 5 e a superfície interna da luva externa 4. O flange do enchimento 3 e a luva externa 4 são conectados por meio de um fixador 2.

[028] O diâmetro interno da placa de impacto é 1-0,5 mm maior que o diâmetro externo do tubo interno e o diâmetro externo é 1-0,5 mm menor que o diâmetro interno da luva externa.

[029] Para uma rotação relativa conveniente entre o tubo interno 1 e a luva externa 4, a superfície externa de uma extremidade do tubo interno 1 que se estende para dentro do tubo de ligação 8 é fornecido com uma projeção externa anular 11, e um anel deslizante 12 é disposto em uma cavidade formada entre a projeção externa anular 11 e a projeção interna anular 10.

[030] Para evitar o deslocamento do produto em sentido inverso durante o processo de instalação da engenharia e o deslocamento do anel deslizante 12, o tubo de ligação 4 é fornecido com um tampão 9 em seu interior.

Personificação 3

[031] Como mostrado na figura 4, um compensador rotativo integrado livre de vazamentos e resistente a altas pressões desta personificação inclui um tubo interno 1, uma luva externa 4, um tubo de ligação 8 e um flange de enchimento 3. A luva externa 4 é inserida no tubo interno 1. Uma extremidade do tubo interno 1 passa através da luva externa 4 e é inserida no tubo de ligação 8. O tubo de ligação 8 é um tubo redutor, e é integralmente moldado com a luva externa 4 para formar uma estrutura integrada. O flange de enchimento 3 é inserido no tubo interno 1, com uma extremidade se estendendo para dentro da luva externa 4. A luva externa 4 é fornecida com uma projeção anular interna 10 na superfície interna. O enchimento de vedação 5 é disposto entre a projeção anular interna 10 e uma extremidade do flange do enchimento de vedação 3 que se estende para dentro da luva externa. Uma placa de impacto 14 é disposta entre o enchimento de vedação 5 e a projeção anular interna 10 na superfície interna da luva externa. As camadas de fibra de carbono resistente ao desgaste 15 são respectivamente dispostas entre o enchimento de vedação 5 e a superfície externa do tubo interno 1 e entre o enchimento de vedação 5 e a superfície interna da luva externa 4. O flange do enchimento 3 e a luva externa 4 são conectados por meio de um fixador 2.

[032] O diâmetro interno da placa de impacto é 1-0,5 mm maior que o diâmetro externo do tubo interno e o diâmetro externo é 1-0,5 mm menor que o diâmetro interno da luva externa.

[033] Para melhorar ainda mais o desempenho de vedação desta invenção, a superfície exterior de uma extremidade do tubo interno 1 que se estende para dentro do tubo de ligação 8 é fornecido com uma projeção anular externa 11, e uma vedação de extremidade 13 é disposta em uma cavidade formada entre a projeção anular externa 11 e a projeção anular interna 10.

[034] Para evitar o deslocamento do produto em sentido inverso durante o processo de engenharia de instalação e o deslocamento da vedação de extremidade 13, o tubo de ligação 4 é fornecido com um tampão 9 em seu interior.

Personificação 4

[035] Como mostrado na figura 5, um compensador rotativo integrado livre de vazamentos e resistente a altas pressões desta personificação inclui um tubo interno 1, uma luva externa 4, um tubo de ligação 8 e um flange de enchimento 3. A luva externa 4 é inserida no tubo interno 1. Uma extremidade do tubo interno 1 passa através da luva externa 4 e é inserida no tubo de ligação 8. O tubo de ligação 8 é um tubo redutor, e é integralmente moldado com a luva externa 4 para formar uma estrutura integrada. O flange de enchimento 3 é inserido no tubo interno 1, com uma extremidade se estendendo para dentro da luva externa 4. A luva externa 4 é fornecida com uma projeção anular interna 10 na superfície interna. O enchimento de vedação 5 é disposto entre a projeção anular interna 10 e uma extremidade final do flange de enchimento 3 que se estende para dentro da luva externa. Uma placa de impacto 14 é disposta entre o enchimento de vedação 5 e a projeção anular interna 10 na superfície interna da luva externa. As camadas de fibra de carbono resistente ao desgaste 15 são respectivamente dispostas entre o enchimento de vedação 5 e a superfície externa do tubo interno 1 e entre o enchimento de vedação 5 e a superfície interna da luva externa 4. O flange do enchimento 3 e a luva externa 4 são conectados por meio de um fixador 2.

[036] O diâmetro interno da placa de impacto é 1-0,5 mm maior que o diâmetro externo do tubo interno e o diâmetro externo é 1-0,5 mm menor que o diâmetro interno da luva externa.

[037] Para rotação relativa conveniente entre o tubo interno 1 e a luva externa 4, uma extremidade do tubo interno 1 que se estende para dentro do tubo de ligação 8 é fornecido com uma projeção anular externa 11, e uma esfera 6 é disposta em uma cavidade formada entre a projeção anular externa 11 e a projeção interna anular 10 na superfície interna da luva externa 4.

[038] Para assegurar o desempenho da vedação desta invenção, as aberturas de enchimento 4-30 são uniformemente distribuídas ao longo da mesma circunferência em posições correspondentes ao enchimento de vedação na luva externa 4; um orifício passante radial disposto em cada abertura de enchimento corre através de um orifício transversal na cintura da abertura de enchimento correspondente; o orifício passante radial é fornecido com um bujão na sua extremidade externa; e um bujão instalado no orifício transversal corre através do orifício radial para formar um dispositivo de preenchimento de enchimento de vedação 16 com uma estrutura de válvula. Durante o uso do compensador rotativo, se ocorrer um vazamento devido a um declínio no desempenho da vedação, o bujão instalado na extremidade externa da abertura do preenchimento e o bujão no orifício transversal pode ser removido em linha e uma pistola de pressão pode ser inserida na abertura do preenchimento para reencher o enchimento de vedação. Após o preenchimento ser concluído, o bujão instalado no orifício transversal é fixado em primeiro lugar; a pistola de pressão é removida; e, em seguida, a extremidade externa da abertura de preenchimento é reinstalada com o bujão. Desta forma, o desempenho da vedação do compensador rotativo pode ser recuperada em tempo pelo preenchimento do enchimento de vedação na linha.

[039] Para evitar o deslocamento do produto no sentido inverso durante o processo de engenharia de instalação e o deslocamento e a queda da esfera 6, o tubo de ligação 4 é fornecido com um tampão 9 em seu interior.

Claims

1. COMPENSADOR ROTATIVO INTEGRADO LIVRE DE VAZAMENTOS E RESISTENTE A ALTAS PRESSÕES, caracterizado por compreender um tubo interno, uma luva externa, um tubo de ligação e um flange de enchimento; a luva externa sendo inserida no tubo interno; uma extremidade do tubo interno passando através da luva externa e sendo inserida no tubo de ligação; o flange de enchimento sendo inserido no tubo interno, com uma extremidade se para dentro da luva externa; a luva externa sendo fornecida com uma projeção anular interna na superfície interior; o enchimento da vedação sendo disposto entre a projeção anular interior e uma extremidade do flange de enchimento se estendendo para dentro da luva externa, definida de forma que a manga externa e o tubo de ligação são integralmente moldados para formar uma estrutura integrada; uma placa de impacto é disposta entre o enchimento de vedação e a superfície anular interna; e camadas de fibra de carbono resistente ao desgaste dispostas entre o enchimento de vedação e a superfície externa do tubo interno e entre o enchimento de vedação e a superfície interna da luva externa.

2. COMPENSADOR ROTATIVO INTEGRADO LIVRE DE VAZAMENTOS E RESISTENTE A ALTAS PRESSÕES, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por uma extremidade do tubo interno que se estende para dentro do tubo de ligação ser fornecido com uma projeção anular externa, e uma esfera é disposta em uma cavidade formada entre a projeção anular externa e a projeção anular interna.

3. COMPENSADOR ROTATIVO INTEGRADO LIVRE DE VAZAMENTOS E RESISTENTE A ALTAS PRESSÕES, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por uma extremidade do tubo interno que se estende para dentro do tubo de ligação ser fornecido com uma projeção anular externa, e um anel de deslizamento é disposto em uma cavidade formada entre a projeção anular externa e a projeção anular interna.

4. COMPENSADOR ROTATIVO INTEGRADO LIVRE DE VAZAMENTOS E RESISTENTE A ALTAS PRESSÕES, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por uma extremidade do tubo interno que se estende para o tubo de ligação ser fornecido com uma projeção anular externa, e uma vedação de extremidade é disposta em uma cavidade formada entre a projeção anular externa e projeção anular interna na superfície interna da luva externa.

5. COMPENSADOR ROTATIVO INTEGRADO LIVRE DE VAZAMENTOS E RESISTENTE A ALTAS PRESSÕES, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela manga externa ser fornecida com um dispositivo preenchimento do enchimento de vedação.

6. COMPENSADOR ROTATIVO INTEGRADO LIVRE DE VAZAMENTOS E RESISTENTE A ALTAS PRESSÕES, de acordo com quaisquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo tubo de ligação ser fornecido com um tampão em seu interior.

7. COMPENSADOR ROTATIVO INTEGRADO LIVRE DE VAZAMENTOS E RESISTENTE A ALTAS PRESSÕES, de acordo com quaisquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo diâmetro interno da placa de impacto ser 1-0,5 mm maior que o diâmetro externo do tubo interno e o diâmetro externo dele é 1-0,5 mm menor que o diâmetro interno da luva externa.