CS232255B1

CS232255B1 - Expansion construction of thermal stressed piping

Info

Publication number: CS232255B1
Application number: CS269481A
Authority: CS
Inventors: Josef Goetz; Tomas Rehorek
Original assignee: Josef Goetz; Tomas Rehorek
Priority date: 1983-12-19
Filing date: 1983-12-19
Publication date: 1985-01-16

Abstract

Předmětem vynálezu je konstrukční řešení dilatační konstrukce tepelně namáhaného potrubí v přímé, nezalomené trase mezi dvěma pevnými body s vyloučením potřeby vložit do potrubí jakýkoliv známý kompenzátor. Nový a vyšší účinek je zabezpečován předevěím uspořádáním párů potrubních ramen, s nichž se skládá dilatační konstrukce, do tvaru řezu harmonikovým měchem. Osová síla do spojnice pevných bodů se při tomto uspořádání nemění prodlužováním vzdáleností sousedních pevných bodů. Při různých možných polohách rovin proložených .ipojnicí pevných bodů a osou potrubních ramen jsou důležité^ dva případy: když spádová přímka se shoduje se spojnicí pevných hodů a když spádové přímky jsou svislice. Tyto polohy bud zjednodušují uložepí dilatační konstrukce, nebo šetří odvzdušnovaoí a vypouštěcí armatury.The subject of the invention is a design solution for a thermally stressed pipe expansion structure in a straight, non-bent route between two fixed points, eliminating the need to insert any known compensator into the pipe. A new and higher effect is ensured by a special arrangement of pairs of pipe arms, of which the expansion structure is composed, in the shape of a section with an accordion bellows. The axial force in the line connecting the fixed points does not change with this arrangement by extending the distances of adjacent fixed points. With various possible positions of the planes interspersed with the line connecting the fixed points and the axis of the pipe arms, two cases are important: when the slope line coincides with the line connecting the fixed points and when the slope lines are vertical. These positions either simplify the bearing of the expansion structure or save on air venting and drain fittings.

Description

(54) Dilatační konstrukce tepelné namáhaného potrubí(54) Expansion constructions of thermal stressed piping

Předmětem vynálezu je konstrukční řešení dilatační konstrukce tepelně namáhaného potrubí v přímé, nezalomené trase mezi dvěma pevnými body s vyloučením potřeby vložit do potrubí jakýkoliv známý kompenzátor.It is an object of the present invention to provide a construction of the expansion structure of a thermally stressed pipeline in a straight, non-kinked path between two fixed points, eliminating the need to insert any known compensator into the pipeline.

Nový a vyšší účinek je zabezpečován předevěím uspořádáním párů potrubních ramen, s nichž se skládá dilatační konstrukce, do tvaru řezu harmonikovým měchem. Osová síla do spojnice pevných bodů se při tomto uspořádání nemění prodlužováním vzdáleností sousedních pevných bodů. Při různých možných polohách rovin proložených .ipojnicí pevných bodů a osou potrubních ramen jsou důležité^ dva případy: když spádová přímka se shoduje se spojnicí pevných hodů a když spádové přímky jsou svislice. Tyto polohy bud zjednodušují uložepí dilatační konstrukce, nebo šetří odvzdušnovaoí a vypouštěcí armatury.The new and higher effect is achieved first of all by arranging the pairs of piping arms that make up the dilatation structure in the shape of a bellows section. In this arrangement, the axial force to the fixed point line does not change by extending the distances of adjacent fixed points. In the various possible positions of the planes intersected by the fixed point coupling and the axis of the pipe arms, two cases are important: when the slope line coincides with the fixed line coupling and when the slope lines are vertical. These positions either simplify the mounting of the dilatation structure or save venting and drain fittings.

titi

Předmětem vynálezu je dilatační konstrukce tepelně namáhaného úseku potrubí mezi dvěma pevnými body, bez potřeby vložení kompenzátorů tepelné dilatace do tohoto potrubního úseku.It is an object of the present invention to provide a construction of a thermally stressed pipe section between two fixed points, without the need to insert thermal expansion compensators into the pipe section.

V energetice a při rozvodech ústředního vytápění se často vyskytují přímé, značně dlouhé trasy tepelně namáhaného potrubí. Tepelné dilatace jednotlivých přímých úseků se kompenzují tak, že přísluěné tepelná roztažení se zachytávají do vložených kompenzátorů, umísťovaných zpravidla uprostřed mezi dvěma pevnými body. Kompenzovat tepelné dilatace je možné rovněž zalomením trasy potrubí do tvaru písmene L nebo Z. V současnosti je vyráběna řada typů kompenzátorů od nejjednoduSSÍch ve tvaru U nebo lyry po čočkové, záhybové, ucpávkové, vlnovcové a kloubové. Kompenzátory jsou však obecné prvky méně odolné než vlastní potrubí. Jsou proto častým zdrojem poruch, zatímco poruchy přímo na hladkém potrubí jsou vaicné.In power engineering and central heating systems, there are often direct, very long pipelines of thermally stressed pipes. The thermal dilatations of the individual straight sections are compensated in such a way that the respective thermal expansions are trapped in the intermediate compensators, usually located in the middle between two fixed points. Compensation for thermal expansion is also possible by breaking the pipe path into an L or Z shape. Currently, many types of expansion joints are produced, from the simplest U-shaped or lyre compensators to lenticular, folding, stuffing, bellows and articulated joints. However, compensators are generally less durable than the pipeline itself. They are therefore a frequent source of malfunctions, while malfunctions directly on the smooth pipeline are vaginal.

Z toho vyplývá potřeba neustálé údržby kompenzátorů, zejména ucpávkových a kloubových. Při použití kompenzátorů tvaru U nebo lyry představuje dále jejich vsazení do přímé trasy značné prodloužení potrubí, tedy i úložného kanálu nebo úložné stožárové konstrukce. Kompenzátory vkládané do potrubí zvyšují složitost potrubní konstrukce, zvyšují její pracnost, zvyšují provozní a investiční náročnost.Consequently, there is a need for constant maintenance of compensators, especially gland and articulated joints. Furthermore, when using U-shaped or lyre compensators, their insertion into a straight line represents a considerable extension of the pipeline, thus also of the support channel or the mast construction. Compensators inserted into the pipeline increase the complexity of the pipeline construction, increase its laboriousness, increase operational and investment demands.

Popsané nevýhody odstraňuje řeěení dilatační konstrukce tepelně namáhaného potrubí mezi dvěma pevnými body, jimiž lze proložit přímku o spádu 0 % až 100 % v přímém, nezalomeném potrubním úseku, která se vyznačuje tím, že konstrukce se skládá z libovolného počtu párů trubkových ramen, jejichž osy mezi sebou svírají úhel 2ona způsob harmonikového měchu tak, že všechny sudé vrcholy těchto ramen od prvního pevného bodu až do sousedního pevného bodu leží průsečíkem os potrubních ramen ne přímce spojující pevné body, jsou v bezprostřední blízkosti sudých vrcholů osezeny v uloženích osově posuvných po'této spojnici, Zatímco liché vrcholy trubkových ramen jsou upevněny v uloženích plošně posuvných v jedné libovolné rovině proložené spojnicí pevných bodů, přičemž na nátrubcích ve všech nejvyšších vrcholech jsou osazeny odvzdušňovací armatury a .ve všech nejnižších vrcholech jsou osezeny nátrubky pro vypouštěcí armatury.The described disadvantages eliminate the solution of the expansion structure of the thermally stressed pipeline between two fixed points through which a straight line with a gradient of 0% to 100% can be interleaved in a straight, unbroken pipeline section, characterized in that the design consists of any number of pairs of tubular arms whose axes between them the angle 2on the bellows way so that all the even peaks of these arms from the first fixed point to the adjacent fixed point lie at the intersection of the axis of the pipe arms not directly connecting the fixed points, are in the immediate vicinity of the even vertices While the odd vertices of the tubular arms are fixed in bearings that are flatly displaceable in any plane intersected by a fixed point connector, venting fittings are provided at the nipples at all highest vertices and n at all lowest vertices. pipes for draining fittings.

Výhodou řešení podle vynálezu je to, že harmonikovým vedením potrubí se vyloučí nutnost umístit mezi pevné body některý ze známých typů kompenzátorů. Další výhodou je to, že při ustáleném tepelném stevu se projeví pouze osové tlaky do pevných bodů, zatímco ve vrcholech ramen se síly zprávě a zleva vzájemně ruší, protože pochází ze stejně velkých dllatací, stejných ramen, při stejné teplotě. Z toho vyplývá významná přednost, že prodlužování vzdálenosti pevných bodů u konstrukce podle vynálezu nevede k zvětšování osových tlaků do pevných bodů. U dosavadních typů kompenzátorů však jejich kompenzační schopnost, označovaná v mm, diktuje maximální možnou vzdálenost pevných bodů pří určitém rozdílu teplot v provozu e klidu teplovodu.The advantage of the solution according to the invention is that the harmonic conduit of the pipeline eliminates the need to place one of the known types of compensators between fixed points. A further advantage is that at steady-state thermal insulation, only axial pressures to fixed points occur, whereas at the peaks of the arms, the forces of the message and from the left interfere with each other because they come from equally large dilapidations, the same arms, at the same temperature. This implies a significant advantage that the extension of the fixed point distance in the construction according to the invention does not lead to an increase in axial pressures to the fixed points. In the case of prior art compensators, however, their compensating ability, denoted in mm, dictates the maximum possible fixed point distance at a certain temperature difference in the operation and standstill of the duct.

Dilatační konstrukci tepelně namáhaného potrubí lze dále zlepšit tak, že všechny vrcholy trubkových ramen jsou spojeny pomocí jednoho nebo více potrubních segnentů, nebo výřezem potrubního oblouku o stejné dimenzi, přičemž osy těchto ramen svírají úhel 2a ·The dilatation of the thermally stressed pipeline can be further improved by having all of the tops of the tubular arms connected by one or more pipe segents, or by cutting a pipe arc of the same dimension, the axes of these arms forming an angle 2a ·

Tímto konstrukčním řešením se snižuje jek průtočný odpor, tak špičkové namáhání spojů potrubních úseků tlakem za ohybu.This design reduces both the flow resistance and peak bending stresses of the pipe sections.

Dilatační konstrukcí tepelně namáhaného potrubí je možno s výhodou uspořádat tak, že trubková ramene leží v rovině proložené spojnicí pevných bodů a kolmici na tuto spojnici ve svislém směru.The dilatation structure of the thermally stressed pipeline may be advantageously arranged such that the tubular arms lie in a plane intersected by a fixed point connector and perpendicular to the connector in a vertical direction.

Výhodou tohoto uspořádání je zjednodušení a ušetření úložných prvků potrubí, kde všechny potřebné upevňovací body v sudých vrcholech mohou být provedeny jeko závěsy, přičemž uložení potrubních ramen v lichých vrcholech může být vynecháno. Další výhodné variante dilatační konstrukce tepelně namáhaného potrubí je vyznačené tím, že trubková ramena leží v rovině proložené spojnicí pevnýckbodů a kolmicí na tuto spojnici ve vodorovném směru.The advantage of this arrangement is to simplify and save the pipe support elements, where all the necessary fixing points in the even peaks can be made as hinges, while the arrangement of the pipe arms in the odd peaks can be omitted. Another advantageous variant of the expansion design of the thermally stressed pipeline is characterized in that the tubular arms lie in a plane intersected by the point-to-point connection and perpendicular to the connection in a horizontal direction.

U tohoto provedení odpadá potřeba osazovat odvzdugňovací a odvodňovaeí armatury, protože potrubní ramena leží v rovině, která má spád daný přímkou spojující sousední pevné body. U tohoto provedení neexistují proto nejnižgí a nejvyšší místa, protože trubkové ramena mají spád z prvého, směrem ke druhému pevnému bodu. Konstrukce je tedy spádována jako celek a nemůže nikde vytvářet Škodlivé vzduSné pytle. Je-li to třeba lze rovněž topné médium vypustit beze zbytku.In this embodiment, there is no need to fit the venting and drainage fittings because the pipeline arms lie in a plane that has a slope given by a straight line connecting adjacent fixed points. Therefore, in this embodiment, there are no lowest and highest points because the tubular arms have a slope from the first, towards the second fixed point. The structure is therefore descended as a whole and cannot create harmful air bags anywhere. If necessary, the heating medium can also be drained completely.

Příkladné provedení samokompenzující dilatační konstrukce tepelně namáhaného potrubí je znázorněno na obr. 1 v půdorysu trubky teplovodu umístěného v kanálu. Potrubní ramena zde leží v rovině proložené spojnicí pevných bodů a kolmicí na tuto spojnici ve vodorovném směru. Na obr. 2 je pak v pohledu znázorněno provedení harmonikového vrcholu potrubních ramen v alternativách a, b, c.An exemplary embodiment of a self-compensating expansion structure of a thermally stressed conduit is shown in FIG. 1 in a plan view of a heat conduit tube located in a conduit. Here, the pipe arms lie in a plane intersected by a fixed point line and perpendicular to the line in a horizontal direction. FIG. 2 shows an embodiment of the accordion top of the pipe arms in alternatives a, b, c.

V topném kanálu J na obr. 1 je uloženo tepelně, tj. změnami teploty namáhané potrubí tak, že je vedeno od pevného bodu 2 k pevnému bodu 2· Potrubí se sklédé z řady párů trubkových r-roen £, 2, které jsou navzájem vodotěsně spojeny. Osy jednotlivých trubkových ramen * ž, 2 jsou odkloněny od spojnice 2 pevných bodů 2 - 2.'° úhly - « , a mezi osami sousedních trubkových ramen nebo 2» á je proto úhel 2a . V bodech lomů, resp. vrcholů 2» £ harmonikově vedených ramen 2> případně v jejich bezprostřední blízkosti, jsou osazena * uloženi potrubí. Každé sudé uložení u vrcholů 4, počítáno od pevného bodu 2 k pevnému bodu 2,” je volně posuvné ve směru spojnice 5., tak jak to schematicky znázorňuje Šipkové označení 2· Každé uložení u lichých vrcholů 2 je volně posuvné ve dvou libovolných osách, např. na sebe kolmých, jak je znázorněno šipkovým označením 8. Uložení u vrcholů 2 je tedy volně ploSně posuvné. Na obr. 2 a je znázorněn příklad v detailu provedení spojení potrubních ramen £, 2 v sudém vrcholu 4 např. svářením, když předtím byly konce trubkových raφβη,<£, 2 skoseny o úhly - » . V nejvyšěím bodě vrcholu 4 je přivařen nátrubek 12. na nějž se připojuje odvzdugňovací armatura. Na obr. 2b jsou do místa spodního obratu, tj. lichého vrcholu J, zavařeny dva trubkové segmenty 10 _f které otupují zlom potrubí ve vrcholu a přitom zachovávají úhel 2 a mezi osami trubkových ramen 2, &· V nejnižSím bodě vrcholu 2 je pak nevařen nátrubek 12. na nějž se osazuje např. vypouětěcí kohout. Na obr. 2c je zase sudý vrchol 4 konstruován tak, že je do něho vsazen trubkový oblouk 11. s úhlovou odchylkou osy na vstupu od výstupu o 2 a . Zde je potrubí zaobleno a na nejvySSím místě je opět navařen nátrubek 12 pro připojení odvzduSňovacího ventilku. Pokud osy trubkových ramen 2, 2 leží v rovině dané spojnicí 2 ^a vodorovnou kolmicí na tuto spojnici nevznikají ani nejvygší ani nejnižěí body. Pak není třeba osazovat žádné nátrubky pro odvzdugňovací a vypouštěcí armatury. Jestliže potrubní ramena budou ležet v rovině dané spojnicí 2 a svislou kolmicí na tuto spojnici postačí zjednodišené uložení dilatační konstrukce zavěšením ve vrcholech 4» přičemž vrcholy 2 mohou volně viset v prostoru bez upevnění. Zde se však vždy musí uspořádat odvzduSnění nejvySSích míst a vypouštění nejnižších míst.In the heating duct J in FIG. 1, the stressed pipeline is placed thermally, i.e., temperature-stressed, so that it is routed from a fixed point 2 to a fixed point 2. connected. The axes of the individual tubular arms 2, 2 are diverted from the connecting line 2 of fixed points 2-2. At break points, respectively. The piping supports are provided with the apexes 26 of the accordion-like arms 2 or in their immediate vicinity. Each even bearing at the vertices 4, counted from fixed point 2 to fixed point 2, "is freely movable in the direction of the line 5, as shown schematically by the arrow mark 2 · Each bearing at odd vertices 2 is freely movable in two arbitrary axes, for example, perpendicular to each other, as indicated by the arrow mark 8. The support at the vertices 2 is thus free to slide flat. FIG. 2 shows an exemplary embodiment of the connection of the pipe arms 4, 2 in the even apex 4, for example by welding, when the ends of the tubular beams,?,? At the highest point of the apex 4, the sleeve 12 is welded to which the venting fitting is connected. FIG. 2B in place of the lower turnover, i.e. odd peak J, welding the two pipe segments 10 _f which dull break pipe in the top while maintaining the angle 2 between the axes of the tubular arms 2, & · at the lowest point of the top 2 then Uncooked a nipple 12 onto which a discharge cock is mounted, for example. In Fig. 2c, the even apex 4 is constructed in such a way that a tubular arc 11 with an angular deviation of the axis at the inlet from the outlet by 2 a is inserted. Here the pipe is rounded and at its highest point the sleeve 12 is again welded to connect the bleed valve. If the axes of the tubular arms 2, 2 lie in the plane given by the connector 2, ^{and with the} horizontal perpendicular to this connector, neither the highest nor the lowest points are formed. Then there is no need to fit any nozzles for bleed and drain fittings. If the piping arms lie in the plane given by the connector 2 and the vertical perpendicular to this connector, a simplified mounting of the expansion structure is sufficient by hanging at the apexes 4, wherein the apexes 2 can hang freely in the space without fastening. However, there must always be a venting of the highest points and a discharge of the lowest points.

Takto uspořádaná dilatační konstrukce tepelně namáhaného potrubí - at v kanálech nebo na potrubních mostech - je konstrukčně schopná kompenzovat tepelné dilatace potrubí bez vložených kompenzátorů. Každé dvě ramena 2, 2 tvoří vlastně samokompenzující prvek konstantní délky a se stejnou osovou silou ve směru spojnice pevných bodů 2* Osové síly sousedních dvojic ramen 2, £ se vzájemně ruší, takže celý potrubní úsek působí do pevných bodů pouzeThe dilatation structure of the thermally stressed piping thus arranged - whether in ducts or on duct bridges - is structurally capable of compensating for thermal expansion of the pipeline without intermediate compensators. Each two arms 2, 2 actually form a self-compensating element of constant length and with the same axial force in the direction of the fixed point line 2 * The axial forces of adjacent pairs of arms 2, 6 interfere with each other so that

- osovou silou vznikající ve dvojici ramen. Osový tlak hansonikovš vedeného potrubí je stále stejný bez ohledu na vzdálenost pevných bodů 2-2' a celkový počet párů ramen 2, 2.- axial force occurring in a pair of arms. The axial pressure of the Hanson-guided pipe is still the same regardless of the fixed point distance 2-2 'and the total number of pairs of arms 2, 2.

* U vynálezu je zachována klasické možnost předpínání potrubní trasy mezi pevnými body za studená, čímž se docílí rozdělení plné osové síly na dvě poloviční složky. Jedna negativní je způsobena předpětím za studená a druhé pozitivní složka osové síly působí při nejvyšší provozní teplotě potrubí.The invention retains the classical possibility of prestressing the pipeline path between fixed points by cold, thereby dividing the full axial force into two half components. One negative is due to cold bias and the other positive axial force component acts at the highest operating temperature of the pipe.

Claims

D δ E D MEASURE OF THE INVENTION

Expansion structure of a thermally stressed pipeline between two fixed points through which a straight line of 0 to 100% can be interleaved in a straight, unbroken pipeline section, characterized in that it consists of any number of pairs of tubular arms (6, 7) whose axes between they form angles θ, in the manner of an accordion bellows, such that all the even peaks (4) of these arms (6, 7) from the fixed point (2) to the adjacent fixed point (2 ') lie at the intersection of the axes of the pipe arms (6, 7) on a line (5) connecting the fixed points (2, 2 ') and are in their immediate vicinity mounted in bearings axially displaceable along this busbar (57), while the odd peaks (3) of the tubular arms (6, 7) are fixed in sliding surfaces displaceable in one arbitrary plane, interspersed with a connecting line (5) of fixed points (2, 2 '), with venting fittings at all of the highest points (4) and at all the lowest points (3) being They are equipped with nozzles for discharge fittings.

Expansion structure according to claim 1, characterized in that all of the vertices (3, 4) of the tubular arms (No. 7) are connected by one or more segments (10) or by a pipe bend (11) of the same dimension, of these cells form an angle Z _and ·

Expansion structure according to Claim 1 or 2, characterized in that the tubular arms (6, 7) lie in a plane intersected by a line (5) of fixed points (2, 2 ') and perpendicular to the line in a vertical direction.

4; Expansion structure according to claim 1 or 2, characterized in that the tubular arms (6, 7) lie in a plane intersected by a line (5) of the fixed points (2, 2 ') and perpendicular to this line in the horizontal direction.