RU168328U1 - Устройство для компенсации температурного расширения трубопровода тепловой сети - Google Patents

Abstract

Устройство для компенсации температурного расширения трубопровода тепловой сети предназначено для компенсации осевых перемещений теплогидроизолированного трубопровода тепловой сети в процессе эксплуатации. Устройство содержит сильфонный компенсатор 2, расположенный в жестком защитном корпусе 3 и соединенный патрубками с рабочей трубой 1. Рабочая труба 1 в зоне расположения сильфонного компенсатора 2 охвачена гидрозащитной трубой-оболочкой 4, под которой размещен слой теплоизоляции из вспененных материалов 7, проводники системы мониторинга и другие элементы, например центрирующие опоры. Гидрозащитная труба-оболочка 4 имеет гофрированный участок 5, отделенный от внешней среды с помощью кожуха 6, устанавливаемого поверх гофрированного участка 5. Долговечность и надежность устройства для температурных компенсаций трубопровода тепловой сети обусловлена конструкцией его герметизации, не нарушаемой при деформациях трубопровода, что достигается за счет выполнения на гидрозащитной трубе-оболочке 4 гофрированного участка 5, придающего гидрозащитной трубе-оболочке способность деформироваться без разрушения при изменениях температурных режимов теплоносителя трубопровода.

Description

Полезная модель относится к элементам трубопроводного транспорта и может быть использована при сооружении систем трубопроводов в теплоэнергетике, нефтегазовой промышленности, строительстве и т.д. для компенсации осевых перемещений трубопроводов в процессе эксплуатации.

Известен сильфонный компенсатор для бесканальной прокладки (патент на изобретение RU 2431072 С1; 10.10.2011; МПК F16L 51/02), который содержит сильфонный компенсатор, расположенный внутри кожуха и снабженный направляющими, приваренными к патрубкам сильфонного компенсатора, ограничивающими угловые и радиальные перемещения компенсатора и не препятствующими осевым перемещениям патрубков относительно кожуха, и трубами с уплотняемой поверхностью, на которой расположены уплотнения. Данные уплотнения выполнены в виде воротниковых манжет, установленных по две с каждой стороны сильфона, воротниками направленных навстречу друг другу, с образованием между манжетами пространства, заполненного наполнителем, обладающим смазывающими свойствами, при этом воротниковые манжеты установлены преимущественно на расстоянии L, равном или большем величине хода компенсатора, причем манжеты, находящиеся в контакте с грунтом, снабжены грязесъемным воротником, прилегающим к уплотняемой поверхности трубы

Известное устройство позволяет компенсировать осевые температурные деформации трубопроводов тепловых сетей, однако является не технологичным ввиду использования уплотнений, выполненных в виде воротниковых манжет. Уплотнения (манжеты) подвержены повышенному износу и разрушению в местах контакта, вследствие воздействия на них сил трения и абразивных компонентов внешней среды, что снижает срок эксплуатации, надежность и долговечность. Кроме того, рассматриваемая конструкция характеризуется отсутствием возможности применения системы оперативного дистанционного контроля (ОДК) для мониторинга данного элемента трубопровода и отсутствием тепловой изоляции сильфонного компонента компенсатора, что негативно сказывается на эксплуатационных характеристиках трубопровода.

Известно устройство для компенсации температурных удлинений трубопроводов тепловой сети (патент на полезную модель RU 63901, 29.09.2006 г., МПК F16L 51/02), включающее осевой компенсационный элемент с жестко присоединенными к нему патрубками, предохранительный кожух, охватывающий осевой компенсационный элемент и частично патрубки, теплогидрозащитное покрытие, в котором на концах патрубков, ближайших к осевому компенсационному элементу, установлены центраторы, обеспечивающие соосность патрубков и зазор между осевым компенсационным элементом и предохранительным кожухом. Защитные покрытия, в данном устройстве, выполнены из пенополиуретана и полимерной оболочки и состоят из неподвижной центральной части и двух крайних подвижных частей, причем зазоры между неподвижной центральной частью и подвижными крайними частями заполнены эластичным теплоизолятором, а сверху закрыты компенсирующими муфтами.

Устройство предназначено для компенсации температурных удлинений трубопроводов, однако конструктивное решение по гидроизоляции зазоров между подвижной и неподвижными частями обладает низкими эксплуатационными свойствами, что приводит к проникновению влаги в слой изоляции и преждевременному выходу из строя всего узла. Кроме того, необходимость использования двух муфт в значительной степени снижает надежность всего устройства и повышает стоимость изделия.

Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является полезная модель на термогидроизолированный сильфонный компенсатор RU 72038 (27.03.2008, МПК F16L 51/02). Данный компенсатор содержит стальной сильфон, жестко соединенный с металлическими патрубками, размещенный в стальном футляре, и нанесенную на них теплоизоляцию из пенополиуретана (ППУ), гидрозащитную трубу-оболочку из полиэтилена (ПЭ), вокруг стального патрубка (с одной или двух сторон стального сильфона) образован свободный от теплогидроизоляции кольцевой участок, на который нанесен слой теплоизоляции из минеральной ваты, защищенный с помощью термоусаживаемой муфты, жестко закрепленной к гидрозащитной трубе-оболочке со стороны сильфона клеевой лентой, а с другой стороны - между муфтой и гидрозащитной трубой-оболочкой нанесена лента из нетвердеющего герметизирующего уплотнителя.

Использование известного компенсатора направлено на поглощение температурных компенсаций трубопровода, проходящих в осевом направлении, однако здесь, как и в предыдущих конструкциях, гидро- и теплоизоляция всего изделия напрямую зависит от работы уплотнительных узлов. На практике уплотнители являются слабым звеном конструкции и при длительной эксплуатации не способны обеспечить надежность от воздействия факторов внешней среды, например, от проникновения грунтовых вод, а теплоизоляция, выполненная из минеральной ваты, при воздействии осевых нагрузок сминается и не выполняет необходимые функции.

Технической проблемой, решаемой полезной моделью, является устранение недостатков аналогов, в том числе ближайшего, а именно улучшение эксплуатационных свойств устройства, а именно повышение его надежности за счет придания конструкции возможности воспринимать осевые деформации без разрушения ее элементов, преимущественно без нарушения целостности теплоизоляции.

Под надежностью в данном случае понимается свойство заявленного устройства выполнять свои функции, сохраняя эксплуатационные показатели (обеспечение герметичности) в течение длительного времени (безотказность, долговечность) - см. Политехнический словарь / Гл. ред. И.И. Артоболевский, М., «Советская энциклопедия», 1976 г., с. 306.

Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в обеспечении надежности и долговечности всего изделия за счет увеличения уровня герметизации вследствие синхронизации восприятия (совместного восприятия) осевых нагрузок одновременно двумя элементами: внутренним подвижным стальным компенсатором и гидроизолирующим элементом, выполненным в виде податливой в осевом направлении полимерной трубы-оболочки.

Заявленная конструкция устройства для компенсации температурного расширения трубопровода тепловой сети, как и ближайший аналог, включает стальной сильфонный компенсатор, неразъемно связанный посредством патрубков с рабочей трубой, заключенный в жесткий, стальной, защитный корпус, соединенный с патрубками, гидрозащитную трубу-оболочку из полимерного материала и слой теплоизоляции, размещенный в кольцевой полости под гидрозащитной полимерной трубой-оболочкой.

Существенными отличительными признаками заявленной полезной модели, которые в совокупности с существенными признаками, общими с ближайшим аналогом, обеспечивают достижение указанного технического результата, являются следующие признаки: на гидрозащитной трубе-оболочке выполнен как минимум один податливый, относительно легко деформируемый в осевом направлении участок, образованный гофрированием, как минимум, части (двух или более частей) полимерной трубы-оболочки. Гофрированный участок, выполненный на гидрозащитной трубе-оболочке, придает ей способность воспринимать осевые деформации без разрушения одновременно, т.е. синхронно со стальным сильфонным компенсатором. При этом технический результат достигается при расположении гофрированного участка как над стальным сильфонным компенсатором в средней части устройства, так и ближе к одному из торцов или, при наличии двух или более гофрированных участков, одновременно в нескольких местах, например в средней части и вблизи торца (торцов) устройства. Для обеспечения долговечности и надежности работы вышеуказанная гофрированная часть гидрозащитной трубы-оболочки отделена от внешней среды с помощью дополнительного кожуха, расположенного поверх гофрированного участка или участков.

Существенными отличительными признаками, характеризующими полезную модель во всех случаях ее исполнения, являются следующие признаки:

- труба-оболочка выполнена, по меньшей мере, с одним гофрированным участком;

- гофрированный участок гидрозащитной трубы-оболочки закрыт снаружи кожухом, прикрепленным к гидрозащитной трубе-оболочке;

- под поверхностью гофрированного участка гидрозащитной трубы-оболочки расположена теплоизоляция из эластичного материала, что не препятствует движениям под действием осевых деформаций гофрированного участка гидрозащитной трубы-оболочки и сильфонного компенсатора;

- защитный корпус сильфонного компенсатора выполнен из двух частей, прикрепленных к патрубкам и имеющих возможность осевого перемещения друг относительно друга.

Существенными отличительными признаками, характеризующими полезную модель в частных случаях ее исполнения и обусловливающими достижение указанного выше технического результата, являются следующие признаки:

- корпус полой гидрозащитной трубы-оболочки, имеющей преимущественно цилиндрическую форму, выполнен без нарушения целостности стенок трубы-оболочки, т.е. без каких-либо вырезов, прорезей, отверстий и т.п.

- гидрозащитная труба-оболочка устройства может состоять из одного элемента или быть образованной из двух или более частей, соединенных между собой известным способом, например сваркой встык, с образованием цельной герметичной конструкции, также выполненной без нарушения целостности стенок полученной трубы-оболочки (без вырезов, прорезей, отверстий и т.п.);

Гофрированный участок гидрозащитной трубы-оболочки придает ей способность сжиматься или растягиваться одновременно со стальным сильфонным компенсатором осевых перемещений, за счет чего обеспечивается повышение надежности и обеспечение долговечности всего изделия, кроме того, сохраняется целостность герметизации вследствие синхронного (совместного) восприятия осевых нагрузок одновременно двумя элементами: внутренним подвижным стальным компенсатором и податливым гидроизолирующим элементом - гидрозащитной трубой-оболочкой, выполненной в виде полимерной трубы с гофрированным участком.

Дополнительно указанный технический результат усиливается за счет выполнения теплоизоляции из эластичного материала (например, вспененного каучука), что не препятствует изменению формы гофрированного участка гидрозащитной трубы-оболочки, при этом изменение формы гофрированного участка трубы-оболочки вследствие эластичности теплоизоляции не приводит к ее необратимым деформациям.

Вторая часть гидрозащитной трубы-оболочки - обычная трубчатая оболочка. Для обеспечения большей надежности работы, т.е. для сохранения герметичности, гофрированный участок части гидрозащитной трубы-оболочки может быть отделен от внешней среды при помощи кольцевого защитного кожуха, располагаемого поверх гофрированного участка гидрозащитной трубы-оболочки и прикрепленного к ней. Кожух защищает гофрированный участок трубы-оболочки от внешних воздействий - от загрязнений, механических повреждений и т.п.

Возможность обратимой деформации слоя теплоизоляции в осевом направлении и обеспечение «непрерывности» слоя теплоизоляции (без смятия, образования пустот), согласно полезной модели, реализована посредством нанесения комбинированной теплоизоляции, а именно в заявленном устройстве для компенсации температурного расширения трубопровода тепловой сети имеются участки теплоизоляции, выполненные как при помощи жесткого пенополиуретана (далее - ППУ), так и при помощи гибкой (эластичной) теплоизоляции, образованной, например, из вспененного каучука. При этом расположение гибкого участка теплоизоляции из эластичного материала совпадает с расположением гофрированного («сильфонного») участка оболочки (находится под ним).

Возможности беспрепятственных осевых перемещений также способствует выполнение защитного корпуса сильфонного компенсатора из двух частей, прикрепленных к патрубкам и имеющих возможность осевого перемещения друг относительно друга при работе стального сильфонного компенсатора осевых перемещений.

Сущность заявляемой полезной модели иллюстрируется чертежом, на котором изображено устройство для компенсации температурного расширения трубопровода тепловой сети, общий вид.

На чертеже позициями обозначено:

1 - рабочая труба;

2 - стальной сильфонный компенсатор осевых перемещений;

3 - защитный стальной корпус сильфонного компенсатора;

4 - гидрозащитная труба-оболочка;

5 - гофрированный участок на гидрозащитной трубе-оболочке;

6 - кожух;

7 - теплоизоляция из отвержденного пенополиуретана.

8 - теплоизоляция из эластичного материала, например вспененного каучука.

9 - проводники системы оперативно-дистанционного контроля.

10 - кольцевой шов соединения гидрозащитной трубы-оболочки с кожухом.

11 - кольцевой шов гидрозащитной трубы-оболочки образованной из двух частей сваркой встык.

Устройство для компенсации температурного расширения трубопровода тепловой сети устанавливается на участке трубопроводной системы и неразъемно соединяется с рабочей трубой 1 (встраивается в рабочую трубу) посредством патрубков. Гидрозащитная труба-оболочка устройства при его установке в трубопровод соединяется с гидрозащитными трубами-оболочками трубопровода преимущественно муфтой.

Устройство для компенсации температурного расширения трубопровода тепловой сети содержит стальной сильфонный компенсатор 2 осевых перемещений (далее по тексту - сильфонный компенсатор 2), с двух сторон которого неразъемно прикреплены патрубки для соединения с рабочей трубой, причем сильфонный компенсатор 2 заключен в жесткий защитный корпус 3, выполненный предпочтительно из стали. Жесткий защитный корпус 3 может быть выполнен из двух частей (см. чертеж), каждая из которых соединена с рабочей трубой или соответствующим патрубком, места соединения жесткого защитного корпуса 3 с патрубками располагаются по обе стороны сильфонного компенсатора 2.

В зоне расположения сильфонного компенсатора 2 охвачена гидрозащитной трубой-оболочкой 4, в полости под которой размещен слой теплоизоляции. Слой теплоизоляции представляет собой комбинированную теплоизоляцию, т.е. комбинацию из двух теплоизолирующих материалов, а именно часть слоя теплоизоляции образована слоем 7 из твердого теплоизоляционного материала, например ППУ, другая часть - слоем 8 из эластичного материала, например вспененного каучука.

Гидрозащитная труба-оболочка 4 может быть образована одним элементом или быть изготовленной из отдельных частей, в частности двух, трех или более, при этом части неразъемно и герметично соединены между собой известным способом, например сваркой встык, с образованием единой конструкции. На чертеже показан пример, в соответствии с которым гидрозащитная труба-оболочка 4 образована из двух частей, сваренных встык кольцевым швом в месте, показанном на чертеже позицией 11. Как минимум, на одной части гидрозащитной трубы-оболочки 4 выполняют гофрированный участок 5, необходимый для того, чтобы позволить гидрозащитной трубе-оболочке 4 производить осевые перемещения (сжиматься, растягиваться) при осевых перемещениях сильфонного компенсатора 2. Гофрированные участки 5, имеющие длину не менее 20 мм, могут быть выполнены и на двух (или более) частях гидрозащитной трубы-оболочки 4, например, по обе стороны от сильфонного компенсатора 2 (на чертеже приведен пример с одним гофрированным участком 5). Для того чтобы слой теплоизоляции не препятствовал деформации гофрированного участка 5, под поверхностью этого участка 5 располагают слой 8 теплоизоляции из эластичного теплоизоляционного материала. Слой 8 теплоизоляции из эластичного теплоизоляционного материала должен располагаться под поверхностью каждого гофрированного участка 5 гидрозащитной трубы-оболочки, если таких участков более одного. Эластичный теплоизоляционный материал, например вспененный каучук, не препятствует изменению конфигурации гофрированного участка гидрозащитной трубы-оболочки, деформируясь под его воздействием. Остальные части гидрозащитной трубы-оболочки - оболочка трубчатой формы со слоем 7 теплоизоляции из отвержденного ППУ.

Слои теплоизоляции 7 и 8 из жесткого ППУ и эластичного теплоизоляционного материала вводят в кольцевую полость между гидрозащитной трубой-оболочкой 4 и рабочей трубой 1 с сильфонным компенсатором 2. Гофрированный участок 5 гидрозащитной трубы-оболочки 4 придает ей способность сжиматься или растягиваться при сжатии или растяжении сильфонного компенсатора 2, а слой 8 из эластичного теплоизоляционного материала деформируется при воздействии на него гофрированного участка 5 гидрозащитной трубы-оболочки 4. Гофрированный участок 5 гидрозащитной трубы-оболочки 4 может быть отделен от внешней среды при помощи кольцевого защитного кожуха 6, располагаемого поверх гофрированного участка 5 гидрозащитной трубы-оболочки 4. Это желательно сделать для предотвращения внешнего воздействия на гофры гофрированного участка 5 гидрозащитной трубы-оболочки 4, например, для исключения попадания в гофры грунта, что может изменить свойства гофрированного участка, механически повредить его, снизить надежность устройства в целом и повлиять на герметичность устройства.

Claims (3)

1. Устройство для компенсации температурного расширения трубопровода тепловой сети, содержащее сильфонный компенсатор осевых перемещений, неразъемно соединенный с патрубками и заключенный в защитный корпус, гидрозащитную трубу-оболочку и теплоизоляцию, размещенную под гидрозащитной трубой-оболочкой, отличающееся тем, что гидрозащитная труба-оболочка выполнена по меньшей мере с одним гофрированным участком, закрытым снаружи кожухом, прикрепленным к гидрозащитной трубе-оболочке, при этом под поверхностью гофрированного участка гидрозащитной трубы-оболочки расположена теплоизоляция из эластичного материала, а защитный корпус выполнен из двух частей, имеющих возможность осевого перемещения друг относительно друга.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что гидрозащитная труба-оболочка выполнена из полимерного материала и образована из отдельных частей, неразъемно и герметично соединенных между собой.

3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что гидрозащитная труба-оболочка выполнена без нарушения целостности ее стенок.

Images