RU220719U1

RU220719U1 - Линзовый компенсатор

Info

Publication number: RU220719U1
Application number: RU2023115677U
Authority: RU
Inventors: Александр Васильевич Демидов; Данил Андреевич Шумков; Вячеслав Степанович Соловьев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Нижнекамская ТЭЦ"
Filing date: 2023-06-15
Publication date: 2023-09-29

Abstract

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение для компенсации осевых сдвигов и угловых перемещений трубопровода, вызванными температурными расширениями или сужениями трубопроводов и теплообменного оборудования диаметром от 1200 до 3000 мм с низким давлением до 1,6 МПа. Технический результат заключается в повышении надежности устройства за счет формирования гребня волны линзы с учетом расположения сварного шва в наименее напряженном месте волны, а также в упрощении геометрии составных частей линзового компенсатора, увеличении компенсационной способности за счет применения проставки, увеличения высоты волны при компактности. А также универсальность, технологичность изготовления линзового компенсатора, в том числе в условиях ограниченного пространства. Линзовый компенсатор содержит волну линзы. Дополнительно линзовый компенсатор содержит два скругленных сегмента, волна линзы выполнена из трех металлических колец, соединенных между собой проставкой: первое и третье металлические кольца, выполненные из выгнутых желобов с краями, обращёнными наружу колец, и второе металлическое кольцо, выполненное из выгнутого желоба с краями, обращёнными внутрь второго кольца, кольца между собой жестко соединены по одному краю желоба проставкой, выполненной в виде кольца из листового металла, при этом первое и третье кольца расположены однонаправленно краями желобов, у второго кольца один край желоба направлен навстречу одному краю желоба первого кольца, а второй край желоба второго кольца направлен навстречу одному краю желоба третьего кольца, при этом первое и третье металлические кольца выполнены с внутренним диметром, равным диаметру трубопровода или теплообменного оборудования, второе металлическое кольцо выполнено с наружным диметром, равным диаметру трубопровода или теплообменного оборудования, причем желобы колец выполнены из круглой металлической сварной трубы, разрезанной по шву, скругленные сегменты выполнены из выгнутого кольцевого полужелоба, скругленные сегменты жестко соединены с первым и третьим металлическими кольцами через проставку, при этом толщина металла проставки равна толщине круглой металлической сварной трубы, причем ширина волны равна 3d, высота волны равна d+0,3-05d, проставка выполнена шириной, равной 0,3-0,5d, где d - диаметр металлической сварной трубы. Таким образом, предлагаемая полезная модель повышает надежность линзового компенсатора за счет формирования гребня волны линзы с учетом расположения сварного шва в наименее напряженном месте волны, упрощает геометрию составных частей линзового компенсатора, увеличивает компенсационную способность за счет применения проставки, увеличения высоты волны при компактности. А также универсальность, технологичность изготовления линзового компенсатора, в том числе в условиях ограниченного пространства. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение для компенсации осевых сдвигов и угловых перемещений трубопровода, вызванными температурными расширениями или сужениями трубопроводов и теплообменного оборудования диаметром от 1200 до 3000 мм с низким давлением до 1,6 МПа.

Линза линзового компенсатора, в разрезе представляющая собой профилированный лист – волну, изготавливается из полулинз, которые, в свою очередь, производятся методом горячей или холодной штамповки.

Линзовый компенсатор, состоящий из двух полулинз, сваренных между собой на внутреннем (https://politehnik.com/?p=373, https://bstudy.net/949547/tehnika/izgotovlenie _kompensatorov, https://szzmk.ru/produkts/kompensatory/linzovye-kompensatory/) либо внешнем гребне волны линзы (https://politehnik.com/?p=373, https://bstudy.net/949547 /tehnika/izgotovlenie_kompensatorov,https://szzmk.ru/produkts/kompensatory/linzovye-kompensatory/, ОСТ 34-10-569/572-93), и имеющие приваренные к ним фланцы или патрубки, является устройством с низкой надежностью, связанной с тем, что такое соединение полулинз формирует слабые места в компенсаторе, где возникают наиболее большие напряжения при растяжении и сжатии полуволн и волн компенсатора, при данных условиях необходимы усиления в металлоконструкции линзового компенсатора, например использование большей толщины листового металла.

Известен компенсатор температурных удлинений (патент SU №227329, МПК F28F 9/00, опубл. 22.01.1969), выполнен в виде системы тонкостенных разрезанных по образующей труб, одни кромки которых соединены при помощи полосы со стыкующимся элементом, а другие - непосредственно одна с другой.

Недостатками данной конструкции являются:

недостаточная жесткость составных частей компенсатора и сложность конструкции, а также большое количество деталей влияет на себестоимость компенсатора;

ограниченные функциональные возможности устройства, связанные с возможностью применения для трубопроводов и теплообменного оборудования диаметром до 1400 мм;

низкая надёжность устройства, связанная с тем, что такое соединение полулинз формирует слабые места в компенсаторе, где возникают наиболее большие напряжения при растяжении и сжатии полуволн и волн компенсатора, при данных условиях необходимы усиления в металлоконструкции линзового компенсатора, например использование большей толщины листового металла.

Наиболее близким аналогом является линзовый компенсатор (патент SU №48087, МПК B21D 51/12, 21/00, B23K 5/00, опубл. 31.08.1936), включающий как минимум две волны, две полуволны. Две полуволны соединены при помощи сварки с двумя фланцами. При этом волна состоит из сваренных одинаковых верхней и нижней частей, верхняя часть выполнена из стальной цельнотянутой трубы, диаметром равным ширине волны, загнутой в кольцо, наружный диаметр которого равен наружному диаметру волны, при этом отбортованы края трубы, формирующие трубу в форме желоба в сечении.

Недостатками известного устройства являются:

низкая надёжность устройства, связанная с разрушением сварного шва, т.к. сварной шов находится в наиболее напряженном месте волны, подвергается изгибающим напряжениям, что приводит к перекосу устройства и поломке;

сложность изготовления, связанная с применением цельнотянутых труб, которое влечет необходимость соблюдения точных геометрических размеров, при большой наработке теплообменного оборудования возможны отклонения размерных частей от проектных из-за тепловых расширений,

ограниченная компенсационная способность;

низкая работоспособность устройства, связанная с возможностью образования трещин в металле, так как в процессе отбортовки краев детали, которая сопровождается некоторым растяжением материала, необходимо металл детали перевести в пластичное состояние, то есть нагреть, что в условиях производства или полевых условиях сделать равномерно сложно;

сложность в изготовлении, связанная с применением автогенной (газовой) резки металла, тем самым на выходе получаются грубые края деталей волны, что увеличивает объем работ по сварки и перед монтажной обработкой.

Технический результат заключается в повышении надежности устройства за счет формирования гребня волны линзы с учетом расположения сварного шва в наименее напряженном месте волны.

Технический результат достигается линзовым компенсатором, содержащим волну линзы.

Новым является то, что дополнительно линзовый компенсатор содержит два скругленных сегмента, волна линзы выполнена из трех металлических колец, соединенных между собой проставкой, первое и третье металлические кольца, выполненные из выгнутых желобов с краями, обращёнными наружу колец, и второе металлическое кольцо, выполненное из выгнутого желоба с краями, обращёнными внутрь второго кольца, кольца между собой жестко соединены по одному краю желоба проставкой, выполненной в виде кольца из листового металла, при этом первое и третье кольца расположены однонаправленно краями желобов, у второго кольца один край желоба направлен навстречу одному краю желоба первого кольца, а второй край желоба второго кольца направлен навстречу одному краю желоба третьего кольца, при этом первое и третье металлические кольца выполнены с внутренним диметром, равным диаметру трубопровода или теплообменного оборудования, второе металлическое кольцо выполнено с наружным диметром, равным диаметру трубопровода или теплообменного оборудования, причем желобы колец выполнены из круглой металлической сварной трубы, разрезанной по шву, скругленные сегменты выполнены из выгнутого кольцевого полужелоба, скругленные сегменты жестко соединены с первым и третьим металлическими кольцами через проставку, при этом толщина металла проставки равна толщине круглой металлической сварной трубы, причем ширина волны равна 3d, высота волны равна d+0,3-05d, проставка выполнена шириной, равной 0,3-0,5d, где d - диаметр металлической сварной трубы.

На фиг. 1, 2 представлены схемы линзового компенсатора, где 1, 1^/ – скругленные сегменты, 2 – первое металлическое кольцо, 3 – второе металлическое кольцо, 4 – третье металлическое кольцо, 5 – проставка.

Линзовый компенсатор содержит как минимум одну волну линзы. Дополнительно линзовый компенсатор содержит два скругленных сегмента 1, 1^/.

Волна линзы выполнена из трех металлических колец 2, 3, 4, соединенных между собой проставкой 5.

Первое 2 и третье 4 металлические кольца, выполненные из выгнутого желоба с краями, обращёнными наружу колец, и второе металлическое кольцо 3, выполненное из выгнутого желоба с краями, обращёнными внутрь второго кольца.

Кольца 2, 3, 4 между собой жестко соединены (например, при помощи сварки) по одному краю желоба проставкой 5, выполненной в виде кольца из листового металла.

При этом первое 2 и третье 4 кольца расположены однонаправленно краями желобов, у второго кольца 3 один край желоба направлен навстречу одному краю желоба первого кольца 2, а второй край желоба второго кольца 3 направлен навстречу одному краю желоба третьего кольца 4.

При этом первое 2 и третье 4 металлические кольца выполнены с внутренним диметром, равным диаметру трубопровода или теплообменного оборудования, второе металлическое кольцо 3 выполнено с наружным диметром, равным диаметру трубопровода или теплообменного оборудования, причем желобы колец выполнены из круглой металлической сварной трубы, разрезанной по шву.

Скругленные сегменты 1, 1^/ выполнены из выгнутого кольцевого полужелоба, скругленные сегменты жестко соединены (например, при помощи сварки) с первым и третьим металлическими кольцами через проставку и жестко соединяются с трубопроводом или теплообменным оборудованием.

При этом толщина металла проставки равна толщине круглой металлической сварной трубы.

Причем ширина волны равна 3d, высота волны равна d+0,3-05d, проставка выполнена шириной, равной 0,3-0,5d, где d - диаметр металлической сварной трубы.

Такое формирование гребня волны обеспечивает выдерживание большей компенсационной нагрузки и деформационной стойкости компенсатора за счет цельности в наиболее напряженных участках конструкции.

Проставка5 увеличивает высоту волны линзового компенсатора, что обеспечивает снижение напряжений в изгибе трубы, и, как следствие, позволяет достичь достаточно интенсивных смещений под воздействием внешних сил. Благодаря найденным параметрам волны и проставки 5 обеспечивает высокую компенсацию осевых, сдвиговых и угловых движений. Проставка 5 позволяет изготовить линзовый компенсатор с запасом компенсационной способности.

Работает линзовый компенсатор следующим образом.

После установки компенсатора в систему основного трубопровода или теплообменного оборудования в случае возникновения усилий в осевом направлении происходит растяжение (сжатие) волны. При поперечном или угловом смещении происходит изгиб волны. Амплитуда радиальных вибраций компенсатора ограничивается ±5% от длины от диаметра компенсатора и осевых вибраций компенсатора ограничивается ±10% от длины компенсатора.

Линзовый компенсатор изготавливают следующим образом.

Разрезают две металлические профильные трубы114Х6 марки стали 09Г20, Ст20, Ст45 на две половины по шву с помощью плазменного резака или станка для резки металлических сварных труб, образуя четыре желоба.

Два желоба гнут в металлические кольца с краями, обращёнными наружу колец на трубогибочном станке, а два желоба гнут в металлические кольца с краями, обращёнными внутрь колец. Заваривают концы колец. Далее к одному краю первого металлического кольца 2 приваривают проставку5 по всему периметру кольца 2. Затем к проставке 5 наваривают второе металлическое кольцо 3. Далее через проставку 5 приваривают третье металлическое кольцо 4.

Далее четверное металлическое кольцо разрезают с помощью плазменного резака или станка для резки металлических сварных труб на два равных скругленных сегмента 1, 1^/ и соединяют с первым 2 и третьим 4 металлическими кольцами через проставки 5.

Такое сварное соединение деталей компенсатора, вследствие того, что места соединения деталей компенсатора испытывают наименьшее напряжение при действии динамических нагрузок (изгиб, растяжение, вибрация), необходимо для исключения перекоса и деформации конструктивных элементов.

Технология изготовления линзового компенсатора по предложенному решению, основанному на простых операциях резки стандартных труб, гнутья и сварочном производстве, возможно, по сути, на любом предприятии, а выпуск предложенной конструкции возможен от единичного до массового производства изделий, как следствие, очевидность технологичность и универсальность изготовления компенсатора.

Таким образом, предлагаемая полезная модель повышает надежность линзового компенсатора за счет формирования гребня волны линзы с учетом расположения сварного шва в наименее напряженном месте волны, упрощает геометрию составных частей линзового компенсатора, увеличивает компенсационную способность за счет применения проставки, увеличения высоты волны при компактности. А также универсальность, технологичность изготовления линзового компенсатора, в том числе в условиях ограниченного пространства.

Claims

Линзовый компенсатор, содержащий волну линзы, отличающийся тем, что дополнительно линзовый компенсатор содержит два скругленных сегмента, волна линзы выполнена из трех металлических колец, соединенных между собой проставкой: первое и третье металлические кольца, выполненные из выгнутых желобов с краями, обращёнными наружу колец, и второе металлическое кольцо, выполненное из выгнутого желоба с краями, обращёнными внутрь второго кольца, кольца между собой жестко соединены по одному краю желоба проставкой, выполненной в виде кольца из листового металла, при этом первое и третье кольца расположены однонаправленно краями желобов, у второго кольца один край желоба направлен навстречу одному краю желоба первого кольца, а второй край желоба второго кольца направлен навстречу одному краю желоба третьего кольца, при этом первое и третье металлические кольца выполнены с внутренним диметром, равным диаметру трубопровода или теплообменного оборудования, второе металлическое кольцо выполнено с наружным диметром, равным диаметру трубопровода или теплообменного оборудования, причем желобы колец выполнены из круглой металлической сварной трубы, разрезанной по шву, скругленные сегменты выполнены из выгнутого кольцевого полужелоба, скругленные сегменты жестко соединены с первым и третьим металлическими кольцами через проставку, при этом толщина металла проставки равна толщине круглой металлической сварной трубы, причем ширина волны равна 3d, высота волны равна d+0,3-0,5d, проставка выполнена шириной, равной 0,3-0,5d, где d - диаметр металлической сварной трубы.