RU2396480C1

RU2396480C1 - Bellows compensating facility

Info

Publication number: RU2396480C1
Application number: RU2009122124/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Ильич Кулухов (RU); Владимир Ильич Кулухов
Original assignee: Владимир Ильич Кулухов
Priority date: 2009-06-09
Filing date: 2009-06-09
Publication date: 2010-08-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention is designed for compensating deformations and vibrations of pipeline systems of high pressure in all branches of industry. The facility consists of two similar unloaded bellows compensators 1 and 2 rigidly coupled with branch 3. Compensators 1 and 2 consist of similar end bellows 4 and 6 of smaller diametre rigidly tied with middle bellows 5 of bigger diametre by means of two intermediate flanges 7 and 8; and are rigidly connected to end flanges 9 and 10. Each end flange is rigidly coupled with the second from it intermediate flange by means of unload rods 11 arranged outside end bellows 4, 6 and inside middle bellows 5. Rods 11 are run through openings 14 of intermediate flanges 7, 8 and inside middle bellows 5 they are insulated from working medium with flexible elements 15. Through openings 14 facilitate relative travels of rods 11 in these openings at maximal angular displacements of compensators 1, 2.

EFFECT: raised stability and technical characteristics of facility.

1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области компенсирующих устройств и защитной амортизации машиностроения и может быть использовано во всех отраслях техники для компенсации деформации газопроводов, паропроводов, воздухопроводов, присоединенных к амортизируемым механизмам в качестве виброизолирующего элементаThe invention relates to the field of compensating devices and protective depreciation of mechanical engineering and can be used in all branches of technology to compensate for the deformation of gas pipelines, steam pipelines, air ducts connected to shock-absorbing mechanisms as a vibration-isolating element

Известен сильфонный компенсатор (СК), состоящий из двух соосно расположенных сильфонов, которые жестко соединены друг с другом посредством патрубка и снабжены присоединительными фланцами (см. каталог "Bellows Type Expansion Joints. Okuda Sogable Co. Ltd., No. EE-1, '83, p.20, Fig.12, Tabl. 10). Данный СК предназначен для компенсации больших осевых перемещений, когда для этой цели не достаточно одного сильфона. Недостатком конструкции является то, что СК передает распорные усилия на опоры трубопровода и механизмы и не может быть использован в трубопроводах с давлением рабочей среды значительно выше 10 атм вследствие потери устойчивости сильфонов. Кроме того, СК не компенсирует угловые и сдвиговых перемещения трубопровода.Known bellows compensator (SC), consisting of two coaxially arranged bellows, which are rigidly connected to each other by means of a pipe and equipped with connecting flanges (see the catalog "Bellows Type Expansion Joints. Okuda Sogable Co. Ltd., No. EE-1, ' 83, p.20, Fig.12, Tabl. 10) This SC is designed to compensate for large axial displacements when only one bellows is not enough for this purpose.The design drawback is that the SC transfers spacer forces to the pipe supports and mechanisms and does not can be used in pipelines with working pressure rows significantly above 10 atm due to buckling of the bellows. In addition, IC does not compensate for the angular displacement and shear pipeline.

Известен СК, в котором два соосно расположенных сильфона жестко соединены между собой соединительным патрубком, а концевые патрубки СК шарнирно связаны с тягами, воспринимающими распорные усилия от внутреннего давления рабочей среды (см. каталог HYDRA "Kompensatoren NW 1100 - NW 6000". Ergänzung zu Taschehbuch Nr. 456, 1976, p.26-39). Установка тяг предотвращает передачу осевых распорных усилий на трубопроводы и механизмы и, за счет шарнирных узлов, обеспечивается сдвиговое перемещение одного торца СК относительно другого. Посредством дополнительных скользящих опор, жестко прикрепленных к соединительному патрубку, исключается потеря устойчивости СК при давлении рабочей среды. Однако такая конструкция СК не воспринимает осевые и угловые перемещения трубопровода и не обеспечивает снижение уровня вибраций, передаваемых трубопроводом, так как колебательная энергия от одного концевого патрубка СК к другому концевому патрубку передается через тяги.There is a well-known SK, in which two coaxially arranged bellows are rigidly interconnected by a connecting pipe, and the end pipes of the SK are pivotally connected to rods that receive spacer forces from the internal pressure of the working medium (see the HYDRA catalog "Kompensatoren NW 1100 - NW 6000". Ergänzung zu Taschehbuch Nr. 456, 1976, p. 26-39). The installation of rods prevents the transmission of axial spacer forces to pipelines and mechanisms and, due to the hinge assemblies, a shear movement of one end of the SK relative to another is ensured. By means of additional sliding supports rigidly attached to the connecting pipe, the loss of stability of the SC at the pressure of the working medium is eliminated. However, this design of the SC does not perceive the axial and angular displacements of the pipeline and does not reduce the level of vibration transmitted by the pipeline, since the vibrational energy from one end of the SC to another end of the pipe is transmitted through rods.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является сильфонное компенсирующее устройство (СКУ), описанное в патенте РФ №2084749, кл. МПК F16L 53/03. Это устройство представляет собой разгруженный компенсатор, который состоит из трех сильфонов, соосно расположенных так, что между двумя одинаковыми крайними сильфонами меньшего диаметра установлен средний сильфон большего диаметра. Сильфоны жестко соединены между собой двумя промежуточными фланцами, а на концах крайних сильфонов жестко закреплены концевые фланцы. Вдоль оси компенсатора, с наружной стороны крайних сильфонов и внутри среднего сильфона, установлены разгрузочные тяги, соединяющие каждый концевой фланец со вторым, наиболее удаленным от него, промежуточным фланцем. Тяги свободно пропущены через проходные отверстия промежуточных фланцев, расположенных между соединяемыми фланцами, изолированы от рабочей среды гибкими элементами и шарнирно закреплены на фланцах посредством сферических шайб, обеспечивающих сдвиговые перемещения компенсатора. Средний сильфон выполнен с эффективной площадью, которая рассчитана из условия равновесия распорных усилий в разгруженном компенсаторе и равна сумме эффективных площадей крайних сильфонов и эффективных площадей всех гибких элементов, используемых для изоляции тяг.The closest technical solution adopted for the prototype is a bellows compensating device (SKU), described in the patent of the Russian Federation No. 2084749, class. IPC F16L 53/03. This device is an unloaded compensator, which consists of three bellows, coaxially arranged so that between two identical extreme bellows of a smaller diameter, an average bellows of a larger diameter is installed. The bellows are rigidly interconnected by two intermediate flanges, and the end flanges are rigidly fixed at the ends of the extreme bellows. Along the axis of the compensator, on the outer side of the extreme bellows and inside the middle bellows, discharge rods are installed connecting each end flange with the second intermediate flange that is farthest from it. The rods are freely passed through the bore holes of the intermediate flanges located between the joined flanges, are isolated from the working medium by flexible elements and pivotally mounted on the flanges by means of spherical washers providing shear movements of the compensator. The middle bellows is made with an effective area, which is calculated from the balance of the spacer forces in the unloaded compensator and is equal to the sum of the effective areas of the extreme bellows and the effective areas of all the flexible elements used to isolate the rods.

Под воздействием статических и динамических нагрузок разгруженный компенсатор совершает угловые, осевые и поперечные перемещения, которые вызывают относительное перемещение тяг в проходных отверстиях промежуточных фланцев. Диаметры проходных отверстий обеспечивают свободное перемещение тяг в этих отверстиях при максимально допустимых угловых и сдвиговых перемещениях компенсатора.Under the influence of static and dynamic loads, the unloaded compensator makes angular, axial and lateral movements, which cause relative movement of the rods in the through holes of the intermediate flanges. The diameters of the through holes provide free movement of rods in these holes with the maximum allowable angular and shear movements of the compensator.

Описанный разгруженный компенсатор может воспринимать статистические и динамические деформации (сжатие-растяжение, сдвиг, изгиб), вызванные тепловыми расширениями трубопроводов, погрешностями монтажа и вибрациями энергетических установок. Достоинством разгруженного компенсатора является то, что он обеспечивает равновесие распорных усилий, действующих в нем вследствие наличия внутреннего давления рабочей среды. В процессе эксплуатации разгруженный компенсатор не передает усилия на опоры трубопроводов и механизмов, снижает уровень вибраций, передающихся по трубопроводу, так как отсутствует жесткая связь между крайними фланцами компенсатора. Кроме того, рассматриваемая конструкция позволяет создавать компенсаторы больших диаметров (DN>450 мм) для работы с рабочими средами более высоких параметров по сравнению с другими аналогами.The described compensated compensator can perceive statistical and dynamic deformations (compression-tension, shear, bending) caused by thermal expansion of pipelines, installation errors and vibrations of power plants. The advantage of the unloaded compensator is that it provides a balance of the spacer forces acting in it due to the presence of internal pressure of the working medium. During operation, the unloaded compensator does not transfer forces to the supports of pipelines and mechanisms, reduces the level of vibration transmitted through the pipeline, since there is no rigid connection between the extreme flanges of the compensator. In addition, the design under consideration allows the creation of compensators of large diameters (DN> 450 mm) for working with working media of higher parameters compared to other analogues.

Технические характеристики компенсатора такой конструкции зависят от нескольких факторов, в том числе от длины среднего и крайнего сильфонов. Увеличение длины среднего и крайних сильфонов с целью повышения компенсирующей способности разгруженного компенсатора ведет к снижению устойчивости его конструкции под действие внутреннего давления среды и, как следствие, - к снижению его надежности в процессе эксплуатации. Поэтому компенсационные характеристики такого разгруженного компенсатора ограничены и не могут удовлетворить требования современных энергетических установок с высокими параметрами рабочей среды.The technical characteristics of a compensator of this design depend on several factors, including the length of the middle and outer bellows. An increase in the length of the middle and extreme bellows in order to increase the compensating ability of the unloaded compensator leads to a decrease in the stability of its structure under the influence of the internal pressure of the medium and, as a result, to a decrease in its reliability during operation. Therefore, the compensation characteristics of such an unloaded compensator are limited and cannot satisfy the requirements of modern power plants with high parameters of the working environment.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение устойчивости и технических характеристик сильфонного компенсирующего устройства при сохранении равновесия распорных усилий, действующих в этом устройстве.The objective of the proposed technical solution is to increase the stability and technical characteristics of the bellows compensating device while maintaining the balance of the spacer forces acting in this device.

Поставленная задача достигается следующим образом Сильфонное компенсирующее устройство (СКУ) содержит разгруженный компенсатор, который состоит из трех сильфонов, фланцев и разгрузочных тяг, и в котором одинаковые крайние сильфоны меньшего диаметра жестко соединены двумя промежуточными фланцами со средним сильфоном большего диаметра и жестко связаны с концевыми фланцами. Каждый концевой фланец соединен со вторым от него промежуточным фланцем посредством разгрузочных тяг, установленных вдоль оси разгруженного компенсатора снаружи крайних сильфонов и внутри среднего сильфона. Разгрузочные тяги закреплены на соединенных ими фланцах, пропущены через проходные отверстия промежуточных фланцев, расположенных между соединенными фланцами, и изолированы от рабочей среды внутри среднего сильфона гибкими элементами. Средний сильфон выполнен с эффективной площадью, которая рассчитана из условия равновесия распорных усилий в разгруженном компенсаторе и равна сумме эффективных площадей крайних сильфонов и эффективных площадей всех гибких элементов.The stated task is achieved as follows. The bellows compensating device (SKU) contains an unloaded compensator, which consists of three bellows, flanges and unloading rods, and in which the same extreme bellows of a smaller diameter are rigidly connected by two intermediate flanges to the middle bellows of a larger diameter and are rigidly connected to the end flanges . Each end flange is connected to the second intermediate flange from it by means of unloading rods installed along the axis of the unloaded compensator on the outside of the outer bellows and inside the middle bellows. Unloading rods are fixed on the flanges connected by them, passed through the through holes of the intermediate flanges located between the connected flanges, and are isolated from the working medium inside the middle bellows by flexible elements. The middle bellows is made with an effective area, which is calculated from the balance of the spacer forces in the unloaded compensator and is equal to the sum of the effective areas of the extreme bellows and the effective areas of all flexible elements.

Согласно предлагаемому техническому решению сильфонное компенсирующее устройство снабжено дополнительным разгруженным компенсатором. Разгруженные компенсаторы установлены соосно и жестко соединены патрубком. Крепления разгрузочных тяг с соединенными фланцами каждого разгруженного компенсатора выполнены жесткими. Проходные отверстия промежуточных фланцев выполнены с возможностью обеспечения относительного перемещения разгрузочных тяг в этих отверстиях при максимальных угловых перемещениях разгруженных компенсаторов.According to the proposed technical solution, the bellows compensating device is equipped with an additional unloaded compensator. Unloaded compensators are installed coaxially and rigidly connected by a pipe. Fastenings of unloading rods with connected flanges of each unloaded compensator are made rigid. The through holes of the intermediate flanges are configured to provide relative movement of the unloading rods in these holes at maximum angular movements of the unloaded compensators.

Предложенная установка дополнительного разгруженного компенсатора и жесткое соединение разгруженных компенсаторов между собой посредством патрубка позволяют значительно увеличить, по сравнению с прототипом и другими аналогами, осевые, угловые и сдвиговые перемещения СКУ в целом, а также его устойчивость при сохранении равновесия распорных усилий, действующих в каждом разгруженном компенсаторе и, следовательно, в СКУ. Вследствие этого предложенная конструкция может быть использована в трубопроводах диаметром до 1600 мм и с давлением рабочей среды PN до 150 атмосфер. Жесткое закрепление разгрузочных тяг на соответствующих фланцах разгруженных компенсаторов, а также предложенное выполнение проходных отверстий промежуточных фланцев, через которые пропущены разгрузочные тяги, обеспечивают устойчивость разгруженных компенсаторов при воздействии внутреннего давления и восприятие каждым разгруженным компенсатором максимальных осевых и изгибных нагрузок при воздействии на СКУ в целом максимальных осевых, изгибных и сдвиговых нагрузок. В каждом из разгруженных компенсаторов происходят только угловые и осевые перемещения сильфонов. При этом относительные перемещения разгрузочных тяг в поперечной плоскости и поперечные размеры упомянутых проходных отверстий, в отличие от прототипа, обусловлены только угловыми перемещениями сильфонов, рассчитываемыми из условия максимальных угловых и сдвиговых нагрузок, действующих на СКУ в целом.The proposed installation of an additional unloaded compensator and a rigid connection of the unloaded compensators to each other through the nozzle can significantly increase, in comparison with the prototype and other analogues, the axial, angular and shear movements of the control gear as a whole, as well as its stability while maintaining the balance of the spacer forces acting in each unloaded compensator and, therefore, in SKU. As a result, the proposed design can be used in pipelines with a diameter of up to 1600 mm and with a working medium pressure PN up to 150 atmospheres. Rigid fastening of the unloading rods on the corresponding flanges of the unloaded compensators, as well as the proposed design of the through holes of the intermediate flanges through which the unloading rods are passed, ensure the stability of the unloaded compensators under the influence of internal pressure and the perception by each unloaded compensator of the maximum axial and bending loads when the maximum impact on the SKU is maximum axial, bending and shear loads. In each of the unloaded compensators, only the angular and axial movements of the bellows occur. In this case, the relative displacements of the unloading rods in the transverse plane and the transverse dimensions of the aforementioned bore holes, in contrast to the prototype, are caused only by the angular displacements of the bellows, calculated from the condition of the maximum angular and shear loads acting on the SKU as a whole.

Предложенная конструкция поясняется чертежами.The proposed design is illustrated by drawings.

На фиг.1 - общий вид СКУ.Figure 1 is a General view of the SKU.

На фиг.2 - разгруженный компенсатор в продольном сечении А-А на фиг.1.In Fig.2 - unloaded compensator in longitudinal section aa in Fig.1.

На фиг.3 - иллюстрация взаимного расположения составных частей СКУ под действием сдвиговой нагрузки.Figure 3 - illustration of the relative positioning of the components of the SKU under the action of shear load.

На фиг.4 - пояснительный чертеж к расчету сдвигового перемещения СКУ.Figure 4 is an explanatory drawing for the calculation of the shear displacement of the SKU.

На фиг.5 - схема угловых и осевых перемещений СКУ.Figure 5 - diagram of the angular and axial movements of the SKU.

Сильфонное компенсирующее устройство (фиг.1) состоит из двух одинаковых разгруженных компенсаторов 1, 2, жестко соединенных между собой патрубком 3 сварными соединениями (не обозначены). Разгруженный компенсатор 1 содержит три соосно расположенных сильфона 4, 5, 6. Два крайних сильфона 4, 6 меньшего диаметра жестко соединены промежуточными фланцами 7, 8 со средним сильфоном 5 большего диаметра и жестко связаны с концевыми фланцами 9, 10 сварными швами (не обозначены). Концевой фланец 9 соединен со вторым, наиболее удаленным от него, промежуточным фланцем 8 при помощи двух и более разгрузочных тяг 11, установленных продольно оси 12 компенсатора и жестко закрепленных на фланцах 9 и 8 болтовыми соединениями 13. Концевой фланец 10 аналогично соединен со вторым, наиболее удаленным от него, промежуточным фланцем 7 при помощи двух и более разгрузочных тяг 11, установленных продольно оси 12 компенсатора и жестко закрепленных на фланцах 10 и 7 болтовыми соединениями 13 (фиг.2). Тяги 11 расположены снаружи крайних сильфонов 4 и 6 и пропущены через проходные отверстия 14 соответствующих промежуточных фланцев 7 (фиг.1) и 8 (фиг.2) внутри среднего сильфона 5. Тяги 11 изолированы от внутренней полости среднего сильфона 5 гибкими элементами 15, выполненными в виде сильфонов с патрубками 16, герметично соединенными с фланцами 7, 8 в отверстиях 14 (фиг.2). В качестве изолирующих элементов 15 могут быть также использованы гибкие металлические рукава или шланги (не показано). Эффективная площадь F_эф среднего сильфона 5 рассчитывается по известной формуле, аналогично приведенной в описании патента РФ №2084749 (в прототипе), и равнаThe bellows-compensating device (Fig. 1) consists of two identical unloaded compensators 1, 2, rigidly interconnected by pipe 3 by welded joints (not indicated). The unloaded compensator 1 contains three coaxially arranged bellows 4, 5, 6. Two extreme bellows 4, 6 of a smaller diameter are rigidly connected by intermediate flanges 7, 8 to the middle bellows 5 of a larger diameter and are rigidly connected to the end flanges 9, 10 by welds (not marked) . The end flange 9 is connected to the second intermediate flange 8, which is farthest from it, by means of two or more unloading rods 11 mounted longitudinally to the compensator axis 12 and rigidly fixed to the flanges 9 and 8 by bolt connections 13. The end flange 10 is similarly connected to the second, most remote from it, the intermediate flange 7 using two or more unloading rods 11 mounted longitudinally to the axis 12 of the compensator and rigidly fixed to the flanges 10 and 7 by bolt connections 13 (Fig.2). The rods 11 are located outside the extreme bellows 4 and 6 and passed through the through holes 14 of the corresponding intermediate flanges 7 (Fig. 1) and 8 (Fig. 2) inside the middle bellows 5. The rods 11 are isolated from the inner cavity of the middle bellows 5 by flexible elements 15 made in the form of bellows with nozzles 16, hermetically connected to the flanges 7, 8 in the holes 14 (figure 2). Flexible metal hoses or hoses (not shown) can also be used as insulating elements 15. The effective area F _eff middle bellows 5 is calculated according to the well-known formula, similar to that described in the description of the patent of the Russian Federation No. 2084749 (in the prototype), and is equal to

где F_эф1 - эффективные площади крайних сильфонов 4 и 6,where F _eff1 - the effective area of the extreme bellows 4 and 6,

F_эф2 - эффективная площадь изолирующего элемента 15,F _ef2 - the effective area of the insulating member 15,

n - количество изолирующих элементов, равное количеству тяг.n is the number of insulating elements equal to the number of rods.

Эффективная площадь F_эфi любого сильфона определяется по формулеThe effective area F _{eff of} any bellows is determined by the formula

где D_BH - внутренний диаметр сильфона,where D _BH is the inner diameter of the bellows,

Н - высота гофров сильфона.H is the height of the bellows corrugations.

Равенство (1) обеспечивает равновесие распорных усилий, действующих в компенсаторе 1 или 2 при внутреннем давлении среды. При этом сумма всех распорных усилий равна нулю, что характерно для разгруженных компенсаторов. Поэтому разгруженные компенсаторы 1 и 2 при эксплуатации не передают усилия на опоры трубопроводов и механизмов, повышая, таким образом, надежность и долговечность трубопроводных систем и механизмов. Также снижается стоимость трубопроводных систем за счет удешевления конструкций опор.Equality (1) ensures the balance of the spacer forces acting in the compensator 1 or 2 at the internal pressure of the medium. Moreover, the sum of all spacer efforts is zero, which is typical for unloaded compensators. Therefore, the unloaded compensators 1 and 2 during operation do not transfer forces to the supports of pipelines and mechanisms, thereby increasing the reliability and durability of pipeline systems and mechanisms. The cost of piping systems is also reduced due to the cheaper construction of supports.

Для уменьшения гидравлического сопротивления и эрозивного износа сильфонов внутри компенсаторов 1, 2 установлены консольные направляющие патрубки 17, 18, 19. Защитные кожухи 20, 21 предохраняют сильфоны от наружных повреждений.To reduce the hydraulic resistance and erosive wear of the bellows, cantilever guide tubes 17, 18, 19 are installed inside the compensators 1, 2. Protective covers 20, 21 protect the bellows from external damage.

Под воздействием на СКУ сдвиговой нагрузки Р со стороны трубопроводной системы (фиг.3, 4) фланцы 10 и 7 компенсатора 2, вследствие жесткого соединения между собой тягами 11, смещаются от общей оси 12 и относительно фланцев 9 и 8 компенсатора 1 на величину Δ. При этом фланец 8 компенсатора 2, а также все жестко связанные с фланцем 8 конструктивные элементы СКУ: тяги 11 и фланец 9 компенсатора 2, патрубок 3, фланцы 10, 7 с соединяющими их тягами 11 компенсатора 1, поворачиваются на угол α за счет изгиба всех сильфонов обоих компенсаторов 1 и 2 вследствие их упругих свойств, обусловленных сжатием-растяжением гофров. Сдвиговое перемещение Δ (фиг.4) определяется осевыми геометрическими размерами СКУ и углом поворота сильфонов 4, 5, 6 (углом поворота разгруженного компенсатора) по формулеUnder the influence of the shear load P on the SKU from the side of the pipeline system (Figs. 3, 4), the flanges 10 and 7 of the compensator 2, due to the rigid connection between the rods 11, are displaced from the common axis 12 and relative to the flanges 9 and 8 of the compensator 1 by Δ. In this case, the flange 8 of the compensator 2, as well as all structural elements of the control gear box rigidly connected to the flange 8: rods 11 and the flange 9 of the compensator 2, the pipe 3, the flanges 10, 7 with the connecting rods 11 of the compensator 1, are rotated through an angle α due to the bending of all bellows of both compensators 1 and 2 due to their elastic properties due to compression-tension of the corrugations. Shear displacement Δ (Fig. 4) is determined by the axial geometric dimensions of the control gear and the angle of rotation of the bellows 4, 5, 6 (the angle of rotation of the unloaded compensator) according to the formula

,

где Δ - сдвиговое перемещение СКУ,where Δ is the shear displacement of the SKU,

α - угол поворота разгруженного компенсатора при сдвиге СКУ,α is the angle of rotation of the unloaded compensator when shifting the SKU,

L - расчетная длина СКУ,L is the estimated length of the SKU,

L₁ - длина разгруженного компенсатора,L ₁ - the length of the unloaded compensator,

l - длина патрубка 3, соединяющего разгруженные компенсаторы 1, 2.l is the length of the pipe 3 connecting the unloaded compensators 1, 2.

При повороте упомянутые тяги 11 свободно перемещаются в проходных отверстиях 14 (фиг.1, 2), так как диаметры отверстий 14 выполнены из расчета на максимальные перемещения тяг 11 при максимальном повороте разгруженного компенсатора.When turning the said rods 11 move freely in the through holes 14 (Fig.1, 2), since the diameters of the holes 14 are based on the maximum movement of the rods 11 at the maximum rotation of the unloaded compensator.

Под воздействием на СКУ изгибающих моментов M со стороны трубопровода происходит поворот на угол α фланцев 9 и 8 компенсатора 1 и фланцев 10 и 7 компенсатора 2 относительно геометрических точек O₁ и О поворота компенсаторов в направлении действия моментов, как показано на фиг.5. Компенсирующее угловое перемещение СКУ определяется суммой углов α поворота компенсаторов 1 и 2 и равно 2α.Under the influence of bending moments M from the pipeline side on the SKU, the flanges 9 and 8 of the compensator 1 and the flanges 10 and 7 of the compensator 2 are rotated by an angle α relative to the geometric points O ₁ and O of the rotation of the compensators in the direction of action of the moments, as shown in Fig. 5. The compensating angular movement of the SKU is determined by the sum of the angles α of rotation of the compensators 1 and 2 and is equal to 2α.

При воздействии на СКУ осевых нагрузок каждый разгруженный компенсатор 1, 2 совершает перемещения вдоль оси 12 (фиг.1), работая на сжатие (перемещение - Δ₀) или на растяжение (перемещение+Δо) - фиг.5. Максимальный осевой ход СКУ определяется суммой осевых перемещений компенсаторов 1 и 2 и равен ±2Δ₀.When exposed to axial loads on the control system, each unloaded compensator 1, 2 moves along the axis 12 (Fig. 1), working on compression (displacement - Δ ₀ ) or tension (displacement + Δo) - Fig. 5. The maximum axial stroke of the control gear is determined by the sum of the axial movements of the compensators 1 and 2 and is equal to ± 2Δ ₀ .

В отличие от прототипа и других известных аналогов, предложенное СКУ обладает более высокой устойчивостью конструкции при высоких давлениях (P≥40 кгс/см²) рабочей среды за счет жесткой связи тяг с фланцами. Это позволяет:Unlike the prototype and other known analogues, the proposed SKU has a higher structural stability at high pressures (P≥40 kgf / cm ² ) of the working medium due to the rigid connection of rods with flanges. This allows:

- повысить технические характеристики (растяжение-сжатие, поворот) каждого из разгруженных компенсаторов 1, 2 за счет увеличения длин сильфонов (количества гофров каждого сильфона) по сравнению с прототипом;- improve the technical characteristics (tension-compression, rotation) of each of the unloaded compensators 1, 2 by increasing the length of the bellows (the number of corrugations of each bellows) compared with the prototype;

- увеличить сдвиговое перемещение предложенного СКУ, по сравнению с прототипом, как за счет увеличения длин сильфонов и, следовательно, угла α поворота каждого разгруженного компенсатора, так и за счет длины l патрубка, соединяющего эти компенсаторы,- increase the shear displacement of the proposed SKU, compared with the prototype, both by increasing the length of the bellows and, therefore, the angle α of rotation of each unloaded compensator, and due to the length l of the pipe connecting these compensators,

- увеличить осевое и угловое перемещения предложенного СКУ в целом за счет суммирования перемещений обоих разгруженных компенсаторов.- increase the axial and angular displacements of the proposed SKU as a whole by summing the displacements of both unloaded compensators.

Claims

A bellows compensating device comprising an unloaded compensator consisting of three coaxially arranged bellows, flanges, and discharge rods, the same extreme bellows of a smaller diameter being rigidly connected by two intermediate flanges to the middle bellows of a larger diameter and rigidly connected to the end flanges, each end flange connected to a second intermediate flange by means of unloading rods, which are installed along the axis of the unloaded compensator from the outside of the extreme bellows and the inside the middle bellows, mounted on the connected flanges, freely passed through the through holes of the intermediate flanges located between the connected flanges, and are isolated from the working medium inside the middle bellows by flexible elements, and the middle bellows is made with an effective area, which is calculated from the equilibrium of the spacer forces in the unloaded compensator and is equal to the sum of the effective areas of the extreme bellows and the effective areas of all flexible elements, characterized in that it is equipped with an additional unloading nnym compensator balanced expansion joints are mounted coaxially and are rigidly connected to a branch pipe mounting unloading rods are rigid with flanges and intermediate passageways of the flanges are configured to provide relative movement of the discharge rods in these holes at the maximum angular displacement unloaded compensators.