RU2439419C2

RU2439419C2 - Pipeline expansion joint

Info

Publication number: RU2439419C2
Application number: RU2010113114/06A
Authority: RU
Inventors: Виктор Геннадьевич Чебыкин (RU); Виктор Геннадьевич Чебыкин
Original assignee: Виктор Геннадьевич Чебыкин
Priority date: 2010-04-05
Filing date: 2010-04-05
Publication date: 2012-01-10
Also published as: RU2010113114A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: pipeline expansion joint is intended to connect parallel shafts of pipeline, to compensate longitudinal and angular temperature changes of pipeline and to damp hydraulic shocks. Expansion joint includes two end tubular sector elements and several intermediate tubular sector elements in-series connected to each other. Expansion joint has spatial shape in the form of helical spiral; the number of expansion joint spiral turns N is chosen from the following row:

etc., where n - total number of elements of expansion joint, and expansion joint spiral height H is calculated by the formula:

where B - distance between end planes of pipeline shafts; S -distance between axes of pipeline shafts; Rc - expansion joint spiral radius.

EFFECT: expansion joint has high compensating capacity and strength and has increased service life; device enlarges the range of technological tools.

4 dwg

Description

Изобретение относится к трубопроводному транспорту, в частности к устройствам компенсации температурных продольных и угловых изменений трубопроводов.The invention relates to pipeline transport, in particular to devices for compensating the temperature longitudinal and angular changes of pipelines.

В настоящее время в конструкциях трубопроводов для соединения параллельных стволов применяются угловые П- и Z-образные компенсаторы, а также пространственные компенсаторы на их основе (Говядко Г.М. и др. Компенсаторы для трубопроводов. Справочник. СПб., Энергоатомиздат, 1993 г, стр.32-33), выполняемые, как правило, сварными из секторных отводов и прямых участков труб.Currently, in the design of pipelines for connecting parallel shafts, angular P- and Z-shaped compensators are used, as well as spatial compensators based on them (Govyadko G.M. et al. Compensators for pipelines. Reference book. St. Petersburg, Energoatomizdat, 1993, p. 32-33), performed, as a rule, welded from sector bends and straight pipe sections.

Этим компенсаторам присущи следующие недостатки:The following disadvantages are inherent in these compensators:

- большие габариты;- large dimensions;

- невысокая компенсирующая способность;- low compensating ability;

- необходимость оснащения компенсатора поддерживающими опорами.- the need to equip the compensator with support legs.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату аналогом к заявленному техническому решению является компенсатор, предназначенный для соединения параллельных стволов трубопровода и компенсации температурных продольных и угловых изменений трубопровода, в виде составного колена из секторных трубчатых элементов, сваренных между собой, - так называемая «утка» (Высоцкая Н.Н. Технические развертки изделий из листового материала. Изд. 2-е., Л., Машиностроение, 1968 г, стр.174-177). Компенсатор состоит из нескольких промежуточных секторных элементов и двух концевых секторных элементов.The closest in technical essence and the achieved result analogue to the claimed technical solution is a compensator designed to connect parallel pipeline trunks and compensate for temperature longitudinal and angular changes in the pipeline, in the form of a composite elbow of sector tubular elements welded together - the so-called “duck” (Vysotskaya NN Technical development of products from sheet material. Ed. 2nd, L., Engineering, 1968, pp. 174-177). The compensator consists of several intermediate sector elements and two end sector elements.

Недостатком этого решения является также невысокая компенсирующая способность компенсатора из-за плоской траектории его осевой линии, и, как следствие, второй недостаток этого компенсатора - малый рабочий ресурс.The disadvantage of this solution is also the low compensating ability of the compensator due to the flat trajectory of its axial line, and, as a result, the second disadvantage of this compensator is its small working life.

Задачей заявленного изобретения является разработка конструкции компенсатора трубопровода, лишенной указанных недостатков аналога и прототипа.The objective of the claimed invention is to develop the design of a compensator pipeline devoid of the above disadvantages of the analogue and prototype.

Задача решается благодаря тому, что компенсатор трубопровода, предназначенный для соединения параллельных стволов трубопровода, содержащий два концевых секторных трубчатых элемента и несколько промежуточных секторных трубчатых элементов, соединенных последовательно между собой, согласно изобретению имеет пространственную форму в виде витой спирали, число витков спирали компенсатора N выбирается из ряда:The problem is solved due to the fact that the pipe compensator, designed to connect parallel pipe trunks, containing two end sector tubular elements and several intermediate sector tubular elements connected in series with each other, according to the invention has a spatial shape in the form of a twisted spiral, the number of turns of the compensator spiral N is selected from a row:

;

и т.д.,

;

etc.,

где n - суммарное количество элементов компенсатора, а высота спирали компенсатора Н рассчитывается по формуле:where n is the total number of elements of the compensator, and the height of the spiral of the compensator N is calculated by the formula:

,

где В - расстояние между торцевыми плоскостями стволов трубопровода; S - расстояние между осями стволов трубопровода; Rc - радиус спирали компенсатора.where B is the distance between the end planes of the pipeline trunks; S is the distance between the axes of the pipeline trunks; Rc is the radius of the compensator spiral.

Указанная совокупность признаков является новой и обладает изобретательским уровнем так как: пространственная форма компенсатора в виде витой спирали обеспечивает его высокую компенсирующую способность; количество витков спирали выбирают из предложенного ряда, что позволяет достичь параллельности концевых элементов компенсатора; расчет высоты спирали по указанной формуле дает возможность точной стыковки компенсатора со стволами трубопровода.The specified set of features is new and has an inventive step since: the spatial shape of the compensator in the form of a twisted spiral ensures its high compensating ability; the number of turns of the spiral is selected from the proposed series, which allows to achieve parallelism of the end elements of the compensator; the calculation of the height of the spiral according to the specified formula makes it possible to accurately align the compensator with the pipe trunks.

Изобретение поясняется следующими чертежами, где:The invention is illustrated by the following drawings, where:

на фиг.1 изображена 3D-модель компенсатора в составе трубопровода;figure 1 shows a 3D model of the compensator in the pipeline;

на фиг.2 изображены 3D-модели компенсаторов (варианты);figure 2 shows 3D-models of compensators (options);

на фиг.3 изображена проекция компенсатора на плоскость, проходящую через оси концевых элементов;figure 3 shows the projection of the compensator on a plane passing through the axis of the end elements;

на фиг.4 изображена проекция компенсатора на плоскость, перпендикулярную оси спирали компенсатора.figure 4 shows the projection of the compensator on a plane perpendicular to the axis of the spiral of the compensator.

Компенсатор трубопровода состоит из двух концевых секторных трубчатых элементов 1 и нескольких промежуточных секторных трубчатых элементов 2, соединенных последовательно между собой (обозначение позиций смотри на фиг.3). Компенсатор может иметь соединительные фланцы (не показаны), если предусмотрено фланцевое соединение стволов трубопровода с компенсатором. Внешние грани 3 концевых элементов 1 имеют круговую форму, а оси этих элементов параллельны. Размеры компенсатора В, S, Н показаны на фиг.3.The pipeline compensator consists of two end sectorial tubular elements 1 and several intermediate sectorial tubular elements 2 connected in series with each other (for position designations see figure 3). The compensator may have connecting flanges (not shown) if a flange connection of the pipe trunks to the compensator is provided. The outer faces 3 of the end elements 1 have a circular shape, and the axes of these elements are parallel. The dimensions of the compensator B, S, H are shown in Fig.3.

Количество промежуточных секторных элементов 2 выбирается произвольно исходя из конструктивных и технологических соображений.The number of intermediate sector elements 2 is chosen arbitrarily on the basis of structural and technological considerations.

Траектория осевой линии компенсатора ломаная спиральная. Центры торцевых граней всех элементов компенсатора лежат на винтовой спирали радиусом Rc (фиг.4). Спиральная геометрия компенсатора определяет более высокую компенсирующую способность его по сравнению с компенсаторами, имеющими плоскую траекторию осевой линии. Это же определяет более высокую прочность компенсатора и его повышенный рабочий ресурс.The trajectory of the center line of the compensator is broken spiral. The centers of the end faces of all elements of the compensator lie on a helical spiral of radius Rc (Fig. 4). The spiral geometry of the compensator determines its higher compensating ability in comparison with compensators having a flat trajectory of the axial line. This also determines the higher strength of the compensator and its increased working life.

Работа предложенного компенсатора основана на изменении его размеров при температурных колебаниях и гидравлических ударах в трубопроводе за счет пружинения спирального тела компенсатора.The work of the proposed compensator is based on a change in its size during temperature fluctuations and hydraulic shocks in the pipeline due to the springing of the spiral compensator body.

Таким образом, применение компенсатора предлагаемого вида дает возможность осуществлять компенсацию объемных изменений трубопровода меньшим количеством компенсаторов на протяжении трубопровода и приводит к повышению эксплуатационной надежности как самого компенсатора, так и всего трубопровода в целом.Thus, the use of a compensator of the proposed type makes it possible to compensate for volumetric changes in the pipeline by a smaller number of compensators throughout the pipeline and leads to an increase in the operational reliability of both the compensator itself and the entire pipeline.

Claims

A pipe compensator designed to connect parallel pipeline trunks, containing two end sector tubular elements and several intermediate sector tubular elements connected in series with each other, characterized in that it has a spatial shape in the form of a twisted spiral, the number of turns of the compensator spiral N is selected from the series:

etc., where n is the total number of elements of the compensator, and the height of the spiral of the compensator N is calculated by the formula:

where B is the distance between the end planes of the pipeline trunks; S is the distance between the axes of the pipeline trunks; R _c is the radius of the compensator spiral.