RU68639U1

RU68639U1 - THERMAL SEALING COMPENSATOR

Info

Publication number: RU68639U1
Application number: RU2007126058/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Брисович Голованчиков; Александр Борисович Дулькин; Наталия Александровна Дулькина; Даниил Алексеевич Козлов; Анжелика Анатольевна Шагарова; Григорий Алексеевич Попович
Priority date: 2007-07-09
Filing date: 2007-07-09
Publication date: 2007-11-27

Abstract

Предлагаемое техническое решение предназначено для трубопроводов при перекачивании высоковязких и неньютоновских жидкостей при высоких температурах: битумов, нефтяных масел, высокопарафинистых нефтей, гудронов, расплавов солей и полимеров и т.д. с целью компенсации линейных температурных изменений длины трубопроводов.The proposed solution is intended for pipelines when pumping highly viscous and non-Newtonian fluids at high temperatures: bitumen, petroleum oils, highly paraffin oils, tar, molten salts and polymers, etc. in order to compensate for linear temperature changes in the length of pipelines.

Техническим результатом предлагаемой конструкции термоуплотняемого компенсатора является повышение герметизации и расширение эксплуатационных возможностей на перекачивание высоковязких и неньютоновских жидкостей при высоких температурах.The technical result of the proposed design of a heat-sealing compensator is to increase the sealing and expand operational capabilities for pumping highly viscous and non-Newtonian fluids at high temperatures.

Поставленный технический результат достигается тем, что в термоуплотняемом компенсаторе удлинений трубопровода с цилиндрическим корпусом, охватывающим переходную гильзу, и фланцами, стягиваемыми болтами, переходная гильза изготовлена из материала с коэффициентом удельного теплового расширения большим, чем у материала корпуса, а свободный конец переходной гильзы имеет внешний диаметр меньший, чем внутренний диаметр корпуса для обеспечения герметизации корпуса при нагревании до рабочей температуры.The technical result is achieved by the fact that in the heat-sealing compensator for pipe extensions with a cylindrical body covering the adapter sleeve and flanges pulled together by bolts, the adapter sleeve is made of a material with a specific thermal expansion coefficient greater than that of the case material, and the free end of the adapter sleeve has an external a diameter smaller than the inner diameter of the housing to provide sealing of the housing when heated to operating temperature.

Description

Известны конструкции компенсаторов, состоящих из одного или двух сильфонов - тонкостенных гофрированных оболочек из антикоррозионной нержавеющей стали, патрубков из малоуглеродистой стали, служащих для присоединения компенсаторов к трубопроводу и защитного кожуха из листовой малоуглеродистой стали, закрепленного на стойках винтами [Компенсатор линзовый осевой типа КЛО ОСТ 34-42-569-82; ОСТ 34-42-570-82; ОСТ 34-42-571-82; ОСТ 34-42-572-82].Known designs of expansion joints, consisting of one or two bellows - thin-walled corrugated shells made of corrosion-resistant stainless steel, pipes made of low-carbon steel, used to connect expansion joints to the pipeline and a protective casing made of sheet low-carbon steel, fixed to the posts with screws [Axial lens compensator KLO OST 34 -42-569-82; OST 34-42-570-82; OST 34-42-571-82; OST 34-42-572-82].

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится невозможность использования известной конструкции для перекачивания высоковязких и неньютоновских жидкостей при высоких температурах из-за заполнения гофрированных оболочек сильфонов этими жидкостями и их застыванием в этих оболочках, что приводит к потере сильфонами компенсирующих свойств.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the impossibility of using the known design for pumping highly viscous and non-Newtonian fluids at high temperatures due to the filling of the corrugated bellows shells with these liquids and their solidification in these shells, which leads to the loss of compensating properties by the bellows.

Известен компенсатор для металлических трубопроводов, который состоит из муфты, внутри которой расположены концы труб, образующие между собой компенсационный зазор, в котором размещен сильфонный элемент, имеющий по меньшей мере один гофр, способный растягиваться и сжиматься в осевом направлении. Концы сильфонного элемента соответственно герметично соединены с внутренними концами труб. Один конец муфты является свободным концом. Впадина гофра сильфонного элемента снабжена вкладышем [патент РФ №2208194, F16L 51/02, 2003].Known compensator for metal pipelines, which consists of a sleeve, inside which are the ends of the pipes, forming a compensation gap, in which is placed a bellows element having at least one corrugation, capable of stretching and contracting in the axial direction. The ends of the bellows element are respectively hermetically connected to the inner ends of the pipes. One end of the coupling is the free end. The hollow of the corrugation of the bellows element is provided with a liner [RF patent No. 2208194, F16L 51/02, 2003].

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится невозможность использования известной конструкции для компенсаций температурных удлинений трубопровода при перекачивании высоковязких и неньютоновских жидкостей из-за попадания их в гофры компенсатора, застывания в этих гофрах с потерей компенсирующей способности компенсатором температурных удлинений трубопровода.Reasons that impede the achievement of a given technical result include the impossibility of using the known design for compensating for temperature extensions of a pipeline when pumping highly viscous and non-Newtonian fluids due to their penetration into the corrugations of the compensator, solidification in these corrugations with the loss of the compensating ability of the compensator for temperature extensions of the pipeline.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемой конструкции является термоуплотняемый компенсатор удлинений трубопровода с цилиндрическим корпусом, охватывающим переходную гильзу, и фланцами, стягиваемыми подпружиненными болтами, втулкой, установленной между корпусом и переходной гильзой, изготовленной из материала с коэффициентом удельного теплового расширения меньшим, чем у материала корпуса и гильзы [Авт. св. СССР №409050, F16L 51/00, 1973].The closest technical solution to the proposed design is a heat-sealing compensator for pipe extensions with a cylindrical body covering the adapter sleeve and flanges pulled by spring-loaded bolts, a sleeve installed between the case and the adapter sleeve made of a material with a coefficient of specific thermal expansion less than that of the case material and sleeves [Auth. St. USSR No. 409050, F16L 51/00, 1973].

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится невозможность использования известной конструкции для компенсации температурных удлинений трубопровода при перекачивании высоковязких и неньютоновских жидкостей из-за отсутствия герметичности между переходной гильзой и втулкой при разогреве трубопровода от нормальной до высокой рабочей температуры. Если такой предварительный разогрев производится паром (а известная конструкция предназначена преимущественно для паропроводов), то пар или его конденсат проходят в зазор между переходной гильзой и втулкой. То же проиходит при прекращении перекачивания жидкости и охлаждении стенок трубопровода и корпуса компенсатора, когда также теряется герметичность и образуется зазор между переходной гильзой и втулкой.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the impossibility of using the known design to compensate for thermal expansion of a pipeline when pumping highly viscous and non-Newtonian fluids due to the lack of tightness between the transition sleeve and the sleeve when the pipeline is heated from normal to high operating temperature. If such a preliminary heating is carried out by steam (and the known design is intended mainly for steam pipelines), then the steam or its condensate passes into the gap between the transition sleeve and the sleeve. The same thing happens when the pumping is stopped and the walls of the pipeline and the compensator body are cooled, when tightness is also lost and a gap is formed between the transition sleeve and the sleeve.

Техническим результатом предлагаемой конструкции термоуплотняемого компенсатора является повышение герметизации и расширение эксплуатационных возможностей на перекачивание The technical result of the proposed design of a heat-sealing compensator is to increase the sealing and expand operational capabilities for pumping

высоковязких и неньютоновских жидкостей при высоких температурах.high viscosity and non-Newtonian fluids at high temperatures.

Изготовление свободного конца переходной гильзы с внешним диаметром меньшим, чем внутренний диаметр корпуса, позволяет при предварительном разогреве трубопровода и корпуса компенсатора паром от нормальной до высокой рабочей температуры заполнять паром линзы компенсатора через кольцевой зазор между внутреним диаметром корпуса и внешним диаметром свободного конца переходной гильзы, при этом сам корпус компенсатора остается герметичным, а линзы компенсатора свободно деформируясь, компенсируют увеличение длины трубопровода при нагревании.The manufacture of the free end of the adapter sleeve with an external diameter smaller than the inner diameter of the housing allows pre-heating the pipeline and the compensator case with steam from normal to high operating temperature to fill the compensator lenses with steam through the annular gap between the inner diameter of the case and the outer diameter of the free end of the adapter sleeve, In this case, the compensator body itself remains tight, and the compensator lenses are freely deformed and compensate for the increase in the length of the pipeline during heating vania.

Изготовление переходной гильзы из материала с коэффициентом удельного теплового расширения большим, чем материал корпуса, позволяет при разогреве трубопровода и корпуса компенсатора паром до высокой рабочей температуры обеспечить плотное прилегание свободного конца переходной гильзы к стенке корпуса и обеспечивает герметизацию корпуса при нагревании до рабочей температуры, что при дальнейшем перекачивании высоковязкой или неньютоновской жидкости при рабочей температуре не позволяет этой жидкости затекать в линзы компенсатора. Кроме того, этому противодействует и пар, находящийся в линзах компенсатора.The manufacture of a transition sleeve from a material with a coefficient of specific thermal expansion larger than the case material allows heating the pipeline and the compensator case with steam to a high operating temperature to ensure a tight fit of the free end of the transition sleeve to the case wall and provides sealing of the case when heated to operating temperature, which further pumping of a highly viscous or non-Newtonian fluid at operating temperature does not allow this fluid to flow into the lenses of the compensator. In addition, the vapor in the compensator lenses counteracts this.

После прекращения перекачивания высоковязкой или неньютоноской жидкости снова подают пар для выдавливания этой жидкости из After the pumping is stopped by a highly viscous or non-newborn fluid, steam is again supplied to squeeze this fluid out

трубопровода. Давление и расход пара постепенно уменьшают, трубопровод и компенсатор охлаждаются до нормальной температуры, при этом свободный конец переходной гильзы, выполненной из материала с удельным тепловым расширением большим, чем у материала корпуса, уменьшает свой внешний диаметр больше, чем внутренний диаметр корпуса с образованием кольцевого зазора. Это позволяет без механического взаимодействия свободного конца переходной гильзы с корпусом линзам компенсатора растягиваться, компенсируя уменьшение длины трубопровода при его охлаждении до обычной температуры.the pipeline. The pressure and flow rate of steam are gradually reduced, the pipeline and the compensator are cooled to normal temperature, while the free end of the transition sleeve made of a material with a specific thermal expansion greater than that of the housing material decreases its outer diameter more than the inner diameter of the housing with the formation of an annular gap . This allows the compensator lenses to stretch without mechanical interaction of the free end of the transition sleeve with the housing, compensating for the decrease in the length of the pipeline when it is cooled to normal temperature.

На фиг. представлен термоуплотняемый компенсатор в разрезе.In FIG. sectional view of a heat-sealing compensator is presented.

Компенсатор состоит из корпуса 1 с линзой 2 и фланца 3. К фланцу 3 приварена переходная гильза 4, телескопически входящая в корпус 1 и перекрывающая сечение линзы 2. Свободный конец переходной гильзы 4 имеет диаметр меньший внутреннего диаметра корпуса 1 и образует с ним кольцевой зазор толщиной s. На этом же конце корпуса 1 закреплен фланец 5. Фланцы 3 и 5 корпуса 1 герметично скреплены с фланцами 6 трубопровода 7 посредством прокладки 8 и затянуты с помощью крепления: болтов 9, шайб 10 и гаек 11. Материал переходной гильзы 4 выполнен таким, что его коэффициент удельного теплового расширения больше, чем у материала корпуса 1.The compensator consists of a housing 1 with a lens 2 and a flange 3. A transition sleeve 4 is welded to the flange 3, telescopically entering the housing 1 and overlapping the section of the lens 2. The free end of the transition sleeve 4 has a diameter smaller than the inner diameter of the housing 1 and forms an annular gap with a thickness of s. A flange 5 is fixed at the same end of the housing 1. Flanges 3 and 5 of the housing 1 are hermetically fastened to the flanges 6 of the pipeline 7 by means of a gasket 8 and tightened by means of fastening: bolts 9, washers 10 and nuts 11. The material of the adapter sleeve 4 is made so that the coefficient of specific thermal expansion is greater than that of the case material 1.

Термоуплотняемый компенсатор работает следующим образом. Сначала по трубопроводу 7 подают пар при температуре, равной температуре перекачиваемой по трубопроводу высоковязкой жидкости. Все элементы конструкции нагреваются до температуры пара, при этом сначала пар попадает внутрь линзы 2 через кольцевой зазор s между корпусом 1 и свободным концом переходной гильзы 4. Так как материал переходной гизы 4 имеет коэффициент удельного теплового расширения больше, чем у материала корпуса 1, то при нагревании переходной гильзы 4 и корпуса 1 до температуры пара зазор между ними уменьшается до нуля и диаметр Heat seal compensator operates as follows. First, steam is supplied through pipeline 7 at a temperature equal to the temperature of the highly viscous fluid pumped through the pipeline. All structural elements are heated to a temperature of steam, and first the vapor enters the lens 2 through the annular gap s between the housing 1 and the free end of the transition sleeve 4. Since the material of the transition giza 4 has a coefficient of specific thermal expansion greater than that of the material of the housing 1, then when the adapter sleeve 4 and case 1 are heated to a vapor temperature, the gap between them decreases to zero and the diameter

переходной гильзы 4 становится равным внутреннему диаметру корпуса 1, что обеспечивает герметизацию корпуса при нагревании до рабочей температуры. В процессе разогрева от начальной температуры до температуры пара трубопровод 7 удлиняется, но это удлинение скомпенсировалось линзой 2, внутри которой находится пар. Затем подачу пара прекращают и по трубопроводу 7 подают перекачиваемую высоковязкую жидкость при рабочей температуре, равной температуре пара. Так как зазор s=0, а внутри линзы 2 находится пар при той же температуре, что и температура перекачиваемой высоковязкой жидкости, то последняя не может попасть внутрь линзы 2, компенсирующей температурное расширение трубопровода 7.the transition sleeve 4 becomes equal to the inner diameter of the housing 1, which provides sealing of the housing when heated to operating temperature. In the process of heating from the initial temperature to the temperature of the steam, the pipeline 7 lengthens, but this extension was compensated by the lens 2, inside which there is steam. Then the steam supply is stopped and the pumped highly viscous liquid is supplied through the pipeline 7 at a working temperature equal to the temperature of the steam. Since the gap is s = 0, and inside the lens 2 there is steam at the same temperature as the temperature of the pumped highly viscous liquid, the latter cannot get inside the lens 2, which compensates for the thermal expansion of the pipeline 7.

После завершения цикла перекачивания нагретой высоковязкой жидкости трубопровод 7 вместе с термоуплотняемым компенсатором охлаждают до температуры окружающей среды, пар внутри линзы 2 конденсируется и скапливается в ее нижней части, а свободный конец гильзы 4 уменьшается в диаметре больше, чем корпус 1, образуя снова зазор s. Этот зазор позволяет при уменьшении температуры линзе 2 компенсировать уменьшение длины трубопровода 7 без механических напряжений в гильзе 4 и корпусе 1.After the pumping cycle of the heated highly viscous liquid is completed, the pipeline 7 together with the heat-sealing compensator is cooled to ambient temperature, the vapor inside the lens 2 condenses and accumulates in its lower part, and the free end of the sleeve 4 decreases in diameter more than the case 1, again forming a gap s. This gap allows to reduce the temperature of the lens 2 to compensate for the decrease in the length of the pipeline 7 without mechanical stresses in the sleeve 4 and the housing 1.

Claims

A heat-sealing compensator for pipe extensions with a cylindrical body covering the adapter sleeve and flanges pulled together by bolts, characterized in that the adapter sleeve is made of a material with a specific thermal expansion coefficient greater than that of the case material, and the free end of the adapter sleeve has an external diameter smaller than the inner diameter of the housing to provide sealing of the housing when heated to operating temperature.