Виды компенсаторов для трубопровода, для чего нужны устройства: Обзор +Видео

Назначение и способы монтажа компенсаторов для полипропиленовых и труб

Система отопления, что частного, что многоэтажного дома проектируется с учетом возможных рисков и непредвиденных ситуаций. И если неконтролируемый нагрев теплоносителя в контуре котла компенсируется срабатыванием аварийного клапана и выбросом жидкости в расширительный бачок, то с тепловым расширением труб дела обстоят немного по-другому.

Как и металлические трубы, трубы из полипропилена также подвержены расширению при избыточном нагреве. И пусть эти значения небольшие, но сбрасывать их со счетов никоим образом нельзя. Согласно стандарту коэффициент линейного расширения полипропиленовых труб при разнице температур в 70 градусов составляет 10,50 мм на 1 погонный метр трубы.

То есть при температуре воздуха в 20 градусов, а температуре теплоносителя 90 градусов обычная труба диаметром 20 мм и длиной 1 метр станет длиннее на 1 см. Нетрудно представить, то магистраль из таких труб длиной 3 метра увеличится на целых 3 см. А это уже становится большой проблемой для системы отопления здания.

Выход в таком случае один – установка в трубопровод компенсатор линейного расширения труб.

Принцип работы этого устройства прост – при нагревании и расширении компенсатор благодаря своей конструкции и особым материалам, из которых он изготовлен меняет свою форму. То есть сжимается и таким образом, обеспечивает компенсацию того объема трубопроводов что увеличиваются в объеме. При охлаждении, когда материал трубы наоборот, сжимается компенсатор, деформируется, расширяясь и таким образом, обеспечивает целостность трубопровода.

Правильная эксплуатация

При подземной прокладке труб компенсаторы утепляются пенополиуретаном
Компенсирующие вставки теплоизолируются пенополиуретаном, если магистраль защищена от потерь тепла. Выполняется обязательная изоляция от протечек.

Материалы для гидроизоляции:

• полиэтилен – при закрытой установке в подземных условиях;
• оцинковка – для тепловых коммуникаций, устраиваемых открытым способом.

Изоляция ставится с учетом возможного смещения кожуха при расширении или сжатии трубопровода. Теплозащита проверяется и ремонтируется время от времени вместе с изоляцией магистрали.

Компенсаторы для полипропиленовых труб: сильфонные, п-образные, компенсатор Козлова

В отличие от металлических труб ассортимент компенсаторов для полипропиленовых не такой уж и большой. В основном это связано с тем, что полипропилен используется для систем водоснабжения и отопления с низкотемпературными показателями. Но это ни в коем случае не уменьшает важность установки компенсаторов. Второй момент заключается в особенностях монтажных работ. Для металлической фурнитуры используется и сварка, и пайка, и резьбовое соединение, и фланцевое. А вот для полипропилена только пайка. И поэтому для этого типа труб применяются:

• Сильфонные устройства;
• П-образные вставки;
• Вставки типа петля;
• Компенсатор Козлова.

Технические характеристики

Сильфонный компенсатор в действии
Сильфоны выпускаются с применением рулонной стали толщиной 0,3 – 0,5 мм. Партия на выходе проверяется на стойкость к коррозии от хлора в условиях температуры +150°С. Герметичность испытывается гидростатической компрессией с помощью пузырьков азота, воздуха или гелия. В компенсаторах не допускается растяжение, протечки контрольного вещества и снижение напора.

Устройства исследуются на стойкость к нагреванию повышением температуры до +270°С и выдержкой в этих условиях не менее 1 часа. Проверяется внутренние разрывы, вспучивания и отслоения. Испытание на жесткость проводится сжатием и растяжением образца, значение должно соответствовать ГОСТ 286. 1997.

Продольные швы обечаек при изготовлении выполняются сваркой на одинаковом расстоянии один от другого. Металлические сильфоны производят способом формовки с калибровкой гофров. Устройства мелкого диаметра делают гидравлической прессовкой.

Основные размеры

Компенсаторы также ставятся на полипропиленовые трубы
Применяется визуальный и инструментальный осмотр для определения внешнего вида. Зрительно устанавливается присутствие покрытия от коррозии на патрубках и сильфоне, маркировки. На корпусе не должно быть повреждений, вмятин, капель застывшего металла. Компенсатор для полипропиленовых труб отопления не должен иметь расслоений разного размера на концах патрубка.

С помощью измерения проверяют параметры:

• размер проходного сечения;
• рабочая длина устройства;
• толщина стенок и внутренний диаметр разделки фланцев под сварку;
• перпендикулярность оси патрубка к торцу среза.

Диаметры и длины сильфонных вставок определяются в зависимости от места установки, рабочих параметров теплотрассы и мощности отопительного оборудования. Инженерные работники проводят технический расчет и выбирают размеры устройства в соответствии с нормой.

Компенсаторы для полипропиленовых труб и способы их установки в систему отопления

Каждый из представленных типов устройств нашел широкое применение в комплектации трубопроводов отопления и горячего водоснабжения из полипропиленовых труб. Уже сложилась определенная методика применения устройств для установки в системах, и опытные проектировщики подскажут, как и каким образом выбрать устройство для монтажа.

Сильфонные устройства

Этот тип компенсаторов предназначен для установки в особо ответственных системах. Это связано с конструкцией устройства – основа его состоит из гофры из нержавеющей стали. Наружная часть выполняется из качественного алюминия. Основное назначение высокотемпературные трубопроводы и трубопроводы высокого давления. Применяются для работы с водяным насыщенным паром, водой, нагретой до 90-95 градусов, а также давлением до 16 бар.

Для металлических сетей используются сильфоны с фланцевым типом соединения, для полипропиленовых основной тип соединения муфта с металлической вставкой под резьбу с одной стороны, а с другой стороны, стандартное гнездо для пайки.

П-образные вставки

Простой, но одновременно эффективный способ обеспечить защиту трубопровода при помощи вставки из обычных полипропиленовых труб и уголков. Суть метода заключается в сборе конструкции, напоминающую букву «П». Правая и левая сторона делаются из отрезков трубы 30-50 см. Перемычка внизу может равняться 15-20 см. Эта вставка делается в горизонтальный трубопровод. При нагревании и расширении горизонтальных труб они вжимают вертикальные отрезки, не нанося ущерба целостности всей конструкции.

Вставка типа петля

Для монтажа больших отрезков трубопроводов существует специальная вставка типа петля. Это готовый к использованию элемент, выполненный в виде петли. Вставляется в систему при помощи обычных соединительных муфт. Принцип действия напоминает действие пружины – при расширении соединяемых отрезков петля сжимается, при охлаждении разжимается. При этом не нарушается ни целостность, ни пропускная способность трубопровода.

Компенсатор Козлова

Это устройство представляет собой сильфон, который специально разработан для установки в трубопроводы диаметром 20 и 25 мм. Устройство с обеих сторон имеет вставки из полипропилена, поэтому трудностей с установкой этого устройства не будет. Внутри устройства находится алюминиевая гофра. Устройство способно обеспечить деформацию основной трубы до 25-63 мм. Гарантированное количество циклов сжатия-разжимания 50000.

Все представленные компенсаторы трубопроводов отопления относятся к устройствам осевого типа, то есть они лучше всего срабатываются при включении их в ровный вертикальный или горизонтальный участок.

Для других типов установки, например, со сдвигом, или Z-образные участки или для угловых поворотов используются модифицированные П-образные и петельные компенсаторы.

Компенсационные изделия и трубопровод

Компенсационные изделия осевого типа устанавливают в определённой очередности. На первом этапе их фиксируют с помощью сварки одним концом к трубе. Между противоположной стороной и торцом трубы оставляют зазор, который равен длине заранее выполненной растяжки. Для операции растяжки компенсационного изделия применяют метизы различной формы (гайки, шпильки). При монтаже шарнирных компенсационных устройств их сваривают во соответствии со схемой монтажа, при этом болты, скрепляющие щеки шарниров, не снимают.

Их демонтируют после проверки длины зазоров между стыками и затягивания крепежных изделий

Компенсаторные изделия сальникового типа требуют обеспечения соосности со стыкуемыми трубами. Смещение осей при монтаже недопустимо, в противном случае может произойти заклинивание движущихся частей или выход из строя набивки компенсационного устройства. Направляющие, которые установлены на трубы обживают ее, и таким образом, происходит центрирование труб в разных плоскостях.

Как выбрать и установить компенсатор для полипропиленовых труб

Для систем отопления в квартире или доме обычно используются полипропиленовые трубы диаметром 20 или 25 мм. Использовать трубы большего диаметра считается нерационально, особенно если устанавливается котел с циркуляционным насосом. Поэтому чаще всего для установки выбираются самые простые и надежные схемы и устройства.

Несмотря на надежность сильфонного компенсатора, для небольших по диаметру труб его установка весьма сложна. Куда проще использовать для этого П-образный переход или петлю. А вот компенсатор Козлова стал сегодня настоящей находкой. Его просто устанавливать, да и по своим характеристикам он отлично подходит именно для скрытой установки, ведь его внешний диаметр ненамного больше диаметра труб отопления.

П-образные компенсаторы чаще всего устанавливаются на горизонтальных отрезках. Петельный компенсатор отлично показал себя для вертикальной установки. Именно петельный тип чаще всего используется при монтаже водопровода.

Компенсатор Козлова устанавливается независимо от положения, он одинаково удобен и для горизонтальной, и для вертикальной установки.

Нормы безопасности

Компенсатор может лопнуть, если нагрузка превышает допустимые нормы
Срок службы компенсаторов предусматривается в течение 30 лет, при этом на складе устройства могут храниться не больше 5лет перед началом работы.

В рамках срока эксплуатации допускаются нагрузки:

• сжатие-растяжение от минимума до максимума – 10 циклов;
• уменьшение или удлинение на 70% от максимального и минимального предела – 150 циклов;
• сдвиги в пределах 20% рабочего хода – 10 тыс. циклов.

Сильфонные компенсаторы должны иметь сертификаты производителя, удостоверяющие соответствие нормативам. Для сварки используются сертифицированные материалы, установку выполняют аттестованные работники. Запрещается использовать конструкции в условиях, превышающих допустимые. Нельзя применять компенсаторы в качестве подпорок при монтаже теплотрассы.

Что важно знать при подборе компенсаторов на полипропиленовые трубы?

Приступая к расчету параметров системы и подбору оборудования важно помнить о следующих правилах:

• Диаметр труб системы отопления должен соответствовать диаметру посадочных муфт компенсатора;
• Они устанавливаются в местах, указанных в проекте системы отопления, поэтому перед тем как подбирать комплектующие необходимо провести оценку возможности его установки в указанном месте;
• Компенсаторы для трубопроводов отопления должны обеспечивать запас от расчетного показателя коэффициента расширения еще на 10-15%.

Расчет компенсаторов выполняется по формуле:

L – длина прямого участка трубопровода; Т – температура нагрева жидкости теплоносителя относительно начальной температуры в помещении; K – коэффициент теплового удлинения.

Полученный результат и будет означать показатель линейного расширения прямого участка трубопровода.

Критерии выбора

Выбирать компенсационные детали нужно зависимо от условий применения:

1. Осевые — подходят для систем отопления, трубопроводов горячего водоснабжения. Чтобы соединить их с трубой, нужно использовать специальную муфту.
2. Сдвиговые изделия, которые имеют две гофры. Гасят тепловое расширение по двум направлениям.
3. Фланцевые — применяются для гашения гидроударов, возникающих в водопроводах. При монтаже не нужно использовать сварочное оборудование.
4. Универсальные — подходят для монтажа в тех местах, где невозможно поставить другие компенсационные детали.

Во время выбора, нужно обратить внимание на толщину стенок компенсаторов. Они должны совпадать с толщиной стенок труб, на которые будут устанавливаться.

Установка компенсаторов для полипропиленовых труб

Компенсаторы для трубопроводов отопления устанавливаются во время сборки или ремонта системы. Во время работ теплоноситель из системы должен быть слит.

Алгоритм работ по установке П-образной конструкции компенсатора выглядит следующим образом:

• Подготавливаются необходимые материалы и инструменты;
• Проводится замер места установки и определяется, в каком положении будет установлена конструкция;
• Маркером на трубопроводе делается пометка места врезки компенсатора;
• По ширине отрезка врезки отрезается отрезок трубы;
• К отрезку с двух сторон прикрепляются уголки 90 градусов, положение отводов одностороннее;
• Далее, к отводам прикрепляется отрезки труб;
• К концам отрезков прикрепляется уголки для подключения к трубопроводу;
• Завершающий этап соединение компенсатора с трубопроводом.

Получившуюся конструкцию необходимо закрепить монтажными клипсами к стене. Для крепления выбираются точки в середине П-образного отводка и в 10-15 см от точек врезки в магистраль по обе стороны от врезки.

Теперь, когда понятна технология расчета и установки компенсаторов линейного расширения, нет большой проблемы самостоятельно сделать все необходимые работы и самостоятельно провести сборку устройства.

Виды и назначения компенсаторов для трубопроводов: характеристики и особенности монтажа

Теплосети – это большой протяженности трубные магистрали, которые подвергаются серьезным нагрузкам как с внешней стороны, так и изнутри. Поэтому содержать их в технически исправном состоянии сложно. Для решения некоторых проблем в сеть устанавливают специальные элементы, которые называются компенсаторами. Многочисленные виды компенсаторов для трубопроводов, представленные на рынке широким ассортиментом, предотвращают аварийные ситуации.

Для чего служат компенсаторы

Необходимо понимать, что тепловые сети – это трубные системы, по которым перемещаются носители тепловой энергии. Чаще это горячая вода, реже насыщенный пар. Поэтому на такие магистрали действуют две основные нагрузки и две малозначительные. Но даже малая значимость нередко приводит к большим авариям.

• перепады температуры;
• перепады давления.

Под действием двух этих нагрузок происходит то расширение труб, то их сжатие. Такие подвижки часто приводят к деформациям, а со временем к росту перегрузок. Конечный итог – разрушение всей системы или участка, что одинаково неприятный момент, экономически затратный.

Две незначительные нагрузки:

• вибрация труб от работы насосных установок;
• собственная вибрация самой магистрали.

Если эти две составляющие по амплитуде совпадут, быстро произойдет разрушение трубной конструкции, особенно в местах стыков ее элементов.

Чтобы этого избежать, в трубопровод устанавливают компенсаторы. Это своего рода эластичные конструкции (приспособления), которые гасят не только вибрацию, но и последствия расширения и сужения труб. По сути, они компенсируют нагрузки, действующие на трубопровод.

Трубы под действием изменяющихся температур и давления не только расширяются или сужаются в поперечной плоскости. Есть такое понятие, как линейное расширение материалов. Оно в конструкции трубопроводов теплосетей происходит постоянно.

Это серьезная нагрузка, выдержать которую трубы могут только с помощью компенсаторов. Если их не установить, то в первую очередь выходить из строя начнут сварные швы и места соединения участков, которые проведены муфтами.

Поэтому сегодня монтаж разных видов тепловых компенсаторов в трубопроводах теплосетей – обязательная операция, которая не обсуждается. Только так можно обеспечить эффективную и долгосрочную работу трубных тепловых систем.

Чем грозит расширение труб

Список того, что может произойти с трубопроводом, если в него не установить один из видов компенсаторов:

• изгиб магистрали, что негативно скажется на скорости движения горячей воды, также при этом пострадают опоры, установленные под трубы;
• излом по участкам в местах стыковки элементов магистрали;
• появление протечек (это снижает эффективность работы теплотрассы).

Это делает систему недолговечной и приводит к необходимости постоянных ремонтных работ, что сказывается на себестоимости поставляемых услуг.

Виды устройств для компенсации

Предлагаемые производителями компенсаторы делятся на несколько видов. В основе классификации лежат разные параметры. Перед тем как делать выбор, необходимо изучить, какими параметрами будет обладать трубопровод теплосети. А точнее, из какого материала были изготовлены устанавливаемые трубы. При этом обязательно на стадии проектирования рассчитывается перегруз системы.

Сальниковые

Этот вид был создан самым первым. Хотя и сегодня такие предохранители себя оправдывают. Особенно это касается стоимости изделия. Сальниковый компенсатор отлично себя показал в работе. С его помощью можно компенсировать расширения трубопровода по всей его длине.

Но этот вид имеет и ряд недостатков:

• на участке его установки быстро появляются протечки;
• проводить ремонт непросто;
• плохо выдерживает угловые нагрузки;
• не способен противостоять нагрузкам от химически активных жидкостей.

Но у этого вида есть один большой плюс – чем длиннее трубопровод, тем эффективнее работает компенсатор. То есть надежность компенсирования зависит напрямую от длины магистрали.

Конструктивно это две обечайки, изготовленные из жаропрочной стали, с разными диаметрами. При сборке одна вставляется в другую, а между ними прокладывается специальный герметизирующий материал. При линейном расширении внутренняя обечайка перемещается внутри внешней. Оба элемента прикрепляются к двум соединяющимся концам труб.

Компенсатор выдерживает давление до 2,5 МПа и температуру до +300°С.

Еще один минус – постоянно необходимо подтягивать соединительный элемент – гидробуксу. Поэтому в местах, где располагается компенсатор, сооружают колодец, в котором проводят профилактические и ремонтные работы.

Резиновые

Этот вид считается универсальным, потому что можно устанавливать на теплотрассы из стальных или полипропиленовых труб. По сути, это те же две стальные обечайки, сделанные в виде толстых фланцев. Между ними монтируется резиновая вставка. Она и выполняет функции компенсатора.

У этого приспособления достаточно много значительных плюсов:

• легко выдерживает осевые и поперечные нагрузки;
• хорошо справляется с вакуумом, который нередко образуется на разных участках теплотрасс;
• показывает высокую устойчивость к агрессивным средам;
• обладает большой цикличностью «расширение-сжатие»;
• имеет срок службы 20 лет.

Выдерживает давление до 2,5 МПа, температуру – до +200°С. Причиной появления резинового вида стала плохая работа П-образной модели, которая плохо справлялась с угловыми нагрузками.

Тканевый

Это вид считается особым, потому что разрабатывался не для теплотрасс, а для газопроводов. Но со временем его стали использовать и в других трубных системах:

• отопление;
• горячий водопровод;
• сети, эксплуатируемые на морозе;
• трубопроводы с агрессивными жидкостями и газами.

Самый большой плюс тканевого компенсатора – способность выдерживать значительные температурные перепады. К тому же он обладает повышенной защитой от ультрафиолетовых лучей.

Сильфонный

Свое название этот вид компенсатора для трубопроводов получил за счет формы. Он представляет собой две гофры из двухслойной раздельной стали, вставленные друг в друга. При этом толщина внутренней стенки намного больше толщины наружной.

Такие конструктивные особенности дают возможность постоянно поддерживать требуемые технические и эксплуатационные характеристики прибора.

Линзовый

Этот вид компенсатора является особенным. Его устанавливают на разных участках в зависимости от материала, из которого трубопровод изготовлен.

1. Стальные трубы. Монтаж проводят или на продувочных участках, или около насосной установки, которая работает в системе горячего водоснабжения. . Используются на главных магистралях, но с условием, что они недлинные.

Прибор обладает неплохими характеристиками:

• хорошо справляется с осевыми и угловыми нагрузками;
• прекрасно работает при высоких температурах;
• обладает высокой жесткостью.

Единственный минус – работает нестабильно, особенно в условиях постоянных повышенных комплексных нагрузок.

Линзовый компенсатор собирают из стальных линз, которые формируются способом штамповки. Технология позволяет изготавливать линзы любого диаметра. После чего они просто соединяются между собой электросваркой. Обычно в конструкции присутствует от одной до четырех линз, но есть виды и с большим количеством элементов, как показано на фото ниже.

Соединение с трубопроводом проводится сваркой или фланцами. По форме сечения они могут быть круглыми или прямоугольными.

Другие виды компенсаторов

В эту категорию входят модели, устанавливаемые на поворотах теплотрассы. Здесь сложно учесть различные факторы, влияющие на трубопроводы и их соединения. Поэтому на таких участках монтируют два вида компенсаторов:

• радиальный;
• П-образный.

Чтобы установить второй, необходимо выполнить одно требование. В его основе лежит короб, который размещают на участке поворота магистрали. Его ширина выбирается такой, чтобы изменения формы и размеров труб не создавали препятствий для удлинения трассы.

Вид компенсатора для полипропиленового трубопровода

Это самое простое устройство, которое изготовлено из той же трубы, что и вся трубная система. Используемая форма – петля, которая обеспечивает максимальную компенсацию линейного расширения полипропиленовых труб.

Такое защитное устройство легко справляется не только с подвижками труб и изменением их размеров, но и с гидроударами, которые часто встречаются в трубных конструкциях.

П-образные компенсаторы также часто используются в полипропиленовых конструкциях. Их легко изготовить из тех же труб. Но есть определенные нюансы, которые касаются способа крепления участков устройства:

• посередине конструкции применяют жесткое, оно же неподвижное крепление;
• в местах присоединения к трубопроводу – скользящее или подвижное крепление.

На фото ниже конструктивные особенности компенсатора хорошо видны.

Важно правильно рассчитать параметры компенсирующего устройства. Здесь учитываются соотношения длины разных участков самого компенсатора. Основные позиции:

1. Оптимальное соотношение ширины устройства к его вылету (длине) – 1:1,5.
2. Соотношение вылета к общему объему прибора – 1:4.
3. Напряжение в спинках – не более 1,1 МПа.
4. Температура протекающей внутри жидкости – не более +200°С.
5. Давление внутри трубопровода – не более 1,6 МПа.

• П-образный компенсатор можно устанавливать только на горизонтальные участки;
• требуется полная симметрия – плечи располагаются на одинаковых расстояниях;
• устройство не должно подвергаться внешним нагрузкам: ветер, удары и прочее;
• в конструкции используются стандартные гладкие отводы из пластика.

Еще один вид, подходящий для полипропиленовых труб, – так называемый механизм Козлова. Его используют в системах отопления и горячего водоснабжения, где устанавливаются трубы диаметром не более 63 мм. Поэтому производители предлагают устройства, которые выдерживают температуру не более +100°С и давления 1,6 МПа.

Этот компенсатор входит в категорию сильфонных моделей. Чисто конструктивно это сильфон, изготовленный из двухслойной стали толщиною 1,5 мм. Компенсатор заключен в полипропиленовую трубу, выполняющую функции кожуха. На концах установлены муфты, с помощью которых конструкция приваривается к трубопроводу.

Особенности монтажа компенсирующих устройств

Любые монтажные операции на участках теплотрасс проводятся строго по проекту. В этом документе точно указаны места установки компенсаторов. Изменять их самовольно нельзя. Любые дополнения или отклонения от проекта приведут к непоправимым последствиям.

Соединение компенсаторов к трубопроводам осуществляется сваркой или фланцами. При использовании полипропиленовых изделий – пайкой или сваркой.

Перед тем как провести крепление, стыки между концами труб и компенсаторов выставляются по одной оси. Нельзя допустить даже самое малое смещение. Оно приведет к увеличению поперечных нагрузок именно в неправильно проведенном стыке.

Все работы проводятся в процессе монтажа трубопровода. Существуют некоторые требования:

• под сальниковый вид обязательно устанавливается опора;
• под сильфонный вид нельзя монтировать подвесные опорные конструкции;
• монтаж проводиться только на горизонтальных и вертикальных участках;
• сам компенсатор устанавливается на горизонтальном участке трубопровода так, чтобы его стрелка на корпусе указывала движение теплоносителя;
• если монтаж проводится на вертикальном участке, то установка производится стрелкой вниз независимо от направления движения горячей воды.

Компенсирующие устройства ремонту не подлежат. Их можно только заменить на новые.

Компенсаторы играют важную роль в эффективной работе трубопроводов теплотрасс разного вида и назначения. Сегодня без них ни одна трубная магистраль, по которой движутся жидкости и газы под высоким давлением и с повышенной температурой, не эксплуатируется.

Понравилась статья – поставьте ее в закладки, поделитесь с друзьями в соцсетях. Если возникли вопросы, готовы их выслушать в ваших комментариях.

Также рекомендуем посмотреть подборку видео, которые закрепят знания и ответят на оставшиеся вопросы.

Компенсаторы сильфонные металлические. Назначение, состав и типы

АО «НПП «Компенсатор» уже более 40 лет занимается изготовлением металлических сильфонных компенсаторов и сильфонных компенсационных устройств для различных отраслей промышленности.

Сильфонный компенсатор – устройство, состоящее из одного или нескольких сильфонов, присоединительной и ограничительной арматуры, способное поглощать и уравновешивать относительные перемещения определенной величины и частоты, возникающие в герметично соединенных конструкциях, и проводить в этих условиях газы, пар и жидкости.

Сильфонные компенсаторы применяются в качестве компенсирующих монтажных элементов для поглощения температурных деформаций трубопроводов, транспортирующих горячие и холодные среды, подвижных вводов в напорных резервуарах и т.д. Они также используются для присоединения напорных и всасывающих трубопроводов к агрегатам (насосам, турбинам, компрессорам, двигателям и т.д.), установленным на эластичных опорах, для снижения вибрационных нагрузок.

Сильфон

Основным элементом сильфонного компенсатора, обеспечивающим его функционирование является сильфон. Сильфон – это гибкий элемент компенсатора, представляющий собой упругую цилиндрическую осесимметричную гофрированную оболочку, способную деформироваться со значительными перемещениями торцов от действия осевого, поперечного усилий и изгибающего момента в условиях действия внутреннего (наружного) давления, при этом герметично разделяя проводимую среду от окружающей.

Металлические сильфоны представляют собой тонкостенные патрубки, которые благодаря приданию им гофрированной формы приобретают гибкость, подобно шлангу, и пружинящую способность. Придание соответствующей формы делает исходную жесткую трубу гибкой и одновременно повышает её прочность по сравнению с трубой с одинаковой толщиной стенки. Под действием давления, температуры, силы или момента силы сильфон способен растягиваться, сжиматься, изгибаться или сдвигаться, а также преобразовывать давление в усилие.

Сильфон может состоять из одного или нескольких кольцевых гофров – простейших гибких элементов, расположенных между соседними впадинами.

Форма гофров может быть разнообразной. Как правило, сильфоны изготавливаются с гофрами U-образной формы, в обоснованных случаях – Ω-образной формы, а также с использованием подкрепляющих (армирующих) колец. Общая компенсирующая способность сильфона пропорциональна числу гофров. Пружинящие гофры сильфона компенсируют движение без трения и не нуждаются в обслуживании.

Сильфон может быть однослойным, изготовленным из одной обечайки толщины, достаточной для обеспечения прочности и герметичности компенсатора, или многослойным из двух и более обечаек, собранных в пакет (изготавливается до 20 и более слоев).

Каждый из видов сильфонов имеет свои преимущества и область применения. Возможность применения общей толщины стенок с практически любым количеством слоев и толщиной каждого слоя делает многослойный сильфон пригодным для применения в компенсаторах, эксплуатирующихся в различных условиях, включая экстремальные. Благодаря многослойному строению стенок, достигается большая упругость при малой жесткости изгиба или сжатия. В этом случае многослойный сильфон можно сравнить с многослойной листовой рессорой.

Многослойные сильфоны могут изготавливаться как набором сварных обечаек в пакет необходимой толщины, так и изготовлением двух внутренних и двух наружных слоев из сварных обечаек для обеспечения герметичности сильфона, а промежуточных слоев – их намоткой в рулон для силовой разгрузки сильфона от действия давления.

Преимуществом многослойного сильфона, как показал многолетний опыт и многочисленные испытания, является то, что если по каким либо причинам этот элемент теряет герметичность (коррозия, повреждение при монтаже и т.д.), нет оснований опасаться мгновенного разрушения сильфона. Это особенно важно для систем, работающих под большим давлением. При разгерметизации, которая начинается с внутреннего слоя сильфона в виде поры или небольшой трещины, первоначально происходит протечка незначительного количества среды. Таким образом, место протечки – во всяком случае, до замены компенсатора – не представляет опасности.

Суммарная толщина сильфона для каждого компенсатора, необходимая для обеспечения его устойчивости, определяется как расчетом, так и экспериментальным путем. Основным параметром для определения толщины сильфона наряду с прочностью материала, размеров гофров, диаметром и т.д. является длина гофрированной части. Сильфон, как гибкий элемент, с увеличением длины под действием внутреннего давления становится склонным к продольному изгибу, т.е к потере устойчивости. Это свойство имеет особое значение для осевых компенсаторов, когда для восприятия большого осевого хода требуется сильфон соответствующей длины. Максимальное количество гофров сильфона определяется его способностью при соответствующих геометрических параметрах и давлении проводимой среды противостоять потере устойчивости. Расчеты сильфона выполняются в расчетной программе DIMy-Win Circular Expansion Joints acc. EJMA. Основной задачей расчета сильфона является подбор оптимальных значений количества гофров, их высоты, радиусов, шага, толщины и количества слоев сильфона для обеспечения его устойчивости при заданных значениях давления, а также подтверждения значений жесткости, компенсирующей способности и назначенной наработки. Окончательные параметры сильфонов уточняются по результатам предварительных и приемочных испытаний опытных образцов сильфонных компенсаторов.

Важной технической характеристикой сильфона является его жесткость. В соответствии с ГОСТ 25756-83 жесткость – это сопротивление силе в сильфонном компенсаторе, необходимой для достижения сдвига, осевого или углового хода. Жесткость сильфона зависит от высоты гофров и их количества, а также от толщины одного слоя сильфона и их количества.

Типы металлических сильфонных компенсаторов

В зависимости от назначения, вида воспринимаемых нагрузок и условий эксплуатации применяются различные комбинации сильфонов, присоединительной и ограничительной арматуры, направляющих патрубков и защитных кожухов.

Присоединительная арматура – устройство (деталь), которое обеспечивает герметичное соединение сильфона с трубопроводной системой, т.е. установку компенсатора в трубопроводную систему. Возможны следующие типы установки:

• неразъёмное соединение (патрубки под приварку), при котором компенсатор сваривается с трубопроводом;
• разъёмное соединение, при котором компенсатор соединяется с трубопроводом фланцами, бугелями и т.п.;
• комбинированное соединение, при котором один конец компенсатора сваривается с трубопроводом, а другой соединяется фланцем.

Ограничительная арматура – устройство, состоящее из деталей и узлов, предназначенных для восприятия распорного усилия от действия внутреннего (наружного) давления, и ограничивающее одну или несколько степеней свободы перемещения (деформации) гофров сильфона. Наиболее распространенными видами являются жесткие и гибкие тяги, одноплоскостные шарниры, шарниры Кардана, вилки, оси и т.п.

Направляющий патрубок – устройство, минимизирующее возможность контакта между внутренней поверхностью сильфона и средой протекающей через него.

Направляющие патрубки применяются для снижения гидравлического сопротивления в компенсаторах трубопроводов, где скорость потока более 6 м/с для жидких сред и более 30 м/с для газообразных сред, для снижения влияния температуры проводимой среды на материал сильфона, а также в других обоснованных случаях:
– в паропроводах, где скорость потока может вызвать вибрации во внутренней полости компенсатора;
– в трубопроводах сжатого воздуха, выхлопных газов;
– в трубопроводах с абразивной средой, так как содержащиеся в ней твердые частицы могут повредить внутреннюю полость сильфона и привести к его разрушению;
– в случае турбулентного течения, например, когда компенсатор установлен около колена, соединенного с насосом.

Наружный защитный кожух – устройство, защищающее сильфон от внешних механических повреждений и возможного попадания в него посторонних предметов, а также служащее в качестве основания для нанесения тепловой изоляции компенсатора.

Сдвиговые и сдвигово-поворотные сильфонные компенсаторы

Сдвиговые сильфонные компенсаторы воспринимают только деформации элементов трубопровода, направленные перпендикулярно оси компенсатора, обеспечивая плоскопараллельный сдвиг торцов компенсатора. Сдвигово-поворотные сильфонные компенсаторы воспринимают угловые деформации элементов трубопровода и деформации, направленные перпендикулярно оси компенсатора, обеспечивая одновременный изгиб оси компенсатора и сдвиг торцов компенсатора.

Сдвиговые и сдвигово-поворотные сильфонные компенсаторы не передают распорные усилия, возникающие от действия внутреннего давления на стенки гофров сильфона, на неподвижные опоры и оборудование.

В зависимости от вида примененной ограничительной арматуры сдвиговые и сдвигово-поворотные сильфонные компенсаторы могут изготавливаться как одноплоскостные, воспринимающие сдвиговые перемещения только в одной плоскости, так и пространственные, воспринимающие сдвиговые перемещения во всех направлениях.

Разгруженные сильфонные компенсаторы воспринимают нагрузки от возможных механических воздействий, изменения давления транспортируемой среды, вибрации от работающего оборудования и потока транспортируемой среды, а также температурных деформаций различных элементов трубопровода вследствие изменения температуры транспортируемой и окружающей сред. При этом разгруженные сильфонные компенсаторы не передают на неподвижные опоры и сопрягаемое оборудование распорное усилие от действия внутреннего давления на стенки гофров сильфонов.

Изготавливаются различные конструкции разгруженных сильфонных компенсаторов, воспринимающих нагрузки как в строго осевом направлении, так и при одновременном воздействии нагрузок в осевом направлении, направлении, перпендикулярном оси компенсатора, и угловых деформаций без передачи распорного усилия сильфонов на неподвижные опоры и оборудование.

Источник https://kotelsibir.ru/truby/dlya-chego-nuzhen-kompensator.html

Источник https://sovet-ingenera.com/santeh/trubodel/vidy-kompensatorov-dlya-truboprovodov.html

Источник https://kompensator.ru/poleznaya_informaciya/kompensatory_silfonnye_metallicheskie_naznachenie_sostav_i_tipy/