RU68639U1 - Термоуплотняемый компенсатор - Google Patents

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.

Техническим результатом предлагаемой конструкции термоуплотняемого компенсатора является повышение герметизации и расширение эксплуатационных возможностей на перекачивание высоковязких и неньютоновских жидкостей при высоких температурах.

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.

Description

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.

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].

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.

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].

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.

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].

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.

Техническим результатом предлагаемой конструкции термоуплотняемого компенсатора является повышение герметизации и расширение эксплуатационных возможностей на перекачивание

высоковязких и неньютоновских жидкостей при высоких температурах.

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.

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.

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.

После прекращения перекачивания высоковязкой или неньютоноской жидкости снова подают пар для выдавливания этой жидкости из

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.

На фиг. представлен термоуплотняемый компенсатор в разрезе.

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.

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

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.

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.

Claims (1)

1. Термоуплотняемый компенсатор удлинений трубопровода с цилиндрическим корпусом, охватывающим переходную гильзу, и фланцами, стягиваемыми болтами, отличающийся тем, что 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.