Компенсатор угловых перемещений трубопроводов

Компенсатор угловых перемещений трубопроводов

Реферат

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в пневмо- и гидросистемах других отраслей промышленности, транспортирующих агрессивные и взрывоопасные среды.

Известны компенсаторы угловых перемещений трубопроводов, сильфонного типа с кольцевыми карданными поворотными устройствами, помещенными во внутреннюю полость магистрального сильфона и расположенными по наружному контуру проходного сечения трубопровода: патенты США №2936185 от 01.03.1956 г., кл. 285-226 и №3112129 от 08.09.1958 г., кл. 285-226; патенты Великобритании №792476 от 03.08.1955 г., кл. 99 (J) F06l и №1039461 от 25.01.1963 г., кл. F2G6D и F06l.

Недостатками вышеперечисленных патентов является:

- возможность засорения транспортируемого продукта частицами абразивного износа трущихся частей поворотных устройств;

- опасность возгорания при транспортировании взрывоопасного продукта;

- отсутствие разгрузки поворотных устройств от воздействия распорных усилий, действующих в магистральных сильфонах.

Известно расширительное устройство - патент США №2901272 от 09.01.1956 г., кл. 285-226 (прототип).

Оно состоит из двух последовательно соединенных магистральных сильфонов. Силовая связь противоположных концов устройства осуществляется через пилоны, между которыми установлен шарнир Гука, размещенный на одной оси с сильфонами.

Устройство имеет все выше перечисленные недостатки, характерные для аналогов. Кроме этого необходимо отметить, что крестовина шарнира Гука имеет большие габариты в радиальном направлении.

Расположение кардана на оси расширительного устройства конструктивно позволяет исключить возможность засорения и возгорания транспортируемого продукта за счет изоляции трущихся поверхностей с помощью замкнутой гибкой оболочки, например сильфона. Использование в качестве оболочки сильфона позволяет обеспечить частичную разгрузку кардана от действия осевых сил.

Технической задачей изобретения является создание компенсатора угловых перемещений трубопроводов с улучшенными характеристиками при транспортировке агрессивных и взрывоопасных продуктов за счет исключения засорения и возгорания рабочих продуктов частицами абразивного износа трущихся пар в поворотном устройстве, частичной разгрузки поворотного устройства и уменьшения его габаритов в радиальном направлении.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном компенсаторе угловых перемещений трубопроводов, состоящем из магистрального сильфона и шарнирного поворотного устройства размещенного на оси сильфона между пилонами, соединяющими поворотное устройство с противоположными концами сильфона, согласно изобретению поворотное устройство помещено в герметичную оболочку, соединенную с окружающей средой с помощью дренажного канала, герметичная оболочка состоит из внутреннего сильфона, опорных втулок и двух пустотелых обтекателей, неподвижно соединенных между собой, а поворотное устройство состоит из сферического подшипника, закрепленного на пальце с помощью штифта, при этом наружная сфера взаимодействует с внутренней сферой серьги, а наружная цилиндрическая поверхность пальца подвижно взаимодействует с внутренними цилиндрическими поверхностями вилки.

На фигуре представлена конструкция предлагаемого компенсатора угловых перемещений трубопроводов, где:

1 - магистральный сильфон;

2 - опорное кольцо;

3 - поворотное устройство;

4 - сферический подшипник;

5 - палец;

6 - штифт;

7 - серьга;

8 - тяга;

9 - опорная втулка;

10 - вилка;

11 - тяга;

12 - опорная втулка;

13 - пилон;

14 - герметичная оболочка;

15 - дренажный канал (трубка);

16 - обтекатель;

17 - внутренний сильфон.

Предлагаемый компенсатор состоит из магистрального сильфона 1 с приваренными к нему опорными кольцами 2 и поворотного устройства 3, в состав которого входит сферический подшипник 4, закрепленный на пальце 5 с помощью штифта 6. Наружная сферическая поверхность подшипника 4 взаимодействует подвижно с внутренней сферической поверхностью серьги 7, выполненной заодно с тягой 8, закрепленной на опорной втулке 9.

Наружная цилиндрическая поверхность пальца 5 подвижно взаимодействует с внутренними цилиндрическими поверхностями вилки 10, выполненной заодно с тягой 11, закрепленной на опорной втулке 12. Опорные втулки 9 и 12 соединены неподвижно с опорными кольцами 2 с помощью пилонов 13.

Поворотное устройство 3 помещено в герметичную оболочку 14, соединенную с окружающей средой с помощью дренажного канала (трубки) 15. Герметичная оболочка 14 состоит из обтекателей 16, опорных втулок 9, 12 и внутреннего сильфона 17 между ними.

Компенсатор работает следующим образом.

При наличии в магистралях рабочего давления в магистральном сильфоне 1 действует распорное усилие, а во внутреннем сильфоне 17 сжимающее усилие. В результате этого поворотное устройство 3 частичного разгружено и воспринимает осевую нагрузку, равную

F_o=p(f_м-f_вн),

где:

F_o - осевое усилие, воспринимаемое поворотным устройством;

Р - давление транспортируемой среды;

f_м и f_вн - эффективная площадь магистрального и внутреннего сильфона соответственно.

Дренажная трубка 15 предназначена для контроля герметичности оболочки 14 при изготовлении компенсатора и поддержания в ней давления окружающей среды при его работе.

Поворотное устройство 3 обладает двумя степенями свободы и позволяет компенсировать угловые перемещения трубопроводов в плоскости х - у - за счет поворота пальца 5 в вилке 10 и в плоскости х - z - за счет поворота сферического подшипника 4 в серьге 7.

Предлагаемый компенсатор обладает следующими положительными свойствами:

- исключается возможность засорения транспортируемого продукта частицами абразивного износа трущихся частей поворотного устройства;

- исключается опасность возгорания взрывоопасного продукта при транспортировании;

- поворотное устройство частично разгружено от воздействия распорных усилий, действующих в магистральных сильфонах;

- поворотное устройство имеет минимальные габаритные размеры в радиальном направлении, что уменьшает гидравлическое сопротивление компенсатора.

1. Компенсатор угловых перемещений трубопроводов, состоящий из магистрального сильфона и шарнирного поворотного устройства, размещенного на оси сильфона между пилонами, соединяющими поворотное устройство с противоположными концами сильфона, отличающийся тем, что поворотное устройство помещено в герметичную оболочку, соединенную с окружающей средой с помощью дренажного канала.

2. Компенсатор по п.1, отличающийся тем, что герметичная оболочка состоит из внутреннего сильфона, опорных втулок и двух пустотелых обтекателей, неподвижно соединенных между собой.

3. Компенсатор по п.1, отличающийся тем, что поворотное устройство состоит из сферического подшипника, закрепленного на пальце с помощью штифта, при этом наружная сфера взаимодействует с внутренней сферой серьги, а наружная цилиндрическая поверхность пальца подвижно взаимодействует с внутренними цилиндрическими поверхностями вилки.