Высокотемпературный тканевый сильфонный осевой компенсатор для трубопроводов
Полезная модель относится к машиностроению, а именно к компенсационным устройствам с гибкими неметаллическими элементами для трубопроводов, и может быть использована для компенсации температурных и технологических смещений стыкуемых частей газоходов и воздуховодов теплоэнергетического оборудования для транспортировки горячих газов (воздуха). Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание высокотемпературного тканевого компенсатора с улучшенными техническими характеристиками. Технический результат, достигаемый в результате решения поставленной задачи, заключается в увеличении срока службы высокотемпературного тканевого компенсатора и упрощении монтажных работ. Высокотемпературный тканевый компенсатор содержит гибкий неметаллический газонепроницаемый элемент, закрепленный посредством прижимных фланцев и зажимных крепежных элементов на верхних выносных фланцах двух вертикальных кольцевых ребер, установленных с образованием полости между ними, и упругие теплоизоляционные элементы, прикрепленные с помощью металлических шайб и шпилек к вертикальным кольцевым ребрам с внутренней стороны полости. Вертикальные кольцевые ребра закреплены на двух обечайках, размещенных с зазором относительно друг друга. Между обечайками и нижними выносными фланцами вертикальных кольцевых ребер размещены теплоизоляционные элементы из многослойного картона, прикрепленные к обечайкам с помощью металлических шайб и шпилек. Теплоизоляционные элементы, прикрепленные к внутренней стороне вертикальных ребер, выполнены газонепроницаемыми и перекрывают сопрягаемые с обечайками части внутренней полости между вертикальными ребрами. Зазор между обечайками перекрыт дополнительным теплоизоляционным вкладышем. Предпочтительно, чтобы одна из обечаек содержала экран. Предпочтительно также, чтобы теплоизоляционные элементы из многослойного картона дополнительно содержали медные теплорассеиватели. Предпочтительно также, чтобы гибкий неметаллический газонепроницаемый элемент был выполнен из композиционного материала с содержанием полимерной части порядка 60÷85 мас. %, например, из стеклоткани, пропитанной термостойким полимером на основе фторопласта. 1 независимый пункт формулы, 5 зависимых пунктов формулы, 2 фиг. чертежа.
Полезная модель относится к машиностроению, а именно к компенсационным устройствам с гибкими неметаллическими элементами для трубопроводов, и может быть использована для компенсации температурных и технологических смещений стыкуемых частей газоходов и воздуховодов теплоэнергетического оборудования для транспортировки горячих газов (воздуха).
Известен металлический сильфонный компенсатор, содержащий несколько слоев гофрированных металлических оболочек, к которым посредством сварки присоединены силовые кольца. Внутренний слой сильфона выполнен из хромоникелевого сплава, а другие слои выполнены из нержавеющей стали (патент РФ 
2272954 на изобретение «Многослойный сильфонный компенсатор», МПК F16L 51/02, опубл. 27.09.2004). Известный компенсатор характеризуются низкими вибропоглотительными свойствами и недостаточно высокой компенсирующей способностью к радиальным перемещениям. Кроме того, изготовление металлического компенсатора больших размеров связано с большими технологическими сложностями. Известен высокотемпературный тканевый компенсатор, содержащий гибкий неметаллический газонепроницаемый элемент в виде эластичной трубчатой оболочки, кромки которой подвернуты внутрь и надеты на патрубки (патент СССР 1752194 на изобретение «Компенсатор для напорного трубопровода», МПК F16L 51/02, опубл. 30.07.1992). Известный высокотемпературный тканевый компенсатор характеризуется высокими вибропоглотительными свойствами и высокой компенсирующей способностью к продольным, поперечным, радиальным перемещениям, возникающих при термическом расширении газовоздушных трактов теплоэнергетических установок. Недостатком известного компенсатора является отсутствие внутренней теплозащиты эластичной оболочки.
Известен наиболее близкий по совокупности существенных признаков и выбранный в качестве прототипа высокотемпературный тканевый компенсатор, содержащий гибкий неметаллический газонепроницаемый элемент, закрепленный посредством прижимных фланцев и зажимных крепежных элементов на верхних выносных фланцах вертикальных кольцевых ребер, установленных с образованием полости между ними. К вертикальным кольцевым ребрам с внутренней стороны полости с помощью металлических шайб и шпилек прикреплен теплоизоляционный элемент. Вертикальные кольцевые ребра прикреплены к газоходу. Теплоизоляционный элемент изготовлен из нескольких слоев теплозащитных волокнистых материалов, например стекломата, а газонепроницаемый элемент выполнен многослойным и содержит слой теплоизоляционного газопроницаемого материала, заключенного между внешним и внутренним герметичными газонепроницаемыми слоями, изготовленными из гибкого композиционного материала, например стеклоткани, пропитанной термостойким полимером на основе фторопласта или кремний-органического каучука, с содержанием полимерной части в композиционном материале порядка 60-85 мас. % (патент РФ 2225563 на изобретение «Термический компенсатор», МПК F16L 51/02, опубл. 10.03.2004). Недостатком известной конструкции является непродолжительный срок службы, обусловленный возникновением при эксплуатации компенсатора различных по величине тепловых расширений в разных точках ребер и выносных фланцев. Это приводит к возникновению дополнительных внутренних напряжений и деформаций, как в элементах компенсатора, так и сварном шве трубопровода, и, в конечном счете, к выходу компенсатора из строя. Кроме того, известный высокотемпературный тканевый компенсатор характеризуется трудоемкостью монтажных работ.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание высокотемпературного тканевого компенсатора с улучшенными техническими характеристиками.
Технический результат, достигаемый в результате решения поставленной задачи, заключается в увеличении срока службы высокотемпературного тканевого компенсатора и упрощении монтажных работ.
Указанные технические результаты достигаются тем, что высокотемпературный тканевый компенсатор содержит гибкий неметаллический газонепроницаемый элемент, закрепленный посредством прижимных фланцев и зажимных крепежных элементов на верхних выносных фланцах двух вертикальных кольцевых ребер, установленных с образованием полости между ними, и упругие теплоизоляционные элементы, прикрепленные с помощью металлических шайб и шпилек к вертикальным кольцевым ребрам с внутренней стороны полости. Вертикальные кольцевые ребра закреплены на двух обечайках, размещенных с зазором относительно друг друга. Между обечайками и нижними выносными фланцами вертикальных кольцевых ребер размещены теплоизоляционные элементы из многослойного картона, прикрепленные к обечайкам с помощью металлических шайб и шпилек. Теплоизоляционные элементы, прикрепленные к внутренней стороне вертикальных ребер, выполнены газонепроницаемыми и перекрывают сопрягаемые с обечайками части внутренней полости между вертикальными ребрами. Зазор между обечайками перекрыт дополнительным теплоизоляционным вкладышем.
Предпочтительно, чтобы одна из обечаек содержала экран.
Предпочтительно также, чтобы теплоизоляционные элементы из многослойного картона дополнительно содержали медные теплорассеиватели.
Предпочтительно также, чтобы гибкий неметаллический газонепроницаемый элемент был выполнен из композиционного материала с содержанием полимерной части порядка 60÷85 мас. %, например, из стеклоткани, пропитанной термостойким полимером на основе фторопласта.
Сопоставительный анализ заявляемой полезной модели с прототипом показал, что во всех случаях выполнения она отличается от известного, наиболее близкого технического решения:
- наличием двух обечаек, размещенных с зазором относительно друг друга;
- выполнением вертикальных кольцевых ребер, закрепленными на обечайках;
- наличием теплоизоляционных элементов из многослойного картона, размещенных между обечайками и нижними выносными фланцами вертикальных кольцевых ребер;
- выполнением теплоизоляционных элементов из многослойного картона прикрепленными к обечайкам с помощью металлических шайб и шпилек;
- выполнением теплоизоляционных элементов, прикрепленных к внутренней стороне вертикальных ребер, газонепроницаемыми;
- выполнением сопрягаемых с обечайками частей внутренней полости между вертикальными ребрами, перекрытыми теплоизоляционными элементами, прикрепленными к внутренней стороне вертикальных ребер;
- наличием дополнительного теплоизоляционного вкладыша, перекрывающего зазор между обечайками.
В отдельных случаях выполнения полезная модель отличается от известного, наиболее близкого технического решения:
- наличием экрана на одной из обечаек;
- наличием медных теплорассеивателией на теплоизоляционных элементах из многослойного картона.
Выполнение высокотемпературного тканевого компенсатора, содержащим две размещенных с зазором относительно друг друга, обечайки, на которых установлены вертикальные кольцевые ребра с закрепленным на их выносных фланцах гибким неметаллическим газонепроницаемым элементом, позволяет сократить трудозатраты и упростить монтаж компенсатора, поскольку процедура установки компенсатора сводится к сопряжению обечаек с концами стыкуемых труб, при этом исключается процедуры сварки вертикальных ребер к газоходу и болтового крепежа гибкого элемента к выносным фланцам ребер.
Наличие теплоизоляционных элементов из многослойного картона, размещенных между обечайками и нижними выносными фланцами вертикальных кольцевых ребер; выполнение сопрягаемых с обечайками частей внутренней полости между вертикальными ребрами перекрытыми газонепроницаемыми теплоизоляционными элементами, прикрепленными к внутренней стороне вертикальных ребер; наличие дополнительного теплоизоляционного вкладыша, перекрывающего зазор между обечайками, снижают вероятность возникновения дополнительных внутренних напряжений и деформаций из-за различных тепловых расширений и продлевают срок службы компенсатора.
Наличие экрана на одной из обечаек, медных теплорассеивателей на теплоизоляционных элементах из многослойного картона, а также использование в качестве гибкого неметаллического газонепроницаемого элемента композиционного материала с содержанием полимерной части порядка 60÷85 мас. %, например, стеклоткани, пропитанной термостойким полимером на основе фторопласта, повышают компенсационную способность заявляемого высокотемпературного тканевого компенсатора, снимают дополнительные внутренние напряжения и деформации в элементах компенсатора,
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется схемными чертежом, представленными на фиг.1, 2.
На фиг.1 представлен схемный чертеж высокотемпературного тканевого компенсатора, общий вид с вырезкой.
На фиг.2 показан схемный чертеж высокотемпературного тканевого компенсатора, поперечный разрез.
В предпочтительном варианте высокотемпературный тканевый компенсатор содержит гибкий неметаллический газонепроницаемый элемент 1, закрепленный посредством прижимных фланцев 2 и зажимных крепежных элементов 3 на верхних выносных фланцах 4 двух вертикальных кольцевых ребер 5, установленных с образованием полости между ними, и упругие теплоизоляционные элементы 6, прикрепленные с помощью металлических шайб 7 и шпилек 8 к вертикальным кольцевым ребрам 5 с внутренней стороны полости. Вертикальные кольцевые ребра 5 закреплены на двух обечайках 9, 10, размещенных с зазором 
относительно друг друга. Между обечайками 9, 10 и нижними выносными фланцами 11 вертикальных кольцевых ребер 5 размещены теплоизоляционные элементы 12 из многослойного картона, прикрепленные к обечайкам 9, 10 с помощью металлических шайб 13 и шпилек 14. Теплоизоляционные элементы 6, прикрепленные к внутренней стороне вертикальных ребер 5, выполнены газонепроницаемыми и перекрывают сопрягаемые с обечайками 9, 10 части внутренней полости между вертикальными ребрами 5. Зазор между обечайками 9, 10 перекрыт дополнительным теплоизоляционным вкладышем 15. Обечайка 9 содержит экран 16. Теплоизоляционные элементы 12 из многослойного картона дополнительно содержат медные теплорассеиватели 17. Гибкий неметаллический газонепроницаемый элемент может быть выполнен из композиционного материала с содержанием полимерной части порядка 60÷85 мас. %, например, стеклоткани, пропитанной термостойким полимером на основе фторопласта.
Полезная модель работает следующим образом.
Высокотемпературный тканевый компенсатор монтируется на газоходе (воздуховоде) путем сопряжения обечаек 9 и 10 с соединяемыми концами труб (на чертеже не показаны). При подаче в систему горячего рабочего газа (воздуха), встречные концы труб подвергаются термическим перемещениям - продольным, поперечным, угловым. При этом газонепроницаемый гибкий неметаллический элемент 1 за счет своей высокой деформируемой способности не препятствует перемещениям концов газохода, обеспечивая компенсацию термических перемещений и герметичность конструкции в целом. Теплоизоляционные элементы 12 из многослойного картона, уплотненные нижними выносными фланцами 11 вертикальных ребер 5 и прикрепленные к обечайкам 9, 10 с помощью металлических шайб 13 и шпилек 14, а также теплоизоляционный вкладыш 15, экран 16, теплорассеиватели 17 снижают тепловые расширения элементов конструкции и исключают внутренние напряжения и деформации.
1. Высокотемпературный тканевый компенсатор, содержащий гибкий неметаллический газонепроницаемый элемент, закрепленный посредством прижимных фланцев и зажимных крепежных элементов на верхних выносных фланцах двух вертикальных кольцевых ребер, установленных с образованием полости между ними, и упругие теплоизоляционные элементы, прикрепленные с помощью металлических шайб и шпилек к вертикальным кольцевым ребрам с внутренней стороны полости, отличающийся тем, что вертикальные кольцевые ребра закреплены на двух обечайках, размещенных с зазором относительно друг друга; между обечайками и нижними выносными фланцами вертикальных кольцевых ребер размещены теплоизоляционные элементы из многослойного картона, прикрепленные к обечайкам с помощью металлических шайб и шпилек, при этом теплоизоляционные элементы, прикрепленные к внутренней стороне вертикальных ребер, выполнены газонепроницаемыми и перекрывают сопрягаемые с обечайками части внутренней полости между вертикальными ребрами, а зазор между обечайками перекрыт дополнительным теплоизоляционным вкладышем.
2. Высокотемпературный тканевый компенсатор по п.1, отличающийся тем, что одна из обечаек содержит экран.
3. Высокотемпературный тканевый компенсатор по п.1, отличающийся тем, что теплоизоляционные элементы из многослойного картона дополнительно содержат медные теплорассеиватели.
4. Высокотемпературный тканевый компенсатор по п.1, отличающийся тем, что гибкий неметаллический газонепроницаемый элемент выполнен из композиционного материала с содержанием полимерной части порядка 60-85 мас.%.
5. Высокотемпературный тканевый компенсатор по п.4, отличающийся тем, что в качестве композиционного материала использована стеклоткань, пропитанная термостойким полимером на основе фторопласта.
6. Высокотемпературный тканевый компенсатор по п.1, отличающийся тем, что одна из обечаек содержит экран; теплоизоляционные элементы из многослойного картона дополнительно содержат медные теплорассеиватели; гибкий неметаллический газонепроницаемый элемент выполнен из композиционного материала с содержанием полимерной части порядка 60-85 мас.%, например стеклоткани, пропитанной термостойким полимером на основе фторопласта.
