Kompenzátor ve tvaru U | Svět inženýrů

Zdravím vás, drazí a vážení čtenáři webu „world-engineer.ru“. V tomto článku se dozvíte, co je kompenzátor ve tvaru U, a také jaký vzorec se používá k výpočtu kompenzátoru ve tvaru U. Dozvíte se, jak vypočítat kompenzátor ve tvaru U a pochopíte, co je natahování kompenzátoru ve tvaru U.

Kompenzátory ve tvaru U jsou široce používány při instalaci topných sítí s potrubím. Kompenzátor ve tvaru U je úsek trasy topné sítě tvořený oblouky a přímými úseky trubek spojených elektrickým obloukovým svařováním. Jednodušeji řečeno, dilatační spáry ve tvaru U jsou pružné dilatační spáry, které se pohybují během tepelné roztažnosti, a tím absorbují axiální zatížení při pohybu. Průměr, tloušťka stěny a třída oceli potrubí pro pružné kompenzátory musí být stejné jako u potrubí v hlavních úsecích. Umístění dilatačních spár ve tvaru U při montáži se doporučuje vodorovně.

Pro kompenzaci tepelného prodloužení potrubí se používají ucpávkové kompenzátory, vlnovcové kompenzátory, pružné kompenzátory ve tvaru U a také se používají odbočky trasy (samokompenzace).

Použití kompenzátoru ve tvaru U umožňuje také odolnější provedení trasy topné sítě, protože pouze při úhlech natočení trasy topné sítě lze při konstrukci podélného profilu měnit sklony potrubí. Pravidlo je jednoduché – čím více úhlů natočení, tím snazší je sestavení profilu topné sítě a tím můžete regulovat úroveň uložení potrubí. Řekněme, že pokud by celá trasa byla dlouhá 1 km bez úhlů natočení pomocí kompenzátorů ucpávky a pevných podpěr a počáteční hloubka trasy topné sítě od povrchu země byla 1 metr, pak na konci 1 km úseku dokonce i při minimálním sklonu 0,002 by mohla být hloubka 5 metrů od povrchu země. Vše závisí na topografii zemského povrchu a také na počtu a hloubce inženýrských sítí procházejících tepelnou sítí. V každém případě je použití kompenzátoru ve tvaru U mnohem efektivnější.

Podle pravidel Gosgortekhnadzoru lze jako kompenzátory použít:

a) ohebné trubky tvaru U, lyry a jiné normálně zakřivené trubky stejného účelu a kvality jako v přímých úsecích – pro potrubí všech kategorií;

b) normálně zakřivené ohyby za předpokladu, že poloměr ohybu trubek při výrobě kompenzátorů musí být alespoň 3násobek jmenovitého vnějšího průměru trubek; Je také povoleno použití prudce zakřivených ohybů;

c) svařované sektorové oblouky – pro potrubí tepelných sítí o průměru nad 450 mm.

Kompenzační zařízení ve tvaru U

Všechny části dilatačních spár ve tvaru U jsou spojeny svařováním. Montáž kompenzátorů tvaru U se provádí tak, že jeho osa symetrie je posunuta z projektované polohy o 1/4 kompenzační kapacity kompenzátoru směrem k oné pevné podpěře, mezi kterou a kompenzátorem musí být nejprve svařeny všechny spoje. U druhé pevné podpěry zůstává jeden spoj nesvařený s odstupem hran v souladu s návrhovou hodnotou dilatační spáry. Kravata se vyrábí pomocí spojovacích šroubů nebo jiných zařízení. Pohyblivé podpěry jsou instalovány ve vzdálenosti rovnající se dvěma až třem průměrům potrubí, počítáno od ohybu ohybů (uprostřed přímých úseků kompenzátoru ve tvaru U, ale ne pod svarovými spoji). Výpočet kompenzátoru ve tvaru U pro ocelové trubky online a stanovení napětí v jejich nebezpečných úsecích se provádí pomocí vzorců a nomogramů (viz obrázky a tabulky níže).

Pomocné nomogramy pro výpočet dilatačních spár ve tvaru U s ohýbanými ohyby

a – nomogram pro výpočet kompenzátoru tvaru U pro DN = 50, 70, 80, 100 mm

b – nomogram pro výpočet kompenzátoru tvaru U pro DN = 125, 150, 175, 200 mm

c – nomogram pro výpočet kompenzátoru tvaru U pro DN = 250, 300, 350, 400 mm

Pomocné nomogramy pro výpočet samokompenzace teplotních prodloužení

a – nomogram pro stanovení ohybových napětí v řezu A kompenzátorů tvaru L;

b – nomogram pro stanovení ohybových napětí v řezu A dilatačních spár ve tvaru Z;

c – nomogram pro stanovení velikostí kompenzátorů tvaru Z.

Příklad výpočtu kompenzátoru ve tvaru U pomocí nomogramů

Příklad 1. Určete napětí v nejvíce zatíženém úseku A s následujícími údaji: Dy = 200 mm; 1 = 10 m; 2 = 30 m; a = 0 0; Δt = 173 °C.

Řešení: n = 30/10 = 3.

Podle nomogramu (obr. a) zjistíme b_А 1 = 3,1 kgf/cm2 (0,3 MPa) při Δt = 1 C),

pak b_А = 3,1 * 173 = 536 kgf/cm2 (53,6 MPa).

Příklad 2. Určete délku ramene kompenzátoru l s těmito údaji: vnímané prodloužení Δ = 14 cm, vnější průměr trubky Dн = 159 mm, délka krátkého paralelního ramene kompenzátoru l1 = 15 m.

Průběh rozhodování podle nomogramu (obr. c) je znázorněn šipkami.

Poznámka. Nomogram byl sestaven při bis = 80 MPa (800 kgf/cm2).

Vyrovnávací ramena úseků potrubí ve tvaru L s různými rameny bez zohlednění vlivu ohnutého kolena

Minimální délka l, m, vyrovnávací ramena úseků potrubí ve tvaru L se stejnými rameny (viz obrázek výše)

Kompenzátor je zařízení schopné snímat a kompenzovat změny teploty, tlaku, vibrací a posunutí. Jedná se o moderní metodu pro zvýšení životnosti potrubních systémů. Potrubí je neustále vystaveno různým vlivům od teploty, tlaku, vibrací atd. Kompenzátor umožňuje vyhnout se změnám v potrubí pod vlivem těchto faktorů, čímž je chrání před roztažením, stlačením a změnami délky. Jakákoli z těchto deformací nevyhnutelně povede v budoucnu k průlomu. Proto je velmi důležité používat kompenzátory v jakémkoli potrubí.

Topný systém je konstrukce, která je navíc neustále vystavena tlaku a častým změnám teplot. Jakýkoli únik v tomto případě může stát životy a ztráty na majetku, zvláště pokud se jedná o plynovodní systém. Díky kompenzátoru bude konstrukce spolehlivější.

Hlavní cíle a výhody

Nejčastěji se kompenzátory používají v topných systémech výškových obytných budov, protože na organizaci jakékoli komunikace v takových budovách jsou vždy kladeny přísné požadavky. Topný systém ve výškové budově musí být kvalitní a spolehlivý. Právě tyto vlastnosti umožňují zajistit přítomnost kompenzátoru v potrubí. Zařízení plní v topném systému následující funkce:

• Kompenzuje expanzi potrubí v důsledku teplotních změn;
• Utěsní potrubí (obvykle na spojích);
• Izoluje zařízení v provozním stavu od vibračního zatížení;
• Izoluje tok chladicí kapaliny od vibračního zatížení;
• Zabraňuje vzniku trhlin a děr v případě silné deformace potrubí;
• Spolehlivě spojuje různé komponenty potrubí;
• Přebírá pohyb potrubí v případě pohybu zeminy a podpěr.

Všechny výše uvedené funkce pomáhají udržovat potrubí v dobrém stavu po dlouhou dobu a také zabraňují neustálým nehodám. Díky svým užitečným vlastnostem se kompenzátory aktivně používají v následujících oblastech:

• V sítích dodávky tepla pro pohyb kapaliny nebo páry zahřáté na vysoké teploty potrubím;
• Na topných vedeních, kde v případě náhlého zastavení přívodu chladicí kapaliny teplota prudce klesá;
• Při pokládce podzemních komunikací;
• V sítích zásobování teplou vodou;
• V průmyslu. V podnicích jsou často potrubí přepravující plynná média různého chemického složení a teploty.

Kromě toho se univerzální kompenzátory často nacházejí v konstrukci následujících zařízení:

• Klimatizační zařízení;
• Kompresory;
• Tepelná zařízení;
• Chladicí systémy;
• Pumpy.

Typy dilatačních spár

Dnes je na trhu velké množství různých kompenzátorů. Uveďme mezi nimi hlavní pracovní skupiny:

• Měchy. V této skupině jsou dva typy kompenzátorů: jednovrstvé a dvouvrstvé. Konstrukce tohoto zařízení umožňuje jeho použití v oblasti vibrací, rozpínání vlivem teplotních změn a také při rozbíhavosti os potrubí. Vlnovcové kompenzátory jsou malých rozměrů, velmi praktické a přitom velmi účinné. Nejčastěji se tento typ zařízení používá v prostředí, kde jsou plyny nebo kapaliny dopravovány za vysokých teplot a zároveň se zvýšeným tlakem. Typicky se jedná o plynárenský, ropný a chemický průmysl;
• Čočka. Tento typ kompenzátoru se používá především pro stanovení tuhosti celé konstrukce potrubí. Zařízení také plní funkci udržování normálního provozního tlaku. Modely čoček mohou být vyrobeny buď s tradičním kulatým nebo čtvercovým průřezem. V případě potřeby můžete nainstalovat několik čoček najednou. Použití takových modelů v moderních kotlích je velmi běžné, kde přesně plní úkol kompenzace tlaku;
• Omentální. Název tohoto typu kompenzátoru pochází z ucpávky, která se používá k zajištění těsnosti potrubí pohybujícího se uvnitř. Hlavním úkolem tohoto zařízení je udržovat potrubí v provozním stavu při axiálních pohybech v prostředí s vysokou teplotou. Zařízení musí být pravidelně kontrolováno, protože úniky nejsou v oblastech s takovými zařízeními neobvyklé;
• Pryž. Díky své pružnosti, elasticitě a vysoké odolnosti vůči změnám teplot se tyto modely často používají jako doplňkový prvek uvnitř kompenzátorů jiných typů. Je třeba poznamenat, že pryžové možnosti dobře reagují na jakékoli axiální pohyby a dobře se vyrovnávají s vibracemi. Používá se především při komunikaci s tekutými médii;
• Tkanina. Tyto typy kompenzátorů jsou vyrobeny z husté tkaniny, která neumožňuje průchod vzduchu. Nejčastěji se látková manžeta používá k pohybu agresivních plynů potrubím při vysokých teplotách. Zařízení je navíc velmi odolné vůči UV záření;
• Fluoroplast. Model je schopen pracovat s následky silných vibrací a lineárních výsuvů. Používá se při přepravě kapalných agresivních médií sítí pod vysokým tlakem a při vysokých teplotách.

Vlnovcové kompenzátory se používají v topných systémech. Jsou také rozděleny do několika podtypů v závislosti na způsobu instalace:

• Radiální. Jsou instalovány na dálnicích uspořádaných klikatě, přirozeně vyhlazují ostré oblasti díky posunu v bodech odbočení;
• ve tvaru U. Tyto kompenzátory plní stejné funkce jako radiální. Jejich úkolem je svým designem vyhladit rohy. Při jejich použití je součástí hlavní řady odpad ve tvaru U v určitých intervalech. S jejich pomocí jsou teplotní expanze vyhlazeny;
• Polypropylen. Externě je takové zařízení kus plastové trubky stočené do trubky. Typicky se odrůda používá výhradně v interiéru. Polypropylenová dilatační spára vyvolává pohyb v systému, který eliminuje roztahování nebo smršťování.

Kompenzátory mají velký význam při fungování potrubí různých typů a účelů. Topný systém v tomto případě není výjimkou. Toto jednoduché zařízení eliminuje riziko poškození potrubí zvýšeným tlakem nebo teplotou. Je velmi důležité správně nainstalovat topné potrubí pomocí kompenzátorů, absence těchto částí ohrožuje bezpečnost celé konstrukce.