Сальниковый компенсатор: особенности

Осевые неразгруженные компенсаторы характеризуются большой компенсирующей способностью, но недостаточной гер­метичностью. У всех конструктивных разновидностей имеется пара или несколько пар патрубков разного диаметра, которые попарно входят друг в друга с некоторым зазором, образую­щим камеру. На заре возникновения трубопроводного транс­порта камеру заполняли пенькой, густо смазанной животным салом. Поэтому набивка получила название сальник, а компен­сатор — сальниковый. В дальнейшем совершенствовалась конструкция, изменялся материал набивки и состав смазки, а на­звание осталось прежним.

Современная конструкция осевого неразгруженного сальни­кового компенсатора (рис. 1, а) состоит из корпуса 7, в ко­торый входит патрубок 1 с упорными кольцами 9 и 10. Между корпусом и патрубком расположена набивка 6, уплотняемая

Рис.1 Сальниковые осевые неразгруженные компенсаторы: а - односторонний сальниковый компенсатор, б - двухсторонний через упор 9, втулки 4 и 8 и кронштейн 5 гайками 3, навинчи­ваемыми на болты 2.

Компенсатор сальниковый соединяется с трубопроводом стыковым свар­ным швом, для чего корпус имеет сужение, обеспечивающее переход от большего диаметра к меньшему, а кромки пат­рубка— скосы по углам 30°. Головки болтов 2 выполнены Т-об­разными плоскими, что позволяет их заводить в пазы крон­штейнов 5 и без проворачивания затягивать набивку.

Размеры сальниковой камеры, куда помещается набивка, характеризуются высотой hк и толщиной Sк. Толщина камеры выбирается обычно по толщине стандартного шнура, а вы­сота— по рабочему давлению, чем выше давление, тем больше высота камеры. Наименьшая высота камеры принимается та­кой, чтобы в нее укладывалось не менее шести колец набивки.

Герметичность сальникового компенсатора создается в результате уплотнения набивки. Первоначально ее уплотняют путем затяжки болтов, но во время эксплуатации часть набивки выгорает и истирается, поэтому болты нужно регулярно подтягивать. В настоящее время разработана кон­струкция компенсатора с самоуплотняющей набивкой. У нее между фланцем втулки 4 и гайками 3 установлены сжатые цилиндрические пружины. Сила сжатых пружин давит на втулку и уплотняет набивку.

В обычных односторонних сальниковых компенсаторах затяжка от руки одного болта создает давление порядка 3 кН. Пружина для уплотнения набивки вы­брана с учетом силы трения, возникающей между втулкой и болтами, со следующими характеристиками:

Максимальное усилие сжатия - 5,2 кН

Осадка при затяжке - 70 мм

Наружный диаметр пружины - 80 мм

Диаметр прутка - 12 мм

Высота пружины в свободном состоянии - 206 мм

Число витков - 11

Масса - 2,1 кг

Для уменьшения габаритов компенсатора с самоуплотняющей набивкой зазор между патрубками и пружинами принят не более 10 мм. При таком небольшом зазоре пружины нагреваются, что следует учитывать при вы­боре материала. Рекомендуется при рабочей температуре до 300°С приме­нять сталь 60С2, а при более высокой — сталь 50ХФА.

Чтобы увеличить компенсирующую способность, разрабо­тана конструкция двухстороннего сальникового компенсатора (рис. 1,6), у которой два патрубка 1 и 3 входят в один корпус 2. Каждый патрубок имеет свою сальниковую камеру.

Неразгруженныевиды изготовляют по типовому проекту и устанавливают в камерах подземных тепловых сетей. Техническая характеристика односторонних компенсаторов приведена в таблице.

Осевые разгруженные компенсаторы. В них, как и в сильфонных, сила, создаваемая давлением транспортируемого про­дукта, уравновешена. На рис. 2, а изображен самый простой по конструкции разгруженный компенсатор, состоящий из кор­пуса с ответвлениями 13, в который входят два патрубка 9 и 18 с одинаковым диаметром. Для герметизации между корпусом и патрубками предусмотрена набивка 8 и 14, уплот­няемая болтами 7 и 17 через втулки 5 и 16 и кронштейны 6 и 15, укрепленные жестко на корпусе. Левый патрубок 9 с за­глушкой 3 через тягу 11, палец 10 и скобу 12 связан с правым 18, а горловины корпуса 13 соединены перепускными трубами 4 с патрубком 1, на конце которого также предусмотрена за­глушка 2.

Компенсатор сальниковый работает следующим образом. Концевые пат­рубки 1 и 18 привариваются к трубопроводу, концы которого закреплены в неподвижных опорах. При подаче транспортиру­емого продукта в трубопровод насосом создается давление, и в компенсаторе возникает распорная сила. Поскольку эффективная площадь патрубков 9 и 18 одинакова (их диаметры равны), а сила от давления в патрубке 9 направлена в проти­воположную сторону относительно силы в патрубке 18, эти силы через тягу 11 друг друга уравновесят и не будут переда­ваться на неподвижные опоры трубопровода.

Техническая характеристика осевых неразгруженных односторонних сальниковых компенсаторов с самоуплотняющей набивкой

Примечание. Компенсаторы рассчитаны на условное давление Py менее 2,5МПа.

Описанная конструкция имеет значительное гидродинами­ческое сопротивление, поэтому применяется при небольших ско­ростях транспортируемого продукта. В других случаях следует устанавливать компенсатор с кольцевой уравновешивающей камерой (рис. 2,б). У него на корпусе 1 установлена камера 14, образованная двумя обечайками и заглушкой 6 и связанная тягой 4 с патрубком 20 через кронштейны 5 и 27 и гайки 22.

Корпус 1 выполнен перфорированным, что обеспечивает по­ступление транспортируемого продукта в полость камеры 14. Для герметизации компенсатора к корпусу 1 через заглушку 15 приварена обечайка 12, а зазор между камерой 14, обечай­кой 12 и корпусом 1 заполнен набивкой 11 и 13, уплотняемой втулками 3 и 7 через кронштейны 8 и 9 с помощью болтов 2 и 10. Патрубок 20 входит в полость корпуса 1, при этом гер­метичность их соединения обеспечивается набивкой 16, уплот­няемой болтами 18 через втулку 19 и кронштейн 17.

При работе компенсатора совместно с трубопроводом транспортируемый продукт проникает в полость кольцевой камеры и создает там давление, равное давлению в полости трубопровода. Распорная сила, возникающая в полости корпуса и камеры, стремится вытолкнуть патрубок 20 вправо, а камеру 14 влево, т. е. в противоположную сторону. При равенстве эффек­тивной площади патрубка и камеры силы уравновесятся, так как эти две детали связаны между собой тягой 4. В этом случае концевые опоры трубо­провода будут разгружены от рассматриваемых сил.

Рис.2 Сальниковые осевые разгруженные компенсаторы: а - с двумя сальниками, б - с тремя сальниками, в - с четырьмя сальниками.

Компенсатор с корпусом 5 в виде крестовины (рис. 2, б) устанавливается вместо отвода на изгибе трубопровода. Он имеет четыре попарно расположенных на одной оси патрубка 1, 12, 13 и 16, которые через скобы 7, 11 и перемычки 9, 15 соединены между собой тягами 8 и! 10, при этом концы патруб­ков 12 и 16 закрыты заглушками 14 и 17.

Рис. 3 Сальниковые угловые компенсаторы: а - с одним сальником, б - с тремя

Все патрубки входят в корпус 5, герметичность которого под­держивается набивкой 5, уплотняемой втулкой 2 болтами 3 через кронштейны 4.В такой конструкции сила выталкивания патрубка 1 уравновешивается силой, образуемой давлением на заглушку 14 патрубка 12, а сила выталкивания патрубка 13 — силой, обра­зуемой давлением на заглушку 17 патрубка 16.

Угловые обеспечивают изгиб трубопровода и являются герметичными шарнирами. Бывают одинарные и сдвоенные. Одинарный компенсатор (рис. 3, а) состоит из патрубка 1, входящего в корпус 9. На внешней поверхности патрубка установлено сферическое кольцо 8, между поверхно­стями которого и корпусом расположена набивка 6. Она уплот­няется болтами 3 через кронштейн 4 и крышку 2 между коль­цами 5 и 7. Для повышения герметичности на патрубок 1 уста­новлено лабиринтное уп­лотнение в виде колец 10 и направляющий ко­нус 11.

Описанная конструк­ция возмещает длину трубопровода путем уг­лового смещения оси патрубка 1 относительно оси корпуса 9. В этом случае набивка 6 сколь­зит по поверхности сфе­рического кольца 8, тем самым осуществляется изгиб трубопровода без потери герметичности.

Сдвоенная конструк­ция углового компенса­тора объединяет два одинарных и один осе­вой неразгруженный (рис. 3,б). Одинарные расположены по торцам и связаны между собой патрубками 1 и 7, входящими друг в друга с за­зором, заполненным кольцевой набивкой 3. Для ее уплотнения болтами 4 на патрубок 1 установлен кронштейн 5, а на патру­бок 7 одета втулка 6, которая может перемещаться вдоль оси компенсатора.

Такая конструкция универсальна, так как она может возмещать длину трубопровода при перемещениях в трех направлениях: осевом, поперечном и под углом.

Поворотный компенсатор возмещает длину трубопровода путем поворота одного патрубка относительно другого вокруг общей оси (рис. 4). Корпус 2 имеет конусный раструб, а патрубок 11, входящий в корпус, состоит из двух сваренных встык конусных оболочек. На поверхности патрубка, входящего в раструб корпуса, лентами 4 и винтами 3  закреплена пластина 5, изготовленная из фторопласта-4.

Герметичность подвижного соединения патрубка с корпусом создается поджатием болтов 7, которые через кронштейн, со­
стоящий из скобы 8 и ребер 9 и 10 и укрепленный жестко на патрубке, давят на прилив 6 и прижимают внутреннюю поверх­ность корпуса к пластине 5. В полости компенсатора установ­лена защитная обечайка 1. Она снижает гидродинамическое со­противление.