Для начала что такое компенсатор. Компенсатор это некое технологическое устройство, позволяющее воспринимать и компенсировать перемещения, температурные деформации, вибрации, смещения в различных углах плоскости.
Человек столкнулся с компенсаторами, когда в его обиходе стали активно применяться трубопроводы разных типов. Компенсаторы появилась в одно время с появлением первых трубопроводов для перемещения различных сред, в частности воды (самый простой пример). Эти устройства должны были компенсировать расширения трубопроводов при работе (температурные), компенсировать вибрационные нагрузки, скоординировать соостность между трубами. Применение компенсаторов на различных типах устройств обусловлено необходимостью избежать, стабилизировать, либо свести к минимуму возникновение нежелательных факторов, возникающих в результате воздействия окружающей или проводимой среды, а также в результате работы самого устройства. Такими факторами могут быть напряжения в металле, опорах трубопровода и пр.
В зависимости от рабочих параметров эксплуатации и среды применяют следующие виды компенсационных устройств:
- Сильфонные компенсаторы – обычно так где высокое давление, сложные параметры среды, отрицательные температуры для установки;
- Тканевые компенсаторы – часто применяются на газоходах, системах вентиляции;
- Резиновыеы компенсаторы – обычно используются на жидких средах, на насосных;
- Фторопластовые компенсаторы – для агрессивных сред;
- Линзовые компенсаторы – старый тип, используют как часть системы например,
- Сальниковые компенсаторы – часто используются по старым ТУ и нормам, современный тип сильфонные заменяют их;
- Сильфонные шланги, гибкие рукава – там где нужны длинные гибкие соединения, применяются для обвязки печей, емкостей, реакторов, двигателей, колонн, насосов и тп.
Основными параметрами для выбора компенсатора являются:
- температура проходящей среды
- давление внутри трубопровода
- агрегатное состояние перемещаемой среды
- место установки, температура окружающей среды
- тип соединения с трубой
Сначала человек применял компенсаторы в виде изменения конструкции трубы – делая ее извилистой. Такие типы Z и П образные конструкции компенсационных устройств. Человек пытался изучить как меняются нагрузки на трубопроводы при изменении конструкции. Такие изменения труб приводили к высоким капитальным затратам и не эффективно работали.
Один из создателей компенсаторов был немецкий инженер Хенрих Витценманн.
Долгое время он работал в торговой компании своего дяди, но в 1854 году начал собственный бизнес, открыв ювелирный завод, который выпускал цепочки, запонки, браслеты. В 1869 году, вместе со своим партнером и изобретателем Эженом Лепелетье, он спроектировал и затем построил машину для изготовления цепочек, что позволило значительно увеличить производительность завода и открыть в 1877 году еще одно предприятие в Париже для расширения бизнеса.
Однажды изобретатель обратил внимание на то, что резиновый шланг, которым поливают дорогу от пыли, имеет по периметру протечки, трещины. Хенрих задумался над созданием более прочного шланга, который противостоит нагрузкам на него при движении транспорта, окружающей среды. Он подключил к этому своего партнера Лепелетье. После долгих опытов и исследований инженеры создали металлорукав (металлизированный шланг), который, с некоторыми изменениями, широко используется и в наше время.
4 августа 1885 года изобретение было запатентовано в Германии.
В 1889 году началось промышленное производство металлорукавов разных типов.
Именно рукав стал основой для создания первого компенсатора, который появился на свет, усилиями Хенриха Витценманна, уже в начале 20-го века.
В процессе развития исследований и технологий, появилось достаточно много его вариантов. Одним вариантом сильфонного шланга является сильфонный компенсатор.
Основой сильфонного компенсатора является металлическая гофра, которая сохраняет свою прочность при значительных перепадах температуры и существенных изгибающих либо поперечных нагрузках, таким образом, компенсируя изменения в трубопроводе, сохраняя его целостность.
Первые модели сильфонных компенсаторов имели один слой толщиной до 10-15 мм. В качестве материала изготовления выступала чистая сталь и ее сплавы. Такие изделия были способны компенсировать только осевые смещения, при этом они были достаточно тяжелы, громоздки и вызывали огромные реакционные силы.
Прошло много времени с тех пор. Сильфонные компенсаторы за десятилетия модернизировались и теперь представляют собой компактный гибкий элемент, изготовленный из нержавеющей стали разных типов.
Современные сильфонные компенсаторы имеют несколько разновидностей. Сейчас осуществляется производство как однослойных, так и многослойных компенсаторов. Изготовление многослойных изделий решило проблему соотношения толщины материала и гибкости сильфона. В зависимости от назначения, типа вибраций и давления определяется толщина и количество витков на сильфоне (сильфонной гофре).
Способность компенсировать механические и температурные расширения и вибрации, возникающие в процессе эксплуатации трубопроводных систем, зависит непосредственно от гибкости сильфона. Для достижения наибольшей гибкости компенсатора, гофра изготавливается из довольно тонкого материала. Однако следует учитывать, что чем толще стенка сильфона, тем дольше срок службы сильфонного компенсатора и тем более он надежный.
Часть сильфонных компенсаторов изготавливаются с наружным защитным кожухом, позволяющим предотвратить механические повреждения сильфона и попадание инородных частиц в устройство. Такие компенсаторы применяются на теплосетях. Компенсаторы могут иметь различное присоединение к трубопроводу, например, патрубки под приварку или фланцы.
В настоящее время в России сильфонные (металлические) компенсаторы являются одними из самых распространенных компенсирующих устройств, применяющихся на технологических трубопроводах.
Смотрите видео с примерами самых больших компенсаторов в мире:
Подписывайтесь на наш канал:
Заходите на наши сайты ТИ-СИСТЕМС.
Будет признательный за отметку !