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, уплотняемаяч ерез упор 9, втулки 4 и 8 и кронштейн 5 гайками 3, навинчи­ваемыми на болты 2.

Рис. 1. Сальниковые осевые неразгруженные компенсаторы: а - односторонний сальниковый компенсатор, б - двухсторонний

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.

Технические характеристики осевых неразгруженных односторонних сальниковых компенсаторов с самоуплотняющей набивкой
Габаритные размеры, мм			Компенсирующая способность, мм	Жесткость от трения, кН	Масса, кг
Условный диаметр	Наружный диаметр	Строительная длина
100	400	850	240	14	57
125	420	880	240	17	64
150	520	950	240	40	117
200	580	1040	340	58	187
250	630	1340	340	70	249
300	670	1380	340	82	331
350	720	1420	340	92	375
400	780	1630	450	105	470
500	900	1630	450	195	627
600	1000	1650	450	228	789
700	1090	1650	450	258	963
800	1190	1650	450	292	1150
900	1290	1870	500	362	1402
1000	1390	1880	500	400	1670
1200	1590	1890	500	475	2190
1400	1790	1900	500	550	2872

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 однойоси 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.

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.