RU2221188C2

RU2221188C2 - Elbow branch pipe-bend

Info

Publication number: RU2221188C2
Application number: RU2001120617/06A
Authority: RU
Inventors: А.С. Голиков; В.Г. Ксензов
Priority date: 2001-07-23
Filing date: 2001-07-23
Publication date: 2004-01-10

Abstract

FIELD: construction. SUBSTANCE: invention can be used in laying pipelines. Proposed elbow branch pipe-bend contains branch pipes with flanges, housing made in form of reinforced shells of diaphragms, pressure rings, shaped elbow and fireproof hood. Flanged branch pipes are furnished with conical inserts. Axis of cone is displaced relative to center of arrangement of elastic reinforced shells forming toroidal shock- absorbing member filled with gas-and-liquid mixture under pressure. Thin fireproof hood is lined from inside with heat-insulating material. Housing accommodates shaped elbow with wing system containing horizontal and two vertical plates connected to each other. Horizontal plates are curved parallel to elbow axis. Mathematical dependences describing their arrangement are given in description of invention. EFFECT: improved operation reliability of system. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к трубопроводной технике и может быть использовано в качестве компенсатора в различных трубопроводах, например в магистральных нефтепроводах, водоводах, а также в судовых и других специальных трубопроводных системах. The invention relates to pipeline technology and can be used as a compensator in various pipelines, for example, in trunk pipelines, water pipelines, as well as in ship and other special pipeline systems.

Известен компенсатор (патент РФ 2109199, кл. F 16 L 51/02), содержащий патрубки с фланцами, корпус, состоящий, по меньшей мере, из двух коаксиально расположенных труб, торцы которых попарно соединены посредством мембран, выполненных в виде армированных оболочек, имеющих форму полутора, прижимные и съемные кольца, профилированное колено с устройством стабилизации потока среды и огнестойкий кожух на внешней трубе. A known compensator (RF patent 2109199, class F 16 L 51/02), comprising nozzles with flanges, a housing consisting of at least two coaxially located pipes, the ends of which are paired by means of membranes made in the form of reinforced shells having one and a half form, clamping and removable rings, a profiled elbow with a device for stabilizing the flow of the medium and a fireproof casing on the outer pipe.

Недостатком известного компенсатора является то, что он имеет высокую металлоемкость и небольшой эксплуатационный ресурс. A disadvantage of the known compensator is that it has a high metal consumption and a small operational resource.

Задача, решаемая изобретением - снижение металлоемкости, упрощение сборки-разборки и увеличение эксплуатационного ресурса при сохранении высоких значений компенсируемых статических и динамических перемещений в условиях избыточного давления рабочей среды и постоянного вибрационного воздействия. The problem solved by the invention is to reduce the metal consumption, simplify the assembly-disassembly and increase the operating life while maintaining high values of compensated static and dynamic movements under conditions of excessive pressure of the working medium and constant vibration exposure.

Сущность изобретения заключается в том, что угловой патрубок-компенсатор содержит разгрузочный фланец специальной формы с уплотнением в виде эластичной армированной оболочки, закрепляемой прижимным кольцом, соединенный через разгрузочные тяги с фланцем специальной формы на цилиндрическом входном патрубке, который посредством мембраны в виде эластичной армированной оболочки, закрепляемой прижимным кольцом, соединен с промежуточным фланцем специальной формы, который посредством других мембран, закрепляемых прижимным кольцом и коротких разгрузочных тяг соединен с корпусом, при этом мембраны образуют торроидальный амортизирующий элемент, представляющий собой замкнутую герметичную полость из эластичных армированных оболочек, заполненную газожидкостной смесью под определенным давлением, а корпус выполнен в сфероконической форме с цилиндрическим выходным патрубком, с облегченным огнестойким кожухом, закрепленным снаружи и профилированным коленом, закрепленным внутри с установленной в нем определенным образом рассчитанной крыльевой системой. The essence of the invention lies in the fact that the corner pipe-compensator contains a discharge flange of a special form with a seal in the form of an elastic reinforced shell, fixed by a clamping ring, connected through discharge rods to a flange of a special form on a cylindrical inlet pipe, which through a membrane in the form of an elastic reinforced shell, fixed by a clamping ring, connected to an intermediate flange of a special form, which, by means of other membranes, fixed by a clamping ring and short of these unloading rods is connected to the casing, while the membranes form a torroidal shock-absorbing element, which is a closed sealed cavity of elastic reinforced shells filled with a gas-liquid mixture under a certain pressure, and the casing is made in a spherical shape with a cylindrical outlet pipe, with a lightweight fireproof casing mounted on the outside and a profiled elbow fixed inside with a wing system installed in a certain way.

Выполнение корпуса в сфероконической форме со смещением центра сферы и оси конуса относительно центра размещения эластичных армированных оболочек на величину - h, определяемую опытно-расчетным путем, применение разгрузочных тяг, фланца входного патрубка, промежуточного и разгрузочного фланцев с коническими вставками, имеющими аналогично смещенную ось, позволяет равномерно распределять возникающие нагрузки. The implementation of the body in a spherical shape with a displacement of the center of the sphere and the axis of the cone relative to the center of placement of elastic reinforced shells by an amount - h, determined experimentally, using unloading rods, inlet flange, intermediate and unloading flanges with conical inserts having a similarly offset axis, allows you to evenly distribute emerging loads.

Применение амортизирующего элемента в виде эластичных армированных оболочек, образующих замкнутую герметичную полость торроидальной формы, заполненную газожидкостной смесью под определенным давлением, обеспечивает плавную компенсацию значительных статических и динамических перемещений во всех направлениях. The use of a shock-absorbing element in the form of elastic reinforced shells forming a closed sealed cavity of a torroid shape filled with a gas-liquid mixture under a certain pressure provides smooth compensation of significant static and dynamic movements in all directions.

Применение прижимных колец для закрепления всех эластичных армированных оболочек позволяет производить их замену и ремонт углового патрубка-компенсатора без его демонтажа с трубопровода. The use of clamping rings for fixing all elastic reinforced shells allows for their replacement and repair of the angular expansion joint without dismantling it from the pipeline.

Выполнение профилированного колена, содержащего крыльевую систему, состоящую из двух горизонтальных и, по меньшей мере, из двух вертикальных скрепленных между собой пластин, при этом горизонтальные пластины изгибаются параллельно оси колена, причем, первая пластина располагаются от внутренней стенки на расстоянии

а вторая - на расстоянии

где l₁ - расстояние от внутренней стенки колена до первой пластины;
l₂ - расстояние от внутренней стенки колена до второй пластины;
R - радиус внешней стенки колена;
r - радиус внутренней стенки колена,
а вертикальные пластины делят образованный горизонтальными пластинами канал на каналы с равной площадью проходного сечения, позволяет эффективно выравнивать и стабилизировать поток, снижая при этом гидравлическое сопротивление и силовое воздействие потока на корпус.The implementation of a profiled elbow containing a wing system consisting of two horizontal and at least two vertical plates fastened together, while the horizontal plates are bent parallel to the axis of the knee, moreover, the first plate is located at a distance from the inner wall

and the second is in the distance

where l ₁ is the distance from the inner wall of the knee to the first plate;
l ₂ is the distance from the inner wall of the knee to the second plate;
R is the radius of the outer wall of the knee;
r is the radius of the inner wall of the knee,
and vertical plates divide the channel formed by horizontal plates into channels with an equal flow area, it allows you to effectively equalize and stabilize the flow, while reducing hydraulic resistance and the force of the flow on the body.

Применение снаружи на фланцах и корпусе тонкого отстоящего от конструкций огнестойкого кожуха, облицованного изнутри термостойким, теплоизоляционным материалом, позволяет обеспечить пожаростойкость при невысокой металлоемкости. The use on the outside of the flanges and the body of a thin fire-resistant casing spaced from the structures, lined with heat-resistant, heat-insulating material from the inside, allows for fire resistance at low metal consumption.

На фиг. 1 изображен разрез углового патрубка-компенсатора. In FIG. 1 shows a section through a corner pipe-compensator.

На фиг. 2 - вид А и разрез Б-Б на фиг. 1. In FIG. 2 - view A and section BB in FIG. 1.

Угловой патрубок-компенсатор содержит входной патрубок с фланцем 1, разгрузочные тяги 2, торроидальный амортизирующий элемент 3, промежуточный фланец 4, мембрану 5, короткие разгрузочные тяги 6, корпус 7, профилированное колено 8, крыльевую систему 9, уплотнение 10, прижимное кольцо 11, разгрузочный фланец 12, выходной патрубок 13, огнестойкий кожух 14. The angular expansion joint includes an inlet with a flange 1, discharge rods 2, a torroid shock absorber 3, an intermediate flange 4, a membrane 5, short discharge rods 6, a housing 7, a profiled elbow 8, a wing system 9, a seal 10, a pressure ring 11, discharge flange 12, outlet pipe 13, fireproof casing 14.

Угловой патрубок-компенсатор работает следующим образом. The angular pipe compensator works as follows.

Посредством фланцевых соединений угловой патрубок-компенсатор устанавливается в трубопровод, в торроидальном амортизирующем элементе, заполненном газожидкостной смесью, создается давление, пропорциональное рабочему давлению в трубопроводе, с учетом разности жесткости эластичных армированных оболочек и массы промежуточного фланца. При создании в трубопроводе избыточного рабочего давления разгрузочный фланец 12 и промежуточный фланец 4 сдвигаются, деформируя эластичные армированные оболочки мембраны 5 и уплотнения 10, и при этом натягивают разгрузочные тяги 2 и 6, которые удерживают все остальные детали относительно выходного патрубка 13 в заданном положении. Возникающие в процессе эксплуатации в трубопроводе вибрация, статические и динамические перемещения, передаются через входной патрубок с фланцем 1 на торроидальный амортизирующий элемент 3, где частично гасятся, перед тем как переместить промежуточный фланец 4, который, в свою очередь, передает перемещения на эластичную армированную оболочку мембраны 5, где они снова гасятся, перед тем как воздействовать на корпус 7. Силовое воздействие потока рабочей среды на корпус эффективно снижается за счет выравнивания и стабилизации поля скоростей крыльевой системой 9, поток при этом становится безотрывным и достаточно равномерным, что приводит также к снижению гидравлического сопротивления. Форма фланцев 1, 4, 12 рассчитана таким образом, что силовое воздействие передается на все тяги равномерно, что позволяет унифицировать применяемый крепеж. Конструкция корпуса 7 позволяет в два раза уменьшить концентрацию напряжений в месте соединения с выходным патрубком 13 и деформацию самого корпуса от воздействия избыточного давления рабочей среды, что позволяет отказаться от установки ребер жесткости в месте сопряжения корпуса с выходным патрубком и снизить его металлоемкость. Through flange connections, an angular compensator pipe is installed in the pipeline, in a toroidal shock-absorbing element filled with a gas-liquid mixture, pressure is created proportional to the working pressure in the pipeline, taking into account the difference in stiffness of the elastic reinforced shells and the mass of the intermediate flange. When excessive working pressure is created in the pipeline, the unloading flange 12 and the intermediate flange 4 are shifted, deforming the elastic reinforced shells of the membrane 5 and seals 10, and at the same time, the unloading rods 2 and 6 are tensioned, which hold all other parts relative to the outlet pipe 13 in a predetermined position. The vibration, static and dynamic movements that occur during operation in the pipeline are transmitted through the inlet pipe with flange 1 to the toroidal shock-absorbing element 3, where they are partially extinguished before moving the intermediate flange 4, which, in turn, transfers the movements to an elastic reinforced shell membranes 5, where they are quenched again before acting on the housing 7. The force of the working fluid flow on the housing is effectively reduced due to the alignment and stabilization of the velocity field wing system 9, the flow at the same time becomes continuous and fairly uniform, which also leads to a decrease in hydraulic resistance. The shape of the flanges 1, 4, 12 is designed in such a way that the force is transmitted to all traction evenly, which allows to unify the used fasteners. The design of the housing 7 allows you to halve the concentration of stresses at the junction with the outlet pipe 13 and the deformation of the housing itself from exposure to excessive pressure of the working medium, which eliminates the need to install stiffeners at the interface between the housing and the outlet pipe and reduce its metal consumption.

Предлагаемая конструкция углового патрубка-компенсатора позволяет компенсировать значительные статические и динамические перемещения, уменьшить концентрацию возникающих напряжений, снизить металлоемкость и унифицировать применяемый крепеж, повысить прочностные характеристики и надежность, увеличить эксплуатационный ресурс в условиях избыточного давления рабочей среды, значительных статических и динамических перемещений и постоянного вибрационного воздействия и, при этом, обеспечивает ремонтопригодность, пожаростойкость, а также снижение гидравлического сопротивления. The proposed design of the angular compensator nozzle allows you to compensate for significant static and dynamic movements, reduce the concentration of emerging stresses, reduce metal consumption and unify the fasteners used, increase strength characteristics and reliability, increase the operating life under conditions of overpressure of the working medium, significant static and dynamic movements and constant vibration impact and, at the same time, provides maintainability, fire resistance, and that the drag reduction.

Claims

An angular compensating nozzle containing nozzles with flanges, a housing, membranes made in the form of reinforced shells, pressure rings, a profiled elbow and a fireproof casing, characterized in that the nozzles with flanges have conical inserts, with a shift of the cone axis by an amount h, relative to the center placement of elastic reinforced shells fixed outside by clamping rings and forming a torroidal shock-absorbing element filled with a gas-liquid mixture in which pressure is created proportional to the working the pressure in the pipeline, taking into account the difference in stiffness of the elastic reinforced shells and the mass of the intermediate flange, and the unloading rods associated with the casing of a spherical shape, with the center of the sphere and the axis of the cone offset from the center of the elastic reinforced shells by the same value of h, while thin, spaced from the structures, a fire-resistant casing, lined with heat-resistant heat-insulating material from the inside, is mounted on the flanges and the casing, and a profiled elbow containing a wing is installed inside the casing system consisting of two horizontal, and at least two vertical plates attached to one another, wherein the horizontal plate bent parallel to the knee axis, said first plate extends from the inner wall at a distance

and the second is in the distance

where l ₁ is the distance from the inner wall of the knee to the first plate;

l ₂ is the distance from the inner wall of the knee to the second plate;

R is the radius of the outer wall of the knee;

r is the radius of the inner wall of the knee,

and vertical plates at the same time divide the channel formed by horizontal plates into channels with an equal passage area.