Количество сильфонов зависит от величины деформаций, вызванных расширением. Сильфоны должны обеспечивать необходимую гибкость и противостоять периферическому давлению.
Основной областью применения сильфонных компенсаторов являются разные отрасли, связанные с использованием трубопроводов. В оболочке трубопроводов могут возникать напряжения, вызванные многими факторами: внутренние или внешние давления при рабочей температуре, вес трубопровода и транспортируемых материалов, принудительное смещение трубопровода из-за внешних помех, тепловое расширение.
Появляющееся в трубопроводах напряжения зависит от силы, направленной от источника внешних помех, деформаций и гибкости материала трубы. В случае, если уровень напряжений или сил и количества движения превышают предельные значения, необходимо увеличить гибкость трубопровода.
Этого можно достичь за счет изменения общей конструкции трубопровода, использования элементов, имеющих высокую гибкость.
Осевые сильфонные компенсаторы
Осевые сильфонные компенсаторы предназначены для поглощения осевых расширений. Они не изменяют направление потока, для них не требуется дополнительного интервала сборки. Разделение трубопровода на участки помогает предотвратить напряжения, обусловленные действием боковых сил.
Использование сильфонных компенсаторов в трубопроводах позволяет спроектировать свободно смещающиеся участки трубопроводов. Поглощение осевого смещения возможно только при использовании соответствующих направляющих опор, которые достаточно прочны, чтобы противостоять давлению на обоих концах.
Преимущества:
- легко воспринимают смещения, обусловленные расширением;
- отсутствие изменения направления потока;
- минимальная площадь монтажа;
- низкие затраты, связанные с их использованием.
Недостатки:
- использование направляющих опор для труб является обязательным, что может вызвать некоторые технические и экономические проблемы;
- для прямых и длинных трубопроводов может возникнуть необходимость использования большого количества сильфонных компенсаторов;
- все составные части трубопроводов должны быть выровнены по отдельности;
- осевые сильфонные компенсаторы имеют очень ограниченные возможности для пространственного трехмерного смещения;
- там, где давление и размеры трубопровода велики, они не могут гарантировать отсутствие напряженных областей для трубопровода.
Боковые сильфонные компенсаторы
На трубопроводах, где смещения, обусловленные расширением, могут происходить в двух направлениях, последние могут быть поглощены с помощью боковых сильфонных компенсаторов. Двумерные смещения, возникающие в одной и той же плоскости, могут быть поглощены путем применения одномерного бокового сильфонного компенсатора. Этот тип сильфонных компенсаторов способен также поглощать одновременно осевые смещения.
Использование боковых сильфонных компенсаторов позволяет применить более дешевые решения в случаях, где изменения направления трубопровода неизбежны. В случае использования очень длинных трубопроводов один сильфонный компенсатор может и не справиться с возникающими деформациями. В таких случаях лучшим решением может оказаться применение угловых сильфонных компенсаторов.
Преимущества:
- они требуют меньше направляющих опор трубопровода по сравнению с осевыми сильфонными компенсаторами;
- с помощью двух боковых сильфонных компенсаторов могут быть поглощены трехмерные смещения;
- они могут обеспечить решение, которое является более понятным, чем при использовании угловых сильфонных компенсаторов;
- они обеспечивают наличие области, свободной от напряжений, для чувствительных агрегатов, таких как как насосы, компрессоры и турбины, где напряжения, вызванные давлением, высоки.
Недостатки:
- они могут быть использованы только в точках поворота трубопроводов;
- они требуют большего срока изготовления по сравнению с осевыми сильфонными компенсаторами;
- когда они расширяются в одном направлении, это может вызвать сжатие в другом направлении и заставить трубопровод искривиться.
Угловые сильфонные компенсаторы
Угловые сильфонные компенсаторы являются элементами, поглощающими смещения, возникающие в точках изгиба, аналогично боковым сильфонным компенсаторам. Они являются соответствующими элементами, поглощающими смещения, которые возникают в двух или трех направлениях. Они также требуют минимального использования направляющих опор трубопровода, поскольку поглощают все боковые и осевые смещения.
Два угловых сильфонных компенсатора могут работать как один боковой сильфонный компенсатор.
Угловые сильфонные компенсаторы можно разделить на две группы в зависимости от направления смещений – смещения в двух направлениях, смещения во всех направлениях.
Преимущества:
- не требуется направляющей опоры трубопровода, если только длина трубы, которая поглощает деформацию, не очень велика;
- поглощение всех смещений, а расширения возможны вне зависимости от длины трубопровода;
- если система разработана должным образом, то они гарантируют поглощение как расширений, так и обусловленных расширением смещений во всех направлениях во всех плоскостях.
Недостатки:
- они требуют большего срока изготовления по сравнению с осевыми сильфонными компенсаторами;
- они могут быть использованы только в точках поворота трубопроводов.