Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Чтобы понять, как работает сильфонный компенсатор, достаточно представить трубопровод, который удлиняется при нагреве и укорачивается при остывании. Если эти перемещения некуда деть, в трубах и опорах растут напряжения вплоть до разрушения. Сильфонный компенсатор воспринимает их за счёт гибкой гофрированной оболочки — сильфона, который сжимается, растягивается и изгибается, сохраняя герметичность. Ниже разобраны устройство, принцип действия, виды перемещений, типы компенсаторов, основные параметры, расчёт удлинения и правила монтажа.
Сильфонный компенсатор — устройство, состоящее из сильфона (сильфонов) и арматуры, способное поглощать или уравновешивать относительные перемещения соединяемых конструкций и проводить при этом пар, жидкости и газы без потери герметичности. Основная задача — воспринять тепловые и монтажные смещения трубопровода, разгрузив трубы, сварные швы, опоры и присоединённое оборудование.
Свойство допускать относительное движение соединяемых конструкций называют компенсирующей способностью. Компенсаторы применяют на тепловых сетях, паропроводах, технологических трубопроводах, а также для гашения вибрации от насосов и компрессоров и в схемах с сейсмическими нагрузками.
Гибкий элемент — сильфон: тонкостенная гофрированная оболочка из коррозионностойкой стали, работающая как пружина-«гармошка».
Сильфон изготавливают из тонкостенной нержавеющей (коррозионностойкой) стали: заготовку сваривают в цилиндр и формуют на ней кольцевые гофры. Для сочетания гибкости и прочности при давлении стенку часто делают многослойной — тонкие слои дают податливость, а их совокупность держит давление. Кроме гибкого элемента, в конструкцию входят присоединительная и ограничительная арматура.
Из проводимой и окружающей сред между гофрами не должны выпадать и накапливаться твёрдые частицы — они препятствуют перемещению гофров и выводят сильфон из строя.
Принцип прост: при изменении температуры трубопровод меняет длину, и это перемещение передаётся на присоединительные патрубки компенсатора. Гофры сильфона упруго деформируются, поглощая смещение и сохраняя герметичность канала. При нагреве трубы сильфон сжимается, при остывании — растягивается, возвращаясь к исходной длине. Единичный процесс «перемещение и возврат» называют циклом деформации; ресурс сильфона измеряют в числе таких циклов (наработка в циклах).
В зависимости от направления нагрузки сильфон воспринимает три основных вида перемещений:
Каждый сильфон рассчитан на определённое сочетание этих перемещений; превышение допустимого хода ведёт к перенапряжению гофров и сокращению ресурса. Сопротивление силе, необходимой для достижения хода, называют жёсткостью (осевой, сдвиговой, угловой).
По виду воспринимаемых перемещений и конструкции арматуры различают несколько типов.
По способу присоединения компенсаторы выполняют под приварку (наиболее герметичный вариант, применяется на теплосетях), фланцевыми (удобны для демонтажа и обслуживания) и резьбовыми (для малых диаметров).
Сильфонный компенсатор подбирают по диаметру и давлению трубопровода, температуре и виду требуемых перемещений. Для металлических сильфонных компенсаторов водяных тепловых сетей и паропроводов общие технические условия и параметрический ряд устанавливает ГОСТ 32935-2014.
Параметры конкретного изделия — рабочий ход (осевой, сдвиговый, угловой), осевая жёсткость, эффективная площадь — приводятся в паспорте и технических условиях. Номинальное давление PN относится к температуре проводимой среды 20 °C; с ростом температуры допускаемое давление снижается.
Эффективная площадь сильфона — площадь поперечного сечения по среднему диаметру гофров. Именно она определяет распорное усилие от внутреннего давления, которое воспринимают неподвижные опоры и стяжки.
Требуемый компенсирующий ход определяют по тепловому удлинению участка трубопровода между неподвижными опорами:
ΔL = α · L · Δt
α
L
Δt
α ≈ 12·10-6
L = 50 м
Δt = 90 °C
α = 12·10-6
ΔL = 12·10-6 · 50 · 90 ≈ 0,054 м = 54 мм
Внутреннее давление стремится «распрямить» и удлинить сильфон, создавая распорное усилие, которое нагружает неподвижные опоры:
F = Sэф · p
Sэф
p
У осевых компенсаторов без стяжек распорное усилие воспринимают неподвижные опоры — их рассчитывают на полную нагрузку. У сдвиговых и универсальных исполнений со стяжками это усилие замыкается внутри самого устройства.
Правильная расстановка опор и ориентация компенсатора важнее его собственных характеристик: без них компенсатор не выполняет функцию и быстро разрушается.
Гофрированная оболочка-сильфон работает как пружина-«гармошка»: когда труба удлиняется от нагрева, сильфон сжимается, когда остывает — растягивается. Так компенсатор поглощает тепловые и монтажные смещения, сохраняя герметичность трубопровода.
Из гибкого элемента — многослойного гофрированного сильфона из коррозионностойкой стали — и арматуры: присоединительной (патрубки под приварку, фланцы, резьба), направляющего внутреннего экрана, наружного кожуха и ограничительных тяг или шарниров.
Три основных вида: осевые (сжатие-растяжение вдоль оси), сдвиговые (поперечное смещение осей) и угловые (изгиб на угол). Конкретный компенсатор рассчитан на определённое сочетание этих ходов.
Осевой воспринимает перемещения вдоль оси и передаёт распорное усилие давления на неподвижные опоры. Сдвиговый рассчитан на поперечные смещения и снабжён стяжками, которые замыкают распорное усилие внутри устройства, разгружая опоры.
По тепловому удлинению участка между неподвижными опорами: ΔL = α·L·Δt, где α — коэффициент линейного расширения стали, L — длина участка, Δt — перепад температур. Полученное удлинение компенсатор должен воспринять с запасом и нужным числом циклов.
Неподвижные опоры ограничивают участок, чтобы всё удлинение собиралось на компенсаторе, и воспринимают распорное усилие. Направляющие опоры удерживают трубу от перекоса и потери устойчивости, чтобы компенсатор работал строго в расчётном направлении.
Назначенный срок службы по ГОСТ 32935-2014 для компенсаторов тепловых сетей составляет 30 лет, по ГОСТ Р 51571-2000 — 20 лет. Ресурс ограничен также числом циклов деформации, которое зависит от графика работы сети и величины хода.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.