Сильфонные уплотнения

Компенсаторы типа «лира» (рис. 255, 1 — 3) имеют большие размеры. Более компактны линзовые (4—9) и особенно сильфонные компенсаторы (/0-15).

(например, в тепловых сетях) устанавливают сальниковые компенсаторы. По форме гофр различают линзовые, волнистые и сильфонные компенсаторы (рис. 81). На компенсаторах предусматривается установка натяжных устройств для холодной растяжки и кожухов для защиты от повреждений и нанесения тепловой изоляции.

(например, в тепловых сетях! устанавливают сальниковые компенсаторы. По форме гофр различают линзовые, волнистые и сильфонные компенсаторы (рис. 81). На компенсаторах предусматривается установка натяжных устройств для холодной растяжки и кожухов для защиты от повреждений и нанесения тепловой изоляции.

С развитием химической и нефтяной промышленности, энергетического аппаратостроения, а также других отраслей возникла необходимость разработки новых компенсирующих устройств температурных расширений трубопроводов, одним из современных видов которых являются сильфонные компенсаторы [112].

В процессе эксплуатации сильфонные компенсаторы в зависимости от особенностей технологического процесса испытывают от нескольких сот до тысяч циклов нагружения (до Ю4). При исследовании сопротивления материала циклическому деформированию и разрушению нагрузки и деформации выбирались исходя из указанного диапазона чисел циклов нагружения.

Как известно, сильфонные компенсаторы в настоящее время обычно изготавливают методами пластического формоизменения

Сильфонные компенсаторы, применяемые в качестве компенсирующих устройств, в ряде случаев работают в тяжелых условиях действия высоких температур, а также механического на-гружения за счет температурного расширения прилегающих участков трубопроводов. При этом в ряде высоконагруженных точек сильфона могут возникать упругопластические деформации, а при наличии длительных выдержек под нагрузкой — и деформации ползучести. Кроме указанных, добавляются деформации, появляющиеся за счет давления жидкости или газа, проходящих через оболочку компенсатора. В процессе эксплуатации нагружение имеет выраженную периодичность.

Как сосуды внутреннего давления, так и сильфонные компенсаторы работают в условиях повторного приложения нагрузок, вызванных пульсациями давления у сосудов и наличием циклических перемещений у сильфонных компенсаторов. Для сильфонных компенсаторов нагружение характеризуется заданной амплитудой перемещений при обычно постоянном внутреннем давлении (влиянием эксплуатационных сбросов давления можно пренебречь ввиду сравнительно невысокой напряженности компенсаторов от давления) и условиями, близкими деформированию с заданной нагрузкой, для сосудов давления. Испытание этих контрастных по характеру нагружения натурных объектов позволяет рассмотреть особенности кинетики напряженного состояния и разрушения, в связи с типом внешних силовых факторов при малоцикловом нагружении.

В практике используются сильфонные компенсаторы для труб с условными диаметрами до 1000 мм и выше на давление до 50 кгс!см?. Имеются сильфонные, компенсаторы на давление свыше 100 кгс/см2; в этом случае они изготовляются многослойными.

Условия эксплуатации и конструктивные особенности. В машинах и конструкциях различного назначения широко применяют компенсирующие устройства, выполняемые часто в виде тонкостенных осе-симметричных гофрированных оболочек вращения. Компенсаторы предназначены для уменьшения внутренних усилий в трубопроводах, обусловленных различными перемещениями (при сжатии-растяжении, изгибе, параллельном сдвиге торцов и др.), температурных напряжений и остаточных напряжений, возникающих при монтаже. Наиболее распространены компенсаторы с высокой компенсирующей способностью, выполненные с гибким металлическим элементом в виде силь-фона: металлорукава и сильфонные компенсаторы.

Компенсаторы типа «лира» (рис. 255, 1—3) имеют большие размеры. Более компактны линзовые (4-9) и особенно сильфонные компенсаторы (10-IS).

Сильфонные уплотнения широко используются в специальной арматуре. Здесь отметим лишь особенности их работы при уплотнении жидкого металла, которые определяются относительной хрупкостью тонких стенок сильфона и возможностью их легкого разрушения при попадании между гофрами при сжатии сильфона твердых частиц застывшего металла. Поэтому работа с сильфонными клапанами требует знания и учета специфики жидко металлической рабочей среды при монтаже и эксплуатации. Например, клапан следует устанавливать в таком положении, чтобы сильфон мог полностью очиститься от жидкого металла под действием силы тяжести. Необходимо соблюдать осторожность при очистке вентиля, чтобы не повредить сильфон. Нельзя работать с холодным клана-

ном, так как на сильфоне могло остаться некоторое количество застывшего натрия. Наибольшее применение сильфонные уплотнения нашли в небольших клапанах. В крупной арматуре, где ход рабочего органа велик, иногда устанавливают по два, три сильфона и более, соединенных последовательно, что, однако, приводит к усложнению конструкции, а следовательно, к снижению ее надежности.

Сильфонные уплотнения 12 — 687; Число оборотов — Зависимость от холодопроиз-водительности 12 — 685

— Валы — Сильфонные уплотнения 12 — 669

а — пароперегреватель; б — экономайзер; в — промежуточный пароперегреватель; / —водородные детекторы; 2 — сильфонные уплотнения; 3 — дренажные патрубки; 4 — U-образные трубы; 5 —патрубок для сброса продуктов реакции; 6 —патрубки для сброса продуктов реакции по входному и выходному трактам натрия; 7 — защитные чехловые трубы; 8, 9 — уровнемеры натрия по выходному и входному трактам; 10 — трубная доска с коллекторами

одновременно использован и в качестве пружины для создания уплотняющего усилия в осевом направлении, чтобы обеспечить плотный контакт торцовых поверхностей. В некоторых конструкциях уплотнений осевое усилие создается совместным действием сильфонаидополнительнойцилиндрическойвитойпружины(фиг. 1). Сильфон заменяет уплотнительные элементы из органических материалов в осевом механическом уплотнении, которое предназначено для работы в условиях высоких температур и давлений. В других уплотнениях создание уплотняющего усилия обеспечивается применением одних лишь сильфонов (фиг. 2). Неподвижное сильфонное уплотнение спроектировано под запрессовку по наружному диаметру. Уштотнительная поверхность находится в соприкосновении с подвижным уплотнительным кольцом. Сильфон создает уплотняющее усилие, прижимая поверхности друг к другу. Сильфонные уплотнения могут быть выполнены таким образом, что величина контактных давлений на торцовых уплотни-тельных поверхностях будет зависеть от рабочего давления уплотняемой среды. Этого легко добиться надлежащим размещением торцовых поверхностей относительно эффективного диаметра сильфона (фиг. 3). Эффективный диаметр сильфона приблизительно

Сильфонные уплотнения могут применяться в более широком диапазоне температур, чем принятый для обычных торцовых уплотнений и равный —55° + 260° С. Максимальный диапазон рабочих температур металлических сильфонов заключен между температурами —240° и +650° С.

Следует избегать применения сильфонов с частотой собственных колебаний, не превышающей основную частоту вынужденной вибрации агрегата, в котором установлено уплотнение. В большинстве машин и устройств при запуске частота вибрации возрастает от нуля до максимального значения на рабочем режиме. Поэтому сильфонные уплотнения обычно конструируются таким образом, чтобы частота их собственных колебаний лежала выше частоты вынужденных колебаний на рабочем режиме.

Срок службы сильфонного уплотнения оценивают с двух точек зрения: общий срок службы сильфона, включая хранение и длительность работы уплотнения. Длительность работы торцовых уплотнений с металлическими сильфонами выше, чем у обычных конструкций с органическими уплотнительными элементами. Срок хранения сильфона на складе практически не ограничен. Длительность эксплуатации уплотнения зависит от конструкции и материалов. Естественно, что в условиях повышенных температур, давлений и больших скоростей скольжения длительность работы сильфонного уплотнения сократится. Металлические сильфонные уплотнения применяются, как правило, в особо тяжелых условиях.

Влияние рабочего давления. Пуски и остановки машин, в которых установлены сильфонные уплотнения, могут приводить к изменению давления, воздействующего на сильфон. Если максимальное давление невелико, то можно пренебречь его изменением.

Торцовые сильфонные уплотнения (Justus В. Stevens)..... 105