Projektując skomplikowane układy przemysłowe, należy zawsze brać pod uwagę wszelkie czynniki, które mogą wpłynąć na powstanie awarii. W przypadku instalacji posiadających złożone konfiguracje rurociągów przenoszących różnego rodzaju medium niezwykle istotne jest zapewnienie im stabilności. Jest to koniecznością przede wszystkim ze względu na zmienne parametry transportowanych substancji, a także niestałe lub skokowe obciążenia mechaniczne. W zależności od pracy takiego układu i jego przeznaczenia stosuje się tzw. kompensatory mieszkowe, z dodatkowymi osłonami wewnętrznymi. Dlaczego stawia się na takie wzmocnienia i w jaki sposób mogą one poprawić działanie wspomnianych kompensatorów?

Duże obciążenia i jeszcze większe wymagania techniczne

Warto na początku zauważyć, że podstawową funkcją mieszków jest reagowanie na zmienne warunki pracy wszelkich układów przemysłowych. Wszędzie tam, gdzie transportowane jest medium o zmiennej temperaturze, jak również ciśnieniu, powinny być zamontowane kompensatory. Mieszki w podstawowej wersji nie posiadają dodatkowych elementów w postaci osłon, zarówno zewnętrznych, jak i wewnętrznych. Odpowiadają one za minimalizowanie ryzyka odkształcenia rurociągów, a także ich rozszczelnienia w wyniku oddziaływania wspomnianych wcześniej czynników. Poza tym mieszki potrafią także niwelować niekorzystnie wpływające na konstrukcję drgania, których źródłem są jednostki napędowe czy pompy i innego rodzaju urządzenia połączone z siecią rurociągów. Po co jednak wzmacniać element, który już posiada odpowiednie parametry mechaniczne?

Cechy przepływu a oddziaływanie na ścianki kompensatora

Warto zauważyć, że każde medium zachowuje się nieco inaczej. W przypadku transportowania cieczy wpływ na działanie kompensatora mogą mieć jej właściwości fizyczne. Zgodnie z zasadami mechaniki płynów naturę przepływu ocenia się na podstawie wielkości wyrażonej tzw. Liczbą Reynoldsa. Jest to inaczej stosunek sił bezwładności do sił lepkości. Przy wartości Re < 2100 obserwuje się przepływ laminarny, czyli bardziej uporządkowany i o stałej dynamice. W przypadku Re > 3000 przepływ staje się turbulentny, gdzie ruch cząstek płynu staje się przypadkowy i chaotyczny.

O ile w pierwszym przypadku kompensator nie będzie znacząco obciążony, tak w przypadku zwiększonej siły przepływu płynu klasyczny mieszek może sobie już nie radzić. Stąd też konstruuje się także kompensatory z osłonami wewnętrznymi. Mają one za zadanie zmniejszyć bezpośrednie oddziaływanie cieczy na ścianki tych elementów. Osłony wewnętrzne odpowiadają również za eliminację zaburzeń przepływu medium oraz chronią mieszek przed ścieraniem. Dlatego też jeśli architekt układów przemysłowych jest świadomy możliwości występowania tego typu obciążeń w rurociągach, powinien uwzględnić takiego rodzaju elementy w projekcie. A jak są one dokładniezbudowane?

Budowa kompensatorów z osłonami wewnętrznymi

Na pierwszy rzut oka takiego rodzaju mieszek wygląda tak jak jego klasyczny odpowiednik. Z zewnątrz widoczne są charakterystyczne falowania, natomiast różnice pojawiają się wewnątrz tego elementu. Jak sama nazwa wskazuje, osłona umieszczona jest od środka mieszka. Ma ona postać dwóch gładkich cienkościennych tulei, przyspawanych do króćców kompensatora. W przypadku rozprężania się i sprężania kompensatora osłony przesuwają się na boki lub do środka. W ten sposób kompensator może nadal spełniać swoje funkcje, a jego struktura pozostanie zachowana nawet w przypadku płynu transportowanego z dużą prędkością oraz pod wysokim ciśnieniem. Gdyby nie stosowałoby się w takiej sytuacji osłon wewnętrznych, mieszek mógłby bardzo szybko się odkształcić, a w związku z tym nie spełniać już swojej roli. Wtedy łatwo o przerwanie ciągłości rurociągu i poważną awarię.

Kompensatory odgrywają ogromną rolę wśród elementów zabezpieczających rurociągi. W zależności od rodzaju instalacji przemysłowej stosuje się m.in. kompensatory z kołnierzami, przeznaczone do wspawania, a także z osłonami, zewnętrznymi jak i tymi omawianymi w dzisiejszym wpisie – wewnętrznymi. Te ostatnie powinny zawsze być brane pod uwagę w przypadku każdego układu, w którym występuje duża zmienność przepływu transportowanego medium, a także wysoka temperatura oraz ciśnienie. Stawiając na mieszki z dodatkową osłoną, jest się w stanie prawidłowo zabezpieczyć newralgiczne miejsca każdej instalacji.