Poradnik projektowania

Informacje podane w tej części służą do określenia podstawowych parametrów użytkowych mieszków sprężystych i kompensatorów mieszkowych produkowanych przez Zakład Elementów Sprężystych
i Lotniczych Sp. z o.o.

Zespół inżynieryjny ZESiL Sp. z o.o. udziela wszelkich informacji konstrukcyjnych dotyczących projektowania, montażu i eksploatacji złączy kompensacyjnych. Ponadto wykonuje projekty złączy na indywidualne zamówienia klientów oraz pomaga w modernizacji już istniejących rozwiązań.

Podstawowe dane dotyczące kompensatorów mieszkowych produkowanych
przez Zakład Elementów Sprężystych i Lotniczych Sp. o.o.

Materiały stosowane na mieszki i podzespoły mieszków.

Mieszki sprężyste i podzespoły mieszków produkowane są z taśmy stalowej odpornej na korozję według tabeli:

Lp.	Grubość	Gatunek		Zakres średnic
Lp.	Grubość	AISI	W. nr	Zakres średnic
1	0,8 mm	304L	1.4301	400 mm
2	0,15 mm	321	1.4541	10-20 mm
3	0,2 mm			25-40 mm
4	0,3 mm			50-80 mm
5	0,3 mm	309	1.4828	50-80 mm
6	0,5mm	321	1.4541	80-350 mm

Skład chemiczny przedstawia tabela poniżej:

Lp.	Symbol	C	Si	Mn	P max.	S max.	Cr	Ni	Pozostałe
Lp.	Symbol	%
1.	1.4301	≤0,07	≤1,0	≤2,0	0,045	0,03	17,0-19,5	8-10,5
2.	1.4541	≤0,08	≤1,0	≤2,0	0,045	0,03	17,0-19,0	9,0-12,0	Ti: <0,7
3.	1.4828	≤0,20	1,5-2,5	≤2,0	0,045	0,03	19,0-21,0	11,0-13,0	Ti: <0,8

Własności mechaniczne prezentuje poniższa tabela:

Lp.	Symbol	R_e	R_M	A₅	A₈₀
Lp.	Symbol	[MPa]		[%]
1.	1.4301	230	540-750	45	45
2.	1.4541	220	520-720	40	40
3.	1.4828	230	500-750	22	–

Parametry konstrukcyjne mieszków sprężystych i podzespołów mieszka produkowanych przez Zakład Elementów Sprężystych i Lotniczych sp. z o.o. dostępne są w katalogu Kompensatorów i mieszków dostępnym do pobrania w odpowiednim dziale.

Dobór właściwych kompensatorów mieszkowych do kompensowanego odcinka rurociągu.

Określenie kompensacji

Wymaganą kompensację ze względu na warunki pracy rurociągu określa zależność (1):

Gdzie:

∆L_K – Obliczona kompensacja całkowita [mm]

α – współczynnik rozszerzalności liniowej rurociągu [mm/m °C]

L – Długość rurociągu (prostoliniowa odległość pomiędzy dwoma punktami stałymi) [m].

∆t – maksymalna różnica temperatur pracy rurociągu [°C]

Wartości współczynnika rozszerzalności liniowej „α” [mm/m °C] rurociągu kompensowanego

Materiał rurociągu	Zakres temperatury od 20°C do
Materiał rurociągu	100^°C	200^°C	300^°C
Stal ferrytyczna	0,0111	0,0121	0,0129
Stal odporna na korozję	0,0155	0,0165	0,0170
Miedź	0,0155	0,0160	0,0165

Współczynnik korekcyjny ze względu na temperaturę pracy.

W przypadku stosowania osiowych kompensatorów mieszkowych w temperaturach wyższych od +150°C należy uwzględnić współczynnik „W_k” zgodnie ze wzorem (2):

Gdzie:

p_kr – Ciśnienie skorygowane [MPa]

p_r – Ciśnienie robocze [MPa]

Wartości współczynnika korygującego „W_k” prezentuje tabela poniżej.

Temperatura robocza [^oC]	150	200	250	300	400	450	500	550
Wartość współczynnika [W_k]	1,0	0,9	0,85	0,8	0,61	0,6	0,58	0,56

Wyznaczanie trwałości zmęczeniowej w przypadku mniejszej kompensacji.

Kompensatory mieszkowe produkowane w Zakładzie Elementów Sprężystych i Lotniczych Sp. z o.o. w warunkach standardowych maja trwałość zmęczeniową minimum 1000 cykli w pełnym zakresie ugięcia. W przypadku pracy kompensatora mieszkowego w mniejszym zakresie niż projektowy można oszacować jego przybliżoną trwałość zmęczeniową. Z drugiej strony zakładając trwałość zmęczeniową większą od projektowej możemy określić przy jakiej kompensacji będzie to możliwe do osiągnięcia.

Współczynnik korekcyjny wyznaczamy z wzoru (3).

Gdzie:

Wpływ ilości cykli na wartość współczynnika prezentuje poniższa tabela.

Ilość cykli	Współczynnik	Ilość cykli	Współczynnik	Ilość cykli	Współczynnik
500	1,15	10 000	0,55	500 000	0,2
1 000	1,0	20 000	0,45	1 000 000	0,15
2 000	0,85	50 000	0,35	2 000 000	0,1
4 000	0,7	100 000	0,3	5 000 000	0,07
7 000	0,6	200 000	0,25	10 000 000	0,05

Przemieszczenia poprzeczne.

Rurociągi, na których zamontowane są złącza kompensacyjne, poza przemieszczeniami osiowymi wynikającymi z wydłużeń cieplnych podlegają również drganiom lub przemieszczeniom poprzecznym.

Kompensacja poprzeczna.

Całkowite przemieszczenia boczne kompensatorów mieszkowych produkowany przez Zakład elementów Sprężystych i Lotniczych Sp. z o.o. określa wzór (4).

Gdzie:

Przykład dla kompensatora KR80-16.

Dane:

Kompensacja: 60=(±30)mm

Średnica zewnętrzna: 118 mm

Długość całkowita mieszka: 130 mm

Długość pierścieni wzmacniających: 10mm

Obliczenia:

Długość czynna mieszka:

Kompensacja poprzeczna:

Stąd możliwe przemieszczenia poprzeczne kompensatora mieszkowego wynoszą: LT: 18,6=(±9,3)mm

Koniec przykładu.

Sztywność poprzeczna.

Wartość siły poprzecznej niezbędnej do przesunięcia poprzecznego mieszka o 1 mm prezentuje wzór (5).

Gdzie:

Przemieszczenia kątowe.

W szczególnych przypadkach kompensatory mieszkowe produkowane przez Zakład Elementów Sprężystych i Lotniczych Sp. z o.o. mogą przenosić również obciążenia kątowe.