Kompensatory mieszkowe wykorzystywane są przede wszystkim do kompensacji termicznych oraz mechanicznych odkształceń rurociągów powstających w trakcie eksploatacji instalacji chemicznych, petrochemicznych, energetycznych oraz ciepłowniczych.
Podstawowym elementem konstrukcyjnym każdego kompensatora mieszkowego jest mieszek – uformowana w odpowiedni sposób osiowosymetryczna, pofalowana powłoka, zwykle wykonana ze stosunkowo cienkiej blachy. To właśnie mieszek kompensatora odpowiada za elastyczność i zdolność do pochłaniania odkształceń cieplnych i mechanicznych, chroniąc rurociągi przed destrukcyjnym wpływem naprężeń.
Wysoka elastyczność, jaką cechują się kompensatory mieszkowe, umożliwia skuteczną ochronę infrastruktury rurociągowej przed deformacjami. Jednakże siły działające na mieszek w trakcie eksploatacji mogą z czasem prowadzić do jego zniszczenia. Dlatego w praktyce większość kompensatorów mieszkowych wzmacnia się dodatkowymi elementami konstrukcyjnymi, takimi jak prowadnice, podparcia, rury osłonowe oraz stalowe podpory, które często stanowią integralną część urządzenia.
Pomimo pozornej prostoty konstrukcyjnej, kompensatory mieszkowe są zaawansowanymi technologicznie urządzeniami. Ich projektowanie wymaga kompromisu między wysoką zdolnością kompensacyjną mieszka (∆Lm) a wytrzymałością na wysokie ciśnienie (p), gdyż te dwa wymagania często pozostają ze sobą w sprzeczności.
Aby mieszek kompensatora mógł skutecznie kompensować naprężenia i jednocześnie wytrzymywać ciśnienie instalacyjne, stosuje się rozwiązania wielowarstwowe. Taki mieszek wykonuje się z wielu cienkich warstw blachy o grubości 0,1–0,2 mm. Dzięki temu kompensatory mieszkowe zachowują zarówno elastyczność, jak i odporność na wysokie ciśnienia.
Wielowarstwowe mieszki kompensatorów zapewniają dużą podatność oraz duży ruch kompensacyjny przy relatywnie niewielkich naprężeniach i odkształceniach materiału. W przypadku pracy w warunkach wysokiego ciśnienia wymagana jest większa liczba warstw, co wpływa pozytywnie na trwałość kompensatora.
Podczas eksploatacji kompensatory mieszkowe narażone są na cykliczne obciążenia zewnętrzne, zwane wymuszeniami kinematyczno-siłowymi. Wymuszenie siłowe to ciśnienie wewnętrzne działające na ścianki mieszka, natomiast wymuszenia kinematyczne obejmują:
- wydłużenie ∆Lm w kompensatorach osiowych,
- kąt odchyłu α w kompensatorach kątowych,
- przemieszczenie lateralne λ w kompensatorach lateralnych.
Te zmienne wymuszenia wpływają na powstawanie naprężeń i odkształceń plastycznych w materiale mieszka, a ich intensywność zależy od warunków pracy i częstotliwości obciążeń.
W trakcie eksploatacji mieszek kompensatora może znajdować się w jednym z poniższych stanów pracy:
- stan sprężysty,
- stan sprężysty po wstępnym uplastycznieniu („shakedown”),
- stan przemiennego uplastycznienia,
- stan przemienno-przyrostowego uplastycznienia.
Kompensatory mieszkowe o wysokich parametrach użytkowych ∆L i p zazwyczaj pracują w stanie przemiennego uplastycznienia materiału, co prowadzi do niskocyklowego zmęczenia materiału. Trwałość mieszków można precyzyjnie określić wzorem Mansona-Coffina:
N × kƒ × ∆Єpl = C
Gdzie dla stali austenitycznych k ≈ 0,5, a C ≈ 0,7–1. Liczba cykli niszczących N zależy od wielkości amplitudy odkształceń plastycznych ∆Єpl. Nominalna liczba cykli niszczących kompensatora wynosi standardowo N = 1000 w nominalnych warunkach pracy.
Jednym z kluczowych parametrów świadczących o jakości kompensatora mieszkowego jest współczynnik κ:
κ = ∆Lm/Lm = ∆T/T = 0,5–0,75
Oferowane przez nas kompensatory mieszkowe osiągają wysokie wartości wydłużenia obliczone według powyższego wzoru, co ma szczególne znaczenie przy dużych średnicach (powyżej DN500 mm) i wysokich ciśnieniach (powyżej 2 MPa).
Cechy kompensatorów mieszkowych
Nasze kompensatory mieszkowe, zarówno jedno-, jak i wielowarstwowe, wyróżniają się następującymi cechami:
- mieszki formowane są hydraulicznie bez użycia sztywnych matryc, co pozwala na optymalne kształtowanie fal i uzyskanie właściwej geometrii mieszka,
- każdy mieszek kompensatora projektowany jest zgodnie z rygorystycznymi przepisami standardu EJMA (Expansion Joint Manufacturers Association)
Absorpcja odkształceń osiowych
Absorpcja odkształceń kątowych
Absorpcja odkształceń lateralnych
Rodzaje oferowanych kompensatorów mieszkowych
Aby skutecznie kompensować odkształcenia i naprężenia w instalacjach rurociągowych, oferujemy następujące typy kompensatorów mieszkowych:
- kompensatory osiowe,
- kompensatory kątowe,
- kompensatory lateralne,
- kompensatory specjalne – produkowane na podstawie indywidualnej dokumentacji.
Kompensatory osiowe doskonale sprawdzają się na prostych odcinkach rurociągów o dużych długościach, jednak wymagają stosowania odpowiednich podpór stałych i kierunkowych, co jest istotne zwłaszcza przy dużych średnicach. W rurociągach z załamaniami kątowymi optymalnym rozwiązaniem są kompensatory kątowe lub lateralne, które – dzięki samoistnemu równoważeniu sił od ciśnienia – nie wymagają stosowania podpór stałych.
Kompensatory mieszkowe oferowane przez naszą firmę charakteryzują się:
- niewielką sztywnością kątową,
- dużą sztywnością obudowy i wysoką wytrzymałością,
- kompaktowymi wymiarami.
Każdy typ kompensatora wyposażony jest w odpowiednio zaprojektowany mieszek oraz dodatkowe elementy konstrukcyjne zapewniające optymalną swobodę ruchu w płaszczyznach wskazanych przez użytkownika.
Wszystkie typy naszych kompensatorów mieszkowych można znaleźć w dziale „Oferta”. Dodatkowo jesteśmy w stanie wykonać kompensatory mieszkowe na specjalne zamówienie, zgodnie z dostarczoną dokumentacją oraz wytycznymi standardu EJMA.
