Kompensatory mieszkowe odgrywają kluczową rolę w nowoczesnych systemach rurowych, umożliwiając bezpieczną kompensację przemieszczeń wynikających z temperatury, ciśnienia czy drgań mechanicznych. Szczególnym typem tych rozwiązań są kompensatory kątowe, zaprojektowane do pochłaniania ruchu kątowego w jednej lub kilku płaszczyznach.
Konstrukcja kompensatorów stalowych kątowych opiera się na mieszkach wykonanych ze stali nierdzewnej (takiej jak 1.4541, 1.4301 lub 1.4404), które dzięki specjalnym zawiasom umożliwiają kontrolowaną rotację w określonym kierunku. Tego typu kompensatory są najczęściej stosowane w parach lub trójkach, aby skutecznie przenosić i kompensować naprężenia kątowe w instalacji.
Kluczowe aspekty projektowe kompensatorów kątowych:
Projektując kompensatory mieszkowe do kompensacji kątowej, należy uwzględnić kilka kluczowych parametrów:
- Średnica nominalna (DN) – wpływa na możliwości pochłaniania ciśnienia i ruchu.
- Medium przepływowe – agresywne media mogą wymagać zastosowania specjalnych gatunków stali lub dodatkowych ochronnych linerów.
- Ciśnienie robocze (PN) – dokładne określenie minimalnego i maksymalnego ciśnienia roboczego zapewnia bezpieczną eksploatację.
- Temperatura pracy – zarówno minimalna, jak i maksymalna, wpływają na cykl życia kompensatora oraz dobór odpowiednich materiałów.
- Ruch kątowy – kompensatory kątowe muszą precyzyjnie pochłaniać zadany kąt odchylenia, bez wpływu na inne ruchy (np. osiowe czy boczne).
Ponadto, zgodnie z zaleceniami konstrukcyjnymi, projektanci muszą uwzględniać wpływ dodatkowych czynników, takich jak wibracje, obciążenia wiatrowe oraz możliwe błędy montażowe.
Elementy konstrukcyjne kompensatorów kątowych:
- Mieszek stalowy – podstawowy element elastyczny.
- Zawiasy – umożliwiają kontrolowaną rotację w jednej płaszczyźnie.
- Kołnierze lub końcówki do spawania – ułatwiają montaż w systemie rurowym.
- Osłony ochronne – zabezpieczające mieszek przed uszkodzeniami mechanicznymi.
W celu zapewnienia długiej żywotności i niezawodności, kompensatory kątowe są często wyposażone w dodatkowe elementy takie jak ograniczniki przemieszczenia oraz ściągi.
Gdzie stosować kompensatory kątowe?
Kompensatory stalowe mieszkowe kątowe znajdują zastosowanie wszędzie tam, gdzie rurociągi są narażone na ruch kątowy wynikający z rozszerzalności cieplnej, obciążeń dynamicznych lub zmiennych warunków pracy. Typowe obszary zastosowania to:
- Instalacje ciepłownicze,
- Elektrownie i elektrociepłownie,
- Przemysł chemiczny i petrochemiczny,
- Systemy przesyłu pary i gorącej wody.
Prawidłowo zaprojektowane i zainstalowane kompensatory mieszkowe kątowe zapewniają nie tylko ochronę systemu rurowego, ale także wydłużają jego żywotność, redukując ryzyko awarii i kosztowne przestoje.
Oznaczenia wykorzystane na rysunku:
P – siła osiowa działająca na mieszek kompensatora
D – Średnica przyłącza mieszka kompensatora
Lm = nT – długość mieszka kompensatora
n – liczba fal mieszka kompensatora
Dm = 2Rm – średnica fali mieszka kompensatora
T – podziałka fal mieszka kompensatora
∆Lm = n ∆T – przesunięcie osiowe w trakcie rozciągania i ściskania mieszka kompensatora
M α – moment obrotowy
