Kompensatory elastyczne stosowane w instalacjach przemysłowych służą do przejmowania przemieszczeń rurociągów, ograniczania przenoszenia drgań oraz zmniejszania naprężeń oddziałujących na armaturę, pompy i inne urządzenia połączone z instalacją.
Podczas doboru kompensatora często stosowane są określenia: kompensacja osiowa, poprzeczna oraz kątowa. Nie oznaczają one jednak trzech różnych rodzajów produktów. Są to określenia opisujące kierunek przemieszczenia rurociągu, które kompensator jest w stanie przejąć.
Zakres możliwej kompensacji zależy od konstrukcji kompensatora, jego wymiarów, liczby garbów, zastosowanego materiału, ciśnienia pracy oraz sposobu zabudowy w instalacji.
Prawidłowy dobór wymaga analizy całego układu rurociągowego, a nie tylko średnicy DN czy rodzaju przyłączy.
Rodzaje przemieszczeń przejmowanych przez kompensatory
W instalacjach rurowych wyróżnia się trzy podstawowe rodzaje przemieszczeń:
- przemieszczenie osiowe – zmiana długości rurociągu wzdłuż jego osi,
- przemieszczenie poprzeczne – przesunięcie osi jednego końca kompensatora względem drugiego,
- przemieszczenie kątowe – zmiana kąta pomiędzy osiami przyłączy kompensatora.
W rzeczywistych instalacjach ruchy te często występują jednocześnie. Dlatego przy doborze należy uwzględnić wzajemny wpływ poszczególnych przemieszczeń oraz warunki pracy całego układu.
Kompensacja osiowa
Kompensacja osiowa polega na przejęciu zmiany długości rurociągu w kierunku jego osi.
Najczęstszą przyczyną tego rodzaju przemieszczeń jest rozszerzalność cieplna rurociągu wynikająca ze zmian temperatury pracy instalacji. Podczas nagrzewania materiał rury wydłuża się, natomiast podczas chłodzenia następuje jego skrócenie.
Kompensator przejmuje powstałe przemieszczenia, ograniczając naprężenia przenoszone na:
- rurociągi,
- kołnierze,
- zawory,
- pompy,
- wymienniki,
- inne urządzenia współpracujące.
Przy projektowaniu instalacji należy uwzględnić między innymi:
- długość odcinka rurociągu,
- różnicę temperatur pomiędzy stanem montażowym i roboczym,
- rozmieszczenie punktów stałych,
- prowadzenie rurociągu,
- wymagany zakres kompensacji.
Nieprawidłowo wykonane prowadzenie instalacji może spowodować, że przemieszczenie zostanie skierowane w inną stronę niż zakładano podczas doboru.
Kompensacja poprzeczna
Kompensacja poprzeczna oznacza możliwość przejęcia przesunięcia rurociągu w kierunku prostopadłym do jego osi.
Tego typu przemieszczenia mogą występować między innymi w wyniku:
- pracy urządzeń generujących drgania,
- zmian temperatury w rozbudowanych układach rurociągowych,
- przesunięć konstrukcji wsporczych,
- niewielkich zmian położenia połączonych elementów instalacji.
Zdolność przejmowania ruchów poprzecznych zależy od konstrukcji kompensatora oraz jego warunków pracy.
Na wartość dopuszczalnego przesunięcia wpływają między innymi:
- średnica nominalna DN,
- długość zabudowy,
- liczba garbów,
- geometria części elastycznej,
- ciśnienie robocze,
- zastosowany materiał.
W przypadku ruchów poprzecznych istotne jest określenie kierunku przesunięcia oraz jego wartości. Samo określenie „ruch poprzeczny” nie jest wystarczające do prawidłowego doboru.
Kompensacja kątowa
Kompensacja kątowa występuje wtedy, gdy pomiędzy osiami przyłączy kompensatora pojawia się zmiana kąta.
Może być ona związana między innymi z:
- pracą urządzeń połączonych z instalacją,
- zmianami położenia elementów konstrukcyjnych,
- układem rurociągu wymagającym przejęcia wychylenia.
Podczas doboru należy określić:
- wartość wymaganego kąta,
- kierunek wychylenia,
- płaszczyznę występowania ruchu,
- warunki montażowe.
Nie należy wymuszać kompensacji poprzez niewłaściwe ustawienie kompensatora podczas montażu. Element powinien pracować zgodnie z przewidzianym zakresem odkształceń.
Czy jeden kompensator może przejmować kilka rodzajów przemieszczeń?
Tak. Kompensatory gumowe mogą przejmować jednocześnie:
- ruch osiowy,
- ruch poprzeczny,
- ruch kątowy.
Należy jednak pamiętać, że wartości maksymalne podawane w dokumentacji technicznej dotyczą określonych warunków pracy. Przy jednoczesnym występowaniu kilku rodzajów przemieszczeń nie można automatycznie zakładać wykorzystania pełnych wartości dla każdego kierunku.
W przypadku ruchów złożonych konieczna jest analiza całego układu instalacji.
Od czego zależy zdolność kompensacyjna kompensatora?
Konstrukcja kompensatora
Na zakres możliwych przemieszczeń wpływają:
- liczba garbów,
- geometria części elastycznej,
- długość zabudowy,
- sposób wykonania wzmocnienia.
Kompensatory wielogarbne mogą zapewniać większą zdolność kompensacji niż wykonania jednogarbne, jednak sama liczba garbów nie określa wszystkich parametrów pracy.
Materiał wykonania
Materiał dobierany jest przede wszystkim do warunków pracy instalacji, w szczególności:
- rodzaju medium,
- temperatury,
- odporności chemicznej.
W kompensatorach gumowych stosowane są między innymi mieszanki:
- EPDM,
- NBR,
- NR,
- SBR,
- CSM.
Każdy materiał posiada indywidualne właściwości oraz zakres zastosowania.
Parametry instalacji
Podczas doboru należy uwzględnić:
- DN rurociągu,
- PN instalacji,
- ciśnienie robocze,
- temperaturę pracy,
- temperaturę maksymalną,
- podciśnienie,
- rodzaj medium,
- wymagane przemieszczenia.
Materiał, konstrukcja i kierunek kompensacji – pojęcia, których nie należy mieszać
W dokumentacji technicznej kompensatorów występują określenia opisujące różne cechy produktu.
Materiał wykonania
Przykłady:
- kompensator gumowy,
- kompensator gumowo-teflonowy,
- kompensator teflonowy.
Określają rodzaj zastosowanego materiału oraz odporność na medium.
Konstrukcja wykonania
Przykłady:
- jednogarbny,
- wielogarbny,
- redukcyjny,
- stożkowy,
- wysokotemperaturowy,
- podciśnieniowy.
Opisują budowę lub specjalne wymagania pracy.
Rodzaj kompensacji
Przykłady:
- osiowa,
- poprzeczna,
- kątowa.
Opisują kierunek przejmowanego przemieszczenia.
Są to trzy różne grupy informacji i nie powinny być stosowane zamiennie.
Jakie dane przygotować do doboru kompensatora?
Aby prawidłowo dobrać kompensator, należy przekazać:
- rodzaj medium,
- skład i stężenie medium,
- temperaturę roboczą i maksymalną,
- ciśnienie robocze,
- wymagane przemieszczenia osiowe, poprzeczne i kątowe,
- DN,
- PN,
- normę oraz wykonanie kołnierzy,
- długość zabudowy,
- warunki montażowe,
- schemat instalacji z punktami stałymi i prowadnicami.
W przypadku występowania ruchów złożonych warto dołączyć rysunek lub szkic pokazujący kierunek oraz wartości przemieszczeń.
Najczęstsze błędy przy doborze kompensatorów
Dobór wyłącznie według DN
Średnica rurociągu nie określa automatycznie właściwego wykonania. Kompensator musi być dobrany również pod kątem medium, temperatury, ciśnienia i wymaganych ruchów.
Mylenie konstrukcji z kierunkiem pracy
Określenia takie jak „wielogarbny” czy „redukcyjny” opisują budowę kompensatora, natomiast „osiowy”, „poprzeczny” i „kątowy” opisują rodzaj przejmowanego przemieszczenia.
Pomijanie warunków zabudowy
Nawet prawidłowo dobrany kompensator może nie pracować poprawnie, jeśli instalacja nie posiada odpowiedniego prowadzenia i właściwie rozmieszczonych punktów stałych.
Brak informacji o ruchach instalacji
Sam dobór według DN i PN jest niewystarczający. Kluczowe znaczenie mają rzeczywiste przemieszczenia występujące podczas pracy instalacji.
FAQ – kompensacja w kompensatorach gumowych
Czy kompensator gumowy może przejmować ruch osiowy, poprzeczny i kątowy?
Tak. Zakres możliwych przemieszczeń zależy od konkretnego wykonania oraz parametrów pracy instalacji.
Czy kompensator wielogarbny zawsze ma większą kompensację?
Nie zawsze. Liczba garbów jest jednym z czynników wpływających na pracę kompensatora, ale nie określa samodzielnie wszystkich możliwości.
Czy materiał gumy wpływa na możliwość kompensacji?
Materiał dobierany jest głównie pod kątem odporności na medium i temperaturę. Właściwości elastomeru wpływają również na zachowanie elementu elastycznego podczas pracy.
Jakie informacje są potrzebne do wykonania doboru?
Najważniejsze są: medium, temperatura, ciśnienie, DN, PN, rodzaj przyłączy oraz wartości i kierunki wymaganych przemieszczeń.
Dobór kompensatora z Metal-Gum
Metal-Gum produkuje kompensatory gumowe, gumowo-teflonowe oraz specjalne wykonania dostosowane do wymagających warunków przemysłowych.
Prawidłowy dobór kompensatora pozwala zapewnić trwałość instalacji, ograniczyć przenoszenie drgań oraz zabezpieczyć współpracujące urządzenia przed nadmiernymi obciążeniami.
W celu przygotowania doboru należy przesłać dane techniczne instalacji, parametry medium oraz informacje dotyczące wymaganych przemieszczeń.
