Kompenzátory pro potrubí v systémech vytápění a zásobování vodou: princip činnosti a hlavní výhody

Topné sítě jsou potrubní vedení namáhaná jak vnějšími, tak vnitřními zatíženími. Lakování nebo instalace dalších krytů pomáhá chránit potrubí před vnějším prostředím. Je důležité udržovat dobrý technický stav, aby v podnicích nevznikaly problémy. Instalace pomocných prvků – speciálních kompenzátorů – do potrubí pomáhá předcházet vlivu vnitřních faktorů.

Co jsou dilatační spáry potrubí

Potrubní kompenzátor je pohyblivé zařízení s flexibilní konstrukcí pro instalaci do potrubí pro snížení deformací, zabránění nadměrné dilataci a také udržení potřebné těsnosti při změnách teplot, tlaků a dalších negativních vnitřních faktorech.

Hlavním úkolem každého kompenzátoru je kompenzovat rozdíly v posunech kanálů potrubí, které vznikají v důsledku tepelných účinků a vibrací působících na potrubí. Obvykle je kompenzátor namontován v části potrubí pomocí různých způsobů připojení tak, aby pracovní médium proudilo uvnitř jeho stěn. Potrubí ke kompenzační jednotce je uloženo jak na posuvných nebo pohyblivých, tak na pevných podpěrách.

Proč se používají kompenzátory?

Aby se předešlo nehodám a prodloužila životnost topných rozvodů, používají se pro topná potrubí kompenzátory. Pomocí těchto elastických částí jsou kritické hodnoty zatížení v systému výrazně vyrovnány.

Dnes jsou tyto ochranné prvky důležité pro provoz potrubí tím, že snižují vibrace, které se v síti objevují díky čerpadlům. Zejména pokud se vibrace přenášené čerpadlem shodují s vibracemi potrubí. Taková rezonance mnohonásobně zvyšuje frekvenci destruktivních pulzací.

Druhým důležitým bodem je vyvážení rozměrů potrubí, jehož materiály se zkracují nebo prodlužují v důsledku stálého vystavení různým teplotám kapaliny procházející potrubím. Takovým změnám podléhají především svarové spoje a spojky, které vedou k rychlé destrukci těchto celků.

Při zahřívání dochází k expanzi a při ochlazování ke kontrakci. Vlivem malých koeficientů tepelné roztažnosti dochází v krátkých úsecích potrubí k deformacím. Na dálkových dálnicích se nebezpečí několikanásobně zvyšuje z důvodu možného výskytu závažných poruch, závad nebo dokonce netěsností, které vyžadují kompenzaci.

Mohou nastat problémy s prudkým poklesem tlaku způsobujícím vodní rázy při použití vysokorychlostních uzavíracích ventilů v sítích přepravujících kapaliny. Často jsou doprovázeny charakteristickým „vrčením“. V kovových trubkách může vysoký tlak způsobit prasknutí trubky.

Specialisté berou v úvahu faktory ovlivňující výkon systému. Předběžný výpočet zatížení teplotou a tlakem umožňuje přidat do okruhu další díly s elastickým designem, zajišťující stabilní a dlouhodobý provoz linky.

Díky povinné instalaci ochranných prvků je zajištěn spolehlivý provoz topného systému, výrazně se prodlužuje doba mezi preventivními opravami a jsou vytvořeny příznivé podmínky pro dlouhodobý provoz všech zařízení v podnicích.

Kde se používají kompenzátory?

Za prvé, použití takového zařízení se používá pro stavbu kanálů a potrubí se zvýšenými teplotními podmínkami a omezenými provozními podmínkami.

Dilatační spoje potrubí jsou široce používány:

• V topných sítích pro dopravu vody nebo páry ohřáté na vysoké teploty. Náhlé změny počasí nutí obsluhu měnit teplotu ohřevu vody, proto lineární rozměry potrubí podléhají náhlým změnám;
• Na topných vedeních při zastavení dodávky chladicí kapaliny teplota prudce klesá, takže se nelze obejít bez kompenzačního zařízení;
• Pro podzemní komunikace;
• V sítích zásobování teplou vodou vícebytových obytných domů jsou možné nouzové situace v důsledku náhlých změn teploty vody;
• Pro veřejné služby.

Pro potlačení vibrací od čerpadel, kompresorů a dalších elektrických zařízení jsou instalovány kompenzátory z elastických materiálů. Speciální flexibilní kompenzátory ze syntetických materiálů jsou instalovány v potrubích přivádějících kouř, páry kyselin, zásad a chlóru o různých teplotách.

Univerzální typy kompenzátorů se nejčastěji vyskytují v:

• klimatizace;
• kompresory;
• chladicí systémy;
• čerpadla;
• tepelná zařízení.

Typy kompenzátorů

Na trhu je mnoho typů kompenzátorů. Komponenty jsou vybírány s ohledem na provozní vlastnosti systému a parametry média čerpaného potrubím.

Hlavní typy kompenzátorů používaných v potrubí:

• Trubka. Výroba kompenzátorů trubek ve tvaru U v zakřivené formě z jedné trubky svařováním se aktivně používá při rozdílech teplot a tlaku. Řešení s montážními hranami na přírubách se používají v potrubích, která jsou pravidelně demontována za účelem čištění a údržby. Nevýhody jsou spotřeba trubek kvůli jejich velkým rozměrům a také povinné použití speciálních podpěr. Na dálnicích s velkými průměry potrubí se takové kompenzátory nepoužívají kvůli rostoucím nákladům.
• Čočka. Konstrukce se skládá ze dvou tenkých kovových poločoček instalovaných v sérii, které se snadno komprimují pro kompenzaci zatížení. Uvnitř jsou instalována skla pro snížení odporu vůči pohybu chladicí kapaliny a odvodňovací armatury pro vypouštění kondenzátu. Tento kompenzátor díky své vysoké pevnosti vydrží úhlové i axiální namáhání. Čočkové kompenzátory se používají v moderních kotlích (ohřívačích vody), aby zajistily potřebnou tuhost a provozní tlak pro roztažení stěn potrubí.
• Omentální. Kompenzátory se tak nazývají kvůli ucpávce, která zajišťuje utěsnění mezi dvěma trubkami vloženými do sebe. Tato kompaktní zařízení se zřídka používají v potrubích průmyslových procesů, zejména v těch, která přepravují toxická nebo hořlavá média. Tento typ snižuje pouze axiální pohyby potrubí v komunikacích přivádějících páry a kapaliny o vysoké teplotě. Část systému je možné opravit bez demontáže kompenzátorů ucpávky. Neustálé sledování je však nutné kvůli častým únikům ve vedení s takovými součástmi.
• Měchy. Ocelové vlnovcové kompenzátory chrání před vodními rázy, silnými deformacemi nebo výraznými změnami teplot. Díky své kompaktní velikosti a dobré pevnosti se instalují na jakýkoli úsek potrubí bez ohledu na způsob instalace. Tyto produkty nevyžadují složitou údržbu a dobře si poradí se zvýšeným zatížením vlivem vysokého tlaku a teploty. Životnost vlnovcových kompenzátorů se rovná životnosti samotných trubek. Existují dva podtypy: jednovrstvé a vícevrstvé. Nejčastěji se používají v plynárenství, rafinaci ropy, chemické a energetické oblasti při přepravě par a kapalných médií pod vysokým tlakem a teplotou.
• Guma. Vysoká flexibilita a elasticita pryžových kompenzátorů poskytuje vynikající těsnění. Reagují na podélné, axiální a úhlové pohyby a dobře si poradí i s vibracemi. Používá se při komunikaci s tekutými médii.
• Fabric. Tkaná, hustá vzduchotěsná hadice je připevněna pomocí svorek, přítlačných desek nebo přírub k potrubí pro dopravu vysokoteplotních a korozivních plynů. Takové kompenzátory jsou odolné vůči ultrafialovému záření a jsou schopny pracovat při významných teplotách.
• Fluoroplast. PTFE kompenzátor je fluoroplastový vlnovec, který se dokáže vyrovnat s vibracemi a lineárními prodlouženími v důsledku tepelných změn v kapalném agresivním médiu procházejícím potrubím pod vysokým tlakem.
• Vibrační. Vlnovce bez těla mají příruby pro přivaření, pružný oplet na tlakových hadicích a nerezovou hadici.
• Hydraulické. Zařízení pro kompenzaci vodního rázu a vysokého tlaku v potrubí díky elastickým membránám a ventilům. Obrovská role kompenzátorů při provozu potrubí tedy závisí na umístění a konfiguraci pro bezpečnou instalaci a dlouhodobý provoz bez nehod v podnicích.

Kompenzátor je zařízení schopné snímat a kompenzovat změny teploty, tlaku, vibrací a posunutí. Jedná se o moderní metodu pro zvýšení životnosti potrubních systémů. Potrubí je neustále vystaveno různým vlivům od teploty, tlaku, vibrací atd. Kompenzátor umožňuje vyhnout se změnám v potrubí pod vlivem těchto faktorů, čímž je chrání před roztažením, stlačením a změnami délky. Jakákoli z těchto deformací nevyhnutelně povede v budoucnu k průlomu. Proto je velmi důležité používat kompenzátory v jakémkoli potrubí.

Topný systém je konstrukce, která je navíc neustále vystavena tlaku a častým změnám teplot. Jakýkoli únik v tomto případě může stát životy a ztráty na majetku, zvláště pokud se jedná o plynovodní systém. Díky kompenzátoru bude konstrukce spolehlivější.

Hlavní cíle a výhody

Nejčastěji se kompenzátory používají v topných systémech výškových obytných budov, protože na organizaci jakékoli komunikace v takových budovách jsou vždy kladeny přísné požadavky. Topný systém ve výškové budově musí být kvalitní a spolehlivý. Právě tyto vlastnosti umožňují zajistit přítomnost kompenzátoru v potrubí. Zařízení plní v topném systému následující funkce:

• Kompenzuje expanzi potrubí v důsledku teplotních změn;
• Utěsní potrubí (obvykle na spojích);
• Izoluje zařízení v provozním stavu od vibračního zatížení;
• Izoluje tok chladicí kapaliny od vibračního zatížení;
• Zabraňuje vzniku trhlin a děr v případě silné deformace potrubí;
• Spolehlivě spojuje různé komponenty potrubí;
• Přebírá pohyb potrubí v případě pohybu zeminy a podpěr.

Všechny výše uvedené funkce pomáhají udržovat potrubí v dobrém stavu po dlouhou dobu a také zabraňují neustálým nehodám. Díky svým užitečným vlastnostem se kompenzátory aktivně používají v následujících oblastech:

• V sítích dodávky tepla pro pohyb kapaliny nebo páry zahřáté na vysoké teploty potrubím;
• Na topných vedeních, kde v případě náhlého zastavení přívodu chladicí kapaliny teplota prudce klesá;
• Při pokládce podzemních komunikací;
• V sítích zásobování teplou vodou;
• V průmyslu. V podnicích jsou často potrubí přepravující plynná média různého chemického složení a teploty.

Kromě toho se univerzální kompenzátory často nacházejí v konstrukci následujících zařízení:

• Klimatizační zařízení;
• Kompresory;
• Tepelná zařízení;
• Chladicí systémy;
• Pumpy.

Typy dilatačních spár

Dnes je na trhu velké množství různých kompenzátorů. Uveďme mezi nimi hlavní pracovní skupiny:

• Měchy. V této skupině jsou dva typy kompenzátorů: jednovrstvé a dvouvrstvé. Konstrukce tohoto zařízení umožňuje jeho použití v oblasti vibrací, rozpínání vlivem teplotních změn a také při rozbíhavosti os potrubí. Vlnovcové kompenzátory jsou malých rozměrů, velmi praktické a přitom velmi účinné. Nejčastěji se tento typ zařízení používá v prostředí, kde jsou plyny nebo kapaliny dopravovány za vysokých teplot a zároveň se zvýšeným tlakem. Typicky se jedná o plynárenský, ropný a chemický průmysl;
• Čočka. Tento typ kompenzátoru se používá především pro stanovení tuhosti celé konstrukce potrubí. Zařízení také plní funkci udržování normálního provozního tlaku. Modely čoček mohou být vyrobeny buď s tradičním kulatým nebo čtvercovým průřezem. V případě potřeby můžete nainstalovat několik čoček najednou. Použití takových modelů v moderních kotlích je velmi běžné, kde přesně plní úkol kompenzace tlaku;
• Omentální. Název tohoto typu kompenzátoru pochází z ucpávky, která se používá k zajištění těsnosti potrubí pohybujícího se uvnitř. Hlavním úkolem tohoto zařízení je udržovat potrubí v provozním stavu při axiálních pohybech v prostředí s vysokou teplotou. Zařízení musí být pravidelně kontrolováno, protože úniky nejsou v oblastech s takovými zařízeními neobvyklé;
• Pryž. Díky své pružnosti, elasticitě a vysoké odolnosti vůči změnám teplot se tyto modely často používají jako doplňkový prvek uvnitř kompenzátorů jiných typů. Je třeba poznamenat, že pryžové možnosti dobře reagují na jakékoli axiální pohyby a dobře se vyrovnávají s vibracemi. Používá se především při komunikaci s tekutými médii;
• Tkanina. Tyto typy kompenzátorů jsou vyrobeny z husté tkaniny, která neumožňuje průchod vzduchu. Nejčastěji se látková manžeta používá k pohybu agresivních plynů potrubím při vysokých teplotách. Zařízení je navíc velmi odolné vůči UV záření;
• Fluoroplast. Model je schopen pracovat s následky silných vibrací a lineárních výsuvů. Používá se při přepravě kapalných agresivních médií sítí pod vysokým tlakem a při vysokých teplotách.

Vlnovcové kompenzátory se používají v topných systémech. Jsou také rozděleny do několika podtypů v závislosti na způsobu instalace:

• Radiální. Jsou instalovány na dálnicích uspořádaných klikatě, přirozeně vyhlazují ostré oblasti díky posunu v bodech odbočení;
• ve tvaru U. Tyto kompenzátory plní stejné funkce jako radiální. Jejich úkolem je svým designem vyhladit rohy. Při jejich použití je součástí hlavní řady odpad ve tvaru U v určitých intervalech. S jejich pomocí jsou teplotní expanze vyhlazeny;
• Polypropylen. Externě je takové zařízení kus plastové trubky stočené do trubky. Typicky se odrůda používá výhradně v interiéru. Polypropylenová dilatační spára vyvolává pohyb v systému, který eliminuje roztahování nebo smršťování.

Kompenzátory mají velký význam při fungování potrubí různých typů a účelů. Topný systém v tomto případě není výjimkou. Toto jednoduché zařízení eliminuje riziko poškození potrubí zvýšeným tlakem nebo teplotou. Je velmi důležité správně nainstalovat topné potrubí pomocí kompenzátorů, absence těchto částí ohrožuje bezpečnost celé konstrukce.