Компенсатор , или деформационный шов , представляет собой сборку, предназначенную для скрепления деталей, одновременно безопасно поглощая температурное расширение и сжатие строительных материалов. Они обычно встречаются между секциями зданий , мостами , тротуарами , железнодорожными путями , системами трубопроводов , кораблями и другими конструкциями.
Фасады зданий, бетонные плиты и трубопроводы расширяются и сжимаются из-за потепления и охлаждения в результате сезонных колебаний или из-за других источников тепла. До того, как в эти конструкции были встроены компенсационные зазоры, они трескались под возникающим напряжением.
Компенсаторы мостов предназначены для обеспечения непрерывного движения между конструкциями, при этом компенсируя движение, усадку и изменения температуры в железобетонных и предварительно напряженных бетонных, композитных и стальных конструкциях. Они предотвращают изгиб моста в экстремальных условиях, а также допускают достаточное вертикальное перемещение, позволяющее заменить подшипник [1] без необходимости демонтажа компенсатора моста. Существуют различные типы, которые могут выдерживать перемещение от 30 до 1000 миллиметров (от 1,2 до 39,4 дюйма), включая шарниры для небольшого перемещения (EMSEAL BEJS, XJS, JEP, WR, WOSd и Granor AC-AR), среднего перемещения (ETIC EJ , Wd) и большое движение (WP, ETIC EJF/Granor SFEJ).
Модульные компенсаторы используются, когда перемещения моста превышают возможности однозазорного соединения или пальцевого соединения. Модульные компенсаторы с несколькими зазорами допускают движения во всех направлениях и вращения вокруг каждой оси. Их можно использовать для продольных перемещений всего на 160 мм или для очень больших перемещений, превышающих 3000 мм. Общее движение настила моста разделено на ряд отдельных промежутков, которые создаются горизонтальными поверхностными балками. Отдельные зазоры герметизированы водонепроницаемыми эластомерными профилями, а движения балок регулируются эластичной системой управления. Дренаж стыка осуществляется через дренажную систему настила моста. Некоторые соединения имеют на своей поверхности так называемые «синусовые пластины», которые снижают шум от проезжающего транспорта до 80%. [2]
Контрольные швы каменной кладки также иногда используются в мостовых плитах.
Глиняные кирпичи расширяются, поглощая тепло и влагу. Это создает сжимающую нагрузку на кирпичи и раствор, вызывая вздутие или отслаивание. [3] Шов, заменяющий раствор эластомерным герметиком, поглощает сжимающие усилия без повреждений. [4] Бетонный настил (чаще всего тротуары ) может испытывать аналогичные проблемы с горизонталью, которые обычно устраняются добавлением деревянной прокладки между плитами. Деревянный компенсатор сжимается по мере расширения бетона. Обычно используется сухой, устойчивый к гниению кедр с рядом выступающих гвоздей, которые врезаются в бетон и удерживают прокладку на месте. [5]
Контрольные соединения или компенсационные соединения иногда путают с компенсаторами, но они имеют другое назначение и функцию. Бетон и асфальт имеют относительно низкую прочность на растяжение и обычно образуют случайные трещины по мере старения, усадки и воздействия стрессов окружающей среды (включая напряжения термического расширения и сжатия). Контрольные соединения пытаются уменьшить растрескивание, обозначая линии для снятия напряжений. Их врезают в тротуар через равные промежутки времени. Трещины имеют тенденцию образовываться вдоль разрезов, а не в случайном порядке в других местах. Это прежде всего эстетический вопрос; появление ровных регулярных трещин, которые могут быть скрыты в щели стыка, часто предпочтительнее случайного растрескивания. [6]
Таким образом, компенсаторы уменьшают трещины , в том числе и в общей конструкции, а контрольные швы управляют трещинами, прежде всего, по визуальной поверхности.
Соединительные швы проезжей части можно герметизировать горячей смолой, холодным герметиком (например, силиконом) или компрессионным герметиком (например, сшитыми пенопластами на основе резины или полимеров). [7] Для заполнения некоторых контрольных швов можно использовать раствор с отрывным связующим.
Для обеспечения эффективности контрольные швы должны иметь достаточную глубину и не превышать максимальное расстояние. Типичные характеристики плиты толщиной четыре дюйма: [8]
Деформационные швы предназначены для поглощения движения чернового пола и самой плитки из-за теплового расширения и сжатия, изменений влажности и структурных сдвигов. Эти швы, по сути, представляют собой зазоры, обычно заполненные гибким материалом, например силиконом или резиной, которые разделяют плитки и допускают движение, не вызывая растрескивания, коробления или разъединения плиток. [9] [10]
Если железнодорожный путь проходит по мосту, у которого есть компенсаторы, перемещающиеся более чем на несколько миллиметров, путь должен быть в состоянии компенсировать это более длительное расширение или сжатие. С другой стороны, гусеница всегда должна обеспечивать сплошную поверхность для движения по ней колес. Этим противоречивым требованиям удовлетворяют специальные компенсаторы, где два рельса при расширении или сжатии скользят друг относительно друга под очень острым углом. Обычно их можно увидеть возле одного или обоих концов больших стальных мостов. Такой компенсатор чем-то напоминает язычок стрелочного перевода , но с другим назначением и работой.
Компенсаторы необходимы в больших системах воздуховодов, чтобы неподвижные части трубопровода были в значительной степени свободны от напряжений при возникновении теплового расширения. Сгибание локтей также может помочь в этом. Компенсаторы также изолируют элементы оборудования, такие как вентиляторы, от жесткой системы воздуховодов, тем самым снижая вибрацию воздуховодов, а также позволяя вентилятору «расти» по мере достижения температуры рабочей воздушной системы, не создавая нагрузки на вентилятор или фиксированные части воздуховодов.
Компенсатор предназначен для допуска прогиба при осевом (сжатии), боковом (сдвиге) или угловом (изгибе) прогибах. Компенсаторы могут быть неметаллическими или металлическими (часто называемые сильфонными). Неметаллический материал может представлять собой один слой прорезиненного материала или композит, состоящий из нескольких слоев гибкого материала, стойкого к нагреванию и эрозии. Типичными слоями являются: внешняя оболочка, обеспечивающая газовое уплотнение, коррозионно-стойкий материал, такой как тефлон, слой стекловолокна, выполняющий роль изолятора и повышающий долговечность, несколько слоев изоляции, обеспечивающие оптимальную передачу тепла от дымовых газов. снижается до необходимой температуры и внутреннего слоя.
Сильфон состоит из серии одного или нескольких металлических витков, обеспечивающих осевое, боковое или угловое отклонение.
.jpg/1280px-Kompensator_(Rohr).jpg)
Компенсаторы для труб необходимы в системах, которые транспортируют вещества с высокой температурой, такие как пар или выхлопные газы, или для поглощения движения и вибрации. Типичное соединение представляет собой сильфон из металла (чаще всего из нержавеющей стали ), пластика (например, ПТФЭ ), ткани (например, стекловолокна) или эластомера , такого как резина . Сильфон состоит из ряда витков, форма витков рассчитана на то, чтобы выдерживать внутреннее давление трубы, но достаточно гибкая, чтобы выдерживать осевые, боковые и угловые отклонения. Компенсаторы также разработаны с учетом других критериев, таких как шумопоглощение, антивибрация, сейсмостойкость и осадка здания. Металлические компенсаторы должны быть спроектированы в соответствии с правилами, установленными EJMA, для тканевых компенсаторов существуют рекомендации и современное описание Ассоциации качества тканевых компенсаторов. Компенсаторы труб также известны как «компенсаторы», поскольку они компенсируют тепловые перемещения.
Компенсаторы часто включаются в промышленные трубопроводные системы, чтобы компенсировать перемещения, вызванные термическими и механическими изменениями в системе. Когда процесс требует больших изменений температуры, металлические компоненты меняют размер. Компенсаторы с металлическими сильфонами предназначены для компенсации определенных движений, сводя к минимуму передачу усилий на чувствительные компоненты системы.
Давление, создаваемое насосами или силой тяжести, используется для перемещения жидкостей по системе трубопроводов. Жидкости под давлением занимают объем своей емкости. Уникальная концепция компенсаторов, разгруженных по давлению, заключается в том, что они предназначены для поддержания постоянного объема за счет того, что балансировочные сильфоны компенсируют изменения объема в сильфонах (линейных сильфонах), которые перемещаются под действием трубы. Раннее название этих устройств было «компенсатор давления-объема». [11]
Резиновые компенсаторы в основном изготавливаются путем ручной обмотки резиновых листов и резиновых листов, армированных тканью, вокруг сильфонной оправки изделия. Помимо резины и ткани для дополнительного армирования добавляются армированные резиновые и/или стальные проволоки или металлические кольца. [12] После того, как все изделие собрано на оправке, его покрывают намоткой из (нейлонового) отрывного слоя, чтобы сжать все слои вместе. Из-за трудоемкого производственного процесса большая часть производства переместилась в страны Восточной Европы и Азии.
Некоторые типы резиновых компенсаторов изготавливаются методом формования. Типичными формованными швами являются компенсаторы среднего размера с бортовыми кольцами, которые производятся в больших количествах. Эти резиновые компенсаторы изготавливаются на цилиндрической оправке, обернутой слоем ткани, нарезанной по диагонали. В конце располагаются бортовые кольца, а концевые секции загибаются внутрь над бортовыми кольцами. Эту деталь наконец помещают в форму, придают ей форму и вулканизируют. Это высокоавтоматизированное решение для большого количества соединений одного типа.
Была разработана новая технология автоматической намотки резиновых и армирующих слоев на оправку (цилиндрическую или сильфонную) с использованием промышленных роботов вместо ручной намотки. Это быстро и точно и обеспечивает стабильно высокое качество. Еще одним аспектом использования промышленных роботов для производства резиновых компенсаторов является возможность нанесения отдельного армирующего слоя вместо использования заранее сотканной ткани. Армирующая ткань предварительно сплетена и обрезана под желаемым углом наклона. При индивидуальном армировании можно добавлять больше или меньше волокнистого материала на разных участках изделия, изменяя углы расположения волокон по длине изделия. [13]
Внутренние футеровки можно использовать либо для защиты металлических сильфонов от эрозии, либо для уменьшения турбулентности в сильфонах. Их необходимо использовать, если в конструкцию включены продувочные соединители. Чтобы обеспечить достаточный зазор в конструкции хвостовика, проектировщик должен указать соответствующие боковые и угловые перемещения. При проектировании компенсатора с комбинированными концами необходимо также указать направление потока. [14]
Для защиты внутреннего сильфона от повреждения следует использовать внешние крышки или кожухи. Они также служат изоляцией сильфона. Чехлы могут быть съемными или постоянными аксессуарами. [15]
В системах, в которых используется среда со значительным содержанием твердых частиц (например, мгновенное испарение или катализатор), можно использовать барьер из керамического волокна для предотвращения коррозии и ограничения гибкости сильфона, возникающего из-за накопления твердых частиц. Продувочные соединители также могут использоваться для выполнения той же функции. Внутренние облицовки также должны быть включены в проект, если компенсатор включает в себя продувочные соединители или барьеры для твердых частиц. [16]
Ограничительные стержни могут использоваться в конструкции компенсатора для ограничения осевого сжатия или расширения. Они позволяют компенсатору перемещаться в диапазоне в зависимости от того, где на стержнях расположены упоры гаек. Ограничительные стержни используются для предотвращения чрезмерного растяжения сильфона и одновременного ограничения полного давления системы.
Отказ компенсатора может произойти по разным причинам, но опыт показывает, что отказы делятся на несколько отдельных категорий. В этот список входят, помимо прочего: повреждения при транспортировке и погрузочно-разгрузочных работах, неправильная установка/недостаточная защита во время/после установки, неправильное крепление, направление и поддержка системы, выход из строя якоря при эксплуатации, коррозия, избыточное давление в системе, чрезмерное прогиб сильфона, кручение, эрозия сильфона и твердые частицы в витках сильфона, ограничивающие правильное движение. [17]
Существуют различные действия, которые можно предпринять, чтобы предотвратить и минимизировать выход из строя компенсатора. Во время установки не допускайте повреждения сильфона, тщательно следуя инструкциям производителя. [18] После установки внимательно осмотрите всю систему трубопроводов, чтобы убедиться, что во время установки не произошло каких-либо повреждений, находится ли компенсатор в правильном месте, а также правильно ли направление потока и расположение компенсатора. [19] Кроме того, периодически проверяйте компенсатор на протяжении всего срока службы системы на предмет внешней коррозии, ослабления резьбовых соединений и износа анкеров, направляющих и другого оборудования. [20]
Другие типы компенсаторов могут включать в себя: тканевый компенсатор, металлический компенсатор (разгруженные по давлению компенсаторы являются разновидностью металлических компенсаторов), тороидальный компенсатор , карданный компенсатор, универсальный компенсатор, линейный компенсатор, компенсатор с огнеупорной футеровкой. шов , шарнирный компенсатор , усиленный компенсатор и многое другое.
Медные компенсаторы — превосходные материалы, предназначенные для перемещения компонентов здания под воздействием температуры, нагрузок и осадки. Медь легко формуется и служит долго. Доступна подробная информация о состоянии крыши, краях крыши и полах. [21]