Khớp giãn nở là một thiết bị được thiết kế để bù đắp cho sự giãn nở nhiệt, rung động, thay đổi áp suất và dịch chuyển. Nó giúp tránh, ổn định hoặc giảm thiểu những hậu quả không mong muốn của các yếu tố này. Nó được sử dụng trong các đường ống chính cho nhiều mục đích khác nhau.
Hệ thống sưởi hiện đại rất rộng lớn, và trong điều kiện khí hậu của chúng ta, việc duy trì chúng hoạt động tốt đòi hỏi rất nhiều công sức. Do đó, việc nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống sưởi là một vấn đề cấp bách.
Một giải pháp cho vấn đề này là sử dụng khớp giãn nở cho đường ống dẫn nhiệt. Các khớp giãn nở này không chỉ được sử dụng trên các đường ống chính và mạng lưới phân phối, mà còn trong hệ thống sưởi ấm của các tòa nhà (và các hệ thống khác).
Các loại bộ bù
Về cấu trúc, các thiết bị này có các loại sau:
- Khớp giãn nở tuyếnCác loại khớp nối giãn nở cho đường ống này có thể làm giảm sự giãn nở nhiệt trong các đường ống cấp nước và sưởi ấm dài. Chúng là loại phụ kiện đường ống sưởi ấm chính lâu đời nhất, mặc dù vẫn được sử dụng thành công cho đến ngày nay.
So với các loại khớp giãn nở dạng ống xếp, các loại linh kiện hệ thống cấp nước và sưởi ấm này có nhiều nhược điểm đáng kể hơn. Chúng bao gồm việc cần phải giám sát rò rỉ liên tục. Chúng cũng chịu được ứng suất góc của hệ thống kém. Những nhược điểm này càng trầm trọng hơn do khó sửa chữa và chi phí bảo trì cao. Bất kỳ thợ sửa ống nước nào thiếu kinh nghiệm cũng sẽ thắc mắc: tại sao lại lắp đặt các cơ cấu này trong hệ thống cấp nước và sưởi ấm nếu chúng có nhiều nhược điểm như vậy? Liệu việc bù trừ như vậy có cần thiết không? Câu trả lời là các khớp giãn nở dạng gioăng có khả năng bù trừ rất cao, và điều này trở thành ưu tiên khi lựa chọn chúng. Chúng được làm bằng thép và bao gồm hai vỏ có thể tích khác nhau. Một vỏ được lồng vào vỏ kia, và một miếng đệm đặc biệt được lắp đặt giữa chúng. Nếu không có nó, việc làm kín hộp đệm và chuyển động tương đối của hai bộ phận là không thể. Áp suất trong đường ống có loại linh kiện này có thể lên tới 2,5 MPa, và nhiệt độ tối đa có thể đạt tới +300 độ C. Khớp giãn nở hộp đệm được chia nhỏ hơn nữa thành loại một đầu và loại hai đầu. Loại hai đầu được phân biệt bởi ba thành phần chính của nó (hai bên trong và một bên ngoài). Như đã đề cập trước đó, các thiết bị này có đặc điểm là khả năng bù trừ cao, và khả năng này tăng tỷ lệ thuận với sự gia tăng dung lượng mạng.
Quan trọng! Mặc dù van kín chịu được điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt, nhưng chúng không được phép sử dụng trong các hệ thống tiếp xúc với môi trường hóa chất mạnh. Điều này là do gioăng làm kín của chúng có khả năng chống chịu kém với các tác động đó. Trong những môi trường như vậy, nên sử dụng van xếp hoặc van cao su.
- Khớp giãn nở cao suCác miếng đệm chống rung này cũng là một loại khớp giãn nở bảo vệ đường ống bằng polypropylene hoặc bất kỳ vật liệu nào khác. Đặc điểm nổi bật của chúng là có một bộ phận làm việc bằng cao su, có các đặc tính vật lý đặc biệt. Tuổi thọ ước tính của các bộ phận đường ống này là hai mươi năm, trong thời gian đó không cần bảo trì hoặc sửa chữa.
Ưu điểm trong trường hợp này bao gồm việc khớp giãn nở hình chữ U trong hệ thống sưởi ít bị biến dạng tuần hoàn hơn so với khi mới lắp đặt. Loại bằng cao su cũng chịu được tốt hơn các biến dạng trục ngắn hạn (nén hoặc giãn). So với các thiết bị hình chữ U, thiết bị bằng cao su chịu được tốt hơn các sự gián đoạn đột ngột trong lưu thông và sự hình thành chân không. Sau khi dòng chảy được khôi phục, chúng tiếp tục hoạt động. Các cơ cấu này có thể được lắp đặt trong các cấu trúc bơm môi chất hóa học ăn mòn. Chúng cũng duy trì hiệu suất khi nhiệt độ tăng lên đến 200 độ C. Không giống như khớp giãn nở hình chữ U, loại thiết bị này thích hợp hơn để lắp đặt trong các hệ thống áp suất thấp, nơi có thể hình thành chân không. Bộ phận làm việc trong các cơ cấu này nằm giữa các mặt bích thép, và lớp bên trong là một lớp vỏ cao su. Trên thực tế, bộ phận này thực hiện chức năng bảo vệ bên trong. Áp suất tối đa trong hệ thống sưởi mà các loại phần tử bù này có thể chịu được là 2,5 MPa. - Bộ bù vảiĐây là một loại khớp giãn nở đặc biệt có thể được sử dụng để làm giảm sự giãn nở nhiệt trong các đường ống dẫn khí hoạt động ở áp suất thấp.
Khi sản xuất các bộ phận này, người ta đặc biệt chú trọng đến độ bền của vật liệu cơ bản. Vật liệu này thường có khả năng chống sương giá và tia cực tím cao. Lớp phủ cách nhiệt trên các bộ phận này có thể chịu được nhiệt độ cao và có khả năng chống lại hư hại cơ học đối với mạng lưới sưởi ấm. Các bộ phận này được bổ sung bởi một lớp vỏ bảo vệ nhiệt. Các cơ cấu bằng vải có các loại sau: thiết bị sử dụng trong môi trường hóa chất ăn mòn; thiết bị lắp đặt trong đường ống nhiệt độ cao; cơ cấu hoạt động trong điều kiện nhiệt độ thấp; và các thiết bị nhiều lớp có lớp cách nhiệt bên trong. - Thiết bị loại thấu kínhKhớp giãn nở dạng thấu kính cho đường ống được phân biệt bởi khả năng hoạt động hiệu quả trong việc làm giảm sự dịch chuyển theo trục hoặc góc của mạng lưới sưởi do ảnh hưởng của nhiệt độ gây ra. Cơ cấu này bao gồm các thấu kính. Mỗi thấu kính là một nửa thấu kính được hàn xung quanh một chu vi thép dập. Nhờ thiết kế của chúng, các thiết bị này giãn nở và co lại, do đó làm giảm sự giãn nở. So với các thiết bị kiểu ống xếp, loại này có ưu điểm là khớp giãn nở dạng thấu kính cho đường ống sưởi hoặc cấp nước chịu được nhiệt độ cao hơn và có độ cứng cao hơn. Tuy nhiên, chúng không thể hoạt động ở mức nhiệt độ rất cao trong đường ống sưởi. Loại cơ cấu này được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Cơ cấu thấu kính theo tiêu chuẩn GOST có các loại sau: KLO trục; cơ cấu góc; PGVU hình chữ nhật; PGVU hình tròn. Khớp giãn nở dạng thấu kính có thể được tìm thấy trong phòng nồi hơi, các đoạn nhỏ của đường ống polyethylene và các đường ống khác nơi không yêu cầu bù nhiệt cao. Ngoài ra, chúng còn được tìm thấy trên các đường ống xả và gần thiết bị bơm.
- Các tùy chọn có mặt bíchNhư tên gọi cho thấy, các thiết bị bù áp này được kết nối với đường ống chính thông qua các mặt bích. Ưu điểm chính của các thiết bị này là việc lắp đặt tương đối đơn giản. Các bu lông được siết chặt bằng cách sử dụng các mặt bích xoay tự do.
Tuy nhiên, khi sử dụng các cơ cấu này, điều quan trọng cần nhớ là chúng không thể sửa chữa được. Nếu chúng bị hỏng (hoặc bị hở), chúng phải được thay thế. Các thiết bị này cũng cần được kiểm tra thường xuyên và siết chặt các bu lông. Không nên sơn các loại cơ cấu bù này vì có nguy cơ làm hỏng bề mặt. - Các tùy chọn bố trí xuyên tâm để bù nhiệt cho đường ống.Các loại khớp giãn nở này dành cho mạng lưới sưởi hoạt động hiệu quả trên các đường ống cấp nước và sưởi ấm được bố trí theo hình zigzag, hình lượn sóng hoặc các đoạn cong nhẹ để bù trừ. Trong hầu hết các trường hợp, các loại khớp giãn nở này được coi là phù hợp nhất vì chúng dễ dàng tích hợp các thiết bị làm sạch (như piston). Loại khớp giãn nở này có ưu điểm là có thể được lắp đặt trên các đường ống cấp nước và sưởi ấm có bất kỳ cấu hình nào. Tuy nhiên, các chuyên gia khuyến cáo chỉ nên lắp đặt nó sau khi các phương pháp bù trừ tự nhiên không còn hiệu quả.
- Hình chữ UChúng có thể được đặt nằm ngang, thẳng đứng hoặc nghiêng. Mục đích chính của chúng là bù đắp sự giãn nở nhiệt và giảm rung động trong hệ thống đường ống.
Việc lắp đặt các hệ thống bù áp là rất cần thiết trên các đường ống hệ thống sưởi và hệ thống phân phối nước nóng của mạng lưới sưởi ấm trong nhà riêng.
Việc lắp đặt các khớp giãn nở là bắt buộc bất kể vật liệu đường ống là gì;
- Thiết bị thổi – Cấu trúc dạng ống hai lớp, thành mỏng, có gợn sóng, phần bên trong làm bằng thép tấm 12x18N10T, và phần bên ngoài làm bằng thép St.20 cùng loại. Giải pháp kết hợp này giúp sản phẩm có đủ độ bền trong khi vẫn duy trì các đặc tính an toàn đã được quy định.
Các miếng chèn này phản ứng gần như hoàn hảo với sự giãn nở hoặc co lại của đường ống dưới tác động của nhiệt độ, giúp giảm đáng kể độ rung. Chúng có thể được sử dụng kết hợp với phương pháp căng trước để tăng biên độ rung. Ưu điểm của các cơ cấu này là khả năng chịu được tải trọng lớn và kích thước nhỏ gọn, giúp giảm đáng kể khối lượng công việc đào bới cần thiết. - tuyến hợp nhất – Là sự kết hợp của hai ống có đường kính khác nhau, được tích hợp vào nhau thông qua gioăng và vòng đệm. Phần bên trong có thể di chuyển tự do bên trong phần bên ngoài, và các chỗ rò rỉ được ngăn chặn bởi gioăng. Về cấu trúc, đây là loại khớp giãn nở đơn giản nhất cho hệ thống sưởi, nhưng nó thực hiện chức năng của mình khá đáng tin cậy.
Khi sử dụng các thiết bị như vậy, cần phải liên tục giám sát hoạt động của chúng bằng cách siết chặt định kỳ ống lót, việc này được thực hiện trong các đợt kiểm tra phòng ngừa. Do đó, cần phải lắp đặt các giếng kiểm tra.cũng như các vị trí trong hệ thống sưởi chính để bảo trì; - bộ bù thấu kính – được lắp đặt trên các đường ống cấp nước nóng (đặc biệt) để bù lại sự giãn nở nhiệt tuyến tính
Các sản phẩm này được chế tạo từ các nửa thấu kính dập từ thép tấm và hàn dọc theo mặt bích. Chúng có sẵn các cấu hình một, hai, ba và bốn thấu kính. Chúng được gắn vào ống bằng cách hàn hoặc bằng mặt bích. Kích thước khớp giãn nở dao động từ 100 đến 2020 mm đường kính. Chúng được lắp đặt trên các đoạn cố định của ống dẫn nhiệt. Có cả phiên bản góc cạnh và thẳng. Các bộ bù giãn nở hình vuông và hình chữ nhật cũng được sử dụng cho các ống dẫn khí nhiệt độ cao. - cấu trúc cao su an toàn – được sử dụng làm vật liệu giảm chấn rung trong các đường ống khác nhau để giảm rung động từ thiết bị bơm khi bơm các loại môi chất khác nhau, cũng như các dung dịch có tính ăn mòn nhẹ ở nhiệt độ từ -10°CÔTừ mức nhiệt độ lên đến +110 độ C ở áp suất 1,0 – 1,6 MPa.
Ngoài chức năng chính là giảm chấn rung động, nó còn hoạt động hiệu quả trong việc xử lý biến dạng nhiệt của ống dẫn nhiệt, cũng như trong trường hợp dịch chuyển xuyên tâm và biến dạng góc.
Loại bộ bù này là loại phổ biến nhất được sử dụng trong hệ thống cấp nước, vì mặc dù đáng tin cậy và đơn giản, nó lại có chi phí thấp nhất.
Tại sao lại cần những thiết bị này?
Các khớp giãn nở cho đường ống dẫn nhiệt là những bộ phận quan trọng. Không phải ai cũng hiểu chính xác các tải trọng mà đường ống dẫn nhiệt phải chịu đựng. Hoạt động của chúng liên tục bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và áp suất.
Áp suất, hiện tượng búa nước và nhiệt độ cao gây ra hiện tượng nén và giãn nở vật liệu mạng lưới. Tất cả các yếu tố này dẫn đến biến dạng và hư hỏng hệ thống. Nếu không tính đến điều này và không lắp đặt các bộ phận bảo vệ, hệ thống sẽ nhanh chóng bị hỏng.
Tốt nhất nên lựa chọn một cơ chế chuyên dụng ngay từ giai đoạn lập kế hoạch hệ thống, sau khi đã tính toán khả năng quá tải của hệ thống sưởi hoặc cấp nước. Sau đó, có thể lắp đặt một cấu trúc linh hoạt có khả năng bù trừ.
Nên sử dụng các bộ phận làm phẳng tải cho tất cả các đường ống chính. Điều quan trọng cần hiểu là hoạt động không gặp sự cố và độ tin cậy của các đường ống sưởi, dù làm bằng thép hay nhựa, đều phụ thuộc trực tiếp vào giải pháp bù tải chính xác.
Các cơ chế bù áp cũng được làm từ nhiều loại vật liệu khác nhau. Do đó, việc lựa chọn thiết bị phù hợp cho từng trường hợp cụ thể đòi hỏi sự cân nhắc kỹ lưỡng, vì đây là cách duy nhất để kéo dài tuổi thọ của hệ thống sưởi hoặc cấp nước, từ đó tiết kiệm chi phí sửa chữa tốn kém.
Khe co giãn trên đường ống polypropylene
Vật liệu composite và nhựa ngày càng được sử dụng nhiều trong đường ống. Mặc dù hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính của nhựa thấp hơn đáng kể so với kim loại, việc bù trừ biến dạng nhiệt vẫn vô cùng quan trọng. Tải trọng rung động cũng là điều rất không mong muốn đối với các đường ống làm từ những vật liệu này.
Thiết bị an toàn, Ống polypropylene hình vòng cung có vẻ là một thiết kế cực kỳ đơn giản.Nhờ đó, sản phẩm dễ dàng lắp đặt vào mạng lưới sưởi ấm. Chúng được sử dụng rộng rãi cho tất cả các loại đường ống.
Việc sử dụng các loại cầu chì này giúp loại bỏ tác động tiêu cực của hiện tượng búa nước và tăng nhiệt độ đột ngột (trong hệ thống sưởi). Do đó, chúng có thể được coi là thiết bị an toàn đảm bảo tính toàn vẹn của hệ thống sưởi hoặc hệ thống cấp nước nóng.
Mục đích của các khe giãn nở trong hệ thống sưởi
Các thiết bị loại này thực hiện những chức năng cụ thể nhưng vô cùng quan trọng:
- Giảm thiểu rung động đường ống do máy bơm tạo ra trong toàn bộ mạng lưới. Ngay cả khi hiện tượng này không thể cảm nhận bằng xúc giác hay thị giác, nó vẫn luôn hiện hữu. Đặc biệt nguy hiểm là khi tần số rung động của máy bơm trùng với tần số tự nhiên của đường ống. Điều này có thể gây ra hiện tượng cộng hưởng, làm tăng đáng kể biên độ rung động, nhanh chóng gây hư hại cho hệ thống đường ống.
- Việc bù trừ cho sự giãn nở nhiệt tuyến tính trong mạng lưới do sự thay đổi nhiệt độ chất làm mát gây ra. Sự giãn nở hoặc co lại của đường ống dẫn đến gây thêm ứng suất lên các mối hàn hoặc khớp nối, làm giảm tuổi thọ và có thể dẫn đến hư hỏng.
Việc sử dụng các loại cầu chì này trên đường ống hệ thống sưởi giúp kéo dài đáng kể tuổi thọ và thời gian giữa các lần sửa chữa đường ống chính của hệ thống sưởi.
Việc lắp đặt khe co giãn hiện là một biện pháp bắt buộc. trong quá trình xây dựng mạng lưới sưởi ấm.
Lắp đặt khớp nối giãn nở trên đường ống hệ thống sưởi.
Các khe co giãn được lắp đặt trong hệ thống sưởi và cấp nước của nhà ở phải tuân thủ theo tài liệu thiết kế. Chúng được cố định bằng cách hàn các phụ kiện vào đường ống.
Khớp giãn nở được lắp đặt khi không có áp suất hoặc sản phẩm bơm trong đường ống. Cần kiểm tra sự thẳng hàng của đường ống với thân khớp giãn nở để tránh tải trọng hướng tâm lên hệ thống trong quá trình vận hành. Tải trọng như vậy có thể gây kẹt và hỏng các bộ phận chuyển động của thiết bị.
Việc lắp đặt các cấu trúc này trên đường ống hệ thống sưởi nên bắt đầu sau khi đoạn ống đã được cố định vào các giá đỡ và chỉ áp dụng cho các đoạn ống thẳng. Đối với các đoạn ống thẳng đứng, tránh đặt trọng lượng của hệ thống lên bộ bù áp.
Ngoài các giá đỡ cố định, cần phải lắp đặt thêm các giá đỡ trượt trên đường ống để ngăn ngừa sự biến dạng của đường ống dưới tải trọng do giãn nở nhiệt.
Lượng ma sát tại các điểm nối này được tính đến khi tính toán chiều dài tối đa của đoạn khe co giãn trong quá trình thiết kế. Nếu lắp đặt các thiết bị kiểu ống xếp, không được sử dụng các giá đỡ kiểu treo trong đoạn này.
Khi thiết kế các giá đỡ cố định, cần phải lưu ý những điều sau:
- Lực tạo ra bởi bộ phận bù "khi đẩy".
- Lực cứng của thiết bị.
- Lực ma sát trong các giá đỡ trượt.
Các bộ phận bù áp không được bảo dưỡng và phải được thay thế bằng bộ phận mới nếu xảy ra sự cố.
Các nhà sản xuất
Thị trường cho các sản phẩm này thường do các nhà sản xuất trong nước đảm nhiệm. Sản phẩm của họ có chất lượng chấp nhận được và hoạt động đáng tin cậy. Armartek sản xuất thành công các miếng đệm giảm rung bằng cao su; các sản phẩm độc quyền của họ nhỏ gọn và dễ lắp đặt.
Việc sản xuất các khớp giãn nở dạng xếp đang phát triển mạnh mẽ, và chúng được đại diện bởi các công ty "Metalkomp" và "Kompenz" với chất lượng khá tốt.
Phần kết luận
Các thiết kế khác nhau của bộ bù nhiệt giúp kéo dài đáng kể tuổi thọ của toàn bộ hệ thống sưởi, loại bỏ các tải trọng bổ sung.
Chi phí mua và lắp đặt hệ thống sưởi được bù đắp hoàn toàn bởi tuổi thọ lâu dài của nó. Chúc may mắn!
