Opis wzoru
Przedmiotem wzoru użytkowego jest kompensator rurowy liniowy, przydatny zwłaszcza w podziemnych rurociągach do transportu mediów ciekłych i gazowych. W rurociągach przeznaczonych do transportu mediów płynnych lub gazowych dla zabezpieczenia ich przed rozerwaniem spowodowanym odkształceniami liniowymi powszechnie wykorzystywane są kompensatory liniowe. Kompensator liniowy jest wstawką w rurociągu, posiadający odcinek rury wewnętrznej średnicy równej średnicy rurociągu, która wchodzi współosiowo teleskopowo do wnętrza rury zewnętrznej, o większej średnicy na odcinku kompensacji połączonej z rurociągiem za pomocą stożkowej redukcji średnicy. Przestrzeń pomiędzy rurą wewnętrzną a rurą zewnętrzną kompensatora zamknięta jest uszczelnieniem zapobiegającym wydostawaniu się transportowanego medium z rurociągu, ale jednocześnie umożliwiającym osiowe przemieszczenia rury wewnętrznej względem rury zewnętrznej ograniczone wielkością skoku kompensatora, co ogranicza zderzak na końcu rury wewnętrznej.
Konstrukcja kompensatora uniemożliwiająca wydostawanie się transportowanego medium na zewnątrz rurociągu i jednocześnie przedostawanie się do wnętrza kompensatora rurociągu powietrza, wody i niosących przez nie zanieczyszczeń przedstawiona została w polskim zgłoszeniu wzoru użytkowego nr W. 123639. W rozwiązaniu według tego wzoru użytkowego przestrzeń pomiędzy uszczelnieniami wyposażona została w zachodzące na siebie teleskopowo tuleje osadzone w membranie, dzięki czemu w przestrzeni między uszczelnieniami zachowane jest stałe nadciśnienie zabezpieczające wnętrze kompensatora przed migracją powietrza i wody z zewnątrz rurociągu. Takie rozwiązanie jest jednak pracochłonne w wykonaniu i nie zawsze jego wykorzystanie będzie konieczne, zwłaszcza zaś przy wykorzystywaniu elektrochemicznego zabezpieczenia antykorozyjnego rurociągu. W sytuacji wykorzystywania takiego zabezpieczenia, przykładowo czynnej ochrony katodowej rurociągu, elastyczne elementy kompensatora o takiej konstrukcji nie dają pewności stałej izolacji elektrycznej zabezpieczanych odcinków rurociągu, co wymaga instalowania dodatkowych ogniw ochrony elektrochemicznej. To zaś jest nie tylko technicznie uciążliwe, ale wpływa na wzrost poziomu kosztów zabezpieczenia rurociągu.
Celem wzoru użytkowego jest opracowanie takiej konstrukcji kompensatora rurowego liniowego, która przy prostszej budowie umożliwi bezproblemowe włączenie w system elektrochemicznego zabezpieczenia antykorozyjnego całego rurociągu.
Istota wzoru użytkowego polega na tym, że w kompensatorze odcinek metalowej rury wewnętrznej ma zewnętrzną powierzchnię pokrytą na części wychodzącej na zewnątrz z metalowej rury zewnętrznej warstwą ochronną o własnościach izolatora elektrycznego, a na części znajdującej się we wnętrzu rury zewnętrznej ma warstwę o własnościach przewodnika elektrycznego. Jednocześnie rura zewnętrzna na swej powierzchni wewnętrznej posiada co najmniej jeden element przewodzący prąd elektryczny, stykający się na całym skoku rury wewnętrznej we wnętrzu rury zewnętrznej z warstwą o własnościach przewodnika elektrycznego tej rury wewnętrznej, W korzystnym wykonaniu takiego kompensatora warstwa o własnościach przewodnika elektrycznego wykonana jest na długości rury wewnętrznej nie krótszej niż odległość pomiędzy zderzakiem rury wewnętrznej maksymalnie wsuniętej do wnętrza rury zewnętrznej, a ścianką czołową najbliższego zderzakowi łożyska ślizgowego opartą o pierścień oporowy z zamocowanym do niego elementem przewodzącym, ale jednocześnie na długości nie większej od odległości między skierowanymi ku wnętrzu rury zewnętrznej czołowymi ściankami łożysk ślizgowych. Dzięki takiej konstrukcji warstwa o własnościach przewodnika .elektrycznego nałożona na rurze wewnętrznej nigdy nie wysuwa się poza pierścień uszczelniająco-zgarniający i nie podlega zabrudzeniu ani też mechanicznemu uszkodzeniu, co zapewnia prawidłową pracę kompensatora.
Najlepiej jest, gdy trzy wgłębne pierścienie oporowe łożysk ślizgowych zamocowane do wewnętrznej powierzchni rury zewnętrznej wyposażone są w elementy przewodzące, dzięki czemu istnieje całkowita pewność połączenia elektrycznego metalowej rury zewnętrznej z metalową rurą wewnętrzną niezależnie od ewentualnego zabrudzenia, względnie uszkodzenie jednego, a nawet przy pewnym położeniu zderzaka, dwóch elementów przewodzących.
Ze względów praktycznych celowym jest na rurze wewnętrznej wykonanie warstwy o własnościach przewodnika elektrycznego z chromu, natomiast granicząca z nią warstwa o własnościach izolatora elektrycznego wykonana jest z poliuretanu, żywicy epoksydowej, względnie z materiału ceramicznego o grubości zbliżonej do 0,0015 m.
Kompensator może mieć również dodatkowe zabezpieczenie połączenia elektrycznego w postaci zamocowanego do zderzaka rury wewnętrznej elastycznego elementu metalowego przylegającego do powierzchni wewnętrznej rury zewnętrznej. Zasadniczą zaletą kompensatora według wzoru jest to, że jego konstrukcja wpisuje się w system elektrochemicznego zabezpieczenia antykorozyjnego całego rurociągu bez potrzeby tworzenia specjalnych, wyodrębnionych ogniw tego zabezpieczenia wyłącznie dla kompensatorów. Jest to ponadto konstrukcja bardzo prosta i łatwa w wykonaniu, a jej odporność na korozję zrównuje się z odpornością antykorozyjną całego rurociągu. Samo wykonanie zarówno warstwy o własnościach przewodnika prądu elektrycznego jak i warstwy o własnościach izolatora elektrycznego również nie stwarza trudności technicznych, bo ich nałożenie może zostać zrealizowane poprzez natrysk hydrodynamiczny, czy też nałożenie tulei z odpowiedniego tworzywa sztucznego. Wzór użytkowy został przedstawiony na rysunku, gdzie fig. 1 przedstawia konstrukcję kompensatora rurowego liniowego w uproszczonym przekroju podłużnym, fig. 2 - usytuowanie elementu przewodzącego w pierścieniu oporowym rury zewnętrznej przy łożysku ślizgowym, a fig. 3 - dodatkowe zabezpieczenie połączenia przewodzącego między rurą wewnętrzną a mrą zewnętrzną kompensatora. Kompensator rurowy liniowy 1 (fig. 1) zbudowany jest z odcinka rury wewnętrznej 2 wchodzącego współosiowo do odcinka rury zewnętrznej 3 i łożysk ślizgowych 4a, 4b prowadzących rurę wewnętrzną 2 w rurze zewnętrznej 3. Rura zewnętrzna 3 na jednym końcu ma część zbieżną stożkowo 5 o końcówce mającej średnicę di równą średnicy d2 rury wewnętrznej 2, natomiast na drugim końcu o zewnętrznej średnicy d3 wyposażona jest w pierścień uszczelniająco-zgarniający 6, przy czym we wnętrzu ma zamocowane do swej powierzchni wewnętrznej 3’ pierścienie oporowe 7, stabilizujące łożyska ślizgowe 4a, 4b. Pierścienie oporowe 7 z metalu wyposażone są w elementy przewodzące 8 (fig. 2), mające postać pierścienia osadzonego w odpowiadającym pierścieniu oporowym 7. Dodatkowo połączenie elektryczne pomiędzy rurą wewnętrzną 2 a rurą zewnętrzną 3 może być osiągnięte dzięki elastycznemu elementowi metalowemu 13 zamocowanemu do zderzaka 9 (fig. 3). Element metalowy 13 może mieć postać blaszanego płaskownika, względnie odcinka drutu metalowego. Elementy przewodzące 8 korzystnie zamocowane są do każdego pierścienia oporowego 7. Jednocześnie rura wewnętrzna 2 ma na wgłębnym końcu zamocowany na sztywno zderzak 9, który we współpracy z najbliższym mu pierścieniem oporowym 7 ustala skok s kompensatora 1, a na swej powierzchni zewnętrznej 2’ posiada dwie różne warstwy 10, 11. Warstwa 10 jest wykonana z chromu, natomiast warstwa 11 wykonana jest z poliuretanu. Długość l^ warstwy 10 z chromu jest tak dobrana, że jest większa od odległości x od zderzaka 9 o skrajnej pozycji wgłębnej do ścianki czołowej łożyska ślizgowego 4a, ale mniejsza od odległości l_2 między skrajnymi pierścieniami oporowymi 7a, 7b dzięki czemu niezależnie od położenia rury wewnętrznej 2 w rurze zewnętrznej 3 zawsze zapewnione jest przyleganie przynajmniej jednego elementu przewodzącego 8 do warstwy 10 chromowej rury wewnętrznej 2. Taka długość l^ warstwy 10 chromowej jednocześnie eliminuje wyjście tej warstwy 10 chromowej z wnętrza kompensatora 1 poza łożysko ślizgowe 4 zabudowane w okolicy pierścienia uszczelniająco-zgarniającego 6, co zabezpiecza ją przed zanieczyszczeniami występującymi na zewnątrz kompensatora 1. Z kolei warstwa 11 będąca izolatorem elektrycznym wykonana z tworzywa poliuretanowego, epoksydowego lub materiału ceramicznego, o grubości zbliżonej do 0,0015 m z jednej strony graniczy z warstwą 10 z chromu, a z drugiej strony rozciąga się do swobodnego końca rury wewnętrznej 2, na długości l_3.