SUPORTURI  ELASTICE

In relativ multe situatii, rezemarea sau suspendarea realizata la instalarea unui suport dispare cand instalatia este in functiune, ca urmare a dilatatiilor sau contractiilor termice ale conductei si / sau utilajelor la care este conectata conducta sau pe care este instalat suportul (a).

De asemenea, din aceleasi motive, incarcarea reala a unui suport poate sa creasca atingand valori inacceptabile daca rezemarea sau suspendarea este rigida si impiedica deplasarea care rezulta din dilatatiile sau contractiile termice (b).

In astfel de situatii sunt necesari suporturi elastici care sa continue preluarea integrala sau macar partiala a incarcarii(in general a incarcarii din greutate) pe care o transmite conducta, in oricare din pozitiile care rezulta din deplasarile impusede dilatatiile sau contractiile termice ale conductei si / sau utilajelor.

In general, un suport elastic se bazeaza pe un arc elicoidal supus la compresiune de o forta axiala reprezentand incarcarea ("sarcina") preluata de suport. Forta axiala fiind proportionala cu sageata ("cursa") arcului, rezulta ca incarcarea preluata de suport este variabila:

Denumirea acceptata pentru astfel de suporturi este cea de "suporturi elastici de sarcina variabila" sau, mai simplu, "suporturi de sarcina variabila".

In functie de geometria arcului (diametrul "d" al sarmei sau barei din care se executa arcul si diametrul "D" de infasurare) rezulta " caracteristica elastica" exprimata in N/mm (sau daN/mm, etc.) reprezentand forta necesara pentru comprimarea arcului cu 1mm.

Teoretic, caracteristica elastica poate fi aleasa astfel incat "variatia sarcinii"(variatia incarcarii pe care o poate prelua suportul) sa ramana in limitele dorite in oricare punct intre pozitiile extreme ale cursei de lucru. Totusi, practic, o astfel de solutie nu este posibila pentru ca dimensionarea arcului trebuie efectu 131i84b ata tinand seama de rezistentele admisibile si de asigurarea impotriva pierderii stabilitatii.

Cand este necesara o limitare a variatiei sarcinii care nu poate fi realizata cu un suport de sarcina variabila trebuie sa se utilizeze un suport din categoria suportilor de sarcina constanta.

In principiu, un asa numit suport de sarcina constanta se bazeaza, de asemenea, pe un arc elicoidal supus la compresiune dar preluarea sarcinii se realizeaza prin intermediul unui sistem de parghii astfel incat, in oricare punct intre pozitiile extreme ale cursei de lucru, cuplul rezultat din sarcina sa ramana egal (sau aproximativ egal) cu cel rezultat din forta axiala din arc (vezi schemele de principiu anexate).

La orice arc elicoidal supus la compresiune (dar aproximativ la fel si la alte tipuri de arcuri), proportionalitatea intre forta axiala si deformarea elastica este reala numai in anumite limite. In domeniul apropiat de pozitia in stare libera a arcului, deformarea este posibila cu forte mai mici decat cele corespunzatoare caracteristicii elastice. De asemenea, in domeniul apropiat de pozitia "complet comprimat"a arcului (arcul blocat spira/spira), rigiditatea este din ce in ce mai mare (forte mai mari decat cele corespunzatoare caracteristicii elastice).

Llimitele uzuale intre care se asigura proportionalitatea intre forte si deformatii sunt evidentiate in schema urmatoare (F₁, F₂, F₃=forte, f₁ f₂ f₃=sageti):

Caracteristica Elastica

K=

Uzual: f₁=(0,25.0,3) f3; F₁= (0,25.0,3) F3

f₂=(0,8.0,9) f3 ;  F₂=(0,8.0,9)F₃

Un suport elastic poate fi utilizat numai in limitele de proportionalitate ale arcului (f₁.f₂ si respectiv F₁.F₂). Aceasta conditie se refera atit la suportii elastici de sarcina variabila cat si la cei de sarcina constanta.

In afara de aceasta, trebuie sa se aiba in vedere necesitatea unor eventuale reglari la instalare care trebuie sa fie permise in ambele sensuri (adica pentru incarcari mai mici sau mai mari decat cele anticipate). Din acest motiv se ajunge in situatia ca domeniul real de utilizare al unui suport elastic trebuie sa fie mai mic decat cel corespunzator limitelor de proportionalitate ale arcului.

Variatia sarcinii corespunzatoare unui caz oarecare este definita de relatia:

n

In care,

Q'=sarcina (incarcarea preluata de suport) in pozitia initiala (pozitia de instalare)

Q"=sarcina (incarcarea preluata de suport) in pozitia finala (pozitia de lucru) corespunzand unei deplasari Dh fata de pozitia initiala.

Aceasta relatie se refera atat la suportii de sarcina variabila cat si la cei de sarcina constanta (la care, contrar denumirii, pot sa apara de asemenea unele diferente intre sarcinile Q' si Q").

In cazul suportilor de sarcina variabila, relatia privind variatia sarciniipoate fi explicata in functie de caracteristica elastica (K) si de deplasarea (cursa) pe verticala (Dh) efectuata de suport intre pozitiile corespunzatoare celor doua incarcari (Q'si Q"):

Cand deplasarea Dh este descendenta  Cand deplasarea Dh este ascendenta

Q'-Q"=K Dh Q'-Q"=K Dh

In ambele situatii rezulta:

n =

Daca se impune o anumita limita a variatiei sarcinii se poate determina in acest fel ce caracteristica elastica trebuie sa aiba arcul suportului;

k

Din relatiile de mai sus rezulta concluzia ca variatia sarcinii este cu atit mai mica (deci o situatie mai favorabila)cu cat caracteristica elastica a arcului suportului este mai coborata("arc mai moale").Acest fapt trebuie avut totdeauna in vedere la alegerea suportilor de sarcina variabila pe baza tabelelor din cataloagele fabricantilor.Totusi trebuie notata in acelasi timp si problema economicitatii:

Pentru o anumita incarcare (Q=Q")si 0 deplasare () impusa, pretul suportului este cu atat mai ridicat cu cat caracteristica elastica este mai coborata(deci nimic nu este gratis).

Inca o concluzie care rezulta din relatia de mai sus este ca variatia sarcinii este proportionala cu marimea cursei (fapt de altfel evident chiar din schema F-f a arcului). Din acest motiv, unul din criteriile de baza caruia se decide daca se accepta sau nu utilizarea suportilor de sarcina variabila pentru un anumit serviciu, este chiar marimea cursei.

In cazul suportilor de sarcina constanta diferentele intre sarcinile corespunzatoare celor doua pozitii de referinta (pozitia de instalare si pozitia de lucru) sunt relativ minore in comparatie cu suportii de sarcina variabila. Chiar si pentru curse foarte mari, variatia sarcinii ramane spre exemplu in limita ν (

In plus, trebuie remarcat faptul ca la astfel de suporti, in functie de varianta constructiva, variatia sarcinii poate sa nu fie proportionala cu cursa. Un exemplu citat in acest sens in unele documente este cel cand abaterea maxima fata de sarcina constanta apare in zona mijlocie a cursei:

Cerintele privind utilizarea obligatorie a unui suport de sarcina constanta sau acceptarea unui suport de sarcina variabila pentru un anumit serviciu difera de la un document de referinta la altul.

Criteriul de baza este limitarea variatiei sarcinii. Limita acceptata este insa determinata de diverse considerente: mentinerea tensiunilor in conducta respectiva in limite admisibile, diminuarea reactiunilor pe racordurile utilajelor (in special in cazul utilajelor dinamice) etc.

Limita maxima admisa in codul ASME B31.1 pentru variatia sarcinii este de 25%. Aceeasi limita este mentionata in MSS SP-58. In alte documente limita admisa este de 20%. Totusi, independent de restrictiile de acest fel, limita trebuie sa fie analizata in functie de efectele pe are care le variatia sarcinii asupra conductei sau racordurilor utilajelor. Unele specificatii limiteaza, spre exemplu, variatia sarcinii la numai 10% in cazul unor asa numite sisteme critice:

-Conducte care lucreaza la temperaturi ridicate in domeniul fluajului la care sunt anticipate fenomene de autopretensionare,

-Conducte la si de la utilaje dinamice sau alte utilaje la care se impun incarcari mici, pe racorduri, etc.

Tipurile de suporti elastici de la diversi fabricanti( sau chiar de la acelasi fabricant) includ un numar mare de variante constructive.

Din punct de vedere al modului de instalare, atat suportii de sarcina variabila cat si cei de sarcina constanta pot fi livrati pentru instalare in ansamblul unor suspensii sau in varianta cu talpa pentru fixare sub o structura sau pe o structura de sustinere, sau pe o fundatie (vezi anexele)

Pentru suportii de sarcina variabila, majoritatea fabricantilor au adoptat solutia incadrarii in trei serii alese astfel incat fiecare serie sa poata fi utilizata pentru o deplasare (cursa) maxima dubla fata de cea precedenta:

-La prima serie, cate un arc cu N spire pentru curse maxime pana la 37,5mm(sau 40mm sau 50mm).

-La a doua serie, cate un arc cu 2N spire pentru curse maxime pana la 70mm(sau80mm sau100mm).

-La a treia serie, cate doua arcuri cu 2N spire pentru curse maxime pana la 140mm(sau160mm sau200mm).

In acest fel, pentru un anumit serviciu, adica pentru o anumita sarcina Q si o anumita deplasare (cursa) , la alegerea suportului apar mai multe solutii dar dintre ele trebuie adoptata cea care satisface conditia impusa privind variatia sarcinii.

(In acest sens vezi anexa cu tipul de tabel pentru alegerea suportilor elastici de sarcina variabila.)

Pentru suporti de sarcina constanta, detaliile constructive si uneori chiar sistemul pe care se bazeaza suportii respectivi, difera de la un fabricant la altul. Unele detalii sunt prezentate in anexe.

Alegerea suportului din catalogul unui fabricant se bazeaza exclusiv pe sarcina Q care trebuie preluata si pe incadrarea cursei dorite in limitele precizate in catalog.

OBSERVATII DIVERSE

Atat in cazul suportilor de sarcina variabila cat si in cazul celor de sarcina constanta, la alegerea suportului destinat pentru un anumit serviciu trebuie sa se aibe in vedere eventualele corectii care ar putea fi necesare la instalare sau dupa instalare in privinta sarcinii si/sau deplasarii.

Chiar si in prezent, desi mijloacele pentru calculul sarcinilor si deplasarilor sunt mai perfectionate decat in trecut, poate sa se constate ulterior, dupa procurarea suportului, ca incarcarea, calculata (sarcina pentru care a fost cerut suportul) difera de cea necesara sau ca trebuie majorata deplasarea (fata de cea ceruta). Din acest motiv se recomanda ca, pentru siguranta, incarcarile si deplasarile specificate sa includa rezerve.

Unele specificatii impun, spre exemplu,ca in cazul suportilor de sarcina constanta sa fie posibila o reglare a incarcarii cu 20% fata de valoarea ceruta si de asemenea o depasire a deplasarii cerute cu 20% dar min.25mm.

In cazul conductelor pentru gaze sau vapori,daca incercarea la presiune se face cu apa

incarcarea in timpul incercarii la presiune depaseste cu mult incarcarea pe care trebuie sa o preia suportul in conditii de lucru. In astfel de cazuri, de obicei, suportul este cerut pentru conditiile de lucru iar in timpul incercarii la presiune trebuie sa ramana blocat, asa cum a fost livrat. Totusi este important ca furnizorul sa cunoasca de la inceput ce incarcare urmeaza sa preia suportul in stare blocata,in timpul incercarii la presiune.

Aceasta conditie se refera atat la suportii de sarcina variabila cat si la cei de sarcina constanta.

In afara de suportii elastici de sarcina variabila sau de sarcina constanta,in anexe sunt incluse de asemenea unele detalii privind dispozitivele pentru diminuarea vibratiilor prin itermediul unor arcuri elicoidale de compresiune.

Principiul de lucru rezulta din detaliile respective.

Varianta normala este cea cu un singur arc, pretensionat. Daca dispozitivul este supus unei incarcari axiale mai mare decat forta corespunzatoare pretensionarii initiale a arcului, arcul este comprimat in continuare indiferent de sensul incarcarii axiale Dispozitivul lucreaza deci ca o bara rigida pana la o anumita incarcare axiala si dupa aceea ca un suport elastic de sarcina variabila, comprimand in continuare arcul indiferent de sensul incarcarii axiale.

ANEXE:

ANEXA 1 - Suporturi elastici de sarcina variabila (3 pagini).

ANEXA 2 - Alegerea suporturilor elastici de sarcina variabila (2pagini) .

ANEXA 3 - Suporturi de sarcina constanta(6 pagini).

ANEXA 4 - Dispozitiv pentru diminuarea vibratiilor(2 pagini).

ANEXA 5 - Controlul vibratiilor-SWAY BRACE (2 pagini).

ANEXA 6 - Lista potentiali furnizori suporturi speciale pentru conducte.

ANEXA 7 - SLIDING PLATES "FIREGLASS"(Placute alunecatoare cu coeficient de frecare redus) (7 pagini)

ANEXA 1

Suporturi elastici de sarcina variabila

Variante de instalare

ANEXA 2

Tip de tabel pentru

Alegerea suporturilor elastici de sarcina variabila

" SERIA" SUPORTULUI

Alegerea suporturilor elastici de sarcina variabila pe baza tabelelor din cataloage

Relatii de calcul

Pentru deplasari Pentru deplasari

descendente ascendente

Q'-Q"=k Q'-Q"=k

(Q'-Q";) (Q'-Q">0;>0)

V,%= = _max,%

k

(k=caracteristica elastica a arcului

V_MAX=val. maxima admisa pentru variatia sarcinii)

Exemplu:

Q=Q"=10500N;=-13.5mm;V

k k_CAT=133,3; Q"_CAT=10,00.10,66Kn

Q'-Q"=kQ'=k +Q"

=-133,3x(-13,5)+10500=8700N

(Q'_CAT=8,66.9,33Kn)

V,%= =

ANEXA 3

Suporturi de sarcina constanta

(Suportul de sarcina constanta se bazeaza pe un principiu mecanic simplu:

Pentru a realiza o forta constanta de sustinere,momentul sarcinii fata de pivotul central trebuie egal cu momentul dat de forta elastica a arcului,pe intregul domeniu al deplasarii)

(Cu privire la aceasta schema: se iau trei pozitii ale cursei sarcinii-superioara, mijlocie si coborata- si se scriu momentele pentru aceste pozitii fata de pivotul central)

F₁c₁=Wb₁

F₂a₂=Wb₂

F₃a₃=Wb₃

ANEXA 4

Dispozitiv pentru diminuarea vibratiilor

ANEXA 5

- Controlul vibratiilor-SWAY BRACE

ANEXA 6

LISTA POTENTIALI FURNIZORI

SUPORTURI SPECIALE PENTRU CONDUCTE

GRINELL Corporation

1341 Elmwood Avenue

Cranston, RI 02910-3800

Fax 401-781-7150

COMET-Pipe supports Lts.

Savanage Road, Droitwich, Worceshire,

WR9 9BH, England  reprezentanta Romania -DAWCUL LTD.

MECA SUD

Z.I. 64300 Ortez-France

Fax 59699422

Reprezentanta Romania TRANSNAL

Str. Elena Doamna no. 1,Bl.32A, Et.2Ap.8, Ploiesti

CARPENTER &PATTERSON

Hentaes Lane, Welshpool,

Powys SY217BQ

Tel.Welshpool 2061

Telex 35186

LISEGA Gmbh

Industriegebiet Hochkamp

Postfach 1340

D-2730 ZEVEN

Fax 04281-713214

HYDRA

D-7530 Pforzheim-Ostliche

Karl Friedrich Strabe

Potfach 1280

DAWCUL LIMITED

40-42 West Street, Marlow, Bucks SL7 2NB

tel(0/628)472737

(0/628) 890055

ANEXA 7

SLIDING PLATES "FIREGLASS"

(Placute alunecatoare cu coeficient de frecare redus)