Устройство для гашения вибраций трубопровода

 

Изобретение предназначено для гашения вибраций трубопровода. Устройство содержит установленный между наружной поверхностью трубопровода и корпусом вязкоупругий демпфирующий элемент в виде замкнутой кольцевой камеры с упругими торцевыми стенками, герметично заполненной демпфирующей жидкостью, при этом на торцевых стенках внутри камеры равномерно в окружном направлении закреплены стержневые элементы, расположенные попарно напротив друг друга, при этом на плоскостях свободных торцов стержневых элементов установлены постоянные магниты в виде аксиально намагниченных дисков, попарно обращенных друг к другу разноименными полюсами, введенными во взаимный контакт. Технический результат - повышение надежности и упрощение конструкции. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для активного гашения вибраций трубопроводов.

Известны устройства для гашения вибраций трубопровода, содержащие упругие прокладки или вязкоупругий демпфирующий материал, заполняющий пространство между внешней поверхностью трубопровода и дополнительным корпусом /см.а. с. СССР 1163071, кл. F l6 L 55/00, 1983 [l], патент Франции 480532, кл. F 16 L 55/04, 1971 [2]/.

Однако данные устройства характеризуются низкой эффективностью гашения при значительных возмущениях, так как, осуществляя диссипацию энергии колебаний, не позволяют активно срывать возникающие резонансные режимы.

Известно также устройство для гашения вибраций трубопровода, содержащее жестко закрепленную на наружной поверхности трубопровода оболочку с цилиндрическим основанием и демпфирующий элемент в виде тела вращения с нанесенным на его поверхность вибропоглощающим материалом /см. а.с. СССР 1800206, кл. F 16 L 55/00, 1993 [3]/.

Данное устройство также характеризуется низкой эффективностью гашения вибраций, так как оно обеспечивает демпфирование паразитных колебаний за счет преобразования вибрационной энергии в тепловую, не позволяя активно срывать возникающие резонансные режимы.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является устройство для гашения вибраций трубопроводов, содержащее установленный между наружной поверхностью трубопровода и корпусом вязкоупругий демпфирующий элемент, выполненный в виде замкнутой кольцевой полости, частично заполненной электролитом и снабженной электродами и сквозным каналом с вентилем /см. а.с. СССР 806979, кл. F 16 L 55/04, F 17 D 1/10, 1981 [4]/, принятое за прототип.

Недостатками данного устройства, затрудняющими возможность его применения, являются сложность конструкции, обусловленная наличием электролита, электродов, соединенных с источником энергии, сквозных каналов с вентилем и т. д., а главное - ограниченные функциональные возможности. Последнее объясняется возможностью изменения жесткости гасящего элемента только в процессе специальной регулировки и, соответственно, невозможностью автоматической отстройки колеблющегося трубопровода с резонансного режима путем адаптивной перестройки жесткостных параметров виброгасящего устройства.

Сущность изобретения заключается в создании устройства для гашения вибраций трубопровода, способного автоматически отстраиваться от резонансных режимов колебаний путем перестройки своей упругой системы за счет введения в саму упругую систему релейных магнитных элементов, осуществляющих скачкообразное изменение жесткости системы при заданных амплитудах колебаний.

Технический результат - упрощение конструкции устройства и расширение его функциональных возможностей.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для гашения вибраций трубопроводов, включающем установленный между наружной поверхностью трубопровода и корпусом вязкоупругий демпфирующий элемент в виде замкнутой кольцевой камеры с упругими торцевыми стенками, герметично заполненной демпфирующей жидкостью, особенность заключается в том, что на торцевых стенках внутри камеры равномерно в окружном направлении закреплены стержневые элементы, расположенные попарно напротив друг друга, при этом на плоскостях свободных торцов стержневых элементов установлены постоянные магниты в виде аксиально намагниченных дисков, попарно обращенных друг к другу разноименными полюсами, введенными во взаимный контакт.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображено предлагаемое устройство, общий вид с поперечным разрезом, в исходном состоянии; на фиг.2 - то же устройство в момент срыва резонансного режима.

Устройство для гашения вибраций трубопровода содержит установленный между наружной поверхностью трубопровода 1 и корпусом 2 вязкоупругий демпфирующий элемент, выполненный в виде замкнутой камеры, состоящей из жестких колец 3, 4, соединенных упругими торцевыми стенками 5, 6, герметично заполненной демпфирующей жидкостью 7. На тоцевых стенках 5, 6 внутри камеры равномерно в окружном направлении закреплены стержневые элементы 9, 10, расположенные попарно напротив друг друга. При этом на плоскостях свободных торцов стержневых элементов 7, 8 установлены постоянные магниты 10, 11 в виде аксиально намагниченных дисков, попарно обращенных друг к другу разноименными полюсами, введенными во взаимный контакт.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

В статическом состоянии трубопровода 1 и при малой интенсивности его колебаний /фиг.1/ все постоянные магниты 10, 11 в окружном направлении вокруг трубопровода 1 притянуты друг к другу попарно своими разноименными, обращенными друг к другу полюсами, при этом стержневые элементы 8, 9 связывают между собой упругие торцевые стенки 5, 6 камеры и кольца 3, 4 в единую конструкцию замкнутой камеры, имеющую значительную жесткость как в радиальном по отношению к трубопроводу 1, так и в осевом направлениях, причем эта жесткость значительна как на изгиб, так и на поперечные смещения трубопровода 1. B этом случае при малой интенсивности колебаний трубопровода 1 происходит диссипация энергии колебаний за счет трения демпфирующей жидкости 7 о внутреннюю поверхность упругой камеры при их относительных смещениях. При возникновении резонансных колебаний трубопровода 1, то есть при резком увеличении ускорений его поперечных колебаний, происходит сжатие камеры в поперечном направлении периодически по разные стороны от трубопровода 1. Такое сжатие вызывает резкое увеличение давления жидкости 7 и приводит, соответственно, к выпучиванию наружу упругих торцевых стенок 5, 6 камеры. При достижении определенной интенсивности поперечных колебаний трубопровода 1 выпучивание стенок 5, 6 приведет к отрыву одной или одновременно нескольких пар взаимно контактирующих постоянных магнитов 10, 11 друг от друга в наиболее нагруженных в радиальных направлениях зонах камеры. Такой отрыв /см. фиг. 2/ нарушает жесткостную структуру камеры и приводит к скачкообразному уменьшению ее жесткости одновременно во всех направлениях, главным образом, в поперечном направлении. Соответственно это приводит к мгновенному срыву резонансного режима, то есть к автоматической адаптивной отстройке устройства от резонансного режима. После срыва и, естественно, мгновенного уменьшения амплитуды поперечных виброускорений трубопровода упругая камера восстанавливает свою геометрическую жесткостную структуру, то есть возвращается в исходное состояние. При повторном возникновении вибрационных резонансных режимов процесс автоматического срыва вибраций повторяется.

Очевидно, что предлагаемое устройство по сравнению с известными характеризуется предельно простой конструкцией, не требует применения специальных химических элементов, источников энергии, сложных конструкционно-технологических элементов и т.д. Однако, главное, данное устройство обеспечивает процесс автоматической отстройки трубопровода с опасного динамического вибрационного режима путем адаптивной перестройки своих жесткостных параметров не в процессе специальных регулировок, а непосредственно в процессе работы. Это позволяет значительно расширить функциональные возможности устройства и области его применения.

Формула изобретения

Устройство для гашения вибраций трубопровода, содержащее установленный между наружной поверхностью трубопровода и корпусом вязкоупругий демпфирующий элемент в виде замкнутой кольцевой камеры с упругими торцевыми стенками, герметично заполненной демпфирующей жидкостью, отличающееся тем, что на торцевых стенках внутри камеры равномерно в окружном направлении закреплены стержневые элементы, расположенные попарно напротив друг друга, при этом на плоскостях свободных торцов стержневых элементов установлены постоянные магниты в виде аксиально намагниченных дисков, попарно обращенных друг к другу разноименными полюсами, введенными во взаимный контакт.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2