Устройство для гашения колебаний трубопровода

 

Устройство предназначено для борьбы с вибрациями трубопроводов и излучаемыми ими шумами. Устройство содержит дополнительный корпус в виде установленной на участке трубопровода коаксиально его оси полой цилиндрической оболочки с вязкоупругим наполнителем и осевой элемент, установленный без зазора между трубопроводом и вязкоупругим наполнителем, при этом осевой элемент выполнен в виде упругой тонкостенной цилиндрической оболочки с продольными гофрами, каждый из которых имеет по два устойчивых состояния с противоположными направлениями выпуклости. Технический результат - повышение эффективности гашения резонансных колебаний трубопровода. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и транспорту, в частности к средствам борьбы с вибрациями трубопроводов и излучаемыми ими шумами.

Известны устройства для гашения колебаний трубопровода, содержащие либо охватывающие трубопровод упругие прокладки, либо вязко-упругий материал, заполняющий пространство между внешней поверхностью трубопровода и дополнительным корпусом, либо закрепленную на внешней поверхности трубопровода специальную оболочку с демпфирующим элементом и вибропоглощающим материалом /см. а.с. СССР 1163071, кл. F 16 L 55/00, 1983 [1]; а.с. СССР 1800206, кл. F 16 L 55/00, 1993 [2]/.

Однако известные устройства характеризуются низкой эффективностью гашения колебаний трубопровода при возникновении наиболее опасных резонансных режимов колебаний, что объясняется пассивным характером устранения колебаний в устройстве путем поглощения энергии колебаний в упругом заполнителе, рассеивания энергии вибропоглощающим материалом и т.п.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является устройство для гашения колебаний трубопровода, содержащее дополнительный корпус в виде установленной коаксиально оси трубопровода полой цилиндрической оболочки с вязкоупругим наполнителем, и осевой элемент в форме параллелепипеда, установленный без зазора между трубопроводом и вязкоупругим наполнителем /см. а.с. СССР 1725003, кл. F 16 L 55/04, 1989 [3]/, принятое за прототип.

Данное устройство позволяет сравнительно эффективно гасить паразитные колебания трубопровода в области низких дорезонансных частот за счет эффекта виброизоляции вследствие отражения распространяющейся по рабочей среде энергии, а также в области высоких зарезонансных частот за счет поглощения энергии в упругом заполнителе. Однако при возникновении резонансных режимов устройство малоэффективно и не позволяет автоматически отстроить трубопровод от резонансного режима путем адаптивной перестройки, например, его жесткостных параметров.

Сущность изобретения заключается в создании устройства для гашения колебаний трубопровода, способного автоматически отстраиваться от резонансного режима путем перестройки своей упругой системы за счет введения в саму систему релейных упругих элементов с несколькими состояниями устойчивого равновесия.

Технический результат - повышение эффективности гашения резонансных колебаний трубопровода.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для гашения колебаний трубопровода, включающем дополнительный корпус в виде установленной на участке трубопровода консольно его оси полой цилиндрической оболочки с вязкоупругим наполнителем, и осевой элемент, установленный без зазора между трубопроводом и вязкоупругим наполнителем, особенность заключается в том, что осевой элемент выполнен в виде упругой тонкостенной цилиндрической оболочки с продольными гофрами, каждый из которых имеет по два устойчивых состояния с противоположными направлениями выпуклости.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображено предлагаемое устройство в сечении, перпендикулярном оси трубопровода, в статическом состоянии; на фиг.2 - то же устройство в момент срыва резонансного режима.

Устройство для гашения колебаний трубопровода содержит дополнительный корпус в виде установленной на участке трубопровода 1 коаксиально его оси полой цилиндрической оболочки 2 с вязкоупругим наполнителем 3, и осевой элемент, установленный без зазора между трубопроводом 1 и вязкоупругим наполнителем 3, выполненный в виде упругой тонкостенной цилиндрической оболочки 4 с продольными гофрами, каждый из которых имеет по два устойчивых состояния с противоположными направлениями выпуклости. Данные устройства установлены на отдельных участках трубопровода 1 в зонах его наиболее интенсивных резонансных колебаний, чаще всего на поворотах трубопровода.

Работа устройства осуществляется следующим образом. В статическом состоянии трубопровода 1 или при малой /нерезонансной/ интенсивности колебаний /см. фиг. 1/ жесткость упругой системы в любом поперечном направлении определяется эквивалентной исходной жесткостью вязкоупругого наполнителя 3 и осевого гофрированного элемента 4 в данном направлении. Диссипация энергии паразитных колебаний в этом случае происходит за счет внутреннего трения и относительного смещения элементов 1, 2, 3, 4 друг относительно друга. При возникновении резонансных поперечных колебаний трубопровода, например, вдоль оси У /см. фиг.1, 2/ и смещении трубопровода 1, например, в сторону "+" оси У скачком изменяется геометрическая конфигурация гофрированного осевого элемента 4 в месте максимального силового контакта данного элемента с трубопроводом 1. Например, два симметричных относительно оси У и выпуклых в сторону трубопровода 1 /фиг.1/ гофра "перещелкивают" /фиг.2/ в свое второе устойчивое состояние с противоположным направлением выпуклости, при этом они деформируют вязкоупругий наполнитель 3 в близлежащей зоне, увеличивая давление, что приводит одновременно к "перещелкиванию" гофра между двумя вышеуказанными наоборот в состояние выпуклости в сторону трубопровода 1 и т.д. Очевидно, что такое "перещелкивание" гофров вблизи оси У при поперечных резонансных колебаниях приводит к скачкообразному изменению жесткости упругой системы в данном направлении и соответственно к мгновенному срыву резонансного режима, то есть к адаптивной отстройке системы от резонансного режима. После срыва резонансных колебаний амплитуда колебаний трубопровода 1 естественно уменьшается, вязкоупругий наполнитель 3 вернется в исходное состояние, однако осевой гофрированный элемент 4 сохраняет свою новую геометрическую структуру. При возникновении нового резонансного режима и смещении трубопровода 1 в любом другом поперечном направлении геометрическая структура гофрированного элемента 4 опять соответствующим образом изменится и так далее.

В устройстве должна быть достаточно оптимально подобрана в поперечном направлении как жесткость гофрированного элемента 4, так и вязкоупругого материала наполнителя 3. С одной стороны, жесткость наполнителя 3 должна быть достаточной для формирования восстанавливающей поперечной силы, а с другой - давать возможность осуществления "перещелкивания" гофрированного элемента 4. Последний достаточно легко изготавливается путем гофрирования тонкой металлической пластинки /наподобие прокладок при упаковке конфет/ и ее последующего сворачивания в форму полого цилиндра.

Предложенное устройство по сравнению с известными характеризуется повышенной эффективностью гашения резонансных колебаний. При этом, очевидно, устройство довольно просто, не требует применения специальных элементов, некритично к погрешностям изготовления, сборки и т.д.

Формула изобретения

Устройство для гашения колебаний трубопровода, содержащее дополнительный корпус в виде установленной на участке трубопровода коаксиально его оси полой цилиндрической оболочки с вязкоупругим наполнителем, и осевой элемент, установленный без зазора между трубопроводом и вязкоупругим наполнителем, отличающееся тем, что осевой элемент выполнен в виде упругой тонкостенной цилиндрической оболочки с продольными гофрами, каждый из которых имеет по два устойчивых состояния с противоположными направлениями выпуклости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения, более конкретно к глушителям и устройствам снижения шума гидравлических систем

Изобретение относится к санитарно-техническим устройствам и может быть использовано для звукоизоляции фасонных соединительных деталей или труб, используемых в системе канализации

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для гашения гидравлических ударов в нефтегазовой промышленности, энергетике, тепло- и водоснабжении, а также применяться для глушения выхлопа двигателей

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для демпфирования знакопеременных гидравлических ударов в протяженных трубопроводах, возникающих при авариях и стихийных бедствиях (при взрывах транспортируемых продуктов - от ударной волны взрыва; при землетрясениях - от гидроударов, возникающих при продольных перемещениях трубопровода с большими ускорениями)

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может быть использовано в гидротехнике, водоснабжении и газоснабжении для гашения кинетической энергии потока

Изобретение относится к технике вентиляции и кондиционирования воздуха и может быть использовано в качестве глушителя шума и/или элемента с термоизоляционными свойствами для соединения участков воздуховодов

Изобретение относится к транспортному машиностроению, к вспомогательным устройствам для трубопроводной сети, а конкретнее к соединениям трубопроводов

Изобретение относится к машиностроению, а именно к промышленной акустике, в частности к широкополосному и низкочастотному шумоглушению, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства при шумоглушении в системах вентиляции и кондиционирования воздуха

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к области снижения вибраций насосно-компрессорных труб, оборудованных центробежными погружными электронасосами

Изобретение относится к устройствам защиты напорных трубопроводов от гидравлических ударов, в частности для применения в шахтном водоотливе глубоких горизонтов

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам и устройствам, обеспечивающим нормальную эксплуатацию машин и установок, в частности к способу гашения энергии волн при гидравлическом ударе в трубопроводе

Изобретение относится к области виброакустической защиты, касается вопросов демпфирования механических колебаний судовых и корабельных трубопроводов

Турбулизатор предназначен для использования в замкнутой трубопроводной системе выше по потоку от узлов управления для удаления грязи. Турбулизатор выполнен из трех частей: первой фланцевой части, второй конической части и третьей конической части. Конусообразные форсунки в проходном отверстии первой части текучей среды имеют три или более малых канала, через которые вторая часть текучей среды проходит насквозь в направлении выхода турбулизатора. Вторая коническая часть имеет три или более малых каналов в конической стороне входного конуса. Повторное вхождение этой второй части среды в первую часть среды создает завихрения и турбулентности и, тем самым, более высокие скорости потока в среде. Технический результат - максимальное снижение необходимости человеческого вмешательства и решение проблем в случаях, где грязеуловители отсутствуют. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к устройствам для гашения пульсаций давления в трубопроводных транспортных системах для газовых сред, в частности на газораспределительных станциях. Гаситель пульсаций давления состоит из пакета шайб с дросселирующими отверстиями, зафиксированными в корпусе и полостях между шайбами, создаваемых за счет втулок установленных между ними. Для уменьшения уровня пульсаций давления, вызванного вихреобразованием, в дросселирующих отверстиях на входе выполнены конфузоры с углом при их вершине α=40…80°, а на выходе диффузоры с углом при их вершине β=6…30°, при этом дросселирующие отверстия распределены по радиусу шайб так, что их пропускная площадь формирует профиль скоростей в сечении трубопровода, приближенный к профилю скоростей установившегося стационарного течения среды. Технический результат - уменьшение уровня пульсаций давления на участке газопровода, расположенном за гасителем, снижение вибрации поверхности газопровода и шума в окружающей среде. 1 ил.

Гофрированный газопровод предназначен для транспортирования газов или газожидкостных смесей. Гофрированный газопровод содержит, по меньшей мере, один гофрированный отрезок трубы, отношение шагов гофры которого лежит в пределах 0,3-0,9, а отношение амплитуд - в пределах 0,8-1,2, при этом он снабжен плоской опорной плитой и, по меньшей мере, двумя закрепленными к опорной плите крепежными скобами, имеющими внутренний диаметр, соответствующий внешнему диаметру гофрированного отрезка трубы, и охватывающими наружную поверхность гофрированного отрезка трубы с обеспечением изгиба гофрированного отрезка трубы, расположенного между крепежными скобами, с радиусом кривизны изгиба, равным 2-4 диаметра гофрированного отрезка трубы. Технический результат - повышение эффективности подавления шума и вибрации, возникающих за счет неустойчивости внутреннего потока перекачиваемой среды в гибких трубопроводах с гофрированной стенкой. 1 ил.
Наверх