Устройство для гашения вибраций трубопровода

 

Изобретение используется при сооружении трубопроводов и предназначено для борьбы с их вибрациями и излучаемыми ими шумами. Устройство содержит установленный между наружной поверхностью трубопровода и корпусом вязко-упругий демпфирующий элемент в виде замкнутой кольцевой упругой камеры, герметично заполненной демпфирующей жидкостью. Замкнутая кольцевая упругая камера выполнена в виде цилиндрической оболочки из кордной ткани, свободно надета на трубопровод в местах его максимальных вибрационных перемещений. Камера имеет вывернутые внутрь кольцевые части, охватывающие трубопровод с натягом и зафиксированные на нем вблизи торцов оболочки. Обеспечивает автоматическую отстройку подверженного колебаниям трубопровода от резонансного режима путем адаптивного изменения параметров жесткости виброгасящего узла устройства. 2 ил.

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

Известны виброгасители для гнутых участков трубопровода, содержащие размещенный на соответствующем участке трубопровода вибрирующий гасящий элемент из материала, преобразующего электромагнитную энергию в механическую, снабженный элементом регистрации возмущений, исполнительным механизмом и генератором сигналов /см. а.с. СССР 665173, кл. F 16 L 55/04, 1978 [1]/.

Однако данные устройства характеризуются значительной сложностью, требуют применения специальных источников питания, узлов и механизмов.

Известны также устройства для гашения колебаний трубопроводов, 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 моментом и вибропоглощающим материалом /см. а. с. СССР 1163071, кл. F 16 L 55/00, 1983 [2]; а.с. СССР 1800206, кл. F 16 L 55/00, 1993 [3]; а.с. СССР 1725003, кл. F 16 L 55/00, 1989 [4]/.

Однако известные устройства характеризуются низкой эффективностью гашения колебаний трубопроводов при возникновении наиболее опасных резонансных режимов, особо проявляющихся на поворотах трубопровода, что объясняется пассивным характером устранения колебаний путем вибропоглощения энергии колебаний в упругом заполнителе.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является устройство для гашения вибраций трубопроводов, содержащее плотно установленный между наружной поверхностью трубопровода и корпусом вязко-упругий демпфирующий элемент, выполненный в виде замкнутой кольцевой упругой камеры, 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 [5]/, 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 от 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 путем перестройки своей упругой системы за счет введения в систему упругих элементов с возможностью адаптивного изменения при вибрациях своей формы, конфигурации и жесткости.

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 трубопровода, содержащем плотно установленный между наружной поверхностью трубопровода и корпусом вязко-упругий демпфирующий элемент в виде замкнутой кольцевой упругой камеры, герметично заполненной демпфирующей жидкостью, особенность заключается в том, что замкнутая кольцевая упругая камера выполнена в виде цилиндрической оболочки из кордной ткани, свободно надетой на трубопровод в местах его максимальных вибрационных перемещений и имеющей вывернутые внутрь концевые части, охватывающие трубопровод с натягом и зафиксированные на последнем вблизи торцов оболочки.

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

Устройство для гашения вибраций трубопровода содержит плотно установленный между наружной поверхностью трубопровода 1 и корпусом 2 вязко-упругий демпфирующий элемент в виде замкнутой кольцевой упругой камеры 3, герметично заполненной демпфирующей жидкостью 4, при этом замкнутая кольцевая упругая камера 3 выполнена в виде цилиндрической оболочки из кордной ткани, свободно надетой на трубопровод 1 в местах его максимальных вибрационных перемещений и имеющей вывернутые внутрь концевые части, охватывающие трубопровод 1 с натягом и зафиксированные на последнем вблизи торцов оболочки 3.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

В статическом состоянии трубопровода 1 и при малой интенсивности его вибраций /см. фиг.1/ трубопровод 1 вместе с охватывающей его оболочкой 3 с жидкостью 4 ориентированы концентрично относительно корпуса 2. Диссипация энергии паразитных вибраций трубопровод 1 при этом происходит за счет внутреннего трения и малых относительных смещений трубопровода 1, корпуса 2, оболочки 3 и жидкости 4 относительно друг друга. При возникновении интенсивных резонансных вибраций трубопровода 1 /см. фиг.2/, главным образом на гнутых участках, поворотах трубопровода 1, на последний действует на данных участках система взаимосвязанных между собой инерционных сил - центробежных, осевых, поперечных. Под действием этих сил трубопровод 1 получает комплексные асимметричные перемещения относительно корпуса 2. При этом, так как наружная поверхность оболочки 3 плотно прижата к корпусу 2, а вывернутые внутрь концевое части оболочки 3 вблизи ее торцов зафиксированы на трубопроводе 1, происходит разворачивание наружу оболочки 3 с одного конца /например, справа на фиг. 2/ и соответственно еще большее заворачивание внутрь другого конца /слева на фиг. 2/. Очевидно, что такое разворачивание - заворачивание приводит к смещению наружной поверхности оболочки 3 относительно корпуса 2 по характеру, сходному со смещением гусеницы, причем такое смещение сопровождается изменением формы оболочки 3 на ее различных участках, появлением асимметрии вывернутых внутрь концевых частей, контактирующих с трубопроводом 1, перераспределением давлений жидкости 4 в различных зонах оболочки 3. Также очевидно, что все это приведет к скачкообразному изменению жесткости упругой системы и, как следствие, к срыву резонансного режима, то есть к адаптивной отстройке упругой системы трубопровода от резонансного режима. В случае возникновения нового резонансного режима /но уже на другой частоте возмущений/, произойдет повторная отстройка за счет относительного смещения оболочки 3 в ту же или в обратную сторону с изменением ее конфигурации и соответственно собственной частоты упругой системы трубопровод - оболочка - демпфирующая жидкость - корпус.

Устройство отличается предельной простотой, полным отсутствием специальных элементов и узлов, имеет широкие функциональные возможности за счет адаптации к внешним вибрационным воздействиям непосредственно в процессе эксплуатации.

Формула изобретения

Устройство для гашения вибрации трубопровода, содержащее плотно установленный между наружной поверхностью трубопровода и корпусом вязко-упругий демпфирующий элемент в виде замкнутой кольцевой упругой камеры, герметично заполненной демпфирующей жидкостью, отличающееся тем, что замкнутая кольцевая упругая камера выполнена в виде цилиндрической оболочки из кордной ткани, свободно надетой на трубопровод в местах его максимальных вибрационных перемещений и имеющей вывернутые внутрь кольцевые части, охватывающие трубопровод с натягом и зафиксированные на последнем вблизи торцов оболочки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2