Опорное устройство гашения колебаний трубопроводов

Полезная модель относится к машиностроению и предназначена для гашения вибраций трубопроводов.
Известно устройство гашения вибраций трубопроводов (Патент RU 2208738 С1), включающее 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.
Такое устройство, несмотря на достаточно эффективную работу, сложно в изготовлении. К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относят то, что в известном устройстве применение магнитов создает участок, на котором могут задерживаться продукты коррозии стальных трубопроводов, что сужает живое сечение канала, создает дополнительное местное гидравлическое сопротивление; устройство плохо применимо для трубопроводов большого диаметра.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является устройство для гашения вибраций трубопровода (Патент RU 2220358 С1), включающее внешний кожух и плотно установленный между наружной поверхностью трубопровода и корпусом вязкоупругий 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 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. Данное устройство принято за прототип.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в известном устройстве отсутствует возможность регулировки устройства для предотвращения возникновения резонансного режима; существует риск утечки жидкости из-за смещения трубопровода вдоль оси, например, при изменении температуры возможно смещение оболочки.
Сущность полезной модели заключается в создании устройства, задачей которого является гашение колебаний трубопровода, снижение поперечных и крутильных вибраций и вызываемый ими динамический шум в широком диапазоне частот.
Технический результат полезной модели - гашение колебаний трубопровода, снижение поперечных и крутильных вибраций и вызываемого ими динамического шума в широком диапазоне частот, предотвращение возникновения резонансного режима, а также упрощение конструкции устройства гашения колебаний трубопроводов.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в известном устройстве для гашения колебаний трубопровода, содержащем между наружной поверхностью трубопровода и внешним кожухом вязкоупругий демпфирующий элемент, плотно установленный в местах гашения колебаний трубопровода, особенность заключается в том, что демпфирующий элемент выполнен в виде набора цилиндрических демпферов, расположенных в два ряда внутри замкнутой кольцевой камеры, между рядами, которых расположен регулирующий двусторонний хомут, имеющий возможность внешнего воздействия, вызывающего деформацию цилиндрических демпферов: растяжение или сжатие, в зависимости от регулирующего воздействия.
Цилиндрические демпферы могут быть изготовлены также в виде оболочки с вязкой жидкостью внутри. Количество цилиндрических демпферов первого ряда соответствует количеству демпферов второго ряда. Цилиндрические демпферы первого и второго ряда расположены со смещением на середину угла, то есть друг напротив друга.
Регулирующий хомут снабжен зажимным винтом, который выведен за внешний кожух. На внутренней и внешней поверхности регулирующего хомута выполнены просечки для фиксации демпферов. Двусторонний регулирующий хомут может быть выполнен из нержавеющей стали; размер хомута выбирается в зависимости от диаметра трубопровода.
Демпферы устанавливаются в кольцевых зазорах, образованных между трубой и регулирующим хомутом, и между хомутом и внешним кожухом. Внешний кожух жестко устанавливается на соответствующую опору.
Между внешним и внутренним кольцом из демпферов располагается регулирующий хомут; изменяя расстояния между частями хомута при помощи регулирующих винтов появляется возможность менять длину окружности хомута, при этом происходит сжатие или ослабление цилиндрических демпферов, что позволяет менять частоту вибрации промежуточных элементов конструкции для предотвращения создания резонансных режимов, при этом работа устройства обеспечивается в широком частотном диапазоне.
Опорное устройство для гашения колебаний трубопровода изображено на фигуре, где приняты следующие обозначения: трубопровод - 1, цилиндрический демпфер первого ряда - 2, хомут - 3, винт хомута - 4, внешний кожух - 5, цилиндрический демпфер второго ряда - 6. На поверхности трубопровода 1 размещаются в зависимости от диаметра трубопровода цилиндрические демпферы первого ряда 2, изготовленные из вязкоупругого материала, например, каучука. Возможно использование двухслойных демпферов, в которых внутри резинового покрытия располагается вязкая жидкость. Этот ряд демпферов охватывается регулирующим хомутом 3, выполненном из нержавеющей стали. Размер хомута выбирается в соответствии с диаметром трубопровода. На внутренней и внешней поверхности хомута 3 выполнены просечки для фиксации демпферов на установленном месте. Регулировочный зажимной винт хомута 4 выводится за внешний кожух 5. В кольцевом зазоре между регулировочным хомутом 3 и внешним кожухом 5 устанавливается еще один ряд цилиндрических демпферов второго ряда 6. При установке обеспечивается сжатие демпфирующих элементов первого и второго ряда до 75% от исходного диаметра. Частично сжатые овальные в сечении демпферы достаточно хорошо позволяют гасить колебания в поперечном сечении трубопровода. При этом сохраняется возможность частичного качения демпферов. Это обеспечивает достаточно мягкое гашение, в том числе и крутильных колебаний трубопровода. Регулировка длины окружности хомута позволяет менять его диаметр. При этом внутренний ряд демпферов сжимается, а внешний наоборот разжимается, и аналогично в обратном направлении. Изменение высоты демпфирующего элемента может составлять от 0,5, до 1 диаметра в несжатом состоянии. Такой способ регулировки позволяет менять частоту собственных колебаний опоры и избежать возникновения резонанса в системе.
Количество цилиндрических демпферов первого ряда должно быть четным и кратным 4, при этом количество цилиндрических демпферов второго ряда должно быть равно количеству цилиндрических демпферов первого ряда. Расположение демпферов первого и второго ряда должно быть со смещением на середину угла, то есть друг напротив друга.
Демпферы диаметром от 5 до 20 мм и высотой не более 20 мм выполнены из вязкоупругого материала. Для трубопровода, диаметр которого не превышает 60 мм рекомендуется использовать 8 циллиндрических демпферов (4 цилиндрических демпферов первого ряда и 4 цилиндрических демпферов второго ряда). Для трубопровода, диаметр которого не превышает 200 мм, рекомендуется использовать 16 циллиндрических демпферов (8 цилиндрических демпферов первого ряда и 8 цилиндрических демпферов второго ряда). Для трубопровода, диаметр которого превышает 200 мм, рекомендуется использовать 32 циллиндрических демпферов (16 цилиндрических демпферов первого ряда и 16 цилиндрических демпферов второго ряда).
Использование регулировочного хомута позволяет менять уровень сжатия демпфирующих вставок. При этом меняется их высота и площадь соприкосновения с трубой и кожухом. Это позволяет избежать выхода устройства на резонансные режимы. Использование предлагаемого технического решения позволяет существенно снижать поперечные и крутильные вибрации, а соответственно вызываемый ими динамический шум в широком диапазоне частот
Предложенное устройство имеет более простую конструкцию по сравнению с аналогами, при этом имеется возможность проведения регулировки размеров и количества цилиндрических демпферов для различных диаметров трубопровода.