ВИБРОИЗОЛИРУЮЩАЯ ВСТАВКА В ТРУБОПРОВОД Российский патент 1998 года по МПК F16L3/08 

Изобретение относится к виброизолирующим вставкам в трубопровод.

Виброизолирующие вставки в трубопровод, транспортирующие различные среды (жидкости, воздух, газы, пар, песок и т.д.), известны широко.

Известна, например, виброизолирующая вставка в трубопровод [1,2]
Виброизолирующая вставка в трубопровод, описанная в указанных источниках, содержит упругий элемент податливую вставку, соединяющее устройство вставки с участками трубопровода в виде хомутов, фланцев, колец, обжимных бугелей, намотанной проволоки или троса.

Упругие элементы податливые вставки из дюритов [2, с.195] представляющие собой резиновые шланги, армированные тканью, не могут применяться для соединения участков трубопроводов воды или масел сравнительно высоких давления (1000-3000 кПа) из-за выпучивания и, следовательно, его разрушения.

Для устранения этого недостатка применяют специальную металлическую армировку.

Однако такая металлическая армировка упругого элемента-вставки (патрубка) помимо сложной специальной технологии изготовления и высокой стоимости снижает его податливость и виброзвукоизолирующие качества (свойства).

Для давлений жидкости 3000-6000 кПа и более в трубопроводах обычно применяют вставки (патрубки) сильфонного типа, но для изготовлении они также требуют специальную технологию, а следовательно, больших материальных затрат.

Кроме того, сильфонные вставки не всегда способны удовлетворять требования,предъявляемые к податливым элементам трубопроводов с точки зрения звукоизоляции.

Известна также виброизолирующая вставка в трубопровод [1, с. 430, рис. 172] принятая за прототип.

Указанная виброизолирующая вставка в трубопровод представляет собой резиновый цилиндр большой толщины (т.е. толстостенный цилиндр) с соединяющим устройством, выполненным в виде фланцев по торцам вставки и с противовыпучивающим устройством в виде жесткого металлического обруча, установленного снаружи в средней части вставки.

Существенными недостатками известной виброизолирующей вставки в трубопровод являются недостаточная податливость и большая толщина упругого резинового элемента (цилиндра-вставки).

Недостаточная податливость виброизолирующей вставки обоснована тем, что, во-первых, противовыпучивающее устройство выполнено из жесткого металлического обруча, который способствует увеличению жесткости вставки, особенно в средней части, а разделяющие два крайних участка вставки достаточно малы относительно диаметра вставки и, во-вторых, вставка резиновый цилиндр имеет достаточно большую толщину, следовательно, известная вставка недостаточно податливая.

Кроме того, резиновые цилиндры с достаточно толстыми стенками не являются серийно выпускаемыми промышленными изделиями, встречаются редко и являются дефицитным товаром, а изготовление их по специальному назначению экономически нецелесообразно.

Предлагаемое изобретение направлено на усовершенствование известных виброизолирующих вставок трубопроводов, т.е. вставки с предохраняющим от выпучивания боковых стенок патрубка и, следовательно, от его разрушения при больших рабочих давлениях,обладающих виброизолирующим свойством, простотой изготовления, для чего не требуется специальной и сложной технологии, поэтому возможно изготовление в эксплуатационных условиях (в обычных мастерских на судах, на берегу и т.д.), а также с низкой стоимостью.

Это достигается тем, что противовыпучивающее устройство выполнено в виде цилиндрической трубы, в которой цилиндрическая поверхность образуется за счет вплотную расположенных отрезков одинаковой длины стального каната (троса). А основания цилиндра выполнены в виде колец-фланцев, в которых производится крепление соответствующих концов отрезков троса крепежными средствами путем опрессования, сварки или заливания металлом (цинк, баббит или цинковые сплавы).

На фиг.1 представлена виброизолирующая вставка в трубопровод в сборе; на фиг. 2 противовыпучивающее устройство; на фиг.3-5 один из описанных выше методов крепления концов троса к кольцам-фланцам противовыпучивающего устройства.

Виброизолирующая вставка в трубопровод состоит из упругого элемента - патрубка 1, трубопровода 2,3, соединяющего устройства 4 патрубка 1 в виде, например, хомутов, фланцев, колец, намотанной проволоки или троса, противовыпучивающего устройства упругого элемента 1, выполненного в виде тросовой цилиндрической трубы 5, в которой цилиндрическая поверхность образуется за счет вплотную расположенных отрезков стального троса одинаковой длины, а основания цилиндра имеют вид колец-фланцев 6, в которых производится крепление соответствующих концов отрезков троса (фиг.1-5).

Крепление концов троса к кольцам-фланцам 6 может быть осуществлено крепежными средствами опрессованием, сваркой или заливанием металлов (цинк, баббит, цинковые сплавы).

Так, например, на фиг.3-5 представлен один из указанных методов крепления концов троса к кольцам-фланцам 6 противовыпучивающего устройства сваркой или заливанием металла.

Для этой цели в кольцах-фланцах 6, например, выполнены соответствующие продольные отверстия А, которые могут быть расположены настолько близко друг к другу, что кольцо-фланец 6 разделяют на две части в виде внутреннего и наружного, а торцевые наружные поверхности колец-фланцев 6 выполняют с корытообразной кольцевой выточкой B (фиг.3).

Концы C отрезков троса 1 (фиг.4) устанавливают в отверстиях A выше относительно торцевой поверхности ("дна корыта") на величину D (от 3 до 6 мм) и после обезжиривания троса заливают металлом E (цинк, баббит, цинковые сплавы) или заваривают концы троса C к поверхностям B кольца-фланца 6.

Исходя из функционального назначения виброизолирующей вставки в трубопровод, например судовой системы, и требований к нему, вставка, во-первых, должна эффективно обеспечить виброизоляцию фундамента и связанных с ним конструкций корпуса судна от механизмов (главные двигатели, дизель-генераторные агрегаты, компрессоры, насосы и т.д.), которые являются источниками возмущающих усилий, вызывающих вибрацию судовых конструкций, а также виброизоляцию судового оборудования, в том числе аппаратуры и механизмов от фундаментов, когда вибрации последних опасны для оборудования или препятствуют его нормальной работе и, во-вторых, конструкция должна обладать надежностью и долговечностью.

Для обеспечения первого условия упругий элемент-патрубок 1 должен обладать достаточно высокой податливостью (меньшей жесткостью), что достигается благодаря предусмотренному противовыпучивающему устройству представленной конструкции (фиг.2).

Противовыпучивающее устройство из отрезков стального троса в виде цилиндра 5 с заделанными концами в кольцах-фланцах 6 устанавливается снаружи упругого элемента-патрубка 1, причем установка может быть как свободная (фиг. 1), так и закрепленная кольцами фланцами 6 к соответствующим участкам рабочего трубопровода 2, 3, и зависит от характера возникающих в трубопроводе видов усилий, давления транспортирующей среды, вибраций трубопровода.

Например, при больших осевых усилиях распора возникает необходимость установки противовыпучивающего устройства с закрепленными кольцами-фланцами 6 к соответствующим трубопроводам 2, 4, причем, если осевая растягивающая податливость тросовых элементов отрезков цилиндра 5 оказывается недостаточной, то крепление колец-фланцев 6 производится с небольшим осевым зазором, величина которого зависит от конкретного объекта и может быть, примерно, равной 2-3 мм.

При работе трубопроводов 2,3, т.е. при транспортировке среды (воды, масла, пара, песка) упругий элемент патрубок 1 под действием давления среды, незначительно расширяясь (выпучиваясь), средней наружной поверхностью упирается во внутреннюю поверхность тросового цилиндра 5, который надежно таким образом препятствует выпучиванию патрубка 1.

Поскольку стальной трос также обладает упругими свойствами и является виброизолирующим элементом, например, в тросовых виброизоляторах, соединительных муфтах, то тросовый цилиндр 5 (фиг. 1, 2) так же, как и патрубок 1, является упругим элементом, причем пространственным, т.е. обладает свойством упругой деформации при растяжении, сжатии, изгибе, сдвиге и кручении, а, следовательно, так же является пространственным виброизолирующим элементом.

В отличие от известной применяемой специальной металлической армировки упругого элемента-патрубка, обладающей низкой податливостью и звукоизолирующим качеством, рассматриваемый упругий элемент-патрубок 1 выбирается достаточно податливым, а тросовый цилиндр 5 просто соприкасается с наружной поверхностью патрубка 1, допуская взаимное перемещение (с трением) их относительно друг друга, например, при чрезмерных расчетных вибрациях трубопровода резонансного характера,и поэтому упругий элемент-патрубок 1 сохраняет свою податливость и виброизолирующие качества.

Следует также отметить важную особенность тросового цилиндра 5, а именно что он является еще дополнительным демпфером-гасителем вибраций трубопровода, что обеспечивает поглощение и рассеяние большей части энергии низко- и высочастотных колебаний независимо от направления их действия за счет трения между жилами троса по закону упругого гистерезиса, что особенно важно при резонансе.

Что касается обеспечения второго условия, т.е. надежности и долговечности, то оно вытекает из обоснованного выше первого условия.

Здесь дополнительно можно еще отметить следующее, что срок службы троса как упругого элемента в тросовых виброизоляторах сопоставим со сроком службы объекта, а что касается конкретного срока службы тросового цилиндра 5, то здесь он безусловно еще больше, поскольку жилы тросового цилиндра менее напряжены по сравнению с жилами троса виброизоляторов, т.е. тросовый упругий элемент виброизоляторов более напряжен и работает в жестких условиях, чем у тросового цилиндра 5.

Кроме того, тросовый цилиндр 5 выполняет защитную функцию не только от выпучивания упругого элемента-патрубка 1, но и надежно оберегает патрубок 1 от повреждений и в какой-то степени защищает от воздействия на патрубок 1 масла, топлива, воды, света, тепла и озона, выделяемых при искрении коллекторов электромашин и при сварочных работах, а потому эти особенности также способствуют увеличению срока службы и надежности виброизолирующей вставки в целом. С целью противопожарной защиты виброизолирующая вставка может быть одета в специальный "чулок" из негорючего материала.

Затраты на изготовление и общая стоимость вставки по сравнению с прототипом (известным) низкие, т.к. обыкновенные резиновые шланги как малого (80-100 мм), так и большого (более 100 мм) диаметров по сравнению со специальными, более дорогостоящими и дефицитными, промышленностью выпускаются больше и доступны в приобретении, а трос весьма распространенное изделие.

Противовыпучивающее устройство указанной конструкции обеспечивает возможность применения недефицитных шлангов, изготовленных не только из резины, но и из других упругих материалов даже с минимальной прочностью стенок.

Изготовление и сборка виброизолирующего элемента специальной технологии не требует и могут быть осуществлены в эксплуатационных условиях, например, непосредственно в ремонтной мастерской на судне или на берегу.

Таким образом, преимуществами данной предлагаемой виброизолирующей вставки в трубопровод являются те, что вставка по сравнению с известной отличается большим эффектом по звукоизоляции трубопровода, сроком службы, долговечностью, простотой изготовления с применением недорогоростоящих и недефицитных материалов и минимальной стоимостью.

Новизна изобретения выявлена из сравнения с прототипом и заключается в следующем: противовыпучивающее устройство выполнено в виде цилиндрической трубы, в которой цилиндрическая поверхность 5 образуется за счет вплотную расположенных отрезков одинаковой длины стального троса, а основания выполнены в виде колец-фланцев 6 (фиг.1,2), в которых производится крепление соответствующих концов С (фиг.4,5) отрезков троса крепежными средствами, опрессованием, сваркой или заливанием металла (цинк, баббит, цинковые сплавы и т. д. ), и, помимо защиты упругого элемента патрубка от выпучивания, служит также упругодемпфирующим виброизолирующим элементом, способствующим дополнительному повышению эффективности виброизоляции вставки трубопровода в целом.

Таким образом изобретение соответствует критерию "новизна".

Источники информации:
1. Беляковский Н. Г. Конструктивная амортизация механизмов, приборов и аппаратуры на судах. Л. Судостроение, 1965, с. 428 рис. 171.

2. Найденко О.К. Петров П.П. Амортизация судовых двигателей и механизмов. Л. Судпромгиз, 1962, с. 196.

Использование: относится к виброизолирующим вставкам в трубопровод. Сущность изобретения: виброизолирующая вставка состоит из упругого патрубка и противовыпучивающего устройства упругого патрубка. Цилиндрическая поверхность устройства образована из вплотную расположенных отрезков одинаковой длины стального троса. Основание выполнено из колец-фланцев, в которых производится крепление соответствующих концов отрезков троса. 5 ил.

Виброизолирующая вставка в трубопровод, содержащая упругий элемент-патрубок, соединяющее устройство патрубка с участками трубопровода, цилиндрическое противовыпучивающее устройство упругого элемента патрубка, отличающаяся тем, что противовыпучивающее цилиндрическое устройство выполнено из вплотную расположенных отрезков стального троса одинаковой длины, а основания цилиндра выполнены в виде колец-фланцев.