ВИБРОИЗОЛИРУЮЩАЯ ВСТАВКА В ТРУБОПРОВОД Российский патент 2004 года по МПК F16L51/02 

Изобретение относится к виброизолирующим вставкам в трубопровод и может быть использовано в любой области техники.

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

Известна, например, виброизолирующая вставка в трубопровод, описанная в книгах Беляковского Н.Г. “Конструктивная амортизация механизмов, приборов и аппаратуры на судах” и Найденко O.K., Петрова П.П. “Амортизация судовых двигателей и механизмов”.

Виброизолирующая вставка в трубопровод, описанная в указанных источниках, содержит упругий элемент (податливая вставка), соединяющее устройство вставки с участками трубопровода в виде хомутов, фланцев, колец, обжимных бугелей, намотанной проволоки или троса и т.д.

Упругие элементы - податливые вставки - из дюритов /2, стр.195/ представляют собой резиновые шланги, армированные тканью, и не могут применяться для соединения участков трубопроводов воды или масел сравнительно высоких давлений (1000-3000 кПа) из-за выпучивания и, следовательно, их 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 давления жидкости 3000-6000 кПа и более в трубопроводах обычно применяют вставки (патрубки) сильфонного типа, но для изготовления они также требуют специальную технологию, а следовательно, и больших материальных затрат.

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

Известна также виброизолирующая вставка в трубопровод, описанная в книге /1, стр. 430, рис. 172/.

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 являются недостаточная податливость и большая толщина упругого элемента.

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 два крайних участка вставки достаточно малы относительно диаметра вставки; во-вторых, вставка - резиновый цилиндр - имеет достаточно большую толщину, следовательно, известная вставка недостаточно податлива.

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.

Известна также виброизолирующая вставка в трубопровод /3/, принятая за прототип.

В известной виброизолирующей вставке в трубопровод противовыпучивающее устройство выполнено в виде цилиндрической трубы, в которой цилиндрическая поверхность образуется за счет вплотную расположенных отрезков одинаковой длины стального каната (троса). 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).

Существенными недостатками описанной выше вставки являются:

1) вставка может быть использована только для трубопровода одного диаметра, так как кольца-фланцы, служащие основаниями для крепления концов тросовых отрезков, выполнены цельными с определенным диаметром на конкретную трубу;

2) противовыпучивающее устройство в виде цилиндрической трубы может быть использовано только для определенной длины резиновой вставки трубопровода, так как отрезки тросов закреплены наглухо (с фиксацией) в кольцах-фланцах;

3) противовыпучивающее устройство в виде цилиндрической трубы может быть установлено снаружи резиновой вставки только путем разъединения резиновой вставки, по крайней мере, с одного конца, т.е. в местах соединения с металлической трубой;

4) недостаточная технологичность и сложность конструкции;

5) недостаточная надежность и ремонтопригодность.

Указанные недостатки относятся в том числе и к аналогам. Предлагаемое изобретение направлено на усовершенствование известных виброизолирующих вставок трубопроводов. Усовершенствование заключается в следующем.

1. Универсальность виброизолирующей вставки в трубопровод.

2. Возможность изготовления без применения специальной и сложной технологии (в обычных мастерских на судах, на берегу и т.д.).

3. Низкая стоимость изготовления.

4. Целесообразность и возможность создания типоразмерного ряда с серийным выпуском для различных типов и диаметров вставок.

5. Простота и удобство при монтаже и демонтаже вставки в условиях эксплуатации.

6. Надежность и ремонтопригодность.

7. Существенное демпфирование и предотвращение резонансных колебаний трубопроводов.

Технический результат при использовании предлагаемой вставки выражается в увеличении срока службы и надежности виброизолирующей вставки, улучшении демпфирующих свойств и предотвращении резонансных колебаний трубопровода, простоте и удобстве при монтаже и демонтаже вставки в условиях эксплуатации.

Это достигается тем, что:

1. Противовыпучивающее устройство выполнено составным с набором отдельных отрезков троса.

2. Концы отрезков троса заделаны со средствами их опоясывания или к упругому элементу - патрубку, или с участками трубопровода.

3. Концы отрезков троса расположены вокруг упругого элемента - патрубка или трубопровода свободно или туго прижатые.

4. Средства опоясывания одновременно являются соединяющим устройством патрубка с участками трубопровода.

5. Противовыпучивающее устройство может быть выполнено также плетеным.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлены примеры оконцовки отрезков троса со средством опоясывания, выполненным, например, в виде отверстия на втулке для оконцовки отрезков троса или отверстия - щели между жилами троса с предварительной сваркой или пайкой торцов отрезков.

На фиг.2-5 представлены примеры виброизолирующих вставок в трубопровод с противовыпучивающим устройством в сборе с упругим элементом - патрубком.

На фиг.6-9 представлено противовыпучивающее устройство в виде плетеного цилиндра.

На фиг.10 представлен пример вибризолирующей вставки в трубопровод с противовыпучивающим устройством 1 (например, фиг.6) с упругим элементом - патрубком 3.

Вставка в трубопровод содержит цилиндрическое противовыпучивающее устройство, выполненное из отрезка или отрезков троса 1, втулку 2, упругий элемент - патрубок 3, средство опоясывания 4, патрубок с участками 5, 6 трубопровода, соединяющие устройства 7, 8 упругого элемента - патрубка 3 с участками 5, 6 трубопровода.

На фиг.1 концы отрезка троса 1 заделаны сваркой (пайкой), а средство опоясывания выполнено в виде отверстия - щели Е. Эти отверстия - щели Е можно получить, например, раздвигая жилы троса с помощью отвертки или специального приспособления.

Оконцовка - заделка концов - отрезков троса 1 может быть выполнена, например, с использованием втулки 2, а фиксация концов А, В - с применением, например, сварки С, или заливанием металлов (цинк, баббит, цинковые сплавы и т.д.), или опрессованием, или крепежными средствами (фиг.1).

Средство опоясывания выполнено, например, в виде отверстия на втулке 2 оконцовки отрезков троса 1 (фиг.1).

Для опоясывания отрезков троса 1 вокруг упругого элемента - патрубка 3 может быть использовано опоясывающее средство 4, например трос, проволока или веревка.

Трос (проволока, веревка и т.д.) 4 с отверстием Д (или Е) совместно образуют средство опоясывания, при этом трос 4 является “поясом” упругого элемента - патрубка 3, а отрезки троса 1, установленные с отверстиями Д (или Е) втулок 2, образуют самопротивовыпучивающее устройство, которое после фиксации концами троса 4 на патрубке 3 приобретает цилиндрическую форму (фиг.1, 2).

На фиг.2 позициями 5, 6, 7 обозначены соответственно трубопровод и соединяющее устройство патрубка, выполненное, например, в виде хомутов, колец и т.д.

На фиг.3 соединяющее устройство патрубка 3 выполнено (вместо хомута или кольца 7) из троса 8, туго намотанного вокруг патрубка 3.

На фиг.4, 5 противовыпучивающее устройство выполнено из одного куска троса 1, который зигзагообразно складывается параллельно продольной оси (на фиг.5 показано стрелками) и по образующей упругого элемента - патрубка 3. При этом крепление упругого элемента - патрубка 3 может быть выполнено с помощью хомута, кольца 7 (фиг.5) или троса 8 (фиг.4, 5) аналогично фиг.3.

Виброизолирующая вставка в трубопровод работает следующим образом.

При работе трубопровода 5, 6, т.е. при транспортировке среды (воды, масла, топлива, пара, песка и т.д.) упругий элемент патрубка 3 под действием давления среды, незначительно расширяясь (выпучиваясь), средней наружной поверхностью упирается во внутреннюю поверхность тросового цилиндра, образованную отрезками 1 троса, который надежно препятствует выпучиванию патрубка 3.

Поскольку стальной трос также обладает упругими свойствами и является виброизолирующим элементом, например, в тросовых виброизоляторах, соединительных муфтах и т.д., то цилиндрическое противовыпучивающее устройство из троса 1 (фиг.2) так же, как и патрубок 3, является упругим элементом, причем пространственным, т.е. обладает свойством упругой деформации при растяжении, сжатии, изгибе, сдвиге и кручении, а следовательно, также 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 3 выбирается достаточно податливым, а “тросовый цилиндр” 1 просто соприкасается с наружной поверхностью (в средней части) патрубка 3, допуская взаимное перемещение (с трением) их относительно друг с другом, например при чрезмерных нерасчетных вибрациях трубопровода резонансного характера, и поэтому упругий элемент - патрубок 3 сохраняет свою податливость и виброизолирующие качества.

Следует также отметить важную особенность “тросового цилиндра” 1, а именно, что он является еще и дополнительным демпфером - гасителем вибрации трубопровода, что обеспечивает поглощение и рассеивание большей части энергии низко- и высокочастотных колебаний независимо от направления их действия за счет трения между жилами троса по закону упругого гистерезиса, что особенно важно при резонансе.

Срок службы троса как упругого элемента в тросовых виброизоляторах сопоставим со сроком службы объекта, а что касается конкретного срока службы цилиндрического противовыпучивающего устройства из троса 1, то здесь он, безусловно, еще больше, поскольку жилы троса 1 менее напряжены по сравнению с жилами троса, например, виброизоляторов, т.е. тросовый упругий элемент виброизоляторов более напряжен и работает в жестких условиях.

Кроме того, цилиндрическое противовыпучивающее устройство из троса 1 выполняет защитную функцию не только от выпучивания упругого элемента - патрубка 3, но и надежно оберегает патрубок 3 от повреждений и в какой-то степени защищает от воздействия на патрубок 3 масла, топлива, воды, света, тепла и озона, выделяемых при искрении коллекторов электромашин и при сварочных работах, а поэтому эти особенности также способствуют увеличению срока службы и надежности виброизолирующей вставки в целом. С целью противопожарной и иной защиты упругого элемента - патрубка 3, последний может быть надет на цилиндрическое противовыпучивающее устройство в виде плетеного цилиндра из негорючего материала (например, см. фиг. 6-9).

Преимущество заявляемого устройства заключается, во-первых, в простоте конструкции и в изготовлении, не требующем специальной технологии; во-вторых, в экологичности изготовления из довольно распространенного материала - стального троса; в-третьих, в возможности применения для любого диаметра упругого элемента - патрубка 3 путем изменения количества отрезков троса 1 и длины опоясывающего средства 4 или же просто троса (фиг. 4, 5, 10). Эти особенности позволяют разработать типоразмерный ряд отрезков троса для самых различных размеров патрубков в виде стандартного изделия и серийного их производства.

Выпуск указанных отрезков в виде стандартных изделий может найти применение не только во вставках трубопроводов при обычных условиях эксплуатации, но и в случаях аварийных ситуаций, например при образовании трещин, пробоин в трубопроводах, разрушения упругого патрубка, а также в любой области техники.

При стихийных бедствиях, авариях разорванный трубопровод может быть временно восстановлен, например, использованием отрезков троса 1 (фиг.1-5, 10) путем опоясывания ими трубопровода с двух противоположных оборванных концов и плотным наматыванием резиновой эластичной ленты, это для некоторых случаев может быть эффективным оперативным вариантом в устранении аварии, что очень важно для судов.

В условиях эксплуатации при наличии троса можно непосредственно получить варианты, изображенные на фиг. 4, 10.

Учитывая указанные особенности, изобретение соответствует критерию “новизна”.

Какие-либо другие виброизолирующие вставки в трубопровод с указанными выше преимуществами, особенностями и отличительными признаками нам неизвестны.

В настоящее время в ВМА им. И.Г. Кузнецова ведутся работы по изготовлению и испытанию вставки первоначально в лабораторных условиях для стационарных дизель-генераторных агрегатов, установленных на упругих опорах, а затем на судах вспомогательного Балтийского флота.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

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

2. Найденко O.K., Петров П.П. Амортизация судовых двигателей и механизмов. Л.: Судпромгиз, 1962, с.195-196.

3. Патент RU 2101600, F 16 L 3/08, 10.01.98. Бюл. №1. Виброизолирующая вставка в трубопровод (прототип).

Изобретение относится к строительству и используется при сооружении и ремонте трубопроводов различного назначения. Виброизолирующая вставка содержит упругий элемент - патрубок, соединяющие устройства патрубка с участками трубопровода, цилиндрическое противовыпучивающее устройство упругого элемента - патрубка, выполненное из стального троса со средствами заделки торцевых кольцевых частей. Цилиндрическое противовыпучивающее устройство выполнено составным с набором отдельных отрезков, концы которых заделаны со средствами их опоясывания, или цельными - из одного куска троса, который зигзагообразно укладывается параллельно продольной оси и по образующей упругого элемента - патрубка со средствами опоясывания по краям в местах изгиба троса в форме петли, или цельным - в виде плетеного цилиндра. Соединяющее устройство патрубка с участками трубопровода выполнено с полным или с частичным опоясыванием как в отдельности, так и совместно с цилиндрическим противовыпучивающим устройством. Последнее защищает упругий элемент-патрубок, обеспечивает поглощение и рассеивание энергии колебаний в трубопроводе, повышает надежность трубопровода. 10 ил.

Виброизолирующая вставка в трубопровод, содержащая упругий элемент-патрубок, соединяющие устройства патрубка с участками трубопровода, цилиндрическое противовыпучивающее устройство упругого элемента-патрубка, выполненное из стального троса со средствами заделки торцевых кольцевых частей, отличающаяся тем, что цилиндрическое противовыпучивающее устройство упругого элемента-патрубка выполнено составным с набором отдельных отрезков, концы которых заделаны со средствами их опоясывания, или цельным из одного куска троса, который зигзагообразно укладывается параллельно продольной оси и по образующей упругого элемента-патрубка со средствами опоясывания по краям в местах изгиба троса в форме петли или цельным в виде плетенного цилиндра, а соединяющее устройство патрубка с участками трубопровода выполнено с полным или с частичным опоясыванием как совместно с цилиндрическим противовыпучивающим устройством, так и в отдельности.