ПАТРУБОК ВИБРОИЗОЛИРУЮЩИЙ Российский патент 2008 года по МПК F16L21/00 F16L27/107 

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может использоваться для снижения вибраций, распространяющихся по конструкциям от виброактивного оборудования и компенсации смещений амортизированного оборудования при сейсмических воздействиях (ударе) в машиностроительной, судостроительной, газовой промышленности, крене, дифференте и качке судна, и т.д.

Известен звукоизолирующий раструбный резинометаллический патрубок, содержащий фланцы, раструб с уплотнением и узел крепления (RU, патент № 2217647, F16L 21/00, опубл. 27.11.2003 г.).

Недостатком данного патрубка является снижение шума в диапазоне частот до 100 Гц не более 5 дБ, в диапазоне частот до 10000 Гц не более 10 дБ, что следует из значительной осевой и поперечной жесткости под действием давления среды. Компенсирующая способность при действии поперечных нагрузок отсутствует, скручивающие нагрузки, вследствие возможных протечек недопустимы.

Гидродинамические силы (распор) от действия внутреннего давления, равного 100 кгс/см², при внутреннем диаметре трубы 10 см составят около 8 тс, а при диаметре трубы 15 см - около 18 тс и будут воздействовать на оборудование (насос) и трубопровод, что является недопустимым.

Наиболее близким к заявленному является сборный виброизолирующий гидродинамически уравновешенный резино-металлический патрубок, содержащий наружные фланцы, уплотнительные элементы, узел крепления в виде гибких разгрузочных тяг и внутренние плавающие фланцы, при этом средние эффективные диаметры уплотнительных элементов установлены с соотношением где D₁ диаметр первого уплотнительного элемента, D₂ - диаметр второго уплотнительного элемента (RU, заявка 2002127701/06, F16L 21/00, 27/107, Опубл. 10.05.2004 г.).

Недостатком данного патрубка является то, что он практически не может быть применен в качестве амортизирующего элемента, поскольку в нем использовано резиновое уплотнение, назначением которого является функция уплотнения, поэтому для исключения протечек фланцы должны быть между собой стянуты разгрузочными тягами на величину распорного усилия, увеличенного в 1,5 раза с учетом усадки и явлений текучести при длительной эксплуатации. В настоящее время в качестве уплотнения в ответственных соединениях, как правило, применяется только паронит (резина в качестве уплотнений не применяется). Так при давлении среды 100 кгс/см² и внутреннем диаметре трубы 10 см усилие затяжки фланцевого соединения составит около 12 тс, а при диаметре трубы 15 см - около 27 тс, поэтому уплотнение от действия внутреннего давления будет полностью сжато и работает как единое целое с фланцами, то есть не обладает амортизирующими свойствами и не обеспечивает компенсацию статических и динамических деформаций трубопроводов и корпусных конструкций. Такой патрубок может применяться в качестве виброизолятора только во второстепенных трубопроводах при низком давлении среды, обеспечивая снижение структурного шума в диапазоне частот до 100 Гц не более 5 дБ, а в диапазоне частот до 10000 Гц не более 10 дБ.

В основу изобретения положена задача, заключающаяся в разработке патрубка виброизолирующего, обеспечивающего под действием давления среды до 100 кгс/см² виброизоляцию структурного шума в диапазоне от 5 до 10000 Гц на величину от 20 до 40 дБ, восприятие смещений амортизированного оборудования при его статических наклонениях и ударе на величины до 60 мм с реактивным усилием около 1 тс, что позволит расширить его эксплуатационные возможности.

Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что патрубок виброизолирующий, содержащий наружные и внутренние фланцы и узлы креплений, снабжен амортизирующими оболочками, выполненными из вязкоупругого материала, преимущественно с использованием армирующих элементов, которые соединены последовательно с фланцами с помощью узлов соединений, а узлы креплений выполнены в виде сегментов цилиндрической оболочки, каждый из которых жестко соединяет наружный фланец и наиболее удаленный внутренний соответственно.

Амортизирующие оболочки могут быть выполнены из вязкоупругого материала с армирующими элементами из металлических, синтетических или других материалов.

Амортизирующие оболочки могут быть выполнены из вязкоупругого материала, армированного, по крайней мере, одной витой пружиной, соединены методом горячей вулканизации с фланцами и узлами соединений, которые выполнены в виде неразъемного соединения витой пружины с фланцем посредством выполненных в нем винтовых канавок и закрепления фиксирующими элементами.

Благодаря наличию амортизирующих оболочек, выполненных из вязкоупругого материала, преимущественно с использованием армирующих элементов, которые соединены последовательно с фланцами с помощью узлов соединений, и выполнению узлов креплений в виде сегментов цилиндрической оболочки, каждый из которых жестко соединяет наружный фланец и наиболее удаленный внутренний, патрубок обеспечивает под действием давления среды до 100 кгс/см² виброизоляцию структурного шума в диапазоне от 5 до 10000 Гц на величину от 20 до 40 дБ, компенсацию смещений амортизированного оборудования при его статических наклонениях и ударе на величины до 60 мм с реактивным усилием около 1 тс. Это позволяет расширить его эксплуатационные возможности.

Выполнение амортизирующих оболочек из вязкоупругого материала с армирующими элементами из металлических, синтетических или других материалов способствует компенсации смещений амортизированного оборудования при его статических наклонениях (крене и дифференте судна) ударе на величины до 60 мм с реактивным усилием около 1 тс, что способствует расширению эксплуатационных возможностей патрубка.

Благодаря выполнению амортизирующих оболочек из вязкоупругого материала, армированного, по крайней мере, одной витой пружиной, соединению их методом горячей вулканизации с фланцами и узлами соединений, которые выполнены в виде неразъемного соединения витой пружины с фланцем посредством выполненных в нем винтовых канавок и закрепления фиксирующими элементами, обеспечивается надежное, плотное и прочное соединение пружины с втулкой и фланцем и восприятие любого типа и сочетания нагрузок с виброизоляцией структурного шума в диапазоне от 5 до 10000 Гц на величину от 20 до 40 дБ, что также способствует расширению эксплуатационных возможностей патрубка.

Сущность изобретения поясняется следующими чертежами. На фиг.1 изображен патрубок виброизолирующий, продольный разрез; на фиг.2 - узел I фиг.1.

Патрубок виброизолирующий содержит наружные 1, 2 и внутренние 3, 4 фланцы, амортизирующие оболочки 5, 6, 7, выполненные из вязкоупругого материала, преимущественно с использованием армирующих элементов, и узлы креплений, выполненные в виде сегментов 8, 9 цилиндрической оболочки, каждый из которых жестко соединяет наружный фланец 1, 2 и наиболее удаленный внутренний 3, 4 соответственно. При этом амортизирующие оболочки 5, 6, 7 соединены последовательно с фланцами с помощью узлов соединений. Амортизирующие оболочки 5, 6, 7 выполнены из вязкоупругого материала с армирующими элементами из металлических, синтетических или других материалов. В качестве армирующих элементов могут быть использованы две параллельно установленные цилиндрические пружины 10, 11. При этом амортизирующие оболочки 5, 6, 7 соединены методом горячей вулканизации с фланцами 1, 2, 3, 4 и узлами соединений. Узлы соединений выполнены в виде неразъемного соединения пружин 10, 11 с фланцами посредством выполненных в них винтовых канавок 12, 13, 14 и закреплены фиксирующими элементами 15, 16. При этом одна пружина ввернута в винтовую канавку 12 фланца 1 и закреплена фиксирующим элементом 15 посредством выполненной на его наружной поверхности винтовой канавки 14, вторая пружина ввернута в винтовую канавку 13, выполненную на внутренней поверхности фиксирующего элемента 15 и закреплена фиксирующим элементом 16.

Фиксирующие элементы 15 и 16 выполнены, например, в виде кольцевых элементов. Пружины, фланцы и фиксирующие элементы соединены преимущественно методом горячей вулканизации с амортизирующей оболочкой, выполненной из вязкоупругого материала, например резины.

Патрубок виброизолирующий работает следующим образом.

Внутреннее давление (Р) создает в патрубке гидродинамическую силу (распор) N=Р·π·D²:4, которая растягивает оболочки 5, 6, 7, но ее величина зависит от диаметра оболочек D₁, D₂, D₃ (принимаем: D₁=D₃; и составляют соответственно значения N₁=N₃, N₂=2·N₁. Учитывая, что фланец 1 жестко соединен с фланцем 3, а фланец 2 жестко соединен с фланцем 4 с помощью сегментов цилиндрической оболочки 8, 9 усилие (распор), которое заставляет патрубок растягиваться вдоль продольной оси, составляет значение N=N₁-N₂+N₃=N₁-2·N₁+N₁=0, т.е. патрубок не создает гидродинамическую силу (распор).

Нагрузка (растяжение, сжатие, сдвиг, изгиб или их сочетание) воздействует через фланцы 1, 2 на вязкоупругие оболочки 5, 6, 7 (выполненные, например, из резины), пружины 10, 11, фиксирующие элементы 15, 16, которые соединены между собой методом горячей вулканизации и образуют резинометаллические оболочки, армированные, например, цилиндрическими пружинами.

Под действием нагрузки стенки оболочки 5, 6, 7 могут испытывать деформации растяжения, сжатия, сдвига, изгиба и кручения, при которых витки пружин 10, 11 скручиваются, приводя к значительным сдвиговым деформациям слои резиновых оболочек, прочно соединенных с витками пружин посредством горячей вулканизации.

При воздействии вибраций или ударных нагрузок указанные деформации увеличиваются, являясь при этом циклическими, что значительно усиливает вибропоглощение устройства, обеспечивая снижение уровня вибраций в диапазоне частот от 5 до 10000 Гц на величину от 20 до 40 дБ.

Витки верхней и нижней части пружин закреплены в винтовой канавке 12 фланцев 1, 2, 3, 4 и винтовых канавках 13, 14 фиксирующими элементами 15, 16. Пружины, фланцы и фиксирующие элементы соединены преимущественно методом горячей вулканизации с амортизирующими оболочками, выполненными из вязкоупругого материала, например резины. Благодаря этому обеспечивается надежное и прочное соединение пружин с фланцами при воздействии любого типа нагрузок.

Такое соединение пружин с фланцами обеспечивает не только надежное соединение указанных деталей и элементов, но и позволяет при заданной серийности изготавливать устройство с минимальными затратами труда и материалов. Благодаря использованию винтовых канавок 12, выполненных на фланцах 1, 2, 3, 4, и закреплению пружин в местах их соединения с фланцами фиксирующими элементами 15, 16, выполненными в виде кольцевых элементов, обеспечивается удобство и минимальная трудоемкость в процессе сборки. Заданная длина патрубка виброизолирующего обеспечивается возможностью вкручивания пружин в винтовые канавки на большую или меньшую величину.

Фиксирующие элементы 15, 16 за счет изменения внутреннего, наружного диаметров и высоты компенсируют допуски на размеры фланцев и пружин. В связи с чем при изготовлении устройства заданной серийности не требуется высокая точность изготовления указанных деталей и облегчается сборка патрубка, что положительно сказывается на обеспечении технологичности такого устройства.

Таким образом, благодаря данной конструкции патрубок виброизолирующий компенсирует гидродинамическую силу от действия внутреннего давления, обеспечивает компенсацию статических (динамических) нагрузок растяжения, сжатия, сдвига, изгиба или их сочетание, виброизоляцию структурного шума, снижение затрат труда и материалов при изготовлении, удобство и минимальную трудоемкость в процессе сборки, что позволяет расширить его эксплуатационные возможности и обеспечить технологичность.

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может использоваться для снижения вибраций. Патрубок виброизолирующий содержит наружные и внутренние фланцы и узлы креплений. Для расширения эксплуатационных возможностей он снабжен амортизирующими оболочками, выполненными из вязкоупругого материала, преимущественно с использованием армирующих элементов, которые соединены последовательно с фланцами с помощью узлов соединений, а узлы креплений выполнены в виде сегментов цилиндрической оболочки, каждый из которых жестко соединяет наружный фланец и наиболее удаленный внутренний соответственно. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Патрубок виброизолирующий, содержащий наружные и внутренние фланцы и узлы креплений, отличающийся тем, что он снабжен амортизирующими оболочками, выполненными из вязкоупругого материала, преимущественно с использованием армирующих элементов, которые соединены последовательно с фланцами с помощью узлов соединений, а узлы креплений выполнены в виде сегментов цилиндрической оболочки, каждый из которых жестко соединяет наружный фланец и наиболее удаленный внутренний соответственно.2. Патрубок по п.1, отличающийся тем, что амортизирующие оболочки выполнены из вязкоупругого материала с армирующими элементами из металлических, синтетических или других материалов.3. Патрубок по п.1, отличающийся тем, что амортизирующие оболочки выполнены из вязкоупругого материала, армированного, по крайней мере, одной витой пружиной, соединены методом горячей вулканизации с фланцами и узлами соединений, которые выполнены в виде неразъемного соединения витой пружины с фланцем посредством выполненной в нем винтовой канавки и закрепления фиксирующими элементами.