Упругодемпфирующий зажим для трубопровода Российский патент 2019 года по МПК F16L55/35 F16L3/10 

Изобретение относится к средствам виброзащиты трубопроводных систем и может быть использовано в авиационной, ракетной, автомобильной технике, в судостроении и других отраслях промышленности.

Известны конструкции упругодемпфирующих зажимов (опор, хомутов и др.) трубопроводов с демпферами различных типов. Так, широкое распространение в авиационной и ракетной технике получили пластинчатые демпферы по А.С. №200343 из набора гладких и гофрированных тонких пластин, свойства которых приведены в работе: Кондрашов Н.С. Упруго-фрикционные характеристики демпферов с гофрированными лентами. / Н.С. Кондрашов - Куйбышев: КуАИ, 1972. с. 45-61.

Однако указанные демпферы из-за большого количества пластин (до 14 штук) имеют ряд недостатков. В частности, для их изготовления требуется выполнение целого ряда сложных технологических операций - формовка пластин, термообработка с сохранением формы и т.п. Кроме того, существенно усложняется процесс сборки зажимов, что приводит к снижению их технологической надежности.

Известны упругодемпфирующие зажимы, выполненные с демпферами в форме упругодемпфирующих плоских лент из материала MP (металлическая резина), представляющего собой массив хаотически уложенных с взаимным перекрещиванием и прессованных по форме готового изделия растянутых спиралей.

Например, известен зажим в форме плоской ленты из материала MP, армированный внутри прядью из прямых нитей проволоки: Панин, Е.А., Мальтеев, М.А. Опоры трубопроводов с применением материала MP, работающего на изгиб [Текст] / Е.А. Панин, М.А. Мальтеев // Вибрационная прочность и надежность двигателей и систем летательных аппаратов: межвузовский сборник. Вып. 1 (68). - Куйбышев, 1975. - с. 21-23.

Лента охватывает трубопровод и прижата к нему пружинной скобой. На концах ленты сформированы крепежные отверстия, через которые проходит крепежный болт для крепления к вибрирующему корпусу (Авторское свидетельство на изобретение СССР №246972, опубл. 20.06.1969).

К недостаткам подобных конструкций относятся большие габариты и масса, малая вибропрочность и, как следствие, ограниченный ресурс.

Наиболее близким аналогом является зажим, где демпфер выполнен из материала MP в форме ленты, свернутой в кольцо (или двух полуколец при изготовлении ленты из двух частей), в котором (которых) заключен трубопровод: Жирнов, А.Ф., Панин, Е.А. Исследования упруго-демпфирующих опор трубопроводов с прокладками из материала MP [Текст] / А.Ф. Жирнов, Е.А. Панин // Вибрационная прочность и надежность двигателей и систем летательных аппаратов: межвузовский сборник. Вып. 1 (68). - Куйбышев, 1975. - с. 29-35).

Однако зажимы с демпферами из MP по своим упругодемпфирующим способностям, стабильностью этих характеристик в процессе наработки и возможностями их управления существенно уступают пластинчатым демпферам. Кроме того, недостатками демпферов из MP в таких зажимах является их высокая жесткость и малая амплитуда рабочей деформации.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в повышении функциональности, эффективности виброзащиты, ресурса и стабильности характеристик в течение всего ресурса эксплуатации. Кроме того, изобретение направлено на создание универсальной высокотехнологичной конструкции демпфера из материала MP, позволяющей создавать линейки упругодемпфирующих зажимов с легко управляемыми упругими и демпфирующими свойствами для различных нагрузок.

Технический результат достигается тем, что в упругодемпфирующем зажиме для трубопровода, содержащем разъемный корпус и демпфер в виде по меньшей мере одной плоской ленты из материала MP, свернутых в кольцо и размещенных концентрично между корпусом и трубопроводом и примыкающих торцами друг к другу, крепежные детали, стягивающие демпфер вместе с трубопроводом в корпусе и фиксирующие зажим на вибрирующем основании, причем демпфер из MP выполнен в форме П-образного элемента (ленты) с двумя уступами, прилегающими при сворачивании ленты в кольцо к внешним сторонам корпуса зажима, а ее часть, примыкающая к трубопроводу, имеет выступы равнорасположенные в окружном направлении и содержит внутри материала MP в плоскостях перпендикулярных оси трубопровода по меньшей мере одну прядь из плотно свитых невытянутых спиралей.

Кроме того, упругодемпфирующем зажим имеет два типа выступов, одни из которых, несущие выступы, контактируют с трубопроводом, а другие, вспомогательные выступы, имеют между трубопроводом зазоры.

Кроме того, со стороны, примыкающей к внутреннему отверстию корпуса зажима, лента демпфера из MP имеет по меньшей мере один кольцевой уступ, плотно входящий в ответный кольцевой паз корпуса зажима. Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг. 1 и на фиг. 2. На фиг. 1 показан внешний вид упругодемпфирующего зажима трубопровода в сборе с демпфером, выполненным в форме П-образного элемента (ленты) из материала MP с уступами, прилегающими к свободным сторонам корпуса зажима и равнорасположенными в окружном направлении несущими выступами. Причем в плоскостях перпендикулярных оси трубопровода, внутри материала MP, содержатся две пряди из плотно свитых невытянутых спиралей.

На фиг. 2 показан внешний вид упругодемпфирующего зажима трубопровода, в котором со стороны, примыкающей к внутреннему отверстию корпуса зажима, лента демпфера из MP имеет два кольцевых уступа, плотно входящих в ответные кольцевые пазы корпуса зажима.

Упруго демпфирующий зажим (фиг. 1) состоит из разъемного корпуса 1 с прорезью 2, за счет которой корпус имеет возможность упруго разжиматься при монтаже в него демпфера 3 в виде одной ленты из материала MP с двумя прядями 4а и 4б, которые состоят из плотно свитых невытянутых спиралей. Демпфер 3 свернут в кольцо со стыком 6 и огибает с примыканием трубопровод 5. Крепежный узел состоит из отверстия 7 в корпусе 1, болта 8 с шайбой 9, проходящего через отверстие 7, стягивающего корпус 1 и крепящего его в сборе с П-образным демпфером 3 из и трубопроводом на вибрирующем основании 10.

Демпфер 3 имеет равнорасположенные в окружном направлении трубопровода несущие выступы 11, прилегающие к трубопроводу 5, и два прилегающих кольцевых уступа 12, обеспечивающих осевую фиксацию демпфера в корпусе 1.

Все вершины несущих выступов 11 контактируют с трубопроводом 5 с натягом в радиальном направлении.

Упругодемпфирующий зажим, изображенный на фиг. 2, имеет те же конструктивные единицы, какие имеет упругодемпфирующий зажим, изображенный на фиг. 1 и соответствующие конструктивным единицам номера позиций.

Упругодемпфирующий зажим, представленный на фиг. 2 конструктивно отличается от зажима, изображенного на фиг. 1, тем, что равнорасположенные в окружном направлении выступы содержат два типа выступов: несущие выступы 11а с натягом контактируют с трубопроводом, а вспомогательные выступы 11б имеют с трубопроводом зазоры, определяемые расчетом.

Такие конструкции демпферов из MP позволяют обеспечить минимальные массу и габариты зажима. При этом они выгодно отличаются от пластинчатых демпферов из наборных гофрированных пластин меньшим количеством применяемых деталей (одна или две против десятка), простотой технологии производства материала MP и установки в корпус зажима трубопровода.

Работа упругодемпфирующего зажима, изображенного на фиг. 1, осуществляется следующим образом. Вибрация трубопровода 5 приводит к деформации выступов 11 демпфера 3 и перемещениям двух прилегающих кольцевых уступов 12. За счет деформации материала MP прессованные проволочки выступов 11 проскальзывают в контактах друг относительно друга с трением, так же, как и уступы 12 проскальзывают относительно корпуса 1 с трением, что приводит к рассеянию энергии колебаний, и к уменьшению вибрации трубопровода 5.

Работа упругодемпфирующего зажима, изображенного на фиг. 2, в области зарезонансных частот трубопровода характеризуемыми незначительными его перемещениями аналогична работе упругодемпфирующего зажима, изображенного на фиг. 1. Однако в области резонансных частот, характеризуемых значительными амплитудами колебаний трубопровода, в работу плавно включаются вспомогательные выступы 11б, которые аналогично выступам 11а, прилегающим с натягом к трубопроводу, рассеивают энергию колебаний трубопровода за счет трения контактирующих проволок в MP так же, как и кольцевые уступы 12, входящие с трением в ответные кольцевые пазы, выполненные в корпусе 1. Это приводит к существенному снижению амплитуд перемещений на резонансных режимах работы трубопроводов. Кроме того, выступы 11б являются упругими ограничителями значительных деформаций трубопровода 5, предохраняющие его и зажим в целом от разрушения на нештатных эксплуатационных режимах работы. Указанные обстоятельства способствуют повышению стабильности работы зажима за счет существенного снижения амплитуд перемещений демпфера из MP. Регулируя плотностью материала MP в демпфере 3, количеством прядей 4а, 4б и числом в них плотно свитых невытянутых проволочных спиралей, массовыми соотношениями последних с растянутыми спиралями в MP, а также геометрическими размерами и количеством выступов 11 (фиг. 1) в совокупности с размерами их выступов 11а и 11б, (фиг. 2), можно в широком диапазоне управлять упругими и демпфирующими свойствами упругодемпфирующих зажимов. Такая универсальность конструкции упругодемпфирующих зажимов с демпферами из материала MP, обладающие практически неограниченными диапазонами упругих, прочностных и демпфирующих свойств позволяет без особых трудностей создавать линейки различных зажимов трубопроводов с демпферами из материала MP.

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает заявленный технический результат: упрощение и универсальность конструкции, увеличение эффективности виброзащиты, повышение ресурса и стабильности характеристик в течение всего ресурса эксплуатации, а также возможность создания самых различных по нагрузкам линеек упругодемпфирующих зажимов трубопроводов. Это подтверждено экспериментальными исследованиями, проведенными авторами, опытных моделей упругодемпфирующих зажимов с конструкцией демпферов из MP заявленного типа.

Изобретение относится к средствам виброзащиты трубопроводных систем, преимущественно авиационных и ракетных двигателей, работающих в условиях повышенной вибрации и температуры. Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в повышении функциональности, эффективности виброзащиты, ресурса и стабильности характеристик в течение всего ресурса эксплуатации. Упругодемпфирующий зажим для трубопровода содержит разъемный корпус и демпфер в виде по меньшей мере одной плоской ленты из материала MP, свернутых в кольцо и размещенных концентрично между корпусом и трубопроводом, и примыкающих торцами друг к другу. Крепежные детали стягивают демпфер вместе с трубопроводом в корпусе и фиксируют зажим на вибрирующем основании. Демпфер из материала MP выполнен в форме П-образной ленты с двумя уступами, прилегающими при сворачивании ленты в кольцо к внешним сторонам корпуса зажима. Примыкающая к трубопроводу часть ленты имеет выступы, равнорасположенные в окружном направлении. Лента содержит внутри материала MP в плоскостях, перпендикулярных оси трубопровода, по меньшей мере одну прядь из плотно свитых невытянутых спиралей. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Упругодемпфирующий зажим для трубопровода, содержащий разъемный корпус и демпфер в виде по меньшей мере одной плоской ленты из материала MP, свернутых в кольцо и размещенных концентрично между корпусом и трубопроводом и примыкающих торцами друг к другу, крепежные детали, стягивающие демпфер вместе с трубопроводом в корпусе и фиксирующие зажим на вибрирующем основании, отличающийся тем, что демпфер выполнен в форме П-образной ленты с двумя уступами, прилегающими при сворачивании ленты в кольцо к внешним сторонам корпуса зажима, а ее часть, примыкающая к трубопроводу, имеет выступы, равнорасположенные в окружном направлении, и содержит внутри материала MP в плоскостях, перпендикулярных оси трубопровода, по меньшей мере одну прядь из плотно свитых невытянутых спиралей.

2. Упругодемпфирующий зажим по п. 1, отличающийся тем, имеет два типа выступов, одни из которых, несущие выступы, контактируют с трубопроводом, а другие, вспомогательные выступы, имеют между трубопроводом зазоры.

3. Упругодемпфирующий зажим по п. 1, отличающийся тем, что со стороны, примыкающей к внутреннему отверстию корпуса зажима, лента демпфера из MP имеет по меньшей мере один кольцевой уступ, плотно входящий в ответный кольцевой паз корпуса зажима.