Устройство для гашения колебаний трубопровода Советский патент 1992 года по МПК F16L55/00 

Изобретение относится к машиностроению и транспорту, в частности к средствам борьбы с вибрациями трубопроводов и излучаемыми ими шумами.

Известно гашение вибраций трубопровода с помощью прокладок, в которых имеет место отражение волн на границах и поглощение их в материале упругой прокладки.

Для сложных виброприводов, каковыми являются трубопроводы с рабочей средой, известно устройство, содержащие вязкоуп- ругий материал, заполняющий пространство между внешней поверхностью трубопровода и дополнительным корпусом, состоящим из двух сегментных частей, имеющих жестко соединенные с ними продольные ребра.

Передача энергии в трубопроводах, возбуждаемых, как правило, установленными там насосами, осуществляется как по рабочей среде, так и по стенкам трубопровода. При этом энергия распространяется не независимо, а имеет место передача ее из среды в стенку трубопровода и обратно, это явление особенно эффективно на поворотах трубопровода.

В связи с этим имеет место шунтирование гашения передачи энергии по стенкам трубопровода передачей по рабочей среде. Кроме этого, внесение поглощения непосредственно в балочные формы колебаний трубопроводов малоэффективно, так как эти формы обладают минимальными деформациями (число узлов минимально) в окружном направлении.

Целью изобретения является повышение эффективности гашения колебаний вследствие воздействия не только на стенку трубопровода, но и на рабочую среду, образования форм колебаний трубопровода с большим числом узлов по окружности, чем это имеет место при балочных колебаниях, и их гашение.

VJ

ГО

ел о о

Ы

Для достижения указанной цели устройство для гашения колебаний трубопроводов снабжено дополнительным корпусом с вязкоупругим наполнителем и элементом погонной массы в форме параллелепипеда, поверхность одной из боковых граней которого выполнена эквидистантной поверхности трубопровода и установлена без зазора упомянутой поверхностью между трубопроводом и вязкоупругим наполнителем, а корпус установлен коаксиально оси трубопровода и выполнен в виде полой цилиндрической оболочки.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - сечение, перпендикулярное оси трубопровода.

Устройство располагается на трубопроводе 1 и содержит дополнительный корпус 2 с вязкоупругим наполнителем 3 и элемент погонной массы 4.

Размещение устройства определяется наличием прямолинейного участка трубопровода длиной не менее половины длины изгибной волны в трубопроводе.

Устройство обеспечивает эффект виброизоляции и вибропоглощения по отношению к участку трубопровода, находящемуся после устройства (считая со стороны источника возбуждения, например, насоса).

Работа предлагаемого устройства в различных частотных диапазонах основана на разных физических принципах. В области низких частот до частоты резонанса массы трубопровода на упругости заполнения

f,

132

Ь2М

где ha - толщина вязкоупругого заполнителя;

G2 - модуль его упругости;

М - погонная масса трубопровода с рабочей средой,

имеет место волновое запирание по отношению к балочным колебаниям трубопровода. Это явление физически эквивалентно работе винклеровского основания, которое в данном случае образовано упругостью заполнителя, опирающегося на дополнитель- ный корпус. Заметим, что поскольку

жесткость трубы равна лгг3 5 , где Е - модуль Юнга; г - радиус; д - толщина, толщина дополнительного корпуса не должна быть меньше толщины трубопровода.

В области частот f f0 существенную роль играет не отражение, а поглощение энергии в упругом заполнителе. При этом увеличение поглощения энергии обусловлено появлением форм колебаний с большим числом узлов по окружности, чем для балочных колебаний. Решающую роль в этом играет установка осевой погонной массы, которая обеспечивает связь форм колебаний в окружном направлении. Однако на массе имеется связь колебаний не только с п 1 (балочных и оболочечных), но и связь форм с и , последняя из которых взаимодействуете плоской волной, распространяющейся по рабочей среде трубопровода.

Таким образом, появляется изменение импеданса границы для энергии, распространяющейся по рабочей среде, что приводит к ее отражению. Величина элемента погонной массы выбирается, исходя из погонной массы трубопровода. Известно, что степень связи форм колебаний на неодно- родностях зависит от относительной величины неоднородностей. Выбор веса единицы длины элемента погонной массы равным 0,1 - 0,5 от веса трубопровода приводит к значительной связи форм колебаний. Эффективность устройства определяется способом возбуждения трубопровода. Эффективность по снижению вибрации стенок трубопровода при их возбуждении по оценкам составляет 20-30 дБ. Эффективность по снижению колебаний давления в

рабочей среде зависит от геометрии трубопровода и его возбуждения.

Формула изобретения Устройство для гашения колебаний трубопровода, содержащее установленный на внешней поверхности трубопровода корпус с вязкоупругим наполнителем, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности гашения колебаний, устройство снабжено элементом погонной массы в форме .параллелепипеда, поверхность одной из боковой граней которого выполнена эквидистантной поверхности трубопровода гл установлена без зазора упомянутой поверхностью между трубопроводом и вязко- упругим наполнителем, а корпус установлен коаксиальио оси трубопровода и выполнен в виде полой жесткости цилиндрической оболочки.

Фиг.1

Изобретение относится к машиностроению и транспорту, в частности к средствам снижения вибрации трубопроводов и колебаний давления в рабочей среде. Целью изобретения является повышение эффективности гашения колебаний вследствие образования и поглощения форм колебаний трубопровода с числом узлом по окружности, большим, чем при его балочных колебаниях. Устройство состоит из дополнительного корпуса с вязкоупругим наполнителем, коаксиальным оси трубопровода и элемента погонной массы, установленного без зазора на поверхности трубопровода между трубопроводом и вязкоупругим наполнителем, 2 ил.