CN115306976A - 一种避免管道共振的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种避免管道共振的装置，包括内部中空的管道，所述管道的外壁处设置与其连接的外盒体，所述外盒体与管道连接在一起增加管道的质量改变固有频率，所述外盒体中设置有减震球，所述减震球与外盒体的内腔之间为间隙配合，所述减震球在管道振动过程中进行跳动改变频率。本发明在管道上安装了四个外盒体，腔内有可自由活动的减振球，在正常运行时管道、外盒体与减振球振动强度极低可以看做一个整体，通过增加质量改变固有频率，而在发生共振时管道振动强度会快速增加，减振球在铁盒内部借助管道振动开始跳动，在铁盒中的减振球弹跳时不仅吸收了管道振动中的能量充当了振动阻尼，还改变了管道‑减振球系统的固有频率使得管道共振终止。

Description

一种避免管道共振的装置

技术领域

本发明属于管道共振消除技术领域，具体涉及一种避免管道共振的装置。

背景技术

共振在管道系统中是一种少见的现象，但共振的出现往往会造成巨大的损失。当外力周期性作用于管道系统，且频率与管道系统固有频率相同时管道便会出现共振，当共振发生时管道不断积累能量使振动幅度愈来愈大，即管道的震动强度不断增加，直到管道的结构改变其固有频率变化之后共振结束，而结构的改变往往代表着管道破裂损毁，造成巨大的损失。

面对管道共振现象通常采取的办法是改变管道结构、改变管道材料或增加阻尼等方式，使管道的固有频率远离设备正常运行时的频率。管道系统每一次变化其固有频率都会有所改变，然而这样的改变还无法定量分析需要多次调整测试费时费力。此外管道所处环境并不一定满足调整测试的需求，在实际操作中面临许多困难。

发明内容

本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种避免管道共振的装置。

本发明的技术方案是：一种避免管道共振的装置，包括内部中空的管道，所述管道的外壁处设置与其连接的外盒体，所述外盒体与管道连接在一起增加管道的质量改变固有频率，所述外盒体中设置有减震球，所述减震球与外盒体的内腔之间为间隙配合，所述减震球在管道振动过程中进行跳动改变频率。

更进一步的，所述管道外的外盒体两两为一组，包括横向的横向盒体组和纵向盒体组。

更进一步的，所述横向盒体组包括Ⅰ号外盒体、Ⅳ号外盒体，所述Ⅰ号外盒体、Ⅳ号外盒体沿着管道的竖向轴线左右对称，所述Ⅰ号外盒体、Ⅳ号外盒体结构相同。

更进一步的，所述纵向盒体组包括Ⅱ号外盒体、Ⅲ号外盒体，所述Ⅱ号外盒体、Ⅲ号外盒体沿着管道的横向轴线上下对称，所述Ⅱ号外盒体、Ⅲ号外盒体结构相同。

更进一步的，所述Ⅰ号外盒体、Ⅱ号外盒体、Ⅲ号外盒体、Ⅳ号外盒体均包括一个与管道相贴合的贴合面，所述贴合面为圆弧状，外盒体还包括与贴合面相平行的外侧面，所述贴合面、外侧面之间设置有四个外立面。

更进一步的，所述贴合面、外侧面、四个外立面围合形成内腔，所述内腔中设置有减震球，减震球增加外盒体的重量从而从质量上进一步改变管道的固有频率。

更进一步的，所述管道在振动的情况下，减震球与外盒体内腔的间隙配合会随着在外盒体内进行跳动，从而跳动改变固有频率。

更进一步的，所述减震球的跳动为无规律跳动，从而避免出现规律跳动导致同频现象。

更进一步的，所述外盒体的四个外立面内部设置有侧壁凸起，所述侧壁凸起避免减震球在四个外立面之间形成规律跳动。

更进一步的，所述外盒体的贴合面、外侧面内壁处设置有顶底凸起，所述顶底凸起避免减震球在贴合面、外侧面之间形成规律跳动。

本发明有益效果如下：

本发明在管道上安装了四个外盒体，腔内有数个可以自由活动的减振球，在正常运行时管道、外盒体与减振球振动强度极低可以看做一个整体，通过增加质量改变固有频率，而在发生共振时管道振动强度会快速增加，此时减振球在铁盒内部借助管道振动所提供的能量开始跳动，在铁盒中的减振球弹跳时不仅吸收了管道振动中的能量充当了振动阻尼，还改变了管道-减振球系统的固有频率使得管道共振终止。

本发明通过减振球的运动改变了管道-减振球系统的固有频率，从根本上终止管道共振。

本发明减振球在运动时吸收了管道振动中的能量充当了振动阻尼减少管道振动强度，使管道振动尽可能保持在允许范围内。

附图说明

图1 是本发明的整体结构示意图；

图2 是本发明中Ⅰ号外盒体的结构示意图；

图3 是本发明中线索的安装示意图；

图4 是本发明中固定连接板的结构示意图；

其中：

1 管道 2 Ⅰ号外盒体

3 Ⅱ号外盒体 4 Ⅲ号外盒体

5 Ⅳ号外盒体 6 大减震球

7 中减震球 8 小减震球

9 侧壁凸起 10 顶底凸起

11 外部安装槽 12 线索

13 固定连接板 14 固定通孔。

具体实施方式

以下，参照附图和实施例对本发明进行详细说明：

如图1至图4所示，一种避免管道共振的装置，包括内部中空的管道1，所述管道1的外壁处设置与其连接的外盒体，所述外盒体与管道1连接在一起增加管道1的质量改变固有频率，所述外盒体中设置有减震球，所述减震球与外盒体的内腔之间为间隙配合，所述减震球在管道1振动过程中进行跳动改变频率。

所述管道1外的外盒体两两为一组，包括横向的横向盒体组和纵向盒体组。

所述横向盒体组包括Ⅰ号外盒体2、Ⅳ号外盒体5，所述Ⅰ号外盒体2、Ⅳ号外盒体5沿着管道2的竖向轴线左右对称，所述Ⅰ号外盒体2、Ⅳ号外盒体5结构相同。

所述纵向盒体组包括Ⅱ号外盒体3、Ⅲ号外盒体4，所述Ⅱ号外盒体3、Ⅲ号外盒体4沿着管道2的横向轴线上下对称，所述Ⅱ号外盒体3、Ⅲ号外盒体4结构相同。

所述Ⅰ号外盒体2、Ⅱ号外盒体3、Ⅲ号外盒体4、Ⅳ号外盒体5均包括一个与管道1相贴合的贴合面，所述贴合面为圆弧状，外盒体还包括与贴合面相平行的外侧面，所述贴合面、外侧面之间设置有四个外立面。

所述贴合面、外侧面、四个外立面围合形成内腔，所述内腔中设置有减震球，减震球增加外盒体的重量从而从质量上进一步改变管道1的固有频率。

所述管道1在振动的情况下，减震球与外盒体内腔的间隙配合会随着在外盒体内进行跳动，从而跳动改变固有频率。

所述减震球的跳动为无规律跳动，从而避免出现规律跳动导致同频现象。

所述外盒体的四个外立面内部设置有侧壁凸起9，所述侧壁凸起9避免减震球在四个外立面之间形成规律跳动。

所述外盒体的贴合面、外侧面内壁处设置有顶底凸起10，所述顶底凸起10避免减震球在贴合面、外侧面之间形成规律跳动。

具体的，所述Ⅰ号外盒体2、Ⅱ号外盒体3之间的大小可以不同，只要保证所述Ⅰ号外盒体2、Ⅳ号外盒体5结构相同，所述Ⅱ号外盒体3、Ⅲ号外盒体4结构相同即可。

具体的，为了进一步的使Ⅰ号外盒体2、Ⅱ号外盒体3、Ⅲ号外盒体4、Ⅳ号外盒体5中的减震球进行无规律的跳动，将减震球分为大减震球6、中减震球7、小减震球8。

在跳动避免共振的过程中大减震球6、中减震球7、小减震球8不仅会与侧壁凸起9、顶底凸起10发生碰撞，从而出现无规律跳动，同时，大减震球6、中减震球7、小减震球8之间也会出现碰撞，从而发生无规律跳动，避免共振的发生。

具体的，所述侧壁凸起9、顶底凸起10为内壁处的凸起点或者内凸的弧形面。

具体的，如果管道1的外壁处形成管道轴环，所述Ⅰ号外盒体2、Ⅱ号外盒体3、Ⅲ号外盒体4、Ⅳ号外盒体5的贴合面处要形成凹槽，从而能够套在管道轴环上。

本实施例中，Ⅰ号外盒体2、Ⅱ号外盒体3、Ⅲ号外盒体4、Ⅳ号外盒体5的外侧面处形成内凹的外部安装槽11，所述外部安装槽11中系有线索12，所述外部安装槽11、线索12将Ⅰ号外盒体2、Ⅱ号外盒体3、Ⅲ号外盒体4、Ⅳ号外盒体5安装在管道外。

具体的，所述外部安装槽11至少为两个。

又一实施例

一种避免管道共振的装置，包括内部中空的管道1，所述管道1的外壁处设置与其连接的外盒体，所述外盒体与管道1连接在一起增加管道1的质量改变固有频率，所述外盒体中设置有减震球，所述减震球与外盒体的内腔之间为间隙配合，所述减震球在管道1振动过程中进行跳动改变频率。

所述管道1外的外盒体两两为一组，包括横向的横向盒体组和纵向盒体组。

所述横向盒体组包括Ⅰ号外盒体2、Ⅳ号外盒体5，所述Ⅰ号外盒体2、Ⅳ号外盒体5沿着管道2的竖向轴线左右对称，所述Ⅰ号外盒体2、Ⅳ号外盒体5结构相同。

所述纵向盒体组包括Ⅱ号外盒体3、Ⅲ号外盒体4，所述Ⅱ号外盒体3、Ⅲ号外盒体4沿着管道2的横向轴线上下对称，所述Ⅱ号外盒体3、Ⅲ号外盒体4结构相同。

所述Ⅰ号外盒体2、Ⅱ号外盒体3、Ⅲ号外盒体4、Ⅳ号外盒体5均包括一个与管道1相贴合的贴合面，所述贴合面为圆弧状，外盒体还包括与贴合面相平行的外侧面，所述贴合面、外侧面之间设置有四个外立面。

所述贴合面、外侧面、四个外立面围合形成内腔，所述内腔中设置有减震球，减震球增加外盒体的重量从而从质量上进一步改变管道1的固有频率。

所述管道1在振动的情况下，减震球与外盒体内腔的间隙配合会随着在外盒体内进行跳动，从而跳动改变固有频率。

所述减震球的跳动为无规律跳动，从而避免出现规律跳动导致同频现象。

所述外盒体的四个外立面内部设置有侧壁凸起9，所述侧壁凸起9避免减震球在四个外立面之间形成规律跳动。

所述外盒体的贴合面、外侧面内壁处设置有顶底凸起10，所述顶底凸起10避免减震球在贴合面、外侧面之间形成规律跳动。

具体的，所述Ⅰ号外盒体2、Ⅱ号外盒体3之间的大小可以不同，只要保证所述Ⅰ号外盒体2、Ⅳ号外盒体5结构相同，所述Ⅱ号外盒体3、Ⅲ号外盒体4结构相同即可。

具体的，为了进一步的使Ⅰ号外盒体2、Ⅱ号外盒体3、Ⅲ号外盒体4、Ⅳ号外盒体5中的减震球进行无规律的跳动，将减震球分为大减震球6、中减震球7、小减震球8。

在跳动避免共振的过程中大减震球6、中减震球7、小减震球8不仅会与侧壁凸起9、顶底凸起10发生碰撞，从而出现无规律跳动，同时，大减震球6、中减震球7、小减震球8之间也会出现碰撞，从而发生无规律跳动，避免共振的发生。

具体的，所述侧壁凸起9、顶底凸起10为内壁处的凸起点或者内凸的弧形面。

本实施例中，所述Ⅰ号外盒体2、Ⅱ号外盒体3、Ⅲ号外盒体4、Ⅳ号外盒体5外立面处设置有固定连接板13，所述固定连接板13中形成固定通孔14，螺栓穿过固定通孔14拧入到管道1外壁的沉孔中，从而将Ⅰ号外盒体2、Ⅱ号外盒体3、Ⅲ号外盒体4、Ⅳ号外盒体5固定到管道1的外壁处。

具体的，所述固定连接板13为四个。

具体的，所述管道1外壁处还可以设置有管箍，所述Ⅰ号外盒体2、Ⅱ号外盒体3、Ⅲ号外盒体4、Ⅳ号外盒体5设置在管箍上，所述管箍中形成沉孔，螺栓穿过固定通孔14拧入到沉孔中。

本发明的工作过程如下：

外盒体中放入大小不一的减振球，减振球总质量应根据管道不同结构、材质或输送介质来确定，在外盒体中的减振球需要足够的活动空间，外盒体的长宽高需大于减振球直径。

外盒体内部为凹凸不平的表面，使减振球在运动时没有固定规律避免形成周期性运动。对于供暖管道温度较高，需采用耐高温材料可选择铁制减振球，相应的铁盒作为减振球容器也需采取保温措施。

正常运行状态下管道-外盒体-减振球系统振动强度低，可以认为是一个稳定系统。当共振发生时，系统振动强度不断增加，减振球获得动能在铁盒中移动，此时管道-外盒体-减振球系统固有频率发生变化共振停止，随着共振结束管道振动强度立刻降低，维持在允许范围之内。

本发明在管道上安装了四个外盒体，腔内有数个可以自由活动的减振球，在正常运行时管道、外盒体与减振球振动强度极低可以看做一个整体，通过增加质量改变固有频率，而在发生共振时管道振动强度会快速增加，此时减振球在铁盒内部借助管道振动所提供的能量开始跳动，在铁盒中的减振球弹跳时不仅吸收了管道振动中的能量充当了振动阻尼，还改变了管道-减振球系统的固有频率使得管道共振终止。

本发明通过减振球的运动改变了管道-减振球系统的固有频率，从根本上终止管道共振。

本发明减振球在运动时吸收了管道振动中的能量充当了振动阻尼减少管道振动强度，使管道振动尽可能保持在允许范围内。

Claims (10)

1.一种避免管道共振的装置，包括内部中空的管道（1），其特征在于：所述管道（1）的外壁处设置与其连接的外盒体，所述外盒体与管道（1）连接在一起增加管道（1）的质量改变固有频率，所述外盒体中设置有减震球，所述减震球与外盒体的内腔之间为间隙配合，所述减震球在管道（1）振动过程中进行跳动改变频率。

2.根据权利要求1所述的一种避免管道共振的装置，其特征在于：所述管道（1）外的外盒体两两为一组，包括横向的横向盒体组和纵向盒体组。

3.根据权利要求2所述的一种避免管道共振的装置，其特征在于：所述横向盒体组包括Ⅰ号外盒体（2）、Ⅳ号外盒体（5），所述Ⅰ号外盒体（2）、Ⅳ号外盒体（5）沿着管道（2）的竖向轴线左右对称，所述Ⅰ号外盒体（2）、Ⅳ号外盒体（5）结构相同。

4.根据权利要求3所述的一种避免管道共振的装置，其特征在于：所述纵向盒体组包括Ⅱ号外盒体（3）、Ⅲ号外盒体（4），所述Ⅱ号外盒体（3）、Ⅲ号外盒体（4）沿着管道（2）的横向轴线上下对称，所述Ⅱ号外盒体（3）、Ⅲ号外盒体（4）结构相同。

5.根据权利要求4所述的一种避免管道共振的装置，其特征在于：所述Ⅰ号外盒体（2）、Ⅱ号外盒体（3）、Ⅲ号外盒体（4）、Ⅳ号外盒体（5）均包括一个与管道（1）相贴合的贴合面，所述贴合面为圆弧状，外盒体还包括与贴合面相平行的外侧面，所述贴合面、外侧面之间设置有四个外立面。

6.根据权利要求5所述的一种避免管道共振的装置，其特征在于：所述贴合面、外侧面、四个外立面围合形成内腔，所述内腔中设置有减震球，减震球增加外盒体的重量从而从质量上进一步改变管道（1）的固有频率。

7.根据权利要求6所述的一种避免管道共振的装置，其特征在于：所述管道（1）在振动的情况下，减震球与外盒体内腔的间隙配合会随着在外盒体内进行跳动，从而跳动改变固有频率。

8.根据权利要求7所述的一种避免管道共振的装置，其特征在于：所述减震球的跳动为无规律跳动，从而避免出现规律跳动导致同频现象。

9.根据权利要求8所述的一种避免管道共振的装置，其特征在于：所述外盒体的四个外立面内部设置有侧壁凸起（9），所述侧壁凸起（9）避免减震球在四个外立面之间形成规律跳动。

10.根据权利要求1所述的一种避免管道共振的装置，其特征在于：所述外盒体的贴合面、外侧面内壁处设置有顶底凸起（10），所述顶底凸起（10）避免减震球在贴合面、外侧面之间形成规律跳动。

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