DE8134058U1 - Vorrichtung zur daempfung von rohrleitungsschwingungen - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dämpfung von Rohrleitungsschwingungen zum Schutz von Rohrleitungen gegen unzulässige Bewegungen, ohne jedoch zulässige Rohrleitungsbewegungen zu behindern.

Unzulässige Rohrleitungsausschläge treten infolge innerer und äußerer Anregung bei besonderen Betriebszi'ständen und Störungen auf. Als innere Kräfte können z.B. Druckstöße und als äußere Anregungen z.B. Erdbeben genannt werden. Zulässige Rohrleitungshewegungen entstehen z.B. aus Wärmedehnungen.

Zur Sicherung der Rohrleitungen gegen unzulässige Bewegungen werden derzeit Stoßbremsen eingesetzt. Sie werden vorwiegend in zwei Arbeitsprinzipien ausgeführt:

Hydraulische Stoßbremsen nutzen den Drossel effekt einer Hydraulikflüssigkeit beim Durchströmen von Querschnittverengungen, wobei sie bei schnellen Bewegungen Drosselventile eines umströmten Kolbens schließen. Damit wird zwischen der Umgebung und der an der Rohrleitung angekoppelten Kolbenstange eine Verbindung relativ hoher Steifigkeit erzeugt.

Bei mechanischen Stoßbremsen wird die Drehträgheit einer Masse zur Verriegelung einer an der Rohrleitung befestigten Schubstange benutzt.

Da Stoßbremsen nur eine Wirkrichtung haben, ist es erforderlich, zur Sicherung der Rohrleitung in allen drei Richtung x, y und ζ des Raumes auch drei Stoßbremsen anzubauen. Die einzelnen Verbindungen zwischen Umgebung und Stoßbremse sowie Stoßbremse und Rohrleitung setzen sich aus Anschlußböcken, Gelenkaugen, Verbindungsstangen und Paßbolzen zusammen, wobei konstruktiv bedingte maximale Schräglastwinkel einzuhalten sind, damit keine Biegemomente auf die Stoßbremsen übertragen werden. Aufgrund ihres physikalischen Prinzips benötigen Stoßbremsen nach überschreiten einer Losbrechkraft aus der Ruhelage eine Mindest-Ansprechverschiebungs-Geschwindigkeit oder -Beschleunigung. Bis zum Blockieren bei unzulässigen Bewegungen muß erst ein Schubstangenweg, bestehend aus Fertigungsspielen, Ansprechweg und elastischer Verformung der Stoßbremse, durchschritten werden. Nach einem Blockieren muß über einen Mechanismus gewährleistet sein, daß sich die Blockierung nach einer gewissen Zeit und nach Entlastung selbsttätig löst.

Wegen Leckagen an den Schubstangendichtungen müssen hydraulische Stoßbremsen auf eine Mindestfüllirenge kontrolliert werden. Die bewegten Teile hydraulischer und mechanischer Stoßbremsen unterliegen dem Verschleiß, der ihre Funktionstüchtigkeit beeinträchtigen kann. Stoßbrumsan setzen langsamen Schubstangenbewegungen konstruktiv angestrebte kleine Reibkräfte entgegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Dämpfung von Rohrleitungsschwingungen zu schaffen, die die geschilderten Nachteile vermeidet und die vor allen Dingen in allen drei Richtungen des Raumes im allgemeinen gleich beweglich ist.

*' Diese Aufgabe wird mit der im Hauptanspruch angegeben

Erfindung gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt und wird nachstehend ausführlich erläutert. Es zeigen:

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Fig. 2 eine Dämpfungsvorrichtung gemäß der Erfindung; Fig. 3 eine Abwandlung der Vorrichtung der Fig. 2;

Fig. 4 bis Fig. 7 Einbaubeispiele für Vorrichtungen gemäß Fig. 2 oder Fig. 3.

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Demgegenüber ist bei der Erfindung ein viskoelastisches Medium 1, z.B. ein Bitumen oder ein Silikonöl, in einem Dämpfertopf 3 untergebracht, in den bzw. in dar ein Dämpferstempel 2 eintaucht (Fig. 2).

Die Wirkung eines solchen Rohrleitungsdämpf-rs beruht auf rheologischen Vorgängen in der viskoelastischen Masse des Dämpfungsmediums 1. Er ist mit einem in dem Dämpfungsmedium 1 bewegten Dlmpferstempel 2 ohne weitere zu justierende Teile unkompliziert aufgebaut. Der Dämpferstempel 2 ist dabei in allen drai Richtungen x, y, ζ des Raumes bis zum begrenzenden Dä.npfertopf 3 hin im allgemeinen gleich beweglich. Das Dämpfungsmedium 1 ist im allgemeinen ein viskoelastischer Stoff mit einem komplexen Elastizitätsmodul.

Mit den auf den Anwendungsfall hin abgestimmten Verdrängungs- und Scherflächen des Däinpferstempels erhält man in allen drei Rieh .ungen des Raumes eine frequenzabhängige komplexe Federsteifigkeit des · Rohrleitungsdämpfers mit mehr elastischen und/oder mehr dämpfenden Anteilen. Da sich der Dämpferstempel 2 immer mit dem Dämpfungsmedium 1 im Eingriff befindet, kann der Rohrlei+ungsdSrapfer ohne Spiel und Totzeit ansprechen,

Ein zwischen Dämpferstempel 2 und Dämpfertopf vorhandener Ringspalt ist zum Schutz gegen Verschmutzungen mit einer an beiden Teilen befestigten, elastischen Manschette 5 abgedeckt. Der Dämpfertopf 3 und der Dampferstempel 2 sind Über Verschraubungen 6 mit vorgegebenen Haltepunkten verbunden.

Die radiale Bewegungsfreiheit 7 des Dämpferstempels 2 ist mindestens gleich der axialen Bewegungsfreiheit 8.

Wegen der Frequenz- und Verformungsgeschwindigkeitsabhängigkeit der komplexen Federsteifigkeit und seinem inneren Aufbau entwickelt der neue Rohrleitungsdämpfer die folgenden Eigenschaften:

- Haltekräfte bei Schockbelastung in allen drei Richtungen des Raumes,

- Dämpfen von Betriebsschwingungen in allen drei Richtungen des Raumes,

- kleinste Rückstellkräfte bei langsamen Bewegungen in allen drei Richtungen des Raumes,

- keine übertragung von stptischen Kräften.

Sollen auch statische Lasten, z.B. das anteilige Rohrleitungsgewichtj vom Rohrleitungsdämpfer aufgenommen werden, so wird in Abwandlung von der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform in dia aus dem Dämpfungsinedium 1,

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dem Dämpferstempel 2 und dem Dämpfertopf bestehende Vorrichtung eine Feder 4 eingesetzt, die den Dämpferstemp«! als Schraubendruckfeder umgeben kann. Diese Feder 4 liegt teilweise ebenfalls im Dämpfungsn.:-Jium

Rohrleitungsdämpfer müssen über Jahrzehnte funktionstüchtig sein. Dies wird durch den einfachen konstruktiven Aufbau erreicht, der Leckagesicherheit und Wartungsfraiheit nach sich zieht. Die eingesetzten Dämpfungsmedien sind alterungsbeständig.

Aufgrund der räumlichen Wirkung der Haltekräfte des Rohrleitungsdämpfers benötigt er keine gelenkige Verbindung mit der Rohrleitung. So kann er direkt und/ oder über starre Konsolen mit der Umgebung sowie der Rohrleitung mittels Schrauben 6 verbunden werden.

Wie die Einbaubeispiele der Figuren 4 bis 7 zeigen, braucht die Symmetrieachse des Rohrleitungsdämpfers nicht in Richtung des angenommenen, unzulässigen Rohrleitungsausschlages zu fallen, weil die Haltekräfte des Rohirleitungsdämpfers in allen drei Richtungen des Raumes wirken.

Bei der Verwendung des neuen Rohrleitungsdämpfers entsprechend dem vorliegenden Erfindungsgedanken treten Ersparnisse bis zu 80 % gegenüber der eingangs erörterten, bisherigen Konstruktion mit Stoßbremsen auf. Diese Ersparnisse ergeben sich aus

- der verminderten Zahl von Elementen zur dreidimensionalen Sicherung der Rohrleitung gegen unzulässige Ausschläge,

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dem einfachen» wartungsfreien und kostengünstigeren Aufbau des Rohrlei^ungsdämpfers und

der zusätzlichen Dämpfung von Betriebs- und anderen Lastfallschwinijungen des Rohrleitungssystems.

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Claims (7)

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1. Vorrichtung zur Dämpfung von Rohrleitungsschwingungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein üämpferstempel (2) in ein in einem Dämpfertopf (3) befindliches, viskoelastisches Dämpfungsmedium (1) getaucht ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch \, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Bewegungsfreiheit (7) des Dämpferstempels {δ) mindestens gleich der axialen Bewegungsfreiheit (8) ist, wobei am Dämpferstempel zur Vergrößerung der axialen Dämpfungskraft zusätzliche Scherflächen für die axiale Bewegungsrichtung und zur Vergrößerung der radialen Dämpfungskräfte ein größerer Verdrängungsquerschnitt des Dämpferstempels vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der Dämpferstempel (2) von einer Schraubenfeder (4) umgeben ist, deren Tragfähigkeit auf das aufzunehmende Rohrleitungsgewicht abgestimmt ist.

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4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsmedien (1) aus Bitumina bestehen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsmedie.. (1) aus Silikonölen bestehen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadrch gekennzeichnet, daß ein zwischen Dämpferstempel (2) und Dämpfertoof (3) vorhandener Ringspalt durch eine elastische Manschette (5) abgedeckt ist.

7. Dämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Dämpferstempel (2) und Dämpfertopf (3) über Verschraubungen (6) mit Haltepunkten versehen sind.

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