MX2015004058A

MX2015004058A - Atenuador de modo simplificado.

Info

Publication number: MX2015004058A
Application number: MX2015004058A
Authority: MX
Inventors: Allen Carl Fagerlun; James Leroy Gossett
Original assignee: Fisher Controls Int
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2013-09-27
Publication date: 2015-07-06
Also published as: JP2015535957A; CN103711984B; WO2014052701A1; AU2013323362B2; AR092720A1; NO20150414A1; US20140090922A1; EP2901066A1; EP3401586A1; EP3401586B1; KR20150064145A; AU2013323362A1; EP2901066B1; NO342982B1; CA2885746C; RU2644426C2; MX358104B; JP6335902B2; CA2885746A1; CN103711984A

Abstract

Un atenuador de modo puede incluir un cuerpo del atenuador (12) que tiene un segmento de entrada (26) y un segmento de salida (28) unidos por un segmento de conexión (30), una pantalla perforada (32) dispuesta en el cuerpo del atenuador y separada del cuerpo del atenuador para formar un espacio anular, y una pluralidad de anillos dispuesta entre la pantalla perforada y el cuerpo del atenuador. Cuando el fluido fluye a través del atenuador de modo, las ondas sonoras pasan a través de la pantalla perforada (32) y se reflejan a través de una pluralidad de anillos para interrumpir otras ondas sonoras, reduciendo el ruido del fluido en el atenuador de modo.

Description

ATENUADOR DE MODO SIMPLIFICADO Campo de la Invención La invención se refiere generalmente a dispositivos de reducción del ruido para válvulas de control y reguladores y, más específicamente, se refiere a un atenuador de modo en línea para una válvula de control y un regulador.

Antecedentes de la Invención Las válvulas de fluido controlan el flujo del fluido desde una ubicación a otra . Cuando la válvula de fluido está en posición cerrada, se evita que el fluido de alta presión de un lado fluya a una ubicación de baja presión del otro lado de la válvula. Las diferencias de presión entre una entrada y una salida de la válvula de control, junto con el canal de flujo tortuoso a traves de la válvula de control, producen una corriente descendente turbulenta del flujo de fluido de la válvula de control, lo que genera un ruido indeseado y potencialmente dañino.

En un intento por reducir el ruido, se han usado cajas o molduras con varios puertos en algunos reguladores para reducir la caída de presión a lo largo de la caja y para suavizar el flujo de la corriente descendente. Sin embargo, estos reductores del ruido tipo caja también reducen los caudales, lo que puede generar una disminución en la eficacia del regulador.

Otros tipos de dispositivos para reducir el ruido incluyen materiales dispuestos en el canal de flujo que absorben las ondas sonoras y las convierten en energía termica. Sin embargo, tales materiales que absorben el sonido tienen frecuencias efectivas limitadas y también reducen el flujo de fluido a través del material.

Recientemente, se ha intentado reducir el ruido con dispositivos de atenuación ubicados corriente abajo del regulador. En particular, un dispositivo de supresión de comcidencia de modo se describe en “The Modal Coincidence Suppression Device (MCSD) For The Reduction Of Noise From Control Valves”, de Ali E. Broukhiyan , en adelante (“MCSD”) que se incorpora a la presente a modo de referencia. Sin embargo, el dispositivo de supresión como se describe en MCSD era muy pesado y difícil de ensamblar.

Breve Descripción de la Invención De conformidad con un aspecto ejemplar de la presente invención , un atenuador de modo puede incluir un cuerpo del atenuador que tiene un segmento de entrada y un segmento de salida unidos a un segmento de conexión , una pantalla perforada dispuesta en el cuerpo del atenuador que se separa del cuerpo del atenuador para formar un espacio anular y una pluralidad de anillos dispuestos entre la pantalla perforada y el cuerpo atenuador. Cuando el fluido fluye a través del atenuador de modo, las ondas sonoras pasan a través de la pantalla perforada y se reflejan a través de una pluralidad de anillos alterando otras ondas sonoras, con lo que reducen el ruido del fluido en el atenuador de modo.

De conformidad con otro aspecto ejemplar de la presente invención , un método para reducir sonido desde el fluido que fluye a través del ducto puede incluir la colocación de una pluralidad de anillos anulares en el cuerpo regulador, la colocación de una pantalla perforada en el cuerpo atenuador para que una distancia entre la pantalla perforada y una superficie interna de los anillos en la pluralidad de anillos defina un espacio anular y la colocación de anillos opuestos en la pluralidad de anillos a una distancia que corresponde a la interrupción de una frecuencia particular de una onda sonora.

De conformidad con uno o más de estos aspectos, un atenuador de modo (o un método para reducir el ruido desde el fluido que fluye a través del ducto) puede incluir, además, una o más de las siguientes modalidades.

En algunas modalidades, el atenuador de modo puede incluir una pluralidad de paredes dispuestas en una superficie interna del cuerpo del atenuador que se extienden en forma sustancialmente perpendicular a una dirección del flujo de fluido a través del cuerpo atenuador, las paredes definen una pluralidad de cavidades entre el cuerpo de la pantalla y el cuerpo atenuador. En otras modalidades, el atenuador de modo puede incluir al menos dos cavidades en la pluralidad de cavidades que difieren en volumen. En otras modalidades, el atenuador de modo puede incluir cavidades que aumentan en volumen desde una entrada hacia el segmento de conexión . En otra modalidad preferida, el atenuador de modo puede incluir cavidades que disminuyen el volumen desde el segmento de conexión hacia una salida. En otras modalidades preferidas, el atenuador de modo puede incluir una pluralidad de cavidades que se asemejan a una curva cuando se ven en un corte transversal.

En otras modalidades, el atenuador de modo puede incluir un segmento de entrada en forma de cono. En otras modalidades, el atenuador de modo puede incluir un segmento de salida en forma de cono. En otras modalidades, el atenuador de modo puede incluir una primera brida en un primer extremo y una segunda brida en un segundo extremo.

En otras modalidades, la pantalla perforada puede incluir una pluralidad de perforaciones. En otras modalidades, al menos una perforación en la pluralidad de perforaciones puede tener forma circular.

En otras modalidades, el atenuador de modo puede incluir un resorte dispuesto entre un anillo en la pluralidad de anillos y una parte de entrada en el cuerpo del atenuador.

En otras modalidades, la pantalla perforada puede tener un diámetro interno que es sustancialmente igual a un diámetro interno en el cuerpo del atenuador.

En otras modalidades, el atenuador puede incluir una placa perforada dispuesta en el cuerpo atenuador, la placa perforada se extiende en forma sustancialmente perpendicular a una dirección del flujo de fluido a traves del cuerpo del atenuador. En otras modalidades, el atenuador de modo puede incluir una distancia entre los anillos opuestos que se corresponde a una interrupción de una frecuencia particular de la onda sonora. 5 Breve Descripción de los Dibujos Figura 1 es una vista en perspectiva de un atenuador de modo; Figura 2 es una vista transversal esquemática lateral del atenuador de modo de la Figura 1 ; ío Figura 3 es una gráfico de datos que compara la reducción del ruido entre un ducto recto y una modalidad de un atenuador de modo; Figura 4 es una vista transversal lateral de una modalidad alternativa de un atenuador de modo; y 15 Figura 5 es una vista transversal lateral de otra modalidad de un atenuador de modo.

Descripción Detallada de la Invención Los atenuadores como se describe en la presente proporcionan de manera ventajosa reguladores o válvulas de 20 control para la reducción del sonido corriente abajo a la vez que tienen poca restricción de fluido. Por lo tanto, los atenuadores como se describe son altamente eficientes en la reducción del ruido. Estos atenuadores como se describe pueden ser significativamente más chicos y/o más livianos que los 25 dispositivos de reducción de sonido actuales. Por lo tanto, los atenuadores como se describe pueden usarse en reguladores o válvulas de control que tienen cuerpos de válvula más pequeños.

Asimismo, un tubo perforado en los atenuadores como se describe puede adaptarse para usos particulares mediante el ajuste del índice de transmisión del ducto perforado. Asimismo, los atenuadores como se describe pueden combinarse con más dispositivos de supresión del sonido tradicionales, como molduras para la reducción del sonido, con el objeto de lograr una mayor reducción del ruido.

En general, los atenuadores como se describe en la presente reducen el sonido en un fluido que fluye a traves de un tubo o ducto utilizando una interferencia de la onda sonora para destruir o reducir la amplitud de las ondas sonoras en un ducto. Los atenuadores como se describe utilizan una serie de brechas de tamaño o forma diferente que son creadas por placas internas en los distintos patrones. La longitud general y/o el espaciado de las brechas puede optimizarse para una configuración de gas o flujo particular para dirigir frecuencias de onda sonora específicas.

Salvo que se indique lo contrario, cualquiera de las características de cualquiera de las modalidades del atenuador como se describe en la presente pueden combinarse con las características de cualquiera de las otras modalidades de los atenuadores de modo.

Respecto de la Figura 1 , una modalidad ejemplar de un atenuador de modo 10 incluye un cuerpo del atenuador hueco 12, una primera brida de sujeción 14 en un primer extremo 16 del cuerpo del atenuador hueco 12 y una segunda brida de sujeción 18 en un segundo extremo 20 del cuerpo del atenuador hueco 12. La primera brida de sujeción 14 y la segunda brida de sujeción 18 se sujetan en línea con ductos de proceso y/o en línea con un regulador en un extremo y un ducto de proceso en el otro extremo. Por lo tanto, los atenuadores como se describe 10 se retroadaptan fácilmente en virtualmente todo sistema de procesos porque no hay necesidad de reemplazar o modificar los reguladores y el atenuador de modo 10 se une al igual que cualquier otro segmento del ducto.

El cuerpo del atenuador hueco 12 puede incluir una parte de entrada 22 conectada a la primera brida de sujeción 14 y una parte de salida 24 conectada a una segunda brida de sujeción 18. La parte de entrada 22 y la parte de salida 24 pueden ser sustancialmente cilindricas con un diámetro interno sustancialmente constante. Un segmento de entrada en forma de cono 26 puede sujetarse a la parte de entrada 22 y un segmento de salida en forma de cono 28 puede sujetarse a la parte de salida 24. El segmento de entrada 26 puede tener un diámetro más pequeño cerca de la entrada 22 y el segmento de salida 28 puede tener un diámetro más pequeño cerca de la salida 24. En otras palabras, el segmento de entrada puede bifurcarse y el segmento de salida 28 puede converger. El segmento de entrada 26 puede unirse al segmento de salida 28 mediante un segmento de conexión sustancialmente cilindrico 30.

Una pantalla hueca perforada 32 puede ubicarse en el cuerpo del atenuador 12 y la pantalla 32 puede tener un diámetro 5 interno que es sustancialmente igual al diámetro interno de la entrada 22 y/o de la salida 24. La pantalla 32 puede tener un cuerpo de pantalla cilindrico 34 que incluye una pluralidad de perforaciones 36. En otra modalidad ejemplar, al menos una de las perforaciones 36 puede ser circular. En otras modalidades, las ío perforaciones 36 pueden tener otras formas, como por ejemplo, cuadradas, rectangulares, triangulares, poligonales, ovales o irregulares. En otras modalidades, el cuerpo de la pantalla 34 puede estar total o parcialmente revestido con un material de absorción sólido. 15 Se puede disponer una pluralidad de paredes 38 en una superficie interna del cuerpo del atenuador 12. Las paredes 38 dividen un espacio entre la superficie interna del cuerpo del atenuador 12 y una superficie externa del cuerpo de pantalla 34 en una pluralidad de cámaras 40. Al menos dos de las cámaras 40 20 definen volúmenes diferentes. En la modalidad de la Figura 1 , un volumen de las cámaras aumenta en el segmento de entrada 26 del cuerpo del atenuador 12 desde la entrada 22 hacia el segmento de conexión 30. Por otro lado, un volumen de las cámaras 40 disminuye en el segmento de salida 28 desde la parte 25 de conexión 30 hacia la salida 24. Las paredes 38 y las cámaras 40 se disponen para reflejar las ondas sonoras en el fluido que se mueve a traves del atenuador de modo 10 hacia un interior del cuerpo de la pantalla 34, lo que resulta en la alteración o cancelación de las ondas sonoras a medida que chocan con otras ondas sonoras en el interior del cuerpo de pantalla 34. Las aperturas 36 permiten que las ondas sonoras se propaguen de un lado al otro entre el interior del cuerpo de pantalla 34 y las cámaras 40. Al controlar el volumen y el ancho de las cámaras 40, junto con una distancia entre las cámaras opuestas, se pueden dirigir algunas frecuencias de las ondas sonoras para la alteración. Cada cámara 40 define un espacio anular 46 entre el cuerpo de pantalla 34 y el cuerpo del atenuador 12. Cada espacio anular 46 tiene un ancho 47 y un alto 49. Los anchos y los altos pueden variar de cámara 40 en cámara 40.

Respecto de la Figura 2 , el cuerpo del atenuador 12 se ilustra de manera esquemática en un corte transversal longitudinal. En la Figura 2, las secciones sombreadas 41 ilustran las cavidades huecas o cámaras 40. Las cámaras 40 van de volúmenes más pequeños cerca de la entrada 22 y la salida 24 a volúmenes mayores cerca del segmento de conexión 30. Los aumentos y disminuciones del volumen pueden asemejarse a una curva 51 . La curva 51 puede definirse mediante una fórmula matemática para una elipse.

La curva 51 puede ajustarse a frecuencias de onda sonora específicas y, por lo tanto, adaptarse para cualquier aplicación particular.

Figura 3 es una comparación gráfica entre los niveles de sonido 100 en un ducto recto típico y niveles de sonido 101 en un atenuador de modo. El eje vertical constituye niveles de sonido internos en dB y el eje horizontal es una frecuencia central en bandas de tercios de octavas en Hz. Como se ilustra, en frecuencias por encima de aproximadamente 1000 Hz, los niveles de ruido se reducen significativamente en el atenuador de modo.

La Figura 4 es una vista transversal longitudinal de otra modalidad de un atenuador de modo 1 10. En la Figura 4, las secciones x-ed ilustran anillos sólidos 180. En la modalidad de la Figura 4, el cuerpo del atenuador 1 12 es sustancialmente cilindrico y el cuerpo de pantalla 134 se dispone en el cuerpo del atenuador 1 12. U na pluralidad de anillos 180 se dispone entre el cuerpo del atenuador 1 12 y el cuerpo de pantalla 134. Al menos dos de los anillos 180 en la pluralidad de anillos 180 tienen grosores anulares diferentes. Los anillos 180 se separan del cuerpo de pantalla 134 para crear un espacio anular 182 entre los anillos 180 y el cuerpo de pantalla 134. Al igual que en las modalidades divulgadas anteriormente, el espacio anular 182 puede asemejarse a una curva , aumentando en tamaño de un extremo del cuerpo de pantalla 134 (cercano a la parte de entrada 122) hacia un medio del cuerpo del atenuador 1 12 y posteriormente disminuyendo en tamaño desde el medio del cuerpo del atenuador 1 12 hacia la salida 124. Asimismo, se puede colocar un resorte 184 entre un primer anillo 180a y el primer extremo 1 16 del cuerpo del atenuador 1 12.

La modalidad ejemplar del atenuador de modo 210 ilustrado en la Figura 5 es similar a la modalidad de la Figura 4. En la Figura 5, las secciones x-ed ilustran anillos sólidos 280. El atenuador de modo 210 incluye un cuerpo del atenuador 212 y un cuerpo de pantalla 234 dispuestos en el cuerpo del atenuador 212 para formar un espacio anular 282. U na pluralidad de anillos 280 tambien define el espacio anular 282. Sin embargo el atenuador de modo 210 incluye un dispositivo de pre-atenuación en la forma de una placa perforada 290. La placa perforada 290 puede extenderse a lo largo de la parte interna del cuerpo del atenuador 212, sustancialmente perpendicular a la dirección del flujo de fluido que se ilustra mediante flechas. En una modalidad, la placa perforada 290 puede incluir una pluralidad de perforaciones 292 , que interrumpen ondas sonoras en el fluido que fluye a través del atenuador de modo 210. La placa perforada 290 puede dirigirse a frecuencias de sonido diferentes al resto del atenuador de modo 210. En algunas modalidades, la placa perforada 290 puede estar parcial o totalmente revestida con un material de absorción sólido. Asimismo, la placa perforada 290 puede caracterizar un flujo de fluido antes de alcanzar el cuerpo de pantalla 234 de forma tal que las propiedades de reducción del ruido del resto del atenuador de modo 210 puedan optimizarse.

Una primera distancia 291 puede calcularse para corresponderse a una interrupción de una primera frecuencia de sonido y una segunda distancia 293 puede calcularse para corresponderse a una interrupción de una segunda frecuencia de sonido. Al diseñar el espacio anular 282 a distancias diferentes que se corresponden a frecuencias diferentes de sonido, el atenuador de modo puede adaptarse a frecuencias de sonido específicas que están presentes en ámbitos operativos particulares.

Un metodo para reducir el sonido en el fluido que fluye a través de un ducto puede incluir la producción y el diseño de cualquiera de las modalidades anteriormente divulgadas de un atenuador de modo y la instalación del atenuador de modo en un sistema de procesos. Más específicamente, el método puede incluir la colocación de una pluralidad de anillos anulares en el cuerpo del atenuador, la colocación de una pantalla perforada en el cuerpo del atenuador para que una distancia entre la pantalla perforada y una superficie interna de los anillos en la pluralidad de anillos defina un espacio anular, y la colocación de anillos opuestos en la pluralidad de anillos a una distancia que se corresponda con una interrupción de una frecuencia particular de la onda sonora.

En otras modalidades, los atenuadores como se describe en la presente pueden adaptarse para usos particulares al fabricar placas de diferentes materiales o al revestir/terminar las placas de diferentes maneras o con materiales diferentes para cambiar la forma en que las ondas sonoras se reflejan en el dispositivo. La mezcla de placas y/o revestimientos crea de manera efectiva uno o más lentes sonoros que dirigen las ondas sonoras en formas particulares para mejorar la destrucción de la onda sonora y/o dirigir frecuencias particulares.

Aunque se han descrito algunos atenuadores de modo de conformidad con lo expresado en la presente descripción, el alcance de las reivindicaciones adjuntas no se limita a estas. Por el contrario, las reivindicaciones abarcan todas las modalidades de lo expresado en esta descripción que están comprendidas en el alcance de los equivalentes permitidos.

Claims

REIVINDICACIONES

1 . U n atenuador de modo para reducir el ruido en un sistema de procesos que tiene un fluido que fluye a traves de un ducto, donde el atenuador de modo comprende: un cuerpo de atenuador que tiene un segmento de entrada y un segmento de salida unidos por un segmento de conexión; una pantalla perforada dispuesta en el cuerpo del atenuador y separada del cuerpo del atenuador para formar un espacio anular; y una pluralidad de anillos dispuestos entre la pantalla perforada y el cuerpo del atenuador; donde las ondas sonoras pasan a través de la pantalla perforada y se reflejan mediante la pluralidad de anillos para interrumpir otras ondas sonoras, reduciendo así el ruido en el atenuador de modo.

2. El atenuador de modo de la reivindicación 1 , que comprende además una pluralidad de paredes dispuestas en una superficie interna del cuerpo del atenuador, donde las paredes se extienden de manera sustancialmente perpendicular a una dirección del flujo de fluido a través del cuerpo del atenuador y las paredes definen una pluralidad de cavidades entre el cuerpo de pantalla y el cuerpo del atenuador.

3. El atenuador de modo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde al menos dos cavidades en la pluralidad de cavidades difieren en volumen.

4. El atenuador de modo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde las cavidades aumentan en volumen desde una entrada hacia un segmento de conexión.

5. El atenuador de modo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde las cavidades disminuyen en volumen desde el segmento de conexión hacia una salida.

6. El atenuador de modo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la pluralidad de cavidades se asemeja a una curva cuando se ve en un corte transversal.

7. El atenuador de modo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el cuerpo del atenuador incluye un segmento de entrada en forma de cono.

8. El atenuador de modo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el cuerpo del atenuador incluye un segmento de salida en forma de cono.

9. El atenuador de modo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el cuerpo del atenuador incluye una primera brida en un primer extremo y una segunda brida en un segundo extremo.

10. El atenuador de modo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la pantalla perforada incluye una pluralidad de perforaciones.

1 1 . El atenuador de modo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde al menos una perforación en la pluralidad de perforaciones tiene forma circular.

12. El atenuador de modo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde se dispone un resorte entre un anillo en la pluralidad de anillos y una parte interna del cuerpo del atenuador.

1 3. El atenuador de modo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la pantalla perforada tiene un diámetro interno que es sustancialmente igual al diámetro interno del cuerpo del atenuador.

14. El atenuador de modo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además una placa perforada dispuesta en el cuerpo del atenuador, la placa perforada se extiende de manera sustancialmente perpendicular a una dirección del flujo de fluido a traves del cuerpo del atenuador.

15. El atenuador de modo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde una distancia entre los anillos opuestos corresponde a una alteración de una frecuencia de onda sonora particular.

16. Un método para reducir el ruido del fluido que fluye a través de un ducto, método que comprende: la disposición de una pluralidad de anillos anulares en un cuerpo del atenuador; la disposición de una pantalla perforada en el cuerpo del atenuador, una distancia entre la pantalla perforada y una superficie interna de los anillos en la pluralidad de anillos que define un espacio anular; y la disposición de anillos opuestos en la pluralidad de anillos a una distancia que corresponde a la interrupción de una 5 frecuencia de onda sonora particular.

17. El metodo de la reivindicación 16, que comprende además disponer una placa perforada en el cuerpo del atenuador, en donde la placa perforada se extiende de manera sustancialmente perpendicular a una dirección del flujo de fluido ío a través del cuerpo del atenuador.

18. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además revestir la placa perforada con un primer revestimiento de absorción del sonido.

19. El método de cualquiera de las reivindicaciones 15 anteriores, que comprende además revestir la manga perforada con un segundo revestimiento de absorción del sonido.