RU2810835C1 - Vibration damper for smoke or ventilation pipe with variable aerodynamics - Google Patents
Vibration damper for smoke or ventilation pipe with variable aerodynamics Download PDFInfo
- Publication number
- RU2810835C1 RU2810835C1 RU2023120317A RU2023120317A RU2810835C1 RU 2810835 C1 RU2810835 C1 RU 2810835C1 RU 2023120317 A RU2023120317 A RU 2023120317A RU 2023120317 A RU2023120317 A RU 2023120317A RU 2810835 C1 RU2810835 C1 RU 2810835C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vibration damper
- pipe
- radius
- curvature
- wind
- Prior art date
Links
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 title claims abstract description 4
- 239000000779 smoke Substances 0.000 title 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к строительству при проектировании дымовых и вентиляционных труб и может быть использовано для избежания резонансного вихревого возбуждения трубы.The invention relates to construction when designing chimneys and ventilation pipes and can be used to avoid resonant vortex excitation of the pipe.
При воздействии ветра на высотные сооружения (в т.ч. трубы), воздух, обтекая конструкцию, поочередно справа и слева срывается с нее, образуя вихри. Такое явление носит периодический характер и приводит к резонансному вихревому возбуждению сооружения при совпадении частоты срыва воздушных вихрей и собственной частоты колебаний сооружения.When high-rise structures (including pipes) are exposed to wind, air flows around the structure and alternately breaks off from the right and left, forming vortices. This phenomenon is periodic in nature and leads to resonant vortex excitation of the structure when the frequency of the breakdown of air vortices and the natural frequency of oscillations of the structure coincide.
Известен интерцептер дымовой трубы (Патент RU № 71731, Опубликовано: 20.03.2008, Бюл. № 8), состоящий из отдельных пластин, одной стороной примыкающих к ее наружной поверхности, отличающийся тем, что контур стороны каждой пластины, примыкающей к наружной поверхности дымовой трубы, выполнен по радиусу, определяемому построением по трем точкам сегмента, две из которых являются концами его хорды, равной длине L пластины, а третья, определяющая высоту сегмента, находится из равенства высоты сегмента пластины и высоты сегмента с радиусом наружной поверхности дымовой трубы и хордой l, определяемой соотношениемA chimney interceptor is known (Patent RU No. 71731, Published: 03.20.2008, Bulletin No. 8), consisting of separate plates, one side adjacent to its outer surface, characterized in that the contour of the side of each plate adjacent to the outer surface of the chimney , is made along a radius determined by constructing three points of the segment, two of which are the ends of its chord equal to the length L of the plate, and the third, which determines the height of the segment, is found from the equality of the height of the plate segment and the height of the segment with the radius of the outer surface of the chimney and the chord l , determined by the relation
l=L×sinα,l=L×sinα,
где l - хорда сегмента с радиусом наружной поверхности дымовой трубы, мм;where l is the chord of the segment with the radius of the outer surface of the chimney, mm;
L - длина пластины интерцептера, мм;L is the length of the interceptor plate, mm;
α - угол наклона пластины интерцептера к оси дымовой трубы, град.α - angle of inclination of the interceptor plate to the axis of the chimney, degrees.
Такое решение способствует непериодическому срыву вихрей и, соответственно, способно пресекать возможность образования резонансного вихревого возбуждения трубы, однако повышает аэродинамическое лобовое сопротивление конструкции, тем самым увеличивая ветровую нагрузку и расход материалов несущих конструкций проектируемой трубы.This solution promotes non-periodic vortex shedding and, accordingly, is able to suppress the possibility of the formation of resonant vortex excitation of the pipe, but increases the aerodynamic drag of the structure, thereby increasing the wind load and the consumption of materials for the supporting structures of the designed pipe.
Известен гаситель колебаний дымовой трубы, содержащий полосовые лопасти, установленные по спирали в верхней части трубы и закрепленные кромкой перпендикулярно к ее наружной поверхности (Патент RU № 73048, Опубликовано: 10.05.2008, Бюл. № 13), принятый за прототип, отличающийся тем, что полосовые лопасти выполнены поперечно гофрированными.A vibration damper of a chimney is known, containing strip blades installed in a spiral in the upper part of the pipe and secured with an edge perpendicular to its outer surface (Patent RU No. 73048, Published: 05.10.2008, Bulletin No. 13), adopted as a prototype, characterized in that that the strip blades are made transversely corrugated.
Данное решение препятствует периодическому срыву вихрей и, соответственно, способно пресекать возможность образования резонансного вихревого возбуждения трубы и способствует уменьшению аэродинамического лобового сопротивления конструкции трубы, в отличие от традиционных нагофрированных гасителей колебаний, однако повышает трудоемкость установки за счет сложной формы и также увеличивает ветровую нагрузку и расход материалов несущих конструкций проектируемой трубы.This solution prevents periodic vortex shedding and, accordingly, is able to suppress the possibility of the formation of resonant vortex excitation of the pipe and helps to reduce the aerodynamic drag of the pipe structure, in contrast to traditional corrugated vibration dampers, however, it increases the complexity of the installation due to the complex shape and also increases the wind load and flow rate materials of the supporting structures of the designed pipe.
В основу изобретения поставлена цель снижения аэродинамического лобового сопротивления трубы при скоростях ветра, являющихся максимальными (расчетными) для района проектирования, в то же время избежав явления резонансного вихревого возбуждения, наблюдаемого при скорости ветра меньше расчетной, что уменьшит нагрузки от ветровых воздействий и, соответственно, затраты на материалы несущих конструкций трубы.The basis of the invention is the goal of reducing the aerodynamic drag of the pipe at wind speeds that are maximum (design) for the design area, while at the same time avoiding the phenomenon of resonant vortex excitation observed at wind speeds less than the design, which will reduce the loads from wind influences and, accordingly, costs of materials for supporting pipe structures.
Технический результат - избежание ветрового резонанса при скорости ветра, не достигающей максимальной (расчетной) для района проектирования без увеличения аэродинамического сопротивления трубы при максимальной (расчетной) для района проектирования скорости ветра.The technical result is the avoidance of wind resonance at wind speeds that do not reach the maximum (calculated) for the design area without increasing the aerodynamic resistance of the pipe at the maximum (calculated) wind speed for the design area.
Решение поставленной задачи достигается тем, что гаситель колебаний является подвижной (вращающейся) частью конструкции и, поворачиваясь вокруг вертикальной оси в зависимости от скорости ветра, изменяет форму сечения трубы, избегая резонансного вихревого возбуждения.The solution to the problem is achieved by the fact that the vibration damper is a moving (rotating) part of the structure and, turning around a vertical axis depending on the wind speed, changes the shape of the pipe section, avoiding resonant vortex excitation.
Описание чертежей.Description of drawings.
Подробнее сущность изобретения продемонстрирована примером реализации, иллюстрированном Фигурами, на которых представлены: The essence of the invention is demonstrated in more detail by an example of implementation, illustrated by the Figures, which show:
Фиг. 1 - Фрагмент сечения трубы с “открытым” положением гасителя колебаний,Fig. 1 - Fragment of a pipe section with an “open” position of the vibration damper,
Фиг. 2 - Фрагмент сечения трубы с “закрытым” положением гасителя колебаний,Fig. 2 - Fragment of a pipe section with a “closed” position of the vibration damper,
Фиг. 3 - Графики зависимости частоты срыва вихрей от скорости ветра с областью частоты резонанса конструкции.Fig. 3 - Graphs of the dependence of the vortex shedding frequency on the wind speed with the resonance frequency region of the structure.
Фиг. 4 - Пример использования изобретения в конструкции трубы.Fig. 4 - An example of the use of the invention in a pipe design.
1 - Гаситель колебаний1 - Vibration damper
2 - Вертикальная ось вращения гасителя колебаний2 - Vertical axis of vibration damper rotation
3 - Конструкция трубы3 - Pipe design
4 - Поверхность “открытого” гасителя колебаний4 - Surface of the “open” vibration damper
5 - Поверхность “закрытого” гасителя колебаний5 - Surface of the “closed” vibration damper
6 - График зависимости частоты срыва вихрей от скорости ветра в “открытом” положении гасителя колебаний6 - Graph of the dependence of the vortex shedding frequency on the wind speed in the “open” position of the vibration damper
7 - Область работы конструкции в “открытом” положении гасителя колебаний7 - Area of operation of the structure in the “open” position of the vibration damper
8 - График зависимости частоты срыва вихрей от скорости ветра в “закрытом” положении гасителя колебаний8 - Graph of the dependence of the vortex shedding frequency on the wind speed in the “closed” position of the vibration damper
9 - Область работы конструкции в “закрытом” положении гасителя колебаний9 - Area of operation of the structure in the “closed” position of the vibration damper
10 - Область резонанса конструкции10 - Area of resonance of the structure
В конструкции трубы 3 располагаются гасители колебаний 1 с осью вращения 2, имеющие цилиндрические или многогранные поверхности 4 и 5 с определенными радиусами кривизны, где радиус кривизны поверхности 5 близок к радиусу кривизны поверхности трубы, а радиус кривизны поверхности 4 меньше. Путем вращения на 180 градусов вокруг вертикальной оси 2 гаситель колебаний 1 может иметь “открытое” положение, продемонстрированное на Фиг. 1, или “закрытое” положение, продемонстрированное на Фиг. 2.The design of the pipe 3 contains vibration dampers 1 with an axis of rotation 2, having cylindrical or polyhedral surfaces 4 and 5 with certain radii of curvature, where the radius of curvature of surface 5 is close to the radius of curvature of the surface of the pipe, and the radius of curvature of surface 4 is smaller. By rotating 180 degrees about the vertical axis 2, the vibration damper 1 can be in the “open” position shown in FIG. 1, or the “closed” position shown in FIG. 2.
При малой средней скорости ветра на определенной высоте трубы гаситель колебаний 1 имеет “открытое” положение (Фиг. 1) и частота срыва вихрей по графику зависимости частоты срыва вихрей от скорости ветра в “открытом” положении гасителей колебаний 6 находится в области работы конструкции в “открытом” положении гасителей колебаний 7 (Фиг. 3). При достижении частоты срыва вихрей близкой к области резонанса конструкции 10 гаситель колебаний 1 вращается за счет шагового электродвигателя вокруг вертикальной оси 2 на 180 градусов и переходит в “закрытое” положение (Фиг. 2) и частота срыва вихрей по графику зависимости частоты срыва вихрей от скорости ветра в “закрытом” положении гасителей колебаний 8 переходит в область работы конструкции в “закрытом” положении гасителей колебаний 9 (Фиг. 3).At a low average wind speed at a certain height of the pipe, vibration damper 1 has an “open” position (Fig. 1) and the frequency of vortex shedding according to the graph of the dependence of the frequency of vortex shedding on wind speed in the “open” position of vibration dampers 6 is in the area of operation of the structure in “ open” position of vibration dampers 7 (Fig. 3). When the vortex shedding frequency reaches close to the resonance region of structure 10, the vibration damper 1 rotates due to the stepper motor around the vertical axis 2 by 180 degrees and goes into the “closed” position (Fig. 2) and the vortex shedding frequency according to the graph of the dependence of the vortex shedding frequency on the speed wind in the “closed” position of the vibration dampers 8 goes into the area of operation of the structure in the “closed” position of the vibration dampers 9 (Fig. 3).
Количество гасителей колебаний и их размеры определяются расчетом и возможностью установки в конструкцию трубы. Необходимость установки гасителей колебаний определяется из условия возможности возникновения резонансного вихревого возбуждения. Длина гасителей колебаний по высоте трубы может изменяться. Гаситель колебаний может разделяться и изменять количество и форму по высоте трубы для более точной настройки работы ввиду изменчивости скорости ветра по высоте. Форма поверхностей гасителя колебаний может быть цилиндрической или многогранной. Допускается поворот гасителей колебаний в промежуточное положение между их “открытым” и “закрытым” состояниями.The number of vibration dampers and their dimensions are determined by calculation and the possibility of installation in the pipe structure. The need to install vibration dampers is determined from the condition of the possibility of the occurrence of resonant vortex excitation. The length of the vibration dampers along the height of the pipe can vary. The vibration damper can be divided and changed in quantity and shape along the height of the pipe to more accurately adjust the operation due to the variability of wind speed over height. The shape of the vibration damper surfaces can be cylindrical or multifaceted. It is possible to rotate the vibration dampers to an intermediate position between their “open” and “closed” states.
Claims (6)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2810835C1 true RU2810835C1 (en) | 2023-12-28 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU71731U1 (en) * | 2007-09-05 | 2008-03-20 | ОАО "Бийский котельный завод" | SMOKE PIPE INTERCEPTER |
RU73048U1 (en) * | 2008-01-09 | 2008-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Инжиниринговая компания "ТОР" | VIBRATION EXTINGUISHER |
RU97463U1 (en) * | 2010-04-27 | 2010-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Восточно-Сибирский государственный технологический университет" | Vibration damping device |
EP3855017A1 (en) * | 2017-02-15 | 2021-07-28 | Siemens Gamesa Renewable Energy A/S | Building structure comprising a vortex generator to reduce induced vibrations |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU71731U1 (en) * | 2007-09-05 | 2008-03-20 | ОАО "Бийский котельный завод" | SMOKE PIPE INTERCEPTER |
RU73048U1 (en) * | 2008-01-09 | 2008-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Инжиниринговая компания "ТОР" | VIBRATION EXTINGUISHER |
RU97463U1 (en) * | 2010-04-27 | 2010-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Восточно-Сибирский государственный технологический университет" | Vibration damping device |
EP3855017A1 (en) * | 2017-02-15 | 2021-07-28 | Siemens Gamesa Renewable Energy A/S | Building structure comprising a vortex generator to reduce induced vibrations |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102317338B1 (en) | Blower and outdoor unit of air conditioner having the same | |
US5297926A (en) | Flow generating apparatus and method of manufacturing the apparatus | |
RU2322610C2 (en) | Wind turbine with vertical axle (versions) | |
US7473025B1 (en) | Mixing impeller with spiral leading edge | |
US4610197A (en) | Damper blade construction | |
US20150037164A1 (en) | Airfoil for fan blade | |
CN106640748B (en) | Blade, impeller and fan | |
CN102439293A (en) | Fluid turbine systems | |
BR112015028572B1 (en) | AXIAL FAN | |
US10890194B2 (en) | Air-sending device and air-conditioning apparatus using the same | |
US3178099A (en) | Under-body ventilating fan units | |
US3076533A (en) | Stabilisation of wind-excited structures | |
RU2810835C1 (en) | Vibration damper for smoke or ventilation pipe with variable aerodynamics | |
JP4835173B2 (en) | Ceiling fan | |
US4156706A (en) | Fan cylinder having invisible eased inlet | |
JP4839901B2 (en) | Jet fan | |
KR100976496B1 (en) | Fan | |
CN112012960A (en) | Fan blade assembly, fan assembly and air conditioner | |
CN205744592U (en) | A kind of fan blade in multi-wing centrifugal fan | |
CN110925143B (en) | Wind turbine with a circular or conical tower structure and passive fluid control means and use of such a circular tower structure | |
SE461112B (en) | LED LIGHT SHOWS AN AXIAL FLAT | |
CN113217457B (en) | Wind wheel and air conditioner | |
CN218882589U (en) | Centrifugal fan blade and air conditioner | |
CN111963478B (en) | Blade for centrifugal fan, centrifugal fan and range hood | |
US11428154B2 (en) | Nozzle vane |