DE7310294U

DE7310294U - Vibration dampers, in particular for securing pipelines against earthquakes

Info

Publication number: DE7310294U
Application number: DE19737310294
Authority: DE
Original assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Current assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Priority date: 1973-03-19
Filing date: 1973-03-19
Publication date: 1974-11-28

Description

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Internationale Atomreaktorbau GmbH ' 506 BensbergInternational nuclear reactor construction GmbH '506 Bensberg

Schwingungsdämpfer, insbesondere zur Sicherung von Rohrleitungen gegen Erdbeben Vibration dampers, in particular for securing pipelines against earthquakes

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dämpfung von stoßartigen Bewegungen .von Gegenständen, die in diesen durch äußere, der Eigenfrequenz der Gegenstände entsprechende Schwingungen erregt werden, wobei Bewegungen z. B. infolge von Wärmedehnungen der Gegenstände nicht behindert werden, vermittels eines mit einem durch einen Kolben verdrängbaren Dämpfungsmittel gefüllten Zylinders. Bei Anlagen und Anlageteilen, beispielsweise bei Rohrleitungen, die stärkeren Temperaturschwankungen ausgesetzt sind, ist man bestrebt, mit einer möglichst geringen Zahl von Festpunkten auszukommen, um eine ungehinderte Wärmedehnung zu ermöglichen. Dies hat zur Folge, daß diese Strukturen sehr niedrige Eigenfrequenzen aufweisen und daß bei von außen einwirkenden Beschleunigungen erhebliche Schwingungen und dadurch Überbeanspruchungen der Anlagenteile auftreten. Diese Beschleunigungen können bei" landfesten Anlagen beispielsweise durch Erdbeben, bei auf Schiffen befindlichen auch durch den Seegang hervorgerufen werden.The present invention relates to a device for damping shock-like movements. Of objects that are in this external vibrations corresponding to the natural frequency of the objects are excited, with movements such. B. due to thermal expansion the objects are not obstructed by means of a damping means which is filled with a damping means which can be displaced by a piston Cylinder. For systems and system parts, for example pipelines, which are exposed to greater temperature fluctuations, one strives to have as few fixed points as possible get by to allow unhindered thermal expansion. As a result, these structures have very low natural frequencies have and that considerable accelerations acting from the outside Vibrations and, as a result, overstressing of the system components occur. These accelerations can occur with "land-based systems for example, caused by earthquakes, in the case of those on ships, also by the swell.

Um insbesondere Rohrleitungssysteme gegen derartige stoßweise auftretenden Beschleunigungen zu schützen, wird beispielsweise in der DT-OS 1 650 086 ein hydraulischer Stoßdämpfer vorgeschlagen« Derartige Vorrichtungen, die mit einem in einem Zylinder beweglichem Kolben arbeiten, weisen jedoch den Nachteil auf, daß die Durchführung des letzteren durch die Stopfbuchse leicht undicht werden kann. Handelt es sich darum, Teile einer Kernenergieanlage gegen Erdbeben zu sichern, treten weitere Schwierigkeiten auf, die eine Verwendung einer hydraulischen Dämpfung völlig ausschließen, nämlich die mangelnde Strahlenbeständigkeit der geeigneten Hydraulikflüssigkeiten und die aus der Strahlenbelastung herrührende Schwierigkeit, solch eineIn order to protect pipeline systems against such intermittent occurrences To protect accelerations, a hydraulic shock absorber is proposed in DT-OS 1 650 086, for example Devices that work with a piston movable in a cylinder, however, have the disadvantage that the implementation the latter can easily leak through the stuffing box. Is it about parts of a nuclear power plant against earthquakes to secure, further difficulties arise which completely exclude the use of hydraulic damping, namely the lack of it Radiation resistance of suitable hydraulic fluids and the difficulty arising from radiation exposure in such a way

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hydraulische Dämpf uni/,:;vorricli lung im et-f ordorlicln-n Umf lingo zu warten.hydraulic damping uni /,:; vorricli ment in the et-f ordorlicln-n umf lingo to wait.

Die Verwendung von visko-elaJst j nchem Material, wie in der DT-OS 1 937 619 vorgeschlagen, scheidet wegen der mangelnden Temperaturbeständigkeit solcher Materialien für den vorliegenden Zweck ebenfalls aus. Rein mechanisch arbeitende Vorrichtungen, wie beispielsweise in der DT-OS 1 959 878 beschrieben, leiden unter der Anfälligkeit und Reibung dieser Mechanismen. Darüberhinaus ist es auch bekannt, die zu schützenden Anlageteile durch zusätzlich angebrachte Massen derart zu verstimmen, daß diese Zus^Lzmassen durch Schwingungen, die über ca. 0,5 Hz liegen, nicht mehr erregt werden und so praktisch zusätzliche Festpunkte bilden. Dies bedingt jedoch einen erhöhten Aufwand, der mit Rücksicht auf die gegebenen Platz- und Gewichtsverhältnisse nicht immer realisiert werden kann.The use of visco-elastic j nchem material, as in the DT-OS 1 937 619 proposed, separates because of the lack of temperature resistance such materials for the present purpose also off. Purely mechanically operating devices, as described, for example, in DT-OS 1 959 878, suffer from the susceptibility and friction of these mechanisms. Furthermore It is also known to detune the system parts to be protected by additionally attached masses in such a way that these additional masses are no longer excited by vibrations above approx. 0.5 Hz and thus practically form additional fixed points. this However, it requires an increased effort, which is not always realized with regard to the given space and weight conditions can be.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Schwingungsdämpfer, insbesondere für Rohrleitungen in Kernenergieanlagen, der diese gegen von außen auf die Anlage wirkende stoßciriige Beschleunigungen, insbesondere Erdbeben schützt und dabei eine ungehinderte Wärmeausdehnung der Anlageteile gestattet. Darüberhinaus soll die Vorrichtung möglichst einfach im Aufbau, temperaturunabhängig und wartungsfrei sein.The object of the present invention is a vibration damper, in particular for pipelines in nuclear power plants, which counteract sudden accelerations acting on the plant from outside, in particular Earthquake protects and allows unhindered thermal expansion of the system components. In addition, the device As simple as possible in construction, independent of temperature and maintenance-free be.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß als Dämpfungsmittel eine Vielzahl von rieselfähigen Körpern dient. Solche rieselfähigen Körper, in einem Zylinder enthalten, der einen darin beweglichen Kolben aufweist, der mit dem zu schützendem Anlageteil verbunden ist, haben den Vorteil, daß sie langsamen Bewegungen des Kolbens, wie sie beispielsweise durch Wärmedehnung hervorgerufen werden, ohne weiteres feigen, sich bei plötzlichen, stoßartigen Bewegungen des Kolbens dagegen ineinander derart verkeilen, daß die Bewegung zum Stillstand kommt. Die Anforderungen an die Dichtigkeit des Kolbens gegenüber dem Zylinder und der Kolbenstange gegenüber der Zylinderstopfbuchse können dabei wesentlich herabgesetzt werden.To solve this problem it is proposed according to the invention that a large number of free-flowing bodies serve as damping means. Such free-flowing bodies, contained in a cylinder, the one has movable piston therein, which is connected to the plant part to be protected connected, have the advantage that they slow movements of the piston, such as those caused by thermal expansion will, without further ado, cowardly, at sudden, jerky ones In contrast, wedge movements of the piston into one another in such a way that the movement comes to a standstill. The requirements for the The tightness of the piston with respect to the cylinder and the piston rod with respect to the cylinder gland can be significantly reduced will.

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In spezieller Auüführunp, der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Dämpfungskorper kugelförmig sind, so daß deren Pieselfuhigkeit in jedem Falle gewährleistet ist.In a special execution of the invention it is proposed that the damping bodies are spherical, so that their Pieselfuhigkeit is guaranteed in any case.

Um ein gegenseitiges Verkeilen der Dämpfungskörper zu erleich-To make it easier for the damping bodies to wedge one another

schlagen, daß der Querschnitt des Zylinders auf einem Teil seiner Länge, und zwar außerhalb des durch die Kolbenbewegung bestrichenen Bereiches vermindert ist.suggest that the cross section of the cylinder over part of its length, outside of the swept by the piston movement Area is reduced.

In besonderer Ausgestaltung dieses Erfindungsgedankes wird vorgeschlagen, daß die Verminderung des Querschnittes stufenlos erfolgt, daß der Zylinder also innen etwa die Form einer Sanduhr aufweist. Durch geeignete Bemessung »·οη Kolbenhub, Durchmesser der Dämpfungskörper, Einschnürung des Zylinders und des Winkels dieser Einschnürung zur Zylinderlängsachse kann der Punkt, an dem sich die Dämpfungskorper miteinander verkeilen und die Bewegung des Kolbens zum Stillstand bringen an jede Kolbengeschwindigkeit j und damit an jede Schwingungsfrequenz des zu schützenden Anlagenteils angepaßt werden.In a special embodiment of this inventive concept, it is proposed that that the reduction of the cross-section takes place continuously, that the cylinder so inside about the shape of an hourglass having. By suitable dimensioning »· οη piston stroke, diameter the damping body, constriction of the cylinder and the angle of this constriction to the longitudinal axis of the cylinder can be the point at which the damping bodies wedge together and the movement of the piston to a standstill at every piston speed j and thus at every oscillation frequency of the one to be protected Part of the system to be adapted.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Dämpfungskörper ganz oder teilweise aus einem Stoff cdt selbstschmierenden Eigenschaften bestehen, so daß die Reibung und damit der Verschleiß der Dämpfungskörper untereinander und gegenüber der Zylinderwand auf ein Mindestmaß reduziert werden.In a further embodiment of the invention it is proposed that the damping body be entirely or partially self-lubricating from a material cdt Properties exist, so that the friction and thus the wear and tear of the damping bodies with one another and with respect to the Cylinder wall can be reduced to a minimum.

In besonderer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß dieser Stoff Graphit ist.In a particular embodiment of the invention it is proposed that this substance be graphite.

Alternativ hierzu wird vorgeschlagen, daß dieser Stoff Metall mit darin dispergiertem Molybdändisulfid ist. Beide Stoffe zeichnen sich durch eine hohe Temperatur- und Strahlenbeständigkeit aus, so daß sie zum Einsatz in Kernenergieanlagen besonders geeignet sind.Alternatively, it is proposed that this material be metal with molybdenum disulfide dispersed therein. Draw both fabrics are characterized by a high temperature and radiation resistance, so that they are particularly suitable for use in nuclear power plants are.

Ir. weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird für eine Anlage mit einer Vielzahl der beschriebenen Vorrichtungen vorgeschlagen, daß die Vorrichtungetderart über die Anlage verteilt sind, daß derenIr. Another embodiment of the invention is for a system with A variety of the devices described proposed that the devices are distributed over the system that their

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Teile bei wirksam gewordener •Pj.iiityi'ung; jc;dj5r für a.ich Eigenfrequenzen aufweisen, die wesentlich über der Frequenz der Erregerschwingung liegen. Hierdurch erhält man eine Anzahl von Schwingungssystemen mit höheren Eigenfrequenzen, in denen die zu schützenden Anlagenteile geringeren Beanspruchungen ausgesetzt sind.Parts when • pj.iiityi'ung become effective; jc; dj5r for a.ich natural frequencies have, which are significantly above the frequency of the excitation oscillation. This gives you a number of vibration systems with higher natural frequencies in which the system parts to be protected are exposed to less stress.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigtAn embodiment of the invention is shown in the drawing, namely shows

Figur 1 die Dämpfungsvorrichtung im Axiallängsschnitt und Figur 2 die Verwendung der Vorrichtung am Beispiel einer Rohrleitung. 1 shows the damping device in axial longitudinal section and FIG. 2 shows the use of the device using the example of a pipeline.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem Zylinder 1, der oben und unten mit Deckeln 2 bzw. 3 verschlossen ist, wobei letzterer eine Durchführung für eine Kolbenstange 5 aufweist, die mit einem im Zylinder 1 beweglichen Kolben U verbunden ist. An ihrem anderen Ende ist die Kolbenstange 5 mit einem Hebel 6 verbunden, beispielsweise durch einen in einem Langloch geführten Stift. Der Hebel 6 ist um einen Festpunkt 7 drehbar, und weist an seinem anderen Ende ein Ver-binä-ngselejner.t 9, beispielsweise ein Drahtseil auf, mit dem die Vv .richtung mit dem zu schützenden Anlagenteil verbunden ist. Der Zylinder 1 wird durch eine Einschnürung in eine untere und obere Kammer 9 bzw. 10 geteilt und ist zum Teil mit kugelförmigen Dämpfungskörpern 11 gefüllt. Vermittels einer Konsole 12 kann die Vorrichtung an einer Wand oder dergleichen befestigt werden.The device according to the invention consists of a cylinder 1, which is closed at the top and bottom with covers 2 and 3, the latter having a passage for a piston rod 5, which is connected to a piston U movable in the cylinder 1. At its other end, the piston rod 5 is connected to a lever 6, for example by a lever guided in an elongated hole Pen. The lever 6 can be rotated about a fixed point 7, and at its other end has a connecting element 9, for example a wire rope with which the vv. direction with the to be protected Plant part is connected. The cylinder 1 is divided into lower and upper chambers 9 and 10 by a constriction and is partially filled with spherical damping bodies 11. By means of a console 12, the device can be mounted on a wall or the like are attached.

Wird die über das Obertragungsorgan 8 wirkende Kraft mit P bezeichnet, und die mögliche Auslenkung des Hebels 6 mit H, so kann in bekannter Weise unter Berücksichtigung der Länge der Hebelarme A und B der vom Kolben 4 auf die Dämpfungskörper 11 ausgeübte Druck berechnet werden. Durch geeignete Bemessung des Kolbendurchmessers D^ und des Durchmessers D„ des Zylinders 1 sowie des Winkels et ist bei entsprechendem Durchmesser der Dämpfungskörper 11 sichergestellt, daß diese langsamen Bewegungen des Kolbens 4 folgen, indem sie beispielsweise bei einer Aufwärtsbewegjng desselben <gestrichelt gezeichnet) aus derIf the force acting via the transmission element 8 is denoted by P, and the possible deflection of the lever 6 with H, so can in a known manner, taking into account the length of the Lever arms A and B, the pressure exerted by the piston 4 on the damping body 11 can be calculated. By appropriate dimensioning of the piston diameter D ^ and the diameter D "of the cylinder 1 as well as the angle et is the with a corresponding diameter Damping body 11 ensures that these slow movements of the piston 4 follow by, for example, at a Upward movement of the same <shown in dashed lines) from the

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unteren Kammer 9 in die ü'bere K'ilmncV 10' ausweichen. Bei einer stoßartigen Bewegung des Kolbens 4 dagegen verklemmen r.ich die Dämpf ungskörper 11 unter ein and or· und gegen die Wand des Zylinders 1 und verhindern dadurch eine weitere Bewegung des Kolbens 4. Da der Winkel (j* derart gewählt ist, daß die Dämpfungskörper 11 mit Sicherheit an der Wand des Zylinders 1 abgleiten, ist sichergestellt f. daß RiG bei einer Abwärtsbewegung dea Kolbens von deroberen Kammer 10 zurück in die untere Kammer 9 rieseln.lower chamber 9 into the over K'ilmncV 10 '. In the event of a jerky movement of the piston 4, on the other hand, the damping bodies 11 jam under one another and against the wall of the cylinder 1 and thereby prevent further movement of the piston 4. Since the angle (j * is selected such that the damping body 11 slide with certainty on the wall of the cylinder 1, f is ensured. RiG that trickle during a downward movement dea piston from the upper chamber 10 back into the lower chamber 9.

In der Figur 2 ist gezeigt» wie die erfindungsgemäßen Vorrichtungen über Zugorgane 8, beispielsweise Drahtseile entweder direkt oder über Umlenkrollen 13 mit Befestigungen 11 verbunden werden. Diese sind drehbar an Schellen IS befestigt, die durch Haltenocken 16 am Verrutschen auf einer Rohrleitung 17 gehindert werden. Die Rohrleitung 17, die zum Wärme- und/oder Strahlenschutz mit einer Ummantelung 18 versehen ist, kann sich, beispielsweise durch Wärme bedingt, ungehindert in allen Richtungen ausdehnen und wird gleichzeitig sicher gehalten. Wird die Rohrleitung beispielsweise durch ein Erdbeben in Schwingungen versetzt, bilden die Schellen 15 auf-. grurtd der erfindungsgemäßen wirkungsweise der Dämpfungsvorrichtung Festpunkte, so daß das Rohrleitungssystem in einzelne Schwingungssysteme mit höherer Eigenfrequenz unterteilt wird. Infolge des Vorhandenseins zweier in entgegengesetzten Richtungen wirksamer Dämpfungsvorrichtungen wird eine nahezu sofortige Unterdrückung der Schwingungen gewährleistet.FIG. 2 shows how the devices according to the invention be connected to fastenings 11 via tension members 8, for example wire ropes, either directly or via pulleys 13. These are rotatably attached to clamps IS, which are prevented from slipping on a pipeline 17 by retaining cams 16. The pipeline 17, which are used for thermal and / or radiation protection with a jacket 18 is provided, can, for example due to heat, expand unhindered in all directions and is at the same time kept safe. If the pipeline is caused to vibrate, for example by an earthquake, the clamps 15 open. grurtd the operation of the damping device according to the invention Fixed points so that the pipeline system is divided into individual vibration systems with higher natural frequencies. As a result of the presence two damping devices acting in opposite directions result in an almost instantaneous suppression of Vibrations guaranteed.

73102S42a.fl.7473102S42a.fl.74

Claims

-D- 16.3.1973. Wc / Tues: 24,218.9 PROTECTION CLAIMS

1.Device for dampening jerky movements of objects, those in these by external, the natural frequency of the objects corresponding vibrations are excited, movements due to thermal expansion of the objects not hindered by means of a cylinder filled with a damping means that can be displaced by a piston, characterized in that a large number of free-flowing bodies are used as damping means (Jl) serves.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the damping bodies (11) are spherical.

3. Device according to claim 1, characterized in that that the cross section of the cylinder (1) is reduced over part of its length.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the reduction in cross section takes place continuously.

5. Apparatus according to claim 1, characterized in that the damping body (11) wholly or partially made of a material with self-lubricating properties.

6. damping body according to claim 5, characterized in that this substance is Grcphit.

7. Damping body according to claim 5, characterized in that this substance is metal with molybdenum disulfide dispersed therein is.

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731O2S42».11.74731O2S42 ».11.74