Miten vältetään suojataskun värähtelyt?
Kun neste virtaa pyöreän kappaleen ohi, on vaarana, että kappaleen taakse muodostuu toistuvia pyörteitä. Tietyssä nopeudessa pyörteet irtoavat vuorotellen kohteen takana olevalta alueelta (jota kutsutaan myös vanavedeksi), ja alavirtaan muodostuu ilmiö, joka tunnetaan nimellä Von Karmanin pyörrekatu. Pyörteiden irtoaminen vanavedessä tapahtuu tietyllä taajuudella, ja jos tämä taajuus sattuu olemaan sama kuin kohteen ominaistaajuus, syntyy resonanssi ja kohde alkaa värähtelemään hallitsemattomasti.
Teollisuudessa lämpötilan mittauksessa pyöreitä suojataskuja sijoitetaan putkistoihin, joissa neste tai kaasu virtaa. Riittävän suurella virtausnopeudella voi näin ollen syntyä resonanssi, joka aiheuttaa suojataskun voimakasta värähtelyä. Nämä värähtelyt voivat johtaa suojataskun vikaantumiseen väsymisen vuoksi.
Suurilla virtausnopeuksilla on oltava tietoinen siitä, että resonanssia voi esiintyä, ja on suositeltavaa tehdä laskelma tämän välttämiseksi. Laskelmat voidaan nykyään tehdä kahden standardin mukaisesti: DIN 43772 tai ASME PTC 19.3 TW. Näiden standardien mukaiset laskelmat antavat myös tietoa paineenkestävyydestä sekä staattisista ja dynaamisista kuormituksista.
Suojataskun rikkoutumisriskin vähentämiseksi voidaan toteuttaa muun muassa seuraavia toimenpiteitä:
Suojataskun mittojen muuttaminen
Säätämällä suojataskun mittoja, yleensä halkaisijaa ja pituutta, vaikutetaan ”herätystaajuuden” ja suojataskun ominaistaajuuden väliseen taajuussuhteeseen. Usein on edullista kasvattaa suojataskun halkaisijaa ja lyhentää suojataskun pituutta putkessa. On kuitenkin muistettava, että liian lyhyt sisäkkäispituus voi johtaa mittausvirheisiin.
Taajuussuhteeseen voidaan vaikuttaa myös vaihtamalla suojataskun tyyppiä tai materiaalia.
Vaihda Vortex-taskuun
Muissa pyöreissä kohteissa, kuten savupiipuissa ja auton antenneissa, on usein kierrenauha, jotta vältetään pyörteen irtoaminen, jota voi esiintyä suurilla tuulennopeuksilla. Vastaavasti on olemassa suojataskuja, joissa on samanlainen levenevä spiraalirakenne. Nämä suojataskut, jotka tunnetaan myös pyörretaskuina, vähentävät syklistä rasitusta yli 90 prosenttia, joten niitä voidaan usein käyttää suurista virtausnopeuksista huolimatta.
Suurena etuna suojataskun mittojen säätämiseen verrattuna on se, että pyörretaskulla saadaan usein parempi vasteaika ja pienennetään mittausvirheiden riskiä. Tämäntyyppisille taskuille ei kuitenkaan ole mahdollista tehdä edellä mainittujen standardien mukaisia laskelmia.
Tukikaulusten käyttö
Tukikaulukset kiinnitetään suojataskun lieriömäiseen osaan. Suojatasku painetaan sitten liitosputkeen niin, että tukikaulukset ovat kosketuksissa putken sisäpuolella. Tällä tavoin työnnön tukematon pituus lyhenee. Tämä johtaa teoreettisesti lyhyempään sisäkappaleen pituuteen, ja kuten edellä mainittiin, sillä on myönteinen vaikutus taajuuslukuun.
Koska tukikauluksen ja putken välille tarvitaan puristussovitus, joka on käytännössä hyvin vaikea toteuttaa, tätä menetelmää ei suositella.
Suojataskun asentaminen putken mutkaan
Vaikka edellä mainitut standardit eivät koske asennuksia putkikulmaan, tällaisessa asennuksessa syntyy erilaisia virtausominaisuuksia suojataskun ympärillä, mikä puolestaan vaikuttaa syntyviin voimiin. Tarvitaan kuitenkin kehittyneempiä simulaatioita, jotta voidaan sanoa, onko tämä asianmukainen toimenpide vai ei.