Hur undviker man svängningar av skyddsficka?

När en fluid strömmar förbi ett cirkulärt objekt finns en risk att det bildas upprepande virvlar bakom objektet. Vid en viss hastighet så avlöses virvlarna växelvis från området bakom objektet (även kallat vakområdet) och nedströms bildas ett fenomen känt som Von Karmans virvelgata. Virvelavlösningen i vakområdet sker med en viss frekvens (eng. wake frequency) och om denna frekvens råka sammanfalla med objektets egenfrekvens (eng. natural frequency) uppstår resonans och objektet kommer börja vibrera okontrollerat.

Inom industriell temperaturmätning placeras cirkulära skyddsfickor i rörledningar där en vätska eller gas flödar. Vid en tillräckligt hög flödeshastighet kan därför resonans komma att uppstå, vilket ger upphov till kraftiga vibrationer av skyddsfickan. Dessa vibrationer kan leda till fickan går sönder p.g.a. utmattning.

Vid höga flödeshastigheter behöver man vara observant om att resonans kan uppstå och det rekommenderas att man gör en beräkning för att undvika detta. Beräkningarna kan idag göras enligt två standarder; DIN 43772 eller ASME PTC 19.3 TW. Beräkningar enligt dessa standarder ger också information om trycktålighet samt statiska- och dynamiska belastningar.

För att minska risken att en skyddsficka går sönder kan bland annat följande åtgärder göras:

Ändra dimensioner på skyddsfickan

Genom att justera skyddsfickans dimensioner, oftast diameter och längd, påverkar man frekvensförhållande mellan ”vak-frekvensen” och fickans egenfrekvens. Det är ofta fördelaktigt att man ökar diametern på skyddsfickan och minskar skyddsfickans instickslängd i röret. Här är det dock viktigt att tänka på att en för kort instickslängd kan leda till mätfel.

Det går också att påverka frekvensförhållandet genom att byta till en annan typ av skyddsficka eller genom att byta material.

Byt till en Vortexficka

Andra cirkulära objekt som till exempel skorstenar och bilantenner har ofta ett spiralband för att undvika virvelavlösning, vilket kan ske vid höga vindhastigheter. På liknande sätt så finns skyddsfickor med en liknande utsvarvad spiralutformning. Dessa fickor, även kända som vortexfickor, reducerar de cykliska spänningarna med över 90%, vilket gör att de ofta går att använda trots höga flödeshastigheter.

En stor fördel jämfört med att justera skyddsfickans dimensioner är att man ofta får bättre svarstid och minskar risken för mätfel med en vortexficka. Det är dock inte möjligt att utföra beräkningar enligt ovannämnda standarder för denna typ av ficka.

Användning av stödkragar

Stödkragar (eng. support collars) monteras fast på skyddsfickans cylindriska del. Fickan pressas sedan ner i anslutningsröret så att stödkragarna får kontakt med rörets insida. På detta sätt minskar man den instickslängd som inte har något stöd. Man får alltså en teoretiskt kortare instickslängd och som nämnts tidigare har detta en positiv påverkan på frekvensförhållandet.

Eftersom det krävs presspassning mellan stödkrage och rör, vilket är mycket svårt att uppnå i praktiken, rekommenderas denna metod inte i första hand.

Installera skyddsfickan i en rörböj

Även om ovannämnda standarder inte täcker installationer i rörböjar så kommer en sådan installation att ge upphov till andra flödesegenskaper runt skyddsfickan, vilket i sin tur har en effekt på krafterna som genereras. Det behövs dock mer avancerade simuleringar för att säga om detta är en lämplig åtgärd eller inte.

Anliggningsgivare

I de fall där det inte fungerar med en skyddsficka som är placerad inuti ett rör så kan man i stället mäta temperaturen på rörets utsida. Mer information om anliggningsgivare finns att läsa i artikeln “Mätning med yttemperaturgivare – Anliggningsgivare” på Temperaturskolan.