CN103453068B - 调频式浮筏隔振装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隔振装置。一种调频式浮筏隔振装置，包括从上而下依次分布的机组安装平台、浮筏和基座，所述浮筏和所述基座之间、以及所述浮筏和所述机组安装平台之间都通过隔振器进行连接，所述隔振器为调频隔振器，隔振器同浮筏之间、隔振器同机组安装平台之间、以及隔振器和基座之间都为活动连接且为球面配合。本发明提供了一种能够对不同方向的振动都有效进行隔离且频率可调的调频式浮筏隔振装置，解决了现有的浮筏隔振装置不能够避免共振现象产生和仅能对上下方向的振动进行有效隔离的问题。

Description

调频式浮筏隔振装置

技术领域

    本发明涉及隔振装置，尤其涉及一种调频式浮筏隔振装置，主要应用于海洋平台。

背景技术

海洋平台中的设备振动控制中通常用到隔振装置，其类型可以分为：单层隔振、双层隔振和浮筏隔振。

单层隔振是最简单的隔振手段，将振动设备通过隔振器连接到海洋平台上即为单层隔振。

双层隔振是在单层隔振的基础上发展而来，将振动设备通过隔振器和中间质量体连接，再将中间质量体通过隔振器和海洋平台连接即为双层隔振。大量数据表明双层隔振的隔振效果要优于单层隔振。

在双层隔振的基础上又发展出了一种更为有效的隔振手段：浮筏隔振。浮筏隔振是将多台振动设备通过隔振器安装到同一个中间结构上，再将中间结构通过隔振器安装到海洋平台上的隔振装置，其中的中间结构就称之为浮筏。浮筏隔振系统由于有多个设备共同作用,设备之间以及设备与浮筏之间相互耦合,互相影响,部分能量在隔振系统内部就抵消了，因此浮筏隔振系统具有更为优越的隔振效果。

在中国专利申请号为2012101293481、公开日为2012年8月22日、名称为“船用机械设备弹性基础浮筏隔振系统”的专利文件中公开了一种浮筏隔振装置。现有的浮筏隔振装置普遍存在以下不足：隔振器的固有振动频率是不可变的，不能够避免共振现象的产生；隔振器只能对竖直方向的振动进行有效隔离。

发明内容

本发明提供了一种能够对不同方向的振动都有效进行隔离且频率可调的的调频式浮筏隔振装置，解决了现有的浮筏隔振装置不能够避免共振现象产生和仅能对上下方向的振动进行有效隔离的问题。

以上技术问题是通过下列技术方案解决的：一种调频式浮筏隔振装置，包括从上而下依次分布的机组安装平台、浮筏和基座，所述浮筏和所述基座之间、以及所述浮筏和所述机组安装平台之间都通过隔振器进行连接，所述隔振器为调频隔振器，隔振器同浮筏之间、隔振器同机组安装平台之间、以及隔振器和基座之间都为活动连接且为球面配合。使用时，机组(即振动源）安装在机组安装平台上，当机组的振动频率同位于机组安装平台和浮筏之间的隔振器的固有频率相同时、则调整该隔振器的频率而防止该隔振器产生共振；当浮筏的振动频率同位于阀体和基座之间的隔振器的固有频率相同时、则调整该隔振器的频率同浮筏的振动频率不同而防止该隔振器产生共振。由于隔振器和被连接的部件之间为球面配合的活动连接，可以发散掉非上下方向上的振动力，从而克服了现有的隔振器只能对上下方向的振动进行有效隔离的问题。

作为优选，所述隔振器包括竖置的隔振弹簧和竖置的支撑杆，所述支撑杆设有若干可水平伸缩而插入所述隔振弹簧的弹簧圈之间的托杆，所述托杆沿上下方向分布，所述隔振弹簧的下端通过所述托杆同所述支撑杆连接在一起。隔振弹簧振动过程中仅位于插入的托杆的上方的弹簧圈参与振动（以即仅位于插入的托杆的上方的弹簧圈为有效的弹簧圈）。通过使不同的托杆插入到隔振弹簧的弹簧圈之间来改变隔振弹簧的有效圈数，从而实现对隔振弹簧振动频率的改变、实现对隔振器的调频作用。调频时方便。

作为优选，所述托杆设有托杆缩进弹簧，所述支撑杆为管状结构，所述托杆穿设于所述支撑杆，所述支撑杆内设有可升降的托杆顶出块。托杆内端被托杆顶出块顶住、则托杆外端插在隔振弹簧内，否则在缩进弹簧的作用下、托杆的外端不插在隔振弹簧内。伸缩托杆时方便省力。

本发明还包括电连接在一起的第一振动频率检测装置、第二振动频率检测装置和控制单元，所述隔振器还包括电机；所述控制单元用于当隔振器产生共振时通过隔振器中的电机去驱动托杆顶出块升降以更换插入隔振弹簧中的托杆而达到改变隔振弹簧的有效圈数来实现隔振弹簧的固有振动频率的改变、从而避免产生共振。自动化程度高。

作为优选，所述浮筏包括外壳和位于外壳内的吸能撑架，所述外壳的前后左右侧面上设有形变引导孔，所述吸能撑架包括沿上下方向分布的上基板、中基板和下基板，上基板和中基板之间设有若干上斜支撑板，上基板、中基板和上斜支撑板之间围成沿水平方向延伸的上形变通道，下基板和中基板之间设有若干下斜支撑板，下基板、中基板和下斜支撑板之间围成下形变通道，下形变通道的延伸方向和上形变通道的延伸方向相同。该结构使得浮筏为板状结构的情况下既保证了浮筏的结构强度、又保证了整体弯曲和扭转的强度，同时减轻了浮筏的重量，节省了材料,让隔振器的设计具有了更大的灵活性，以提高浮筏的隔振效果。因此本结构的浮筏既具有板式浮筏的结构紧凑、占用空间小、外观简洁的优点，又具有桁架式浮筏隔振效果好的优点。

作为优选，所述形变引导孔为椭圆孔。对外壳变形时的引导效果好。

作为优选，所述形变引导孔所在椭圆的长轴沿水平方向延伸。能够提高外壳的吸能效果。

作为优选，所述上斜支撑板和下斜支撑板都为波纹板，所述上斜支撑板和下斜支撑板上的波纹的纹槽的延伸方向和上形变通道的延伸方向相同。能够提高吸能撑架的吸能效果。

作为优选，所述上形变通道和下形变通道的两端设有端盖，所述上斜支撑板中位于所述相邻上形变通道之间的上斜支撑板、所述下斜支撑板中位于所述相邻下形变通道之间的下斜支撑板、以及中基板位于相邻的上形变通道和下形变通道之间的部位上都设有阻尼通道，所述上形变通道和下形变通道内都填充有液体。浮筏受到振动冲击而产生变形时会促使液体经阻尼通道在不同的形变通道之间往复流动，液体和阻尼通道产生摩擦而将振动能量转变为热能，从而起到隔振作用。

作为优选，所述上形变通道和下形变通道内设有悬浮在所述液体内的吸能杆，所述吸能杆的延伸方向和所述上形变通道的延伸方向相同。当浮筏受到高频低幅振动时，则形变通道不会产生变形，不变形则液体不会在阻尼通道内流动，故高频低幅振动不容易被消除掉。此时吸能杆会产生晃动而同液体产生摩擦、从而对高频低幅振动能量进行有效的消除。能够进一步提高本发明的吸能隔振效果。

本发明具有下述优点：由于隔振器为调频隔振器，因此能够通过改变隔振器的振动频率来避免产生共振现象；隔振器同对应部件之间为球面配合活动连接，可以发散掉非上下方向上的振动力，从而克服了现有的隔振器只能对上下方向的振动进行有效隔离的问题，也即隔振效果好。

附图说明

图1本发明实施例一的正视示意图。

图2为图1中A处的局部放大示意图。

图3为图2中B处的局部放大示意图。

图4为实施例一中的吸能撑架的正视示意图。

图5为图4中C处的局部放大示意图。

图6为本发明实施例二中的吸能撑架的正视示意图。

图7为图6中D处的局部放大示意图。

图中：机组安装平台1、浮筏2、外壳21、形变引导孔211、吸能撑架22、上基板221、中基板222、下基板223、上斜支撑板224、上形变通道225、下斜支撑板226、下形变通道227、波纹的纹槽228、端盖229、阻尼通道220、吸能杆23、翻滚槽231、基座3、隔振器4、隔振单元4、隔振弹簧41、竖置的支撑杆42、电机43、上连接头44、下连接头45、托杆顶出块46、上导入面461、下导入面462、螺杆47、托杆48、托杆缩进弹簧49、控制单元5、第一振动频率检测装置6、第二振动频率检测装置7。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

实施例一，参见图1，一种调频式浮筏隔振装置，包括机组安装平台1、浮筏2、基座3、隔振器4和控制单元5。

机组安装平台1设有第一振动频率检测装置6。第一振动频率检测装置6用于检测机组安装平台1受到机组的振动时所产生的振动的频率。第一振动频率检测装置6为现有的检测频率的装置。第一振动频率检测装置6和控制单元5电连接在一起。

浮筏2设有第二振动频率检测装置7。第二振动频率检测装置7用于检测浮筏2受到振动时所产生的振动的频率。第二振动频率检测装置7和第一振动频率检测装置6的结构相同。第二振动频率检测装置7和控制单元5电连接在一起。浮筏2为板状结构。浮筏2包括外壳21和位于外壳内的吸能撑架22。外壳21的前后左右侧面上设有形变引导孔211。形变引导孔211为椭圆孔。形变引导孔211所在椭圆的长轴沿水平方向延伸。

隔振器4有8个（图中只能看到4个）。8个隔振器4中的4个隔振器用于将机组安装平台1支撑在浮筏2上、另外4个隔振器用于将浮筏2支撑在基座3上。连接机组安装平台1和浮筏2的隔振器同连接浮筏2和基座3的隔振器错开。能够减小机组传递到基座上的宽频振动。

隔振器4包括竖置的隔振弹簧41、竖置的支撑杆42、电机43、上连接头44和下连接头45。隔振弹簧41的上端同上连接头44连接在一起。隔振弹簧41套设在支撑杆42上。隔振弹簧41为压簧。支撑杆42的下端同下连接头45连接在一起。电机43固定在支撑杆42的上端部。电机43和控制单元5电连接在一起。

浮筏和基座二者同隔振器的连接方式同机组安装平台和浮筏二者同隔振器的连接方式相同。以下就机组安装平台和浮筏二者同隔振器的连接方式作具体说明。

参见图2，下连接头45通过球面配合活动连接在外壳21上。上连接头44同机组安装平台1活动连接在一起。上连接头44和机组安装平台1之间为球面配合。

支撑杆42贯穿上连接头44和机组安装平台1。支撑杆42为管状结构。支撑杆42内设有托杆顶出块46和螺杆47。托杆顶出块46的上端设有上导入面461。托杆顶出块46的下端设有下导入面462。托杆顶出块46螺纹连接在螺杆47上。螺杆47同支撑杆42平行。螺杆47同电机43的动力输出轴连接在一起。支撑杆42设有若干径向贯穿支撑杆的托杆48。托杆48沿上下方向分布。隔振弹簧41的下端通过托杆48插在隔振弹簧41的弹簧圈之间而同支撑杆42连接在一起。

参见图3，托杆48设有托杆缩进弹簧49。当托杆48的内端抵接到托杆顶出块46时、则托杆48的外端插在隔振弹簧41的弹簧圈之间；当托杆48的内端不抵接到托杆顶出块46时、则在托杆缩进弹簧49的作用下托杆48朝向支撑杆42内部运动使得托杆48的外端不插在隔振弹簧41的弹簧圈之间。

参见图4，吸能撑架包括沿上下方向分布的上基板221、中基板222和下基板223。上基板221和中基板222之间设有若干上斜支撑板224。上基板221、中基板222和上斜支撑板224之间围成若干沿水平方向延伸的上形变通道225。上形变通道225为三角形通道。下基板223和中基板222之间设有若干下斜支撑板226。下基板223、中基板222和下斜支撑板226之间围成若干沿水平方向延伸的下形变通道227。下形变通道227为三角形通道。

参见图5，上斜支撑板224和下斜支撑板226都为波纹板。上斜支撑板和下斜支撑板上的波纹的纹槽228的延伸方向和上形变通道225的延伸方向相同。

使用时，参见图1到图5，机组等部件即振动源固定在机组安装平台1上。第一振动频率检测装置6将检测到的机组安装平台1所产生的振动的频率输送给控制单元5，第二振动频率检测装置7将检测到的浮筏2所产生的振动的频率输送给控制单元5。

控制单元5首先使连接机组安装平台1和浮筏2的隔振器不和机组安装平台1产生共振。

具体避免连接机组安装平台1和浮筏2的隔振器和机组安装平台1产生共振的过程为：计算出连接机组安装平台1和浮筏2的隔振器以第一振动频率检测装置6检测到的频率为固有频率时对应的隔振弹簧的有效圈数的值（以下称为共振圈数值），进而判断该隔振器（即连接机组安装平台1和浮筏2的隔振器）的隔振弹簧位于插入隔振弹簧的托杆上方的弹簧圈数的值（以下称为有效圈数值）是否同共振圈数值相等；如果相等，控制单元5使该隔振器进行如下动作：电机43驱动螺杆47转动，螺杆47驱动托杆顶出块46升降到顶在其它的托杆的内端上、即使其它的托杆插入到隔振弹簧内，从而使得隔振弹簧的有效圈数值改变，从而避免连接机组安装平台1和浮筏2的隔振器和机组安装平台1产生共振。

控制单元5再使连接浮筏2和基座3的隔振器不和浮筏2产生共振。

具体避免连接浮筏2和基座3的隔振器和浮筏2产生共振的过程为：计算出连接浮筏2和基座3的隔振器以第二振动频率检测装置7检测到的频率为固有频率时对应的隔振弹簧的有效圈数的值（以下称为共振圈数值），进而判断该隔振器（即连接浮筏2和基座3的隔振器）中的隔振弹簧位于插入隔振弹簧的托杆上方的弹簧圈数的值（以下称为有效圈数值）是否同共振圈数值相等；如果相等，控制单元5使该隔振器进行如下动作：电机43驱动螺杆47转动，螺杆47驱动托杆顶出块46升降到顶在其它的托杆的内端上、即使其它的托杆插入到隔振弹簧内，从而使得隔振弹簧的有效圈数值改变，从而避免连接浮筏2和基座3的隔振器和浮筏2产生共振。

实施例二，参见图6，同实施例一的不同之处为：上形变通道225和下形变通道227的两端设有端盖229。上斜支撑板224中位于相邻上形变通道226之间的上斜支撑板上、下斜支撑板226中位于相邻下形变通道227之间的下斜支撑板、以及中基板222位于相邻的上形变通道和下形变通道之间的部位上都设有阻尼通道220。上形变通道225和下形变通道227内都填充有液体（液体在图中没有画出）。上形变通道225和下形变通道227内设有悬浮在液体内的吸能杆23。吸能杆23的延伸方向和上形变通道225的延伸方向相同。

参见图7，吸能杆23的表面上设有沿吸能杆23的延伸方向延伸的翻滚槽231。在上形变通道225、下形变通道227中的液体产生振动时，翻滚槽231能够加速吸能杆23的晃动，起到提高吸能效果的作用。

参见图6，当吸能撑架22受到振动时，会产生形变而导致上形变通道225和下形变通道227产生变形，变形时液体经阻尼通道220在各形变通道之间往复运动，液体流经阻尼通道220时产生摩擦而吸能。当受到的振动为高频低幅振动时，则形变不足以促使液体在形变通道之间流动，但此时吸能杆23还是能够产生晃动，吸能杆23晃动时同液体产生摩擦而吸能。

Claims (9)

1.一种调频式浮筏隔振装置，包括从上而下依次分布的机组安装平台、浮筏和基座，所述浮筏和所述基座之间、以及所述浮筏和所述机组安装平台之间都通过隔振器进行连接，其特征在于，所述隔振器为调频隔振器，隔振器同浮筏之间、隔振器同机组安装平台之间、以及隔振器和基座之间都为活动连接且为球面配合，所述隔振器包括竖置的隔振弹簧和竖置的支撑杆，所述支撑杆设有若干可水平伸缩而插入所述隔振弹簧的弹簧圈之间的托杆，所述托杆沿上下方向分布，所述隔振弹簧的下端通过所述托杆同所述支撑杆连接在一起。

2.根据权利要求1所述的调频式浮筏隔振装置，其特征在于，所述托杆设有托杆缩进弹簧，所述支撑杆为管状结构，所述托杆穿设于所述支撑杆，所述支撑杆内设有可升降的托杆顶出块。

3.根据权利要求2所述的调频式浮筏隔振装置，其特征在于，还包括电连接在一起的第一振动频率检测装置、第二振动频率检测装置和控制单元，所述隔振器还包括电机；所述控制单元用于当隔振器产生共振时通过隔振器中的电机去驱动托杆顶出块升降以更换插入隔振弹簧中的托杆而达到改变隔振弹簧的有效圈数来实现隔振弹簧的固有振动频率的改变、从而避免产生共振。

4.根据权利要求1或2或3所述的调频式浮筏隔振装置，其特征在于，所述浮筏包括外壳和位于外壳内的吸能撑架，所述外壳的前后左右侧面上设有形变引导孔，所述吸能撑架包括沿上下方向分布的上基板、中基板和下基板，上基板和中基板之间设有若干上斜支撑板，上基板、中基板和上斜支撑板之间围成沿水平方向延伸的上形变通道，下基板和中基板之间设有若干下斜支撑板，下基板、中基板和下斜支撑板之间围成下形变通道，下形变通道的延伸方向和上形变通道的延伸方向相同。

5.根据权利要求4所述的调频式浮筏隔振装置，其特征在于，所述形变引导孔为椭圆孔。

6.根据权利要求5所述的调频式浮筏隔振装置，其特征在于，所述形变引导孔所在椭圆的长轴沿水平方向延伸。

7.根据权利要求4所述的调频式浮筏隔振装置，其特征在于，所述上斜支撑板和下斜支撑板都为波纹板，所述上斜支撑板和下斜支撑板上的波纹的纹槽的延伸方向和上形变通道的延伸方向相同。

8.根据权利要求4所述的调频式浮筏隔振装置，其特征在于，所述上形变通道和下形变通道的两端设有端盖，所述上斜支撑板中位于所述相邻上形变通道之间的上斜支撑板、所述下斜支撑板中位于所述相邻下形变通道之间的下斜支撑板、以及中基板位于相邻的上形变通道和下形变通道之间的部位上都设有阻尼通道，所述上形变通道和下形变通道内都填充有液体。

9.根据权利要求8所述的调频式浮筏隔振装置，其特征在于，所述上形变通道和下形变通道内设有悬浮在所述液体内的吸能杆，所述吸能杆的延伸方向和所述上形变通道的延伸方向相同。