CN106641459A - 一种管路系统减振支撑装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管路系统减振支撑装置，涉及管路系统的吸振和隔振装置领域，包括由阻尼材料制成的支撑件，支撑件设有用于支撑并固定管道的通道；至少一个吸振器，吸振器包括设于支撑件内的质量块和至少两根弹簧；同时，支撑件内设有数量与吸振器数量相对应的收容腔，质量块收容于收容腔内，两根所述弹簧连接于质量块上并将质量块弹性保持于收容腔内，收容腔提供质量块在任意方向上振动的振动空间。本发明管路系统减振支撑装置可通过阻尼材料吸收并耗散与其相连管路的振动能量，并未耗散的振动传递至吸振器，驱动其内部的弹簧和质量块产生阻尼振动，从而达到在全频带内吸收和隔离管路系统各方向振动的双重效果。

Description

一种管路系统减振支撑装置

技术领域

本发明涉及管路系统的吸振和隔振装置领域，具体涉及一种管路系统减振支撑装置。

背景技术

大型复杂管路系统中由于存在泵、阀门等内部激励以及基础或铺板振动等外部激励，会诱发管路结构及管内流体的振动，这些管路结构及流体的振动还会相互耦合而产生流固耦合振动，使管路系统在输送流体的同时，还将振动能量沿管壁和管内流体传播到管路系统的各个位置，造成管路及与之相连的其他元件和精密仪器的破坏，影响管路系统安全和管路动力系统的正常运行，严重时会造成巨大的经济损失。

在隔振装置方面，现在比较常用的隔振支撑多是隔振器、隔振垫、硫化夹环等，这类支撑一般对中高频振动的隔振效果较好，如果管路振动的峰频率较低，常见隔振支撑的效果较差。

而在吸振器方面，现有技术中的吸振器一般通过构造的弹簧片-质量块构成弹簧-质量系统对振动进行吸收，达到对单频振动吸收的效果。如图1所示，中国专利申请号为CN201420609224.8，授权公告日为2015年3月11日的实用新型专利公开了一种可调频动力吸振器，包括通过螺栓、螺母连接在一起的一对管道夹持件；其外部均布安装N个开槽弹簧片；每个弹簧片槽上设置有可移动的质量块，达到可调吸收振动频率的功能。虽然该实用新型一定程度上解决了现有吸振器吸振频率单一的问题，但是其只能对弹簧设置方向上、与弹簧共振频率相近的振动有较好吸收作用，无法实现全频段内、同时吸收和隔离各个方向上管路系统的振动的效果。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种管路系统减振支撑装置，可达到同时吸收和隔离管路系统任意方向振动的效果。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种管路系统减振支撑装置，包括：

由阻尼材料制成的支撑件，所述支撑件设有用于支撑并固定管道的通道；

至少一个吸振器，所述吸振器包括设于支撑件内的质量块和至少两根弹簧；同时，

所述支撑件内设有数量与所述吸振器数量相对应的收容腔，所述质量块收容于所述收容腔内，两根所述弹簧相对的连接于所述质量块以将所述质量块弹性保持于所述收容腔内，且所述收容腔提供所述质量块在任意方向上振动的振动空间。

在上述技术方案的基础上，在所述质量块静止时，两根所述弹簧共线，两根所述弹簧均一端与所述质量块相连，另一端与所述收容腔的内壁相连，两根所述弹簧形成一弹簧组，所述弹簧组靠近所述支撑件外表面的一端穿过所述支撑件并连接一调节所述弹簧组中弹簧刚度的调频器。

在上述技术方案的基础上，所述吸振器设有六根弹簧，以所述质量块的重心位置为原点建立三维坐标系，六根所述弹簧分别位于空间中所述三维坐标系的X、Y、Z、-X、-Y、-Z方向对应的位置。

在上述技术方案的基础上，六根所述弹簧均一端与所述质量块相连，另一端与所述收容腔的内壁相连，六根所述弹簧在所述三维坐标系的X、Y、Z轴形成三组弹簧组，每组弹簧组均包括分别位于相应轴的正向和负向的两根弹簧，每一弹簧组靠近所述支撑件外表面的一端穿过所述支撑件并连接一调节所述弹簧组中弹簧刚度的调频器。

在上述技术方案的基础上，所述支撑件上设有四个吸振器，四个所述吸振器均匀的分布于所述通道四周。

在上述技术方案的基础上，同一吸振器中，每一根弹簧的刚度均不相同。

在上述技术方案的基础上，所述管路系统减振支撑装置中所有弹簧的刚度均不同。

在上述技术方案的基础上，所述支撑件包括位于所述通道上方的上支撑件和位于所述通道下方的下支撑件。

在上述技术方案的基础上，所述下支撑件上还连接有一设有螺栓孔的支撑架，所述支撑架与基座螺栓连接。

在上述技术方案的基础上，所述支撑件由橡胶阻尼复合材料或金属基阻尼复合材料制成。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）本发明的管路系统减振支撑装置通过阻尼材料和吸振器吸收和耗散振动，兼具了吸收管路振动和隔离管路向基础传递振动两种作用，可实现任意方向振动的吸收和隔离。

（2）本发明的管路系统减振支撑装置通过设置多种不同弹簧刚度的吸振器，实现了全频带内振动的吸收和隔离。

（3）本发明的管路系统减振支撑装置通过调频器对弹簧刚度的进行调节，从而在管路振动峰频率发生偏移时可以进行适应性调整。

（4）本发明的管路系统减振支撑装置分为独立的上、下支撑件，上、下支撑件间通过紧固件连接即可紧贴管路发挥减振功能，拆装方便。

附图说明

图1为一种现有技术管路系统减振装置的结构示意图；

图2为本发明实施例1中管路系统减振支撑装置的结构示意图；

图3为本发明实施例2中管路系统减振支撑装置的结构示意图；

图4为本发明实施例3中管路系统减振支撑装置的结构示意图；

图5为本发明实施例2中吸振器的结构示意图。

图中：1-通道，2-支撑件，3-吸振器，4-调频器，5-弹簧，6-质量块，7-支撑架，8-螺栓孔，9-紧固件。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图2所示，本发明实施例提供一种管路系统减振支撑装置，包括由阻尼材料制成的支撑件2，支撑件2设有用于支撑并固定管道的通道1；至少一个吸振器3，吸振器3包括设于支撑件2内的质量块6和至少两根弹簧5；同时，支撑件2内设有数量与所述吸振器3数量相对应的收容腔，质量块6收容于收容腔内，两根弹簧5相对的连接于所述质量块6以将所述质量块6弹性保持于所述收容腔内，且所述收容腔提供所述质量块6在任意方向上振动的振动空间。

阻尼材料制成的支撑件2具有吸收、消耗与其相连管路的振动能量，并将未消耗的能量传递至吸振器3的作用；吸振器3具有吸收来自任意方向振动的作用，当管路系统停止工作时，吸振器3内的阻尼会使质量块6趋于静止。

本发明的工作原理如下：

在管路工作时，通过其外包覆的由阻尼材料制成的支撑件2吸收与其相连管路的振动能量，吸收的中、高频振动能量大部分会在支撑件2内部耗散，未被耗散的中、低频振动和少量的高频振动被吸振器3吸收，吸振器3利用吸收的管路轴向和径向的振动驱动内部的质量块6产生振动，在振动时一方面通过弹簧5的振动耗减振动能量，另一方面吸振器3振动产生的惯性力又可反作用到管路上，从而通过吸振与隔振的联合作用，减弱管路振动和通过支撑架向基础的传递。

由于吸振器3中弹簧5和质量块6构成的体系在任意方向传来振动时均能进行振动并损耗传来的振动能量，因此本发明设备可实现任意方向振动的吸收和隔离。

优选的，在质量块6静止时，可使两根弹簧5共线设置，两根弹簧5均一端与质量块6相连，另一端与收容腔的内壁相连，两根弹簧5形成一弹簧组，弹簧组靠近支撑件2外表面的一端穿过支撑件2并连接一调节弹簧组中弹簧刚度的调频器4。

根据动力学原理，当管路振动频率与吸振器3中弹簧5的固有振动频率相同时减振效果最佳。设置调频器4可以通过调整连接在质量块6上各弹簧5的有效圈数，调整吸振器3中弹簧5的刚度，进而调节吸振器3中弹簧5的振动频率。调频器4的设置能够有效避免因为失谐而恶化减振效果，进而可以适应管路振动峰频率变化的多工况工作。

本发明实施例中的一种吸振器3的结构参见图3所示，吸振器3中设有六根弹簧5，以质量块6的重心位置为原点建立三维坐标系，六根弹簧5分别位于空间中三维坐标系的X、Y、Z、-X、-Y、-Z方向对应的位置。这样可使无论是哪个方向传到吸振器3的振动能量，均可被分解到三维坐标系的各个轴向，并由相应的弹簧5振动实现减振效果。

进一步的，可将六根所述弹簧5均一端与所述质量块6相连，另一端与所述收容腔的内壁相连，六根所述弹簧5在所述三维坐标系的X、Y、Z轴形成三组弹簧组，每组弹簧组均包括分别位于相应轴的正向和负向的两根弹簧，每一弹簧组靠近支撑件2外表面的一端穿过支撑件2并连接一调节弹簧组中弹簧刚度的调频器4。这种结构设置可使每个调频器4直接调节一个三维坐标系轴向上的弹簧5刚度，调整最佳吸振频率，便于更加高效的吸收各方向的振动能量。

进一步的，可在支撑件2上设置四个吸振器3，四个所述吸振器3均匀的分布于所述管路通道1四周，可保证向管路外各方向散发出的振动能量均能得到吸收，加强了吸振效果。

可将同一吸振器3中，每一根弹簧5的刚度设置为各不相同，这样同一吸振器3就可提供多个最佳吸收振动频率，从而保证了在较宽的振动频率范围内，本发明减振支撑装置均可达到较好的吸振功能。

进一步的，可将管路系统减振支撑装置中所有弹簧5的刚度设置为均不相同，进一步增加最佳吸振频率和吸振频率范围，使整个装置达到多个频段振动的同时高效吸收效果。

可将吸振器3设置于支撑件2阻尼材料内接近表层的位置，一方面可充分发挥支撑件2阻尼材料的吸收作用，使振动能量到达吸振器3前得到支撑件2内阻尼材料的充分吸收；另一方面可使调频器4设置于所述支撑件2表面，便于工作人员调节吸振频率操作。

可将本发明管路系统减振支撑装置中的支撑件2制作成位于通道1上方的上支撑件和位于通道1下方的下支撑件，上支撑件和下支撑件通过紧固件9连接，这种结构设计可以在不调整管路的情况下对吸振装置进行拆装操作，维护更换也较简便。

在下支撑件上还可连接一设有螺栓孔8的支撑架，将支撑架与基座螺栓连接，可在提供基座对本装置支撑的同时，减弱管路振动和通过支撑架向基座的传递。

可根据不同的管路系统工作时的振动频率和介质温度，调整本发明中支撑件2使用的具体阻尼材料的材质，如在常温条件下使用橡胶阻尼复合材料；在高温条件下可使用金属基阻尼复合材料等。

实施例1：

如图2所示，一种管路系统减振支撑装置，包括由阻尼材料制成的支撑件2，支撑件2设有用于支撑并固定管道的通道1；一个吸振器3，吸振器3包括设于支撑件2内的质量块6和两根弹簧5；同时，支撑件2内设有一个收容腔，质量块6收容于收容腔内，两根弹簧5相对的连接于所述质量块6以将所述质量块6弹性保持于所述收容腔内，且所述收容腔提供所述质量块6在任意方向上振动的振动空间；在质量块6静止时，两根弹簧5共线设置，两根弹簧5均一端与质量块6相连，另一端与收容腔的内壁相连，两根弹簧5形成一弹簧组，弹簧组靠近支撑件2外表面的一端穿过支撑件2并连接一调节弹簧组中弹簧刚度的调频器4；支撑件2由橡胶阻尼复合材料制成。

实施例2：

如图3、图5所示，本实施例中管路系统减振支撑装置与实施例1基本相同，其区别在于：吸振器3数量为四个，四个所述吸振器均匀的分布于所述通道四周。吸振器3中设有六根弹簧5，以质量块6的重心位置为原点建立三维坐标系，六根弹簧5分别位于空间中三维坐标系的X、Y、Z、-X、-Y、-Z方向对应的位置，六根弹簧5均一端与质量块6相连，另一端与收容腔的内壁相连，六根弹簧5在三维坐标系的X、Y、Z轴形成三组弹簧组，每组弹簧组均包括分别位于相应轴的正向和负向的两根弹簧5，每一弹簧组靠近支撑件2外表面的一端穿过支撑件2并连接一调节所述弹簧组中弹簧5刚度的调频器4；同一吸振器3中，每一根弹簧5的刚度均不相同；支撑件2由橡胶阻尼复合材料制成。

实施例3：

如图4所示，本实施例中管路系统减振支撑装置与实施例2基本相同，其区别在于：支撑件2包括位于通道1上方的上支撑件和位于通道1下方的下支撑件；下支撑件上还连接有一设有螺栓孔8的支撑架7，支撑架7与基座螺栓连接；所有管路系统减振支撑装置中所有弹簧的刚度均不同；支撑件2由金属基阻尼复合材料制成。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种管路系统减振支撑装置，其特征在于，包括：

由阻尼材料制成的支撑件，所述支撑件设有用于支撑并固定管道的通道；

至少一个吸振器，所述吸振器包括设于支撑件内的质量块和至少两根弹簧；同时，

所述支撑件内设有数量与所述吸振器数量相对应的收容腔，所述质量块收容于所述收容腔内，两根所述弹簧相对的连接于所述质量块以将所述质量块弹性保持于所述收容腔内，且所述收容腔提供所述质量块在任意方向上振动的振动空间。

2.如权利要求1所述的管路系统减振支撑装置，其特征在于：在所述质量块静止时，两根所述弹簧共线，两根所述弹簧均一端与所述质量块相连，另一端与所述收容腔的内壁相连，两根所述弹簧形成一弹簧组，所述弹簧组靠近所述支撑件外表面的一端穿过所述支撑件并连接一调节所述弹簧组中弹簧刚度的调频器。

3.如权利要求1所述的管路系统减振支撑装置，其特征在于：所述吸振器设有六根弹簧，以所述质量块的重心位置为原点建立三维坐标系，六根所述弹簧分别位于空间中所述三维坐标系的X、Y、Z、-X、-Y、-Z方向对应的位置。

4.如权利要求3所述的管路系统减振支撑装置，其特征在于：六根所述弹簧均一端与所述质量块相连，另一端与所述收容腔的内壁相连，六根所述弹簧在所述三维坐标系的X、Y、Z轴形成三组弹簧组，每组弹簧组均包括分别位于相应轴的正向和负向的两根弹簧，每一弹簧组靠近所述支撑件外表面的一端穿过所述支撑件并连接一调节所述弹簧组中弹簧刚度的调频器。

5.如权利要求1所述的管路系统减振支撑装置，其特征在于：所述支撑件上设有四个吸振器，四个所述吸振器均匀的分布于所述通道四周。

6.如权利要求1-5任意一项所述的管路系统减振支撑装置，其特征在于：同一吸振器中，每一根弹簧的刚度均不相同。

7.如权利要求1-5任意一项所述的管路系统减振支撑装置，其特征在于：所述管路系统减振支撑装置中所有弹簧的刚度均不同。

8.如权利要求1所述的管路系统减振支撑装置，其特征在于：所述支撑件包括位于所述通道上方的上支撑件和位于所述通道下方的下支撑件。

9.如权利要求8所述的管路系统减振支撑装置，其特征在于：所述下支撑件上还连接有一设有螺栓孔的支撑架，所述支撑架与基座螺栓连接。

10.如权利要求1所述的管路系统减振支撑装置，其特征在于：所述支撑件由橡胶阻尼复合材料或金属基阻尼复合材料制成。