DE102005045992A1

DE102005045992A1 - Vorrichtung zur Verhinderung von Schwingungsresonanzen

Info

Publication number: DE102005045992A1
Application number: DE200510045992
Authority: DE
Inventors: Henrik Birkegård Pedersen; Allan Lind Olsen
Original assignee: MAN B&W Diesel AS
Current assignee: MAN B&W Diesel AS
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2007-04-05
Anticipated expiration: 2025-09-28
Also published as: DE102005045992B4; JP4754451B2; JP2007093004A; CN100523541C; CN1971081A

Abstract

Es wird eine hydraulische Abstützeinrichtung (4) zum seitlichen Abstützen eines Schiffsmotors (3) an der diesen aufnehmenden Tragkonstruktion (2) vorgeschlagen, wobei die Abstützeinrichtung (4) wenigstens einen Zylinder (5) mit einem durch einen einfach wirkenden, mit einer Kraftübertragungseinrichtung (8) zusammenwirkenden Kolben (7) begrenzten Arbeitsraum (6) enthält, der über ein wenigstens einen Ast (10) aufweisendes Leitungssystem mit einem vorgespannte Hydraulikflüssigkeit enthaltenden Akkumulator (12) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verhinderung von Schwingungsresonanzen eines aus einem Motor, insbesondere einem Schiffsmotor, und einer den Motor aufnehmenden Raumkonstruktion bestehenden Schwingungssystems.
Bei Motoren ergeben sich außerhalb der Totpunktstellungen der Kolben quer zu den Zylinderachsen gerichtete Kräfte, die bei Kreuzkopfmotoren über die Kreuzköpfe auf die Kreuzkopflager übertragen werden und so zu auf das Maschinengestell wirkenden Momenten, den sog. Führungskraftmomenten führen. Diese ändern sich mit der Kolbenfrequenz. Um hier Resonanzen des den Motor und den Maschinenraum, d.h. die den Motor tragende Raumkonstruktion umfassenden Schwingungssystems zu vermeiden, wird der Motor in seinem oberen Bereich durch seitliche Abstützeinrichtungen gegenüber der jeweils benachbarten Seitenwand des Maschinenraums abgestützt. Durch diese Abstützeinrichtungen wird die Eigenfrequenz des genannten Schwingungssystems so weit erhöht, dass sie weit ausserhalb der Frequenz der Führungskraftmomente liegt.

In der Praxis finden bereits mechanische Abstützeinrichtungen und hydraulische Abstützeinrichtungen Verwendung. Die mechanischen Abstützeinrichtungen bilden eine reibflüssige Verbindung. Die bekannten hydraulischen Abstützeinrichtungen enthalten einen Zylinder mit zwei durch einen doppelt wirkenden Kolben von einander getrennten Arbeitsräumen, die über eine Drosseleinrichtung miteinander verbunden sind, wobei ein Arbeitsraum mit dem durch eine Pumpe mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagbaren Vorlaufast und der andere Arbeitsraum mit dem Rücklaufast einer die genannte Pumpe enthaltenden Versorgungseinrichtung verbunden sind. Anordnungen dieser Art ermöglichen zwar gegenüber den mechanischen Stützeinrichtungen eine vergleichsweise genaue Einstellung der Stützkräfte innerhalb der gegebenen Beweglichkeit der Abstützeinrichtung, sind aber gegenüber mechanischen Anordnungen vergleichsweise aufwendig und störanfällig. Andererseits ist bei mechanischen Anordnungen die Konstanthaltung der Stützkräfte innerhalb der gegebenen Beweglichkeit der Abstützeinrichtung nicht möglich, da hierbei zunächst die Haftreibung und anschließend nur noch die wesentlich geringere Gleitreibung zu überwinden sind.

Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung oben genannter Art zu schaffen, die einfach aufgebaut ist und ohne Pumpe auskommt und dennoch eine Konstanthaltung der Stützkräfte innerhalb der Beweglichkeit der Abstützeinrichtung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Hierdurch kommt eine Vorrichtung zur Verhinderung von Schwingungsresonanzen eines aus einem Motor, insbesondre einem Schiffsmotor und einer den Motor aufnehmenden Raumkonstruktion bestehenden Schwingungssystems in Vorschlag, das wenigstens eine den Motor mit einer Seitenwand des Maschinenraums verbindende hydraulische Abstützeinrichtung aufweist, die wenigstens einen Zylinder mit einem durch einen einfach wirkenden, mit einer Übertragungseinrichtung zusammenwirkenden Kolben begrenzten Arbeitsraum enthält, der unter ein wenigstens einen Leitungsast enthaltendes Leitungssystem mit einem eine vorgespannte Hydraulikflüssigkeit enthaltenden Akkumulator verbunden ist.

Dadurch, dass nur ein Arbeitsraum vorgesehen ist, der durch einen einfach wirkenden Kolben begrenzt ist, wird nicht nur die Anzahl der erforderlichen Abdichtungen reduziert, sondern es ergibt sich in vorteilhafter Weise auch eine vergleichsweise massearme Anordnung, was kurze Reaktionszeiten sowie eine leichte Dosierbarkeit des Drucks ermöglicht. Gleichzeitig ermöglicht die einfach wirkende Anordnung auch die Verwendung eines Akkumulators als Druckspeicher, so dass man ohne Pumpe auskommt. Dennoch ist in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass der Druck im Arbeitsraum auch im Falle einer Verkleinerung des Arbeitsraums im Wesentlichen konstant gehalten werden kann. Die erfindungsgemäße Abstützeinrichtung fungiert dementsprechend bis zum Erreichen eines gewünschten vorgebbaren Drucks als starrer Stützarm, der sich beim Erreichen dieses Drucks verkürzt, wobei der Druck und damit die erzielbare Gegenkraft im Wesentlichen konstant bleiben. Mit der erfindungsgemäßen Kombination werden da her die eingangs geschilderten Nachteile der bekannten Anordnungen vermieden und ihre Vorteile beibehalten.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben.

So kann vorteilhaft in wenigstens einem Leitungsast des Leitungssystems eine Strömungsbeeinflussungseinrichtung angeordnet sein. Diese Maßnahme ermöglicht die Verwirklichung jeder gewünschten Funktionscharakteristik.

Eine weitere zweckmäßige Maßnahme kann darin bestehen, dass in einem zum die Strömungsbeeinflussungseinrichtung enthaltenden Leitungsast strömungsmäßig parallelen Leitungsast ein in Strömungsrichtung zum Arbeitsraum hin öffnendes Rückschlagventil vorgesehen ist. Hierdurch wird erreicht, dass die mit Hilfe der Strömungsbeeinflussungseinrichtung erzielbare Funktionscharakteristik nur in einer Richtung zum Tragen kommt und in der anderen Richtung die Strömung über das Rückschlagventil führen kann.

Gemäß einer besonders einfachen Ausgestaltung kann die Strömungsbeeinflussungseinrichtung als Strömungsdrossel, vorzugsweise als einstellbare Strömungsdrossel, ausgebildet sein.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung kann die Strömungsbeeinflussungseinrichtung als vorzugsweise durch ein 2/2-Wegeventil gebildetes Schaltventil ausgebildet sein, mittels dessen der zugeordnete Leitungsast wahlweise auf- und absperrbar ist. Bei geöffnetem Leitungsast wird der Arbeitsraum mit dem Druck des Akkumulators beaufschlagt. Bei geschlossenem Leitungsast wird praktisch ein starrer Stützarm erzeugt.

Zweckmäßig kann dabei dem Arbeitsraum ein Druckwandler zugeordnet sein, dessen Ausgangssignal zur Steuerung des Schaltventils verwendet wird. Hierdurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, das Schaltventil so zu steuern, dass es beim Erreichen eines oberen und/oder unteren Grenzwerts öffnet.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann darin bestehen, dass die Strömungsbeeinflussungseinrichtung als Druckbegrenzungsventil ausgebildet ist. Hierbei lässt sich der gewünschte Druckgrenzwert in vorteilhafter Weise bereits am Ventil einstellen.

Vorteilhaft kann hierbei in einem zum das Druckbegrenzungsventil enthaltenden Leitungsast strömungsmäßig parallelen Leitungsast ein Schaltventil angeordnet sein, mittels dessen der zugeordnete Leitungsast wahlweise auf- und absperrbar ist. Wenn sich das Schaltventil in der Durchlassstellung befindet, ist der Arbeitsraum direkt mit dem Akkumulator verbunden. Hiermit lässt sich eine Entlastung des Arbeitsraums bis auf den Druck des Akkumulators, der in diesem Fall vergleichsweise gering sein kann, erreichen, wodurch die Dichteinrichtungen geschont und Leckagen vermieden werden können. Zweckmäßig wird das Schaltventil bei ruhendem Motor geöffnet und bei laufendem Motor geschlossen, wodurch eine Aktivierung des Druckbegrenzungsventils bei laufendem Motor erreicht wird.

Eine weitere zweckmäßige Maßnahme kann darin bestehen, dass der Druckbegrenzungseinrichtung im Strömungsweg zum Akkumulator hin ein Sicherheitsventil nachgeordnet ist, das bei einem Druck öffnet, der zwischen dem an der Druckbegrenzungseinrichtung einstellbaren Druck und dem im Akkumulator vorgesehenen Druck liegt. Diese Maßnahmen ergeben eine erhöhte Sicherheit.

Vorteilhaft kann ein das Leitungssystem sowie die diesem zugeordneten Ventileinrichtungen enthaltender Ventilblock vorgesehen sein, der an den Zylinder angebaut ist und an den der Akkumulator angesetzt ist. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine vormontierbare Baueinheit, die leicht installiert werden kann.

Eine weitere, zweckmäßige Maßnahme kann darin bestehen, dass die Kraft-Übertragungseinrichtung mit dem Kolben und/oder dem Kolben gegenüberliegendem Stützkopf mit Schwenkfreiheitsgrad verbunden ist. Auch hierdurch werden die Dichtorgane des Kolbens geschont.

Der gewünschte Schwenkfreiheitsgrad kann durch Kugelgelenke erreicht werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben und aus der nachstehenden Beispielsbeschreibung anhand der Zeichnung näher entnehmbar.

In der nachstehend beschriebenen Zeichnung zeigen:
1 eine Stirnansicht eines seitlich abgestützten Schiffsmotors,
2 ein Blockschaltbild einer mit einer Strömungsdrossel versehenen Abstützeinrichtung,
3 ein Blockschaltbild einer mit einem druckabhängig betätigbaren Schaltventil versehenen Abstützeinrichtung,
4 ein Blockschaltbild einer mit einem Druckbegrenzungsventil versehenen Abstützeinrichtung,
5 einen Schnitt durch eine mit Kugelgelenken versehene Abstützeinrichtung,
6 eine zur 5 alternative Ausführung mit an den Kolben angeformter Kalotte und
7 eine Ausführung mit umfangsseitig balligem Kolben.
Die 1 zeigt einen im Maschinenraum 1 eines durch eine Tragkonstruktion 2 angedeuteten Schiffes eingebauten, als Antriebsmaschine für das Schiff dienenden Motor 3. Dabei handelt es sich bevorzugt um einen Zweitakt-Großdieselmotor in Kreuzkopf-Bauweise. Der Aufbau und die Wirkungsweise derartiger Motoren sind an sich bekannt.
Der Motor 3 ist in seinem oberen Bereich, hier im Bereich der oberen Gallerie, seitlich abgestützt. Hierzu ist wenigstens eine zwischen die tragende Konstruktion der Seitenwand des Maschinenraums 1 und einem der Seitenwand zugewandten Motorteil, hier dem Auslaßkanal des Abgasturboladers, eingesetzte Abstützeinrichtung 4 vorgesehen. Zweckmäßig können über der Länge des Motors 3 mehrere derartige Abstützeinrichtungen 4 vorgesehen sein. Ebenso können an beiden Seiten des Motors 3 gegenläufige Abstützeinrichtungen 4 vorgesehen sein.
Die Abstützeinrichtung 4 ist als einfach wirkende, hydraulische Stützeinrichtung ausgebildet. Diese enthält, wie am besten aus 2 ersichtlich ist, wenigstens einen Zylinder 5 mit einem mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagbaren Arbeitsraum 6, der durch einen einfach wirkenden Kolben 7 begrenzt ist, der mit einer Kraft-Übertragungseinrichtung, hier in Form einer fest angebrachten Kolbenstange 8, zusammenwirkt, die andererseits mit einem in 2 lediglich mit unterbrochenen Linien angedeuteten Stützkopf 9 zusammenwirkt. Der Arbeitsraum 6 ist über ein wenigstens einen Leitungsast 10 enthaltendes Leitungssystem mit einem Akkumulator 12 verbunden. Das Leitungssystem ist mit einem zweckmäßig durch ein Rückschlagventil gesicherten Füllstutzen 11 versehen, über den Hydraulikflüssigkeit einfüllbar ist. Der Akkumulator 12 bildet einen Druckspeicher, der durch eine Membrane 13 in zwei Kammern 12a, b unterteilt ist, von denen die eine Kammer 12a der Hydraulikflüssigkeit zugeordnet und mit dem Leitungssystem verbunden ist und die andere Kammer 12b mit Pressluft beaufschlagar ist, die den gewünschten Druck der Hydraulikflüssigkeit bewirkt. Der Akkumulator 12 besitzt daher einen Presslufteingang 14, an den eine Pressluftleitung ankuppelbar ist. Der Druck im Akkumulator 12 und dementsprechend auch im Leitungssystem und im Arbeitsraum 6 beträgt zweckmäßig 6–8 bar, vorzugsweise 7 bar.
Im Betrieb sind der Arbeitsraum 6, das Leitungssystem 10 und die Kammer 12a des Akkumulators 12 mit vorgespanntem, das heißt mit dem Druck in der Kammer 12b des Akkumulators 12 beaufschlagter Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Wenn sich der Arbeitsraum 6 in Folge einer entsprechenden Bewegung des Motors 3 gegenüber der Tragkonstruktion verkleinert, das heißt wenn sich in der Darstellung gemäß 2 der Kolben 7 nach links bewegt, wird Hydraulikflüssigkeit aus dem Arbeitsraum 6 verdrängt. Die verdrängte Hydraulikflüssigkeit wird in der Kammer 12a des Akkumulators 12 aufgenommen, die sich in Folge der Verformbarkeit der Membrane 13 vergrößern kann, wobei der Druck im Wesentlichen konstant bleibt. Wenn sich der Arbeitsraum 6 in Folge einer entsprechenden Bewegung des Motors 3 vergrößert, strömt vorgespannte Hydraulikflüssigkeit von der Kammer 12a in den Arbeitsraum 6. Der Strömungsverbindung zwischen Arbeitsraum 6 und Akkumulator 12, hier dem Leitungsast 10, ist vorteilhaft eine Strömungsbeeinflussungseinrichtung zugeordnet. Diese ist in der Ausführung gemäß 2 als Strömungsdrossel 15 ausgebildet. Zweckmäßig kann die Strömungsdrossel 15 als einstellbare Blende ausgebildet sein. Es wäre aber auch denkbar, den Leitungsast 10 selbst als Drossel mit konstantem Querschnitt auszubilden.
Zweckmäßig kann der Strömungsdrossel 15 ein Bypass zugeordnet sein. Hierzu enthält das Leitungssystem, wie aus 2 ersichtlich ist, einen zum die Strömungsdrossel 15 enthaltenden Leitungsast 10 strömungsmäßig parallel geschalteten, weiteren Leitungsast 16. In diesem ist ein hier in Strömungsrichtung zum Arbeitsraum 6 hin öffnendes Rückschlagventil 17 angeordnet. Hierdurch wird erreicht, dass die Strömung zwischen Arbeitsraum 6 und Akkumulator 12 nur bei sich verkleinerndem Arbeitsraum 6 gedrosselt wird. Bei sich vergrößerndem Arbeitsraum 6 wird hier die Strömungsdrossel 15 über den Leitungsast 16 umgangen, wobei keine Drosselung erfolgt.
Eine Anordnung, mit Bypass kommt vor allem dort in Frage, wo dem Motor 3 beidseitig gegenläufige Abstützeinrichtungen zugeordnet sind. In einfachen Fällen mit lediglich einseitig abgestütztem Motor kann der Bypass entfallen.
Die Ausführung gemäß 3 unterscheidet sich von der in 2 dargestellten Anordnung im Wesentlichen durch die Art der Strömungsbeeinflussungseinrichtung. Nachstehend wird daher nur auf diesen Unterschied eingegangen, wobei für gleichbleibende Teile gleiche Bezugszeichen Verwendung finden.
Bei der Ausführung gemäß 3 ist die Strömungsbeeinflussungseinrichtung als im Leitungsast 10 angeordnetes Schaltventil 18 ausgebildet, mittels dessen der den Arbeitsraum 6 und den Akkumulator 12 miteinander verbindende Leitungsast 10 auf- und absperrbar ist. Das Schaltventil 18 ist zweckmäßig als elektromagnetisches Schieberventil in Form eines 2/2-Wegeventils ausgebildet. Das Schaltventil 18 kann manuell oder automatisch betätigt werden. Hierzu ist eine Stelleinrichtung 19 vorgesehen, mittels der das Schaltventil 18 wahlweise in die Sperrstellung oder die Durchlassstellung gebracht oder auf automatische Betätigung umgeschaltet werden kann. Zur Bewerkstelligung einer einfachen Sichtkontrolle des Drucks im Hydrauliksystem kann im den Akkumulator 12 mit dem Arbeitsraum 6 verbindenden Leitungssystem ein ablesbares Manometer 26 vorgesehen sein, was vor allem im Falle einer Handsteuerung zweckmäßig ist.
Die automatische Betätigung erfolgt in Abhängigkeit davon, ob der Motor 3 läuft oder ruht und gleichzeitig in Abhängigkeit vom Druck im den Arbeitsraum 6 sowie in den hiermit kommunizierenden Leitungen. Zur Bewerkstelligung dieser Steuerung ist eine Steuereinrichtung 20 vorgesehen, die einen Eingang für von einem nicht näher dargestellten Motorsensor kommende, durch eine Signalleitung 21 angedeutete Signale sowie einen weiteren Eingang für von einem Druckwandlers 22 kommende Signale enthält. Mit Hilfe des Druckwandler wird der Druck im Arbeitsraum 6 bzw. dem hiermit kommunizierenden Leitungssystem gemessen und in elektrische Signale umgewandelt, die der Steuereinrichtung 20 zugeführt werden.
Die Steuereinrichtung 20 ist dabei so ausgebildet, dass das Schaltventil 18 bei ruhendem Motor in seiner Durchlassstellung ist, wodurch der Arbeitsraum 6 lediglich mit dem Druck des Akkumulators beaufschlagt wird, die Dichtungen etc. entlastet. Bei laufendem Motor wird das Schaltventil 18 in Abhängigkeit vom mittels des Druckwandlers 22 gemessenen Drucks so betätigt, dass es beim Erreichen eines oberen und/oder unteren Druck-Grenzwerts in seine Durchlassstellung gebracht wird und sonst in seiner Sperrstellung ist. Solange das Schaltventil 18 in der Sperrstellung ist, kann sich der Kolben 7 praktisch nicht bewegen, so dass die gesamte Anordnung wie eine starre Stütze wirkt. Im geöffneten Zustand besteht praktisch eine direkte Verbindung zwischen dem Arbeitsraum 6 und der Kammer 12a des Akkumulators 12.
Im dargestellten Beispiel ist dem Schaltventil 18 ein durch den parallelen Leitungsast 16 mit Rückschlagventil 17 gebildeter Bypass zugeordnet, über den das geschlossene Schaltventil 18 bei sich vergrößerndem Arbeitsraum umströmt werden kann, wodurch der Arbeitsraum 6 mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt wird. Die Steuereinrichtung 20 kann in diesem Fall daher so ausgebildet sein, dass das Schaltventil 18 lediglich beim Überschreiten eines oberen Druck-Grenzwerts in seine Öffnungsstellung geht.
Es wäre aber auch denkbar, die Steuereinrichtung 20 so auszubilden, dass das Schaltventil 18 beim Erreichen eines oberen und eines unteren Druck-Grenzwerts öffnet. In diesem Fall könnte auf den Bypass verzichtet werden.
Bei der in 4 dargestellten Ausführung ist die Strömungsbeeinflussungseinrichtung als Druckbegrenzungsventil 23 ausgebildet, das in einem strömungsmäßig zu dem das Rückschlagventil 17 enthaltenden Leitungsast 16 parallel geschalteten Leitungsast 24 des die Strömungsverbindung zwischen Akkumulator 12 und Arbeitsraum 6 bildenden Leitungssystems angeordnet ist. Das Druckbegrenzungsventil 23 öffnet bei einem einstellbaren Druck und ist sonst geschlossen. Zweckmäßig kann das Druckbegrenzungsventil 23 so eingestellt sein, dass sein Öffnungsdruck im Bereich zwischen 35–55 bar, vorzugsweise bei 40 bar liegt. Bei sich vergrößerndem Arbeitsraum 6 kann die Strömung über den als Bypass fungierenden Leitungsast 16 verlaufen. Bei sich verkleinerndem Arbeitsraum 6 wird der durch den Leitungsast 24 gebildete Strömungsweg erst geöffnet, wenn der Druck im Arbeitsraum 6 den am Druckbegrenzungsventil 23 eingestellten Druck übersteigt. Darunter kann sich der Kolben 7 nicht bewegen, so dass sich praktisch eine starre Abstützung ergibt.
Im dargestellten Beispiel gemäß 4 ist dem Druckbegrenzungsventil 23 ein zweiter Bypass in Form des das Schaltventil 18 enthaltenden Leitungsasts 10 zugeordnet. Das Schaltventil 18 wird hierbei wiederum in Abhängigkeit davon, ob der Motor 3 läuft oder ruht, betätigt und zwar hier derart, dass es in der Durchlassstellung ist, solange der Motor ruht und in der Schließstellung, wenn der Motor läuft. Hierzu wird das Schaltventil 18 mittels eines Motorsensors gesteuert, wie durch die Signalleitung 21a angedeutet ist. Solange das Schaltventil 18 in seiner Durch lassstellung ist, ist der Arbeitsraum 6 direkt mit der Kammer 12a des Akkumulators 12 verbunden, wodurch bei ruhendem Motor 3 die Dichtungen im Bereich des Kolbens 7 entlastet werden können. Der durch den Leitungsast 16 mit Rückschlagventil 17 gebildete Bypass kommt im vorliegenden Beispiel erst dann zum Einsatz, wenn bei laufendem Motor, das heißt bei in seiner Schließstellung sich befindendem Schaltventil 18 der Arbeitsraum 6 sich vergrößert.
Im dargestellten Beispiel gemäß 4 ist dem Druckbegrenzungsventil 23 im Strömungsweg zum Akkumulator 12 hin ein Sicherheitsventil 25 nachgeordnet, dessen Öffnungsdruck zweckmäßig im Bereich zwischen dem Druck des Akkumulators 12 und dem Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils 23 liegt. Zweckmäßig liegt der Öffnungsdruck des Sicherheitsventils 25 im Bereich zwischen 20 und 30 bar, vorzugsweise bei 25 bar.
Für alle Ausführungen gilt, dass die in das Hydrauliksystem eingefüllte Flüssigkeitsmenge so bemessen wird, dass der Kolben 7 im Falle einer in Richtung einer Verkleinerung des Arbeitsraums 6 erfolgenden Beaufschlagung einen gewissen Hub ausführen kann. Die Erfahrung hat gezeigt, dass ein Hub von 50 mm genügt, wie in den 2 bis 4 durch s angedeutet ist. In jedem Fall wird im Falle einer Vergrößerung des Arbeitsraums 6 in diesen vom Akkumulator 12 abgegebene Hydraulikflüssigkeit eingespeist. Im Fall eines sich verkleinernden Arbeitsraums wird Hydraulikflüssigkeit in den Akkumulator 6 zurückgedrängt, wobei dies bei der Ausführung gemäß 2 gegen den Druck im Akkumulator 12 und den Strömungswiderstand der Strömungsdrossel 15 erfolgt. Bei den Ausführungen gemäß 3 und 4 kann bis zum Erreichen eines vorgegebenen Drucks keine Hydraulikflüssigkeit aus dem Arbeitsraum 6 verdrängt werden, wodurch sich insoweit praktisch eine starre Abstützung ergibt. Danach erfolgt eine Verdrängung gegen den Druck im Akkumulator 12 und den Strömungswiderstand des Leitungssystems. Falls erforderlich, könnte auch hier zusätzlich eine Strömungsdrossel vorgesehen oder das Leitungssystem als solche ausgebildet sein.
Zur Aufnahme des zwischen Akkumulator 12 und Zylinder 5 vorgesehenen Leitungssystems samt der diesem zugeordnetem Ventilanordnungen kann ein in 1 erkennbarer und in den 2–4 lediglich angedeuteter Ventilblock 27 vorgesehen sein, der an den Zylinder 5 angebaut ist und an den der Akkumulator 12 angesetzt ist. Die so gebildete Baueinheit läßt sich auf einfache Weise handhaben und montieren, wie aus 1 entnehmbar ist.
Zum Transport und zur Montage kann die gesamte Baueinheit einschließlich Stützkopf 9, wie aus 5 ersichtlich ist, mit abnehmbaren Tragleisten 28 versehen werden, die mit Tragösen 29 versehen sind. Nach erfolgter Montage müssen die Tragleisten 28 selbstverständlich abgenommen werden. Zur Befestigung der genannten Baueinheit am Motor 3 bzw. der Seitenwand des Maschinenraums 1 sind der Zylinder 5 und der Stützkopf 9, wie 5 weiter zeigt, mit geeigneten Flanschen 30, 31 versehen. Vielfach erfolgt die Montage zweckmäßig so, dass der Zylinder 5 an der Seitenwand des Maschinenraums 1 und der Stützkopf 9 am Motor 3 befestigt werden, wie auch in 1 angedeutet ist.
Zwischen dem im Zylinder 5 aufgenommenen Kolben 7 und dem Stützkopf 9 ist eine Kraftübertragungseinrichtung vorgesehen. Diese ist in dem 2–4 als feste Kolbenstange 8 ausgebildet. Auch eine Ausbildung der Kraftübertragungseinrichtung als Stange mit reibschlüssigen Anschlüssen an den Kolben 7 bzw. an den Stützkopf 9 wäre denkbar. Bei der Ausführung gemäß 5 ist die Kraftübertragungseinrichtung als angelenkte Stützstange 32 ausgebildet, die sich beidseitig, d.h. kolbenseitig und stützkopfseitig über ein Kugelgelenk abstützt. Hierzu ist die Stützstange 32 im Bereich ihrer beiden Enden mit kugelabschnittförmigen Kugelköpfen 33 versehen, denen jeweils eine kolbenseitig bzw. stützkopfseitig vorgesehene Kalotte 34 zugeordnet ist. Dies ergibt eine Schwenklagerung, die der Stützstange 32 so viel Schwenkfreiheitsgrad verleiht, dass aufgrund von Verformungen der Raumkonstruktion 2 sich ergebende Verlagerungen ausgeglichen werden können.
Bei der Ausführung gemäß 5 ist die Kalotte 34 in eine zugeordnete, zentrale Sackbohrung des Kolbens 7 bzw. des Stützkopfes 9 eingesetzt. Dies ermöglicht die Verwendung eines vom Material des Kolbens 7 bzw. des Stützkopfes 9 abweichenden Materials zur Bildung der Kalotte 34, was zur Erzielung guter Gleiteigenschaften erwünscht sein kann. In einfachen Fällen wäre es aber auch denkbar, eine an den Kolben 7 angeformte, am inneren Ende einer zentralen Sackbohrung vorgesehene Kalotte 34a vorzusehen, wie in 6 angedeutet ist. Dasselbe gilt für den Stützkopf 9.
Eine besonders einfache Ausführung zur Erzielung des gewünschten Schwenkfreiheitsgrads der Stützeinrichtung ist in 7 gezeigt. Hierbei besitzt der Kolben 7 eine ballige Umfangsfläche 35, so dass der Kolben 7 samt der hieran befestigten Kolbenstange 8 eine Schwenkbewegung ausführen kann. Zweckmäßig besteht der Kolben hierbei zumindest teilweise, d.h. zumindest im Bereich seines Umfangs aus einem gummielastischen Material. Der Kolben 7 kann daher gegenüber der zugeordneten Bohrung des Zylinders 5 etwas Übermaß besitzen. Der Kolben 7 wird dabei beim Einführen in die zugeordnete Bohrung etwas komprimiert und kann daher im Falle einer Schwenkbewegung expandieren und so die Abdichtung des Arbeitsraums 6 aufrechterhalten.
Die Kraftübertragungseinrichtung wie die Kolbenstange 8 bzw. die Stützstange 32 kann zweckmäßig zweiteilig ausgebildet sein, wobei die beiden Teile im gegenseitigen Gewindeeingriff sind, wie in 5 anhand der Stützstange 32 angedeutet ist. Hierbei besitzt ein Teil der zweiteiligen Stützstange 32 einen Gewindezapfen, der in eine zugeordnete Gewindebohrung des gegenüberliegenden Teils eingreift. Dieser Gewindeeingriff ermöglicht eine Einstellung der wirksamen Länge der Stützstange 32. Die eingestellte Länge kann mittels einer Kontermutter 36 gesichert werden.
Der Zylinder 5 kann im Bereich seiner vom Arbeitsraum 6 abgewandten Rückseite offen sein. Zweckmäßig ist die Rückseite des Zylinders 5 jedoch staubdicht verschlossen, um die Dichtflächen des einfach wirkenden Kolbens vor Verschmutzung zu schützen. Bei dem in 5 gezeigten Beispiel ist hierzu ein einerseits an der rückwärtigen Stirnseite des Zylinders 5 und andererseits an der Rückseite des Kolbens 7 befestigter Balg 39 vorgesehen.
Die Zeichnung enthält zwar mehrere Ausführungsbeispiele. Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt., in unterschiedlichen Figuren dargestellte Maßnahmen auch in Kombination vorzusehen.

Claims

Vorrichtung zur Verhinderung von Schwingungsresonanzen eines aus einem Motor (3), insbesondere einem Schiffsmotor, und einer den Motor (3) aufnehmenden Tragkonstruktion (2) bestehenden Schwingungssystems mit wenigstens einer den Motor (3) mit einer Seitenwand des Maschinenraums (1) verbindenden, hydraulischen Abstützeinrichtung (4), die wenigstens einen Zylinder (5) mit einem durch einen einfach wirkenden, mit einer Kraftübertragungseinrichtung (8; 32) zusammenwirkenden Kolben (7) begrenzten Arbeitsraum (6) enthält, der über ein wenigstens einen Leitungsast (10 bzw. 16 bzw. 24) enthaltendes Leitungssystem mit einem eine vorgespannte Hydraulikflüssigkeit enthaltenden Akkumulator (12) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem Leitungsast (10 bzw. 24) des Leitungssystems eine Strömungsbeeinflussungseinrichtung angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zum die Strömungsbeeinflussungseinrichtung enthaltenden Leitungsast strömungsmäßig parallelen Leitungsast (16) ein in Strömungsrichtung zum Arbeitsraum (6) hin öffnendes Rückschlagventil (17) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsbeeinflussungseinrichtung zumindest eine Strömungsdrossel (15) enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsdrossel (15) als einstellbare Blende ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsbeeinflussungseinrichtung zumindest ein Schaltventil (18) enthält, mittels dessen der zugeordnete Leitungsast (10) auf- und absperrbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (18) als elektromagnetisches 2/2-Wegeventil ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (18) bei ruhendem Motor (3) in seiner Durchlassstellung ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6–8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (18) bei laufendem Motor in Abhängigkeit vom Druck im Arbeitsraum (6) so betätigbar ist, dass es zumindest beim Erreichen eines oberen Druck-Grenzwerts öffnet und sonst geschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (18) beim Erreichen eines oberen und eines unteren Druck-Grenzwerts in seine Durchlassstellung geht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass dem Arbeitsraum (6) ein Druckwandler (22) zugeordnet ist, dessen Ausgangssignal zur Steuerung des Schaltventils (18) dient.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schaltventil (18) eine Steuereinrichtung (20) zugeordnet ist, die Eingänge für den Druckwandler (22) sowie einen Motorsensor und vorzugsweise für ein manuell betätigbares Stellglied (19) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsbeeinflussungseinrichtung zumindest ein Druckbegrenzungsventil (25) enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zum das Druckbegrenzungsventil (15) enthaltenden Leitungsast (24) strömungsmäßig parallelen Leitungsast (10) ein Schaltventil (18) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (18) bei ruhendem Motor (3) in seiner Durchlassstellung und bei laufendem Motor (3) in seiner Sperrstellung ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13–15, dadurch gekennzeichnet, dass dem Druckbegrenzungsventil (23) in Strömungsrichtung zum Akkumulator (12) hin ein Sicherheitsventil (25) nachgeordnet ist, dessen Öffnungsdruck im Bereich zwischen dem Druck des Akkumulators (12) und dem Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils (23) liegt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des Akkumulators (12) 6 bis 8 bar, vorzugsweise 7 bar, beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13–17, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil (23) auf einen Druck von 35 bis 55 bar, vorzugsweise 40 bar, eingestellt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16–18, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsventil (25) auf einen Druck von 20 bis 30 bar, vorzugsweise 25 bar, eingestellt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Akkumulator (12) eine Membrane (13) enthält, die eine der Hydraulikflüssigkeit zugeordnete Kammer (12a) von einer mit Pressluft beaufschlagbaren Kammer (12b) trennt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (5) auf der dem Arbeitsraum (6) gegenüberliegenden Seite mit einem staubdichten Verschluss (39) versehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Strömungsverbindung zwischen Akkumulator (12) und Zylinder (5) enthaltender Block (27) vorgesehen ist, der an den Zylinder (5) angebaut ist und an den der Akkumulator (12) angesetzt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungseinrichtung (8; 32) mit dem Kolben (7) und/oder einem dem Kolben (7) gegenüberliegenden Stützkopf (9) mit Schwenkfreiheitsgrad zusammenwirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (7) einen ballig ausgebildeten Umfang (35) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungseinrichtung (32) eine Stützstange aufweist, die an wenigstens einem Ende mittels eines Kugelgelenks (33, 34) mit dem Kolben (7) und/oder dem Stützkopf (9) zusammenwirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (7) und/oder der Stützkopf (9) mit einer eingesetzten, einem Kugelkopf (33) zugeordneten Kalotte (34) versehen ist bzw. sind.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (7) und/oder der Stützkopf (9) mit einer einem Kugelkopf (33) zugeordneten, angeformten Kalotte (34a) versehen ist bzw. sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (5) und der diesem gegenüberliegende Stützkopf (9) mit Befestigungsflanschen (30, 31) versehen sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Kraftübertragungseinrichtung (8; 32; 37) einstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (5) und der Stützkopf (9) für die Montage durch abnehmbare Tragleisten (28) miteinander verbindbar sind.