NO871400L - Vibrasjonsdemper. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et antivibrasjonsfeste og nærmere bestemt skjønt ikke utelukkende et antivibrasjonsfeste egnet for montering av en modul slik som en boligenhet på en vibrasjonsutsatt konstruksjon, slik som den av en offshore borerigg, for å svekke eller avdempe overføringen av vibrasjon fra konstruksjonen til modulen.

I konstruksjoner slik som offshore borerigger som støtter en kombinasjon av vibrasjonsgenererende utstyr og boligmoduler er det ikke mulig å elastisk montere alt utstyr slik at støttekonstruksjonen er tilstrekkelig vibrasjonsfri til å kunne montere boligmoduler direkte på støttekonstruksjonen.

For å unngå uønsket overføring av vibrasjon til bolig- eller andre lastmoduler har det vært vanlig praksis å montere modulene elastisk ved hjelp av et monteringssett, eksempelvis fire fester anordnet ett under hvert hjørneområde av modulen. De vanligvis nyttede fester innbefatter en på hverandre lagt stabel av flate metallplater og lag av elastomert materiale. Disse fester er orientert slik at under vanlig bruk ligger metallplatene og de elastomere lag vanligvis i et horisontalplan. Således belastes det elastomere materialet i trykk og metallplatene er anordnet for å sikre at det elastomere materialet har en større og således tilstrekkelig trykkmot-standig evne enn dersom et enkelt element av elastomert materiale var anordnet.

Mens fester av den forannevnte art gir noe bedring av vibrasjonsisolering for en lastmodul, er evnen til å isolere visse frekvensområder av konstruksjonsoverførte vibrasjoner ikke så god som det ville være å foretrekke, særlig med hensyn til boligmoduler. Nærmere bestemt er det ønskelig å tilveiebringe en bedre demping av høyfrekvente vibrasjoner enn hva som har vært oppnålig til nå. Det er ønskelig også å kunne endre vibrasjonsisoleringskarakteristikkene i respons til endringer av driftomgivelsene i det minste hva angår de endringer som utvendig påførte krefter eller bevegelse som støttekonstruksjonen er direkte utsatt for.

I samsvar med ett aspekt av den foreliggende oppfinnelse innbefatter et antivibrasjonsfeste: en stiv fluidbeholder med en åpning;

et stivt støttelement for lukking minst en del av nevnte åpning;

fleksible tetnings innretninger innbefattende minst ett element av elastomert materiale anordnet til å forløpe mellom motstøtende flater av fluidbeholderen og det stive støtteele-ment for derved å danne et fluidkammer inne i antivibrasjonsfeste ;

væsketilførselsinnretninger for strømning av væske til og fra nevnte kammer; og

gasstilførselsinnretninger for strømning av gass til og fra nevnte kammer;

hvis væske og gasstilførselsinnretning er uavhengig av hverandre hvorved væskemengdene og gassmengdene inne i kammeret kan varieres uavhengig ved strømning gjennom nevnte tilførselsinnretninger.

Tilveiebringelsen av nevnte uavhengige gass- og væsketilfør-selsinnretning letter variering av andelene av gass og væske inne i fluidkammeret og det oppnås derved kontroll av stivheten og således antivibrasjonsegenskapene til festet. Videre kan disse egenskaper bed bruk av feste selektivt varieres med hensyn til spesifikke og mulige endringer i drifts- og installasjonsforhold.

Fortrinnsvis er det stive støtteelement anordnet ved et vertikalt øvre eller nedre område av kammeret og fortrinnsvis er nevnte gass- og væsketilførselsinnretning plassert en hver i beholderen og det stive støtteelement.

Den fleksible tetningsinnretning som utgjør nevnte i det minste ene element av elastomert materiale kan orienteres slik at laster påført til antivibrasjonsfestet i den normale retning av trykklast resulterer primært kun i trykkbelastning av det elastomere materiale, eller en kombinasjon av trykk og skjærbelastninger.

Fortrinnsvis bindes i det minste ett element av elastomert materiale mellom de motstøtende flater av fluidbeholderen og det stive støtteelement. Det kan bindes direkte til det stive støtteelement og/eller beholderen, eller kan festes i stilling indirekte ved å bli bundet til et hovedsakelig stivt element slik som en metallskive som i sin tur er festet til det stive støtteelement eller beholderen.

Hvor orienteringen av et lag av nevnte elastomere materiale er slik at under normal bruk belastes det primært kun i trykk, dvs. anordnet med laget liggende i et hovedsakelig horisontalt plan, kan elastiske bufferinnretninger anordnes for å begrense horisontal bevegelse med høyere amplityde. Den elastiske buffer innretning kan anordnes med elastiske bøssinger i samvirke med en av fluidbeholderne og det stive støtteelement i det minste når en forutbestemt amplityde av relativ bevegelse er blitt overskredet.

For å lette evnen til å motstå vanligvis vertikale og vanligvis sideveis påførte belastninger i et enkelt feste av enhetlig oppbygning er det foretrukket at laget av elastomert materiale inngår mellom den horisontale og vertikale retning når det er i bruk. Følgelig kan laget av elastomert materiale oppta relative vertikale og horisontale bevegelser mellom fluidbeholdere og det stive støtteelement ved en kombinasjon av skjær- og trykklaster.

Det er videre foretrukket at det anordnes et i hverandre lagt arrangement av et antall lag med elastomert materiale og en eller fler stive plater for derved å gi en god trykk- og skjærlastevne.

De motstøtende plater til hvilke den fleksible tetningsinnretning er bundet er fortrinnsvis anordnet til å forløpe parallelt med hverandre i det minste når betraktet i tverrsnitt av festet.

Bortsett fra konstruksjoner hvor laget eller lagene av elastomert materiale er anordnet hovedsakelig horisontalt, motstås de vertikale trykklaster påført antivibrasjonsfeste under bruk primært av trykket i fluidet i kammeret. For å oppnå jevn belastning av hvert av et sett antivibrasjonsfester anordnet for støtte av en lastmodul, trass i variasjo-ner i avstanden mellom modulen og støttestrukturen i områder hvor festene blir plassert, kan væskemengden inne i kammeret selektivt varieres. Likeledes innenfor lastområdsevnen av et bestemt feste er det mulig å montere en modul på en nivellert måte til tross for helning av den underliggende støttekon-struksjon.

Fortrinnsvis er feilsikre holdeinnretninger anordnet for å forhindre for stor relativ bevegelse mellom fluidbeholderen og det stive støtteelement under vanskelige forhold. Nevnte holdeinnretning tjener fortrinnsvis til å forhindre for stor bevegelse av det stive støtteelement bort fra fluidbeholderen og også til å begrense belastningen av fluidtetninginnret-ningen i tilfelle av en større reduksjon av trykket inne i kammeret under bruk. Således når festet anvendes til å lokalisere en modul til en støttekonstruksjon forhindres separering av modulen og støttekonstruksjonen under vanskelige forhold til tross for mulig svikt av fluidtetningsinn-retningen eller tap av trykk.

Størrelsen av hele eller hovedsakelig den ubegrensede bevegelse tillatt av den feilsikre holdeinnretning er fortrinnsvis slik at såvel som å oppta den vertikale bevegelse som den blir utsatt for under bruk på grunn av vibrasjon, gir den en anvendelige mulighet til å variere høyden/ lengden av festet, undergitt det krav at fluidtetningsinnret-ningen ikke skal belastes for meget. Derfor når det er i bruk i ett sett, kan festene selektivt fylles med gass/væske for å gi en nivellert stilling av en lastmodul og de relative forhold mellom gass og væske kan varieres for å gi de ønskede antivibrasjonsegenskaper.

Fortrinnsvis innbefatter den feilsikre holdeinnretning i det minste en flate av delvis sylinderisk eller delvis sfærisk form for å lette vippebevegelsen når nevnte tilformede flate kontaktes av en motvendende flate av f luidbeholderen eller det stive støtteelement i en situasjon under vanskelige forhold.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer videre en modulinstallasjon innbefattende et antall antivibrasjonsfester ifølge den foreliggende oppfinnelse anordnet mellom en lastmodul og støttekonstruksjonen og innretninger for selektivt å variere mengdene og/eller gasstrykket i fluid-kammret av hver av nevnte fester.

Det er også tilveiebragt en fremgangsmåte for å svekke eller dempe overføringen av vibrasjon mellom en støttekonstruksjon og en lastmodul i et endrbart driftsmiljø, innbefattende at et antall antivibrasjonsfester ifølge den foreliggende oppfinnelse anordnes mellom nevnte støttekonstruksjon og lastmodul som er anordnet til å virke i parallell og selektivt å variere mengden av enten væsken eller gassen eller begge inne i minst et kammer i respons til endring av driftsomgivelsene.

To utførelser av den foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet gjennom et eksempel med henvisning til de vedlagte tegninger hvor: Fig. 1 er en snittskisse av et antivibrasjonsfeste i samsvar med en første utførelse av den foreliggende oppfinnelse, og

fig. 2 er en snittskisse av et antivibrasjonsfeste i

samsvar med en andre utførelse av oppfinnelsen.

Et antivibrasjonsfeste for installering mellom konstruksjonen 10 av en offshore borerigg og et hjørneområde 11 av en boligenhet innbefatter en fluidbeholder 12 som er av hovedsakelig sylinderisk form og lukket ved sitt nedre endeparti 13 når sett i figur 1 hvor festet er vist i sin tiltenkte orientering under bruk.

Det øvre endeområdet 14 av beholderen 12 er anordnet med en konisk avkortet formet lastbærende flate 15 som motstøter, men holdes i avstand fra, en likeledes tilformet flate 16 av et stivt støtteelement 17.

Det stive støtteelement 17 er anordnet med innretninger (ikke vist) for sitt feste til hjørneområdet 11 av modulen, og det nedre endeparti 13 av fluidbeholderen 12 er likeledes anordnet med innretninger (heller ikke vist) for sitt feste til konstruksjonen 10.

De motstøtende eller mot hverandre vendte flater 15,16 forløper parallelt når sett i tverrsnitt i figur 1 og opprettholdes i avstand ved et ringformet elastisk opplager 18 innbefattende tre lag 19 av elastomert materiale og to innlagte stålplater 20 hvor hver av platene og lagene er av avkortet konisk form. Platene og lagene er bundet sammen og til nevnte flater 15 og 16 for derved å danne en fluidtetning mellom beholderen 12 og støtteelementet 17. Sammenstillingen av beholderen 12, støtteelementet 17 og det ringformede elastiske opplager 18 definerer inne i antivibrasjonsfestet et kammer 21.

Platene og lagene av det elastiske opplager 18 er fortrinnsvis vinklet i området 10 - 50° , mer fordelaktig 20 - 30° i forhold til vertikalen når sett i figur 1.

En rørformet pilar 22 forløper inne i kammeret 21 fra endepartiet 13 av beholderen 12 og bærer ved sin øvre ende en ringformet stopper 23 som har en radielt ytre flate 25 av avkortet konisk form. Nevnte flate er vinklet for slik å renne mot en lignende avkortet konisk tilformet flate 24 anordnet ved et radielt indre område av ringpartiet 26 av støtteelementet 17. Den maksimale diameter på flaten 23 overskrider den minimale diameter av flaten 25 slik at ringen 23 tjener som en stopper for å forhindre for stor relativ bevegelse av støtteelementet 17 i en retning bort fra det nedre endeparti 13 av beholderen 12.

Den øvre endeflate 27 av ringen 23 vender mot en indre flate av det sentrale element 28 av støtteelementet 17 og forhind-rer for stor relativ bevegelse av elementet 17 i en retning mot endepartiet 13 av beholderen 12.

For å lette montering av stopperinnretningen innbefattende ringen 23, festes ringen 23 til pilaren 22 etter installering av ringen 26. Etter installering av ringen 23 festes det sentrale element 28 av støtteelementet 17 til ringen 26.

Støtteelementet 17 er anordnet med en passasje 29 for strømning av gass til og fra kammeret 21, og beholderen 12 er anordnet med to passasjer 30, 31 for den selektive strømning av fluid og/eller gass til og fra disse områder av kammeret 21 som ligger respektivt utad og innad av den rørformede støtte 22.

I den foran nevnte konstruksjon vist i figur 1 begrenser det ringformede opplager 18 sideveis bevegelse, dvs, hovedsakelig horisontal bevegelse, i kraft av sin trykkmotstand, men tillater forholdsvis fritt vertikal bevegelse ved skjærutbøy-ing. Lasten påført til antivlbrasjonsfestet motstått primært av fluidtrykket inne i kammeret 21 og fortrinnsvis justeres nevnte trykk slik at under statiske forhold utsettes ikke det ringformede opplager 18 for noen av de vertikalt påførte trykklaster.

I en andre utførelse av oppfinnelsen beskrevet med hensyn til figur 2, innbefatter et antivibrasjonsfeste en fluidbeholder 12 som har et nedre endeparti 13 og et stivt støtteelement 17. I motsetning til konstruksjonen ifølge figur 1, er det i konstruksjonen ifølge den foreliggende utførelse anordnet mellom fluidbeholderen 12 og støtteelementet 17 et elastisk ringformet opplager 40 innbefattende tre lag av gummi innlagt med og bundet til to metallplater anordnet slik at nevnte lag og plater ligger i horisontalplan mellom hovedsakelig horisontalt ordnede og parallelle mot hverandre stående flater 41, 42 av støtteelementet 17 og beholderen 12 respektivt.

Et støtterør 22 forløper fra det nedre endeparti 13 av beholderen 12 og bærer ved sin øvre ende en stoppring 44 med rektangulært snitt, som er skrudd til den ytre flate av røret 22. Ringen 44 har en nedre flate 45 som under bruk støter mot en motstående flate 46 av et ringformet stoppelement 47 tilknyttet støtteelementet 17, og en radielt ytre flate 48 som i bruk vender mot en radielt indre flate 49 av stoppele-mentet 47. De motvendende flater 45, 46 begrenser for stor relativ bevegelse av støtteelementet 17 bort fra den nedre ende av sylinderen 12, og de motstående flater 48, 49 begrenser for stor relativ sideveis bevegelse av elementet 17 mot endepartiet 13 motstås ved anlegg av den distale endeflate 50 av støtterøret 22 mot den indre flate 51 av støtte-elementet 17.

Den horisontale plassering av det elastiske ringformede lag av elastomert materiale av opplageret 14 er slik at opplageret tilveiebringer liten motstand mot relativ sideveis bevegelse mellom støtteelementet 17 og beholderen 12. For å gi motstand mot sideveis bevegelse før anlegg mot de mot hverandre vendte flater 48, 49 av stoppeinnretningen er ringformede gummibøssinger 52 anordnet inne i støtterøret 22 for å forløpe mellom røret og den sentrale stolpe 53 båret av støtteelementet 17. Stolpen 53 er anordnet med en gjennom-gående passasje 54 for å lette strømning av fluid mellom disse partier av kammeret 21 som ligger innad og utad respektivt av støtterøret 22.

Claims (10)

1. Antivibrasjonsfeste innbefattende en stiv fluidbeholder (12) med en åpning, et stivt støtteelement (17) for å lukke i det minste en del av nevnte åpning og fleksible tetningsinnret-ninger (18,40) innbefattende i det minste et element av elastomert materiale anordnet til å forløpe mellom mot hverandre vendte flater (15,16; 41,42) av fluidbeholderen og det stive støtteelement for derved å danne et fluidkammer (21) inne i antivibrasjonsfestet, karakterisert ved at festet i tillegg innbefatter væsketilførselsinn-retninger (30,31) for strømning av væske til og fra nevnte kammer (21), og gasstilførselsinnretninger (29) for strømning av gass til og fra nevnte kammer (21), hvis væske- og gasstilførselsinnretning er uavhengig av hverandre hvorved væskemengdene og gassmengdene inne i kammeret (21) kan varieres uavhengig ved strømning gjennom nevnte tilførsels-innretninger.

2. Antivibrasjonsfeste ifølge krav 1, karakterisert ved at i det minste når betraktet i tverrsnitt av festet forløper de mot hverandre vendte flater (15,16;

41,42) parallelt med hverandre.

3. Antivibrasjonsfeste ifølge krav 1 eller krav 2, karakterisert ved at i det minste et element (19) av elastomert materiale er festet i forhold til støtteelementet (17) og beholderen (12) ved binding.

4. Antivibrasjonsfestet ifølge krav 1-3, karakterisert ved at orienteringen av elementet (19) av det elastomere materiale er slik at lastene påført festet i normalretningen av trykklaster resulterer i en kombinasjon av trykk- og skjærbelastning av det elastomere materialet.

5. Antivibrasjonsfeste ifølge ett eller fler av de foranstående krav, karakterisert ved at i det minste et element (19) av elastomert materiale innbefatter et lag av elastomert materiale skråstilt i forhold til normalretningen av trykklasten for festet.

6. Antivibrasjonsfeste ifølge krav 5, karakterisert ved at elementet (19) av elastomert materiale innbefatter et lag av elastomert materiale vinklet i området 10° - 50° i forhold til nevnte normalretning av trykkbelastningen.

7. Antivibrasjonsfeste ifølge krav 6, karakterisert ved at elementet (19) av elastomert materiale er vinklet i området 20° - 30° i forhold til normalretningen for trykkbelastningen.

8. Antivibrasjonsfeste ifølge ett eller fler av de foranstående krav, karakterisert ved at det er anordnet mellom nevnte mot hverandre vendte flater (15,16;41,42 ) av f luidbeholderen (12) og det stive støtteelement (17) et i hverandre lagt arrangement av et antall lag av elastomert materiale (19) og i det minste én hovedsakelig stiv plate (20).

9. Antivibrasjonsfeste ifølge ett eller fler av de foranstående krav, karakterisert ved at det innbefatter feilsikre holdeinnretninger (24,25) for å forhindre for stor relativ bevegelse mellom f luidbeholderen (12) og det stive støtteelement (17).

10. Fremgangsmåte for demping av vibrasjonsoverføring mellom en støttekonstruksjon (10) og en lastmodul (11) i et endrbart driftsmiljø, karakterisert ved at mellom støttekonstruksjonen og lastmodulen anordnes et antall antivibrasjonsfester ifølge ett eller fler av kravene 1-9, anordnet til å virke i parallell og hvor mengden av enten væsken eller gassen eller begge selektivt varieres inne i kammeret i respons til endringer av driftsomgivelsene eller driftsforholdene.