用于防止共振的装置.pdf

本发明涉及一种用于将船用发动机(3)从侧面支承在容纳该船用发动机的支承结构(2)上的液压支承装置(4)，其中该支承装置(4)包含至少一个缸(5)，所述缸具有一个通过一个单作用的、与一个力传递装置(8)相互作用的活塞(7)限定的工作腔(6)，该工作腔通过一个具有至少一个支路(10)的管路系统与一个包含偏压的液压液体的蓄能器(12)连接。

1.  一种用于防止振动系统的共振的装置，该振动系统由发动机(3)尤其是船用发动机和容纳该发动机(3)的支承结构(2)构成，该装置包括至少一个使发动机(3)与机舱(1)的侧壁连接的液压支承装置(4)，该支承装置包含至少一个缸(5)，所述缸具有一个通过一个单作用的、与一个力传递装置(8；32)相互作用的活塞(7)限定的工作腔(6)，该工作腔通过一个包含至少一个管路支路(10或16或24)的管路系统与一个包含偏压的液压液体的蓄能器(12)连接。

2.  按权利要求1所述的装置，其特征在于：在管路系统的至少一个管路支路(10或24)上设置一个流动影响装置。

3.  按前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于：在一个按流动关系与包含流动影响装置的管路支路平行的管路支路(16)上设有一个在流动方向上向工作腔(6)敞开的止回阀(17)。

4.  按前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于：该流动影响装置包含至少一个节流器(15)。

5.  按权利要求4所述的装置，其特征在于：节流器(15)构成为可调整的隔板。

6.  按前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于：该流动影响装置包含至少一个开关阀(18)，借助于该开关阀可以打开和闭锁配属的管路支路(10)。

7.  按权利要求6所述的装置，其特征在于：开关阀(18)构成为电磁的二位二通阀。

8.  按权利要求6或7所述的装置，其特征在于：开关阀(18)在发动机(3)不工作的情况下在其通流位置上。

9.  按权利要求6至8任一项所述的装置，其特征在于：开关阀(18)在发动机工作的情况下根据工作腔(6)中的压力这样操纵，使得该开关阀至少在达到一个上面的压力界限值的情况下打开，否则关闭。

10.  按权利要求9所述的装置，其特征在于：开关阀(18)在达到上面的和下面的压力界限值的情况下进入其通流位置。

11.  按前述权利要求9或10任一项所述的装置，其特征在于：工作腔(6)配有一个压力变换器(22)，该压力变换器的输出信号用于控制开关阀(18)。

12.  按前述权利要求9至11任一项所述的装置，其特征在于：开关阀(18)配有一个控制装置(20)，该控制装置具有用于压力变换器(22)以及发动机传感器并优选用于可手动操纵的调节机构(19)的输入端。

13.  按前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于：该流动影响装置包含至少一个限压阀(23)。

14.  按权利要求13所述的装置，其特征在于：在按流动关系平行于包含限压阀(23)的管路支路(24)的管路支路(10)上设置一个开关阀(18)。

15.  按权利要求14所述的装置，其特征在于：开关阀(18)在发动机(3)不工作的情况下在其通流位置上并且在发动机(3)工作的情况下在其闭锁位置上。

16.  按权利要求13至15任一项所述的装置，其特征在于：在流动方向上向蓄能器(12)的方向在限压阀(23)后面配有一个安全阀(25)，该安全阀的打开压力位于在蓄能器(12)的压力与限压阀(23)的打开压力之间的范围内。

17.  按前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于：蓄能器(12)的压力为6至8bar，优选7bar。

18.  按权利要求13至17任一项所述的装置，其特征在于：限压阀(23)调节到35至55bar的压力，优选40bar。

19.  按权利要求16至18任一项所述的装置，其特征在于：安全阀(25)调节到20至30bar的压力，优选25bar。
20按前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于：蓄能器(12)包含膜片(13)，该膜片将配属于液压液体的腔室(12a)与加载压缩空气的腔室(12b)分开。

21.  按前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于：缸(5)在与工作腔(6)对置的那一侧设有一个对灰尘密封的封闭件(39)。

22.  按前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于：设有一个包含蓄能器(12)与缸(5)之间的流动连接的块(27)，该块安装在缸(5)上并且在该块上设置蓄能器(12)。

23.  按前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于：力传递装置(8；32)与活塞(7)和/或一个与活塞(7)对置的具有摆动自由度的支承头(9)相互作用。

24.  按权利要求23所述的装置，其特征在于：活塞(7)具有一个球形结构的圆周面(35)。

25.  按权利要求23所述的装置，其特征在于：力传递装置(32)具有一个支承杆，该支承杆在至少一个端部上借助于球形铰链(33、34)与活塞(7)和/或支承头(9)相互作用。

26.  按权利要求25所述的装置，其特征在于：活塞(7)和/或支承头(9)设有一个安装的、配属于球头(33)的球形帽(34a)。

27.  按权利要求25所述的装置，其特征在于：活塞(7)和/或支承头(9)设有一个配属于球头(33)的、成型的球形帽(34a)。

28.  按前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于：缸(5)和与之对置的支承头(9)设有固定凸缘(30、31)。

29.  按前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于：力传递装置(8；32；37)的长度是可调整的。

30.  按前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于：缸(5)和支承头(9)为了装配可以通过可取下的支承条(28)相互连接。

用于防止共振的装置
技术领域
本发明涉及一种用于防止振动系统共振的装置，该振动系统由发动机尤其是船用发动机和容纳该发动机的舱结构构成。
背景技术
在发动机中在活塞的死点位置之外产生横向于缸轴线指向的力，所述力在十字头发动机中通过十字头传递到十字头轴承上并且因此导致作用到机架上的力矩即所谓的导向力矩。所述力矩随着活塞频率改变。为了在此避免包含发动机和机舱即支承发动机的舱结构的振动系统的共振，发动机在其上面的区域内通过侧面的支承装置相对于机舱的相应相邻的侧壁进行支承。通过支承装置所述的振动系统的固定频率这样提高，使得该固定频率远离导向力矩的频率。
在实践中已经采用机械的支承装置和液压的支承装置。机械的支承装置构成一个摩擦锁合的连接。已知的液压的支承装置包含一个具有通过一个双作用活塞相互分开的两个工作腔的缸，所述工作腔通过一个节流装置相互连通，其中一个工作腔与可通过泵施加液压液体的进流支路连接并且另一个工作腔与包含所述泵的供给装置的回流支路连接。虽然这种类型的结构相对于机械的支承装置在支承装置的给定的可运动性之内允许支承力的相对精确的调整，但是相对于机械结构是相对昂贵和易受干扰的。另一方面在机械的结构中在支承装置的给定的可运动性之内支承力的保持恒定是不可能的，因此在此首先要克服粘附摩擦并且接着只还要克服明显较小的滑动摩擦。
发明内容
由此出发本发明的目的是实现一种上述类型的装置，该装置结构简单并且没有泵也行并且然而在支承装置的可运动性之内允许支承力的保持恒定。
该目的通过权利要求1的特征解决。
因此建议一种用于防止振动系统共振的装置，该振动系统由发动机尤其是船用发动机和容纳该发动机的舱结构构成。该振动系统具有至少一个使发动机与机舱的侧壁连接的液压的支承装置，该支承装置包含至少一个具有一个工作腔的缸，该工作腔通过一个单作用的、与传递装置相互作用的活塞限定，该工作腔在包含至少一个管路支路的管路系统的情况下与一个包含偏压的液压液体的蓄能器连接。
通过仅设置一个工作腔，该工作腔通过一个单作用的活塞限定，不仅减少必要的密封的数量，而且按有利的方式也得到质量较小的结构，这允许短的反应时间以及压力的容易的可计量性。同时该单作用结构也允许使用作为蓄压器的蓄能器，使得没有泵也行。然而按有利的方式保证，在工作腔变小的情况下在工作腔中的压力也可基本上保持恒定。直到达到期望的可预定的压力，按本发明的支承装置相应地起刚性支承臂的作用，该支承臂在达到该压力的情况下缩短，其中该压力和由此获得的反力基本上保持恒定。因此通过按本发明的组合避免了开头描述的已知结构的缺点并且保留其优点。
有利的结构和上位措施的适宜的进一步拓展在从属权利要求中说明。
这样可以在管路系统的至少一个支路上有利地设置一个流动影响装置。该措施允许实现每个期望的功能特性。
一种进一步适宜的措施可以在于，在一个管路支路上设置一个在流动方向上向工作腔打开的止回阀，该管路支路按流动关系平行于包含流动影响装置的管路支路。因此实现，可借助于流动影响装置实现的功能特性仅在一个方向上起作用并且在另一个方向上流动可以通过止回阀。
按一种尤其简单的结构，流动影响装置可以构成为节流器，优选构成为可调整的节流器。
按另一种结构，流动影响装置可以构成为优选通过二位二通阀构成的开关阀，配属的管路支路借助于该开关阀可以有选择地打开和闭锁。在打开管路支路的情况下，工作腔用蓄能器的压力加载。在关闭管路支路的情况下实际上产生一个刚性的支承臂。
在此适宜地工作腔可以配有一个压力转换器，该压力转换器的输出信号用来控制开关阀。因此按有利的方式可能的是，这样控制开关阀，使得在达到上面的和/或下面的界限值时该开关阀打开。
一种进一步有利的结构可以在于，流动影响装置构成为限压阀。在此期望的压力界限值可以按有利的方式已经在阀上调整。
在此可以有利地在一个管路支路中设置一个开关阀，该管路支路按流动关系平行于包含限压阀的管路支路，配属的管路支路借助于该开关阀可以有选择地打开和闭锁。当开关阀处于通流位置时，工作腔与蓄能器直接连接。因此工作腔的卸载可以直到达到蓄能器的压力，该压力在这种情况下可以是较小的，因此密封装置不会损伤并且可避免泄漏。适宜地在发动机不工作的情况下开关阀打开并且在发动机工作的情况下关闭，因此在发动机工作的情况下实现限压阀的启动。
一种进一步适宜的措施可以在于，沿流动路径向蓄能器方向在限压装置之后设置一个安全阀，该安全阀在这样的压力时打开，该压力位于可在限压装置上调整的压力与在蓄能器中设置的压力之间。该措施得到提高的安全性。
有利地可设置一个包含管路系统以及配属于该管路系统的阀装置的阀块，该阀块在缸上安装并且在该阀块上设置蓄能器。因此按有利的方式得到一个可预装配的结构单元，该结构单元可容易地安装。
一种进一步适宜的措施可以在于，力传递装置连接于活塞和/或与活塞对置的具有摆动自由度的支承头。因此活塞的密封结构也不损伤。
该期望的摆动自由度可通过球铰链实现。
其他有利的结构和上位措施的适宜的进一步拓展在其余的从属权利要求中说明并且可以从下面借助于附图对实施例的说明中详细得出。
附图说明
下面描述的附图中：
图1  侧面支承的船用发动机的正视图；
图2  设有节流器的支承装置的方框图；
图3  设有可与压力有关地操纵的开关阀的支承装置的方框图；
图4  设有限压阀的支承装置的方框图；
图5  设有球铰链的支承装置的剖视图；
图6  与图5不同的、具有成型在活塞上的球形帽的实施形式；
图7  具有在圆周侧为球形的活塞的实施形式。
具体实施方式
图1显示一个安装在由支承结构2表示的船的机舱1内的、作为船用的驱动机械的发动机3。优选涉及以十字头结构方式的两冲程大型柴油机。这种发动机的结构和工作方式是本身已知的。
发动机3在其上面的区域内即在其上面通道的区域内是侧面支承的。因此设置至少一个在机舱1的侧壁的支承结构与面向侧壁的发动机霉件即废气涡轮增压器的排放通道之间安装的支承装置4。适宜地可以在发动机3的长度上设置多个这样的支承装置4。同样在发动机3两侧设有反向的支承装置4。
支承装置4构成为单作用的、液压的支承装置。最好由图2可见，该支承装置包含至少一个具有可加载液压液体的工作腔6的缸5，该工作腔由一个单作用的活塞7限定，该活塞与一个力传递装置(在此以固定设置的活塞杆8的形式)相互作用，该力传递装置另一方面与在图2中仅用虚线表示的支承头9相互作用。工作腔6通过一个包含至少一个管路支线10的管路系统与一个蓄能器12连接。该管路系统设有一个适宜地通过止回阀保险的接管11，液压液体可通过该接管注入。蓄能器12构成一个蓄压器，该蓄压器通过膜片13划分成两个腔室12a、12b，其中腔室12a配属于液压液体并且与管路系统连接，另一腔室12b可加载压缩空气，该压缩空气产生液压液体的期望的压力。因此蓄能器12具有一个空气入口14，压缩空气管路可连接到其上。在蓄能器12并且与此相应地也在管路系统并且在工作腔6中的压力适宜地为6-8 bar，优选7bar。
在工作时，工作腔6、管路系统10和蓄能器12的腔室12a用偏压的压力即用在蓄能器12的腔室12b中施加的液压液体的压力进行填充。当工作腔6由于发动机3相对于支承结构相应地移动而变小时，即当在图2的视图中活塞7向左运动时，液压液体从工作腔6中被排挤出。该排挤出的液体容纳在蓄能器12的腔室12a，该腔室由于膜片13的可变形性而变大，因此压力基本上保持恒定。当工作腔6由于发动机3的相应运动而变大时，偏压的液压液体从腔室12a流入到工作腔6。在工作腔6与蓄能器12之间的流动连接即管路支路10有利地配有一个流动影响装置。该流动影响装置按图2的实施形式构成为节流器15。节流器15适宜地构成为可调整的隔板。但是也可以考虑，管路支路10本身构成为具有恒定的横截面的节流器。
节流器15可以适宜地配有旁路。由图2可见，为此管路系统包含一个按流动关系平行于包含节流器15的管路支路10地连接的另一管路支路16。在该管路支路16中设有一个在流动方向上向工作腔6敞开的止回阀17。因此实现：仅在工作腔6变小的情况下，节流在工作腔6与蓄能器12之间的流动。在工作腔6变大的情况下，节流器15通过管路支路16被避开，因此不进行节流。
具有旁路的结构主要应用在发动机3配有两侧反向的支承装置的情况下。在最简单的情况下，通过仅单侧支承的发动机可取消旁路。
按图3的实施形式基本上通过流动影响装置的类型与在图2中描述的结构不同。因此下面仅描述该区别，其中对于保持相同的部分采用相同的附图标记。
在按图3的实施形式的情况下，流动影响装置构成为设置在管路支路10上的开关阀18。使工作腔6与蓄能器12相互连接的管路支路10借助于该开关阀是可打开和可闭锁的。开关阀18适宜地构成为以二位二通阀的形式的电磁滑阀。开关阀18可手动地或自动地操纵。在此设有一个调节装置19，开关阀18借助于该调节装置可以有选择地设置到闭锁位置或通流位置或者转换到自动操纵。为了实现在液压系统中的压力的容易的视觉控制，在连接蓄能器12与工作腔6的管路系统上设有一个可读压力表26，这主要是在手动控制的情况下是适宜的。
自动操纵根据发动机是否工作或不工作并且同时根据工作腔6中以及与之连通的管路中的压力进行。为了实现这样的控制设有一个控制装置20，该控制装置包含一个用于从未详细描述的发动机传感器来的、通过信号线21表示的信号的输入端以及另一个用于从压力变换器22来的信号的输入端。借助于该压力变换器测量在工作腔6或与之连通的管路系统中的压力并且转换成电信号，该电信号输送给控制装置20。
其中控制装置20是这样构成的，使得在发动机不工作的情况下开关阀18在其通流位置上，因此工作腔6仅被蓄能器的压力加载，密封等卸载。在发动机工作的情况下，开关阀18根据借助于压力变换器22测量的压力这样操纵，使得在达到上面的和/或下面的压力界限值的情况下该开关阀设置到其通流位置，否则设置在其闭锁位置。只要开关阀18在闭锁位置上，活塞7实际上不能运动，使得整个结构如一个刚性的支承起作用。在打开的状态下，实际上存在一个在工作腔6与蓄能器12的腔室12a之间的直接的连接。
在描述的实施例中，开关阀18配有一个由平行的具有止回阀17的管路支路16构成的旁路，关闭的止回阀18在工作腔变大的情况下通过该旁路被绕流，因此工作腔6加载液压液体。因此在这样的情况下控制装置20这样构成，使得仅在超过上面的压力界限值的情况下开关阀18进入其打开位置。
但是也可以考虑，控制系统20这样构成，使得在达到上面的和下面的压力界限值的情况下开关阀18打开。在这样的情况下可以放弃旁路。
在图4描述的实施形式的情况下，流动影响装置构成为限压阀23，该限压阀设置在管路系统的管路支路24中，该管路支路24按流动关系平行于包含止回阀17的管路支路16地连接，该管路系统构成在蓄能器12与工作腔6之间的流动连接。限压阀23在可调整的压力的情况下打开，否则关闭。适宜地限压阀23可以这样调整，使得其打开压力位于35-55bar之间的范围内，优选为40bar。在工作腔6变大的情况下，可通过作为旁路起作用的管路支路16进行流动。在工作腔6变小的情况下，当在工作腔6中的压力超过在限压阀23上调整的压力时，由管路支路24构成的流动路径才打开。在所述调整的压力以下活塞7不运动，使得实际上得到一个刚性的支承。
在按图4描述的实施例中，限压阀23配有一个以包含开关阀18的管路支路10的形式的第二旁路。在此开关阀18又根据发动机是否工作或不工作进行操纵而且在此这样进行操纵，使得只要发动机不工作，开关阀在通流位置，并且当发动机工作时，开关阀18在关闭位置。为此开关阀18借助于发动机传感器控制，如由信号线21a表示的。只要开关阀18在其通流位置，工作腔6与蓄能器12的腔室12a直接地连接，因此在发动机3不工作的情况下，在活塞7的区域中的密封可以卸载。当在发动机工作的情况下即开关阀18处于其关闭位置的情况下工作腔6变大时，由具有止回阀17的管路支路16构成的旁路在当前的实施例中才使用。
在按图4描述的实施例中，沿流动路径向蓄能器12的方向在限压阀23之后配有一个安全阀25，该安全阀25的打开压力适宜地位于在蓄能器12的压力与限压阀23的打开压力之间的范围内。适宜地安全阀25的打开压力位于在20与30bar之间的范围内，优选为25bar。
对于所有实施形式，注入液压系统中的液体量这样测量，使得活塞7在沿工作腔6变小的方向上进行加载的情况下实现一定的行程。经验显示，50mm的行程就足够了，如在图2至图4中由s表示的。在各种情况下，在工作腔6变大的情况下，从蓄能器12排出的液压液体输入该工作腔。在工作腔变小的情况下，液压液体挤回到蓄能器12，其中这在按图2的实施形式的情况下克服蓄能器12的压力和节流器15的流动阻力进行。在按图3和4的实施形式的情况下，直到到达预定的压力时没有液压液体排挤出工作腔6，因此在一定程度上实际上得到一个刚性的支承。之后克服在蓄能器12中的压力和管路系统的流动阻力进行排挤。必要时，也可以附加地设置一个节流器或者管路系统构成这样的节流器。
为了安装在蓄能器12与缸5之间设置的管路系统连同与之相配的阀装置，可以设有一个在图1中可见并且在图2至4中仅表示的阀块27。该阀块安装在缸5上并且在阀块上设置蓄能器12。这样构成的结构单元可以按最简单的方式操纵和装配，如由图1可见。
如由图5可见，为了输送和装配，包括支承头9在内的整个结构单元可以设有可取下的支承条28，该支承条设有支承环29。在进行装配以后，当然需要取下支承条28。为了在发动机3或机舱1的侧壁上固定所述的结构单元，如图5另外所示，缸5和支承头9设有合适的凸缘30、31。通常适宜地这样进行装配，使得缸5固定在机舱1的侧壁上并且使得支承头9固定在发动机3上，如也在图1中表示的。
在容纳在缸5中的活塞7与支承头9之间设有一个力传递装置。该力传递装置在图2至4中构成为固定的活塞杆8。也可考虑将力传递装置构成为具有在活塞7上或在支承头9上摩擦锁合的接头的杆。在按图5的实施形式的情况下，力传递装置构成为铰接的支承杆32，该支承杆在两侧即在活塞侧和支承头侧通过一个球形铰链支承。为此该支承杆32在其两端区域中设有球段型的球头33，该球头分别配有一个在活塞侧或在支承头侧设置的球形帽34。这得到一个摆动支承，该摆动支承给予支承杆32如此多的摆动自由度，使得由于舱结构2的变形产生的移位可以得到补偿。
在按图5的实施形式的情况下，球形帽34安装在活塞7或支承头9的一个配属的中央的盲孔上。这允许使用不同于活塞7或支承头9材料的材料来构成球形帽34，这可期望实现良好的滑动特性。但是在简单的情况下也可考虑，设有一个在活塞7上成型的、在中央的盲孔的内端部上设置的球形帽34a，如在图6中表示的。对于支承头9同样如此。
为了实现支承装置的期望的摆动自由度，在图7中显示了一个特别简单的实施形式。为此活塞7具有一个球形的圆周面35，使得活塞7连同固定于其上的活塞杆8可以实现摆动运动。适宜地在此活塞至少部分地即至少在其圆周区域内由橡胶弹性的材料构成。因此活塞7可以相对于缸5的配属的孔具有一定的过盈。在此活塞7在导入到配属的孔内的情况下被略微压缩并且然后在摆动运动的情况下可以膨胀并且这样保持工作腔6的密封。
力传递装置如活塞杆8或支承杆32适宜地两部分地构成，其中两部分是在相对的螺纹啮合中的，如在图5中借助于支承杆32表示的。在此两部份的支承杆32的一部分具有螺纹销，该螺纹销嵌入到对置的部分的配属的螺纹孔中。该螺纹啮合允许调整支承杆32的有效长度。该调整的长度借助于螺母36固定。
缸5可以在其从工作腔6远离的背面的区域内打开。但是适宜地缸5的背面是对灰尘密封地封闭的，为了防止污染单作用活塞的密封面。在图5显示的实施例的情况下，为此设有一个一方面固定在缸5的背面的端面上并且另一方面固定在活塞7的背面上的波纹管39。
附图虽然包含多个实施例，但是本发明不限于此，在不同附图中描述的措施也可组合地设置。