一種管路系統減振支撐裝置的製作方法

2023-10-16 21:53:34 2

本實用新型涉及管路系統的吸振和隔振裝置領域，具體涉及一種管路系統減振支撐裝置。

背景技術：

大型複雜管路系統中由於存在泵、閥門等內部激勵以及基礎或鋪板振動等外部激勵，會誘發管路結構及管內流體的振動，這些管路結構及流體的振動還會相互耦合而產生流固耦合振動，使管路系統在輸送流體的同時，還將振動能量沿管壁和管內流體傳播到管路系統的各個位置，造成管路及與之相連的其他元件和精密儀器的破壞，影響管路系統安全和管路動力系統的正常運行，嚴重時會造成巨大的經濟損失。

在隔振裝置方面，現在比較常用的隔振支撐多是隔振器、隔振墊、硫化夾環等，這類支撐一般對中高頻振動的隔振效果較好，如果管路振動的峰頻率較低，常見隔振支撐的效果較差。

而在吸振器方面，現有技術中的吸振器一般通過構造的彈簧片-質量塊構成彈簧-質量系統對振動進行吸收，達到對單頻振動吸收的效果。如圖1所示，中國專利申請號為CN201420609224.8，授權公告日為2015年3月11日的實用新型專利公開了一種可調頻動力吸振器，包括通過螺栓、螺母連接在一起的一對管道夾持件；其外部均布安裝N個開槽彈簧片；每個彈簧片槽上設置有可移動的質量塊，達到可調吸收振動頻率的功能。雖然該實用新型一定程度上解決了現有吸振器吸振頻率單一的問題，但是其只能對彈簧設置方向上、與彈簧共振頻率相近的振動有較好吸收作用，無法實現全頻段內、同時吸收和隔離各個方向上管路系統的振動的效果。

技術實現要素：

針對現有技術中存在的缺陷，本實用新型的目的在於提供一種路系統減振支撐裝置，可達到同時吸收和隔離管路系統任意方向振動的效果。

為達到以上目的，本實用新型採取的技術方案是：一種管路系統減振支撐裝置，包括：

由阻尼材料製成的支撐件，所述支撐件設有用於支撐並固定管道的通道，所述支撐件包括位於所述通道上方的上支撐件和位於所述通道下方的下支撐件，上支撐件和下支撐件通過緊固件連接；

至少一個吸振器，所述吸振器包括設於支撐件內的質量塊和至少兩根彈簧；同時，

所述支撐件內設有數量與所述吸振器數量相對應的收容腔，所述質量塊收容於所述收容腔內，兩根所述彈簧相對的連接於所述質量塊以將所述質量塊彈性保持於所述收容腔內，且所述收容腔提供所述質量塊在任意方向上振動的振動空間。

在上述技術方案的基礎上，在所述質量塊靜止時，兩根所述彈簧共線，兩根所述彈簧均一端與所述質量塊相連，另一端與所述收容腔的內壁相連，兩根所述彈簧形成一彈簧組，所述彈簧組靠近所述支撐件外表面的一端穿過所述支撐件並連接一調節所述彈簧組中彈簧剛度的調頻器。

在上述技術方案的基礎上，所述吸振器設有六根彈簧，以所述質量塊的重心位置為原點建立三維坐標系，六根所述彈簧分別位於空間中所述三維坐標系的X、Y、Z、-X、-Y、-Z方向對應的位置。

在上述技術方案的基礎上，六根所述彈簧均一端與所述質量塊相連，另一端與所述收容腔的內壁相連，六根所述彈簧在所述三維坐標系的X、Y、Z軸形成三組彈簧組，每組彈簧組均包括分別位於相應軸的正向和負向的兩根彈簧，每一彈簧組靠近所述支撐件外表面的一端穿過所述支撐件並連接一調節所述彈簧組中彈簧剛度的調頻器。

在上述技術方案的基礎上，所述支撐件上設有四個吸振器，四個所述吸振器均勻的分布於所述通道四周。

在上述技術方案的基礎上，同一吸振器中，每一根彈簧的剛度均不相同。

在上述技術方案的基礎上，所述管路系統減振支撐裝置中所有彈簧的剛度均不同。

在上述技術方案的基礎上，所述下支撐件上還連接有一設有螺栓孔的支撐架，所述支撐架與基座螺栓連接。

在上述技術方案的基礎上，所述支撐件由橡膠阻尼複合材料或金屬基阻尼複合材料製成。

與現有技術相比，本實用新型的優點在於：

(1)本實用新型中的管路系統減振支撐裝置通過阻尼材料和吸振器吸收和耗散振動，兼具了吸收管路振動和隔離管路向基礎傳遞振動兩種作用，並能在全頻帶內實現任意方向振動的吸收和隔離。

(2)本實用新型的管路系統減振支撐裝置通過調頻器對彈簧剛度的進行調節，從而在管路振動峰頻率發生偏移時可以進行適應性調整。

(3)本實用新型的管路系統減振支撐裝置分為獨立的上、下支撐件，上、下支撐件間通過緊固件連接即可緊貼管路發揮減振功能，拆裝方便。

附圖說明

圖1為一種現有技術管路系統減振裝置的結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例1中管路系統減振支撐裝置的結構示意圖；

圖3為本實用新型實施例2中管路系統減振支撐裝置的結構示意圖；

圖4為本實用新型實施例3中管路系統減振支撐裝置的結構示意圖；

圖5為本實用新型實施例2中吸振器的結構示意圖。

圖中：1-通道，2-支撐件，3-吸振器，4-調頻器，5-彈簧，6-質量塊，7-支撐架，8-螺栓孔，9-緊固件。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的實施例作進一步詳細說明。

參見圖2所示，本實用新型實施例提供一種管路系統減振支撐裝置，包括由阻尼材料製成的支撐件2，支撐件2設有用於支撐並固定管道的通道1；至少一個吸振器3，吸振器3包括設於支撐件2內的質量塊6和至少兩根彈簧5；同時，支撐件2內設有數量與所述吸振器3數量相對應的收容腔，質量塊6收容於收容腔內，兩根彈簧5相對的連接於所述質量塊6以將所述質量塊6彈性保持於所述收容腔內，且所述收容腔提供所述質量塊6在任意方向上振動的振動空間。

阻尼材料製成的支撐件2具有吸收、消耗與其相連管路的振動能量，並將未消耗的能量傳遞至吸振器3的作用；吸振器3具有吸收來自任意方向振動的作用，當管路系統停止工作時，吸振器3內的阻尼會使質量塊6趨於靜止。

本實用新型的工作原理如下：

在管路工作時，通過其外包覆的由阻尼材料製成的支撐件2吸收與其相連管路的振動能量，吸收的中、高頻振動能量大部分會在支撐件2內部耗散，未被耗散的中、低頻振動和少量的高頻振動被吸振器3吸收，吸振器3利用吸收的管路軸向和徑向的振動驅動內部的質量塊6產生振動，在振動時一方面通過彈簧5的振動耗減振動能量，另一方面吸振器3振動產生的慣性力又可反作用到管路上，從而通過吸振與隔振的聯合作用，減弱管路振動和通過支撐架向基礎的傳遞。

由於吸振器3中彈簧5和質量塊6構成的體系在任意方向傳來振動時均能進行振動並損耗傳來的振動能量，因此本實用新型設備可實現任意方向振動的吸收和隔離。

優選的，在質量塊6靜止時，可使兩根彈簧5共線設置，兩根彈簧5均一端與質量塊6相連，另一端與收容腔的內壁相連，兩根彈簧5形成一彈簧組，彈簧組靠近支撐件2外表面的一端穿過支撐件2並連接一調節彈簧組中彈簧剛度的調頻器4。

根據動力學原理，當管路振動頻率與吸振器3中彈簧5的固有振動頻率相同時減振效果最佳。設置調頻器4可以通過調整連接在質量塊6上各彈簧5的有效圈數，調整吸振器3中彈簧5的剛度，進而調節吸振器3中彈簧5的振動頻率。調頻器4的設置能夠有效避免因為失諧而惡化減振效果，進而可以適應管路振動峰頻率變化的多工況工作。

本實用新型實施例中的一種吸振器3的結構參見圖3所示，吸振器3中設有六根彈簧5，以質量塊6的重心位置為原點建立三維坐標系，六根彈簧5分別位於空間中三維坐標系的X、Y、Z、-X、-Y、-Z方向對應的位置。這樣可使無論是哪個方向傳到吸振器3的振動能量，均可被分解到三維坐標系的各個軸向，並由相應的彈簧5振動實現減振效果。

進一步的，可將六根所述彈簧5均一端與所述質量塊6相連，另一端與所述收容腔的內壁相連，六根所述彈簧5在所述三維坐標系的X、Y、Z軸形成三組彈簧組，每組彈簧組均包括分別位於相應軸的正向和負向的兩根彈簧，每一彈簧組靠近支撐件2外表面的一端穿過支撐件2並連接一調節彈簧組中彈簧剛度的調頻器4。這種結構設置可使每個調頻器4直接調節一個三維坐標系軸向上的彈簧5剛度，調整最佳吸振頻率，便於更加高效的吸收各方向的振動能量。

進一步的，可在支撐件2上設置四個吸振器3，四個所述吸振器3均勻的分布於所述管路通道1四周，可保證向管路外各方向散發出的振動能量均能得到吸收，加強了吸振效果。

可將同一吸振器3中，每一根彈簧5的剛度設置為各不相同，這樣同一吸振器3就可提供多個最佳吸收振動頻率，從而保證了在較寬的振動頻率範圍內，本實用新型減振支撐裝置均可達到較好的吸振功能。

進一步的，可將管路系統減振支撐裝置中所有彈簧5的剛度設置為均不相同，進一步增加最佳吸振頻率和吸振頻率範圍，使整個裝置達到多個頻段振動的同時高效吸收效果。

可將吸振器3設置於支撐件2阻尼材料內接近表層的位置，一方面可充分發揮支撐件2阻尼材料的吸收作用，使振動能量到達吸振器3前得到支撐件2內阻尼材料的充分吸收；另一方面可使調頻器4設置於所述支撐件2表面，便於工作人員調節吸振頻率操作。

可將本實用新型管路系統減振支撐裝置中的支撐件2製作成位於通道1上方的上支撐件和位於通道1下方的下支撐件，上支撐件和下支撐件通過緊固件9連接，這種結構設計可以在不調整管路的情況下對吸振裝置進行拆裝操作，維護更換也較簡便。

在下支撐件上還可連接一設有螺栓孔8的支撐架，將支撐架與基座螺栓連接，可在提供基座對本裝置支撐的同時，減弱管路振動和通過支撐架向基座的傳遞。

可根據不同的管路系統工作時的振動頻率和介質溫度，調整本實用新型中支撐件2使用的具體阻尼材料的材質，如在常溫條件下使用橡膠阻尼複合材料；在高溫條件下可使用金屬基阻尼複合材料等。

實施例1：

如圖2所示，一種管路系統減振支撐裝置，包括由阻尼材料製成的支撐件2，支撐件2設有用於支撐並固定管道的通道1；一個吸振器3，吸振器3包括設於支撐件2內的質量塊6和兩根彈簧5；同時，支撐件2內設有一個收容腔，質量塊6收容於收容腔內，兩根彈簧5相對的連接於所述質量塊6以將所述質量塊6彈性保持於所述收容腔內，且所述收容腔提供所述質量塊6在任意方向上振動的振動空間；在質量塊6靜止時，兩根彈簧5共線設置，兩根彈簧5均一端與質量塊6相連，另一端與收容腔的內壁相連，兩根彈簧5形成一彈簧組，彈簧組靠近支撐件2外表面的一端穿過支撐件2並連接一調節彈簧組中彈簧剛度的調頻器4；支撐件2由橡膠阻尼複合材料製成。

實施例2：

如圖3、圖5所示，本實施例中管路系統減振支撐裝置與實施例1基本相同，其區別在於：吸振器3數量為四個，四個所述吸振器均勻的分布於所述通道四周。吸振器3中設有六根彈簧5，以質量塊6的重心位置為原點建立三維坐標系，六根彈簧5分別位於空間中三維坐標系的X、Y、Z、-X、-Y、-Z方向對應的位置，六根彈簧5均一端與質量塊6相連，另一端與收容腔的內壁相連，六根彈簧5在三維坐標系的X、Y、Z軸形成三組彈簧組，每組彈簧組均包括分別位於相應軸的正向和負向的兩根彈簧5，每一彈簧組靠近支撐件2外表面的一端穿過支撐件2並連接一調節所述彈簧組中彈簧5剛度的調頻器4；同一吸振器3中，每一根彈簧5的剛度均不相同；支撐件2由橡膠阻尼複合材料製成。

實施例3：

如圖4所示，本實施例中管路系統減振支撐裝置與實施例2基本相同，其區別在於：支撐件2包括位於通道1上方的上支撐件和位於通道1下方的下支撐件；下支撐件上還連接有一設有螺栓孔8的支撐架7，支撐架7與基座螺栓連接；所有管路系統減振支撐裝置中所有彈簧的剛度均不同；支撐件2由金屬基阻尼複合材料製成。

本實用新型不局限於上述實施方式，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本實用新型的保護範圍之內。本說明書中未作詳細描述的內容屬於本領域專業技術人員公知的現有技術。