JP4885656B2

JP4885656B2 - バーティカルダイナミックダンパ

Info

Publication number: JP4885656B2
Application number: JP2006233392A
Authority: JP
Inventors: 修平梶原
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Co Ltd
Priority date: 2006-08-30
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2026-08-30
Also published as: JP2008057379A

Description

本発明は、発電プラント用のディーゼル機関に設けた点検用プラットホームの上下方向の振動を抑制するバーティカルダイナミックダンパに関する。

近年、燃費が安く、かつ、保守が容易なことから、例えば、定格回転数が１００〜２００ｒｐｍ、出力数が数千ｋＷ〜５万ｋＷ程度の低速２サイクルディーゼル機関を用いた発電プラントが注目されている。この種の大型のディーゼル発電機関は、点検や検査のために人がディーゼル機関の上部に登る必要があるので、ディーゼル機関の真横にグレーティングを敷いた点検用のプラットホームを設けている。しかし、ディーゼル機関の振動に同調して点検用のプラットホームが上下に振動するので、プラットホームの溶接部に疲労が原因と思われる亀裂が発生している。

大型の低速ディーゼル機関の防振方法としては、シリンダの着火順序を変更したり、或いは、各種ダンパを適用することが検討されている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、シリンダの着火順序を変更するには、その検討にかなりの時間を要するばかりでなく、適切な着火順序を見出せない場合もある。また、特許文献１に記載されているダンパは、減衰用に振り子運動式のウエイトを採用しているので、横揺れに対しては有効であるが、縦揺れに対しては不適であった。

また、小型のダイナミックダンパについては、自動車用動力伝達系、橋梁構造物などに適用されているが、課題が多い。例えば、特許文献２のダイナミックダンパは、コンパクトであるが、ケーシング内に粘性体を収容しているので、液洩れの心配がある。また、特許文献３の制振ダンパ装置は、固有振動数を変えるため、部材の間隔を変えることができると記述されているが、粘弾性体を含め、どのようにダンパを構成するのか明示されていない。更に、特許文献４のダイナミックダンパの製造方法は、固有振動数を調整するために、アウターパイプ（ケーシング）を変更することが述べられているが、発電用機関などでは、取り付け個所が制限されているので、外形寸法が変化（特に、大きくなる。）することは好ましくない。
特開平５−１８７３１４号公報実開平６−４４４５号公報特開２００３−２８２３７号公報特開２００４−１５０５４４号公報

本発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、その目的とするところは、定格運転用のディーゼル機関に設けた点検用プラットホーム、或いは、点検用プラットホームと同様に、上下に振動する構造物の振動を抑制するバーティカルダイナミックダンパを提供することにある。

このような課題を解決するため、請求項１に係る発明は、内燃機関に設けた点検用プラットホームの上下振動を抑制するバーティカルダイナミックダンパであって、筒状のケースと、該ケース内に設けたガイドバーと、該ガイドバーに摺動自在に設けた振動抑制用ウエイトと、該振動抑制用ウエイトの両側に配置したコイル状のスプリングと、前記ケースの両端に嵌合し、かつ、前記ガイドバーを前記ケースの軸心部に支持する一対のガイドバー支持体によりダンパ本体を形成したバーティカルダイナミックダンパにおいて、前記ケースの下端部に嵌合させたガイドバー支持体に連結部を設けると共に、前記連結部に装着したベース部を介して前記ダンパ本体を前記点検用プラットホーム上に立設させ、かつ、前記振動抑制用ウエイトに、該振動抑制用ウエイトの半径方向に突設するメジャリングピンを設け、更に、前記ケースの横腹に前記メジャリングピンの往復運動を許容する長穴を設けたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、内燃機関に設けた点検用プラットホームの上下振動を抑制するバーティカルダイナミックダンパであって、筒状のケースと、該ケース内に設けたガイドバーと、該ガイドバーに摺動自在に設けた振動抑制用ウエイトと、該振動抑制用ウエイトの両側に配置したコイル状のスプリングと、前記ケースの両端に嵌合し、かつ、前記ガイドバーを前記ケースの軸心部に支持する一対のガイドバー支持体によりダンパ本体を形成したバーティカルダイナミックダンパにおいて、前記ダンパ本体を、該ダンパ本体の側面に設けたリブ及びブラケットを介して前記点検用プラットホームを構成している支持枠の縦部材に縦向きに装着したことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、前記ダンパ本体の直径を点検用プラットホームを構成している枠体の幅程度、ダンパ本体の長さをダンパ本体の直径の５〜６倍程度に設定することを特徴とする。

請求項１に記載の発明は、内燃機関に設けた点検用プラットホームの上下振動を抑制するバーティカルダイナミックダンパであって、筒状のケースと、該ケース内に設けたガイドバーと、該ガイドバーに摺動自在に設けた振動抑制用ウエイトと、該振動抑制用ウエイトの両側に配置したコイル状のスプリングと、前記ケースの両端に嵌合し、かつ、前記ガイドバーを前記ケースの軸心部に支持する一対のガイドバー支持体によりダンパ本体を形成し、かつ、前記ガイドバー支持体の一方に連結部を設けると共に、前記連結部に装着したベース部によって前記ダンパ本体を前記点検用プラットホーム上に立設させるので、定格運転用のディーゼル機関に設けた点検用プラットホームが上下に振動すると、その振動がスプリングを介してダンパ本体の振動抑制用ウエイトに伝達され、振動抑制用ウエイトが上下に振動するが、点検用プラットホームの振動と振動抑制用ウエイトの振動との間に時間差が生じるため、お互いの振動が相殺され、点検用プラットホームの上下振動が抑制される。また、このバーティカルダイナミックダンパは、配管用の鋼管を用いて筒形のケースをて形成するため、容易に、かつ、安価に製造することができる。

請求項２に記載の発明は、ガイドバー支持体とスプリングとの間に固有振動数調整用のウエイトを配したので、固有振動数調整用ウエイトを振動抑制用ウエイトの個所に移行させてダンパの固有振動数を調整してもダンパ本体の形状寸法が不変である。従って、ダンパの固有振動数を調整する都度、スプリングの寸法を変える必要がないので、スプリング等の部品点数を軽減することができる。

請求項３に記載の発明は、振動抑制用ウエイトに、該ウエイトの半径方向に突設したメジャリングピンを設けると共に、ケースの横腹にメジャリングピンの往復運動を許容する長穴を設けたので、振動抑制用ウエイトの稼働状態を外部から目視することが可能である。

請求項４に記載の発明は、内燃機関に設けた点検用プラットホームの上下振動を抑制するバーティカルダイナミックダンパであって、筒状のケースと、該ケース内に設けたガイドバーと、該ガイドバーに摺動自在に設けた振動抑制用ウエイトと、該振動抑制用ウエイトの両側に配したコイル状のスプリングと、前記ケースの両端に嵌合され、かつ、前記ガイドバーを前記ケースの軸心部に支持する一対のガイドバー支持体によりダンパ本体を形成し、かつ、前記ダンパ本体の側面にリブを介してブラケットを設け、該ブラケットと点検用プラットホームを構成している支持枠の縦部材とをボルト又は溶接により結合するので、点検用プラットホームと共に、点検用プラットホームを構成している枠体が上下に振動すると、その振動がスプリングを介してダンパ本体の振動抑制用ウエイトに伝達され、振動抑制用ウエイトが上下に振動するが、点検用プラットホームを構成している支持枠の上下振動と振動抑制用ウエイトの上下振動との間に時間差が生じるため、お互いの振動が相殺され、点検用プラットホームと点検用プラットホームを構成している支持枠との上下振動が抑制される。また、このバーティカルダイナミックダンパは、配管用の鋼管を用いて筒形のケースをて形成するため、容易に、かつ、安価に製造することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
（１）実施形態１
図１において、符号１００は、発電プラント用の大型低速２サイクルディーゼル機関（例えば、定格回転数が１００〜２００ｒｐｍ、出力数が数千ｋＷ〜５万ｋＷ程度）であり、その上段及び中段にグレーティング（図示せず）を敷いた点検用プラットホーム１１０を設けている。これらの点検用プラットホーム１１０は、上下振動の大きな個所、例えば、点検用プラットホーム１１０の端部にバーティカルダイナミックダンパ（以下、単にダンパと言う。）１を立設させている。

ダンパ１は、図２に示すように、縦長の構造であり、ダンパ本体１０が円筒状のケース１２と、ケース１２内に設けたガイドバー１３と、ガイドバー１３に摺動自在に設けた振動抑制用ウエイト１４と、振動抑制用ウエイト１４の両側に配置したコイル状のスプリング１５，１６と、ケース１２の両端に嵌合し、かつ、ガイドバー１３をケース１２の軸心部に支持する一対のガイドバー支持体１７，１８により形成されている。そして、下方のガイドバー支持体１８に設けた円筒状の連結部１９にベース部１１を螺着させている。

ガイドバー支持体１７，１８は、夫々、キャップ状に形成され、ケース１２の上端及び下端に嵌合されている。ケース１２の下端に嵌合されたガイドバー支持体１８は、その端面に円筒状の連結部１９を有している。その上、円筒状の連結部１９の内周面に設けた雌ねじ部２０にベース部１１を螺着させている。他方、ベース部１１は、雄ねじ部２１を有する筒部２２と、筒部２２に固定された正方形の基板２３（図３参照）により形成され、基板２３の四隅には、ボルト穴２４が設けられている。

ガイドバー１３は、上下のガイドバー支持体１７，１８の軸心部に設けた貫通孔２５を貫通し、その両端に設けたねじ部２６に締め付け用のナット２７を螺合させている。また、上記コイルスプリング１５，１６の両端は、それぞれ、一対のスプリング受け２８によって支持されている。このスプリング受け２８は、横断面凸形であり、その軸心部に貫通孔２９を有している。

ダンパ１は、振動抑制用ウエイト１４と、その上方及び下方に設けた一対のコイルスプリング１５，１６によって振動系を構成するようになっている。そして、この振動系の系外、即ち、上端のガイドバー支持体１７と最上段のスプリング受け２８との間、及び下端のガイドバー支持体１８と最下段のスプリング受け２８との間に重量の異なる数種類の固有振動数調整用ウエイト３０，３１を待機させている。

例えば、比較的軽量（例えば、０．５〜０．６ｋｇ程度）の複数（例えば、２枚）の固有振動数調整用ウエイト３０の間に、それより軽量（例えば、０．０５０〜０．０６０ｋｇ程度）の複数（例えば、５枚程度）の固有振動数調整用ウエイト３１を待機させている。なお、ダンパの規模にもよるが、振動抑制用ウエイト１４の重量は、例えば、１．９〜２．０ｋｇ程度、内端のスプリング受け２８の重量は、例えば、０．９〜１．０ｋｇ程度である。

また、振動抑制用ウエイト１４は、軸心部に設けた貫通孔３２の壁面に給油が不要なリニアブッシュ３３を設けている。また、振動抑制用ウエイト１４及び内端のスプリング受け２８の振動ストロークとしては、Ｓ及びＳ’を想定している。

更に、上記ダンパ１は、図４〜図６に示すように、振動抑制用ウエイト１４に、その半径方向に突出するメジャリングピン３４を設けると共に、ケース１２及び当該ケース１２に設けたガイド板３５にメジャリングピン突出用の長穴３６を設けている。尚、メジャリングピン３４は、ガイド板３５に相当する個所にミニチュアベアリング３７を備え、往復運動が円滑になるようにしている。また、符号３８は、ガイド板３５に摺動自在に設けたスライド板であり、メジャリングピン３４の往復運動に追従するようにしている。

ここで、振動モデルを考えた場合、上記ダンパ１の固有振動数ｆは、次式で表すことができる。
すなわち、
ｆ ∝ √（Ｋ／Ｍ）＝√（ｋ／ｍ）
なお、
Ｍ：点検用プラットホームに相当する質量
Ｋ：点検用プラットホームのばね定数
ｍ：バーティカルダイナミックダンパの振動系に相当する質量
ｋ：バーティカルダイナミックダンパの振動系に相当するばね定数
である。

従って、本発明によれば、ダンパの振動系を構成しているウエイトの重量を増減することによって当該ダンパの固有振動数ｆを容易に変更することが可能である。なお、この発明によれば、振動系のウエイトの重量を増減するだけであるから、ダンパ自体の寸法は不変である。

ここで、振動系のウエイトの重量増加は、図７に示すように、上部ガイドバー支持体１７と最上段のスプリング受け２８との間に待機していた固有振動数調整用ウエイト３０，３１を振動抑制用ウエイト１４に隣接する位置に移行することによって達成される。

他方、振動系のウエイトの重量低減は、振動抑制用ウエイト１４に隣接していた固有振動数調整用ウエイト３０及び／又は３１を上部ガイドバー支持体１７と最上段のスプリング受け２８との間、或いは下部ガイドバー支持体１８と最下段のスプリング受け２８との間に移行させることによって達成される。

次に、上記ダンパの作用について説明する。
図１に示すように、ディーゼル機関１００の上段及び中段に設けた点検用プラットホーム１１０の端部にダンパ１を立設させた場合、ディーゼル機関１００が稼働して点検用プラットホーム１１０が上下に振動すると、点検用プラットホーム１１０と一緒に点検用プラットホーム１１０の端部に立設したダンパ１が上下に振動する。

ダンパ１が上下に振動すると、上下のコイルスプリング１７，１８を介して振動抑制用ウエイト１４が上下に振動するようになるが、点検用プラットホーム１１０の上下運動と振動抑制用ウエイト１４の上下運動との間には時間差があるため、点検用プラットホーム１１０の上下振動と振動抑制用ウエイト１４の上下振動とが相殺され、ディーゼル機関１００に設けた点検用プラットホーム１１０の上下方向の振動が低減される。

以上の説明では、固有振動数調整用ウエイト３０，３１を、上部のスプリング１５と上部のガイドバー支持体１７との間及び下部のスプリング１６と下部のガイドバー支持体１８との間の双方に配置した場合について説明したが、固有振動数調整用ウエイト３０，３１は、上部のスプリング１５と上部のガイドバー支持体１７との間、或いは下部のスプリング１６と下部のガイドバー支持体１８との間のいずれか一方に配置しても同様の効果を得ることができる。

（２）実施形態２
実施形態１では、ダンパ１を点検用プラットフォーム１１０上に立設させた場合について説明したが、例えば、図１に示すように、ダンパ本体１０を点検用プラットホーム１１０を支持している支持枠１２０の縦部材１２１の側面に取り付けても同様の効果を期待することができる。

即ち、図８に示すように、ダンパ本体１０の側面にリブ１２２を介してブラケット１２３を設ける一方、点検用プラットホーム１１０を支持している支持枠１２０の縦部材１２１の側面に溶接されている固定板１２４に支持板１２５をボルト止めし、この支持板１２５に前記ブラケット１２３をボルト１２６によって固定する。その他の構造については、同じ部品に同じ符号を付して詳しい説明については省略する。

尚、ダンパ本体１０の直径を点検用プラットホーム１１０を構成している支持枠１２０の縦部材１２１の幅程度、ダンパ本体１０の長さをダンパ本体１０の直径の５〜６倍程度に設定する。

本発明に係るダイナミックダンパを設置したディーゼル機関の正面図である。本発明に係るダイナミックダンパの縦断面図である。本発明に係るダイナミックダンパの底面図である。本発明に係るダイナミックダンパの要部拡大断面図である。図４のＸ−Ｘ断面図である。図４の矢印Ｙ方向の矢視図である。本発明に係るダイナミックダンパの固定振動数の調整説明図である。図１のＺ−Ｚ断面図である。

符号の説明

１バーティカルダイナミックダンパ
１０ダンパ本体
１１ベース部
１２ケース
１３ガイドバー
１４振動抑制用ウエイト
１５，１６スプリング
１７，１８ガイドバー支持体
１９連結部
１００内燃機関
１１０点検用プラットホーム

Claims

内燃機関に設けた点検用プラットホームの上下振動を抑制するバーティカルダイナミックダンパであって、筒状のケースと、該ケース内に設けたガイドバーと、該ガイドバーに摺動自在に設けた振動抑制用ウエイトと、該振動抑制用ウエイトの両側に配置したコイル状のスプリングと、前記ケースの両端に嵌合し、かつ、前記ガイドバーを前記ケースの軸心部に支持する一対のガイドバー支持体によりダンパ本体を形成したバーティカルダイナミックダンパにおいて、前記ケースの下端部に嵌合させたガイドバー支持体に連結部を設けると共に、前記連結部に装着したベース部を介して前記ダンパ本体を前記点検用プラットホーム上に立設させ、かつ、前記振動抑制用ウエイトに、該振動抑制用ウエイトの半径方向に突設するメジャリングピンを設け、更に、前記ケースの横腹に前記メジャリングピンの往復運動を許容する長穴を設けたことを特徴とするバーティカルダイナミックダンパ。
内燃機関に設けた点検用プラットホームの上下振動を抑制するバーティカルダイナミックダンパであって、筒状のケースと、該ケース内に設けたガイドバーと、該ガイドバーに摺動自在に設けた振動抑制用ウエイトと、該振動抑制用ウエイトの両側に配置したコイル状のスプリングと、前記ケースの両端に嵌合し、かつ、前記ガイドバーを前記ケースの軸心部に支持する一対のガイドバー支持体によりダンパ本体を形成したバーティカルダイナミックダンパにおいて、前記ダンパ本体を、該ダンパ本体の側面に設けたリブ及びブラケットを介して前記点検用プラットホームを構成している支持枠の縦部材に縦向きに装着したことを特徴とするバーティカルダイナミックダンパ。
前記ダンパ本体の直径を点検用プラットホームを構成している支持枠の縦部材の幅とし、ダンパ本体の長さをダンパ本体の直径の５〜６倍に設定することを特徴とする請求項２記載のバーティカルダイナミックダンパ。