CN102712354A - 船只的旋转***的减振方法、装置、及*** - Google Patents
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Abstract
一种货运船(100)之类船只的旋转***(120,130,140)的减振方法,包括使得所述旋转***(120,130,140)平衡,其特征在于设置包括腔室(310~312)的旋转件(300,302~306),所述腔室的转动中心位于所述旋转件(300,302~306)的旋转轴线上,所述腔室包括圆周平衡区域(320),且由触变平衡物质(330)填充所述腔室的一部分。相应的装置和***。
Description
技术领域
本文所描述的实施例主要涉及减振,尤其涉及船只的旋转***(例如大小船只之类船只的发动机***、传动***、或推进器之类的机械推进***)的减振方法、装置、及***。
技术背景
振动是船只的主要环境因素。振动会对安全性和舒适性造成不利影响。就安全性而言,振动对稳定性有直接的影响,并且可能会导致材料疲劳和损坏。振动的主要来源是船只的旋转***,例如发动机***或传动***之类的船只机械推进***。振动包括通常源于发动机***的转速相关振动和通常源于传动***的速度相关振动。振动会损坏滚动轴承,例如,用作发动机轴承或轮毂轴承或者密封件的球轴承或辊子轴承。
由于发动机***和传动***的磨损和剪切,车辆的振动一般会随着时间的推移而加剧。更具体地,由于旋转元件的磨损和剪切,其重心(CofG)随着时间的推移而移动,从而导致造成振动的不平衡。
据此,需要一种如下述实施例所提出的发明。
发明内容
本发明旨在提供船只的旋转***的减振方法、装置、及***,所述旋转***诸如包括大小船只之类船只的发动机***,传动***,或推进器之类的机械推进***。
本发明的一个方面是一种货运船100之类船只的旋转***120,130,140的减振方法,包括,包括:使得所述旋转***120,130,140平衡,其特征在于,设置包括腔室310~312的旋转件300,302~306,所述腔室的转动中心位于所述旋转件300,302~306的旋转轴线上、所述腔室包括圆周平衡区域320、且由触变平衡物质330填充所述腔室的一部分。
旋转***120,130,140可为船只的发动机、动力总成、或推进器。触变平衡物质330能够因受旋转***120,130,140振动的影响而流动。因此,触变平衡物质330因受振动而在腔室310中分布,以使得振动得以减轻或最小化。因此,旋转***120,130,140的重心(CofG)350或旋转中心(CofR)朝向理想CofR 350移动,并且所述方法对CofG的移动进行补偿。结果就是振动得以减轻,并由此增强了安全性和稳定性,并且减小了材料疲劳。另一结果是,舒适性得以改进,噪声得以减小,由此船只内外(特别是在水中)的声音得以改进。此为,船只的,特别是旋转***120,130,140的磨损和剪切得以减轻。
本发明的另一方面为一种方法,还包括绕所述旋转轴线340旋转所述旋转件300,302~306,以使所述触变平衡物质330液化并且使之沿所述圆周平衡区域320分布,从而使得旋转件300,302~306的不平衡得以减轻。
本发明的另一方面为一种方法,其中所述旋转轴线340水平定向;或所述旋转轴线340垂直定向。
本发明的另一方面为一种方法,其中所述旋转件300,302~306为所述旋转***120,130,140的原有组件。因此,腔室310本身不需要空间,由此可容易地将腔室310导入船只的设计中。
本发明的另一方面为一种方法,其中所述旋转件300,302~306为所述旋转***120,130,140的替换组件。因此,腔室310本身不需要空间,由此可容易地将腔室310导入船只的设计中。此外,旋转件300,302~306可与原有的旋转件相兼容,从而可使用旋转件300,302~306来对船只进行升级。
本发明的另一方面为一种方法,其中所述旋转件300,302~306为所述旋转***120,130,140的补充部件。因此,腔室310本身不需要空间,因此,旋转件300,302~306可与原有的旋转件相兼容,从而可使用旋转件300,302~306来对船只进行升级。
本发明的另一方面为一种方法,其中所述旋转件300,302~306为中空轴或管状轴,所述旋转件300,302~306为活动关节轴,例如,万向轴。
本发明的另一方面为一种方法,其中所述旋转***120,130,140为所述车辆的发动机***120;并且/或者所述旋转件300,302~306为曲柄轴。
本发明的另一方面为一种方法,其中所述旋转***120,130,140为所述船只的传动***130,例如动力总成;所述旋转件300,302~306为轴302,例如推进器轴等驱动轴之类的轴302,飞轮,或壳体;或它们的组合。
本发明的另一方面为一种方法,其中所述腔室310为环形。因此,腔室310由于有较大的直径而可高效地使用触变平衡物质330,从而可减少触变平衡物质330的量。因此,由于截面形状为矩形,半圆形,或钟型,触变平衡物质330可最高效地工作,由此可进一步减少触变平衡物质330的量。因此,由于截面为圆形,空气阻力得以减小,从而可增加稳定性。
本发明的另一方面为一种方法,其中所述腔室310为圆柱形。因此,腔室310可较紧凑,从而腔室310所需的空间较小。
本发明的另一方面为一种方法,其中所述腔室310的截面为矩形,正方形,半圆形,钟形,或圆形。
本发明的另一方面为一种方法,其中所述腔室310的直径为约0.01m~约1m,或为约0.02m~约0.5m,或为约0.05m~约0.2m,或约0.1m;所述腔室310的长度为约0.01m~约20m,或约0.02m~约10m,或约0.05m~约5m,或约0.1m~约2m,或约0.5m;或;它们的组合。然而,可根据可用的空间确定直径、长度,或这两者。
本发明的另一方面为一种方法,其中所述触变平衡物质330的量为约0.01kg~约1000kg,或约0.1kg~约200kg,或约0.2kg~约100kg,或约0.5kg~约50kg,或约0.1kg~约20kg,或约5kg;约1%~约90%,或约10%~约80%,约25%~约75%,或50%的所述腔室310可由所述触变平衡物质330的量填充;或它们的组合。
本发明的另一方面为一种方法,其中所述腔室310包括具有纳米结构的圆周平衡区域320,所述纳米结构例如可由包括纳米颗粒的材料(例如清漆)形成,或者印制在圆周平衡区域320上。可通过使得材料分布(例如,进行喷射和干燥或者硬化)在平衡区域上而设置纳米结构。干燥或硬化例如可包括使用紫外(UV)辐射(即,UV光)使得纳米材料(即,纳米清漆)固化。所述材料(即,纳米材料)可将纳米结构设置为纳米基底。纳米材料可包括两个或以上的成分,即,第一成分A(例如,树脂),和第二成分B(例如,硬化剂)。纳米材料可为双成分材料。可通过化学交联或聚合反应使得所述纳米材料(即,第一成分A和第二成分B)反应。可在将第一成分A与第二成分B混合之后立即进行化学交联反应,或者在混合的不久之后进行。因此,平衡区域320上的触变平衡物质330的可移动性会增强,并由此可改进平衡效果。
本发明的另一方面为一种方法,其中所述旋转件300,302~306包括金属(例如钢或铝)或复合材料(例如玻璃纤维加强材料或碳纤维加强材料)或合成材料(例如塑料或树脂玻璃)。所述材料最好为船只(特别是旋转***120,130,140)的其他部分所使用的材料。因此,可避免不兼容所引发的问题,由此可延长船只和旋转***120,130,140或这两者的使用寿命,并且简化维修。
本发明的另一方面为一种方法,其中触变平衡物质330的屈服应力值为约1Pa~约400Pa,例如约2Pa~约260Pa,诸如约30Pa。因此,可改进触变平衡物质330的散布,从而改进平衡效果。
本发明的另一方面为一种方法,其中所述触变平衡物质330的这样的平衡凝胶组合物,即,包括:
1)85~97%重量百分比的二醇醚组分,其包括一或多个如通式(I)或通式(II)或其组合的乙/丙二醇共聚物醚
R-O{[CH(CH3)CH2-O-]m[CH2-CH2-O-]n}H (I)
R1-(O-{[CH(CH3)CH2-O-]m[CH2-CH2-O-]n}H)2 (II)
其中R为氢或2~8个碳原子的烷基;
R1为2~8个碳原子的烯部分(alkylene moiety),其中两个取代基不会连在同一碳原子上;
m为一或多个乙/丙二醇共聚物部分中的丙二醇的摩尔百分比;并且
n为一或多个乙/丙二醇共聚物部分中的乙二醇的摩尔百分比,其中n∶m之比为35∶65~80∶20;
各二醇共聚化合物的数均分子量为2000~10000;及
2)3~15%重量百分比的气相二氧化硅;
所述平衡组合无具有粘弹性,并且22℃下的储能模量(G’)为1500Pa~5000Pa,在10~40Hz的穿越频率之内,损耗模量(G”)小于储能模量,及超过2Pa的临界屈服应力。
本发明的另一方面为一种方法,其中所述二醇醚组分的数均分子量可为3000~10000。
本发明的另一方面为一种方法,其中n∶m之比为35∶65~80∶20,或40∶60~75∶22,或40∶60~60∶40,或50∶50。
本发明的另一方面为一种方法,其中气相二氧化硅凝胶形成剂可为具有90~400m2/g BET表面积的亲水气相二氧化硅,以90~400m2/g为佳;或为具有50~300m2/g BET表面积的疏水气相二氧化硅,以250~350m2/g为佳;或者为此类亲水性和疏水性气相二氧化硅凝胶形成剂的混合物。
本发明的另一方面为一种方法,其中所述乙二醇醚组分可具有根据ISO3448测定的500以上的粘度梯度,以800~1200为佳。
本发明的另一方面为一种方法,其中配重体与触变平衡物质330接触。因此,所述配重体有助于平衡旋转***120,130,440的平衡,从而改进平衡效果,并且可减少所述触变平衡物质330的量。
本发明的另一方面为一种方法,其中由配重体的体尺寸所界定出的配重体具有这样体表面和体重量,即,当触变平衡物质330遭受振动而变为激动状态时,可使得配重体克服所述体表面与触变平衡物质330之间的粘合。因此,体尺寸保证了配重体330在其中具有触变平衡物质330的腔室310~312;444内的可移动性,从而改进了平衡效果。
本发明的另一方面为一种方法,其中所述配重体可为球。体尺寸与球的直径相对应。通过根据A=4πr2的体面积(所述体表面说明表面结构,即,粗糙度和粘合)与根据V=4/3πr3,的体积(所述体积说明配体密度和体重量)之比,可确定所述直径。半径r增大,体积(并且因此体重量)的增大快于体面积,并且配重体在腔室310中的可移动性也增大。由此,配重体在腔室310中的可移动性增大,从而改进了平衡效果。
本发明的另一方面为一种方法,其中所述配置体包括金属,例如不锈钢之类的钢。因此,可改进腔室310中配重体的耐用性,从而简化和减少维护工作。
本发明的另一方面为一种货运船100之类船只的旋转***120,130,140的减振装置,其特征在于,包括具有腔室310~312的旋转件300,302~306,所述腔室的转动中心位于所述旋转件300,302~306的旋转轴线上,所述腔室包括圆周平衡区域320且由触变平衡物质330填充所述腔室的一部分。
本发明的另一方面为一种货运船100之类船只的旋转***120,130,140,其用以减轻所述旋转***120,130,140的振动,其特征在于,包括具有腔室310~312的旋转件300,302~306,所述腔室的转动中心位于所述旋转件300,302~306的旋转轴线上,所述腔室包括圆周平衡区域320且由触变平衡物质330填充所述腔室的一部分。
附图说明
尽管说明书和所附权利要求具体指出并且明确要求本发明的保护范围,现将参考其如附图所示的具体实施例更具体地描述本发明,以阐述获得本发明实施例的方式。应理解,这些附图仅示出了本发明的典型实施例,并且并未按比例描绘,因此不应被对范围进行了限制。参考附图,明确具体地描述和解释实施例,其中:
图1为可应用本发明的船只,例如,诸如货运船等商用船之类的轮船,的示意图;
图2为根据本发明实施例的轴,例如,如推进器轴之类的驱动轴,中的腔室的剖视图;
图3为根据本发明另一实施例的轴,例如,如推进器轴之类的驱动轴,中的腔室的剖视图;
图4为根据本发明再一实施例的轴,例如,如推进器轴之类的驱动轴,中的腔室的剖视图;
图5为根据本发明再一实施例的轴,例如,如推进器轴之类的驱动轴,中的腔室的剖视图;
图6为根据本发明较佳实施例的处于初始时间点的圆柱腔的剖视图;
图7为根据本发明较佳实施例的处于这样的时间点的圆柱腔的剖视图,在该时间点处,触变平衡物质沿腔室的圆周平衡区域分布;
图8为根据本发明再一实施例的旋转件中腔室的剖视图;
图9为根据本发明再一实施例的旋转件中腔室的剖视图;及
图10为根据本发明再一实施例的另一旋转件中腔室的剖视图。
具体实施方式
下文的实施例详细说明中,参考了附图,所述附图为说明的一部分并且通过图示的方法示出可实现本发明的具体实施例。所有附图中,类似的标号描述大致类似的组件。实施例系用于描述本发明各个方面的细节,而足以使本领域的技术人员能够实现本发明。也可使用其他实施例,并且可使用这些实施例的结构,逻辑,或电气变化或组合而不脱离本发明的范围。此外,应理解,本发明的各种实施例尽管有所不同,但不必相互排斥。例如,一个实施例中描述的一个具体部件,结构,或特性,也可包括在其他实施例中。此外,应理解,可使用不同的技术实现本发明的实施例。并且所谓“示意性”仅指示例,而非最佳或最优。因此,下文的详细描述不应受限,并且本发明的范围仅由所附权利要求及其所涵盖之等同物的全部范围来界定。
现将参考附图。为了最清晰地示出实施例的结构,本文所包括的附图系本发明的图示。由此,所制造之结构的实际外观可不同,但仍然包括实施例的基本结构。此外,附图仅示出了理解实施例所必须的结构。清楚起见,未包括业界公知的其他结构。还应理解,简明起见并且为了便于理解,本文所描述的部件及/或元件具有具体的相对尺寸,并且实际尺寸可与本文所述的实质不同。
下文的描述和权利要求中,可能使用“包含”、“具有”、“带有”及类似表述。应理解,此类表述类似于“包括”。
下文的描述和权利要求中,可能使用“耦合”和“连接”以及派生出的“连通耦合”等表述。应理解,这些表述并非具有相同的含义。相反,具体实施例中,“连接”可用于表述两个或两个以上的元件相互之间有直接的物理或电气接触。然而,“耦合”还可表示两个或两个以上的元件相互之间没有直接接触,但仍然相互配合或交互作用。
下文的描述和权利要求中,“上”、“下”、“第一”、“第二”等表述仅用于描述的目的,而不受此限制。本文所描述的装置或物品的实施例可以多种位置或定向进行制造、使用、或装运。
船只包括船只,例如大船和小船。通常,小船系至多具有500总注册吨位或至多具有三桅的船只,而大船系大于500总登记吨或三桅以上的船只。船只包括军用船,例如,战舰和潜水艇;民用船,例如货运船(比如集装箱船和油轮)之类的商用船,和游艇、渔船及破冰船之类的乘用船;以及私人船。乘用船系运输乘客的大型商用船只。货运船系运输物资的大型商用船只。船只可包括机械推进***,诸如发动机***或传动***。
图1为可应用本发明的船只的示意图,例如,为货运船100等商用船之类的船只。货运船100包括船体110、发动机120、传动装置130、推进器140、转向***160、及桥楼170。货运船100包括船头部、船体中部、及船尾部。货运船100还可包括密封件150,例如填料箱。
发动机120设在船体110内。更具体地,发动机120可位于货运船100船尾部,如图1所示。发动机120生成旋转力之类的动力或者旋转能之类的能量,以推进货运船100,并且可发动机120可为燃机,例如十字头活塞,筒形活塞,或对置式活塞结构的二冲程柴油发动机或四冲程柴油发动机之类的柴油发动机,比如(低速)二冲程十字头柴油发动机;或汽油发动机;或涡轮发动机,例如燃气涡轮发动机或蒸汽涡轮发动机;或蒸汽机;或电发动机;或它们的组合,例如柴油-电发动机之类的混合发动机。因此,发动机120可消耗木材、化石燃料(例如煤)、汽油或燃油(诸如重燃油)、气体(例如液化天然气(LNG))、太阳能或电能(诸如存储的电能)。由此,图1所示的货运船100具有单发动机120。或者,船只可包括多个发动机,例如,两个、三个、四个或以上的发动机。此外,发动机可为不同的类型。例如,船只可包括达成更高速度并且在敏感的环境或港口中使用燃气涡轮发动机推进器,而在巡航或为了成本效益而使用柴油发动机。
动力总成130耦合至发动机120和推进器140,以将动力或能量从发动机120传递至推进器140。动力总成130包括驱动轴,例如推进器轴。推进器轴进入密封件150(例如,填料箱)而穿过船体110。推进器轴将发动机120耦合至推进器140,并且将发动机120的动力传递至推进器140。由此,发动机120使得推进器140转动。所述驱动轴(例如所述推进器轴)可为中空轴或管状轴。所述驱动轴(例如所述推进器轴)可为包括万向接头的活动关节轴,例如万向轴。推进器140将动力施加至水(未示)。推进器140可为双推进器,反转推进器,螺距可调推进器,或喷嘴式推进器。由此,图1所示的货运船100具有单推进器140。或者,船只可包括多个推进器,例如,两个、三个、四个或以上的推进器。可以任何组合,用多个发动机为所述多个推进器提供动力。
发动机120可包括曲柄轴之类的旋转件,或壳体(即中空容器)之类的附加件。
动力总成130还可包括用以存储旋转动力的飞轮(未示),诸如双质量飞轮。动力总成130还可包括用以改变动力的速度和扭矩的变速箱(未示)。对于慢速发动机,例如最高速度至多为约每分钟300转(rpm)的发动机,诸如最高速度小于约120rpm的低速二冲程柴油发动机,比如,最高速度小于约80rpm的低速二冲程十字头柴油发动机,曲柄轴可直接为推进器提供动力。对于中速发动机,例如最高速度为约每分钟300转(rpm)~每分钟900转(rpm)的发动机,诸如最高速度为约500rpm的中速四冲程柴油发动机,或高速发动机,例如最高速度大于约900rpm的发动机,曲柄轴经由齿轮箱为推进器提供动力。
动力总成130还可包括离合器,以连接或断开多个发动机中的发动机。
动力总成130可包括驱动轴之类的旋转件,例如,推进器轴,飞轮,或者齿轮,或壳体(即,中空容器)之类的附加件。
动力总成130可设为Z形(z-drive)。或者,发动机120和动力总成130可形成舷外发动机。
推进器140可包括轮轴、毂或毂帽之类的旋转件,或者壳体(即,中空容器)之类的附加件。
根据本发明的实施例,发动机120或动力总成130(或这两者)的一个,两个,三个或以上的旋转件300可包括一个,两个,三个或以上的腔室310~312,所述腔室具有位于旋转轴线(340)上转动中心,所述腔室包括圆周平衡区域320触变平衡物质330填充腔室一部分。所述包括一个,两个,三个或以上的腔室310~312的一个,两个,三个或以上的旋转件300可包括金属(例如钢或铝)或复合材料(例如玻璃纤维加强材料或碳纤维加强材料)或合成材料(例如塑料或树脂玻璃)。所述包括一个,两个,三个或以上的腔室310~312的一个,两个,三个或以上的旋转件300可替代旋转***120和130的原有旋转件。所述包括一个,两个,三个或以上的腔室310~312的一个,两个,三个或以上的旋转件300可补充旋转***120和130。
腔室310~312可陷入旋转件300中。或者,腔室310~312可位于中空轴或管状轴中,并且部分地或完全地(例如基本完全地)沿中空轴或管状轴延伸。
圆周平衡区域320可包括纳米结构,以改进触变平衡物质330的移动性和流动性,所述纳米结构例如由包括纳米颗粒的材料(例如清漆)形成,或者印在圆周平衡区域320上。
此外,本发明既可应用于真正的船只,例如现实生活中的货运船,也可应用于模型船只,例如模型货运船。
图2为根据本发明实施例的轴302,例如,如推进器轴之类的驱动轴,中的腔室310的剖视图。腔室310位于中空轴或管状轴中,并且基本沿整个所述中空轴或管状轴延伸。可密封或者用盖子闭合所述中空轴或管状轴的端部。轴302可绕旋转轴线340旋转。腔室310包括圆周平衡区域320。轴302可为活动关节轴,例如万向轴。
图3为根据本发明另一实施例的推进器轴之类驱动轴等轴302中的腔室310的剖视图。腔室310凹入轴302中,并且在轴302的端部区域中沿轴302的部分延伸。可密封或者用盖子闭合所述中空轴或管状轴的端部。轴302可绕旋转轴线340旋转。腔室310包括圆周平衡区域320。
腔室310的直径可为约0.01m~约1m,或约0.02m~约0.5m,或约0.05m~约0.2m,或约0.1m。
腔室310的长度可为约0.01m~约20m,或约0.02m~约10m,或约0.05m~约5m,或约0.1m~约2m,或约0.5m。
图4为根据本发明再一实施例的推进器轴之类驱动轴等轴302中的腔室310的剖视图。腔室310嵌入轴302中,并且在轴302的中间区域部分地沿轴302延伸。可密封或者用盖子闭合所述中空轴或管状轴的端部。轴302可绕旋转轴线340旋转。腔室310包括圆周平衡区域320。
图5为根据本发明再一实施例的推进器轴之类驱动轴等轴302中的多个腔室310~312的剖视图。腔室310~312凹入轴302中,并且在沿轴302的多个位置部分地沿轴302延伸。
触变平衡物质330在腔室310~312中工作。由于振动,触变平衡物质330沿圆周平衡区域320分布,以使重心350朝向轴302之类的旋转件300的旋转轴线340移动,并且使得振动得以减小、最小化或消除。
作为本发明的较佳实施例,图6为处于初始时间点的圆柱腔310的剖视图,所述初始时间点处,触变平衡物质330填充腔室310的一部分。如图6所示,触变平衡物质330可沿圆周平衡区域320均匀分布。对于竖直旋转轴线340,触变平衡物质330可填充腔室310的一部分,直至与旋转轴线340垂直的均匀水平线。对于水平旋转轴线340,触变平衡物质330可填充腔室310的一部分,直至沿旋转轴线340的均匀水平线。由于旋转件300的不平衡,重心350偏离旋转轴线340。
作为本发明的较佳实施例,图7为处于这样的时间点的圆柱腔310的剖视图,即所述时间点处,触变平衡物质330沿腔室310的圆周平衡区域320分布为使得振动得以减小。随着旋转件300绕旋转轴线340旋转,触变平衡物质330因旋转***120和130的振动而液化并且沿腔室310的圆周平衡区域320分布,以使旋转件300的不平衡得以减轻,并由此减轻振动。CofG 350朝向旋转轴线340移动。当振动得以减轻时,触变平衡物质330固化并且保持其位置以及其在圆周平衡区域320上的分布。
触变平衡物质330的量可为约0.01kg~约1000kg,或约0.1kg~约200kg,或约0.2kg~约100kg,或约0.5kg~约50kg,或约1kg~约20kg,或约5kg。约1%~约90%,或约10%~约80%,约25%~约75%,或50%的腔室310可所述触变平衡物质330填充。
图8为根据本发明再一实施例的旋转件300和304中的腔室310的剖视图。腔室310嵌入旋转件300和304,诸如飞轮,齿轮,或壳体之类的附加件。腔室310为环形。腔室310的截面可为矩形、正方形(未示)、半圆形(未示)、钟形(未示)、圆形(未示)等。
图9为根据本发明再一实施例的旋转件300和304中的腔室的剖视图。参考图8,旋转件300和304包括中心孔360。中心孔360可为圆形、正方形(未示)、六边形(未示)等。旋转件300和304的中心孔360可容纳轴(例如推进器轴之类的驱动轴),以将旋转件300和304耦合至旋转***120、130、140。
图10为根据本发明再一实施例的另一旋转件300和306中的腔室310的剖视图。腔室310嵌入旋转件300和306,诸如飞轮,齿轮,或壳体之类的附加件。腔室310为圆柱形。腔室310的截面可为矩形、正方形(未示)、半圆形(未示)、钟形(未示)、圆形(未示)等。
触变平衡物质330可为第0281252号欧洲专利申请和相应的第4,867,792号美国专利揭露的触变轮胎平衡组合物,其屈服应力值为1Pa~260Pa,并且能够受振动(所述振动由轮胎的配重点触碰路面而引发)的影响而流动以此对轮胎进行平衡。或者,触变平衡物质的屈服应力值可大于2Pa。然而,由于屈服应力值较低,则旋转加速也必须较低,特别是旋转件不在竖向位置的情况下。
平衡物质的流变特性系其在线性粘弹区测量的临界屈服应力(CYS)和弹性(储能)模量(G’),以及在应力生长测试中测得的屈服应力和通过频率扫描测得的其储能模量(G’)与其损耗模量(G”)之间的关系。
储能模量(G’)系物质的强度度量,即凝胶形成剂的分子之间的键的强度和数量。
损耗模量(G”)系这样一种度量,即,其表征物质以热的形式消耗能量的能力。
通过频率扫描测得的G’和G”之间的关系是物质的结构特征。穿越频率系指G”变得大于G’处的频率。
和粘弹特性同样重要的是,平衡物质在工作时保持长期稳定性、平衡物质在各种温度下的性能、及平衡物质的化学惰性。
在平衡***的有效期内以及在多种条件下(特别是约-50℃或-30℃~+90℃的温度范围内)下,平衡物质应保持起作用。
此外,平衡物质必须不对平衡***和环境有任何有害作用,并且应为可丢弃的或可回收的。
更具体地,所述触变平衡物质可为包括两种成分(即,基础液和凝胶形成剂)的平衡凝胶,并且就最好达成这样的最低标准,就流变性而言,约100Pa~约5000Pa之间的储能模量(G’)、约1Hz~约40Hz的穿越频率(G”>G’)、及大于约1Pa的临界屈服应力值;就挥发性而言,在99℃下经过10小时之后小于约6%重量的蒸发损失;根据石油产品倾点的标准试验方法ASTM D97小于约-15℃的基础液倾点;就分离稳定性而言,在300000×g以及25℃下12小时之后,基础液分离小于约20%重量;及就化学活性而言,相当的惰性,诸如对金属的非腐蚀性和对橡胶之类的聚合物不会造成影响。就重量而言,平衡凝胶通常包括约75%~约99%的基础液,例如约85%~约97%,诸如约95%,并且相应地,包括约1%~约25%的凝胶形成剂,例如约3%~约15%,诸如约5%。平衡凝胶还包括最好微量的腐蚀抑制剂、抗氧化剂、染料,或它们的组合。
基础液例如可包括聚二醇(PAG),诸如聚丙二醇(PPG)或聚乙二醇(PEG);聚二醇类的组合物(即混合物),诸如PPG和PEG的组合物;氧化乙烯和氧化丙烯的共聚物;或者它们的组合。
基础液可包括丙烯氧基的以醇-(ROH-)为开始端的聚合物,其通式如下:
RO-[CH(CH3)CH2-O-]mH, (1)
其中R为氢或烷基,具有一个端羟基并且可溶于水,所述聚合物诸如陶氏化学(www.dow.com)标以UCON LB Fluids市售的、具有各种分子量和粘度的产品。
作为代替或者除此之外,基础液还可包括氧化乙烯与氧化丙烯的以醇-(ROH-)为开始端的线性无规共聚物,其通式如下:
RO-[CH(CH3)CH2-O-]m[CH2-CH2-O-]nH, (2)
其中R为氢或烷基。
作为代替或者除此之外,基础液还可包括氧化乙烯与氧化丙烯的以醇-(ROH-)为开始端的无规共聚物,优选包含大致相等的,即约50%重量的氧乙烯基和氧丙烯基,并且具有一个端羟基且在环境温度(即,约40℃以下的温度)下可溶于水,所述无规共聚物诸如陶氏化学标以UCON 50-HB Fluids市售的氧乙烯基和氧丙烯基重量相等、具有各种分子量和粘度的产品。例如,作为代替或者除此之外,基础液包括氧化乙烯与氧化丙烯的以丁醇为开始端的无规共聚物,其中包含相等重量的氧乙烯基和氧丙烯基,并且数均分子量为3930,40℃下的粘度为约1020cSt并且根据ISO 3448具有约1000的粘度等级,所述无规共聚物诸如陶氏化学标以UCON 50-HB-5100市售的产品。
作为代替或者除此之外,基础液还可包括氧化乙烯与氧化丙烯的以二醇为开始端的无规共聚物,其中最好包括约75%重量的氧乙烯基以及相应地约25%重量的氧丙烯基,并且具有两个端羟基(R=H)且在约75℃的温度下可溶于水,所述无规共聚物的诸如陶氏化学标以UCON 75-H Fliuds市售的具有多种分子量和粘度的产品。例如,作为代替或者除此之外,基础液包括氧化乙烯与氧化丙烯的以二醇-为开始端的无规共聚物,其中氧化乙烯和氧化丙烯最好包括约75%重量的氧乙烯基以及相应地约25%重量的氧丙烯基,并且数均分子量为6950,40℃下的粘度为约1800cSt,所述无规共聚物诸如陶氏化学标以UCON75-H-9500市售的产品。
作为代替或者除此之外,基础液还可包括氧化乙烯与氧化丙烯的以醇-(ROH-)为开始端的无规共聚物,其中最好包括约40%重量的氧乙烯基以及相应地约60%重量的氧丙烯基,并且可溶解于水,所述无规共聚物诸如陶氏化学标以SYNALOX 40市售的具有多种分子量和粘度的产品。例如,作为代替或者除此之外,基础液可包括氧化乙烯与氧化丙烯的以醇-为开始端的无规共聚物,其中包括约40%重量的氧乙烯基以及约60%重量的氧丙烯基,并且数均分子量为5300,40℃下的粘度为约1050cSt且根据ISO 3448具有约1000的粘度等级,诸如陶氏化学公司标以SYNALOX 40-D700市售的产品。
作为代替或者除此之外,基础液可包括氧化乙烯与氧化丙烯的以二醇为开始端的无规共聚物,其中最好包括约50%重量的氧乙烯基以及相应地约50%重量的氧丙烯基,其根据ASTM D445在40℃下的运动粘度为960~1160cSt(或mm2/s),诸如陶氏化学公司标以SYNALOX 50-D700市售的产品。
凝胶形成剂可包括气相二氧化硅,例如,疏水性二氧化硅或亲水性二氧化硅,最好具有约50m2/g~约400m2/g之间的BET(Brunauer,Emmett,Teller)表面,例如具有300m2/g BET表面的亲水性气相二氧化硅,诸如赢创工业(www.evonik.com)标以Aerosil A300市售的产品。
凝胶形成剂对油的凝胶效应这样实现,即,凭借凝胶形成剂的羟基或者区段分子之间的范德华吸引力(van der Waals attraction)的氢键而形成凝胶形成剂的分子网络。这些键的数量和强度决定了凝胶强度,以及凝胶支撑负载的能力(临界屈服应力)。
触变平衡物质可为包括平衡凝胶组合物的平衡凝胶,所述平衡凝胶组合物包括:
1)85~97%重量的二醇醚组分,包括如通式(I)或通式(II)或其混合物的一或多种乙/丙二醇共聚物醚
R-O{[CH(CH3)CH2-O-]m[CH2-CH2-O-]n}H (I)
R1-(O-{[CH(CH3)CH2-O-]m[CH2-CH2-O-]n}H)2 (II)
其中R为氢或2~8个碳原子的烷基;R1为2~8个碳原子的烯部分,其中两个取代基不会位于同一碳原子上;m为乙/丙二醇共聚物部分中的丙二醇的摩尔百分比;并且n为乙/丙二醇共聚物部分中的乙二醇的摩尔百分比,其中n∶m之比为35∶65~80∶20;各二醇共聚化合物的数均分子量为2000~10000;及
2)3~15%重量的气相二氧化硅;所述平衡组合物具有粘弹性,并且22℃下的储能模量(G’)为1500Pa~5000Pa,在10~40Hz的穿越频率之内,损耗模量(G”)小于储能模量,及超过2Pa的临界屈服应力。
所述二醇醚组分的数均分子量可为3000~10000。n∶m之比为35∶65~80∶20,以40∶60~75∶22较佳、以40∶60~60∶40尤佳,诸如50∶50。气相二氧化硅凝胶形成剂可为具有90~400m2/g BET表面积的亲水气相二氧化硅,以200~300m2/g为佳;或为具有50~300m2/g BET表面积的疏水气相二氧化硅,以250~350m2/g为佳;或者为此类亲水性和疏水性气相二氧化硅凝胶形成剂的混合物。所述二醇醚组分可具有根据ISO 3448测定的500以上的粘度梯度,以800~1200为佳。
通常通过将各成分混合在一起而制得本发明的组合物,若需要,可稍微加热至不超过约40℃。
使用如前所述的基础液和凝胶形成剂,可制备一系列的示例性平衡物质。表1示出了所述组合物。
表1:平衡物质的配方(单位为重量百分比)
腔室310还包括配重体(未示),其与触变平衡物质330接触,且有助于平衡旋转***120和130的平衡。由配重体的体尺寸(body size)界定出的配重体具有这样体表面和体重量,即,当触变平衡物质330遭受振动而变为激动状态时,可使得配重体克服其体表面与触变平衡物质330之间的粘性。所述体尺寸保证配重体330在其中含有触变平衡物质330的腔室310内的可移动性。配重体可为球体。体尺寸与球的直径相对应。通过根据:
A=4πr2, (3)
的体面积(其中r为球的半径,所述体表面说明表面结构,即,粗糙度和粘性)与根据:
V=4/3πr3, (4)
的体积(其中r为球的半径,所述体积说明配体密度和体重量)之比,可确定所述直径。半径r增大,体积的增大,及由此导致的体重量的增大快于体面积的增大,并且配重体在腔室310中的可移动性也增加。
本发明的实施例包括可实现所述方法的相应装置。
本发明的实施例包括可实现所述方法的相应***,可能需要通过多个装置。
尽管本文描述了具体实施例,本领域的技术人员应理解,可使用任何能够实现相同目的的结构在代替具体实施例。应理解,上述说明系说明性的而非限制性的。本申请意欲涵盖本发明的修改和变化。在阅读及理解了上述说明之后,本领域的技术人员可清楚地知道上述实施例的组合以及许多其他实施例。本发明的范围包括可使用上述结构和方法的任何其他实施例和应用。因此,本发明的范围由所附权利要求及其等同物的范围所确定。
Claims (10)
1.一种货运船(100)之类船只的旋转***(120,130,140)的减振方法,包括:
-使得所述旋转***(120,130,140)平衡,
其特征在于,
-提供包括腔室(310~312)的旋转件(300,302~306),所述腔室的转动中心位于所述旋转件(300,302~306)的旋转轴线上,所述腔室包括圆周平衡区域(320),且由触变平衡物质(330)填充所述腔室的一部分。
2.如权利要求1所述的方法,还包括:
-使所述旋转件(300,302~306)绕所述旋转轴线(340)旋转,以使所述触变平衡物质(330)液化并且沿所述圆周平衡区域(320)分布,从而使旋转件(300,302~306)的不平衡得以减轻。
3.如权利要求1或2所述的方法,其中:
-所述旋转轴线(340)水平定向;或
-所述旋转轴线(340)竖向定向。
4.如权利要求1,2或3所述的方法,其中:
-所述旋转件(300,302~306)为所述旋转***(120,130,140)的原有部件、所述旋转***(120,130,140)的替换部件、或所述旋转***(120,130,140)的补充部件;
-所述旋转件(300,302~306)为中空轴或管状轴;
-所述旋转件(300,302~306)为活动关节轴,例如万向轴;或
-它们的组合。
5.如权利要求1,2,3或4所述的方法,其中:
-所述旋转***(120,130,140)为所述船只的发动机***(120);以及/或者
-所述旋转件(300,302~306)为曲柄轴。
6.如权利要求1,2,3或4所述的方法,其中:
-所述旋转***(120,130,140)为所述船只的传动***(130),例如动力总成;
-所述旋转件(300,302~306)为轴(302),例如推进器轴之类的驱动轴;或
-它们的组合。
7.如权利要求1,2,3,4,5或6所述的方法,其中:
-所述腔室(310)为环形、或圆柱形;
-所述腔室(310)的截面为矩形、正方形、半圆形、钟形、或圆形;
-所述腔室(310)的直径为约0.01m~约1m,或约0.02m~约0.5m,或约0.05m~约0.2m,或约0.1m;
-所述腔室(310)的长度为约0.01m~约20m,或约0.02m~约10m,或约0.05m~约5m,或约0.1m~约2m,或约0.5m;或
-它们的组合。
8.如权利要求1,2,3,4,5,6或7所述的方法,其中:
-所述触变平衡物质(330)的量为约0.01kg~约1000kg,或约0.1kg~约200kg,或约0.2kg~约100kg,或约0.5kg~约50kg,或约1kg~约20kg,或约5kg;
-约1%~约90%,或约10%~约80%,约25%~约75%,或50%的所述腔室(310)由所述触变平衡物质(330)的量填充;或
-它们的组合。
9.一种货运船(100)之类船只的旋转***(120,130,140)的减振装置,其特征在于,包括:
-具有腔室(310~312)的旋转件(300,302~306),所述腔室的转动中心位于所述旋转件(300,302~306)的旋转轴线(340)上,所述腔室包括圆周平衡区域(320),且由触变平衡物质(330)填充所述腔室的一部分。
10.一种货运船(100)之类船只的旋转***(120,130),其用以减轻所述旋转***(120,130)的振动,其特征在于,包括:
-具有腔室(310~312)的旋转件(300,302~306),所述腔室的转动中心位于所述旋转件(300,302~306)的旋转轴线(340)上,所述腔室包括圆周平衡区域(320),且由触变平衡物质(330)填充所述腔室的一部分。
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