(57)【要約】【課題】立軸ポンプの上昇管の振動制御のための装置及び方法を提供すること。【解決手段】立軸ポンプの上昇管３の振動制御のための装置１０が提供され、動作時にはライザ・ポンプに振動が起こり、上昇管３は長手方向を有している。装置１０は、上昇管から外側へ位置決めすることが可能であり、振動要素７．１、７．２、１つ又は複数のばね要素８．１〜８．４及びガイドを含み、振動要素は、上昇管３を取り囲む開口部を有し、１つ又は複数のばね要素８．１〜８．４によって移動可能に且つ弾力的に保持され、振動要素７．１、７．２はガイドによって、動作時の振動要素の移動を上昇管の長手方向に垂直な面内の移動に制限するように案内される。【選択図】図３
2012062892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立軸ポンプの上昇管（３）の振動制御のための装置であって、前記上昇管には動作時に振動が引き起こされ、また前記上昇管は長手方向を有している装置において、
前記装置（１０）は、前記上昇管の外側に位置決めすることができ、
前記装置は、振動要素（７、７．１、７．２）、１つ又は複数のばね要素（８、８．１〜８．４）、及びガイド（９）を含み、
前記振動要素は、前記上昇管を取り囲む開口部を有し、且つ前記１つ又は複数のばね要素によって移動可能且つ弾力的に保持され、また
前記振動要素（７、７．１、７．２）は、動作時の該振動要素の移動が前記上昇管の前記長手方向に垂直な面内の移動に制限されるように前記ガイド（９）によって案内される
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記装置（１０）を前記上昇管（３）に固定するホルダ（１１、１１．１、１１．２）をさらに含み、前記振動要素（７、７．１、７．２）は、前記１つ又は複数のばね要素（８、８．１〜８．４）を介して前記ホルダに弾力的に接続されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記振動要素（７、７．１、７．２）が環形に構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記装置（１０）、及び／又は前記振動要素（７、７．１、７．２）、及び／又は前記ホルダ（１１、１１．１、１１．２）が、少なくとも２つの部分又は２つの半体であって、後に前記装置（１０）を前記上昇管に（３）固定するために互いに連結することが可能な少なくとも２つの部分又は２つの半体で構成されることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記装置（１０）が、３つ又は４つ又はそれより多いばね要素（８、８．１〜８．４）を含む請求項１から４までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記ばね要素（８、８．１〜８．４）が、動作時に前記上昇管（３）の前記長手方向に実質的に平行に配置される弾性バーとして構成されること、特に前記振動要素（７、７．１、７．２）が環形に構成されたときには該振動要素（７、７．１、７．２）の軸線にも平行に配置される弾性バーとして構成されることを特徴とする請求項１から５までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記振動要素（７、７．１、７．２）及び／又は前記ホルダ（１１、１１．１、１１．２）に接続された１つ又は複数の減衰要素（１２、１２．１〜１２．３）をさらに含む装置。
【請求項８】
立軸ポンプ用の上昇管（３）であって、請求項１から７までのいずれか一項に記載の１つ又は複数の装置（１０）を備える上昇管（３）。
【請求項９】
上昇管を有する立軸ポンプ（１）であって、前記立軸ポンプ及び前記上昇管が、請求項１から７までのいずれか一項に記載の１つ又は複数の装置（１０）を備える立軸ポンプ（１）。
【請求項１０】
立軸ポンプの上昇管（３）の振動制御のための方法であって、前記上昇管には動作時に振動が引き起こされ、また前記上昇管は長手方向を有している方法において、
振動制御のために振動要素（７、７．１、７．２）が設けられ、該振動要素（７、７．１、７．２）は、前記上昇管（３）を取り囲み、また、１つ又は複数のばね要素（８、８．１〜８．４）によって前記上昇管（３）に対して移動可能且つ弾力的に保持されていること、
前記振動要素（７、７．１、７．２）が、該振動要素の移動を前記上昇管の前記長手方向に垂直な面内の移動に制限するガイド（９）によって案内されること、
前記振動要素（７、７．１、７．２）、及び前記１つ又は複数のばね要素（８、８．１〜８．４）、及び前記ガイド（９）が、前記上昇管（３）の外側に配置されること
を特徴とする方法。
【請求項１１】
前記１つ又は複数のばね要素（８、８．１〜８．４）及び／又は前記ガイド（９）を前記上昇管（３）に固定するホルダ（１１、１１．１、１１．２）が設けられ、前記振動要素（７、７．１、７．２）は、前記ばね要素（８、８．１〜８．４）を介して前記ホルダに弾力的に接続されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記振動要素（７、７．１、７．２）が所定の質量（ｍ）を有し、前記１つ又は複数のばね要素（８、８．１〜８．４）が所定の剛性（ｋ）を有し、前記振動要素の前記質量及び前記１つ又は複数のばね要素の前記剛性は、前記上昇管（３）の１つ又は複数の振動振幅を低減するように選択されることを特徴とする請求項１０又は１１の一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記上昇管（３）が、前記振動要素（７．１、７．２）に関連して２つの固有振動数（ｆ１、ｆ２）を有し、また
前記振動要素の前記質量（ｍ）と前記ばね要素（８、８．１〜８．４）の前記剛性（ｋ）又は複数の前記ばね要素の前記剛性の合計とは、前記各固有振動数（ｆ１、ｆ２）と振動制御を用いない前記上昇管の元の共振振動数（ｆｍ）との間の差（Δｆ）が前記上昇管の前記指定共振振動数（ｆｍ）の少なくとも１０％、又は少なくとも２０％になるように選択されることを特徴とする請求項１０から１２までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記上昇管（３）の前記振動が、前記振動要素（７、７．１、７．２）に接続された１つ又は複数の減衰要素（１２、１２．１〜１２．３）によってさらに減衰されることを特徴とする請求項１０から１３までのいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分による立軸ポンプ（バーチカルポンプ）のライザ管の振動制御のための装置、及び請求項１０の前提部分による立軸ポンプの上昇管（ライザ管）の振動制御のための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タンクから、及び液面より下に位置する除去位置から液体媒体を運ぶために、タンクの中へ、又は下方の除去位置まで降ろされた立軸ポンプがしばしば用いられる。立軸ポンプの出口は、一般に上昇管に接続され、運ばれる媒体は上昇管を通して送られる。ポンプ駆動装置は、浸漬ポンプでは一般的であるように、立軸ポンプ又は上昇管の上側部分に配置することが可能であり、この場合、駆動装置は、上昇管の内部に配置された駆動軸を介して立軸ポンプに接続される。立軸ポンプ又は上昇管又は駆動装置を、タンクの基部又はタンクの壁又はタンクの頂部に固定すること、或いは通常は除去位置から間隔を置いて配置される、１つ又は複数の締付具を設けることが可能である。
【０００３】
上昇管又はポンプ構造体全体は、ポンプの動作中に生じる周期的又は確率的な刺激力によって刺激を受けて振動することがあり、前記振動は、振動の振動数が、それぞれ上昇管又はポンプ構造体の共鳴振動数又は固有振動数の近くになるときに特に憂慮すべきものとなる。上昇管を有する立軸ポンプの場合、主な振動は、一般に上昇管の長手方向に対してそれぞれ水平方向又は半径方向であり、上昇管に沿って１つ又は複数のはっきりした極大及び極小を有する。さらに振動の方向は、水平な面内、又はそれぞれ上昇管の長手方向に垂直な面内で経時的に変化する可能性がある。
【０００４】
特開２００２−００５０９７号明細書は、立軸ポンプ用の振動を防止するためのシステムについて記載している。ポンプの駆動装置はプラットフォーム上に設置され、ポンプは上昇管のところでプラットフォームからタンクの中へ吊り下がる。振動を防止するためのシステムは、ポンプの下側部分とタンクの基部の間に配置され、ポンプの振動を吸収する制振ダンパ、及び制振ダンパをタンクの基部に接続する摺動シリンダを備えている。このシステムは、タンクの基部又は他の基部の表面がポンプの真下で利用可能であるときしか使用できないという欠点を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−００５０９７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上昇管又はポンプの構造に変更を加える必要なしに、いつでも上昇管に取り付けることができ、且つポンプの近くで容器の基部などの固定点が利用できないときにも使用することができる、立軸ポンプの上昇管の振動制御のための装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、本発明によれば、請求項１に定められる装置及び請求項１０に定められる方法によって達成される。
【０００８】
立軸ポンプの上昇管の振動制御のための本発明による装置は、動作時に上昇管に振動が起こり、上昇管が長手方向を有しており、装置を上昇管から外側へ又は立軸ポンプから外側へ位置決めすることが可能であること、装置が、振動要素、１つ又は複数のばね要素及びガイドを含むこと、振動要素が上昇管又は立軸ポンプを囲む開口部を有し、１つ又は複数のばね要素によって移動可能に且つ弾力的に保持されること、並びに振動要素がガイドによって、動作時の振動要素の移動を上昇管の長手方向に垂直な面内の移動に制限するように案内されることを特徴とする。振動要素は、例えば環形に構成することが可能であり、振動要素の軸線は通常、動作時の上昇管の長手方向に平行に配置される。
【０００９】
有利な実施例では、装置は、装置を上昇管に固定するホルダをさらに含み、振動要素は、１つ又は複数のばね要素を介してホルダに弾力的に接続される。
【００１０】
装置及び／又は振動要素及び／又はホルダは、有利には、後で装置を上昇管に固定するために互いに連結することができる、少なくとも２つの部分又は２つの半体で構成される。
【００１１】
その実施例とは関係なく、装置は通常、３つ又は４つ又はそれより多いばね要素を含む。
【００１２】
さらに有利な実施例では、ばね要素は、有利には、動作時に上昇管の長手方向に実質的に平行に配置される弾性バーとして構成される。弾性バーは通常、振動要素が環形に構成されるとき、振動要素の軸線に平行に配置される。
【００１３】
さらに有利な実施例では、装置は、振動要素及び／又はホルダに接続された１つ又は複数の減衰要素をさらに含む。
【００１４】
本発明は、立軸ポンプ用に、前述の実施例及び変形形態の１つ又は複数による１つ又は複数の装置を備えた上昇管をさらに含み、また前述の実施例及び変形形態の１つ又は複数による１つ又は複数の装置を備えた上昇管を有する立軸ポンプも含む。
【００１５】
立軸ポンプの上昇管の振動制御のための本発明による方法では、動作時に上昇管に振動が起こり、上昇管は長手方向を有する。その方法では、振動制御のために、上昇管を囲み、１つ又は複数のばね要素によって上昇管に対して移動可能に且つ弾力的に保持される振動要素が設けられ、振動要素は、振動要素の移動を上昇管の長手方向に垂直な面内の移動に制限するガイドによって案内され、振動要素、及び１つ又は複数のばね要素、及びガイドは、上昇管から外側へ配置される。
【００１６】
この方法では、有利には、１つ又は複数のばね要素及び／又はガイドを上昇管に固定するホルダが設けられ、振動要素は、１つ又は複数のばね要素を介してホルダに弾力的に接続される。
【００１７】
この方法の有利な実施例では、振動要素及び１つ又は複数のばね要素はそれぞれ、ある質量又はあるばね定数を有し、振動要素の質量及び１つ又は複数のばね要素のばね定数は、上昇管の１つ又は複数の振動振幅を低減するように選択される。
【００１８】
この方法のさらに有利な実施例では、振動要素に関連する上昇管、又は振動要素に関連する上昇管を有する立軸ポンプそれぞれは、２つの固有振動数を有し、振動要素の質量、及びばね要素のばね定数又は複数のばね要素のばね定数の合計は、それぞれの固有振動数と、振動制御を用いない上昇管、又は振動制御を用いない上昇管を有する立軸ポンプそれぞれの共振振動数との間の差が、上昇管の指定された共振振動数の少なくとも１０％、又は少なくとも２０％になるように選択される。
【００１９】
前述の実施例及び変形形態とは関係なく、上昇管の振動はさらに、振動要素に接続された１つ又は複数の減衰要素によって減衰させることができる。
【００２０】
立軸ポンプの上昇管の振動制御のための本発明による装置及び本発明による方法は、振動制御のために追加の接触点及び支持点が不要であり、且つ後で装置を上昇管の任意の所望の点に取り付けることができるという利点を有する。その効果は、装置及び方法に提供される振動要素を、上昇管又は立軸ポンプの振動振幅が最大値を有する領域に取り付けるときに特に有利である。
【００２１】
装置及び方法に提供されるガイドはさらに、振動要素の好ましくない振動を回避し、それによって上昇管の振動制御が簡易化され改善されるという利点を有する。
【００２２】
実施例及び変形形態に関するこれまでの記述は、１つの実例として役立つにすぎない。従属請求項及び図面から、さらに有利な実施例について理解することができる。さらに、記載又は図示する実施例及び変形形態による個々の特徴は、本発明の枠組みの中で互いに組み合わせ、新しい実施例を構成することも可能である。
【００２３】
以下では実施例及び図面を参照しながら、本発明についてさらに詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】振動する上昇管を備えた従来型の立軸ポンプの振動状態を示す図である。
【図２】本発明による装置の一実施例を示す図である。
【図２Ａ】振動要素が撓んだ状態の図２の実施例を示す図である。
【図３】図２の実施例を通る断面を示す図である。
【図４Ａ】図２の実施例について減衰要素に関する実施例の変形形態を示す図である。
【図４Ｂ】図２の実施例について減衰要素に関する実施例の変形形態を示す図である。
【図５】本発明による装置の他の実施例を断面で示す図である。
【図６】本発明による装置に対するモデルの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、上昇管３を有する従来型の立軸ポンプ２の振動状態を示している。示される装置１における立軸ポンプは、固定用プラットフォーム６上に設置された駆動装置５をさらに含む。ポンプ２は、上昇管のところで固定用プラットフォームからタンク（図示せず）の中へ吊り下げること、又は除去位置まで下げることが可能である。必要な場合には、立軸ポンプの入口は、吸引漏斗２ａをさらに備えることができる。図１に示す装置１は、固定用プラットフォーム６によって支持されているだけであり、立軸ポンプ２及び上昇管は追加の支持体を有していない。図１に示す上昇管の振動状態は、有限要素解析（ＦＥＡ）を用いたモード解析によって計算した。この点に関して、記号３．１ａ、３．２ａは上昇管の静止位置に相当し、参照番号３．１ｂ、３．２ｂは、示した振動状態における上昇管の相当する点を示している。図１に示す装置１では、振動振幅は、固定用プラットフォームから測定して上昇管の長さの約３分の１の後に最高点４に達する。
【００２６】
図２及び３は、立軸ポンプの上昇管３の振動制御のための本発明による装置１０の一実施例を示しており、上昇管は長手方向を有し、動作時には上昇管に振動が起こる。装置１０は、図２及び３に示すように、上昇管３から外側へ、又は場合に応じて立軸ポンプから外側へ位置決めすることが可能であり、振動要素７、７．１、７．２、１つ又は複数のばね要素８、８．１〜８．４及びガイドを含み、振動要素は上昇管３を取り囲む開口部を有し、１つ又は複数のばね要素によって移動可能に且つ弾力的に保持され、振動要素７、７．１、７．２はガイドによって、動作時の振動要素の移動を上昇管の長手方向に垂直な面内の移動に制限するように案内される。振動要素は、例えば図２に示すように環形に構成することが可能であり、振動要素の軸線は通常、動作時の上昇管の長手方向に平行に配置される。
【００２７】
有利な実施例では、装置１０は、装置を上昇管３に固定するホルダ１１、１１．１、１１．２をさらに含み、振動要素７、７．１、７．２は、１つ又は複数のばね要素８、８．１〜８．４を介してホルダに弾力的に接続される。
【００２８】
装置１０、及び／又は振動要素７．１、７．２、及び／又はホルダ１１．１、１１．２は、図２に示すように、有利には、後で装置を上昇管３に固定するために互いに連結することができる、少なくとも２つの部分又は２つの半体で構成される。振動要素の一部７．１、７．２は、例えばタブ７．１ａによって互いに連結することができ、一方、ホルダ１１．１、１１．２は、２つの部分からなる管クランプとして構成することができる。
【００２９】
実施例又は変形形態とは関係なく、装置は通常、ホルダ１１、１１．１、１１．２の周縁部の上に、通常は均一に分配された、すなわちそれぞれ等しい角度間隔に配置された、３つ又は４つ又はそれより多いばね要素８、８．１〜８．４を含む。
【００３０】
さらに有利な実施例では、ばね要素８、８．１〜８．４は、図２及び３に示すように、有利には、動作時に上昇管３の長手方向に実質的に平行に配置される弾性バーとして構成される。弾性バーは通常、環形に構成されるとき、振動要素７、７．１、７．２の軸線に平行に配置される。弾性バーとしてのばね要素の実施例は、それらがばね要素８．１〜８．４として働くだけではなく、弾性バーを、動作時の振動要素の移動を上昇管の長手方向に垂直な面内の移動に制限するガイドとして使用することもできるという利点を有する。３つ以上の弾性バーが設けられ、それらが平行に並べられ、等しい長さのものであり、且つホルダ１１．１、１１．２の周縁部の上に、隣接するバー同士の角度間隔が１５０°以下になるように分配される場合には、バーは、振動要素７．１、７．２が撓むとき、上昇管の長手方向に対する傾斜の移動を防止する平行四辺形のガイドとして働く。
【００３１】
さらに有利な実施例では、装置１０は、振動要素７及び／又はホルダ１１に接続された１つ又は複数の減衰要素をさらに含む。図４Ａ及び４Ｂは、図２の実施例ついて減衰要素１２．１、１２．２、１２．３に関する実施例の変形形態を示している。装置１０に対する詳細及び実施例については、図２及び３に関する前述の説明を参照されたい。減衰要素１２．１は、例えば図４Ａに示すように、上昇管３と振動質量７の間に配置することができる。減衰要素１２．１は、この点に関して、同心環として構成すること、又は上昇管に面する振動要素の内側側面の上に分配された複数の別個の減衰要素を含むことができる。この場合、減衰要素１２．１は、通常は上昇管の周縁部の上に均一に分配される。
【００３２】
しかしながら、減衰要素は、図４Ａに示すように、上昇管に対して同心に配置され、必要なときにはばね要素８を部分的に又は完全に覆う管１２．２として構成することもできる。減衰要素はさらに、図４Ｂに示すように、上昇管に対して同心に配置され、ばね要素７を部分的に又は完全に覆うスリーブ１２．３として構成することができる。
【００３３】
減衰要素に対する前述の実施例の変形形態は、個々に、又は実施例の変形形態の２つ若しくは３つの組み合わせとして用いることができる。減衰要素１２．１、１２．２、１２．３は、有利には、減衰材料又は減衰構造、例えば粘性のある液体に浸され、好ましくは囲まれた発泡体、又は必要に応じて覆うことができるワイヤ構造物若しくはワイヤ・ネットを含む。
【００３４】
図２Ａは、振動要素７．１が撓んだ状態の図２の実施例を示しており、そこに示す装置１０は、立軸ポンプの上昇管の振動制御のための２つの半体を含み、図２Ａにはそのうちの１つの半体のみが示されている。示されていない半体は鏡面対称によって構成され、図２Ａに示すように、静止位置に対して同じ方向に撓められる。図２Ａにはさらに、上昇管の静止位置に対する振動要素７．１の位置のために座標軸Ｘ及びＹが示され、またホルダ１１．１が固定された上昇管の点のために座標軸Ｘｊ及びＹｊが示されている。
【００３５】
図５は、立軸ポンプの上昇管３の振動制御のための本発明による装置１０の他の実施例を示しており、上昇管は長手方向を有し、動作時には上昇管に振動が起こる。装置１０は、図５に示すように、上昇管３から外側へ位置決めすることが可能であり、振動要素７、１つ又は複数のばね要素８及びガイド９を含み、振動要素は上昇管３を取り囲む開口部を有し、１つ又は複数のばね要素によって移動可能に且つ弾力的に保持され、振動要素７はガイド９によって、動作時の振動要素の移動を上昇管の長手方向に垂直な面内の移動に制限するように案内される。振動要素７は通常、図５のように、静止状態において上昇管に対して同心に配置することができる円形の開口部を備えている。振動要素７は、有利には、例えば円筒部分などの軸線方向に延びる部分、及び例えば軸線方向に延びる部分に接続された環形プレートの形などの半径方向に延びる部分を含む。
【００３６】
有利な実施例では、装置１０は、装置を上昇管３に固定することを可能にするホルダ１１をさらに含み、振動要素７は、１つ又は複数のばね要素８を介してホルダに弾力的に接続される。有利な実施例の変形形態では、ホルダ１１は、図５に示すように、例えば１つ又は複数の半径方向に延びる案内面９が、動作時の振動要素７の移動を上昇管の長手方向に垂直な面内の移動に制限するようにホルダのところに設けられるため、同時にガイドとして構成される。１つ又は複数の案内面９は、例えばそれらが摺動可能な支持体、例えばテフロン（登録商標）の支持体を備えているため、摺動面として構成することができる。
【００３７】
装置１０及び／又は振動要素７及び／又はホルダ１１は、有利には、後で装置を上昇管３に固定するために互いに連結することができる、少なくとも２つの部分又は２つの半体で構成される。振動要素の一部は、例えばタブによって互いに連結することができ、一方、ホルダ１１．１、１１．２は、２つの部分からなる管クランプとして構成することができる。
【００３８】
実施例又は変形形態とは関係なく、装置は、必要に応じてあらかじめ張力を加えられ、ホルダ１１の周縁部の上に、通常は均一に分配された、すなわちそれぞれ等しい角度間隔に配置された、３つ又は４つ又はそれより多いばね要素８を含むことができる。しかしながら、ばね要素として、振動要素７とホルダ１１の間に配置された弾性変形可能な環を設けることも可能である。
【００３９】
さらに有利な実施例では、装置１０は、振動要素１２及び／又はホルダ１１に接続された１つ又は複数の減衰要素１２をさらに含む。３つ又は４つ又はそれより多いばね／減衰要素を設けることが可能であり、例えばそれらは、ホルダ１１の周縁部の上に、通常は均一に分配、すなわち、それぞれ等しい角度間隔に配置される。しかしながら、ばね／減衰要素として、振動要素７とホルダ１１の間に配置され、例えば粘性のある液体で充填されたワイヤ構造物を包含することができる粘弾性の環を設けることも可能である。例えばこうした可能性に加えて又はその代わりに、ガイド又は案内面９は制御された摩擦を備えるため、減衰要素として用いることができる。
【００４０】
本発明は、立軸ポンプのための上昇管３をさらに含み、その上昇管３は、前述の実施例及び変形形態の１つ又は複数による１つ又は複数の装置１０を備え、また本発明は上昇管３を有する立軸ポンプも含み、前記上昇管及び上昇管を有する前記立軸ポンプは、前述の実施例及び変形形態の１つ又は複数による１つ又は複数の装置１０を備える。
【００４１】
以下では図２、２Ａ及び３を参照して、立軸ポンプの上昇管の振動制御のための本発明による方法について説明する。その方法では、動作時に上昇管３に振動が起こり、上昇管は長手方向を有する。振動制御のために、上昇管３を囲み、１つ又は複数のばね要素８、８．１〜８．４によって上昇管３に対して移動可能に且つ弾力的に保持される振動要素７、７．１、７．２が設けられ、振動要素７、７．１、７．２は、振動要素の移動を上昇管３の長手方向に垂直な面内の移動に制限するガイドによって案内され、振動要素７、７．１、７．２、及び１つ又は複数のばね要素８、８．１〜８．４、及びガイドは、上昇管から外側へ配置される。
【００４２】
その方法では、有利にはホルダ１１、１１．１、１１．２が設けられ、それによって、１つ又は複数のばね要素８、８．１〜８．４及び／又はガイドが上昇管３に固定され、振動要素７、７．１、７．２は、１つ又は複数のばね要素８、８．１〜８．４を介してホルダ１１、１１．１、１１．２に弾力的に接続される。
【００４３】
方法の有利な実施例では、振動要素７、７．１、７．２、及び１つ又は複数のばね要素８、８．１〜８．４はそれぞれ、質量ｍ又はばね定数ｋを有し、振動要素の質量ｍ、及び１つ又は複数のばね要素のばね定数ｋは、上昇管３の１つ又は複数の振動振幅を低減するように選択される。
【００４４】
方法のさらに有利な実施例では、振動要素に関連する上昇管３、又は振動要素７、７．１、７．２に関連する上昇管を有する立軸ポンプそれぞれは、２つの固有振動数ｆ１、ｆ２を有し、振動要素の質量ｍ、及びばね要素のばね定数ｋ又はばね要素のばね定数の合計は、それぞれの固有振動数ｆ１、ｆ２と、振動制御を用いない上昇管の元の共振振動数ｆｍとの間の差Δｆが、上昇管の指定された共振振動数ｆｍの少なくとも１０％、又は少なくとも２０％になるように選択される。
【００４５】
立軸ポンプの上昇管の振動制御のための装置の設計、とりわけ、振動要素の質量ｍ及びばね要素のばね定数ｋの決定は、通常は２つのステップを含む。第１のステップでは、上昇管の振動の挙動が振動制御を用いずに決められ、第２のステップでは、上昇管の振動の挙動が振動制御を用いて決められる。
【００４６】
振動制御を用いない上昇管の元の振動の挙動は、共振振動数によって力学的に特徴付けることができる。すなわち、上昇管は、以下のモード・パラメータの式を有する質量振動装置として理解される。
【数１】
2012062892.tif 000003
ここで、モード・パラメータは、
Ｍｍ：  上昇管を有する立軸ポンプのモード質量、
Ｋｍ：  上昇管を有する立軸ポンプのモード剛性、
αｍ，ｊ：  力Ｆｊ（ｔ）が有効である上昇管の点ｊにおける固有ベクトル（変位又は回転）、
Ｆｊ（ｔ）：  点ｊで上昇ポンプに作用する外部の加振力又はトルク、及び
ｑ（ｔ）：  一般化された座標
である。
【００４７】
モード・パラメータＭｍ、Ｋｍ、αｍ，ｊは、古典的なモード解析、すなわち上昇管の振動シミュレーション及び振動応答の測定によって、又は単に数学的に上昇管の有限要素解析（ＦＥＡ）によって決めることができる。
【００４８】
振動制御を用いない上昇管の元の共振振動数ｆｍは、このような方法で決められたモード・パラメータＭｍ及びＫｍから、以下の式を用いて計算することができる。
【００４９】
【数２】
2012062892.tif 000004
【００５０】
上昇管の振動の挙動を決定するために、次に図６を参照してさらに詳しく説明する以下のモデルを用いることができる。モデルは、長手方向、すなわち軸線方向Ｚを有する上昇管３、上昇ラインに固定されたホルダ１１、ばね定数ｋを有するばね要素８、及びばね要素を介してホルダに結合された、質量ｍを有する振動要素７を含む。図６には、動作時の振動要素７の移動を上昇管の長手方向に垂直な面内の移動に制限するガイドは描かれていない。
【００５１】
その代わりに、モデルでは振動要素のＺ座標がゼロに等しく設定されている、すなわちモデルは、振動要素のＺ方向の移動が生じないと仮定している。
【００５２】
振動要素７の振動は、関数Ｘ（ｔ）及びＹ（ｔ）によって特徴付けられ、上昇管の位置ｊにおけるホルダ１１の振動は、関数Ｘｓ（ｔ）及びＹｓ（ｔ）によって与えられる。この点において、関数Ｘｓ（ｔ）及びＹｓ（ｔ）は以下のように変換することが可能である。
Ｘｓ（ｔ）＝Ｘｊ・ｑ（ｔ）、及びＹｓ（ｔ）＝Ｙｊ・ｑ（ｔ）
上式において、
Ｘｊ、Ｙｊ：  振動制御を用いない上昇管の点ｊにおける標準化された変位、
ｑ（ｔ）：  振動制御を用いない上昇管に対する一般化された移動座標
である。
【００５３】
図６では簡易化するために、振動要素７及びホルダ１１の振動Ｘｓ（ｔ）及びＸ（ｔ）のみをＸ方向について示している。
【００５４】
振動要素７を備えた上昇管に外力が作用せず、且つホルダ１１の質量ｍｓを考慮する場合には、モデルについて以下の自由振動系が得られる。
【数３】
2012062892.tif 000005
ここで、補助パラメータは下式である。
【数４】
2012062892.tif 000006
ここで、モード・パラメータは、
Ｍｍ：  上昇管を有する立軸ポンプのモード質量、
Ｋｍ：  上昇管を有する立軸ポンプのモード剛性、
Ｘｊ、Ｙｊ：  振動要素が固定された上昇管の点ｊにおける標準化された変位、又は場合に応じて回転
であり、また
ｑ（ｔ）：  一般化された移動座標、
ｍｓ：  ホルダの質量、
ｍ：  振動要素の質量、
ｋ：  ばね要素のばね定数
である。
【００５５】
前述の系の固有振動数ｆ１、ｆ２は便宜上、振動制御の設計に対して決まる。それらは以下の条件式から得られる。
【００５６】
【数５】
2012062892.tif 000007
（式中において、ω：  系の角振動数）
【００５７】
この条件式は、２つの正値解ω１２、及びω２２を有し、それらから、以下の関係を用いて固有振動数ｆ１、ｆ２を決定することができる。
【００５８】
【数６】
2012062892.tif 000008
【００５９】
振動制御の設計のために、とりわけ固有振動数を抑えるために、上昇管を有する立軸ポンプのモード質量Ｍｍ、モード剛性Ｋｍ、及び振動要素が固定された上昇管の点ｊにおける変位Ｘｊ、Ｙｊ、並びに振動要素７の質量ｍ、ばね要素８のばね定数ｋ、及び場合に応じてホルダ１１の質量ｍｓが必要になる。パラメータｍ、ｋ及びｍｓは、有利には、
１）上昇管の元の共振振動数ｆｍにおける共振が抑えられ、且つ
２）それぞれの固有振動数ｆ１、ｆ２と、上昇管の元の共振振動数ｆｍ、又は場合に応じて刺激振動数との間の振動数の間隔が十分大きくなる
ように選択又は適合される。
【００６０】
これらの条件は通常、それぞれの固有振動数ｆ１、ｆ２と、上昇管の元の共振振動数ｆｍ、又は場合に応じて刺激振動数との間の振動数の間隔が、それぞれ上昇管の指定された共振振動数ｆｍ又は刺激振動数の少なくとも１０％、又は少なくとも２０％になるときに満たされる。
【００６１】
振動要素（７）の質量ｍを小さく保つために、振動要素を上昇管３又は立軸ポンプの振動振幅が最大値を有する領域に取り付けるとさらに有利である。
【００６２】
前述の実施例及び変形形態とは関係なく、上昇管３の振動はさらに、振動要素７、７．１、７．２に接続された１つ又は複数の減衰要素１２、１２．１〜１２．３によって減衰させることができる。減衰要素は、上昇管又は上昇管を有する立軸ポンプが、より大きい振動数帯域を有し、且つ固有振動数ｆ１、ｆ２も含む確率的又は周期的な刺激力によって刺激を受けるときに特に有利である。この場合、固有振動数ｆ１、ｆ２における共振を避けることはできない。減衰要素のために、固有振動数ｆ１、ｆ２における共振を減衰させることが実質的に可能になる。
【００６３】
立軸ポンプの上昇管の振動制御のための本発明による装置、及び本発明による方法に関する前述の実施例及び変形形態は、広い振動数の範囲で憂慮すべき振動を抑えること又は減衰させることが可能であり、またこのために、最初に設けられた上昇ライン及び／又は立軸ポンプの支持体の他に、追加の接触点又は支持点が不要であるという利点を有する。装置及び方法に提供されるガイドはさらに、好ましくない振動要素の振動を回避し、それによって上昇管の振動制御を改善するという利点を有する。
【符号の説明】
【００６４】
３  上昇管
７  振動要素、振動質量
７．１、７．２  振動要素
７．１ａ  タブ
８、８．１、８．２、８．３、８．４  ばね要素
９  ガイド、案内面
１０  装置
１１、１１．１、１１．２  ホルダ
１２、１２．１  減衰要素
１２．２  減衰要素、管
１２．３  減衰要素、スリーブ
Ｘ、Ｙ  座標軸
Ｘｊ、Ｙｊ  座標軸
Ｚ  軸線方向
Ｘ（ｔ）、Ｘｓ（ｔ）  関数
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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