DE19744880A1

DE19744880A1 - Simplified shock-absorbing support for bridges and other structures

Info

Publication number: DE19744880A1
Application number: DE1997144880
Authority: DE
Inventors: Werner Weisenborn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-10-10
Filing date: 1997-10-10
Publication date: 1999-04-15

Abstract

A shock-absorber mounting for bridges and other high structures has wire springs (3) shaped as coils with parallel-mounted air springs (4) acting as dampers. The hollow cavity in each air spring is linked via a passage to the ambient air.

Description

Die Erfindung betrifft eine elastische Lagerung von Maschinen und Anlagen, insb. zur Verwendung im Brücken- und Hochbau und bei tief abgestimmten Maschinenanlagen mit niedrigen Eigenfrequenzen, mit mindestens einem Federele ment und einem parallel dazu angeordneten Dämpfungselement.The invention relates to an elastic mounting of Machines and plants, especially for use in bridges and Building construction and with deeply coordinated machine systems low natural frequencies, with at least one Federele ment and a damping element arranged parallel to it.

Bei elastischen Lagerungen dieser Art kommen üblicherweise Dämpfer zum Einsatz, die mit Flüssigkeit oder mit geschlossenen Hydraulik- oder Gassystemen arbeiten. Bei derartigen Dämpfern würde ein Verlust des Mediums, d. h. der Flüssigkeit bzw. des Gases, die Funktion stark beeinträchtigen, oder den Dämpfer sogar wirkungslos werden lassen. Es müssen daher höchste Anforderungen an die Dichtigkeit des Dämpfers und der angeschlossenen Teile gestellt werden. Geschlossene Hydraulik- und Gassysteme benötigen zudem Leitungen, Auffangbehälter das verdrängte Dämpferfluid und dgl. Die Dämpfer sind daher einem erheblichen Bauaufwand verbunden.Usually come with elastic bearings of this type Damper used with liquid or with closed hydraulic or gas systems. At such dampers would result in loss of media, i. H. the liquid or gas, the function strong affect, or even become ineffective to let. Therefore, the highest demands on the Tightness of the damper and the connected parts be put. Closed hydraulic and gas systems also need lines, collecting containers the displaced Damper fluid and the like. The dampers are therefore one considerable construction costs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Bauaufwand für die eingangs genannten elastischen Lagerungen zu verringern.The invention is based, the construction cost for the elastic bearings mentioned at the beginning reduce.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Dämpfungselement ein Luftfederelement ist, dessen Hohlraum über eine oder mehrere Drosselstellen mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Demgemäß ist das Dämpfungselement also nach Art einer Luftfeder ausgebaut, die allerdings ein Dämpfer ist.This object is achieved in that the Damping element is an air spring element, the cavity via one or more throttling points with the atmosphere in Connection is established. Accordingly, the damping element is after Type of air spring removed, which is, however, a damper.

Für die Dämpfung ist somit ein offenes System vorgesehen, das nur mit atmosphärischem Druck arbeitet. Hochwertige Dichtungen sowie aufwendige Systeme zur Führung des Dämpfermediums sind bei einem derartigen Dämpfungselement nicht erforderlich. Der Bauaufwand für die elastische Lagerung ist somit erheblich reduziert. Zudem ist die Lagerung wartungsfrei.An open system is therefore provided for the damping, that only works with atmospheric pressure. High quality Seals and complex systems for guiding the Damper medium are in such a damping element not mandatory. The construction work for the elastic Storage is therefore significantly reduced. In addition, the Storage maintenance free.

Die erfindungsgemäße elastische Lagerung kann bei Maschinen und Anlagen jeder Art zum Einsatz kommen. Anwendungsbeispiele sind Schwingungstilger im Brücken- und Hochbau und Maschinenanlagen mit Eigenfrequenzen ≧1,2 Hz.The elastic storage according to the invention can be used Machines and systems of all kinds are used. Application examples are vibration absorbers in bridges and Building construction and machine systems with natural frequencies ≧ 1.2 Hz.

Vorzugsweise weist das Luftfederelement einen Balg auf, der aus Gummi oder gummiähnlichen Werkstoffen mit faden- oder gewebeartigen Verstärkungseinlagen besteht, und zwischen zwei festen Platten angeordnet ist. Mittels der Platten ist das Luftfederelement an der zu lagernden Baugruppe und am Fundament befestigt. Der Balg weist vorzugsweise eine oder mehrere Auswölbungen auf, wodurch er eine in etwa torusförmige Gestalt erhält. Der Balg kann auch ein Rollbalg sein.The air spring element preferably has a bellows, of rubber or rubber-like materials with thread or there is fabric-like reinforcing inserts, and is arranged between two fixed plates. By means of the Plate is the air suspension element on the one to be stored Assembly and attached to the foundation. The bellows points preferably one or more bulges, whereby he gets an approximately toroidal shape. The bellows can also be a bellows.

Das Luftfederelement kann jedoch auch eine andere Form haben. Nach einer anderen vorteilhaften Bauform weist das Luftfederelement einen festen Topf auf, der an einer Seite offen ist, wobei diese Seite von einer elastischen Membran überspannt ist. Die schwingungstechnisch gegeneinander zu isolierenden Teile sind mit dem festen Topf einerseits und einem Stößel andererseits verbunden, wobei der Stößel an der Membran befestigt und in den Topf hineinbewegbar ist. Die Drosselstelle verbindet den von Topf und Membran eingeschlossenen Hohlraum mit der Umgebung; sie ist dabei vorzugsweise in der Wandung des Topf es angebracht.However, the air spring element can also have a different shape to have. According to another advantageous design, the Air spring element on a fixed pot on one side is open, this side of an elastic membrane is overstretched. The vibrationally against each other insulating parts are with the fixed pot on the one hand and connected to a plunger on the other hand, the plunger on attached to the membrane and movable into the pot. The throttling point connects the pot and membrane enclosed cavity with the environment; she is there preferably attached to the wall of the pot.

Das Luftfederelement kann auch aus einer einfachen Kolben-Zylin der-Einheit bestehen, wobei Kolben und Zylinder z. B. aus Stahl bestehen können. Eine derartige Kolben-Zylinder-Ein heit kann relativ einfach aufgebaut sein. Da ein Luftaustausch zwischen dem im Dämpfer eingeschlossenen Hohlraum und der Umgebung bei der erfindungsgemäßen Lagerung stets vorhanden sein soll, ist insb. eine auf wendige Dichtung zwischen Kolben und Zylinder nicht nötig.The air suspension element can also consist of a simple piston cylinder the unit consist, piston and cylinder z. B. can be made of steel. Such a piston-cylinder-in unit can be relatively simple. There a Air exchange between the one enclosed in the damper Cavity and the environment in the invention Storage should always be available, especially one agile seal between piston and cylinder is not necessary.

Bei auftretenden Amplituden der elastisch gelagerten Maschine, des Schwingfundamentes oder der Tilgermasse wird die Dämpfung durch die Veränderung des Luftvolumens im Dämpfer und der Aus- und Einströmgeschwindigkeit der Luft bestimmt. In vorteilhafter Weise sind die Drosselstellen daher ventilartig ausgeführt und durch Ventilverstellung veränderbar. Die Strömungsgeschwindigkeit der Luft kann so durch ein Drosselventil eingestellt werden und der Dämpfer somit auf die vorhandene Systemeigenfrequenz abgestimmt bzw. dieser angepaßt werden. Die Drosselstellen sind vorzugsweise an den starren Teilen der Luftfederelemente angebracht.If there are amplitudes of the elastically mounted Machine, the vibrating foundation or the absorber mass the damping by changing the air volume in the Damper and the outflow and inflow speed of the air certainly. The throttling points are advantageous therefore designed like a valve and through valve adjustment changeable. The flow rate of the air can be so be adjusted by a throttle valve and the damper thus matched to the existing system natural frequency or be adjusted. The throttling points are preferably on the rigid parts of the air spring elements appropriate.

Der Dämpfer ist bezüglich seines Volumens und seines Durchmessers an die zu lagernde Masse und die geforderte Dämpfung anzupassen bzw. entsprechend auszuwählen. Ein großer Durchmesser und eine geringe Bauhöhe ergibt schon bei kleinen Amplituden eine prozentual hohe Volumenände rung und somit hohe Dämpfung. Bei der erfindungsgemäßen Lagerung kann eine Dämpfung eingestellt werden, deren Lehrsches Dämpfungsmaß D im Bereich D=0,12-0,2 liegt.The damper is regarding its volume and its Diameter to the mass to be stored and the required Adjust damping or select accordingly. A large diameter and low height already results in the case of small amplitudes, a percentage change in volume tion and thus high damping. In the case of the invention Damping can be adjusted for storage Lehr's damping dimension D is in the range D = 0.12-0.2.

Das Dämpfungselement kann weiterhin mit Anschlüssen für Rohrleitungen und dgl. versehen sein bzw. die Drosselstel len können so gestaltet sein, daß sie derartige Anschlüsse ermöglichen. Über angeschlossene, gegebenenfalls gewundene Rohrleitungen kann die Dämpfung ebenfalls beeinflußt werden.The damping element can continue with connections for Pipelines and the like. Provided or the throttle len can be designed so that they have such connections enable. Via connected, possibly winding Pipes can also affect damping become.

Die erfindungsgemäße Lagerung eröffnet weiterhin die Mög lichkeit, das Dämpfungselement bei geschlossenen Drossel stellen an ein geschlossenes Gassystem anzuschließen bzw. die Drosselstellen für einen derartigen Anschluß zu nutzen. Das System kann somit derart umfunktioniert werden, daß es als Luftfeder wirkt. Die erfindungsgemäße Lagerung ermöglicht es somit, auf auch erhebliche Änderungen in den Betriebsbedingungen und der Belastung der Lagerung schnell und in einfacher Weise zu reagieren.The storage according to the invention continues to open up the possibility the damping element when the throttle is closed places to connect to a closed gas system or to use the throttling points for such a connection. The system can thus be converted so that it acts as an air spring. The storage according to the invention thus also allows for significant changes in the Operating conditions and loading the storage quickly and respond in a simple way.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Further details of the invention are based on the Drawing explained in which an embodiment of the Invention is shown.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße elastische Lagerung für eine Maschine, Anlage od. dgl., Fig. 1 or an elastic bearing for a machine of the invention, system. Etc..,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für ein Dämpfungselement für eine erfindungsgemäße Lagerung, Fig. 2 shows an embodiment of a damping element of an inventive storage,

Fig. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel für ein Dämpfungselement für eine erfindungsgemäße Lagerung und Fig. 3 shows another embodiment of a damping element for a storage according to the invention and

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Dämpfungselement für eine erfindungsgemäße Lagerung. Fig. 4 shows another embodiment of a damping element for a storage according to the invention.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße elastische Lagerung dargestellt, die bei einer beliebigen Anlage, Maschine od. dgl. Anwendung finden kann. Mit 1 ist das Fundament bezeichnet, auf dem die Anlage aufgebaut ist. Der Träger 2 trägt die zu lagernde Maschine oder Anlage, die hier nicht dargestellt ist. Der Träger 4 stützt sich über Federn 3 auf dem Fundament 1 ab. Somit entsteht ein schwingungs fähiges System.In Fig. 1, an elastic bearing according to the invention is shown, any of od for an installation machine. Can find the like. Application. 1 is the foundation on which the system is built. The carrier 2 carries the machine or system to be stored, which is not shown here. The carrier 4 is supported on the foundation 1 by means of springs 3 . This creates a system capable of vibrating.

Parallel zu den Federn 3 sind jeweils Dämpfungselemente 4 angeordnet. Die Dämpfungselemente 4 übernehmen keine statischen Tragkräfte; sie sind nach Art von Luftfedern aufgebaut. Wie weiter unten anhand von Fig. 2 näher erläutert, weist ein derartiges Dämpfungselement 4 einen Elastomerbalg 5 auf, der zwischen zwei festen Platten 6 und 7 angeordnet ist, mit denen er am Fundament 1 bzw. am Träger 1 befestigt ist. Damping elements 4 are arranged parallel to the springs 3 . The damping elements 4 do not assume any static load capacities; they are constructed in the manner of air springs. As explained in more detail below with reference to FIG. 2, such a damping element 4 has an elastomer bellows 5 , which is arranged between two fixed plates 6 and 7 , with which it is fastened to the foundation 1 or to the carrier 1 .

Zur Lagerung z. B. einer Maschine können insgesamt vier derartige Feder-Dämpfer-Einheiten verwendet werden, die jeweils an den Ecken der Maschine angeordnet sind.For storage e.g. B. a machine can have a total of four such spring-damper units are used, the are each arranged at the corners of the machine.

Ein einzelnes Dämpfungselement 4 ist in Fig. 2 darge stellt. Das in der Art einer Luftfeder aufgebaute Dämpfungselement 4 ist in einer größtenteils zusammen gedrückten Stellung dargestellt. Der Balg 5 ist weit nach außen ausgewölbt und weist eine in etwa torusförmige Gestalt auf; in gleicher Weise wie die von Luftfedern bekannte Bälge besteht er aus Gummi oder einem gummiähnlichen Kunststoff mit Verstärkungseinlagen aus Gewebe oder dgl. Er ist an seinen Rändern mit Wülsten 8 versehen, die mit Stahlseilen verstärkt sein können und hinter die abgebogenen Ränder 9, 10 der Platten 6 und 7 greifen, wodurch eine luftdichte Verbindung zwischen dem Balg 5 und den Platten 6 und 7 hergestellt wird. Die Platten 6 und 7 bestehen aus Stahl.A single damping element 4 is shown in Fig. 2 Darge. The damping element 4 constructed in the manner of an air spring is shown in a largely compressed position. The bellows 5 is bulged outward and has an approximately toroidal shape; in the same way as the bellows known from air springs, it consists of rubber or a rubber-like plastic with reinforcing inserts made of fabric or the like. It is provided at its edges with beads 8 , which can be reinforced with steel cables and behind the bent edges 9 , 10 of the plates 6 and 7 grip, whereby an airtight connection between the bellows 5 and the plates 6 and 7 is made. The plates 6 and 7 are made of steel.

Der Balg 5 schließt zusammen mit den Platten 6 und 7 einen luftgefüllten Hohlraum 11 ein. Anders als bei Luftfedern steht dieser Hohlraum 11 über eine Durchbrechung bzw. Drosselstelle 12 in der oberen Platte 7 mit der Atmosphäre in Verbindung. Es wird somit ein offenes System gebildet. Durch die Drosselstelle 12 wird das Aus- und Einströmen der Luft verzögert. Bewegungen, die die Platten 6 und 7 auseinander oder aufeinander zu führen, können daher nur langsam erfolgen; Schwingungen werden somit gedämpft.The bellows 5 includes an air-filled cavity 11 together with the plates 6 and 7 . In contrast to air springs, this cavity 11 is connected to the atmosphere via an opening or throttle point 12 in the upper plate 7 . An open system is thus formed. The outflow and inflow of air is delayed by the throttle point 12 . Movements that move the plates 6 and 7 apart or towards one another can therefore only take place slowly; Vibrations are thus damped.

Die Drosselstelle 12 ist, wie bei 13 angedeutet, ventil artig ausgeführt, wobei diene ventilartige Einrichtung so verstellt werden kann, daß der Durchgangsquerschnitt auf einen bestimmten Wert einsteilbar ist. Die Luftströmung durch die Drosselstelle wird damit mehr oder weniger stark behindert, wodurch die Dämpfungseigenschaft stärker oder schwächer wird.The throttle point 12 is, as indicated at 13, valve-like, wherein the valve-like device can be adjusted so that the passage cross section can be adjusted to a certain value. The air flow through the throttle point is more or less severely hampered, as a result of which the damping property becomes stronger or weaker.

Eine alternative Bauform des Dämpfungselementes ist in Fig. 3 dargestellt. Dieses Dämpfungselement besteht aus einem topfförmigen Grundkörper 14 aus Stahl, der an seiner oberen Seite offen ist. Über diese offene Seite ist eine Membran 15 gespannt, die aus einem Elastomer mit Verstärkungseinlagen besteht. Durch einen Ring 16, der mit Grundkörper 14 durch Schrauben verbunden ist, wird die Membran 15 fest und luftdicht am Grundkörper 14 gehalten. Zudem kann mit dem Ring 16 eine Verbindung durch Vulkanisation bestehen.An alternative design of the damping element is shown in Fig. 3. This damping element consists of a pot-shaped base body 14 made of steel, which is open on its upper side. A membrane 15 , which consists of an elastomer with reinforcing inserts, is stretched over this open side. The membrane 15 is held firmly and airtight on the base body 14 by a ring 16 , which is connected to the base body 14 by screws. In addition, there may be a connection with the ring 16 by vulcanization.

An der Membran 15 ist bei 17 ein Stößel 18 befestigt, der unter elastischer Verformung der Membran 15 in den Topf 14 hineinbewegbar ist. Der Topf 14 wird auf der Unterlage bzw. dem Fundament angeordnet, während der Stößel 18 mit der zu lagernden Anlage oder dgl. verbunden ist.A plunger 18 is fastened to the diaphragm 15 at 17 and can be moved into the pot 14 with elastic deformation of the diaphragm 15 . The pot 14 is arranged on the base or the foundation, while the plunger 18 is connected to the system to be stored or the like.

Der Topf 14 und die Membran 15 umschließen einen luftgefüllten Hohlraum 19, der wiederum durch eine Drosselöffnung 20 im Grundkörper 14 mit der Atmosphäre verbunden ist. Bewegungen des Stößels 18 und der damit verbundenen Membran 15 führen zum Verdrängen oder zum Ansaugen von Luft über die Drosselöffnung 20, wobei in gleicher Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel eine Dämpfung bewirkt wird.The pot 14 and the membrane 15 enclose an air-filled cavity 19 , which in turn is connected to the atmosphere by a throttle opening 20 in the base body 14 . Movements of the tappet 18 and the membrane 15 connected to it result in displacement or suction of air via the throttle opening 20 , damping being effected in the same way as in the first exemplary embodiment.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Dämpfungselementes kommen keine größeren Elastomerteile wie Membranen oder Bälge zum Einsatz. Das Dämpfungselement besteht dagegen im wesentlichen aus metallischen Bauteilen. Bei diesem Dämpfungselement ist ein Kolben 21 in einem Zylinder 22 geführt. Der Zylinder 21 kann sich auf dem Fundament abstützen, wobei dann der Kolben 22 über eine Kolbenstange 23 mit der zu lagernden Anlage, Maschine oder dgl. verbunden ist.In the exemplary embodiment of a damping element shown in FIG. 4, no larger elastomer parts such as membranes or bellows are used. In contrast, the damping element essentially consists of metallic components. In this damping element, a piston 21 is guided in a cylinder 22 . The cylinder 21 can be supported on the foundation, the piston 22 then being connected to the system, machine or the like to be supported via a piston rod 23 .

Im Kolben 22 sind eine oder mehrere Bohrungen 24 angebracht, die als Drosselöffnungen dienen. Anstelle von Bohrungen können die Drosselöffnungen auch gebildet sein, indem der Kolben 22 an seinem Umfang längs verlaufenden Einkerbungen aufweist oder zumindest stellenweise in seinem Durchmesser gegenüber dem Innendurchmesser des Zylinders 21 reduziert ist.One or more bores 24 are provided in the piston 22 and serve as throttle openings. Instead of bores, the throttle openings can also be formed in that the piston 22 has longitudinally extending notches on its circumference or at least in places its diameter is reduced compared to the inner diameter of the cylinder 21 .

Die Drosselöffnung 24 stellt eine Verbindung zwischen einem unterhalb des Kolbens 22 befindlichen Hohlraum 25 und einem oberhalb des Kolbens 22 befindlichen Hohlraum 26 her. Die Verbindung nach außen erfolgt über eine zweite Drosselstelle 27, die die Wandung des Zylinders durchsetzt und den Hohlraum 26 mit der Atmosphäre verbindet. Die zweite Drosselöffnung eignet sich zur Anbringung eines Ventils, mit dem der Querschnitt der Drosselöffnung in der oben beschriebenen Weise verändert werden kann.The throttle opening 24 establishes a connection between a cavity 25 located below the piston 22 and a cavity 26 located above the piston 22 . The connection to the outside takes place via a second throttle point 27 which passes through the wall of the cylinder and connects the cavity 26 to the atmosphere. The second throttle opening is suitable for attaching a valve with which the cross section of the throttle opening can be changed in the manner described above.

Bei 28 tritt die Kolbenstange 23 aus dem Zylinder 21 aus. Es ist dort zwar eine Dichtung 29 vorgesehen, die jedoch keinen hermetischen Abschluß herbeiführen soll, sondern lediglich verhindert, daß ein Luftaustausch in einem Maße stattfindet, daß dadurch die Charakteristik des Dämpfungs elementes beeinflußt wird. Kolben 22 und Zylinder 21 können daher in sehr einfacher Weise ausgeführt sein.At 28 , the piston rod 23 emerges from the cylinder 21 . Although there is a seal 29 is provided, which, however, should not bring about a hermetic seal, but merely prevents an air exchange from taking place to an extent that the characteristic of the damping element is influenced thereby. Piston 22 and cylinder 21 can therefore be designed in a very simple manner.

Die Federn 3 sind Stahlfedern, jedoch können sie auch aus einem anderen Werkstoff z. B. Gummi bestehen.The springs 3 are steel springs, but they can also be made of a different material such. B. rubber.

Claims

1. Elastic mounting of machines and systems, in particular for use in bridge and building construction and in deeply tuned machine systems with low natural frequencies, with at least one spring element and a damping element arranged parallel thereto, characterized in that the damping element is an air spring element ( 4 ) whose cavity ( 11 , 19 , 25 , 26 ) communicates with the atmosphere via one or more throttling points.

2. Elastic mounting according to claim 1, characterized in that in the case of air spring elements ( 4 ) whose deformable walls are connected to rigid parts ( 6 , 7 , 14 ) and the throttling points ( 12 , 20 ) are provided on the rigid parts.

3. Elastic mounting according to claim 1, characterized in that the throttle points ( 12 , 20 , 24 , 27 ) are valve-like.

4. Elastic mounting according to claim 3, characterized in that the throttle points ( 12 , 20 , 24 , 27 ) can be changed by valve adjustment.

5. Elastic mounting according to claim 1, characterized in that the damping element is a piston-cylinder unit, the throttling points ( 24 , 27 ) on the cylinder ( 21 ) and / or on the piston ( 22 ).

6. Elastic mounting according to claim 1, characterized in that the damping element is provided with one or more throttle points ( 20 ) fixed pot ( 14 ) into which a plunger ( 18 ) attached to a membrane ( 15 ) can be moved.

7. Elastic mounting according to claim 1, characterized in that the damping element ( 4 ) has a toroidal bellows ( 5 ) with one or more bulges.

8. Elastic mounting according to claim 1, characterized records that the damping element one between the parts to be cushioned against each other having.

9. Elastic storage after one or more previous claims for systems with natural frequencies ≧ 1.2 Hz.

10. Elastic mounting according to claim 1, characterized in that the throttle points ( 12 , 20 , 24 , 27 ) are designed so that the Lehr damping dimension D = 0.12-0.2.

11. Elastic mounting according to claim 1, characterized in that the damping element with closed throttle points ( 12 , 20 , 27 ) can be connected to a closed gas system, so that the system acts as an air spring.

12. Elastic mounting according to claim 1, characterized in that the cavity ( 11 , 19 , 26 ) of the air spring ( 4 ) is connected to the atmosphere via an optionally convoluted pipeline.