DE2616899A1

DE2616899A1 - Vorrichtung zur schwingungsdaempfung

Info

Publication number: DE2616899A1
Application number: DE19762616899
Authority: DE
Inventors: Christian Dr Ing Petersen
Original assignee: Maurer Soehne GmbH and Co KG
Current assignee: Maurer Soehne GmbH and Co KG
Priority date: 1976-04-15
Filing date: 1976-04-15
Publication date: 1977-10-27
Also published as: DE2616899B2; DK142426C; DE2616899C3; DK216976A; DK142426B

Description

Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung an überschlanken Bauwerken wie Schornsteinen, Sendemasten od. dgl. mit einem an einer Kragstütze zur Durchführung räumlicher Schwingungen gelagerten Schwingungskörper.
Bekannte Einrichtungen zur Schwingungsdämpfung besitzen einen die Schwungmasse bildenden ringförmigen Schwingungskörper, der an Kragarmen des Bauwerks frei beweglich aufgehängt ist. Als Dämpfungselemente werden dabei teleskopische und zwischen dem Schwingungskörper und dem Bauwerk sich erstreckende Dämpfungselemente verwendet.
In der DE-PS 69 191 wird eine Einrichtung zum Schwingungsausgleich vorgeschlagen, bei der die Dämpfung einer frei beweglichen Pendelmasse durch zwischen der Pendelmasse und dem Bauwerk beweglich befestigte teleskopische Dämpfungsglieder erfolgt.
Der Nachteil dieser Einrichtungen besteht darin, daß wegen der nur in einer Richtung wirksamen Dämpfung dieser Dämpfungsglieder aufgrund der räumlich auftretenden Schwingungen stets mehrere Dämpfungsglieder angeordnet werden müssen, um einen wirksamen Dämpfungsgrad zu erzielen.
Sind zudem die Dämpfungsglieder nicht in beiden Bewegungsrichtungen wirksam, so vergrößert sich sogar die Zahl der Dämpfungsglieder um das Doppelte. Die Unterbringung dieser großen Zahl von Dämpfungsgliedern führt zwangsläufig zu großvolumig gebauten Schwingungstilgern, deren große Windangriffsflächen eine Erhöhung der statischen Windbelastung des Kamins bewirken. Derartige Dämpfungsglieder sind uberdies störanfällig gegen äußere Witterungseinflüsse, wie beispielsweise Tieftemperaturen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, unter Vermeidung der störanfälligen teleskopischen Dämpfungsglieder eine einfache und wartungsfreie Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung mit einer sehr kleinen Windangriffsfläche zu schaffen, deren Dämpfungsgrad überdies leicht regelbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schwingungskörper als Pendel ausgebildet ist, welches ein an einem mit dem Bauwerk festen Teil reibendes Dämpfungsglied aufweist.
Ein großer Vorteil dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ihr einfacher. mechanischer Aufbau. Damit ist der Betrieb dieser Anlage praktisch wartungsfrei und aufgrund der wenigen für den Bau verwendeten Einzelteile wenig störanfällig und äußerst unempfindlich gegen Witterungseinflüsse. Da bei Verwendung eines Reibdämpfers die Dämpfwirkung jeweils in der Richtung bewirkt wird, in der sich das Dämpfungsglied bewegt, kommt man mit nur einem Dämpfungsglied aus. Aus diesem Grund kann die Vorrichtung äußerst kompakt gehalten werden und bietet somit eine sehr kleine Windangriffsfläche.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das Pendel eine Pendelstange umfaßt, und daß das mit einer Reibfläche zusammenwirkende Dämpfungsglied an der Pendelstange gekoppelt oder ausgebildet ist.
Aufgrund einer Koppelung zwischen Pendelstange und Dämpfungsglied kann die räumliche Bewegung der Pendels tange in eine ebene Bewegung oder eine andere räumliche Bewegung des Dämpfungsgliedes umgesetzt werden, wobei die Reibfläche eine beliebige Oberflächenform aufweisen kann.
In vorteilhafter Weise stellt das Dämpfungsglied eine auf der Reibfläche verschieblich aufliegende Masse dar und weist weiter eine Öffnung auf, in die zur Koppelung die Pendelstange lose eingreift.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht in der Reibfläche Durchgangsbohrungen vor. Damit ist eine ausreichende Belüftung der Vorrichtung sichergestellt und kann ein Vereisen der Reibfläche aufgrund sich auf der Reibfläche ansammelnden Wassers ausgeschlossen werden.
In vorteilhafter Weise besteht das Dämpfungsglied aus mehreren auf eine Grundplatte übereinander stapelbaren Platten. Damit kann der Dämpfungsgrad dieser Vorrichtung nicht nur durch Auswechseln verschiedener Reibbeläge der Reibfläche geregelt werden, sondern auch durch Veränderung der Anzahl der auf die Grundplatte aufgelegten Platten.
Zweckmäßigerweise sind die Platten weiter durch einen von der Öffnung aus gegen den Plattenrand in Radialrichtung laufenden Schlitz gekennzeichnet. Dies ermöglicht ein leichtes Auflegen der Platten zur Regulierung des Dämpfungsgrades, ohne daß etwa das Dämpfungsglied oder die Pendelstange ausgebaut werden müssen.
Vorteilhaft sind weiter Grundplatte und Platten kreisförmig ausgebildet.
Nachfolgend wird eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung an Hand der Figuren beschrieben. Es zeigt Fig. 1 einen Querschnitt einer an einem Schornstein angeordneten Ausführungsform, Fig. 2 einen Schnitt entlang Linie I-I nach Fig. 1, Fig. 3 eine Draufsicht einer Ausführungsform einer Platte und Fig. 4 ein Kraft/Weg Diagramm.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist das die Einrichtung zur Schwingungsdämpfung aufweisende Gehäuse 1 fest am oberen Ende eines Schornsteines 2 angeordnet. Von der an das Schornsteinrohr 2 anliegenden Gehäuseseite 3 ragt in Radialrichtung von Schornstein 2 ein Kragbolzen 4 in das Gehäuseinnere. Am auskragenden Ende des Bolzens 4 ist ein Kugelgelenk 5 angeordnet, in welchem die Pendelstange 6 gelagert ist. Aufgrund des Kugelgelenks 5 ist eine räumliche Pendelbewegung der Pendelstange 6 möglich.
Zur Steuerung der Pendelschwingungen sind Pendelmassesegmente 7 vorgesehen, die auf die Pendelstange 6 gesteckt werden können und mittels Muttern 8 auf der Stange 6 fixiert werden.
Das untere Ende der Pendels tange 6 greift lose in eine Öffnung 9 eines aus auf eine Grundplatte 10 aufeinandergeschichteten Platten 11 bestehendes Dämpfungsglied 15.
Vorzugsweise sind Grundplatte 10 und Platten 11 kreisförmig ausgebildet. Es ist jedoch jede andere Querschnittsform möglich. Die genaue zentrische Lage der einzelnen Platten 11 wird durch in die Grundplatte einsteckbare Stifte 12 gewährleistet. Die Grundplatte 10 liegt auf einer gegebenenfalls mit einem Reibbelag 13 beschichteten und als Reibfläche dienenden Bodenplatte 14 auf. Der Grundriß der Bodenplatte 14 besteht bevorzugt aus einem Rechteck und einem an einer Rechteckseite anschließenden und den Durchmesser dieser Rechteckseite aufweisenden Halbkreis (Fig. 2). Wird die Pendelstange 6 Schwingungen unterworfen, wird zwangsläufig das aus der Grundplatte 10 und den aufgeschichteten Platten 11 zusammengesetzte Dämpfungsglied 15 durch die in die Öffnung 9 ragende Pendelstange 6 über die Bodenplatte 14 bewegt und somit die Pendel schwingung aufgrund der Reibwirkung zwischen Dämpfungsglied 15 und Reibbelag 13 gedämpft.
Die Schwingbewegung der Pendelstange 6 kann durch Verändern der Zahl der aufgesteckten Pendelmassesegmente 7 beeinflußt und die Größe des Dämpfungsgrads der Einrichtung durch Veränderung der Reibmassengewichte, also durch Auflegen oder Abnehmen einer Anzahl Platten 11, schnell und einfach reguliert werden.
Um bei extremen Pendelausschlägen eine Beschädigung der Reibmasseplatten -11 oder anderer Bauteile zu verhindern, sind an der seitlichen Gehäusewand Auflagen 17 angeordnet, die vorteilhaft aus einem stoßdämpfenden, elastisch nachgiebigen Werkstoff ausgebildet sind.
Statt an der seitlichen Gehäusewand kann die Auflage selbstverständlich auch am Dämpfungsglied 15 selbst angebracht werden. Zur Belüftung und zur Abführung eventuell sich auf der Bodenplatte 14 ansammelnden Wassers befinden sich in der Bodenplatte 14 eine Anzahl Bohrungen 16. Zweckmäßigerweise ist das allseitig geschlossene Blechgehäuse 1 durch Rippen 18 versteift.
In Figur 3 ist eine Ausführungsform einer kreisförmig ausgebildeten Platte 11 dargestellt. Die z. B. im Zentrum der Platte 11 angeordnete Öffnung weist einen gegen den Plattenrand in Radialrichtung laufenden Schlitz auf, durch den das Auflegen oder Abnehmen der Platten wesentlich erleichtert wird. Dazu ist ein Ausbau der Pendelstange 6 oder des Dämpfungsgliedes 15 nicht mehr nötig, sondern es werden lediglich die Platten 11 gegen die Pendelstange 6 auf das Dämfpungsglied 15 aufgelegt, wobei sie durch die Stifte 12 in der richtigen Lage gehalten werden. Bei Abnahme brauchen die Platten 11 beispielsweise nur gegen die Stifte 12 angehoben werden und können dann einfach von der Pendelstange 6 abgenommen werden.
Obgleich das Dämpfungsglied 15, wie in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt, an,der Pendelstange 6 gekoppelt sein kann, kann das Dämpfungsglied 15 jedoch auch durch die Pendelstange 6, beispielsweise durch deren unteren Abschnitt, ausgebildet sein. In diesem Fall ist die ortsfest gehaltene Reibfläche beispielsweise kugelförmig entsprechend der:Pendellänge ausgebildet, wobei die Dämpfungseigenschaften durch verschiedene und leicht einlegbare Reibbeläge auf die Bodenplatte 14 oder Pendelstange 6 verändert werden können.
Die Pendelstange 6 kann aber auch derart im Kugelgelenk 5 gelagert sein, etwa in einer an das Kugelgelenk 5 angeschweißten Hülse, daß sie in Axialrichtung bewegbar ist. Dann ist es nicht mehr notwendig, die mit der Pendelstange 6 zusammenwirkende Reibfläche kugelförmig auszubilden, sondern sie kann eben gehalten werden oder auch eine beliebige Oberflächenform aufweisen. Gleichzeitig kann natürlich dabei zur Erhöhung der Reibfläche am unteren Ende der Pendelstange6 eine Reibplatte angelenkt sein.
In Figur 4 ist die Arbeitskennlinie (Kraft/Weg Kurve) des Reibdämpfers dargestellt. Sie verläuft vorteilhaft der Form eines Rechtecks (Linie a). Die von der Arbeitslinie umschlossene Fläche stellt die bei einer Periode vernichtete Schwingungsenergie dar. Bei den teleskopischen Dämpfern, die zumeist hydraulisch betätigbar sind, verläuft diese Kennlinie in der Regel elliptisch (Linie b).
Durch die stoßartige Umkehr der Reibungskraft nach einer Halbschwingung ergibt sich vorliegend eine zusätzliche die Schwingungsdämpfung begünstigende Wirkung gegenüber einem elliptischen Linienverlauf.
- Patentansprüche -

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e : 1. korrichtung zur Schwingungsdämpfung an überschlanken Bauwerken wie Schornsteinen, Sendemasten oder dgl.

mit einem an einer Kragstütze zur Durchführung räumlicher Schwingungeh gelagerten Schwingungskörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungskörper als Pendel ausgebildet ist, welches ein an einem mit dem Bauwerk festen Teil treibendes Dämpfungsglied (15) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pendel eine Pendelstange (6) umfaßt, und daß das mit einer Reibfläche (14) zusammenwirkende Dämpfungsglied (15) an der Pendelstange (6) gekoppelt oder ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsglied (15) eine auf der Reibfläche (14) verschieblich aufliegende Masse ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsglied (15) eine Öffnung (9) aufweist, in die zur Koppelung die Pendelstange (6) lose eingreift.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibfläche (14) Durchgangsbohrungen (16) aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsglied (15) aus mehreren auf eine Grundplatte (10) übereinander stapelbaren Platten (11) besteht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (1In) einen von der Öffnung (9) aus gegen den Plattenrand in Radialrichtung laufenden Schlitz aufweisen.-!
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Grundplatte (10) und Platten (11) kreisförmig ausgebildet sind.