DD159445A1

DD159445A1 - Schwingungsisolierung fuer kreiselarbeitsmaschinen

Info

Publication number: DD159445A1
Application number: DD81230555A
Authority: DD
Inventors: Karl Resch; Dietmar Bazant
Original assignee: Karl Resch; Dietmar Bazant
Priority date: 1981-06-04
Filing date: 1981-06-04
Publication date: 1983-03-09
Also published as: IT8248581A0; NL8201860A; SE8203367L; IT1148953B; DE3215129A1; FR2507274A1; DD159445B1; BE893346A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schwingungsisolierung fuer Kreiselarbeitsmaschinen, insbesondere fuer Dachventilatoren axialer und radialer Bauart, die durch ihre Ausfuehrung die Anwendung der Leichtbauweise bei derartigen Dachventilatoren ermoeglicht. Erfindungsgemaess ist der innerhalb der Stuetzkonstruktion eines Ventilators angeordnete Antrieb aus dem Motor, dem Laufrad und der Montageplatte, die vorzugsweise als Traegerrost ausgebildet ist, auf Federelementen frei schwingend gelagert, so dass keine Schwingungen ueber die Ventilatorbauteile auf das Bauwerk uebertragen werden koennen.

Description

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TITEL DER ERFIM)LJNG

Schv/ingungsisolierung für Kreiselarbeitsmaschinen

AMENOLNGSGEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft eine Schwingungsisolierung für Kreise!arbeitsmaschinen, insbesondere für Ventilatoren axialer und radialer Bauart/ bei denen Antriebsmotor und Laufrad vorzugsweise mit vertikaler Achse angeordnet sind,

CHARAKTERISTIK DER BEKANNTEN TECHNISCHEN LÖSUNGEN

Es sind Dachventilatoren axialer und radialer Bauart bekannt, bei denen der fv'otor auf einer Montageplatte befestigt ist. Diese Montageplatte ist starr mit der Stützkonstruktion verbunden, die gleichzeitig als Montageelement für die Dachbefestigung dient_B Solche Dachventilatoren werden üblicherweise ebenfalls starr auf dem' Dach befestigt.

Der'. Nachteil dieser bekannten Dachventilatoren besteht darin, daß durch den Motor und das Laufrad von Restumwuchten und Verschmutzungen verursachte periodische Erregerkräfte auf den gesamten Ventilator und das Dach übertragen werden. Diese Erregerkräfte müssen bei grös» seren Ventilatoren von den Ventilatorbauteilen, besonders der Montageplatte und der Stützkonstruktion, sicher aufgenommen werden. Zur Ge-

währleistung der Betriebssicherheit ist es deshalb erforderlich, die Ventilatoren so auszubilden, daß Schwingungen der Ventilatorbauteile weitestgehend vermieden werden. Diese Aufgabe wird üblicherweise durch eine Konstruktion gelöst, deren Dimensionierung nicht nach statischen, sondern nach dynamischen Gesichtspunkten erfolgt, wobei die Eigenfrequenz der Ventilatorbauteile wesentlich über oder unter der Erregerfrequenz des Antriebes liegen muß« Eine Ventilatorkonstruktion mit hoher Eigenfrequenz erfordert jedoch eine überaus stabile und damit materia!aufwendige Konstruktion, während Ventilatorkonstruktionen mit tiefen Eigenfrequenzen wegen der begrenzten Festigkeit der Werkstoffe nur mit hochwertigen und kostenaufwendigen Spezia!werkstoffen realisierbar wären und daher unüblich sind.

Unabhängig von der Konstruktion des Ventilators werden die auftretenden Schwingungen auf die Dachkonstruktion und damit auf das Bauwerk übertragen und verursachen in Abhängigkeit von der Ventilatorgröße Schaden am Bauwerk, die von der Zerstörung der Dachaut bis zur Rißbildung an Konstruktionselerrsenten führen können«,

Es ist auch bereits bekannt, größere Ventilatoren mit erheblichen Erregerkräften schwingungsisoliert zu montieren. Dazu werden je nach Baugröße der Ventilatoren entweder zwischen dem Ventilator und der Dachkonstruktion geeignete Schwingungsdämpfer angeordnet oder der Ventilator wird auf einem Schwingungsfundament montiert. Solche Schwingungsfundamente bestehen vorzugsweise aus stabilen Stahlbetonrahmen auf Schwingungsdämpfern,

Diese bekannte Schwingungsisolierung für Ventilatoren unterbindet z>var die übertragung von Schwingungen auf das Bauwerk, weist jedoch den Nachteil auf, daß die Schwingungen im Ventilator selbst weiterhin auftreten und als Luftschall abgestrahlt werden und die schwingungsisolierte Montage einen erheblichen zusätzlichen technisch-ökonomischen Aufwand am Bauwerk erforderte Darüberhinaus werden durch solche teil-

weise komplizierten bautechnischen Einsatzbedingungen die Einsatzmög— lichkeiten dieser Ventilatoren beträchtlich eingeschränkt.

Es ist weiterhin nach dem DD-WP 147 564 bekannt, den Motor mit einem zwischengeordneten Formteil aus Elast auf der Montageplatte zu befe~ stigen.

Der Nachteil dieser bekannten Motorbefestigung besteht in der Beschränkung ihrer Wirkung auf die Dämpfung des Motorgeräusches und die Verhinderung der Ausbreitung des Körperschalles bei Ventilatoren kleiner γ und mittlerer Bauart _e Bei größeren Ventilatoren ist eine solche Motor-

befestigung jedoch nicht geeignet, die Übertragung der Schwingungen im Drehfrequenzbereich auf die Ventilatorbauteile und das Bauwerk wirksam zu verhindern.

ZIEL DER ERFINDUNG

Das Ziel der Erfindung ist es, unter Vermeidung der angeführten Nachteile mit geringem technisch-ökonomischen Aufwand durch primäre Maßnahmen der Schwingungsisolierung die Gebrauchswerteigenschaften von Kreiselarbeitsmaschinen, insbesondere von größeren Dachventilatoren, zu erhöhen, den Materialeinsatz bei ihrer Herstellung und Montage zu verringern, die bautechnischen Einsatzbedingungen zu vereinfachen und den Unweitschutz und damit die Arbeits- und Lebensbedingungen der Werktätigen zu verbessern.

DARLEGUNG DES VVESENS DER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine konstruktive Lösung fur Kreiselarbeitsmaschinen, insbesondere für größere DachVentilatoren axialer und radialer Bauart, zu entwickeln, bei der unter Gewährleistung eines engen und damit energieökonomischen Spaltes zwischen

Laufrad und feststehendem Unterteil die Übertragung von Schwingungen des Motors und des Laufrades auf die Ventilatorbauteile und von diesen auf das Bauwerk unterdrückt und zugleich die Anwendung einer materialökononüschen Leichtbauweise für diese Ventilatorbauteile ohne den Einsatz von hochfesten Spezialwerkstoffen ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgernäß wie folgt gelöst:

Das Unterteil der Kreiselarbeitsmaschine weist in bekannter Weise Stützsäuien auf, an deren Säulenbolzen die Haube befestigt ist. Die Montageplatte mit dem fitotor und dem Laufrad ist innerhalb der Stützkonstruktion des Ventilators auf Federelenenten gelagert«, Die Montageplatte v/eist Ausnehmungen für die Säulenbolzen auf und ist auf diesen Säulenbolzen geführt* Die Federelemente umschließen die Säulenbolzen berührungsfrei und sind in Federtellern an der Montageplatte und der Stützsäule gelagert*

In einer bevorzugten Variante der Erfindung besteht die Montageplatte nicht mehr aus einer geschlossenen Platte/ sondern aus einem Trägerrost aus vier paarweise als Doppelkreuz übereinanderliegenden Einzelträgern/ die an den Kreuzungsstellen starr miteinander verbunden sind« Der fifotor ist nur an einem Trägerpaar befestigt« Dieses riotortragende Trägerpaar weist vorzugsweise ein Trägheitsmoment vom !,S^fachen des Trägheitsmomentes des anderen Trägerpaares auf _e

Der Teilkreisdurchmesser der Stützsäulen beträgt mindestens das 1/35-fache des Durchmessers des Laufrades. Die Einhaltung dieser Bedingung ist die Voraussetzung für ein ganzzahliges Verhältnis der Anzahl der Stützsäulen und der Anzahl der Schaufeln des Laufrades,

Als Federe lenient ist vorzugsweise eine Schraubendruckfeder vorgesehen., Dieses Federelement kann eine sprunghaft steigende Federkonstante aufweisen, alternativ kann auch der Säulenbolzen mit einem Anschlag zur Begrenzung des Federweges versehen sein, .

Zwischen dem Motor und der Montageplatte, der Montageplatte und dem Federteller, dem Federteller und der Stutzsäule und/oder den Federelement und den Federtellern sind Zwischenlagen aus Elast angeordnet,

Erfindungsgemäß wird innerhalb der starren Verbindung des Unterteiles mit den Stützsäulen und der Haube die Antriebseinheit von Motor, Laufrad und Montageplatte elastisch auf Federelementen gelagert. Diese Federelemente bilden zusammen mit der Montageplatte, dem Laufrad und dem Motor ein in mehreren Freiheitsgraden schwingungsfähiges System, dessen einzelne Bauteile eine Eigenfrequenz nahe der Erregerfrequenz aufweisen können und deshalb auch ohne Spezialwerkstoffe in Leicht« bauweise herstellbar sind. Durch das zwischengeschaltete Federelement wird das System derart verstimmt, daß die Eigenfrequenz dieses Systems weit unterhalb der Erregerfrequenz liegt.

Die Steife der Federelemente wird nach der Erregerfrequenz, der schwingfähigen Masse und der Eigenelastizität der Montageplatte und der Stützsäulen bestimmt. Sie sind so zu dimensionieren, daß alle Eigenfrequenzen des aus dem Antrieb mit Motor, Laufrad und Montageplatte und dem Federsystem mit Federelementen und Eigenelastizität der Bauteile bestehenden schwingungsfähigen Systems so weit unterhalb der Erregerfrequenz liegen, daß die Schwingungsamplituden der Montageplatte und der Stützsäulen erheblich verkleinert werden. Als Eigenfrequenzen sind dabei Vertikal- und Horizontal-» sowie Taumelschwingungen zu berücksichtigen. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht damit die Erreichung von Eigenfrequenzen im Bereich des 0,3~ bis 0,5-fachen der Erregerfrequenz,

Zur· einwandfreien Aufnahme des Nenn— und Anfahrmomentes sind die Federelemente mit einem großen Abstand zur Antriebsachse anzuordnen. Das Verhältnis des Teükreisdurchnessers der Stützsäulen mit mindestens dem 1,35-fachen des Laufraddurchmessers erfüllt diese Bedingung und ermöglicht zugleich die Anwendung eines konstruktiv und technologisch vorteilhaften ganzzahligen Verhältnisses der Anzahl,der Stützsäulen zur Anzahl der Schaufeln des Laufrades, das bisher wegen der

dabei auftretenden schwingungssteigernden Susxiierung der Kompression beim gleichzeitigen Schaufeldurchgang an den Stützsäulen nicht zulässig war.

Beim An- und Auslaufen des Motors tritt ein Resonanzdurchlauf mit großen Schvvingungsaniplituden auf«, Um auch in dieser Betriebsphase den einwandfreien Lauf des Laufrades zu gewährleisten, ist eine mechanische Begrenzung des Federweges durch einen Anschlag oder der Einsatz von Federelementen mit sprunghaft veränderlicher Federkonstante vorgesehen*

Der Vorteil der erfinduηgsgemäßeη Schwingungsisolierung entsteht sowohl bei der Herstellung als auch bei der Anwendung der Dachventi'" latoren«,

Bei der Herstellung solcherart schwingungsisolierter Ventilatoren ist durch die Schwingungsisolierung eine Leichtbauweise aller Venti~ latorbauteiIe möglich, die bisher nicht erreichbar war. Durch diese materialokononiische Konstruktion tritt eine beträchtliche Einsparung von t/iaterial und Kosten ein„

Bei der Anwendung der Ventilatoren ist deren geringere Masse und der mögliche Verzicht auf weitere zusätzliche Maßnahmen einer bautechnischen Schwingungsisolierung nochmals material·- und kostensparend_e Die integrierte Schwingungsisolierung erhöht zudem die Nutzungsdauer des Ventilators und der betroffenen Bauwerksteile,, Dar über hinaus wird durch die nahezu vollständige Unterdrückung der· Schwingungen im Ventilator selbst die Umweitbelästigung erheblich verringert und damit ein ,wesentlicher Beitrag zur Verbesserung der Arbeits-» und Lebens» bedingungen geleistet, ·.. ···

AUSFQ-IRUNGSBEISPIEL

Die Erfindung soll nachstehend an einen AusfUhrungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung wird der Querschnitt einer Schwingungsisolierung gezeigt.

Die Stützkonstruktion des Dachventilators besteht aus einem Unterteil 4 mit kreisförmigem Grundriß und acht auf dem Umfang dieses Kreises im gleichen Abstand voneinander angeordneten Stützsäulen 5, in die Säulenbolzen 9 eingelassen sind. Diese Stützkonstruktion ist aus einer Stahl-Plast-Verbundkonstruktion in Leichtbauweise hergestellt.

Der Motor 1 des Dachventilators ist auf der Oberseite der Montageplatte 3 angeordnet. Die Montageplatte 3, ebenfalls in Leichtbauweise, besteht aus einem Trägerrost aus vier Leichtbauprofilen, die derart paarweise übereinander gelegt sind, daß die Trägerachsen den Stützsäulenkreis in seinen Achtelpunkten, der Lage der Säulenbolzen 9 entsprechend, schneidet. Die Kreuzungspunkte der vier Träger sind starr miteinander verbunden. Der Motor 1 ist jedoch nur an einem der beiden Trägerpaare befestigt. Dieses motortragende Trägerpaar weist ein Trägheitsmoment von etwa dem 1,5-fachen des Trägheitsmomentes des anderen Trägerpaares auf. Das Laufrad 2 mit acht Schaufeln ist unterhalb des Trägerrostes direkt an der vertikalen Welle des Motors 1 befestigt. Zwischen dem Teilkreisdurchmesser der Stützsäulen 5 und dem Durchmesser des Laufrades 2 besteht ein Verhältnis von mindestens 1,35 zu 1,

Die acht Enden der vier Träger der Montageplatte 3 weisen Ausnehmungen auf. An der Unterseite dieser Trägerenden, korrespondierend mit den Ausnehmungen, sind obere Federteller 8 angebracht. Die Stützsäulen 5 sind mit den entsprechenden unteren Federtellern S versehen. Auf diese unteren Federteller 8 sind als Federelement 7 Schraubendruckfedern aufgesetzt, die einen wesentlich größeren Durchmesser als die Säulenbolzen 9 aufweisen und diese damit berührungsfrei umschließen. Die

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Montageplatte 3 ist durch die Ausnehmungen an den Trägerenden auf den Säulenboizen 9 geführt und sitzt auf den Federelementen 7 auf, die durch die Federteller 8 arretiert sind*

An dem oberen, öfoer die Montageplatte 3 hinausragendem Teil der Säulenboizen 9 ist die Haube 6 befestigt, die damit zugleich als Transportsicherung des gesamten Antriebes und als Amplitudenbegrenzung für den Resonanzdurchlauf dient„

Claims

ERFINDUNGSANSPRUCH

1, Schvvingungsisolierung für Kreiselarbeitsmaschinen, insbesondere für DachVentilatoren axialer und radialer Bauart, mit innerhalb der Stützkonstruktion eines Ventilators an einer Montageplatte angebrachtem Motor mit vorzugsweise vertikal angeordneter Achse, gekennzeichnet dadurch,

daß das Unterteil (4) der Kreiselarbeitsmaschine in bekannter Weise Stübzsäulen (5) aufweist, an deren Säulenbolzen (9) die Haube (6) befestigt ist

und die Montageplatte (3) mit dem Motor (1) und dem Laufrad (2) innerhalb der Stützkonstruktion des Ventilators auf Federelerne tv ten (7) gelagert ist,

wobei die Montagenlatte (3) Ausnehmungen für die Säulenbolzen (9) aufweist und auf diesen Säulenbolzen (9) geführt ist und die Fe~ derelemente (7) die Säulenbolzen (9) berührungsfrei umschließen und in Federtellern (S) an der Montageplatte (3) und der Stützsäule (5) gelagert sind, '

2, Schwingungsisolierung nach Punkt 1,
gekennzeichnet dadurch,

daß die Iv-ontagep latte (3) vorzugsweise aus einem Trägerrost aus vier paarweise als Doppelkreuz übereinanderliegenden und starr miteinander verbundenen Trägern besteht, wobei der Motor (1) nur an einen Trägerpaar befestigt ist und dieses motortragende Trägerpaar ein Trägheitsmoment vom vorzugsweise 1,5-fachen des Trägheitsmomentes des anderen Trägerpaares aufweist.

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3_e Schwingungsisolierung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Teilkreisdurchmesser der Stützsäulen (5) mindestens dos 1,35-fache des Durchmessers des Laufrades (2) beträgt und das Verhältnis der Anzahl der Stützsäulen (5) und oer Anzahl der Schaufeln des Laufrades (2) ganzzahlig ist,

4«, Schvvingungsisolierung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Federelement (7) vorzugsweise eine Schrauhendruckfeder vor» gesehen ist„

5«. Schwingungsisolierung nach Punkt 1 und 4, gekennzeichnet dadurch, daß das Federelement (7) vorzugsweise eine sprunghaft steigende Federkonstante aufweist und/oder der Säulenbolzen (9) mit einem Anschlag zur Begrenzung des Federweges versehen ist«.

6, Schwingungsisolierung nach Punkt 1 und einem der Punkte 4 oder 5, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen Motor (1) und Montageplatte (3), zwischen Montageplatte (3) und Federteller (8), zwischen Federteller (8) und Stützsäule (5) und/oder zwischen Federelement (7) und Federteller (8) Zwischenlagen aus Elast angeordnet sind,,

Hierzu .1 Seite Zeichnung*