DD297494A5 - Verspannschwingungsisolator und -daempfer - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verspannschwingungsisolator und -daempfer zur fundamentlosen schwingungsisolierten und -gedaempften Aufstellung von Maschinen und Anlagen, dadurch gekennzeichnet, dasz ein Konus in einem viskoelastischen Koerper durch manuelle Verspannung und/oder durch die Last oder Teillast der Maschine oder Anlage nach dem Keilprinzip verspannt wird. Das Eigenfrequenzverhalten dieses Schwingungsisolators und -daempfers haengt dabei von der Groesze der Verspannung und vom Reibverhalten zwischen dem Konus und dem viskoelastischen Koerper ab. Die Federeigenschaften sind durch Einfuegen einer zaehviskosen und/oder zaehelastischen und/oder elastisch-plastischen Masse sowie eines Gases im Hohlraum im unteren Teil des Schwingungsisolators und -daempfers zwischen dem Konus und dem viskoelastischen Koerper veraenderlich.{Verspannschwingungsisolator und -daempfer, fundamentlos, schwingungsisoliert, gedaempft; Konus, viskoelastisch; Verspannung; Eigenfrequenz; Reibung; Federeigenschaft; Fluessigkeit; Gas}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft das fundamentlose schwingungsisolierte und -gedämpfte Aufstellen von Maschinen und Anlagen. Insbesondere können mit diesen erfindungsgemäßen Verspannschwingungsisolatoren und -dämpfern auch Maschinen und Anlagen mit vorwiegend horizontal wirkenden Schwingungen schwingungsisoliert und -gedämpft aufgestellt werden. Die elastische Aufstellung von schwerpunktmäßig hochstehenden Maschinen und Anlagen sowie von Maschinen und Anlagen mit lagenmäßig durch Belastung veränderlichem Schwerpunkt ist ebenfalls mit diesen Schwingungsisolatoren und -dämpfern möglich.

Im Stahlbau können sie als Verbindungsglied zwischen Grundgerüst und Gründungskörper sowie in Gerüstgelenken ebenfalls eingesetzt weden.

Charakteristik dos bekannten Standes der Technik

In der Praxis bekannt und weit verbreitet sind schwingungsisolierende Tragestützen auf Gummi- und Elastomerbasis, die sog. „Schwingungsisolatoren", die fast ausschließlich an Maschinen und Anlagen eine Schwingungsisolierung in einer Richtung bewirken. Diese Schwingungsisolatoren sind zur Schwingungsisolierung und -dämpfung unter Maschinen und Anlagen mit periodischer und/oder stochastischer vertikaler und horizontaler Stoß- und Schubbelastung ungeoißnet. Bekannt sind auch Schwingungsisolatoren, die durch konisch sich erweiternde und/oder sich verjüngende ringförmige Gummioder Elastomerkörper als Teil einer Gummi-Metallverbindung sowohl vertikale als auch horizontale sowie schräg zum Erdniveau wirkende Maschinenschwingungen und -stoße verringern können. Diese Schwingungsisolatoren sind auf Grund ihrer relativ großen Federwege für eine Schwingungsisolierung von Kipp- oder Drehschwingungen, wie sie beispielsweise bei schlanken Maschinen mit hoch über den Auflagerflächen der Maschinen gelegenen Schwerpunkten mit kopflastigen Funktionsteilen zu verzeichnen sind, ungeeignet.

Alle bekannten Schwingungdf olatoren auf Gummi- und Polyurethanbasis weisen ein lastabhängiges Eigenfrequenzverhalten auf. Jedem Lastfall entspricht genau eine Eigenfrequenz, wobei der Resonanzbereich in der Umgebung dieser Eigenfrequenz bei Schwingungsisolatoren auf Gummibasis gegenüber Schwingungsisolatoren auf Polyurethanbasis noch relativ groß ist. Eine statisch und dynamisch .schwerpunktmäßige Aufstellung von Maschinen und Anlogen auf Schwingungsisolatoren, d. h., eine schwerpunktmäßig gleichmäßige Belastung der Schwingungsisolatoren unter den Maschinen und Anlagen ist nur in wenigen Fällen möglich. Durch die ungleichmäßige Belastung der Schwingungsisolatoren erhöht sich der Resonanzbereich unter der Maschine bzw. unter der Anlage wesentlich. So kommt es trotz Berechnung und der damit verbundenen Auswahl an Schwingungsisolatoren bei Neuaufstellungen von Maschinen und Anlagen immer wieder zu unerwarteten Resonanzschwingungen zwischen den Erreger- und Eigenfrequenzen der Maschinen und Anlagen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, einen universell einsetzbaren Schwingungsisolator zu entwickeln, der Maschinenstöße und -schwingungen, insbesondere und aus nahezu allen Richtungen der Maschine oder Anlage verringert und dämpft,

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfachen, universell einsetzbaren Schwingungsisolator und -dämpfer für die fundamentlose schwingungsorientierte und -gedämpfte Aufstellung von Maschinen und Anlagen zu entwickeln. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Konus bzw. ein Druckstück mit aufschraub- oder aufsteckbarem Nivellierteil zur Aufnahme der Maschinenankerschraube in einem viskoelastischen Körper bis zu ⁹Ao seiner äußeren Mantellänge eingesetzt und übereine Verspanneinrichtung manuell vorverspanntwird. Derviskoelastische Körper Ist in einem Rohrstückmit oder ohne Grundplatte eingebettet. Zur Erzielung einer annähernd gleichmäßigen Lastverteilung von der Maschinenankerschraube über den Konus bzw. über das Druckstück und den viskoelastischen Körper auf die Grundplatte innerhalb des den viskoelastischen Körper umschließenden Rohrstückes bzw. auf den Gründungskörper sowie zur Erhöhung der Lasioinpfindlichkeit und Schwingungsisolierwirkung befindet sich im Hohlraum im unteren Teil des Schwingungsisolators und -dämpfers zwischen Konus und Druckstück, viskoelastischem Körper und Grundplatte bzw. zwischen Konus oder Druckstück und viskoelastischem Körper eine zähviskose Flüssigkeit. Die Federsteife und das Eigenfrequenzverhalten des Verspannschwingungsisolators und -dämpfers ist durch eine manuelle Verspanneinrichtung, beispielsweise ein von oben auf das Rohrstück mit viskoelastischem Körper und Konus bzw. Druckstück aufsetzbaren und mit diesem verschraubbaren Verspanndeckel mit mittiger Bohrung zur reibungsfreien Durchführung des mit dem Konus bzw. Druckstück verschraub- oder aufsetzbaren Nivellierteils des Verspannschwingungsisolators und -dämpfers veränderlich. Damit wird es möglich, Resonanzfrequenzen zwischen der Maschine und den Veripannschwingungsisolatoren und -dämpfern sowie zwischen der Erreger- und Eigenfrequenz der Maschine durch einfaches manuelles Verspannen des Konus bzw. des Druckstückes im viskoelastischen Körper während des Betriebes der Maschine oder Anlage zu vermeiden.

Ein weiterer Vorteil dieser Verspannschwingungsisolatoren und -dämpfer besteht darin, daß durch eine große Vorverspannung bzw. Verspannung der Funktionsteile der Verspannschwingungsisolatoren und -dämpfer die Schwingungen der Maschine oder der Anlage während des Betriebes in annehmbaren Grenzen gehalten werden können. Die Wahl der Shore-Härte des viskoelastischen Grund- und Schwingkörpers ist dabei ausschlaggebend für die Größe der Eigenfrequenz des unverspannten und verspannten Verspannschwingungsisolators und -dämpfers. Es ist beispielsweise bei Verspannschwingungsisolatoren und •dämpfern mit großer Shore-Härte der viskoelastischen Körper nahezu jede Aufstellung von der hartelastischen bis zur herkömmlichen Fundamentaufstellung möglich. Kleine Eigenfrequenzen werden mit Gas oder mit Flüssigkeit gefüllten viskoelastischen Grundkörpern erzielt.

Eine Verbesserung der Schwingungsisolierwirkung dieser Verspannschwingungsisolatoren und -dämpfer wird auch mit Nocken und/oder Nasen an der äußeren Mantelfläche des viskoelastischen Grundkörpers erreicht. Zur Erhöhung der Standfestigkeit der Maschine werden die Vespannschwingungsisolatoren und -dämpfer an den, mit Bohrungen außerhalb der metallischen Hüllkörper befindlichen Teile der Grundplatten mit Ankerschrauben oder Spreizdübeln vor Aufstellung der Maschine am Gründungskörper befestigt. Ein Kippen, Rutschen oder Wandern der Maschine oder der Anlage ist damit von vornherein ausgeschlossen.

Durch die Schwingungen während des Betriebes der Maschine oder der Anlage wird der Konus des Verspannschwingungsisolators und -dämpfers um eine, der Vorverspannung bzw. dem Eigengewicht der Maschine oder der Anlage entsprechende Gleichgewichtslage im viskoelastischen Grundkörper auf- und abbewegt. Der dynamische Lastanteil während dsr Verspannphase wird dabei durch den Staudruck der Flüssigkeit zwischen dem Konus und dem viskoelastischen Körper und durch die Reibungskraft zwischen den Kontaktflächen des Konus und des viskoelastischen Körpers abgefangen. Die

Größe der Kraftanteile hängt dabei von den geometrischen Abmessungen des Konus sowie des viskoelastischen Grundkörpers, dem Neigungswinkel der Kontaktflächen des Konus und des viskoelastischen Körpers gegenüber der Vertikalen und von dem Reibwert der Reibpaarung der Materialien des Konus und des viskoelastischen Körpers an der Kontaktfläche ab. Zur Gewährleistung eines Feder- und Reibweges des Konus in Millimetergröße sollten die Neigungswinkel der Kontaktmantelflächen gegenüber der Vertikalen möglichst klein sein. Zur annähernd gleichmäßigen Lastverteilung zwischen dem Flüssigkeitsdruck und der Reibkraft sollte der Reibwert μ zwischen dem Konus und dem viskoelastischen Körper kleiner oder gleich 0,5 sein. Bei Reibwerten μ größer 0,5 kann dies auch durch einen, gegenüber dem Neigungswinke! der Mantelfläche des Konus geringfügig geringeren Neigungswinkel der Mantelfläche des viskoelastischen Körpers erzielt werden. Bei dynamischer Belastung des Konus wird sich dann im unteren Teil zwischen Konus und viskoelastischem Körper ein Flüssigkeitsspalt ausbilden. Die Gestaltung der Konturen des Konus und des viskoelastischen Grundkörpers kann vielfältig sein.

Ausführungsbelsplel Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden.

Fig. 1: eine Teilschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Verspannschwingungsisolators und -dämpfers Fig. 2 u. 3: Teilschnittdarstellungen vereinfachter Ausführungsformen

In Fig. 1 ist im Teilschnitt der Aufbau eines erfindungsgemäßen Verspannschwingungsisolators und -dämpfers schematisch dargestellt.

In einem viskoelastischen Giundkörper 1, der sich in einem nach oben offenen metallischen Gehäuse 2 mit Grundplatte 3 befindet, ist keilförmig ein metallischer Konus 4 mit Nivelliereinrichtung 5 eingepaßt. Zum Verspannen dieses Konus 4 im viskoelastischen Grundkörper 1 befindet sich oberhalb des Konus 4 und außerhalb der Nivelliereinrichtung 5 ein, mit dem Gehäuse 2 mit Hilfe von Spezialschlüssoln verschraubbarer Deckel 6. Zwischen Deckel 6 und Ringoberfläche des Konus 4 befinden sich zur Schwingungs- und Schallisolierung sowie zur Verringerung des Reibwertes beim Verspannen eine Lochscheibe 7 aus viskoelastischem Material und eine Metallscheibe 8. Zwischen dem Kcnus4 mit einem Hohlraum im unteren Teil, dem viskoelastischen Grundkörper 1 und der Grundplatte 3 eingeschlossen ist eine zähviskose Flüssigkeit 9 und ein Gas 10. Die Nivelliereinrichtung 5 läuft im oberen Teil mit einem Vierkant aus. Mit Hilfe eines Vierkantschlüssels ist dio Höhe dieses Verspannschwingungsisolators und -dämpfers durch Verschrauben der Nivelliereinrichtung 5 im Konus 4 einstellbar. Die Befestigung dieses erfindunj sgemäßen Verspannschwingungsisolators und -dämpfers am Gründungskörper ist durch Verschrauben der mit Bohrunger versehenen Grundplatte 3 außerhalb des Gehäuses 2 mit Hilfe von Ankerschrauben und/oder Spreizdübeln möglich.

Bei der Aufstellung der Maschin«» oderder Anlage auf diese erfindungsgemäßen Verspannschwingungsisolatoren und -dämpfer stellt sich ein Gleichgewichtszustand zwischen dem Gewicht der Maschine oder der Anlage sowie der Verspannung dieser Elemente und den Reibkräften zwischen den Konen 4 und den viskoelastischen Grundkörpern 1 sowie den resultierenden Kräften der Staudrücke der Flüssigkeiten 9 und Gase 10 unterhalb der Konen 4 ein.Bei Betrieb der Maschine oder der Anlage werden die dynamischen Stör- und Erregerkräfte in Form der Eigenschwingung der Maschine oder der Anlage von den Reaktionskräften in den Verspannschwingungsisolatoren und -dämpfern, die Reibkräfte zwischen den Konen 4 und den viskoelastischen Grundkörpern 1 sowie die resultierenden Kräfte aus den Staudrücken der Flüssigkeiten 9 und Gase 10 unterhalb der Konen 4 um die statische Gleichgewichtslage nahezu ideal isoliert und gedämpft. In den Figuren 2 und 3 sind in Teilschnitten einfache, ausschließlich durch Gewichtsbelastung verspannbare erfindungsgemäße Verspannschwingungsisolatoren und -dämpferschematisch dargestellt. Sie sind insbesondere als Maschinenfüße unter Maschinen und Anlagen mit, zu den Eigengewichten geringen Stör- und Erregerkräften der Maschinen und Anlagen geeignet. Gegenüber dem, in Fig. 1 dargestellten Verspannschwingungsisolator und -dämpfer unterscheiden sie sich dadurch, daß sowohl die Grundplatte 3 als auch die zusätzliche manuelle Verspanneinrichtung fehlt. Die Nivelliereinrichtung 5 ist spielpassend in den Konus 4 eingefügt. Durch Verschrauben der Maschinenankerschraube in die Nivelliereinrichtung wird eine Höhenverstellung des Verspannschwingungsisolators und -dämpfers erreicht. In den Figuren 2 und 3 ist unterhalb der Nivelliereinrichtung 5 zur gleichmäßigen Lastverteilung der Maschinen- oder Anlagenteillast auf die gesamte Bohrungsfläche im Kopfteil des Konus 4 eine Druckplatte 11 aus Stahl eingefügt. Anstelle der zähviskosen Flüssigkeit 9 und des Gases 10 in Fig. 1 befindet sich im Hohlraum im unteren Teil des Verspannschwingungsisolators und -dämpfers zwischen Konus 4 und viskoelastischem Grundkörper 1 in Fig.3.

Claims (6)

1. Verspannschwingungsisolator und -dämpfer zur schwingungsisolierten und -gedämpften fundamentlosen Aufstellung von Maschinen und Anlagen, bestehend aus einem Konus bzw. Druckstück mit Nivelliereinrichtung, viskoelastischem Körper und Rohrstück mit oder ohne Bodenblech bzw. Grundplatte, wobei der viskoelastische Körper in das Rohrstück mit der äußeren Mantelfläche formschlüssig eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Konus bzw. das Druckstück (4) bis zu ⁹/io seiner Mantelfläche formschlüssig in den viskoelastischen Körper (1) eingesetzt ist und, das mit Hilfe von Lasten und/oder einer zusätzlichen Verspanneinrichtung dieser vor und nach der Aufstellung der Maschine oder Anlage auf diesen erfindungsgemäßen Verspannschwingungsisolator und -dämpfer in dem viskoelastischen Körper (1) weiter verspannt werden kann, womit sich das Eigenfrequenzverhalten dieses Verspannschwingungsisolators und -dämpfers ändert.

2. Verspannschwingungsisolator und -dämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich zur Verbesserung der Schwingungsisolierung im unteren Teil des Verspannschwingungsisolators und -dämpfers zwischen dem Konus bzw. Druckstück (4) und dem viskoelastischen Grundkörper (1) eine zähviskose Flüssigkeit (9) und/oder elastische und/oder hartelastische körnige Masse (12) befindet.

3. Verspannschwingungsisolator und -dämpfer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich zur Vergrößerung der Federwirkung dieser erfindungsgemäßen Verspannschwingungsisolatoren und -dämpfer in einer Bohrung im unteren Teil des Konus bzw. Druckstückes (4) zwischen dem Konus bzw. Druckstück (4) und der zähviskosen Flüssigkeit (9) ein Gas (10) befindet.

4. Verspannschwingungsisolator und -dämpfer nach Anspruch 1,2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ve'besserung der Schwingungsisolierwirkung und -dämpfung die Neigungswinkel der Kontaktmantelflächen des Konus bzw. Druckstückes (4) und des viskoelastischen Körpers (1) gegenüber der Vertikalen möglichst klein, d. h. nach Möglichkeit kleiner 10° sind. Davon hängt insbesondere auch die Größe des Feder- und Dämpfungsweges des Konus bzw. Druckstückes (4) im viskoelastischen Körper (1) ab.

5. Verspannschwingungsisolator und -dämpfer nach Anspruch 1,2,3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vergrößerung des Reaktionskraftanteils des Staudrucks der Flüssigkeit (9) und des Gases (10) gegenüber der Reibkraft zwischen dem Konus bzw. Druckstück (4) und dem viskoelastischen Körper (1) der Neigungswinkel der Kontaktmantelfläche des viskoelastif chen Körpers (1) zur Vertikalen gegenüber der des Konus bzw. Druckstückes (4) geringfügig kleiner zu halten ist. Damit bildet sich bei Laststößen auf den erfindungsgemäßen Verspannschwingungsisolator und -dämpfer im unteren Teil desselben zwischen dem Konus bzw. Druckstück (4) und dem viskoelastischen Körper (1) ein Flüssigkeitsspalt aus.

6. Verspannschwingungsisolator und -dämpfer nach Anspruch 1,2,3,4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich anstelle oder zusätzlich zur Flüssigkeit im unteren Teil des Verspannschwingungsisolators und -dämpfers zwischen Konus bzw. Druckstück (4) und viskoelastischem Körper (1) auch andere Materialien und Körper, wie beispielsweise pneumatische, hydraulische, elastisch-plastische u. a. Körper befinden.