DE102008042478A1 - Verfahren zur Schwingungstilgung und horizontal wirkender Schwingungstilger - Google Patents

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    • E04H9/021Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings
    • E04H9/0215Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings involving active or passive dynamic mass damping systems

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schwingungstilgung mittels eines horizontal wirkenden Feder-Masse-Systems und einen entsprechenden horizontal wirkenden Schwingungstilger. An einem zu schützenden Objekt auftretende Schwingungen werden danach mit Hilfe einer sich aufgrund ihrer Trägheit in ihrer Schwingungslage phasenverschoben zu den auf das Objekt einwirkenden Schwingungen hin und her bewegenden Masse eines Schwingungstilgers reduziert. Der entsprechende Schwingungstilger ist als ein Feder-Masse-System ausgebildet, welches aus einer Schwingmasse (1), Federn (2, 2') und Lagern (3, 3', 4, 8, 8', 9, 9') besteht. Die Schwingmasse (1) ist zwischen mindestens zwei an der Schwingmasse (1) angeordneten horizontal wirkenden, mit dem zu schützenden Objekt verbundenen Federn (2, 2') horizontal beweglich gehalten. Erfindungsgemäß wird das statische Eigengewicht der Schwingmasse (1) zumindest teilweise durch magnetische Kräfte aufgenommen, wozu zumindest eines der diese Eigengewicht aufnehmenden Lager (3, 3', 4, 8, 8') als ein Magnetlager (3, 3', 4) ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schwingungstilgung mittels eines horizontal wirkenden Feder-Masse-Systems und einen entsprechenden horizontal wirkenden Schwingungstilger. Bezüglich des Schwingungstilgers bezieht sich die Erfindung insoweit auf eine Anordnung beziehungsweise eine Vorrichtung, mittels welcher an einem zu schützenden Objekt – beispielsweise einem Gebäude, einem Bauwerk, wie einer Brücke oder an einer Anlage – auftretende Schwingungen mit Hilfe einer sich aufgrund ihrer Trägheit in ihrer Schwingungslage phasenverschoben zu den auf das zu schützende Objekt einwirkenden Schwingungen hin und her bewegenden Tilgermasse beziehungsweise Schwingmasse reduziert werden.
  • Schwingungstilger der genannten Art sind seit Längerem und in unterschiedlichen Ausbildungsformen bekannt. Sie bestehen, unabhängig von der jeweiligen konkreten Ausbildungsform, im Wesentlichen aus der schon genannten, in geeigneter Weise schwingungsfähig mit dem zu schützenden Objekt verbundenen Masse (Schwingmasse) und gegebenenfalls aus Dämpfern. Zur Ausbildung ungedämpfter Schwingungstilger ist es bekannt, eine Schwingmasse zwischen Druck- oder Zugfedern einzuspannen, deren der Schwingmasse abgewandten Enden an einer Fläche des zu schützenden Objekts befestigt sind und somit dort ein Widerlagen finden. Sofern das mit einem derartigen Schwingungstilger zu schützende Objekt Schwingungen mit hohen Frequenzen ausgesetzt ist, welche auf die zwischen den Druck- oder Zugfedern eingespannte Schwingmasse übertragen werden, so sind die Federn aufgrund ihrer Steifigkeit in der Lage, das statische Eigengewicht der Schwingmasse mitzutragen. Letzteres ist jedoch nicht mehr gegeben, wenn sehr niedrige Frequenzen auf den Schwingungstilger einwirken. Für solche Einsatzfälle kann die andernfalls durch die Federn gegebene Steifigkeit durch eine Pendelwirkung ersetzt werden. Hierzu kommen entweder tatsächlich Pendel oder aber pendelähnlich wirkende Anordnungen zum Einsatz, bei denen die zur Schwingungstilgung dienende Masse auf Gleit- oder Rolllagern gelagert wird. Diese Pendel oder pendelähnlichen Anordnungen tragen das statische Gewicht der Schwingmasse und bewirken gleichzeitig jeweils deren Rückstellung aus der ausgelenkten Lage.
  • Anordnungen mit einem Pendel weisen den Nachteil auf, dass für deren Einbau ein verhältnismäßig großer Bauraum benötigt wird, der in vielen Fällen an den jeweils zu schützenden Einrichtungen nicht zur Verfügung steht. Dies gilt zum Beispiel im besonderen Maße für Brücken oder ähnliche freitragende Bauwerke, für deren Errichtung vielfach Stahlbeton mit hoch elastischem Stahl verwendet wird. Dabei ist auch dem Umstand Rechnung zu tragen, dass für die Sicherheit eines Bauwerks gegebenenfalls erforderliche Schwingungstilger im allgemeinen in dessen innere Struktur integriert werden um die Optik beziehungsweise das architektonische Bild nicht zu beeinträchtigen. Auf der anderen Seite sind jedoch Anordnungen, bei denen die Schwingmasse auf einer Mehrzahl von Gleit- oder Rollenlagern gelagert ist, aufgrund der hohen im Hinblick auf eine möglichst reibungsarme Lagerung an die Lager zu stellenden Ansprüche verhältnismäßig teuer. Zudem unterliegen derartige Lager einem Verschleiß, so dass sie zumindest regelmäßig gewartet und gegebenenfalls gelegentlich ersetzt werden müssen. Ferner wirkt sich die trotz der reibungsarmen Lagerung noch vorhandene Reibung sowohl auf die Frequenz als auch auf die Dämpfung des Schwingungstilgers und damit auf seinen Wirkungsgrad nachteilig aus.
  • Aufgabe ist es daher, eine alternative Lösung für die Schwingungstilgung mittels eines horizontal wirkenden Schwingungstilgers anzugeben, welche die vorgenannten Nachteile vermeidet. Der dazu auszubildende Schwingungstilger soll auch in Einrichtungen mit nur geringem Bauraum einsetzbar sein und bei einem guten Wirkungsgrad weitgehend verschleißfrei sowie kostengünstig zu realisieren sein.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Ein die Aufgabe entsprechend dem Verfahren lösender, horizontal wirkender Schwingungstilger wird durch den ersten Sachanspruch charakterisiert.
  • Vorteilhafte Aus- beziehungsweise Weiterbildungen dieses Schwingungstilgers sind durch die Unteransprüche gegeben.
  • Nach dem zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagenen Verfahren erfolgt die Tilgung von an einem zu schützenden Objekt auftretenden Schwingungen mittels eines in bekannter Weise arbeitenden horizontal wirkenden Feder-Masse-Systems. Danach werden auf das zu schützende Objekt, wie ein Gebäude oder ein sonstiges Bauwerk einwirkende Schwingungen auf eine zwischen Federn gehaltenen träge Schwingmasse übertragen und durch die sich aufgrund ihrer Trägheit phasenverschoben zu den einwirkenden Schwingungen in horizontaler Richtung in einer Schwingbewegung hin und her bewegende Schwingmasse getilgt. Erfindungsgemäß wird dabei das statische Eigengewicht der Schwingmasse zumindest teilweise durch magnetische Kräfte aufgenommen, welche zwischen dazu in spezieller Weise ausgebildeten Elementen des Schwingungstilgers wirken.
  • Der entsprechende horizontal wirkende Schwingungstilger ist als ein Feder-Masse-System ausgebildet, welches aus einer Schwingmasse, Federn und Lagern besteht. Die Schwingmasse ist zwischen mindestens zwei an der Schwingmasse vorzugsweise einander gegenüberliegend angeordneten horizontal wirkenden beziehungsweise horizontal angeordneten und mit dem zu schützenden Objekt verbundenen Federn horizontal beweglich gehalten. Die Lager des Schwingungstilgers nehmen dabei das statische Eigengewicht der Schwingmasse auf. Die horizontal wirkenden Federn sind, wie bereits erwähnt, mit dem zu schützenden Objekt verbunden. Sie sind dazu mit einer Fläche beziehungsweise einer Wand des betreffenden Objekts verbunden, welche als Widerlager für die Federn fungiert. Im Hinblick auf die insbesondere bei Gebäuden oder anderen Bauwerken häufig gewünschte Integration des Schwingungstilgers in die innere Struktur, ist die Schwingmasse vorzugsweise in einer dafür in dem zu schützenden Objekt ausgebildeten Aufnahmekammer angeordnet, wobei die Federn das schon erwähnte Widerlager jeweils an einer der Innenwände dieser Aufnahmekammer finden. Die Lager zur Aufnahme des statischen Eigengewichts der Schwingmasse sind dabei zwischen der Schwingmasse und weiteren Innenwänden der Aufnahmekammer ausgebildet. Erfindungsgemäß ist, abweichend gegenüber den bekannten Lösungen des Standes der Technik, zumindest eines der das statische Eigengewicht der Schwingmasse aufnehmenden Lager als ein Magnetlager ausgebildet. Gemäß einer ersten Ausbildungsform besteht das entsprechende Magnetlager aus einem Magnetpaar mit einem ersten, an der Unterseite der Schwingmasse angeordneten Magneten und einem unterhalb dieses ersten sowie unterhalb der Schwingmasse an einer Fläche des zu schützenden Objekts, vorzugsweise einer Wand einer Aufnahmekammer für die Schwingmasse, angeordneten zweiten Magneten. Die Magnete dieses Magnetpaares sind so angeordnet, dass sich bezogen auf die vertikale Richtung gleiche, das heißt einander abstoßende Pole der Magnete einander gegenüberliegen. Aufgrund der beschriebenen Anordnung der Magnete wirken die zwischen den Magneten auftretenden Abstoßungskräfte der Gewichtskraft der Schwingmasse entgegen und nehmen somit zumindest einen Teil ihres statischen Eigengewichts auf. Die Anordnung des Magnetpaares wirkt demnach wie ein gewichtsentlastendes, jedoch absolut reibungsfreies Lager.
  • Bei einer anderen grundsätzlichen Ausbildungsform der Erfindung besteht ein solches Magnetlager aus einem oberhalb der Schwingmasse (vorzugsweise an einer Kammerwand) angeordneten Magneten und einem unterhalb dieses Magneten angeordneten magnetischen Material des Schwingkörpers, wobei entweder die gesamte Schwingmasse oder nur ein unmittelbar unter dem Magneten angeordneter Teil der Schwingmasse aus dem entsprechenden magnetischen Material ausgebildet ist. Bei dieser Variante wird die Schwingmasse von dem entsprechenden Magneten angezogen, so dass aufgrund dessen, dass der Magnet oberhalb der Schwingmasse angeordnet ist, auf die Schwingmasse eine ihrem Eigengewicht entgegenwirkende magnetische Kraft ausgeübt wird. Auch hierbei wird demnach, analog einem mechanischen Lager, zumindest ein Teil des Eigengewichts durch die entsprechende Magnetanordnung aufgenommen, welche insoweit ebenfalls als reibungslos arbeitendes Lager wirkt.
  • Die beiden zuvor beschriebenen Ausbildungsformen des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers können gegebenenfalls auch miteinander kombiniert werden. Das heißt, an dem Schwingungstilger können sowohl Magnetlager ausgebildet sein, welche auf der Grundlage einander abstoßender Magnete wirken als auch solche, bei denen eine unmittelbar auf die Schwingmasse wirkende, diese entgegen der Gewichtskraft nach oben ziehende Magnetkraft genutzt wird. Allerdings ist es bei einer derartigen Kombination von Magnetlagern schwierig, diese entsprechend den jeweiligen Erfordernissen korrekt zu dimensionieren beziehungsweise auszulegen. Dies gilt, zumal insbesondere bei der Auslegung der auf Anziehung beruhenden Magnetlager eine später noch zu erläuternde Randbedingung zu beachten ist. Insoweit ist Ausbildungsformen der Erfindung der Vorzug zu geben, bei denen entweder das Prinzip der Abstoßung nutzende Magnetlager oder Magnetlager verwendet werden, bei welchen Anziehungskräfte unmittelbar auf die Schwingmasse wirken. Dazu sollen nachfolgend praxisgerechte Ausbildungsformen beschrieben werden.
  • Entsprechend einer solchen praxisgerechten Ausbildungsform des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers ist dessen Schwingmasse kubisch ausgebildet und an zwei einander gegenüberliegenden vertikalen Seiten zwischen horizontal wirkenden Federn angeordnet. Bei den Federn handelt es sich um Spiralfedern, welche entweder als Zug- oder als Druckfeder wirken. An den beiden anderen, nicht mit Federn verbundenen vertikalen Seiten der Schwingmasse ist jeweils mindestens ein Führungslager ausgebildet, durch welches die Schwingmasse seitlich, vorzugsweise in einer sie aufnehmenden Kammer des zu schützenden Objekts, geführt wird. Bei den betreffenden Führungslagern kann es sich beispielsweise um reibungsarme Rollenlager oder um Gleitlager handeln. Unterhalb der Schwingmasse ist, vorzugsweise am Boden einer Aufnahmekammer für die Schwingmasse mindestens ein erster Magnet angeordnet, dessen einer Pol der Schwingmasse zugewandt ist. Diesem gegenüberliegend ist ein mit dem gleichen Pol in Richtung des ersten Magneten ausgerichteter weiterer Magnet an der Schwingmasse selbst angeordnet. Die Wirkung des durch dieses Magnetpaar ausgebildeten Magnetlagers beruht auf der Abstoßung der mindestens zwei einander gegenüberliegenden Magnete.
  • Selbstverständlich können an der Unterseite beziehungsweise unterhalb der Schwingmasse weitere entsprechende Magnetpaare angeordnet sein. Um die zwischen den Magneten der Magnetpaare wirkenden Abstoßungskräfte zu kontrollieren und eine Bewegung der Schwingmasse quer zu der für die Tilgerwirkung gewünschten gerichteten Hin- und Herbewegung zu vermeiden, ist die Schwingmasse mittels der schon erwähnten seitlichen Führungslager geführt.
  • Entsprechend einer weiteren möglichen Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen Schwingungstilgers ist das oder sind die Magnetlager an der Oberseite der Schwingmasse ausgebildet. Hierzu ist oberhalb der Schwingmasse, beispielsweise an einer oberen Innenwand einer den Tilger beziehungsweise dessen Schwingmasse aufnehmenden Kammer, mindestens ein Magnet angeordnet. Die Schwingmasse besteht vollständig oder zumindest in einem vertikal unterhalb dieses Magneten angeordneten Abschnitt ihrer Oberseite aus Stahl. Der oder die Magnete sind dabei so dimensioniert, dass sie zwar den größten Teil des Eigengewichts der Schwingmasse durch deren Anziehung kompensieren, jedoch nicht das vollständige Eigengewicht der Schwingmasse aufnehmen. Hierdurch wird vermieden, dass die Schwingmasse an den oder die Magnete vollständig herangezogen wird und infolge dessen nicht mehr horizontal hin und her schwingen kann. Um insoweit das restliche verbleibende, durch die Magnetlager nicht kompensierte Eigengewicht der Schwingmasse aufzunehmen, sind bei dieser Ausbildungsform unterhalb der Schwingmasse Auflager in Form von Rollen- oder Gleitlagern angeordnet. Für die zuvor beschriebene Ausbildungsform der Erfindung sind wiederum mehrere Ausführungsvarianten möglich. Gemäß einer ersten Variante mit einer Schwingmasse kubischer Form ist die Schwingmasse mit zwei, einander gegenüberliegenden vertikalen Seiten zwischen horizontal wirkenden Federn (Zug- oder Druckfedern) gehalten. Oberhalb dieser Schwingmasse ist das mindestens eine Magnetlager angeordnet, während unterhalb der Schwingmasse beziehungsweise an deren Unterseite mindestens ein Auflager ausgebildet ist. An den beiden nicht mit Federn verbundenen vertikalen Seiten der kubischen Schwingmasse sind bei dieser Ausführungsvariante vorzugsweise zusätzliche seitliche Führungslager angeordnet. Auch hierbei kann es sich um Rollen- oder Gleitlager handeln. Die zweite mögliche Ausführungsvariante ist dadurch gegeben, dass eine kubische Schwingmasse an allen vier vertikalen Seiten zwischen entsprechenden Federn gehalten ist und sich somit bezüglich der horizontalen Ebene in allen Richtungen bewegen kann. In Abwandlung dieser zuletzt beschriebenen Ausführungsvariante kann die Schwingmasse auch als ein scheibenförmiger Körper ausgebildet sein, bei dem an seinem kreisförmigen Umfang mehrere auf dem Umfang verteilt angeordnete Federelemente angeordnet sind.
  • Bei der Ausbildungsform mit einem oder mehreren oberhalb der Schwingmasse angeordneten Magnetlagern besteht, wie bereits ausgeführt, zumindest ein Teil der Schwingmasse, nämlich ein jeweils unterhalb eines Magneten angeordneter Abschnitt der Schwingmasse, oder die gesamte Schwingmasse aus Stahl. Die entsprechende Ausbildungsform ist insoweit vorteilhaft dadurch weitergebildet, dass der entsprechende Teil der Schwingmasse beziehungsweise die gesamte Schwingmasse zum Schutz vor Korrosion feuerverzinkt oder lackiert ist.
  • Der erfindungsgemäße Schwingungstilger kann auch als gedämpfter Tilger ausgebildet werden, bei welchem neben den Federn, genauer gesagt zu diesen parallel wirkend, zusätzliche viskoelastische Dämpfer angeordnet sind. Über eine entsprechende Dimensionierung beziehungsweise Auslegung der Federn und die Bemessung der Schwingmasse ist eine gute Einstellbarkeit des gesamten Systems im Hinblick auf die jeweils bestehenden Anforderungen gegeben.
  • Unter Verlassen des insoweit verhältnismäßig einfachen Aufbaus des Schwingungstilgers, ist es auch möglich, die Einstellung mit Hilfe der Magnete vorzunehmen. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn als Magnete, anders als bevorzugt, keine Dauermagnete, sondern Elektromagnete verwendet werden. Hierbei kann dann das System durch eine entsprechende Bestromung der Elektromagnete an die jeweiligen Schwingungsverhältnisse angepasst werden, wobei das System als aktiver Schwingungstilger sogar dynamisch an sich ändernde Schwingungsverhältnisse angepasst werden kann, wenn die Elektromagnete in eine entsprechende elektronische Steuerung einbezogen werden.
  • Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Zeichnungen und Ausführungsbeispielen nochmals näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
  • 1: ein Prinzipschema des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers,
  • 2a: eine erste mögliche, praxisrelevante Ausbildungsform des Schwingungstilgers in einer Seitenansicht,
  • 2b: die Ausführungsform gemäß 2a mit einem Schnitt entlang der Linie A-A,
  • 2c: die Ausführungsform gemäß 2a in einer Draufsicht,
  • 3: eine weitere mögliche praxisgerechte Ausbildungsform in einer Seitenansicht.
  • 1 betrifft eine schematische Darstellung zur nochmaligen Erläuterung des Grundprinzips der Erfindung. Danach besteht der erfindungsgemäße horizontal wirkende Schwingungstilger im Wesentlichen aus einer trägen Schwingmasse 1, welche zwischen im Beispiel zwei einander gegenüberliegend angeordneten als Zug- oder Druckfedern arbeitenden Federn 2, 2' gehalten ist, wobei die Federn 2, 2' ein Widerlager an je einer Wand einer den Schwingungstilger aufnehmenden, in dem zu schützenden Objekt ausgebildeten, nicht näher dargestellten Kammer aufweisen. Das statische Eigengewicht der Schwingmasse 1, welches bei niederfrequenten Schwingungen nicht mehr durch die Steifigkeit der Federn 2, 2' abgefangen werden kann, wird gemäß der Erfindung zumindest teilweise durch Magnetlager 3, 3' aufgenommen. Diese sind bei der gezeigten Prinzipdarstellung an der Unterseite der Schwingmasse 1 ausgebildet beziehungsweise angeordnet. Die vorliegend zwei Magnetlager 3, 3' bestehen jeweils aus einem Magnetpaar mit einem unmittelbar an der Unterseite der Schwingmasse 1 angeordneten Dauermagneten 5, 5' und einem weiteren, dem ersten Magneten 5, 5' gegenüberliegend am Boden der Aufnahmekammer angeordneten Dauermagneten 6, 6'. Die beiden Dauermagnete 5, 6, 5', 6' eines Magnetpaares sind jeweils so zueinander ausgerichtet, dass sich bezogen auf die vertikale Richtung v gleiche, einander abstoßende Pole der Magnete 5, 6, 5', 6' gegenüberliegen. Die Schwingmasse 1 wird somit durch die Magnetlager 3, 3', der Schwerkraft beziehungsweise dem Eigengewicht der Schwingmasse 1 entgegenwirkend, gewissermaßen in der Schwebe gehalten. Dabei sind die Magnete 5, 6, 5', 6' der beiden Magnetpaare zur Konzentration der Feldlinien des zwischen ihnen wirkenden Magnetfelds jeweils mit ihren voneinander abgewandeten Polen auf einem Flächenabschnitt aus Stahl angeordnet oder von einer Stahleinfassung aufgenommen.
  • Die 2a zeigt eine erste mögliche praxisgerechte Ausbildungsform der Erfindung in einer Seitenansicht, wobei es sich auch hierbei um eine schematische Darstellung handelt. Auch bei diesem Schwingungstilger sind die Magnetlager 3, 3' an der Unterseite der Schwingmasse 1 angeordnet. Die Magnetlager 3, 3' werden durch zwei an der Unterseite der Schwingmasse, im geringen Abstand zu den einander gegenüberliegenden Längsseiten der Schwingmasse angeordnete streifenförmige Permanentmagnete 5, 5' ausgebildet, denen gegenüberliegend ebenfalls zwei streifenförmige Permanentmagnete 6, 6' am Boden angeordnet sind. Die Schwingmasse 1 wird an zwei ihrer sich gegenüberliegenden vertikalen Seiten von jeweils zwei Federn 2, 2' gehalten. Der im Beispiel gezeigte Schwingungstilger ist zudem als gedämpfter Tilger ausgebildet, wofür parallel zu den Federn an den entsprechenden Seiten der Schwingmasse 1 viskoelastische Dämpfer 10, 10' angeordnet sind. Hierbei bewegt sich ein an jeweils einer Seite ausgebildeter beziehungsweise angeordneter Ausleger in einer viskoelastischen Dämpfungsmasse, welche von einem am Boden angeordneten Topf aufgenommen ist. An den Längsseiten der Schwingmasse 1 sind Führungslager 9, 9' zur seitlichen Führung der Masse ausgebildet Die beispielsweise als Rollenlager ausgebildeten Führungslager 9, 9' sind in den 2b und 2c nochmals besser zu erkennen, welche dieses Ausbildungsform nochmals in einem entlang der Linie A-A geführten Schnitt beziehungsweise in einer Draufsicht zeigen.
  • Die 3 zeigt beispielhaft eine praxisgerechte Umsetzung der zweiten grundsätzlichen Ausbildungsform der Erfindung ebenfalls in einer schematischen Darstellung in der Seitenansicht. Hierbei sind das oder die Magnetlager 4 an der Oberseite der Schwingmasse 1 ausgebildet. Dazu ist oberhalb der Schwingmasse an einer Wand beziehungsweise der Decke einer das Tilgersystem aufnehmenden, in dem zu schützenden Objekt ausgebildeten (hier nicht näher dargestellten) Kammer mindestens ein streifenförmiger Permanentmagnet 7 angeordnet. Die ihm gegenüberliegende Oberseite 11 der Schwingmasse 1 ist aus Stahl, das heißt einem von dem Permanentmagneten 7 angezogenen Material ausgebildet. Der Permanentmagnet 7 beziehungsweise die Permanentmagnete sind so ausgelegt, dass sie ca. 90% des statischen Eigengewichts der Schwingmasse 1 durch eine der Gewichtskraft entgegenwirkende Magnetkraft aufnehmen. Damit die Schwingmasse 1 von dem oder den Magneten 7 nicht vollständig angezogen wird und dann nicht mehr beweglich beziehungsweise schwingungsfähig ist, wird der verbleibende Anteil von 10% des Eigengewichts der Schwingmasse 1 von herkömmlichen, an deren Unterseite angeordneten Rollen- oder Gleitlagern 8, 8' aufgenommen. Dem Prinzip der horizontalen Schwingungstilgung folgend ist die Schwingmasse 1 von zwei an einander gegenüberliegenden vertikalen Seiten angeordneten horizontal wirkenden Federn 2, 2' gehalten. Auch die in der 3 dargestellte Ausbildungsform ist als ein gedämpfter Schwingungstilger ausgebildet, so dass auch hier parallel zu den Federn 2, 2' jeweils ein viskoelastischer Dämpfer 10, 10' vorgesehen ist.
  • 1
    Schwingmasse
    2, 2'
    Feder, (Spiralfeder)
    3, 3'
    Magnetlager
    4
    Magnetlager
    5, 5'
    Magnet, vorzugsweise Permanentmagnet
    6, 6'
    Magnet, vorzugsweise Permanentmagnet
    7
    Magnet, vorzugsweise Permanentmagnet
    8, 8'
    Lager, Auflager
    9, 9'
    Lager, Führungslager
    10, 10'
    viskoelastischer Dämpfer
    11
    Oberseite
    v
    vertikale Richtung

Claims (14)

  1. Verfahren zur Schwingungstilgung mittels eines horizontal wirkenden Feder-Masse-Systems, nach welchem auf ein zu schützendes Objekt einwirkende Schwingungen auf eine zwischen Federn (2, 2') gehaltene träge Schwingmasse (1) übertragen und durch die sich aufgrund ihrer Trägheit phasenverschoben zu den am Objekt auftretenden Schwingungen in horizontaler Richtung in einer Schwingbewegung hin und her bewegende Schwingmasse (1) getilgt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das statische Eigengewicht der Schwingmasse (1) zumindest teilweise durch zwischen Elementen des Schwingungstilgers wirkende magnetische Kräfte aufgenommen wird.
  2. Horizontal wirkender Schwingungstilger, ausgebildet als ein aus einer Schwingmasse (1), Federn (2, 2') und Lagern (3, 3', 4, 8, 8', 9, 9') bestehendes Feder-Masse-System, bei dem die Schwingmasse (1) zwischen mindestens zwei an der Schwingmasse (1) einander gegenüberliegend angeordneten, horizontal wirkenden und mit einem mittels des Schwingungstilgers zu schützenden Objekt verbundenen Federn (2, 2') horizontal beweglich gehalten ist, wobei die Lager (3, 3', 4, 8, 8') das statische Eigengewicht der Schwingmasse (1) aufnehmen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der das statische Eigengewicht der Schwingmasse aufnehmenden Lager (3, 3', 4, 8, 8') als ein Magnetlager (3, 3', 4) ausgebildet ist, wobei mindestens ein Magnetlager (3, 3') aus einem Magnetpaar mit einem ersten an der Unterseite der Schwingmasse (1) angeordneten Magneten (5, 5') und einem unterhalb des ersten Magneten (5, 5') sowie unterhalb der Schwingmasse (1) angeordneten zweiten Magneten (6, 6') besteht, welche bezogen auf die vertikale Richtung (v) mit gleichen und sich somit abstoßenden Polen einander gegenüberliegend angeordnet sind oder/und wobei mindestens ein Magnetlager (4) aus einem oberhalb der Schwingmasse (1) angeordneten Magneten (7) und einem unterhalb dieses Magneten (7) angeordneten magnetischen, die gesamte Schwingmasse (1) oder einen Teil derselben ausbildenden Material besteht.
  3. Horizontal wirkender Schwingungstilger nach Anspruch 2 mit einer kubischen Schwingmasse (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingmasse (1) an zwei einander gegenüberliegenden vertikalen Seiten horizontal beweglich zwischen als Zug- oder Druckfedern arbeitenden Spiralfedern (2, 2') gehalten ist, dass ein Teil des Eigengewichts der Schwingmasse (1) von mindestens einem an der Unterseite der Schwingmasse (1) als Magnetpaar ausgebildeten Magnetlager (3, 3') aufgenommen wird und dass an jeder der beiden anderen, nicht mit den Spiralfedern (2, 2') verbundenen vertikalen Seiten der Schwingmasse (1) jeweils mindestens ein Rollen- oder Gleitlager (9, 9') als Führungslager ausgebildet ist, wobei die Magnete (5, 5', 6, 6') des mindestens einen Magnetlagers (3, 3') mit ihren voneinander abgewandeten Polen auf einem Flächenabschnitt aus Stahl angeordnet oder von einer Stahleinfassung aufgenommen sind.
  4. Horizontal wirkender Schwingungstilger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Eigengewichts der Schwingmasse (1) von mindestens einem an der Oberseite der Schwingmasse (1) ausgebildeten Magnetlager (4) aufgenommen wird und unterhalb der Schwingmasse (1) mindestens ein durch ein Rollenlager oder ein Gleitlager ausgebildetes Auflager (8, 8') angeordnet ist, wobei das mindestens eine Magnetlager (4) durch einen oberhalb der Schwingmasse angeordneten Magneten (7) und der an ihrer Oberseite (11) zumindest in einem dem Magneten (7) gegenüberliegenden Abschnitt aus Stahl bestehenden Schwingmasse (1) gebildet ist.
  5. Horizontal wirkender Schwingungstilger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dessen Schwingmasse (1) vollständig aus Stahl besteht.
  6. Horizontal wirkender Schwingungstilger nach Anspruch 4 oder 5 mit einer kubischen Schwingmasse (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingmasse (1) an zwei einander gegenüberliegenden vertikalen Seiten horizontal beweglich zwischen als Zug- oder Druckfedern arbeitenden Spiralfedern (2, 2') gehalten ist.
  7. Horizontal wirkender Schwingungstilger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder der beiden anderen, nicht mit Spiralfedern (2, 2) verbundenen vertikalen Seiten der Schwingmasse (1) jeweils mindestens ein Rollen- oder Gleitlager als Führungslager (9, 9') ausgebildet ist.
  8. Horizontal wirkender Schwingungstilger nach Anspruch 4 oder 5 mit einer kubischen Schwingmasse (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingmasse (1) an vier vertikalen Seiten horizontal beweglich, jeweils zwischen einander gegenüberliegenden als Zug- oder Druckfedern arbeitenden Spiralfedern (2, 2') gehalten ist.
  9. Horizontal wirkender Schwingungstilger nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingmasse (1) als ein scheibenförmiger Körper ausgebildet ist, der zwischen an seinem Umfang verteilt angeordneten Federn (2, 2') gehalten wird.
  10. Horizontal wirkender Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass aus Stahl bestehende Teile der Schwingmasse (1) durch Feuerverzinken oder Lackieren mit einem Korrosionsschutz versehen sind.
  11. Horizontal wirkender Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass dieser als gedämpfter Schwingungstilger ausgebildet ist und dazu über mindestens zwei viskoelastische Dämpfer (10, 10') verfügt, welche so mit der Schwingmasse (1) verbunden sind, dass zwei einander gegenüberliegenden horizontal wirkenden Federn (2, 2') oder Federgruppen jeweils mindestens ein parallel wirkender viskoelastischer Dämpfer (10, 10') zugeordnet ist.
  12. Horizontal wirkender Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Magneten (5, 5', 6, 6', 7) um Permanentmagnete handelt, wobei das Schwingungsverhalten der Schwingmasse (1) des Tilgers über die Federrate der Federn (2, 2') einstellbar ist.
  13. Horizontal wirkender Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Magneten (5, 5', 6, 6', 7) um Elektromagnete handelt, wobei das Schwingungsverhalten der Schwingmasse (1) des Tilgers durch eine entsprechende Bestromung der Elektromagnete einstellbar ist.
  14. Horizontal wirkender Schwingungstilger nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingungsverhalten seiner Schwingmasse (1) dynamisch veränderbar ist, wobei die Elektromagnete in einen Regelkreis einbezogen sind, mittels welchem ihre jeweilige Magnetkraft an die Frequenz der jeweils auf das zu schützende Objekt einwirkenden Schwingungen anpassbar ist.
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