DE1280161B - Vorrichtung zum Vermeiden von oszillierenden Schwingungen an punktweise aufgelagerten Baukoerpern - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum Vermeiden von oszillierenden Schwingungen an punktweise aufgelagerten Baukörpern In der Praxis besteht oft die Notwendigkeit, Schwingungen an Maschinenfundamenten oder Stützkonstruktionen von Bauwerken und Betriebseinrichtungen zu verhindern. Wegen der sehr komplizierten Zusammenhänge der Schwingungsprobleme ist es je- doch nicht immer möglich, die Stützkonstruktion gleich von Anfang an schwingungsfrei zu bauen. Auch ergeben sich an bereits vorhandenen Bauwerken durch Erregung infolge später eingebauter oder in der Nähe aufgestellter Maschinen Schwingungen, die unzuträglich oder schädlich sind und die es zu verhindern gilt.
• Eine Vorrichtung zum Vermeiden von Schwingungen muß so beschaffen sein, daß durch sie nicht sehr große Stütz- und Fundamentkonstruktionen benötigt werden. Sie soll auch nachträglich und nach Möglichkeit während des Betriebes eingebaut werden können, ohne daß die bestehende statisch wirksame Stätzkonstruktion umgebaut oder geändert werden muß, gleichgültig, ob diese statisch bestimmt oder unbestimmt ist.
• Von besonderer Bedeutung ist hierbei, daß die Vorrichtung zum Vermeiden von Schwingungen durch ihren nachträglichen Einbau ganz anderen Verhältnissen auf dem Baugrund unterworfen ist als die bereits vorhandenen Bauteile, die z. B. auf dem Baugrund bereits durch ihre Belastung Setzungen erzeugt haben, während die neue Vorrichtung erst unter diesen Einfluß kommt.
• Die Vorrichtung zum Vermeiden von Schwingungen muß also auch gegenüber Bewegungen des Baugrundes oder der Verformung der Unterkonstruktion und der Fundamente neutral sein. Diese Forderung macht sie jedoch zugleich besonders geeignet für Fundamente und Stützkonstruktionen auf setzungsempfindlichern Baugrund sowie im Einflußgebiet untertägigen Bergbaues (Bergschadengebiet).
• Bei diesen beiden Gebieten ist der Konstrukteur gezwungen, Stützkonstruktionen und Fundamente zu bauen, die bei richtiger Konstruktion alle Setzungs-und Baugrundverformungen ohne Schaden mitmachen können.
• Diese Stützkonstruktionen können jedoch nicht verhindern, daß oft äußerst schädliche Schwingungen auftreten, sei es durch die auf der Stätzkonstruktion stehende Maschine oder von außen durch Fremderregung.
• Nur eine Vorrichtung, welche die vorhandenen oder gewünschten statisch wirksamen Stützbedingungen erhält, jedoch zusätzliche, ausschließlich auf dynamische Schwingungen ansprechende dynamische Stützlager schafft, ermöglicht es, das Schwingungssystem der Stützkonstruktion oder der Fundamente so zu verändern, daß Schwingungen an diesen vermieden werden.
• Die bisherige Technik züm Vermeiden von Schwingungen besteht darin, die Abmessungen und die Steifigkeiten der Stätzkonstruktionen und Fundamente so auszulegen oder zu verändern, daß die Eigenschwingung der Rahmen, Stützen oder Fundamentplatten außerhalb der Grund- bzw. Oberschwingungen liegen.
• Da sich bei komplizierten statisch unbestimmten Rahmenkonstruktionen, z. B. bei Turbinentischen, das genaue Schwingungsverhalten der Stätzkonstruktion nicht immer errechnen läßt, werden heute Vorrichtungen angeordnet, um später das Schwingungsverhalten zu verändern (nachträgliches Verstimmen). Dies geschieht durch Verstärkung der Stützen, durch Einkerbung der Tischplatten und somit Veränderung der Stabsteifigkeit sowie durch Abstützungen der Baukonstruktion auf Federn.
• All diese Stützkonstruktionen haben jedoch als KonstruktionspÜnzip gemeinsam, daß die lastabtragende statische Stützkonstruktion zugleich auch die dynamisch wirkende Konstruktion darstellt.
• Dies gilt auch für alle Konstruktionen, die Bewegungen aufnehmen und ausgleichen sollen, sei es solche von Bergbauverformungen oder von Erdbeben.
• Es wurden auch hydraulische Puffer in Form von Zylindertöpfen entwickelt, welche dieAufgabe haben, z. B. an Blindstäben von Fachwerken Schläge und Knicke in Biegelinien bei einseitigen Verkehrslasten zu vermeiden. Ebenso wurden hydraulische Puffer entwickelt, die als statisch wirksame Lager bereits

  entstandene Schwingunkenabfedem und die Schwin-

  gungsenergie vernichten sollen.

  Grundsätzlich kann eine Änderung des dynami-

  schen Stätzsystems auch dadurch erreicht werden,

  daß man an den sch güngsgefährdeteii ä&r zur

  Vera g maßgebenden Punkten starre Bauteile

  unterstellt.

  Nun ist bekannt, daß- eine Siahlbetorlläii#ti-uktion

  unter Kriecheir;eug-'steh't-; d- h.'- sie verformt'keh. auch

  nachträglich, da ihr Baustoffverhalten nicht rein

  elastisch ist. Diese starren Bauteile bekommen also

  im Laufe der Zeit auch statisch wirksame Lasten,

  das -können-sowohl Verkehrslasten- als -auch Eigen-

  gewichtslasten sein. Damit ergeben sich unkontrol-

  lierbare Lastumlagerungen, die ihrerseits wieder zu

  eineni--veränderten Schwingungsverhalten und7 zu

  Schäden an der Maschine oder an der Stützkonstruk-

  tion führeii ko'#nne-'n-. Auch m'fisseh" di ese starren Stüt-

  zen wesentlich stärker ausgeführt *erden, da sie

  auch statisch wirksame Lasten aufnehmen.

  Im verstärkten Maße wirken sich Baugrundsetzun-

  gen und Bodenveri#rin-ungen durch den untertägigen

  Abbau auf starre Baukonstruktionen aus.- In diesem

  Falle können über die starren Lager Reaktionen vom

  Boden aus in die Stützkoii#fiÜk96ii eingeleitet -wer-

  den, welche die' statis#W-Wiiksamen Stfiizleöii-struk-

  tionen -teilweise oder--völlig. unwirksam- machen und

  somit Schaden durch Lastunlagerung am statisch

  wirksamen System als auch#'a--n' deii starren dynami-

  sehen Hilfsstatie'n"syste-m'dfi be . wi rken.

  duh-öft scYä#dlich#wirkenden Ein-

  bau dieser starren Bauteile sollen durch die Erfm-

  dung die dynamische Stütikonstruktion und Lager so

  beschaften ##eiit,1.daßgie! gegen-über-den-e.orgenannten

  EigtDüved,5rmungefl---des Stiit#s#st#ms,(Knechen -des

  Betons) und den Bodenversetzungen, Bergbauverför-

  niüflge#d -u-. ä.: v.blhg-ne'üttal; siüd. -Die#der-Ei-findiing

  .zu . gru näe #'-iiegencle-ViorhEhtuit darf-also keine-Last-

  ühilager-niiü-#"de'r Tuh-cad#ii Lasten -be,#xirkleh und ver-

  äffderi sdinitl#Wuch-nicht die Lustabtraguni#-der-,sta#

  tigch: w'irk#äffieW--Lagteii.-'Sie--veräiidert somit auch

  nic4T1d16---Schnittkräfte-'imeihalli ddr K-diisti#aktion.

  Für oszillierende Schwingungen ist die,-Vorrich-

  tulig.- jddöüh# starr, deß - durch -sie einb -vbll wi&-

  sümle,#dyüaÜ#lgcfie Lagerung vorli6gfi welche geglen-'

  übei#dtm*fafisch wirks;#men:Stützgysteih-lein--anders

  geärieto-s--geöm&rigches Systeiwerhält, das-die#Viei-

  stimnigfigilnd damit'das Entstehen von Resonanz-

  schwingungen -verhindert-.--

  Da die d#hamischen'Stützkonstruktionen, keine sta-

  fikh wirksämen L aften aufn#hiÜeü,- köhnen sie -selft

  klein- >gehalteii werd6h. Sie benötigen teilweise -keine

  besonderen Fundamente.-- -An 'einem ausgeführten

  vällg&si#h8rten Mäschinenftrndament"von 30'000 Mp

  (lesäiütgäwis-'#ht g#nügten-#wei-dynamischeHiffslagei,

  die nurifü# 9,0 Mp dynamische Kraft-beniessen-war-

  den, das siff(1-- iho üov der, statigchen Lasten, um Re-

  sonanzschwiiigunge,ü zu-vermeiddh.

  .. Eine Vbffiühtiihg# - mit den vorgenannten - Eigen-

  schbIten,wird zweckmäßig dadurch erreicht (Ab b. 1),

  daß in einem geschlossenen Zylinder 1, der mit einer

  Flüssigkeit öddi# Stütze 2 ,-.f gefüllt -gr-- diä ist, `dynamische -ein Kolben Stützkonstrukhori 3 als - Autläger

  hient, Der' lölbeii3 kann:sich in -seiiiet5Höhenläge

  bei langsamen Lagerbew egungen b« der Beweguingen

  der Stützkohstruktion verändern,-da die Flüssigkeit

  äus- dem oberen Zylinderraum 4, über eine Leitung 5

  und eine Drossel 6 in den unteren Zyliiiderraum.

  fließen kann und umgekehrt.-.Die Flüssigkeit ist so-

  mit nur um einen ganz geringen Betrag unter Span-

  nung, der notwendig ist, um den Leitungswiderstand

  una'#len #Widlei79tääd-*in der'Drö§sel 6 `zu übelthriden.

  Bei -,aiiftrtienddn Sdhwinjungen7 wird auf &n. `KM-

  ben 3 eine schnelle Wechselbeanspruchung ausgeübt.

  Schnelle Kölbenhewegungen müssen jedoch die Flüs-

  sigkeit 2 beschleunigen. Durch entsprechende Länge

  oder Wahl des Querschnitts des Leitungsweges oder

  durch die Einstellung der Drossel 6 wird erreicht,

  daß die Sog- und Druckimpulse für die einzustellende

  Frequenz in der Leitung oder der Drossel 6 vernich-

  tet werden und somit das System für Schwingungen

  (Wechselbeanspruchungen) starr ist. Diese Vorrich-

  tung kann man auch mit zwei oder mehr Zylindern,

  die- miteinandär gekoppelt sind-, -ausführen -- (A b-b. 3

  und 4)'. In--gewissen Fälleif -können die--Leitung5

  und die-Dressel 6 in den Kolben eingebaut -werden.

  - - Im-- - Bergbaugbbiet werden vielfach - dreipunkt-

  gelagerte Maschiqen- oder- Betriebsfundämente- -an-

  gestrebt, die - äußerlich statisch -bestimmt gelageft

  sind. Solche#Tundamente ermöglichen jedoch, z.- B.

  bei Türbinentischen, sehr - komplizierte Torsiong-

  schwingungen# die- - wie- A b, b. 2- zeigt =#, - M, s die

  gezeichneten--dynamischen'Hilfslager nicht angeord-

  net werden, besbridee deshalb --unangenehm sind, -da

  sie immer Wellenverbiegungen bewirken,-also wesent-

  lich-ungünstiger #ihd-alä-ein-vertikales,bdef horizon-

  tales SdhWingen,der gesamten Maschine, -die in sich

  starr bleibt#-Diese-T-orsionsschwingungeri können bei

  einer 'Dreip.unktlagerung- z.- U. -dadurch##vermieden

  werden, daß- # wie A- hb. -2 3 und- -4- zeikeh' am

  stafisch- -wirksamen - Einzell4g"er A --zwei dynamische

  HilislagerB,-angesetzt- werderr,-!.die-statisäh--,uiiwirk-

  sanr-sind, da: sich z. D. bei, Berggchäden- däs LagefL

  fundament schräg stellen kann, ohne- da&- damit die

  äüßerlibh stätisch bestimmt6-K-onstruktion:-#eändert

  wird- und--Ion den- Hilfslagem -statische--Lasten,bbi

  Bergschadenverformüngen auf das Fundament und

  die Maschine einwitken. #m-- --; -`, ! , - - ' -, - -

  .. --Die - beiden mit -Flüssigkeit : gefüllten - Zylindir- 10

  sind,so-gekoppelt däß-»bei-la-ngsainer Schräglage#de#

  Fundamedtes, di6se- Flüssigkeit- ÜBeie -die Leitung 1,1

  von einem Zylinder zum anderen-fließer-kähn,-bei

  Wechselbeänspruchungen,Jedoch die,-Zilind#r -starr

  sind;'dddicDrossel-12 in der-Rohrleitung einerFlüs-

  siäkeitsaustausch für. Schwingungsbeanspruchungen

  verhinderf . ....

  * - Sind-die beiderrZylinder vom- stätischen Lager mit

  verschiedenen Hebelarräch - angeordnet, - so muß die

  Zylinderfläche-umgekehrt proportionatdein Abstand

  xioiä»-stat#ischen#--Läger- ausgeführt- werden.-, Die§es

  Systdm -kann -auf mehrere Zylinder sinngemäß er-

  weitert werderi

  . -Die Anwendung-eines dyna#iüscheii Stützsystems

  beschränkt- sich -nicht nur auf Maschinenlager oder

  auf das Bergschadengebiet, sondern kami auf -alle

  Bauwerke #,aiigewandt werden, -die durch Fremd-

  erregung-vddM-aschintnoderz.-:B.dech-V % db -öen

  iw Schwingungm versetzt werden. So -kann -z. B. bei

  Rohrleitungen die- Stützweite-- erheblich- vergrößert

  werden, trotz der normalerweise dadurch auftreten-

  den7 Anfälligkeit gegen Schwing'tingserregung dütch

  Windböen, -- ujid somit werden - die Kosten für Tief-

  gründunge n- * herabgesetzt, wenn -, wie A b b. 5

  zeigt - zwischen- derr statisch wirksamen StÜtz-

  lagern A dynamische StüWager B angeordnet wet-#

  den, die nur sehr leicht ausgeführt zu werden brau-

  chen und deren Fundamente sich auch setzen können und somit nicht tiefgegründet werden müssen, wenn die Zylinderlänge dem Setzungsmaß angepaßt oder nachgestellt wird.
• Die Vorrichtung ermöglicht es somit, bei allen Stützkonstruktionen durch das Anbringen dynamischer Stützlager das vorhandene Schwingungssystem zu unterteilen und zusätzliche Schwingungsknoten zu erhalten, welche die Grund- und Oberschwingungen des statischen Systems so völlig verändern, daß keine Resonanzerscheinungen mehr auftreten.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Vermeiden von oszillierenden Schwingungen an punktweise aufgelagerten Baukörpem, z. B. Grundplatten von Maschinen oder Bauwerken, dadurch gekennzeich -net, daß zusätzlich zu den statisch wirksamen Lagern an schwingungsgefährdetenStellenweitere Lager angeordnet sind, die aus je einem Kolben (3) bestehen, der in einem mit Druckflüssigkeit gefüllten Zylinder (1) geführt ist, und bei denen die beiden nach außen abgeschlossenen Druckmittelräume (2) des Zylinders (1) untereinander durch eine Leitung (5) mit einem solchen Strömungswiderstand verbunden sind, daß das Lager bei statischer Belastung nachgiebig, bei Schwingungsbeanspruchung jedoch starr ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (5) zur Verbindung der Druckmittelräume (2) außerhalb des Zylinders (1) verläuft. 3. Vorrichtung zurn Vermeiden von oszillierenden Schwingungen an auf drei Punkten aufgelagerten Baukörpern, z. B.
3. Grundplatten von Maschinen oder Baukörpern, wobei mindestens das eine Lager für sich gegründet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den statisch wirksamen Lagern beiderseits des für sich gegründeten Einzellagers auf dessen gemeinsamem Fundament je ein weitefes Lager angeordnet ist, das aus einem Kolben (3) besteht, der von einer Druckflüssigkeit in einem Zylinder (10) getragen wird, und daß die Druckmittelräume (2) der Zylinder miteinander durch eine Leitung (11) mit einem solchen Strömungswiderstand verbunden sind, daß die Lager bei statischer Belastung nachgiebig, bei Schwingungsbeanspruchung jedoch starr wirksam sind.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet, durch eine Drossel (6, 12) zur Veränderung des Strömungswiderstandes. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 222 646, 335 259, 395 082, 444 216; französische Patentschrift Nr. 1172 996.