DE1625431A1 - Schwingungsdaempfer - Google Patents

Description

E Ar/LV ' Pall VG52

Patentanwälte 1625431 ' Mönchen, den 21 .8.1967

Dlpl.-Ing. W. PAAP · '

DlpMng. H. MITSCHERUCH

D!pl.-!ng,K. GUNSCHMANN ^ ■ , .-- " , "

EEKCHEN 22, Stelnsdorfstr.10 *^eac *^οτ Oentrum Uederland, •a-Gravenhage, die irieäerlandtV

»Schwingungsdämpfer*¹

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sehwingungadämpfer für einen durch ein oder mehrere Lager gestützten, schnell um seine Achse umlaufenden Rotationskörper, welcher Dämpfer mit einem GefSas mit Flüssigkeit und einem in diese Flüssigkeit getauchten, in Bezug aufdas öefSas gegeneine Röokstell- " kraft radial beweglichen, über ein Lager mit dem Rotationskörper gekoppelten simpfungforgan verseheäist*.

Schwingmgsdaöpfer dieser Arfe, die aÄe|*t^fteilt: J zum Dämpfen der in einem schnell umlauf enden Systenij, wie ein I lurbinenrotor, ein Gyroskop, ©in ferSt mit dyehiwiden Spiegel» ? oder eine ährxliciie", Einriehtung₉ auftretenden radialen meohe^· nischen Schwingungen angewendet werden, sind meistens nur für einen beschränkten Frequensbereich optimal effektiv asu machen· Abhängig von der Lagerung oder Auflegung, der Konstruktion, ^s_ ( der form und der Betriebsgeschwindigkeit des umlauf enden Syatemes können aber im Anlauf bereich verschiedene Drehzahlen oder, j Frequenzen vorkommen, wobei das umlaufende System in Schwingung !

■.-'"".. . anderem

gerät j« Solche kritische Frequenzen sind unter^; v^^'die Folge der Lagerung oder Auflegung oder der Masse und der Steifheit des .

"'^; ■- iinterBcheidet :^r / /^ " ; umlaufenden Systemes, und man /. dann . Γ sogenannte: ■. Auf lege*· frequenzen und "Whirl"-Frequenzen : .; : · .'.^:----· Der «Whirl¹¹, ist die bei einer bestimmten Drehzahl auftretende Schwingungs·· erscheinung, wobei das umlaufende System wie eiae gespannte

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3*1 te in einer die BotatioBsaon»· enthaltenden Ibtat la Schwingung gtrat >■;, welch© Sbene sioh. ait der Whirlfre<iutns um diese Aöh*e dreht. Dabei wird bemerkt* dass i» die Ihirlfrequensi der Drehzahl, fesi liest nung auftritt, nicht entspricht. Der bekannte dlapfer ist zum Sgapfsa τοη SoSiwiagungen ait welt auseinander liegenden ?r®i£ü£3sen nicht geeignet* Dasu artteate die Kurrs so flach sein» das« nur eine β ehr b®aeiir|Nkrte Dlispfwirktmg

Die Erfindung hat den Swookj einen

der geiiamiten Art zu . .schaff en, der in einfacher Waise derart auegeführt werden. kaim_f dus er b#i;' j eder ia vorliegendezi ' lauf enden System TO3?koaM9S^4v3i geilhrlichen kritieohea einen optimal dlmpfenden Effokt hat» Sie beetent darin, dass im - Dliapf er' mindestens: ein ander·»: in - de» genannten GeJTIea oder ;. eine* anderen Geflse mit yiGaeigkeit angeordnetes, in Bezug auf βein GefSse gegen eine Bücketellkraft radial bewegliches DSapfungBorgan angebracht ist, das durch mindestens ein fedtrades Kopplung a orgäan und/odei»eine Plu^ssigkeitsaasse alt dem ersten DImpfungsorgan gekoppelt ist« Bei diesem Schwingungsdämpfer kann jeder ein D8mp£ungsorgan aufweisende feil für ein':-.. J optioales :■:.:·:·-":"> Dämpfen einer Schwingung alt bestlMater Prequens ausgeführt werden,'. sodass der Dttiapfer als Ganaee für alle ge~ fährliohen lirsquenaen eine grosee D&npfwlrkung besitzt.

TTm die gegenseitige Störung der je für einem anderen Frequenzbereich bestimmten und ein eigenes Diünpfungsorgan auf-

. erf indungsgeinäas " weisenden Teile des Schwingungsdlmpfers zu verhindern,wird/ein©

Konstruktion empfohlen« wobei die Dlmpferteile in Bereichen mit

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hOheren Frequenzen wirksam sind» jenachdem ihr DSmpfungsorgan stlrker ait dem Rotationskörper gekoppelt ist· In diesem Falle * wild erreicht, dass die Schwingungen nit kritischen Frequenzen sub grSssten Seil auf die betreffenden Dlapfungsorgane fibertragen werden umd der Effekt des Dampfers am grOssten ist·

Der Sohwingungsdimpfer nach der Erfindung kann in Tersehiedenen trtecii ausgeführt werden, und er liest si oh leioht der Konstruktion der Einrichtung Bit dem umlaufenden System anpassen· So kOn&en die Sampfungaorgane derart angeordnet sein, dass ihre axialen Entfernungen rom Rotationskörper kleiner sind, jenaohdem sie stlrker mit dem Rotationskörper gekoppelt sind· Auoh die umgekehrte Ausführung ist m8glich, wobei, also die Simpfungsorgane derart angeordnet eind, dass ihre axialen Entfernungen tob Rotationskörper grOsser sind, jenaohdem sie ! stlrker mit dem Rotationskörper gekoppelt sind· Bei diesen Dampfern 1st die axiale Abmessung Yerhtltniemtaslg «ross» da die StBpfungsorga&e unter- oder nebeneinander in der Rotationsachse angeordnet sind·

Sin in axialer Richtung küreerer Schwingungsdämpfer Bit mindestens drei Dlmpfungsorganenwird erhalten, wenn die Dtmpfungeorgane τοη mindestens einem Sats dreier unmittelbar aufeinander folgender Dlmpfungsorgane derart angeordnet sind, dasβ beim ersten und zweiten DSmpfungeorgan dieses Satzes die axia-

len Entfernungen rom Rotationskörper grSaser oder kleiner und beim zweiten und dritten Dampfungsorgan dieses Satzes die axialen Entfernungen vom Rotationskörper kleiner bzw· grOsser sind, jenachdem sie stSrker mit dem Rotationskörper gekoppelt sind* Bei dieser Ausführung wird die Reihe τοη Dampfungsorganen so zu sagen in Zickzack gefaltet*·

BAD ORiQINAL 909887/1010

Für eine weitere Verkürzung der axialen Abmessung des Schwingumgsdlmpf©rs kann mindestens ein DSmpfungsorgan als Hing ausgeführt ₉ konzentrisch zum anderen oder zu einem anderen BSmpfungaorgan angeordnet und durek einen, Flüssigkeit enthaltenden® ringförmigen BSmpfungsspalt von diesem anderen DSmpfungs· organ getrennt .'sein· Is diesem Fall© werden die zwei konzentrischen, Dlapfiangsorgan® durch die Flüssigkeit im DSmpfungsspalt miteinamoLgr gekoppelt® Diese Flüssigkeitskopplung kann di· bereits VuTh,suna@n® TOe&anische Kopplung dieser DSmpfungs organ· ve^stflrlma ©i®r die ©insige KoppXrag zwischen den Dlmpfungs-

jed©a Teiles des Slmpfers mit einem eigenen Biapfungsorgan wird nicht nur durch die Hasse und di· . Form de© Dimpfwgeorganes, die Gross©, die Veränderung und den Angriffepunkt der Bftakstellkraft, die Ausführung des SSmpfungsspaltes gwisoJien dem BSmpfungeorgan und dem GefSss oder einem anderen Btmpfüngsorgan und durch andere Faktoren« sondern auch durch die Tiskosität der Flüssigkeit bestimmt· In einigen Fallen kann es deshalb wichtig sein, dass nicht alle DSmpfungsorgane la demselben Gefäss mit Flüssigkeit angebracht sind» sondern dass das Flüssigkeltsgefäss Ton mindestens einem Dlmpfungsorgan ein in einem zweiten FlüssigkeitsgefSss angeordnetes DSmpfungsorgan bildet« Die verschiedenen voneinander getrennten Geflsse kCnnen dann mit verschiedenen Flüssigkelten gefüllt β ein·

o Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher c&äutert

j£ ν ·*..., die in den Figuren 1-6 axiale ..-.- Schnitte von sechs

^ verschieden ausgeführten Schwingungsd&mpfem nach der Erfindung ö darstellt₉

° In Fig_e 1 ist 1 ein mit grosser Geschwindigkeit um sein« Achse umlaufender Rotationskörper, z*£_e ein Turbinenrad, eine

SAD ORSGääMAL

Gyroskopscheibes eine Zentrifugetrommel oder ein schnell umlaufendes Organ eines anderes Apparates oder Gerätes. Der Körper 1 ruht mit einem Stift 2, dessen Ende 3 kugelförmig ausgeführt ist, in einer Lagerpfanne 4> welche in einem ersten DImpfungsorgan 5 gefasst ist· Dieses DSmpfungsorgaa ruht auf dem oberen Ende eines dünnen federnden Stabes 6, dessen unteres Ende an einem zweiten Dämpfungsorgan 7 befestigt ist«, das selbst durch einen etwas dünneren federnden Stab θ mit einem dritten Dämpfungsorgan 9 gekoppelt ist* das auf einem noch dünneres. elastischen Stab 10 ruht, welcher mit eimern die Dlmpfmgsorgane umschliessenden Gefäss 1T verbunden ist·

Aus Fig«. 1 geht herror, dass alle Dämpfungs organ© 5* 7> 9 in einer sich in der Eotationsacha© des Kirpers 1 @r@tr@cken~ den Reihe angeordnet sind imd dass di© Massen der Dlapfragsorgane 5» I₉ 9 abnehmen aber die Steifheit- der fed©s?M©a Stäbe 6, 8, 10 abnimmt; jenacMsm die Dltmpfungsorgane fes^_o Si© Stlbe weiter Toa HotationskSrper abliegen oder, was ei&@ "bessdr® Definition ist_s jenaehdem di© DSmpfmi^sorgaae schlaffem mit d@a EotationskSrpe^ gekoppelt siaclo

Das GefSss 11 ist mit flüssigkeit 12 gefüllt· J©äes. DSmpfungsorgan 5j 7» 9ist durch einen Spalt 13, 14» 15 το» der Wand des GefSsses 11 getrennt, land dabei wird bemerkt ₉ &&a& der Spalt 13 weiter als der Spalt 14 «ad dass der Spalt 14 ifeiter ale der Spalt 15 iat· Der Schwingungsdämpfer besteht d^ier aus drei, je ein DSmpfungsorgan aufweisenden Seilen die j© mm. Dämpfen einer Schwingung bestimmter Frequenz ausgeführt Bind» Mt eine Schwingung mit der niedrigsten kritischen I're^utaz dient der Dlmpf erteil mit dem Dämpf ungs ;>rgan 9 und aum Dämpfen der Schwingung mit der hSohaten kritisebta Proquanzp .3·3. mit

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einer Whirl-lPrequenz, ist der Seil mit dem Dampfungaorgan 5 bestimmte

Die Anordnung der verschiedenen Seile des Schwingungsdämpfers in der Weise nach Eig_o 1 erfordert eine verhSltnismBssig gross© axiale Abmessimg des Dimpfers· In den FSllen, in denen as für e±a©m solehea langen Schwingungsdämpfer keinen Platz gibt, kaam Sie Augführungsform nach Fig· 2 verwendet werden«, Bei dieser Ausführungsforra hängt das erste Dampfungsorgan 16 an dünnen federnden OtHbes Al₉ di© m. einem mm den Lagerstift 2 angeordneten» riagffeaig©a₉ ■ zweiten Dlmpfungsorgan 18 befestigt sind» Dieses- zweite Bfepfungsorgaa ruht auf dünnen federnden .Stäboa. 19g die Mit ±te©a imt©r@m ^,d<üi®n einem ebenfalls um.den

ringfSrMigens, dritten Sampfungsorgan

äfeas f©desmd© Stäbe 21 am Geffies äefSsis ist mi-fe Flüssigkeit 23 geftlllt. s "b@i di@s©@ S©M7iagnngsdampfer_f .wobei g@sciaalt©ts5? S^pfungsorgane 16, 18,

20 eo S^ irngta. .gieksaolsffeaig gefaltet iet_? die yerechiedenen Diiapfimgs©2fgasi0 ia i@rs©l'b©sa ¥®is© wi@ leim Dimpf er nach Kg* mit d®ii umlau£ie&deis, 'Hota^iossSS^pe^ gstoppelt sind· !Die axiale

i@rs ist warn wesentlich kleiner»

B@im SEspf©s¹ aaoii fig» 1 imd 2 eimd die verschiedenen nmr dii3?Qh di® d&ffiem f@i,@rndesi Stäbe, also . mit@imanä©r^ mit dw EotationskSrper 1 und mijb dem ^; öef Iss gsJnoppelt,;, Ame 3Üg» .1 geht her¥O^_? dass dies« Kopplung auch &m@s@hl£@©sli@h dmrcli Sie lllseigkeit 24 im GefSss 25 ge·" 'bildet werd@$ kn^a* Bei dieser A^eftllirtmgsform ist das erst® .; DSapfuagsorgEia 26 auf eimern äflmm federnden Stab 2? befestigt» dtr mit dem Boden Met Geflssee g^ rerbundtn ist» Eim ringfSnai-• ." 909887/1010 _{Mhn Β1Λ}

BAD ORIGINAL₄

gee zweites BSapfimgscrgiSa 28 ist konsentrieeh sma ereten DSmpfunge organ angebracht umö 'ästen, durch einen engon Spalt 29 getrennt» Dieses zweit® BSmpfimgeergan 28 ist dureh dftna© federnde Stlbe 30 mit dem Geftss ■ 25 ungeorgan©s besteht ke±a»

ameh Mg» 2 iiad J* Dabei.

ixt I'ig« 2 die verechiodaxien Blapfuagso.?g&i?,© 16 _;V 18^ 20 dureh federnde Stfibe 17» 19 aeeheslseh aiteimaader gekoppelt, aber das: ]}Iiapfungeorg«n 16 - %®fiaä©iS sicii aueeerdtt k©is,s®mtriE©li

innerhalb des riagf Bnnlgen ESmpfimgeorgeiies 20 ₉ sgS&ss swisohezi I diesen jwei Slnpfm^sorg^iea gleichseitig i3in kopplang besteht·

Dft die DttopfimgslaaYVo jKdöK Tailee öeu

nicht nur^ τοη der AuefOhni&g dar Dämpfimgaorgane _f des GefÄse®a - und der Kopplung ewischem den Dlapfisageorgsuien,, dem Hotatione-Ic3rper und dem GefSss₉ sondern auch von der Viskosität der yiüseigieit abhlcgt, 3cann es vorteilhaft sein, j ©des Dämpf imgaorgan in einem eigenen Geiles mit Plfieeigkelt ansuordnen· Ein Ausführungebeispiel eines solchen SchwiBgungedSmpfera mit getrennten GelAssen zeigt Pig. 5. Sarin ist das erste Dampfusigeorgan 31 in einem Geflee 32 mit KLÜseigkeit 53 angeordnet, welches Gef See 32 selbst als Bfiapfungsorgan in einem zweiten &βίβθβ 34 mit Flüssigkeit 35 wirkt» Sas DSapfungsorgan 31 ist duroh einen dOniien federnden Stab 36 mit dem ersten Gefäss 32 verbunden, und das GefSss 32 selbst steht auf einem am zweiten GefSea 33 befestigten dünnen federnden Stab 37. In diesem Palle können die PiÄssigkeiten 33 und 35 irarBChieden sein· _Λ

Schliesslich ist in^ Sig· 6 ein Gyroskop dargestellt* Bei/

diesem Gyroskop besteht der SchwingungsdSmpfer aus einem ersten

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SADORIQtNAL

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DSmpfungsorgan 38, das durch radial gerichtete Rückstellfedern 39 in einem GefSss 40 an Ort und Stelle gehalten wird» Das erste DBmpfungsorgan 38 trSgt ein Bollenlager 41» das eine geringe Präzessionsbewegung zullsst und auf der Welle 42 der Gyroskopscheiben 45 angeordnet ist· Sas DSmpfungsorgan 38 ist durch einen sehr biegsamen Balgen 44 mit dem Gehtue e 45 der Gyroekopseheibe verbunden· Dieser Balgen bildet einen Wandteil des GefSsses 40, das mit !flüssigkeit 46 gefüllt ist. Im GefSss befinden sich weiter zwei ringförmige DSmpfungsorgane 47» 48» von denen das zweite DSmpfungsorgan 47 durch dünne federnde StSbe 49 mit den DSmpfungsorgan 38 und das dritten DSmpfungsorgan 48 durch federnde StSbe 50 mit dem zweiten DSmpfungsorgan 47 und durch federnde StSbe 51 mit dem Gehäuse 45 gekoppelt ist· Dieser SchwingungsdSmpfer entspricht, was die Wirkung anbelangt» demjenigen nach fig· 1· Er unterscheidet sich aber dadurch» das« das erste DSmpfungeorgan 38 in der grSssten axialen Entfernung vom BotationekSrper» d.h., von der Gyroskopechelbe» angeordnet ist.

Es wird bemerkt, dass viele Kombinationen der in der Zeichnung dargestellten Ausführungeformen möglich sind·

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Claims (1)

1. Schwingungsdämpfer für einen durch ein oder mehrere lager gestützten, schnell um seine Achse umlaufenden Rotationskörper, welcher Dämpfer mit einem Gefäss mit Flüssigkeit und einem in diese Flüssigkeit getauchten,, in Bezug auf das G-efäss gegen eine Rückstellkraft radial beweglichen, über ein. Lager mit dem Rotationskörper gekoppelten Dlmpfungsorgan versehen ist, d a d u r c h ge k e a π ζ ei eh η β t, dass im DSmpf er mindestens ein anderes in dem genannten Gefäss oder einem anderen ffefäss mit Flüssigkeit angeordnetes, in Bezug auf sein GefSss gegen eine Rückstellkraft radial bewegliches Dämpfungsorgan angebracht ist, das durch mindestens ein federndes Kopplungsorgan und/oder eine Flüssigkeitsmasse mit dem ersten Dämpfungsorgan gekoppelt ist©

   2o Schwingungsdämpfer nach Anspruch. 1, von dem die je ein Dämpf ungsorgan aufweisenden Seile zum Dämpfen τοη Schwingungen mit in verschiedenen Fretuenzbereichen liegenden Frequenzen ausgeführt sind, dadurch ge k e η η ζ β i c h η et, dass die Dämpferteile in Bereichen mit höheren Frequenzen wirksam sind«,jenachdem ihr Dämpfungsorgan stärker mit dem Rotationskörper gekoppelt ist·

   3β SchwingungsdEffipfer nach Anspruch 1 oder 2,

   d a d u r c h g e k en η ze i c h η β t₉ dass dieDEmpfungeorgane derart angeordnet sind, dass ihre axialen Entfernungen vom Rotationskörper kleiner sind, jenachdem sie stlrker mit dem Rotationskörper gigkoppelt sind (Fig· 1}·

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   4· Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2* dadurch g e ke η η ζ e i c h η e t, dass die Dämpfungs- . organe derart angeordnet sind, dass ihre axialen Entfernungen vom Rotationskörper grosser sind, jenachde» sie stärker mit dem Rotationskörper gekoppelt sind (fig· 6)»

   5. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, mit mindestens drei DImpfungs organ®», dadurch gekenn- z ei c h η © t₉ dass die Dlmpfumgsorgane von mindestens einem Satz dreier unmittelbar aufeinander folgender Dämpfungsorgane derart angeordnet sind, dass beim ersten und zweiten Dämpfungsorgan dieses Satzes die axialen Entfernungen vom Rotationskörper grosser oder kleiner und beim zweiten und dritten Dämpfungsorgan dieses Satzes die axialen Entfernungen vom Rotationskörper kleiner bzw·, grosser sind^ jenachdem sie stärker mit dem Rotationskörper gekoppelt sind (fig. 2 und 4)·

   6. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, 2 oder 5»

   d a d u rc h g β k e η η ζ e ic h η e t, dass mindestens ein Dämpfungsorgan als Ring ausgeführt, konzentrisch zum anderen oder zu eintm anderen Dämpfungfforgan angeordnet und durch einen, flüssigkeit enthaltenden, ringförmigen Dämpfungsspalt von diesem anderen Simpfangsorgan getrennt ist (fig» 5$ 4 und 5)»

   7· Schwingungsdämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei konzentrischen ο Dlmpfungßorgane nur durch die flüssigkeit im Dämpfungsspalt

   oo miteinander gekoppelt sind (fig· 3).

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   --J 8v Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, ^ dadurch gekennzeichnet, dass das ο keitsgefäss vom mindestens einem Dämpfungsorgan ein in zweiten flüssigkeitsgefäss angsordneteei Dimpfungsorgan bildet

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   BAD ORIGINAL