DE2014999A1

DE2014999A1 - Puffervorrichtung zur Regulierung von Schwingungen, Geräuschen und Stossen

Info

Publication number: DE2014999A1
Application number: DE19702014999
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Hall Norman D A
Current assignee: Hall Norman D A
Priority date: 1968-09-16
Filing date: 1970-03-28
Publication date: 1971-10-14
Also published as: GB1240894A; FR2085495A1; NL7015919A

Description

Anmelder: Norman D. A. Hall, 1 Finsbury Square, London, E.G. 2, England

Puffervorrichtung zur Regulierung von Schwingungen, Geräuschen undStösaen.

Die Erfindung betrifft eine Puffervorrichtung zur Regulierung von Schwingungen, Geräuschen und Stössen,

Eg ist häufig erforderlich, Maschinen; oder andere Lasten isoliert zu montieren, damit eine ausreichende Pufferung der Schwingungen, Geräusche und Stösse gewährleistet ist.

Die Leistung eines Schwingungs- oder Stosspuffers hängt von seiner Fähigkeit ab, die übertragung von Schwingungen, Geräuschen oder Stössen zu regulieren sowie die dynamische Amplitude in der Resonanzzone zu steuern. Die Flüssigkeit zur Regelung der übertragung von Schwingungen, Geräuschen und Stögsen hängt wiederum von der natürlichen Frequenz des

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Puffers ab, während die Steuerung der dynamischen Amplitude vom Dämpfungsgrad des Puffers abhängt. Die natürliche Frequenz des Puffers hängt von der statischen Durchbiegung und der dynamischen Steifheit der im Puffer vorhandenen federnden Elemente ab und je höher die statische Durchbiegung und je niedriger die Federsteifheit ist, umso niedriger ist die natürliche Frequenz des Puffers und umso niedriger ist die Druckfrequenz der Schwingung, bei der der Puffer wirksam wird und die Übertragungsfähigkeit verringert. Der Dämpfungsgrad hängt vom Dämpfungskoeffizienten der federnden Elemente im Puffer ab und $e stärker die Dämpfung ist umso niedriger ist die dynamische Amplitude in der Resonanzzone.

Die allgemein bei Schwingungs-, Geräusch- und Stosspuffern verwendeten federnden Elemente sind entweder Schraubenstahlfedern, Naturgummifedern oder synthetische Gummifedern. Für eine gegebene Last ist es häufig praktischer und wirtschaftlicher, hohe statische Durchbiegungen und niedrige Federsteifheit durch Verwendung von entsprechend gespannten Spiralstrahlfedern, dönn durch entsprechend gespannte Gummifedern zu erhalten.

Eine Schraubenstahlfeder hat einen sehr niedrigen Dämpfungskoeffizienten (etwa 0,05) und dieses praktisch vollständige Fehlen von Dämpfung ist zweckmässig für niedrige Schwingungsübertragungsfähigkeiten, aber in der Resonanzzone ist dieses ein Nachteil, da eine Steuerung der dynamischen Amplitude fehlt.

Eine Gummifeder hat einen verhältnismässig hohen Dämpfungskoeffizienten und dieser wiederum ist vorteilhaft zur Steuerung der dynamischen Amplitude in der Resonanzzone. Andererseits ist aber dieser hohe Dämpfungskoeffizient ausserhalb der Resonanzzone ungünstig, da er die Schwingungsübertragungsfähigkeit erhöht.

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Die erfindungsgemässe Puffervorrichtung zur Schwingungs-, Geräusch- und Stossregelung besteht aus einem ersten Teil, das auf einer Unterlage sitzt und aus einem weiteren Teil, das eine zu isolierende Maschine oder Last stützt. Zwischen dem ersten Teil und dem weiteren Teil ist eine Metallfeder eingesetzt, die sich der Durchbiegung des weiteren Teils gegen das erste Teil widersetzt. Es ist dafür gesorgt, dass zwischen dem ersten Teil und dem weiteren Teil ein maximaler Abstand besteht, so dass im nichtbelasteten Zustand des Puffers die Metallfeder schon bis zu einem gewissen Grad ihrer Kapazität vorgespannt ist, während die Elastomerfeder nicht oder nur weniger vorgespannt ist als die Metallfeder.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, näher erläutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemässen Puffervorrichtung;

Fig. 2 ist eine Ansicht in Richtung des Pfeiles A in Fig. 1;

Fig. 3 ist ein Schnitt in einer senkrecht zur Richtung der Ansicht gemäss Fig. 2 liegenden Mittelebene;

Fig. 4- ist eine Unteransicht der Puffervorrichtung gemäss Fig. 2? und'

Fig. 5 ist ein Schnitt durch ein Einzelteil, der eine abgeänderte Ausführungsform des entsprechenden Einzelteiles gemäss Fig. 3 zeigt.

Die Puffervorrichtung besteht aus einem unteren Gußstück 1 und einem oberen Gußstück 2. Das untere Gußstück 1 ist mit nach aussen abstehenden Ansätzen 3 versehen, die Löcher 4 für Befestigungsbolzen (nicht dargestellt) aufweisen. Die Oberfläche 5 des oberen Gußstückes 2 dient als Stütze für eine Maschine oder eine andere Last. Für eine zu tragende Last sind normalerweise mehrere Puffervorrichtungen vorge-

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sehen, wobei die Puffervorrichtungen entsprechend der Natur der Last und der Lage des Schwerpunktes angeordnet werden.

Das obere Gußstück 2 hat die Form einer etwa rechteckigen, umgekehrten Schale, bei der zwei gegenüber angeordnete Endwände 6 und 7 nach aussen und unten konisch verlaufen. Die Innenflächen 8 und 9 dieser beiden Endwände sind den Flächen 10 und 11 an dem unteren Gußstück 1 zugekehrt und verlaufen parallel zu diesen. Zwischen den Flächen 8 und 10 und zwischen den Flächen 9 und 11 sind Gummielemente 12 angeordnet, die durch Schrauben mit Muttern 13 festgehalten werden, welche durch die Endwände 6 und 7 und die Wände 14- und 15 mit den Flächen 10 und 11 des unteren Gußstückes 1 durchgesteckt sind. Zwischen Jedem Flächenpaar ist ,je ein Gummielement 12 eingesetzt, wobei diese Elemente zwischen Platten 16 geschichtet sind.

Das obere Gußstück 2 ist mit einem Zentrieransatz 17 versehen, der von der oberen Wand 18 des Gußstückes in das schalenförmige Innere desselben ragt. Die obere Fläche der Wand

18 bildet die obengenannte Auflagefläche 5· Die Innenfläche

19 der Wand 18 bildet einen Sitz für ein Ende einer Schraubendruck-Stahlfeder 20. Das andere Ende dieser Feder 20 ruht auf einem ringförmigen Flansch 21, der in den Hohlraum 22 des unteren Gußstückes 1 ragt. Dieser Flansch 21 endet in einem zylindrischen Abschnitt 23, der eine öffnung 24 begrenzt, die coaxial zum Zentrieransatz 17 und zur Feder

20 angeordnet ist.

Unter dem Flansch 21 weist das untere Gußstück 1 einen Hohlraum 25 auf, der durch eine Bodenplatte 26 verschlossen ist, Unter dieser Platte ist ein Lagerungskissen 27 angeordnet, das beispielsweise aus Polyurethan oder einem anderen elastomeren Material besteht.

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Der -ZentrieransatZ "17 des oberen Gußstückes 2 ist mit einer Schraubengewindebohrung versehen, in die ein Montagebolzen 28 eingeschraubt ist, der die Form eines Gußstückes hat. Der Montagebolzen'28 geht durch die. vom Flansch 21 des unteren Gußstückes 1 umgebene öffnung 24- und ein Kopfstück. 29 des Bolzens 28 befindet sich innerhalb des Hohlraumes 25 im unteren Gußstück 1, Der Montagebolzen 28 weist ein Führungsloch 35 auf, das ausgebohrt und mit Gewinde versehen sein kann, um eine Befestigungsschraube (nicht dargestellt) aufzunehmen, die die Last auf der Puffervorrichtung fest·« ' legt. Der Montagebolzen 28 ist am oberen Gußstück 2 durch eine Maden- oder Schnittschraube (nicht dargestellt) be.« festigt.

Die Feder 20 drückt derart gegen das obere Gußstück 2, dass die nach oben gerichtete Fläche 30 des Kopfstückes 29 des Montagebolzens 28 an die nach unten gerichtete Fläche 31 des Flansches 21 stösst. In diesem Bereich, ist ein Kunststoff kissen 32, beispielsweise aus Polyurethan oder aus ei-« nem anderen Elastomer, eingesetzt. Das maximale Ausmass der Axialverschiebung des oberen Gußstückes 2 in Bezug auf das untere Gußstück 1 wird durch Druckberührung der unteren Fläche 33 des Bolzenkopfstückes 29 mit der Bodenplatte 26 begrenzt. An dieser unteren Fläche 33 ist ein. elastomere^ Kun.ststoffkissen 34 angeordnet, das die Bodenplatte 26 berührt, wenn die Druchbiegung des Puffers für dieses Kopf-, stück 29 ausreichend ist, um die Druckstellung zu erreichen, beispielsweise bei Überbelastung,

Bei dej· in Fig. 5 gezeigten Ausführung-sform, ist der Zentrieranaata 1? des oberen Gußstückes 2 axial länger als in Fig. 3 und der Montagebolzen 28 ist entsprechend kürzer.

Durch die Verwendung der Schraubenstahlfeder zusammen mit einem Gummielerneut werden im erfindungsgemaaaqn Puffer die ·

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»esten Charakteristiken beider federnder Elemente kombiniert. Bei einer typischen Ausführungsform der erfindungsgemässen Puffervorrichtung hat die Schraubenstahlfeder eine maximale statische Durchbiegung von 3»81 cm unter einer Last von 1587,6 kg (3500 Ib) und die Gummielemente haben eine maximale statische Durchbiegung von 0,635 cm unter der gleichen Belastung. Um eine optimale Belastungskapazität und Steifheit zu erreichen, ist die Schraubenstahlfeder durch den Montagebolzen 28 3»175 cm zwischen dem oberen ■κ Gußstück 2 und dem unteren Gußstück 1 vorgespannt und in diesem Zustand bleiben die Gummieleniente 12 unbelastet. Wenn die zu stützende Last vom Puffer aufgenommen wird, biegen sich die Schraubenstahlfeder 20 und die Gummielemente 12 zusammen um 0,635 cm durch, bis die maximalen statischen Durchbiegungen von 3»81 cm bzw. 0,635 cm erreicht sind. Sobald die Gummielemente 12 belastet werden, hängt die Steifheit des Puffers von der kombinierten Steifheit der Schraubenstahlfeder 20 und der Gummielemente 12 ab.

Unter dynamischer Belastung wird die Steifheit der Gummielemente 12 erheblich erhöht, aber die Steifheit der Schraubenstahlfeder 20 ist unter den gleichen Bedingungen praktisch unberührt. Daher hat die Schraubenstahlfeder 20 eine günstige Wirkung, und zwar nicht nur bei der Erhöhung der statischen Durchbiegung, sondern auch in der Senkung der dynamischen Steifheit und sie vermindert demnach die natürliche Frequenz des Puffers unter den Arbeitsbedingungen.

Durch die kombinierte Verwendung einer Schraubenstahlfeder und von Gummielementen wird eine bessere Arbeitsleistung mit Wirtschaftlichkeit durch niedrige natürliche Frequenz und dynamische Steifheit mit hoher Belastungskapazität in einem gedrängten Raum erreicht. Ein anderer Vorteil besteht darin, dass der Grad der Dämpfung durch Änderung des Ver-

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hältnisses der Stahlfedersteif heit zur Gummifedersteifheit variiert werden kann. Die seitliche Steifheit des Puffers wird durch die seitliche Steifheit sowohl der Stahlfeder als auch der Gummielemente geregelt und diese seitliche Steifheit kann durch die Ausbildung und die Stellungen der Gummielemente in Quer- und Längsrichtung variiert werden. Ein weiterer wichtiger Vorteil ist der, dass die. Differenz zwischen der unbelasteten Höhe und der belasteten Höhe des Isolators gering ist für einen Puffer, der eine der erzeugten Frequenz entsprechende vertikale natürliche Frequenz hat.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten von Modifikationen. Sp kann mehr als eine Schraubenstahlfeder verwendet und die Anzahl, die Steifheit und die Lage der Gummielemente und der Stahlfedern geändert werden. Ferner kann die Befestigungsachse oder -achsen des Gummielementes oder der Gummielemente parallel oder zusammenfallend mit der Mittelachse oder den Mittelachsen der Schraubenstahlfeder oder -federn angeordnet werden. Das Gummielement kann ringförmig oder in einer anderen Weise hohl ausgebildet sein und die Schraubenstahlfeder oder -federn umgeben. Für das untere und obere Teil des Puffers können anstelle der Gußstücke vorgefertigte Konstruktionen aus Stahl oder einem anderen Material verwendet werden. Wenn erforderlich, kann eine Nivelliervorrichtung in das Oberteil des Puffers eingesetzt werden, um die Maschine oder die Last auszurichten.

In entsprechenden Fällen können Reibungskissen angepasst werden, um den Puffer zu lokalisieren und ein nach unten Verriegeln desselben zu vermeiden.

Anstelle der Gummifederung können auch andere elastomere Materialien verwendet werden. Das Gummieiement kann schichtweise aufgebaut sein.

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Claims

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Puffervorrichtung zur Schwingungs-, Geräusch- und Stossregulierung, bestehend aus einem ersten, auf einer Unterlage aufsitzenden Teil und einem weiteren als Stütze für eine zu isolierende Maschine oder eine andere Last dienendes Teil, wobei zwischen den beiden Teilen eine sich der Durchbiegung des zweiten gegen das erste Teil federnd widersetzende Metallfeder eingesetzt ist,

dadurch gekennzeichnet, dass ferner zwischen dem .ersten Teil (1) und dem zweiten Teil (2) eine sich der Durchbiegung des zweiten Teiles (2) gegen das erste Teil (1) widersetzende Feder (12) aus einem elastomeren Material angeordnet ist, Abstandstücke (21, 28, 29) zur Schaffung eines maximalen Zwischenraumes zwischen dem ersten Teil (1) und dem zweiten Teil (2) vorgesehen und so bemessen sind, dass die Metallfeder (20) im nichtbelasteten Zustand des Puffers in einem gewissen Verhältnis seiner Kapazität bereits vorgespannt ist, während die Elastomerfeder (12) nicht oder weniger vorgespannt ist als die Metallfeder (20).
2. Puffervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Metallfedern (20) vorgesehen sind.
3. Puffervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallfeder oder -federn (20) Schraubendruckstahlfedern sind.
4. Puffervorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass das elastomere Material Gummi ist.
5. Puffervorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4·, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teil (1) das untere Teil und das zweite Teil (2) das obere Teil des Puffers ist.

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6. Puffervorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Metallfeder (20) zwischen einem Sitz (19) am oberen Teil (2) und einem Sitz (21) am unteren Teil (1) angeordnet ist, der maximale Abstand durch einen in das obere Teil (2) eingeschraubten Bolzen (28) und dessen Kopfstück (29) geschaffen ist, das unter dem Sitz (21) das untere Teil (1) berührt.
7· Puffervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfstück (29) des Bolzens (28) innerhalb eines Hohlraumes (25) unterhalb des Sitzes (21) im unteren Teil (1) angeordnet ist, der Hohlraum (25) durch eine Bodenplatte (26) verschlossen ist, der Zwischenraum zwischen der Bodenplatte (26) und der unteren Fläche (33) des Kopfstückes (29) ausreichend ist, um bei Überbelastung die maximale erwünschte Durchbiegung des oberen Teiles (2) gegen das untere Teil (1) zu gestatten, bevor eine Druckberührung zwischen dem Kopfstück (29) und der Bodenplatte (26) erfolgt.
8. Puffervorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerfeder (12) ringförmig oder in einer anderen Weise hohl ausgebildet ist und die Metallfeder oder -federn (20) umgibt.
9. Puffervorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Elastomerfedern (12) oder Federpakete zwischen den Flächen des oberen Teiles (1) und des unteren Teiles (2) angeordnet sind.
10. Puffervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerfedern (12) oder Federpakete symmetrisch in Bezug auf die Achse der Metallfeder (20) angeordnet ist.
11. Puffervorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Teil (2) in Form einer umgekehrten

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Schale (18) ausgebildet ist, unter der die Elastomerfeder oder -federn (12) angeordnet sind.
12. Puffervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schale (18) im wesentlichen rechteckig ist, ihre gegenüberliegenden Endwände (6, 7) nach unten und aussen geneigt sind und deren Innenflächen (8, 9) die Berührungsflächen für ein Ende der Elastomerfedern (12) bilden, das untere Teil (1) Flächen (10, 11) aufweist, die parallel zu und im Abstand von den erstgenannten Flächen (8, 9) liegen und die Berührungsflächen für daß andere Ende der Elastomerfedern (12) sind.

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