DE2031152C3 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwingungstilger mit einem magnetisch an das schwingende Sy- ttem gefesselten Massekörper, im wesentlichen bestehend aus einem mit dem schwingenden System verbundenen Magneten und einer kraftschlüssig an diesen gekoppelten Masse aus ferromagnetischem Material.

Derartige Schwingungstilger dienen zur Minderung Von Schwingungen, wie sie an mechanischen schwingfähigen Gebilder,, z. B. Feder-Masse-Syste- tnen, in störender Weise auftreten. Es sind Schwingungstilger bekannt, die im wesentlichen aus kraftfichlüssig, insbesondere mittels Federn mit dem Schwingenden System verbundenen Massen oder Massekörpern bestehen, wobei Masse und Federkraft So gewählt sind, daß eine Phasenverschiebung der Schwingungen des schwingungstilgenden Feder- Masse-Systems gegenüber den zu tilgenden Schwingungen des Bezugssystems auftritt, die im optimalen Fall zur weitgehenden Dämpfung bzw. Tilgung der Störschwingung führt. Zur Ankopplung der Massekorper an das zu dämpfende System ist die Verwendung von Metall- oder Luftfederung sowie Elektro- oder Permanentmagneten bekannt.

Ein anderes Prizip der Schwingungstilgung beruht auf der Verdrängung eines Fluids von einem in einen anderen Raum durch Drosselstellen.

Die bekannten, hauptsächlich im Maschinenbau

verwendeten Schwingungstilger sind jedoch re at.v aufwendig im Aufbau, in ihrer Wirksamkeit von Umgebungseinflüssen, insbesondere der Temperatur, abhängig und nicht ohne Rückwirkung auf das schwin- ^lJsbesonderc zur Schwingungstilgung bei den relativ kleinen Bauelementen der pneumatischen Steuer- und Regeltechnik, wie Feindruckgebern, Verstärkern, Kompensationsmeßwerken, die selbsterregte

xo schwingfähige Gebilde darstellen, tritt die Förderung auf einen Schwingungstilger möglichst kleiner Abmessung und möglichst einfachen Aufbaus zu schaffen dessen Rückwirkung auf das schwingende System vernachlässigbar und der in seiner Wirkung von

de- Umwelteinflüssen weitgehend unabhängig ist.

Ausgehend von den bekannten Techniken ist ein die obigen Forderungen erfüllender Schwingungstil ger der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet daß der Massekörper, wie an v:.;h h.'kannt.

-o ein rotationssymmetrisches Gebilde ist, daß er den Magneten mindestens in der Ruhelage in einem Punkt oder auf einer Linie formschlüssig berührt und daß die Relativbewegung des Massekörpers mit Hilfe der Verdrängung eines Fluids in einem Luftspalt zwi-

sehen Massekörper und Magnet dämpfbar ist.

Ein derartiger Schwingungstilger läßt sich über die Wahl der Parameteriiröße des Massekörpers. Luftspaltweite und Viskosität des verwendeten Fluids weitgehend und ohne großen Aufwand an die ver-

schiedenen Gegebenheiten anpassen. Die bei bisher bekannten Schwingungstilgern infolge Reibung oder Wirkung der nichtlinearcn Federkennlinien der Massekörperaufhängung entstandenen Schwierigkeiten treten hier nicht auf.

Wird zur magnetischen Fesselung ein mit dem schwingenden System fest verbundener Permanentmanner und als'magnetisch gefesselter Körper vorzugsweise eine Kugel aus ferrcmagnctischem Material verwendet, so stellt dies eine besonders einfache

Anordnung eines Schwingungstilgers dar. der in allen Lagen verwendbar ist. An Stelle der Kugel kann im Bedarfsfall, beispielsweise bei größerer linearer Frstreckung des schwingenden Systems, auch ein Zylinder oder'cin anderes rotationssymmetrisches Gebilde

treten. . .

Zur Erläuterung der Erfindung sind in den Fi g. 1 und 2 zwei Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt und im folgenden beschrieben.

Fig. 1: An einem Teil 1 des schwingenden Sy-

stems? dessen Störschwingung, deren Richtung der rechts gezeichnete Doppelpfeil andeutet, beseitigt werden soll, ist der Schwingungstilger 2 mit Hilfe der Verbindungsstücke 3 befestigt. Der Schwingungstilger! besteht aus einem permanentmagnetischen

Ring4, dessen magnetische Achse in Schwingungsrichtung ausgerichtet ist. Innerhalb des permanentmagnetischen Rings 4 befindet sich eine Kugel 5 aus Stahl, die mit i^endcincm Punkt eines Großkreises an einer nicht definierten Stelle der Innenfläche des

Magnetrings 4 anliegt und magnetisch in der Schwebe gehalten wird. In der gezeichneten Darstel lung der F i g. 1 ist die Kugel 5 auf der vom Betrach ter abgewandten Seite am Ring 4 anliegend zu denken. Der Durchmesser der Kugel 5 ist wenig kleiner als der Innendurchmesser des permanentmagnetischen Rings 4, es bildet sich so ein Luftspalt 6 zwischen den beiden Teilen 4 und S. Die Masse der Kugel S und die Stärke der magnetischen Fesselung mit-

IeIs des permanentmagnetischen Rings 4 ist so gewählt, daß bei der Erregung des Schwingungstilgersystems der Teil I des schwingenden Systems, dessen Störschwingung zu tilgen ist, infolge der Massenträgheit der Kugel 5 eine Schwingung entsteht, die etwa von gleicher Frequenz wie die Störschwingung, jedoch im optimalen Fall um 180° phasenverschoben ist. Die Störschwingung wird stark gedämpft oder gänzlich getilgt. Zur besseren Anpassung der Eigenfrequenz des Schwingungstilgers 2 an die der Störschwingung ist darüber hinaus vorgesehen, daß durch die Relativbewegung der Kugel 5 im Magnetfeld des pennanentmagnetischen Rings 4 bei Anregung durch Teil 1 des schwingenden Systems ein im Luftspalt 6 befindliches Fluid verdrängt wird. Das Fluid ist in dem aus zwei kugelkalottenförmigen Teilen bestehenden, Kugel 5 und permanentmagnetischen Ring 4 umschließenden Behälter 7 eingeschlos sen. Die Wahl des Fluids ist gemäß der vorgesehenen Anwendung zu treffen, es kann gasförmig, im einfachsten Falle Luft sein oder eine Flüssigkeit entsprechend zu wählender Viskosität, beispielsweise Öl. Das Fluid bewirkt gleichzeitig ei.ic Dämpfung der Relativbewegung der Kugel 5 und damit eine Verbesserung der kraftschlüssigen Ankopplung.

Fig. 2: Hier ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dei Erfindung dargestellt. An dem Teil 1 des schwingerden Systems ist der Schwingungstilger 2 befestigt. Die Störschwingung ist, wie auch in Fig. 1, in Richtung des Doppelpfeils angenommen. Der mit dem Teil 1 fest verbundene Permanentmagnet ist als eine Art Topfmagnet 8 ausgeführt und besteht aus dem linear magnetisierten Magnetkern 9 und einem topfförmigen Polschuh 10, der bewirkt, daß die Pole des Magneten 8 sich in einer Ebene Ϊ1 befinden. Diese Ebene 11 ist vorzugsweise senkrecht zur Schwingungsebene des Teils 1 angeordnet. Um eine plane Fläche in der Ebene Il zu erhalten, sind die Zwischenräume zwischen Magnetkern 9 und Polschuh 10 mit paramagnetischem Material 12 ausgefüllt. Als

die magnetisch gefesselte Masse des Schwingungstilgers 2 ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel eine Kugel 5 aus Stahl vorgesehen, die der Polebene 11 in der Gegend der höchsten Feldliniendichte anliegt. Der zwischen der Polebene 11 und einem Teil der

xo Oberfläche der Kugel 5 gebildete keilringförmige Luftspalt 6' kann, um eine oben beschriebene Dämpfung der Relativbewegung der Kugel 5 und eine Anpassung an die Frequenzforderungen zu erreichen, mit einer Dämpfungsflüssigkeit 13 als Fluid gefüllt sein. Bei dieser Ausführungsart ist eine Dämpfungsflüssigkeit 13 mit höherer Viskosität und hoher Adhäsion zu wählen, um ein Ablaufen des Fluids zu vermeiden. Es können auch thixotrope Fluide verwendet werden. Als besonders vorteilhaft hat sich hier eine Dämpfungsflüssigkeit 13 erwiesen. ü^;e in feinster Form dispergienes F'^ren enthalt und die sich im Magnetfeld nicht entmischt Diese Eisendispersion ist auch bei der Anordnung nach F i g. 1 mit Vorteil verwendbar, weil sie im Luft^ialt 6 magnetisch gehalten wird, so daß ein dichtes Gehäuse 7 überflüssig ist und der Luftspali 6 größer gewühlt werden kann. Um bei dem Beispiel nach F i g. 2 ein Abstreifen der Kugel 5 zu verhindern, ist der Schwingungstilger 2 mit einem leichten Gehäuse 14, beispielsweisc aus Drahtgeflecht, versehen.

Bei der Wahl eines Fluids für die Dämpfung bei allen Ausführungsarten ist zu beachten, daß seine Viskosität möglichst von Umgebungseinflüssen, insbesondere Temperatur, unabhängig ist, da sonst Anderuiigen der Tilgungswirkung des Schwingungstilgers auftreten können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

2 03! 152 Patentansprüche:

1. Schwingungstilger mit einem magnetisch an das schwingende System gefesselten Massekörper, im wesentlichen bestehend aus einem mit dem schwingenden System verbundenen Magneten und einer kraftschlüssig an diesen gekoppelten Masse aus ferromagnetischem Material, dadurch gekennzeichnet, daß der Massekörper, wie an sich bekannt, ein rotationssymmetrisches Gebilde ist, daß er den Magneten mindestens in der Ruhelage in einem Punkt oder auf einer Linie formschlüssig berührt und daß die Relativbewegung des Massekörpers mit Hilfe der Verdrängung eines Fluids in einem Luftspalt zwischen Massekörper und Magnet dämpfbar ist.

2. Schwingungstilger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet als Ring (4) ausgebildet und mit seiner magnetischen Achse in Schwingungsrichtung ausgerichtet ist und daß als Massekörper eine Kugel (5) innerhalb des Rings (4) einen Luftspalt (6) bildend magnetisch gehalten ist uiui daß der Rng (4) und die Kugel (5) von einem das Fluid enthaltenden Gehäuse (7) umgeben sind.

3. Schwingungstilger nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet als Topfmagnet (8) ausgebildet ist, dessen Pole mit Hilfe von Polschuhen (10) in einer vorzugsweise zur Schwingungsebene senkrechten Polebene (11) angeordnet sind, und daß al· Mass:körpcr eine Kugel (5) an der Polebenc (IP in der Gegend größter Feldliniendichte anlieft und u,jr dadurch gebildete keilringförmige Luftspalt (6') mit dem dämpfenden Fluid erfüllt ist.