DE2616899C3 - Device for vibration damping on slim structures such as chimneys, transmitter masts or the like - Google Patents
Device for vibration damping on slim structures such as chimneys, transmitter masts or the likeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung an überschlankcn Bauwerken wie Schornsteinen, Sendemasten od. dgl., mit einem an einer Kragstütze zur Durchführung räumlicher Schwingungen gelagerten und als Pcndclstangc ausgebildeten Schwingungskörper und einer damit gekoppelten einstellbaren Dämpfungseinrichtung.The invention relates to a device for damping vibrations on extremely slim structures such as Chimneys, transmitter masts or the like, with one on a cantilever to carry out spatial vibrations mounted and designed as a Pcndclstangc vibration body and a coupled with it adjustable damping device.
Bei einer derartigen bekannten Vorrichtung (DP.-AS 15 59 243) besteht die Dämpfungseinrichtung aus einem mil öl gefüllten Behälter, in welchen das Pendel eintaucht. Indem man eine bestimmte Viskosität des Öls, z. B. durch eine geeignete Temperaturregelung aufrechterhält ist die Möglichkeit der Einstellung des Dämpfungsgrades auf einen bestimmten, durch Vorversuche zu ermittelnden Wert möglich.In such a known device (DP.-AS 15 59 243) the damping device consists of one with an oil-filled container in which the pendulum is immersed. By having a certain viscosity of the oil, z. B. maintained by a suitable temperature control is the possibility of setting the Degree of damping to a certain value to be determined by preliminary tests is possible.
Bei diesem und anderen bekannten Pcndelsystcmcn (z.B. DD 69 191) erfolgt die Energieumwandlung nach dem Prinzip der viskosen Reibung. Daran ist nachteilig, daß sich die Reibungskräfte nur empirisch, d. h. aufgrund von Vorversuchen erfassen lassen, wodurch die Planung derartiger Vorrichtungen erheblich erschwert und verteuert wird. Dabei erfordert die Aufrechterhaltung einer pleichbleibenden Viskosität als Voraussetzung für eine bestimmte Reibungsdämpfung einen verhältnismäßig großen Aufwand, ganz abgesehen von den Dichtungs- und Wartungsproblemen, die derartige mit Flüssigkeiten arbeitende Pendelsystcmc mit sich bringen.With this and other known Pcndelsystcmcn (e.g. DD 69 191) the energy conversion takes place according to the principle of viscous friction. The disadvantage of this is that the frictional forces can only be empirically d. H. can be detected based on preliminary tests, which significantly reduces the planning of such devices becomes more difficult and expensive. It requires the maintenance of a constant viscosity than A prerequisite for a certain friction damping a relatively large effort, quite apart from that of the sealing and maintenance problems encountered by such fluid pendulum systems entail.
Ferner ist ein Schwingungsdämpfer bekannt (DE-AS 12 27 633) bei dem eine Dämpfcrmasse auf einem fest mit dem Bauwerk verbundenen Bauteil zwischen Anschlägen frei verschiebbar aufliegt. Die Energieumwandlung erfolgt hierbei nach dem Prinzip der Festkörperreibung. Abgesehen davon, daß hier die Dämpfermasse unkontrolliert auf ihrer Unterlage gleitet, ist eine genaue Abstimmung mit den Bauwerksschwingungen bei diesem bekannten Schwingungsdämpfer schon deshalb praktisch nicht zu verwirklichen, bzw. vorauszubestimmen, weil jede Änderung der Dämpfermasse gleichzeitig eine Änderung der Reibungsverhältnisse bedeutet. Insoweit liegen hier die gleichen Verhältnisse vor wie bei den oben gewürdigten Schwingungsdämpfern mit einer Energieumwandlung nach dem Prinzip der viskosen Reibung.Furthermore, a vibration damper is known (DE-AS 12 27 633) in which a damping mass on a fixed with the structure connected component rests freely between stops. The energy conversion takes place here according to the principle of solid body friction. Apart from the fact that the Damper mass slides uncontrollably on its base, is an exact coordination with the structural vibrations in this known vibration damper for this reason alone practically not to be realized or to be determined in advance, because every change in the At the same time, the damper mass means a change in the friction conditions. To that extent, here are the the same conditions as with the vibration dampers with energy conversion mentioned above according to the principle of viscous friction.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung dieIn contrast, the present invention is the
is Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei einem als Pendel ausgebildeten Schwingungskörper die Energieumwandlung nach rechnerisch erfaßbaren Grundsätzen verwirklicht, derart, daß einerseits eine Anpassung der Pendelkriterien an die Schwingung des Bauwerks, andererseits eine Einsteilung der die Energieumwandlung bestimmenden Dämpfungskraft unabhängig voneinander möglich ist.is the object of a device for vibration damping of the type mentioned to create, which in a vibrating body designed as a pendulum the energy conversion is realized according to computationally detectable principles in such a way that on the one hand an adaptation of the pendulum criteria to the oscillation of the structure, on the other hand a classification the damping force determining the energy conversion is possible independently of one another.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst.This object is achieved according to the invention.
2Ί daß die Dämpfungseinrichlung eine in Richtung der Pcnddaufhängung lose geführte, auf einer mit dem Bauwerk fest verbundenen Reibfläche allseitig verschiebbar aufliegende Masse ist. die eine Öffnung aufweist, in die zur Kraftübertragung die Pendelstangc 2Ί that the damping device is a mass which is loosely guided in the direction of the Pcnddaufnahmung and rests on a friction surface firmly connected to the structure and is displaceable on all sides. which has an opening into which the Pendelstangc for power transmission
to lose eingreift.to loosely engages.
Nach diesem Vorschlag kann die Dämpfkraft durch Verändern der verschiebbaren Masse unabhängig von der Pcndelmasse bzw. der Pendelgeometrie eingestellt werden. Durch diese Maßnahmen werden erstmals dieAccording to this proposal, the damping force can be independent of by changing the displaceable mass the pendulum mass or the pendulum geometry can be set. With these measures, the
r> Voraussetzungen für eine rechnerische Erfassung der hier auftreienden Schwingungsprobleme geschaffen. Die Reibkraft kann somit bereits im Stadium der ingenieurmäßigen Planung so gewählt werden, daß der Pcndclausschlag einen optimalen Wert bei gegenüber dem Prinzip mit viskoser Reibung verbesserten Dämpfiingswirkungsgrad annimmt. Dies geschieht nach dem Vorschlug der Erfindung in einfacher Weise durch Abstimmen der beiden Massen aufeinander.r> The prerequisites for a computational recording of the vibration problems that arise here have been created. The frictional force can thus already be selected in the engineering planning stage so that the Pcndcausschlag an optimal value with an improved damping efficiency compared to the principle with viscous friction accepts. According to the proposal of the invention, this is done in a simple manner Matching the two masses to one another.
Die erfindiingsgcmäß vorgeschlagene Feslkörpcrrei-The solid body structure proposed according to the invention
4r> bung ist darüberhinaus wesentlich weniger störanfällig als die bekannte viskose Reibung. Ohne besonderen Wartungsaufwand ermöglicht sie die Aufrcchterhaltung stets gleicher Reibungsverhältnisse. Die in Reibung übergeführte Energie ist über den gcsimten Rcibungs-4 r > exercise is also much less prone to failure than the well-known viscous friction. It enables constant friction conditions to be maintained without any special maintenance effort. The energy transferred into friction is over the total friction
w weg konstant, wodurch ein gegenüber den herkömmlichen Systemen verbesserter Wirkungsgrad der Dampfung crzielbar ist.w away constant, making one over the conventional Systems improved attenuation efficiency can be achieved.
Infolge ihres einfachen mechanischen Aufbaus ist die erfindungsgemäße Vorrichtung gegen Witterungseinflüsse weitgehend unempfindlich. Da die für die Dämpfungswirkung ursächliche Reibkraft jeweils genau entgegengesetzt der Pendelbewegung gerichtet ist, kommt man mit nur einer Dämpfungscinrichtung aus. Die gesamte Vorrichtung kann damit äußerst kompaktDue to its simple mechanical structure, the The device according to the invention is largely insensitive to the effects of the weather. Since the for the Damping effect the causal friction force is directed exactly in the opposite direction to the pendulum movement, you get by with only one damping device. The entire device can thus be extremely compact
ho gebaut werden, so daß sie nur eine verhältnismäßig kleine Windangriffsfläche bietet.ho be built so that they only have a proportionate offers a small area exposed to wind.
Zum Zwecke der Belüftung und Entwässerung ist nach einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung vorgesehen, daß die Reibfläche auf einer Bodenplatte gebildetFor the purpose of ventilation and drainage it is provided according to an embodiment according to the invention, that the friction surface is formed on a base plate
M ist, die Löcher aufweist.M is that has holes.
Zur genauen Einstellung einer bestimmten Masse der Dämpfungseinrichtung ist als weitere Vai iante vorgesehen, daß die Dämpfungseinrichtung aus mehreren aufFor the exact setting of a certain mass of the damping device is provided as a further variant, that the damping device consists of several
eine Grundplatte stapelbaren Platten besteht.a base plate consists of stackable plates.
Die Montage bzw. Demontage der Dämpfungseinrichtung wird dadurch erleichtert, daß die Platten jeweils einen von der Öffnung aus gegen den Plattenrand verlaufenden Schlitz aufweise.!.The assembly or disassembly of the damping device is facilitated by the fact that the plates each have a slot running from the opening towards the edge of the plate.!.
Um zu vermeiden, daß sich im Betrieb Platten aus dem Stapel lösen ist ferner vorgesehen, daß die Platten durch Stifte untereinander und mit der Grundplatte verbunden sind.In order to avoid that panels come loose from the stack during operation, it is also provided that the panels are connected to each other and to the base plate by pins.
Um richtungsunabhängig gleichbleibende Reibungs-Verhältnisse zu gewährleisten, ist es zweckmäßig. Grundplatte und Platten kreisförmig auszubilden.About constant friction conditions regardless of direction to ensure it is expedient. Form base plate and plates circular.
Nachfolgend wird eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigtAn exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the drawing. It shows
Fig. 1 einen Querschnitt einer an einem Schornstein angeordneten AusführungsformFig. 1 is a cross section of a chimney arranged embodiment
Fig. 2 einen Schnitt entlang Linie 1-1 nach Fig. 1.FIG. 2 shows a section along line 1-1 of FIG. 1.
Fig. 3 eine Draufsicht einer Ausführungsform einer Platte undFig. 3 is a plan view of an embodiment of a Plate and
F i g. 4 ein Kraft-Weg Diagramm.F i g. 4 a force-displacement diagram.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist das die Einrichtung zur Schwingungsdämpfung aufweisende Gehäuse 1 fest am oberen Ende eines Schornsteines angeordnet. Von der an das Schornsteinrohr 2 anliegenden Gehäuseseite 3 ragt in Radialrichtung von Schornstein 2 ein Kragbolzen 4 in das Gehäuseinnere. Am auskragenden Ende des Bolzens 4 ist ein Kugelgelenk 5 angeordnet, in welchem die Pendelstange 6 gelagert ist. Aufgrund des Kugelgelenks 5 ist eine räumliche Pendelbewegung der Pendelstangc 6 möglich. Zur Steuerung der Pendelschwingungen sind Pendelmassesegmente 7 vorgesehen, die auf die Pendeistange 6 gesteckt werden können, und mittels Muttern 8 auf der Pendelstangc 6 fixiert werden.As can be seen from Fig. 1, this is the device for Housing 1 having vibration damping is fixedly arranged at the upper end of a chimney. Of the a cantilever bolt protrudes from the chimney 2 in the radial direction of the chimney 2 adjacent the housing side 3 4 inside the housing. At the projecting end of the bolt 4, a ball joint 5 is arranged in which the pendulum rod 6 is mounted. Due to the ball joint 5, a spatial pendulum movement is the Pendulum rod 6 possible. Pendulum mass segments 7 are provided to control the pendulum oscillations, which can be plugged onto the pendulum rod 6 and fixed on the pendulum rod 6 by means of nuts 8 will.
Das untere Ende der Pendelstange 6 greift lose in eine Öffnung 9 einer aus auf eine Grundplatte 10 aufgeschichteten Platten 11 bestehende Dämpfungseinrichtung 15. Vorzugsweise sind Grundplatte 10 und Platten 11 kreisförmig ausgebildet. Es ist jedoch jede andere Querschnittsform möglich. Die genaue zentrische Lage der einzelnen Platten 11 wird durch in die Grundplatte einsteckbare Stifte 12 gewährleistet. Die Grundplatte 10 liegt auf einer ggf. mit einem Reibbelag beschichteten eine Reibfläche 13 bildenden Bodenplatte 14 auf. Der Grundriß der Bodenplatte 14 bestellt bevorzugt aus einem Rechteck und einem an einer Rechteckseite anschließenden und den Durchmesser dieser Rcchteck?eiie aufweisenden Halbkreis (Fig. 2). Wird die Pendelstangc 6 Schwingungen unterworfen. wird zwangsläufig das aus der Grundplatte 10 und den aufgeschichteten Platten Il zusammengesetzte Dämpfungsglied 15 durch die in die Öffnung 9 ragende Pendelstange 6 über die Bodenplatte 14 bewegt und somit die Pendelschwingung aufgrund der Reibwirkung zwischen Dämpfungseinrichtung 15 und Reibfläche 13 gedämpft. Die Schwingbewegung der Pendelslange 6 kann durch Verändern der Zahl der aufgesteckten Penaelmassesegmente 7 beeinflußt und die Größe des Dämpfungsgrads der Einrichtung durch Veränderung der Reibmassengewichte, also durch Auflegen oderThe lower end of the pendulum rod 6 loosely engages in an opening 9 on a base plate 10 stacked plates 11 existing damping device 15. Preferably, the base plate 10 and plates 11 are circular. However, it is any other cross-sectional shape possible. The exact central position of the individual plates 11 is through in the Base plate insertable pins 12 guaranteed. The base plate 10 rests on a possibly with a friction lining coated base plate 14 forming a friction surface 13. The floor plan of the base plate 14 ordered preferably from a rectangle and an adjoining one side of the rectangle and the diameter this rectangle having a semicircle (FIG. 2). If the pendulum rod is subjected to 6 oscillations. is inevitably from the base plate 10 and the stacked plates II composite attenuator 15 moved by the pendulum rod 6 protruding into the opening 9 over the base plate 14 and thus the pendulum oscillation due to the frictional effect between the damping device 15 and the friction surface 13 muffled. The oscillating movement of the pendulum length 6 can be changed by changing the number of attached Penaelmasse segments 7 influenced and the size of the degree of damping of the device by changing the friction masses, i.e. by placing or
ίο Abnehmen einer Anzahl Platten 11 schnell und einfach reguliert werden.ίο Removing a number of panels 11 quickly and easily be regulated.
Um bei extremen Pendelausschlägen eine Beschädigung der Platten 11 der Dämpfungseinrichtung 15 oder anderer Bauteile zu verhindern, sind an der seitlichenIn order to damage the plates 11 of the damping device 15 or at extreme pendulum swings to prevent other components are on the side
ii Gehäusewand Auflagen 17 angeordnet, die vorteilhaft aus einem stoßdämpfenden, elastisch nachgiebigen Werkstoff ausgebildet sind. Statt an der seitlichen Gehäuse-.vand kann die Auflage selbstverständlich auch an der Dämpfungseinrichtung 15 selbst angebracht werden. Zur Belüftung und zur Abführung eventuell sich auf der Bodenplatte 14 ansammelnden Wassers befinden sich in der Bodenplatte 14 Löcher 16. Zweckmäßigerweise ist das allseitig geschlossene Blechgehäuse 1 durch Rippen 18 versteift.ii Housing wall supports 17 arranged, which are advantageous are formed from a shock-absorbing, elastically resilient material. Instead of on the side Housing .vand, the support can of course also be attached to the damping device 15 itself will. For ventilation and drainage of any water that may collect on the base plate 14 there are 14 holes 16 in the base plate. This is expediently closed on all sides Sheet metal housing 1 stiffened by ribs 18.
In Fig. 3 ist eine Ausführungsform einer kreisförmig ausgebildeten Platte U dargestellt. Die z. B. im Zentrum der Platte 11 angeordnete öffnung 9 geht in einen gegen den Plattenrand in Radialrichtung verlaufenden Schlitz über, durch den das Auflegen oder Abnehmen derIn Fig. 3, one embodiment is circular formed plate U shown. The z. B. in the center of the plate 11 arranged opening 9 goes into a counter the edge of the plate in the radial direction extending slot through which the placement or removal of the
JU Platten wesentlich erleichtert wird. Dazu ist ein Ausbau der Pendelstange 6 oder der Dämpfungeinrichtung 15 nicht mehr nötig, sondern es werden lediglich die Platten Il gegen die Pendelstange 6 auf der Grundplatte 10 gestapelt, wobei sie durch die Stifte 12 inJU plates is made much easier. There is also an expansion the pendulum rod 6 or the damping device 15 is no longer necessary, but only the Plates II stacked against the pendulum rod 6 on the base plate 10, being supported by the pins 12 in
Ji ihrer Lage gehalten werden. Bei Abnahme brauchen die Platten Il beispielsweise nur gegen die Stifte 12 angehoben werden und können dann einfach von der Pendelstange 6 abgenommen werden.Ji their position to be held. With acceptance they need Plates Il can only be lifted against the pins 12, for example, and can then be easily removed from the Pendulum rod 6 can be removed.
In Fi g. 4 ist die Arbeitskcnnlinie (Kraft-Weg Kurve)In Fi g. 4 is the working curve (force-displacement curve)
4Ii der Dämpfungscinrichtung dargestellt. Sie verläuft etwa in der Form eines Rechtecks (durchgezogene Linie). Die von der Arbeitslinie umschlossene Fläche stellt die während einer Pendelschwingung vernichtete Schwingungsenergie dar. Bei den nach dem Prinzip der4Ii of the damping device shown. It runs roughly in the shape of a rectangle (solid line). The area enclosed by the working line represents the vibration energy destroyed during a pendulum oscillation
4"i viskosen Reibung arbeitenden Dämpfern verläuft diese Kennlinie in der Regel etwa elliptisch (strichliertc Linie). Demgegenüber ergibt sich bei der Festkörperreibung durch die stoßartige Umkehr der Reibungskraft in den Umkehrpunkten eine Verbesserung des Wirkungsgrads4 "i viscous friction-working dampers runs this Characteristic curve usually roughly elliptical (dashed line). On the other hand, there is friction with solid bodies an improvement in efficiency due to the sudden reversal of the frictional force at the reversal points
r>o der Schwingungsdämpfung gegenüber einem elliptischen Linienverlauf mit entsprechend kleinerer Fläche. r > o the vibration damping compared to an elliptical line course with a correspondingly smaller area.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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