DE29622725U1

DE29622725U1 - Schwingungsdämpfer, insbesondere für Transformatoren

Info

Publication number: DE29622725U1
Application number: DE29622725U
Authority: DE
Original assignee: Lic Langmatz GmbH
Current assignee: Langmatz GmbH
Priority date: 1996-01-23
Filing date: 1996-01-23
Publication date: 1997-06-05
Anticipated expiration: 2006-01-24

Description

LIC Langmatz GmbH

82467 Garmisch-Partenkirchen LI 96193 GM

Schwingungsdämpfer insbesondere für Transformatoren

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer, der insbesondere für Transformatoren, jedoch auch zur Lagerung anderer schwingender Anlagen oder Maschinenelemente oder dergleichen verwendbar ist. Im folgenden wird die Erfindung jedoch durchgehend als schwingungsdämpfendes Lagerelement für Transformatoren beschrieben.

Wenn ein Transformator unmittelbar auf dem Boden oder auf Fahrschienen steht, werden die Schwingungen des Transformators auf das ihn umgebende Gebäude übertragen und erzeugen häufig einen unerwünscht hohen Schallpegel. Dies läßt sich weitgehend dadurch vermeiden, daß der Transformator mit seinen Auflagern, z.B. Rollen auf Schwingungsdämpfer aufgestellt wird, die ein elastisches Dämpfungselement enthalten, das z.B. aus Kautschuk oder Silikon besteht und die Schwingungen aufnimmt.

Ein bekanntes schwingungsdämpfendes Lager für Transformatoren besteht aus einer Metall-Bodenplatte, die mit dem Untergrund verschraubt wird, einer oberen Auflagerplatte mit einer muldenförmigen Vertiefung, auf der eine Lagerrolle des Transformators aufliegt und die ebenfalls aus Metall besteht, sowie einem aus Kautschuk bestehenden Dämpfungselement, das durch Vulkanisieren mit den beiden Metallplatten fest verbunden ist. Dieser Schwin-

-2-

gungsdämpfer hat unter anderem den Nachteil, daß beim Vulkanisieren hochgiftige Gase entstehen, die umfangreiche Schutzmaßnahmen erforderlich machen. Die Herstellungskosten dieses Schwingungsdämpfers sind verhältnismäßig hoch, und nach Ablauf der Nutzungsdauer ist die Entsorgung des Schwingungsdämpfers sehr kompliziert, da sich die Metallteile von dem Kautschuk-Dämpfungselement nur mit aufwendigen Maßnahmen trennen lassen.

Da die in der Praxis verwendeten Transformatoren zudem eine unterschiedliche Größe und damit ein unterschiedliches Gewicht haben mit Radlasten, die in der Größenordnung von beispielsweise ca. 3000 bis ca. 8000 N liegen, und da zu einer wirkungsvollen Körperschallisolierung der Einfederweg des Dämpfungselementes in einem bestimmten, nicht zu breiten Bereich liegen muß, werden für den vorbekannten Schwingungsdämpfer Dämpfungselemente mit unterschiedlicher Shore-Härte verwendet. Dies bedeutet, daß für Transformatoren unterschiedlichen Gewichts jeweils zugehörige Schwingungsdämpfer bereitgestellt werden müssen, wodurch die Herstellungskosten weiter erhöht sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwingungsdämpfer anzugeben, bei dem die oben angegebenen Nachteile vermieden sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Bei dem erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer gerät das Dämpfungselement, das aus einem elastischen, im wesentlichen nicht kompressiblen Material besteht, bei einer vorbestimmten Belastung seitlich in Anlage an eine Stützeinrichtung, wodurch der

Einfederweg des Dämpfungselementes auf eine vorbestimmte Weise verringert wird. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß im unteren Lastbereich zunächst im wesentlichen eine lineare Proportionalität zwischen Last und Einfederweg besteht, bis sich das unter der Belastung zusammengedrückte und seitlich ausweichende Dämpfungselement an die Stützeinrichtung anlegt. Hierdurch wird das Dämpfungselement "härter", d.h. der Einfederweg nimmt nicht mehr linear mit zunehmender Last zu, sondern wird je nach den geometrischen Abmessungen der Stützeinrichtungverringert, d.h. das Dämpfungselement verhält sich so, wie wenn seine Shore-Härte größer würde. Damit kann z.B. dann, wenn der Schwingungsdämpfer für vier unterschiedliche Lasten eingesetzt werden soll, ein Dämpfungselement mit einer verhältnismäßig geringen Shore-Härte eingesetzt werden, welches zwar ohne erfindungsgemäße Stützeinrichtung für die untere oder die beiden unteren Laststufen geeignet wäre, für die höheren Laststufen jedoch wegen eines zu großen Einfederwegs unbrauchbar wäre. Wenn die Ausbildung beispielsweise so getroffen wird, daß das Dämpfungselement bei der zweiten Laststufe in Anlage an die Stützeinrichtung gerät, nimmt der Einfederweg für die dritte und vierte Laststufe auf vorbestimmte Weise nur noch geringfügig zu, wobei der zur Körperschallisolierung erforderliche Einfederweg erreicht ist und ein seitliches "Wegfließen" des relativ weichen Dämpfungsmaterials vermieden ist.

Damit kann bei dem erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer ein relativ weiches Dämpfungsmaterial, d.h. ein Dämpfungsmaterial mit verhältnismäßig geringer Shore-Härte für einen breiten Lastbereich eingesetzt werden, dessen obere Lastwerte bei einem Schwingungsdämpfer der eingangs beschriebenen, bekannten Art von dem verhältnismäßig weichen Dämpfungselement nicht aufgenommen werden könnte.

-4-

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Stützeinrichtung durch Stützwände gebildet wird, mit denen entweder die Bodenplatte oder die obere Auflagereinrichtung oder -in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung- beide Bauteile versehen sind. Diese Stützwände umgeben das Dämpfungselement in dessen unbelasteten Zustand mit vorbestimmten Zwischenräumen, die bei zunehmender Belastung des Schwingungsdämpfers von dem seitlich ausweichenden Dämpfungselement ausgefüllt werden bis sich dieses -bei ausreichender Belastung- vollständig an die Stützwände anlegt.

Die Stützwände sollten das Dämpfungselement im Grundriß allseitig umfassen, d.h. wenn das Dämpfungselement eine Quaderform hat, sollen die Stützwände im Grundriß eine entsprechende Rechteckform mit vorbestimmten Abständen zu dem Dämpfungselement haben. Bevorzugt ist ferner, daß die Stützwände einstückig an der Bodenplatte und der oberen Abdeckplatte der Auflagereinrichtung angeformt sind, so daß diese Bauteile eine dem Dämpfungselement zugewandte Trogform haben. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß das Dämpfungselement nicht durch besondere Maßnahmen wie durch eine Klebeverbindung mit der Bodenplatte und der oberen Abdeckplatte verbunden werden muß, da der Zusammenhalt der drei Bauteile durch die Napf- oder Trogform der das Dämpfungselement oben und unten einschließenden Platten ohnehin gewährleistet ist. Dies hat den Vorteil, daß die Herstellung des erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers beträchtlich vereinfacht ist, und daß der Schwingungsdämpfer zu seiner Entsorgung praktisch selbständig in seine Einzelteile zerfällt, wenn er wieder abmontiert wird. Dabei liegt es natürlich im Rahmen der Erfindung, die drei Bauteile bevorzugt als Transporthilfe mittels Schrauben zu verbinden, die von oben und unten durch die Platte in das Dämpfungselement eingeschraubt werden.

-5-

Erfindungsgemäß wird ferner vorgeschlagen, daß die Bodenplatte und die obere Auflagereinrichtung aus Kunststoff hergestellt sind, was weiterhin zur Senkung der Herstellungskosten beiträgt.

Wie bereits erwähnt, ist es bevorzugt, daß sowohl die Bodenplatte als auch die obere Auflagereinrichtung trog- oder napfartig mit den umlaufenden Stützwänden versehen sind. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, z. B. nur die Bodenplatte trog- oder napfartig mit Stützwänden auszugestalten, wobei dann die obere Auflagereinrichtung auf geeignete Weise an dem Dämpfungselement befestigt werden muß, wobei diese Lösung im allgemeinen schlechter sein dürfte als eine obere und untere Einfassung des Dämpfungselementes.

Die Stützwände erstrecken sich nur über einen Teil der Höhe des Dämpfungselementes, so daß bevorzugt der mittlere Höhenbereich ohne Abstützung verbleibt. Hier kann sich das Dämpfungselement, wenn es sich an die Stützwände angelegt hat, frei auswölben. In einer für die Praxis geeigneten Ausführungsform ist der von den Stützwänden freie Mittelbereich etwa halb so hoch wie das Dämpfungselement im unbelasteten Zustand.

Die Erfindung sieht demnach vor, ein elastisches, im wesentliches nicht kompressibles Dämpfungselement aus einem relativ zum Lastbereich verhältnismäßig weichen Material (mit verhältnismäßig geringer Shore-Härte) seitlich in bestimmten Bereichen mit vorbestimmten Abständen zu umgeben, wobei diese Abstände mit zunehmender Last durch das seitlich ausweichende Dämpfungselement ausgefüllt werden, so daß dieses zunehmend vom oberen und unteren Rand zur Mitte hin von den Stützwänden abgestützt wird. Dies hat dieselbe Wirkung, wie wenn sich die Shore-Härte des Dämpfungsmaterials zunehmend vergrößern würde. Hierdurch wird entsprechend der Einfederweg des Dämpfungselementes verringert, so daß die Beziehung zwischen Last und Einfederweg in den Last-

-6-

bereichen, in dem das Dämpfungselement seitlich abgestützt wird, einen Kurvenverlauf vorbestimmter Form annimmt. Dieser Kurvenverlauf ist unter anderem von der Geometrie der Zwischenräume zwischen den Seitenwänden des Dämpfungselementes und der zugewandten Stützwände abhängig.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Stützwände (ausgehend von der unteren und der oberen Platte), an der sie angeformt sind, zunächst einen Basis-Stützabschnitt aufweisen, der parallel zur Seitenwand des Dämpfungselementes, d. h. in Einbaulagebevorzugt vertikal verläuft. Bei einer vorbestimmten Last wird der Zwischenraum zwischen dem Basis-Stützabschnitt und dem Dämpfungselement über die gesamte Höhe im wesentlichen gleichzeitig ausgefüllt, wenn bei dieser Betrachtung ein seitliches Ausbauchen des Dämpfungselementes vernachlässigt wird.

Alternativ hierzu können die Stützwände ausgehend von der Basis auch einen schrägen oder gewölbten Verlauf nehmen, wobei der Zwischenraum zur Seitenwand des Dämpfungselementes zu dessen Mitte hin zunehmen sollte. Diese Innenkonturen haben jeweils einen exakt bestimmbaren Einfederweg zur Folge.

In einer besonders bevorzugten Aus führungs form schließt sich ein schräg verlaufender Stützabschnitt an einen vertikalen Basis-Stützabschnitt an. Es hat sich gezeigt, daß hierbei das Dämpfungselement im Mittelbereich frei genug ausbauchen kann, wobei gegebenenfalls scharfkantige Knickstellen vermieden werden sollten, die zu einer Beschädigung des Dämpfungselementes führen könnten.

Der erfindungsgemäße Schwingungsdämpfer ist mit ein und demselben Dämpfungselement bevorzugt verhältnismäßig geringer Shore-Härte für einen weiten Lastbereich einsetzbar. Im Falle seiner Verwendung für Transformatoren können alle gängigen Typen mit

-7-

einera hohen Körperschall-Dämmwert gelagert werden. Die Herstellung des Schwingungsdämpfers ist gegenüber herkömmlichen schwingungsdämpfenden Lagern erheblich vereinfacht, was ebenfalls für eine Entsorgung nach Ablauf der Nutzungsdauer zutrifft.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform in näheren Einzelheiten beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers im unbelasteten Zustand;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Schwingungsdämpfer gemäß Fig. 1 in einer ersten Laststufe;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Schwingungsdämpfer gemäß Fig. 1 in einer zweiten Laststufe;

Fig. 4 eine teilweise im Schnitt und teilweise in einer Seitenansicht dargestellte, mit Abmessungen versehene Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers und

Fig. 5 ein Diagramm, das die Relation von Radlast und Einfederweg des Dämpfungselementes eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers zeigt.

Die Figuren 1 bis 4 zeigen, daß der erfindungsgemäße Schwingungsdämpfer im wesentlichen aus einer Bodenplatte 1, einer oberen Auflagereinrichtung 2 für ein lasttragendes Element 3 sowie einem zwischen der Bodenplatte 1 und einer oberen Deckplatte 4 der Auflagereinrichtung 2 angeordneten elastischen Dämpfungselement 5 besteht. Das Dämpfungselement 5 besteht aus einem elastischen, im wesentlichen nicht-kompressiblen Material wie beispielsweise Kautschuk.

I I &Iacgr; I · · ^#,.J ·*

-8-

Die Bodenplatte 1 und die obere Auflagereinrichtung 2 bestehen aus Kunststoff und sind im Spritzgußverfahren hergestellt. Die Bodenplatte 1 enthält an den beiden Schmalseiten Verlängerungen 6 mit Bohrungen 7, die von nicht dargestellten Schraubenbolzen durchgriffen werden können, um die Bodenplatte 1 am Untergrund zu befestigen.

Die Bodenplatte 1 ist einstückig mit um 9Oo abgewinkelten, umlaufenden Stützwänden 8 versehen, so daß ein trog- oder napfförmiger Aufnahmeraum für das Dämpfungselement 5 gebildet ist, dessen Grundrißform mit demjenigen des Dämpfungselementes übereinstimmt, jedoch ein wenig größer als dieses ist. Wenn das Dämpfungselement eine rechteckige Grundrißform hat, ist demnach der trogförmige Aufnahmeraum 9 ebenfalls rechteckig, wobei zwischen der Innenseite der Stützwände 8 und den Seitenflächen des Dämpfungselementes 5 vorbestimmte Zwischenräume 10 und 11 verbleiben.

Auf entsprechende Weise setzt sich die obere Deckplatte 4 der Auflagereinrichtung 2 in im wesentlichen um 90o abgewinkelten Stützwänden 12 fort, mit denen die Platte 4 einen identischen trog- oder napfförmigen Aufnahmeraum 13 für den oberen Abschnitt des Dämpfungselementes 5 bildet. Es sei hier angemerkt, daß es im Rahmen der Erfindung liegt, daß die trog- oder napfförmigen Aufnahmeräume 13 und 9 auch eine unterschiedliche Größe und Form haben können.

Die obere Auflagereinrichtung 2 enthält eine in dem dargestellten Längsschnitt muldenförmige Auflagefläche, auf der eine aus Metall bestehende, entsprechend muldenförmige Lagerplatte 14 aufliegt. Das lasttragende Element 3 besteht im vorliegenden Fall aus einer Lagerrolle des Transformators, die auf der Lagerplatte 14 aufliegt.

-9-

AIs Montagehilfe sind zwei Schrauben 15 durch die Bodenplatte 1 sowie durch die Lagerplatte 14 und die obere Deckplatte 4 in das Dämpfungselement 5 eingeschraubt. Sie dienen nicht dazu, eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den Platten 1 und 4 und dem Dämpfungselement 5 herzustellen, da dies nicht erforderlich ist, weil das Dämpfungselement 5 ohnehin in den Aufnahmeräumen 9 und 13 gehalten ist. Es liegt aber im Rahmen der Erfindung, daß der erfindungsgemäße Schwingungsdämpfer zusätzlich eine geeignete kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Dämpfungselement und den Platten 1 und/oder 4 haben kann.

Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Stützwände 8 und 12 das Dämpfungselement 12 in dessen unbelasteten Zustand mit Zwischenräumen umgibt. Im vorliegenden Fall enthält die innere Wandfläche der Stützwände 8 und 12 einen in Einbaulage vertikalen Basisabschnitt 16 sowie einen anschließenden, nach außen abgeschrägten Abschnitt 17, in dessen Bereich sich der querschnittlich rechteckige Zwischenraum 10 zu einem sich zum Mittelbereich des Dämpfungselementes 5 hin querschnittlich konischen Zwischenraum erweitert.

In Fig. 2 ist der Zustand dargestellt, in dem die Last P II so groß ist, daß das seitlich ausweichende Dämpfungselement 5 den oberen und unteren Zwischenraum 10 vollständig ausfüllt, d.h. an den Basis-Innenwandflächen 16 anliegt. Bei allen Belastungen bis zur Last P II kann sich das Dämpfungselement 5 frei verformen, d.h. bei Verringerung seiner Höhe seitlich ausweichen, so daß bis zu dem in Fig. 2 dargestellten Zustand, der in dem Diagramm gemäß Fig. 5 als Punkt 18 vermerkt ist, ein lineares Verhältnis zwischen Radlast und Einfederweg besteht.

Fig. 3 zeigt einen Zustand, bei dem eine Last P III das Dämpfungselement 5 soweit verformt hat, daß es sich vollständig an die schräg nach außen verlaufenden Innenwandflächen 17 angelegt hat und auch von diesen abgestützt wird. Zwischen den Stützwän-

den 8 und 12 baucht das Dämpfungselement 5 (Bezugszeichen 19).

In dem Lastbereich zwischen P II und P III nimmt der Einfederweg mit zunehmender Radlast entsprechend dem in dem Diagramm an Punkt 18 anschließenden Kurvenverlauf zu, d.h., das Dämpfungselement 5 wird zunehmend "härter".

Damit ist erreicht, daß ein verhältnismäßig weiches Material, beispielsweise einer Shore-Härte 50, auch zum Schwingungsdämpfen von Lasten eingesetzt werden kann, die ohne seitliche Stützkraft zu einem "seitlichen Wegfließen" des Materials führen würde. Ohne seitliche Abstützung würde das Dämpfungselement zerstört.

Fig. 4 zeigt Abmessungen einer für die Praxis geeigneten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwxngungsmessers. Das Dämpfungselement 5 hat in diesem Beispiel eine Höhe von 85 mm, und die Stützwände 8 und 12 erstrecken sich über eine Höhe von jeweils 22,5 mm, so daß ein Mittelbereich in der Höhe von 40 mm frei bleibt. Die Innenwandflächen 16 und 17 erstrecken sich etwa über dieselbe Höhe. Das Dämpfungselement ist in Fig. 4 unbelastet.

Claims

1 J * ,—Etaihsprüche

1. Schwingungsdämpfer, insbesondere für Transformatoren, mit einer Bodenplatte, einer oberen Auflagereinrichtung für ein lasttragendes Element, und einem zwischen der Bodenplatte und der Auflagereinrichtung angeordneten elastischen Dämpfungselement,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Dämpfungselement (5) bei einer vorbestimmten Belastung (P II) seitlich in Anlage an eine Stützeinrichtung (8, 12) gerät, wodurch der Einfederweg des Dämpfungselementes (5) verringert wird.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Stützeinrichtung Stützwände (8, 12) aufweist, mit denen die Bodenplatte (1) und/oder eine obere Deckplatte (4) der Auflagereinrichtung (2) versehen sind und die das Dämpfungselement in dessen unbelasteten Zustand mit vorbestimmten Zwischenräumen (10, 11) umgeben.

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Stützwände (8, 12) im Grundriß das Dämpfungselement (5) allseitig umfassen.

4. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2 oder 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die Stützwände (8, 12) einstückig an der Bodenplatte (1) und/oder der oberen Deckplatte (4) der Auflageeinrichtung (2) angeformt sind.

5. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß sich die Stützwände (8, 12) nur über einen Teil der Höhe des Dämpfungselementes (5) erstrecken.

6. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stützwände (8, 12) einen Basis-Stützabschnitt (16) aufweisen, der parallel zur mit Abstand gegenüberliegenden Seitenwand des Dämpfungselementes (5) verläuft.

7. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stützwände (8, 12) einen schräg oder gewölbt verlaufenden Stützabschnitt (17) aufweisen, wobei der Zwischenraum (11) zur Seitenwand des Dämpfungselementes (5) zu dessen Mitte hin zunimmt.

8. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (1) und die obere Deckplatte (4) nicht kraftschlüssig an dem Dämpfungselement befestigt werden.

9. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (1) und die obere Auflagereinrichtung (2) aus Kunststoff bestehen.