DE3215428A1

DE3215428A1 - Vorrichtung zur schwingungsdaempfung an turmartigen bauwerken wie schornsteinen, sendemasten o.dgl.

Info

Publication number: DE3215428A1
Application number: DE19823215428
Authority: DE
Inventors: Christian Prof.Dr.-Ing. 8012 Ottobrunn Petersen
Original assignee: Maurer Soehne GmbH and Co KG
Current assignee: Maurer Soehne GmbH and Co KG
Priority date: 1982-04-24
Filing date: 1982-04-24
Publication date: 1983-11-03
Also published as: DE3215428C2; DK35683A; DK153003B; DK153003C; DK35683D0

Description

Vorrichtung zur Schwinqunqsdämpfunq an turm-
artigen Bauwerken wie Schornsteinen, Sendemasten od. dgl.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung an turmartigen Bauwerken wie Schornsteinen, Sendemasten od. dgl., mit einem an einer bauwerkfesten Kragstütze zur Durchführung räumlicher Schwingungen aufgehängtem Pendel, dessen unteres Ende lose in einen nach oben offenen Hohlraum eines Reibgewichts eingreift, welches auf einer Reibplatte allseitig verschiebbar aufliegt und aus mehreren aufeinandergestapelten Platten besteht.
Eine derartige Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung ist in der deutschen Patentschrift 26 16 899 beschrieben. Dabei hat sich gezeigt, daß das Reibgewicht, welches zur Anpassung an die gewünschten Dämpfungseigenschaften aus mehreren miteinander verbundenen Platten zusammengesetzt ist, bei kleinen Ausschlägen des Bauwerks durch die Trägheitskräfte der Pendelmasse nicht mehr bewegt werden kann, d.h. eine Dämpfungswirkung läßt sich nicht mehr erzielen, mit dem Ergebnis, daß die Bauwerkschwingungen ungedämpft ablaufen.
Erst ab einem gewissen Mindestausschlag des Bauwerks vermag das Pendel das Reibungsgewicht in Bewegung zu versetzen, d.h. die Trägheitskräfte der Pendelmasse reichen gerade aus, um die Reiburgskräfte zwischen Reibgewicht und Reibplatte zu überwinden. Die vorangegangene Blockierung der mit der Pendelmasse gekoppelten Dämpfungseinrichtung läßt sich also erst ab einer bestimmten Schwingungsamplitude des Bauwerks überwinden.
Diese Erscheinung kommt insbesondere bei solchen Bauwerken zum Tragen, die aufgrund ihrer Steifigkeit nur geringe Schwingungsbewegungen machen, bei denen andererseits, wenn sich Schwingungen auch kleiner Schwingungsamplitude einstellen, hohe Beanspruchungen auftreten.
Demgegenüber liegt der vorliegerden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung der eingangs genannten Art mit einer solchen Dämpfungseinrichtung auszustatten, die bereits bei geringsten Bewegungen des Bauwerks anspricht, diesbezüglich also ähnlich einem hydraulischen Schwingungsdämpfer reagiert.
Diese Aufgabe wird nach dem Vorschlag der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß die Platten, die zusammen das Reibgewicht bilden, unverbunden aufeinanderliegen und sich von Platte zu Platte wenigstens teilweise überschneidende, zusammen den Hohlraum für den Eingriff des unteren Pendelendes bildende Öffnungen aufweisen, die von der obersten zur untersten Platte zunehmend größer werden. Es versteht sich von selbst, daß in Anpassung an diesen Lösungsvorschlag das untere Ende des Pendels entsprechend schlank ausgebildet ist, so daß es durch sämtliche Öffnungen hindurch eindringt, d.h. alle Platten von der obersten bis zur untersten bewegen kann. Dadurch, daß die Öffnunggen von jeder oberen zur jeweils darunterliegenden Platte größer werden wird erreicht, daß mit zunehmender Amplitude der Pendelbewegung zunächst nur die oberste, dann die zweitoberste, dann die dritte usw. bis zur untersten Platte aktiviert werden, d.h. die jeweils obere von zwei aufeinanderliegenden Platten verschiebt sich geringfügig gegenüber der darunterliegenden. Mit diesen beweglichen Platten läßt sich das Reibgewicht in nahezu beliebig kleine Gewichtselemente zerlegen, so daß die Trägheitskräfte der Pendelmasse schon bei sehr geringen Ausschlägen des Bauwerks ausreichend sind, um die oberste und ggf. nachfolgende Platte des Reibgewichts jeweils gegenüber der nächstfolgenden Platte zu bewegen. Die dabei gegen die Reibkräfte geleistete Arbeit entspricht der erzielten Dämpfung der Bauwerkschwingung. Eine Blockierung der Dämpfungseinrichtung tritt praktisch nicht mehr auf.
Für die praktische Ausführung ist zweckmäßig, daß die Öffnungen in den Platten des Reibgewichts kreisförmige Bohrungen sind, deren Durchmesser von der obersten zur untersten Platte des Reibgewichts zunimmt; auch die Platte selbst sind zweckmäßig kreisförmig, mit zentrisch angeordneter Bohrung auszubilden, wobei der Plattendurchmesser plattenweise von oben nach unten zunimmt.
Eine derartige Ausführungsform der Erfindung ist am besten geeignet, Bauwerkschwingungen, die bekanntermaßen durch Winde in beliebiger Richtung angeregt werden können gleichmäßig, d.h. ohne Bevorzugung einer bestimmten Schwingungsrichtung zu dämpfen.
In Anpassung an die pendelbewegung ist weiterhin vorteilhaft, daß die Reibplatte als Reibschüssel in Form einer Kugelschale ausgebildet ist und ferner, daß die unterste Platte des Reibgewichts auf Vorsprüngen gleitet. Dadurch läßt sich eine definierte Auflage der unteren Platte auf der Reibfläche der Reibplatte erzielen, d.h. die für die Dämpfungswirkung entscheidenden Reibungsverhältnisse sind besser vorausberechenbar.
Bei Verwendung eines Pendels, an dessenPendelstange die Pendelmasse derart aufgehängt ist, daß das untere Ende der Pendelstange darüberhinaus vorsteht und in die Öffnungen der Platten des Reibgewichts hineinragt, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die oberste Platte des Reibgewichts eine Bohrung aufweist, deren Durchmesser nur geringfügig größer ist als derjenige des in die Bohrung eingreifenden Endes des Pendels, also der vorstehenden Pendel stange. Dadurch ist sichergestellt, daß schon die geringste Pendelbewegung zumindest die oberste Platte des Reibgewichts zur Auslenkung bringt. Mit zunehmender Pendelbewegung kommt es dann zu Kontakten des Pendels mit weiteren, darunterliegenden Platten, bis schließlich alle das Reibgewicht bildende Platten in Bewegung sind.
Die oben stehenden Ausführungen wurden durch Abklingversuche bestätigt; diese haben gezeigt, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung schon bei geringsten Bauwerkschwingungen anspricht, etwa in der Art eines hydraulischen Schwingungsdämpfers.
Dabei wurde zur Simulation des Bauwerks ein schlankes Rohr durch Fremderregung zum Schwingen gebracht und die Dämpfungswirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung während des Abklingens der Schwingung gemessen. Es wurde beobachtet , daß die Bauwerkschwingung bis zu ihrem Abklingen von entsprechenden Pendelschwingungen begleitet ist, d.h. es kam auch bei kleinsten Schwingungsamplituden des Bauwerks zu keiner Blockierung der Dämpfungseinrichtung.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch das die Dämpfungsvorrichtung umgebende Gehäuse, Fig. 2 eine Draufsicht auf das Gehäuse gem.
Fig. 1 und Fig. 3 das Reibgewicht in vergrößerter Darstellung Gem. den Fig. 1 und 2 ist ein Pendel 1 im Inneren eines geschlossenen Gehäuses 2 untergebracht.
Das Gehäuse 2 hat die Form eines Zylinders der oben durch einen ebenen Deckel 3, unten durch einen in Art einer Kugelschale nach außen gewölbten Boden 4 verschlossen ist. Die Innenseite des Bo- dens 4, dessen Wölbung an die Pendelbewegung angepaßt ist, bildet die Reibfläche für ein Reibgewicht 5, welches durch das untere Ende 6 der Pendel stange 7 während der Bewegung des Pendels 1 verschoben wird.
Das Gehäuse 2 ist auf parallelen, mit dem Bauwerk 8 verbundenen Kragarmen 9 aufgehängt, welche an der Innenseite des Deckels 3 befestigt sind.
Quer zwischen den Kragarmen 9 erstrecken sich zwei zueinander parallele Schienen 10, zwischen denen im Zentrum des Gehäuses 2 das Pendel 1 an einem Kugelgelenk aufgehängt ist, so daß es in allen Richtungen ungehindert schwingen kann. In Fig. 1 ist die Kugel 11 dieser Aufhängung erkennbar. In Fig. 2 ist eine Klappe 12 dargestellt, welche eine entsprechende Öffnung in der zylindrischen Seitenwand 13 des Gehäuses 2 verschließt.
Die Klappe 12 ist um ein vertikales Scharnier 14 verschwenkbar und mittels eines Riegels 15 arretierbar. Sie ermöglicht den Zugang zum Innenraum des Pendelgehäuses 2 zur Durchführung von Kontroll-und Wartungsarbeiten.
An der Pendelstange 7 ist eine aus zahlreichen Platten zusammengesetzte Pendelmasse 16 aufgehängt, welche je nach Bauwerk zwischen 100 und 700 Kg. beträgt. Demgegenüber ist das aus einer Mehrzahl von Platten S1 bis S4 zusammengesetzte Reibgewicht 5 erheblich geringer. In Zahlen ausgedrückt beträgt es weniger als 10% der Pendelmasse.
Entsprechend der Größe der Pendelmasse 16 schwankt auch die Größe des Pendelgehäuses2. Dessen Durchmesser beträgt bei üblicher Bauausführung etwa bis zu 1 m.
In Fig. 3 ist deutlich erkennbar, daß die einzelnen Platten Sl bis S4 unterschiedlich große Bohrungen in ihrem Zentrum aufweisen, wobei die Bohrung der oberesten Platten S1 das untere Ende 6 der Pendelstange eng umschließt.
In Fig. 1 ist das Pendel lnoch im linken Umkehrpunkt der größten Schwingungsamplitude strichliert eingezeichnet;:auch das Reibgewicht 5 ist in entsprechender Auslenkung dargestellt, wobei man deutlich erkennt, daß alle auf der unteren Platte S4 liegenden oberen Platten S1 bis S3 gleich weit nach links ausgelenkt sind. dh. das untere Ende 6 der Pendelstange 1 liegt am Öffnungsrand 17 der Öffnung der untersten Platte S4 an. Die unterste Platte S4 besitzt außerdem einen ringförmigen Vorsprung 18, der auf dem Boden 4 des Pendelgehäuses 2 aufliegt.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung an turmartigen Bauwerken wie Schornsteinen, Sendemasten od. dgl., mit einem an einer bauwerkfesten Kragstütze (9) zur Durchführung räumlicher Schwingungen aufgehängten Pendel (1), dessen unteres Ende (6) lose in einen nach oben offenen Hohlraum eines Reibgewichts (5) eingreift, welches auf einer Reibplatte allseitig verschiebbar aufliegt und aus mehreren aufeinandergestapelten Platte (S1-S4) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (S1-S4) unverbunden aufeinanderliegen und sich von Platte zu Platte wenigstens teilweise überschneidende zusammen den Hohlraum für den Eingriff des unteren Pendelendes bildende Öffnungen aufweisen, die von der obersten (S1) zur untersten Platte (S4) zunehmend größer werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oberste Platte (S1) des Reibgewichts (5) eine Bohrung aufweist, deren Durchmesser nur geringfügig größer ist als derjenige des in die Bohrung eingreifenden Endes (6) des Pendels (1).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen kreisförmige Bohrungen sind, deren Durchmesser von der obersten zur untersten Platte des Reibgewichts (5) zunimmt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (S1-S4) kreisförmig sind und als Öffnungen zentrische Bohrungen aufweisen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattendurchmesser plattenweise von oben nach unten zunehmen.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibplatte als Reibschüssel in Form einer Kugelschale ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die unterste Platte (S4) des Reibgewichts auf einem oder mehreren Vorsprüngen (18) gleitet.