DE3823206A1

DE3823206A1 - Anordnung zur daempfung von schwingungen an bauwerken oder bauteilen

Info

Publication number: DE3823206A1
Application number: DE3823206A
Authority: DE
Inventors: Gottfried Prof Dr Ing Nonhoff; Michael Dr Ing Wahle
Original assignee: Ringfeder GmbH
Current assignee: Ringfeder GmbH
Priority date: 1988-07-08
Filing date: 1988-07-08
Publication date: 1990-01-11
Also published as: EP0349979A1; DE58900398D1; EP0349979B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Dämpfung von Schwin gungen an Bauwerken oder Bauteilen, bestehend aus einer Dämpfermasse, die über federnde und schwingungsdämpfende Elemente mit dem Bauwerk oder Bauteil verbunden ist.

Es ist bekannt, Bauwerke oder Bauteile, welche durch äußere Erregung zur Schwingung in der Grundfrequenz oder einer höheren Eigenfrequenz neigen und keine genügende Eigendämpfung besitzen, insbesondere Stahl kamine, Antennenträger, Pylone, Stützen, Seile oder Rohrleitungen, durch dynamische Schwingungsdämpfer vor Schäden zu bewahren. Die Erre gung kann bei den genannten Bauwerken z.B. durch den Wind hervorgerufen sein oder seismischen Ursprung haben. Normalerweise bestehen die bekann ten dynamischen Schwingungsdämpfer aus einer Dämpfermasse, die pendelnd oder über ein Schwingelement, z.B. ein axial belastetes Gummielement, am Bauwerk oder Bauteil angebracht ist und deren pendelnde bzw. schwin gende Bewegung durch besondere Dämpfungselemente, z.B. nach Art von Kraftfahrzeug-Schwingungsdämpfern (DE-OS 27 18 962) oder mit Drahtseil- Schraubenfedern (DE-PS 28 06 757), gedämpft ist.

Für die weitere Entwicklung auf diesem Gebiet kommt es insbesondere da rauf an, Schwingungsdämpfer zu finden, die weitgehend verschleißfrei und wartungsarm sind und klar definierte nichtlineare Kennlinien aufwei sen, so daß eine eindeutige Berechenbarkeit möglich ist. Weiter ist eine schwingungsdämpfende Anordnung wünschenswert, deren Eigenfrequenz mit ein und demselben Element über einen größeren Frequenzbereich variiert werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der gattungs gemäßen Art so vorzunehmen, daß die vorgenannten günstigen Eigenschaften erzielt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als federnde und schwingungsdämpfende Elemente Reibungsfeder-Elemente vorgesehen sind, die radial, tangential und/oder senkrecht zur Richtung der zu dämpfenden Schwingungen am Bauwerk oder Bauteil angeordnet sind.

Bei der Erfindung wird eine pendelnde Aufhängung der Dämpfermasse mit Pendelstangen oder Winkelhebeln gewählt, die eine beliebige Anordnung der Reibungsfeder-Elemente erlaubt. Dadurch ergibt sich eine große Band breite der einstellbaren Eigenfrequenz des Schwingungsdämpfers und eine große Variation in der Ausführung. Ferner ist die Störanfälligkeit und Wartungsbedürftigkeit sehr gering.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind die Federungs- und Dämpfungseigenschaften der Reibungsfeder-Elemente durch Art, Anzahl und Vorspannung der Ringelemente einstellbar. Ferner kann durch die freie Wahl der Vorspannung eine große Nichtlinearität des Reibungsfeder-Ele ments erreicht werden. Dadurch kann ein größerer Frequenzbereich bei einer Einstellung des Elements abgedeckt werden.

Das mit einem erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer ausgerüstete Bauwerk oder Bauteil wird in erster Linie so ausgeführt, daß die Dämpfermasse an Pendelstangen aufgehängt ist und die Dämpfermasse sich über die Stangen an den Ringfeder-Elementen abstützt. Eine andere Ausführungsform ist die Aufhängung an Winkelhebeln, die gelenkig gelagert sind. Die Dämpfermasse stützt sich dabei indirekt über die Reibungsfeder-Elemente ab. Die Reak tion auf das Bauwerk wird dabei durch die obere Aufhängung übertragen. In beiden Fällen ist durch die Anordnung der Reibungsfeder-Elemente eine stufenlose Veränderung der Hebelarme und durch eine Veränderung der Nei gung der Elemente zum Hebel eine stufenlose Kraftübersetzung erzielbar. Diese Variationsbreite hat einen großen Vorteil. Sollten vorausgegangene Berechnungen für das Bauwerk oder Bauteil durch nicht richtige Angaben insbesondere im Hinblick auf die maßgebenden Eigenfrequenzen und die reduzierten dynamischen Ersatzmassen fehlerhaft sein, oder sind an dem Bauwerk Veränderungen aufgetreten, so ist der Schwingungsdämpfer ohne besonderen Aufwand auf die neuen Auslegungswerte einzustellen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung prinzipartig dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch einen auf der Innenseite eines Antennenträgers angebrachten dynamischen Schwin gungsdämpfer gemäß Erfindung mit Pendelstangen,

Fig. 2 die Draufsicht auf den Schwingungsdämpfer nach Fig. 1,

Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch einen auf der Innenseite eines Antennenträgers angebrachten dynamischen Schwin gungsdämpfer gemäß Erfindung mit Winkelhebeln,

Fig. 4 eine Seitenansicht eines auf der Außenseite eines Kamins angebrachten dynamischen Schwingungsdämpfers gemäß Erfin dung mit Pendelstangen,

Fig. 5 ein federndes und schwingungsdämpfendes Reibungsfeder- Element als Einzelteil im Längsschnitt.

Wie in Fig. 1 und 4 dargestellt, können die erfindungsgemäßen dynamischen Schwingungsdämpfer innen oder außen an einem Bauwerk 1, z.B. Antennen träger, Kamin oder Mast, angebracht werden.

Am Bauwerk 1 sind diametral gegenüberliegend Konsolen 6 befestigt, an denen Pendelstangen 4 bzw. Winkelhebel 4 a angelenkt sind. Diese Pendel stangen 4 bzw. Winkelhebel 4 a nehmen das Gewicht der Dämpfermasse 2 auf, welche z.B. die Form eines geschlossenen oder offenen Kreisringes oder mehreckigen Ringes haben kann. Zwischen den Pendelstangen 4 bzw. den Winkelhebeln 4 a und dem Bauwerk 1 sind sowohl federnde als auch dämpfende Reibungsfeder-Elemente 3 angeordnet. Diese Elemente 3 können an beliebigen Stellen der Pendelstangen 4 bzw. der Winkelhebel 4 a und bauwerkseitig befe stigten Anlenkleisten 5 angreifen. Sie werden durch geeignete gelenkige Verbindungen 7, z.B. Kugelgelenke mit Gabelkopf und Bolzen, an die Pendel stangen 4 bzw. die Winkelhebel 4 a und die Anlenkleisten 5 angebunden.

Die Reibungsfeder-Elemente 3 haben wegen der Reibung in ihren Ringele menten eine Dämpfung und aufgrund der Zusammensetzung (Art, Anzahl) und der Vorspannung eine einstellbare, genau bestimmbare Federkenn linie. Vorteilhaft ist weiter, daß die sowohl federnden als auch dämp fenden Eigenschaften des Reibungsfeder-Elements 3 unabhängig von Schwing geschwindigkeit, Schwingfrequenz und Temperatur sind. Die Elemente 3 sind überdies korrosionsbeständig und praktisch wartungsfrei. Durch die Form der Anordnung nehmen sie wenig Platz in Anspruch. Durch die sehr variable Anordnung der Reibungsfeder-Elemente 3 kann eine Dämpferausführung auf eine beliebige Eigenfrequenz, im Rahmen der vorgegebenen Geometrie, abge stimmt werden, d.h., es ist zu jeder Zeit eine Veränderung der Dämpfer eigenfrequenz möglich.

Gemäß Fig. 5 ist das Reibungsfeder-Element 3 im wesentlichen aus Außen ringen 3 a und axial geschlitzten Innenringen 3 b gebildet, die über koni sche Berührungsflächen zusammenwirken und innerhalb eines Gehäuses 3 c, 3 d angeordnet sind. Das Gehäuse hat an den Enden seiner beiden, teleskop artig ineinander geführten Gehäuseteile 3 c und 3 d jeweils ein Befesti gungsauge 3 e. Zum Einstellen der Vorspannung des Reibungsfeder-Elements 3 dient eine zentrale Schraube 3 f. Das Reibungsfeder-Element 3 ist im übri gen durch geeignete Anlenkung in Zug- und Druckrichtung beanspruchbar.

Eine nicht dargestellte Abwandlung, beispielsweise der Fig. 1 und 2, kann darin bestehen, einige Reibungsfeder-Elemente 3 durch gelenkig an geordnete, starre Verbindungsteile zu ersetzen. Abweichend von den gezeig ten Ausführungsbeispielen ist es auch durchaus möglich, Reibungsfeder- Elemente 3 radial zwischen dem Bauwerk 1 und der Dämpfermasse 2 anzuord nen. Ebenso vorstellbar sind Kombinationen von radialen, tangentialen und senkrechten Anordnungen von Reibungsfeder-Elementen 3; beispielsweise können ergänzend zu den in Fig. 1 und 2 tangential liegenden Reibungsfeder- Elementen 3 oder zu den gemäß Fig. 3 senkrecht stehenden Reibungsfeder- Elementen 3 auch Reibungsfeder-Elemente 3 radial angeordnet sein.

Claims

1. Anordnung zur Dämpfung von Schwingungen an Bauwerken (1) oder Bau teilen, bestehend aus einer Dämpfermasse (2), die über federnde und schwingungsdämpfende Elemente mit dem Bauwerk (1) oder Bauteil verbun den ist, dadurch gekennzeichnet, daß als federnde und schwingungsdämp fende Elemente Reibungsfeder-Elemente (3) vorgesehen sind, die radial, tangential und/oder senkrecht zur Richtung der zu dämpfenden Schwin gungen am Bauwerk (1) oder Bauteil angeordnet sind.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federungs- und Dämpfungseigenschaften der Reibungsfeder-Elemente (3) durch Art, Anzahl und Vorspannung der Ringelemente (3 a, 3 b) einstellbar sind.

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfung von Schwingungen des Bauwerks (1) oder Bauteils sowohl in seiner Grundeigenfrequenz als auch in höheren Eigenfrequenzen durch die Reibungsfeder-Elemente (3) mit einstellbarer, nichtlinearer Feder kennlinie gegeben ist.

4. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Eigenfrequenz des Schwingungsdämpfers durch die räum liche Anordnung der Reibungsfeder-Elemente (3) stufenlos einstellbar ist (Hebelwirkung).

5. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Trägheitskraft der Dämpfermasse (2) infolge der Schwin gungen an den Reibungsfeder-Elementen (3) oder über Pendelstangen (4) bzw. Winkelhebel (4 a) in Verbindung mit den Reibungsfeder-Elementen (3) abgestützt ist.

6. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß das Gewicht der Dämpfermasse (2) an gelenkig gela gerten Pendelstangen (4) oder gelenkig gelagerten Winkelhebeln (4 a) aufgehängt ist.