DE3834806A1 - Daempfungselement und mit diesem daempfungselement stossgedaempftes geraet - Google Patents

Description

Technisches Gebiet

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem Dämpfungselement für ein stoßgedämpftes, insbesondere erdbebensicheres Gerät gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie von einem ein solches Dämpfungselement enthaltenden stoßgedämpften, insbesondere erdbebensicheren Gerät.

Stand der Technik

Ein derartiges Dämpfungselement und ein mit einem derartigen Dämpfungselement stoßgedämpftes Gerät sind beispielsweise bekannt aus DE-C2-27 14 385 und DE-C2-30 10 294. Das bekannte Dämpfungselement nach DE-C2-27 14 385 enthält eine im Bereich der maximalen Auslenkung eines erdbebenbeanspruchten Hoch­ spannungsschaltgerätes an einem starren Pendel hängend ange­ brachte und durch Reibung gebremste seismische Masse, während das Dämpfungselement nach DE-C2-30 10 294 als Flüssigkeits­ stoßdämpfer ausgebildet ist. Die bekannten Dämpfungselemente sind vergleichsweise aufwendig und erhöhen die Kosten der mit solchen Dämpfungselementen stoßgedämpften Geräte beträcht­ lich.

Darstellung der Erfindung

Die Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen 1 und 6 definiert ist, löst die Aufgabe, den Aufbau eines Dämpfungselementes und eines damit stoßgedämpften Gerätes zu vereinfachen und gleichzeitig die Herstellkosten des Dämpfungselementes und des Gerätes zu reduzieren.

Das erfindungsgemäße Dämpfungselement ist sehr einfach und äußerst robust aufgebaut. Es läßt sich durch geeignete Form­ gebung in kostengünstiger Weise an unterschiedliche Dämpfungs­ bedingungen anpassen. Das damit stoßgedämpfte erfindungsgemäße Gerät läßt sich einfach montieren und bedarf insbesondere bei gelegentlich auftretenden Stoßbelastungen auch nach lang­ jährigem Einsatz keiner Wartung.

Weg zur Ausführung der Erfindung

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine Aufsicht auf einen längs einer zugfesten Einlage geführten Schnitt durch ein im wesentlichen stabförmig ausgebildetes Dämpfungselement nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Aufsicht auf einen längs II-II geführten Schnitt durch das Dämpfungselement nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Aufsicht auf einen Schnitt durch ein im wesentli­ chen band- bzw. plattenförmig ausgebildetes Dämpfungs­ element nach der Erfindung,

Fig. 4 eine Seitenansicht eines Überspannungsableiters, schwingungsgedämpft mit Dämpfungselementen gemäß Fig. 1 und mit als seismischer Masse ausgebildeten Steuerringen, und

Fig. 5 eine Seitenansicht einer Geräteanordnung, bei der das Gerät dreidimensionale Schwingungen ausführen kann und mit Dämpfungselementen gemäß Fig. 1 schwin­ gungsgedämpft ist.

In allen Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen auch gleich­ wirkende Teile. Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Dämp­ fungselement ist als biegbare Lasche 1 ausgebildet. Es weist eine obere 2 und eine untere Befestigungsstelle 3 auf. Beide Befestigungsstellen 2 bzw. 3 sind im wesentlichen gleich ausge­ bildet und enthalten jeweils einen, beispielsweise als stählerne Hülse 4 bzw. 5, ausgebildeten Verankerungskörper. Die Hülsen 4 bzw. 5 weisen jeweils auf ihrer Außenfläche eine Ringnut 6 bzw. 7 auf, in welcher jeweils ein Auge einer seilförmig ausgebildeten und zwischen den beiden Hülsen 4, 5 gestreckt angeordneten Einlage 8 aus zugfestem Material, wie Stahldraht, Glas- und/oder Kohlenstoffaser, gelagert ist. Die beiden Hülsen 4 bzw. 5 und die zugfeste Einlage 8 sind in eine Matrix 9 aus einem Werkstoff mit einem (gegenüber der zugfesten Ein­ lage 8) vergleichsweise kleinen Elastizitätsmodul, wie bei­ spielsweise Blei, eingebettet. Die Hülsen 4, 5 weisen jeweils ihre Haftung in der Matrix 9 erhöhende Verankerungsteile 10 auf. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind diese Verankerungs­ teile 10 nur bei der der oberen Befestigungsstelle 2 zugeordne­ ten und ohne die einbettende Matrix 9 dargestellten Hülse 4 angegeben.

Die Matrix 9 ist derart geformt, daß sie im Bereich der Hülsen 4, 5 jeweils einen plattenförmig ausgebildeten und im Bereich der Hülse 5 mit dem Bezugszeichen 11 bezeichneten Endabschnitt aufweist. Die Endabschnitte verjüngen sich an ihren einander zugewandten Seiten und gehen in einen im wesentlichen als Stab 12 ausgebildeten Mittelabschnitt über, längs dessen Mittel­ achse ein Abschnitt der zugfesten Einlage 8 erstreckt ist.

Die Lasche 1 weist ein günstiges Dämpfungsverhalten auf. Wird sie mittels eines in der Bohrung der Hülse 5 geführten und etwa als Schraube ausgebildeten Befestigungselementes mit ihrem plattenförmigen Endabschnitt an einem zu dämpfenden Gerät fixiert und mittels eines weiteren Befestigungselementes mit ihrem anderen Endabschnitt an einer festen Lagerstelle, so dämpft es eine im wesentlichen senkrecht zur Einlage 8 erfolgende und eine Biegung der Lasche 1 hervorrufende Bewegung des Gerätes. Hierbei nimmt die Einlage 8 Zugkräfte auf und dämpft der als Stab 12 ausgebildete und auf Biegung beanspruchte Mittelabschnitt der Matrix 9 die durch einen Stoß hervorge­ rufene Bewegung des Gerätes sehr stark. Ist der Stab 12 zylinder­ förmig ausgebildet, so wird das Gerät bei einer senkrecht zur Achse des Dämpfungselementes gerichteten Bewegung gedämpft. Durch Anwendung mehrerer Dämpfungselemente 12 läßt sich eine von der Bewegungsrichtung des Gerätes abhängige, d.h. aniso­ trope, Dämpfung erreichen.

Die Anisotropie der Dämpfung ist besonders stark ausgeprägt, wenn - wie aus Fig. 3 ersichtlich ist - der Mittelabschnitt der Lasche 1 als Platte oder Band 13 ausgebildet ist. In den Endabschnitten 11 einer solchermaßen gestalteten Lasche 1 sind dann an jeder Befestigungsstelle jeweils mindestens zwei Hülsen 4 bzw. 5 vorgesehen, zwischen denen zwei parallel zu­ einander in der neutralen Faser verlaufende Einlagen 8 aus seilförmigem, zugfestem Material erstreckt sind. Eine solche Lasche 1 dämpft Bewegungen des Gerätes im wesentlichen nur in einer senkrecht zur Plattenoberfläche verlaufenden Richtung.

Zur Erreichung einer guten Dämpfung eines vor Stößen zu schüt­ zenden Gerätes wird die Lasche unter Bildung von Biegekraft zwischen einer Befestigungsstelle des Gerätes und einer festen Lagerstelle oder einer beweglichen trägen Masse angeordnet.

In Fig. 4 ist eine Ausführungsform eines mit erfindungsgemäßen Dämpfungselementen versehenen Gerätes dargestellt, bei der die Dämpfungselemente an einer oder mehreren trägen Massen befestigt sind. In dieser Figur bezeichnet 14 einen auf einer erdbebengefährdeten Unterlage aufgestellten Isolator eines Überspannungsableiters, an dessen auf Hochspannungspotential befindlichem Stromanschluß 15 ein Steuerring 16 in horizontaler Richtung schwingungsfähig aufgehängt ist. Am Steuerring 16 ist ein ebenfalls in horizontaler Richtung schwingungsfähiger Steuerring 17 aufgehängt. Bei diesem Überspannungsableiter wird eine - etwa bei Erdbebenbeanspruchung - auftretende und im wesentlichen horizontal gerichtete Schwingung dadurch ge­ dämpft, daß in den Steuerringen 16, 17 eine vergleichsweise große, etwa 1/5 bis 1/10 der Masse des Ableiters betragende, träge Masse angeordnet ist, und daß die Aufhängung der Steuer­ ringe jeweils mittels mindestens dreier Dämpfungselemente 18 bzw. 19 bewirkt ist. Diese Anordnung übernimmt bei einer Horizontal- und Vertikalbewegung des Überspannungsableiters dessen Bewegungsenergie. Hierbei werden die Dämpfungselemente 18 bzw. 19 auf Biegung beansprucht und die Bewegung des Über­ spannungsableiters wirkungsvoll gedämpft.

Eine dreidimensionale Dämpfung des Überspannungsableiters oder irgendeines anderen vertikal ausgerichteten und mit Steuer­ ringen versehenen elektrischen Gerätes läßt sich auch dadurch erreichen, daß lediglich ein mit geeignet bemessenen Dämpfungs­ elementen 18 schwingungsfähig aufgehängter Steuerring 16 vor­ gesehen ist, welcher die erforderliche träge Masse besitzt, oder daß der Steuerring 16 starr am Stromanschluß 15 befestigt ist und der nun die erforderliche träge Masse aufnehmende Steuerring 17 mittels geeignet dimensionierter Dämpfungselemente 19 am Steuerring 16 aufgehängt ist.

In Fig. 5 ist eine Ausführungsform eines mit erfindungsgemäßen Dämpfungselementen versehenen Gerätes 20 dargestellt, bei der Dämpfungselemente 21 an festen Lagerstellen eines stoßbean­ spruchten ortsfesten Gestells 22 derart befestigt sind, daß das Gerät 20 - etwa eine Stromrichteranordnung - an den noch freien Befestigungsstellen der Dämpfungselemente 21 aufgehängt werden kann.

Claims (10)

1. Dämpfungselement für ein stoß- insbesondere erdbebenbe­ anspruchtes Gerät gekennzeichnet durch eine mindestens zwei Befestigungsstellen (2, 3) aufweisende, biegbare Lasche (1), welche gebildet ist von einer auf den mindestens zwei Befestigungsstellen (2, 3) gelagerten, zugfesten Einlage (8) sowie von einer die Einlage (8) einhüllenden Matrix (9) aus Werkstoff mit kleinem Elastizitätsmodul.

2. Dämpfungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Lasche (1) einen im wesentlichen als Stab (12) ausgebildeten Mittelabschnitt aufweist, längs dessen Mittelachse ein seilförmig ausgebildeter Abschnitt der zugfesten Einlage (8) erstreckt ist.

3. Dämpfungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Lasche (1) einen im wesentlichen als Platte oder Band (13) ausgebildeten und senkrecht zur Platten- oder Bandoberfläche biegbaren Mittelabschnitt aufweist, längs dessen neutraler Faser parallel zueinander verlaufende Abschnitte der zugfesten Einlage (8) angeordnet sind.

4. Dämpfungskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der mindestens zwei Befestigungsstellen (2, 3) gebildet ist von mindestens einem die zugfeste Einlage (8) fixierenden und mittels mindestens eines Verankerungsteils (10) in den Werkstoff eingebetteten Verankerungskörper.

5. Dämpfungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff der Matrix Blei ist.

6. Stoß-, insbesondere erdbebenbeanspruchtes Gerät mit minde­ stens einem Dämpfungselement, daß an einer Stelle des Gerätes befestigt ist, welche bei Auftreten eines Stoßes eine Auslenkung erfährt, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Dämpfungselement mindestens eine wenigstens zwei Befestigungsstellen (2, 3) aufweisende, biegbare Lasche (1) enthält, welche gebildet ist von einer auf den wenigstens zwei Befestigungsstellen (2, 3) gelagerten zugfesten Einlage (8) sowie von einer die Einlage (8) umhüllende Matrix (9) aus Werkstoff mit kleinem Elastizitätsmodul, und daß die mindestens eine Lasche (1) unter Bildung von Biegekraft zwischen der Befestigungsstelle (2) am Geräte und einer festen Lagerstelle oder einer beweglichen trägen Masse angeordnet ist.

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die träge Masse in mindestens einem schwingungsfähig gelagerten Steuerring (16, 17) eines mit Hochspannung beaufschlagten elektrischen Gerätes angeordnet ist.

8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Steuerring (16) mittels mindestens dreier Dämpfungselemente (18) an einem auf Hochspannungspotential befindlichen Stromanschluß (15) eines vertikal erstreckten elektrischen Gerätes aufgehängt ist.

9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß minde­ stens ein weiterer, träge Masse aufnehmender, Steuerring (17) vorgesehen ist, welcher mittels mindestens dreier weiterer Dämpfungselemente (19) an dem am Stromanschluß (15) gehaltenen Steuerring (16) befestigt ist.

10. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der die träge Masse aufnehmende mindestens eine Steuerring (17) mittels mindestens dreier Dämpfungselemente (19) an einem Steuerring (16) aufgehängt ist, welcher seinerseits an einem Stromanschluß (15) eines vertikal erstreckten elektrischen Gerätes befestigt ist.