DE4109964C2 - Schwingungstilger für Bauwerke - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Tilgung horizontaler winderregter Schwingungen an schwingungsgefährdeten Bauteilen und Baukonstruktionen, wie z. B. Schornsteine, Fernseh-, Funk- oder Aussichtstürme und dergleichen.

Aus dem Stand der Technik ist ein Schwingungstilger für schwingungslabile Körper, insbesondere für Bauwerke oder große Maschinen bekannt, bei dem eine der Schwingung entgegenwirkende schwere Masse über eine gekrümmte, insbesondere kugelförmige Mantelfläche auf der Innenfläche einer Auflagerschale aufgelagert wird, die der Mantelfläche eines entgegen der Kraftrichtung des Körpers geöffneten Rotationsparaboloids entspricht (DE-OS 3 717 460). Durch die Lagerung der schweren Masse in dieser Innenfläche der Auflagerschale kommt es bei einer auf den Körper einwirkenden Kraft zu einer relativen Verschiebung zwischen Auflagerschale und Masse. Durch die der Kraftrichtung der Masse, insbesondere der Schwerkraft entgegengesetzten Wölbung der Innenfläche der Auflagerschale wird die Masse in einer von der Geometrie des Rotationsparaboloids abhängigen Frequenz beschleunigt und wirkt dadurch der Schwingung entgegen. Die parabolförmige Kontur der Innenfläche der Auflagerschale ist für alle Einfallsrichtungen der Kraft gleich. Die Tilgereigenfrequenz ist abhängig vom Ausschlag der Masse. Die Tilgereigenfrequenz erfolgt beim Rotationsparaboloid über einen breiten Frequenzbereich, und kann deshalb schmalbandige bzw. konstante Erregerfrequenzen nicht optimal dämpfen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tilgermasse in eine gegenüber der Schwingung eines Bauwerkes phasenverschobene Bewegung zu bringen, sobald die durch Schwingungen ausgeübte Beschleunigung einen bestimmten Wert übersteigt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. Mit der Formgestaltung der auswechselbaren Kugelauflagerschale, die erzeugt wird durch die Rotation einer Zykloide um die z-Achse, können schmalbandige oder konstante Erregerfrequenzen optimal getilgt werden. Die Kugel bewegt sich auf der gekrümmten Innenfläche der Kugelauflagerschale mit einer exakt zu berechnenden konstanten Frequenz, die völlig unabhängig vom Kugelausschlag ist, in jeder beliebigen Richtung.

Die Verwendung einer Kugelkalotte als Kugelauflagerschale erzeugt bei geringen Ausschlagswinkeln der Kugel, also bei größerem Kugelschalenradien, nur relativ kleine Tilgereigenfrequenzschwankungen.

Der Schwingungstilger kann für Bauwerke mit unterschiedlichen Eigenfrequenzen (z. B. Kolonnen mit variabler Füllhöhe bzw. Erregungen in verschiedenen Eigenformen) eingesetzt werden, indem mehrere Gehäuse mit Kugelauflagerschalen unterschiedlicher Formgestaltung angeordnet werden.

Die Dämpfungswirkung wird durch eine im Gehäuse befindliche viskose Flüssigkeit, vorzugsweise durch Silikonöl erzeugt.

Durch Anordnung eines Dämpfungsringes, der auf der Innenfläche der Kugelauflagerschale aufliegt, tritt bei größerer Tilgerbewegung eine verstärkte Dämpfung auf.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der dazugehörigen Zeichnung zeigt

Fig. 1 die Draufsicht auf das Bauwerk mit drei angeordneten Schwingungstilgern,

Fig. 2 den Vertikalschnitt durch einen Schwingungstilger.

Wie in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellt, ist das Gehäuse 1 des Schwingungstilgers durch eine Befestigung 4 mit dem Bauwerk 5 fest verbunden. Der Schwingungstilger besteht aus einer auswechselbaren, auf der Bodenplatte des Gehäuses 1 aufliegenden Kugelauflagerschale 3, aus der Kugel 2 und der Dämpfungsflüssigkeit 6, die vorzugsweise aus hochviskosem Silikonöl besteht. Zusätzlich ist auf der Kugelauflagerschale 3 ein Dämpfungsring 7 angeordnet. Die Anzahl der erforderlichen Gehäuse wird in Abhängigkeit vom Bauwerk und von der Kugelmasse m festgelegt.

Die Eigenfrequenz des Schwingungstilgers f₀ beträgt:

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1 Gehäuse
2 Kugel
3 Kugelauflagerschale
4 Befestigung
5 Bauwerk
6 Dämpfungsflüssigkeit
7 Dämpfungsring

Claims (2)

1. Schwingungstilger für Bauwerke, bestehend aus starr am Bauwerk befestigten kreiszylindrischen Gehäusen (1) mit einer Bodenplatte (3), die eine gekrümmte Innenfläche aufweist, auf der eine Kugel (2) als Tilgermasse den Bauwerksschwingungen entgegenrollt, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse teilweise mit Dämpferflüssigkeit (6) gefüllt sind und daß die Bodenplatte (3) auswechselbar ist, ihre gekrümmte Innenfläche die Form eines Rotationskörpers einer Zykloide oder einer Kugelkalotte hat und einem Dämpfungsring (7) als Auflager dient.

2. Schwingungstilger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils unterschiedliche Tilgermassen und -frequenzen vorgesehen sind.