WO2017186343A1 - In einer richtung wirksamer adaptiver schwingungstilger - Google Patents

In einer richtung wirksamer adaptiver schwingungstilger Download PDF

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WO2017186343A1
WO2017186343A1 PCT/EP2017/000506 EP2017000506W WO2017186343A1 WO 2017186343 A1 WO2017186343 A1 WO 2017186343A1 EP 2017000506 W EP2017000506 W EP 2017000506W WO 2017186343 A1 WO2017186343 A1 WO 2017186343A1
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vibration
vibration damper
damper according
mass
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PCT/EP2017/000506
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Franz Mitsch
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Fm Energie Gmbh & Co.Kg
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    • F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/10—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect
    • F16F7/104—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect the inertia member being resiliently mounted
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
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    • F16F15/04—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means
    • F16F15/06—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means with metal springs
    • F16F15/073—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means with metal springs using only leaf springs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16F2238/02—Springs
    • F16F2238/022—Springs leaf-like, e.g. of thin, planar-like metal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16F7/10—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect
    • F16F7/1022—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect the linear oscillation movement being converted into a rotational movement of the inertia member, e.g. using a pivoted mass

Definitions

  • the invention relates to a vibration damper or damper, which can be adapted over a certain range to the unidirectional disturbing sequences of a component to be damped or the machine or system to be damped with the aid of a leaf spring whose physically effective length is variable , the position of the
  • the invention relates to a vibration damper which itself is largely undamped, so that larger amplitudes and thus greater forces can be achieved here.
  • the damper according to the invention is particularly suitable for systems and machines which are subject to frequent speed changes, which often
  • Interference frequencies are generated, which are noticeable in particular by the occurrence of structure-borne noise.
  • Vibration dampers for reducing unwanted vibrations in machines, systems or their components are generally known in the art. For this purpose, numerous solutions have been proposed. Most of these solutions come with one
  • rotating systems with varying speeds tend, inter alia, to increased or increased structure-borne noise, which is undesirable in particular in wind turbines.
  • the absorber according to the invention consists essentially of a vibratory leaf spring (2.1), which directly or indirectly with the machine unit to be damped or Annex (4) (10.1) is connected.
  • the leaf spring is pressed with its flat side by means of an attached to the absorber mass (1) (10.2) biasing element (5, 5.1) to a roller unit (7), which in turn is in contact with the absorber mass, whereby the
  • Roller unit (7) by means of a displacement device (6) is shortened or lengthened according to the natural frequency to be set of the oscillating perpendicular to the leaf spring system.
  • the construction according to the invention is designed so that the absorber mass (1) (10.2) is not moved, which is a great advantage in view of the sometimes high absorber masses. In order to influence the frequency of this construction so that the effective length of the leaf spring must be variable.
  • the absorber according to the invention is designed in particular for a frequency range between approximately 50 Hz and approximately 200 Hz, but in principle exceeding frequency ranges are possible.
  • the invention is thus an adaptable to interference frequencies, effective in one direction adaptive vibration absorber for a machine unit or system which is exposed to the said and to be damped interference frequencies, essentially comprising a vibration mass (1) (10.2), and a vibratory leaf spring (2.1 ) with a first and an opposite second side, which is fixedly connected at its non-resilient end directly or indirectly with said machine unit or system, wherein on the first side of the leaf spring (2.1) a biasing element (5) (5.1) is arranged, which with the vibration mass (1) (10.2) is connected, and on the second side of the leaf spring (2.1) a roller unit (7) is arranged, which between the leaf spring and a facing surface of the vibration mass by a
  • Vibration mass can be moved back and forth and at a selected position on the leaf spring to the vibration mass (1) by the biasing member (5) (5.1) is pressed and fixed,
  • Leaf spring (2.1) determines, whereby the frequency of the oscillating perpendicular to the leaf spring machine unit or system can be variably changed and adjusted at locally unchanged vibration mass (1).
  • the mode of action of the absorber according to the invention is based on the fact that the natural frequency of the system equipped with a absorber according to the invention to be damped a
  • the roller unit (7) can now be moved accurately and with repeated accuracy to the correct position on the leaf spring (2.1), which corresponds to a natural frequency of the system, which in turn counteracts the disturbing frequency to be eliminated.
  • This interference frequency is usually associated with the rotational speed of the rotating component of the system or machine.
  • the reel unit (7) may have one or more juxtaposed rollers, which is moved by means of a displacement device (6), in one
  • Embodiment of the invention also in a plain bearing guide (8), so that the roller or rollers can not deviate from the tread on the leaf spring.
  • the rollers themselves may be hard or elastic, made of plastic or of metal or of a composite material, or be present as a corresponding hollow role. A certain role property can also influence the frequency to be set.
  • the leaf spring (2.1) is connected either directly to an attachment point (2.3) for the machine to be damped or via a connecting or holding element (2.2).
  • the entire mounting structure can also be understood as a combination of parts (2.3) and (2.2).
  • the leaf spring (2.1) is in the simplest embodiment of rectangular shape, preferably over its entire length. But it can also have other geometric shapes, whereby a specific vibration behavior can be generated. In a special
  • Embodiment it may also be trapezoidal, as shown in Fig. 4.
  • a trapezoidal leaf spring the narrow side of the trapezoid is either at the free end of the leaf spring or at the end, which is connected to the plant or machine to be damped
  • the required displacement of the roller (7) for varying the frequency is lower
  • a rectangular leaf spring requires a larger displacement, which usually has an advantageous effect on the accuracy of the frequency adjustment and adaptation.
  • a trapezoidal spring, as shown in Fig. 4 has an even longer adjustment path and thus an even higher accuracy.
  • Leaf springs of any shape for example, where critical frequency ranges can be set very precisely. Also leaf springs with different thickness over the length are suitable.
  • the biasing element (5) consists of one or more, preferably two compression springs which can be pressurized by corresponding tensioning devices in such a way that from one side of the leaf spring (2.1) against the roller unit (7) on the other side of Press leaf spring and thus also the mass (1) at the point of contact of roller (7) and leaf spring (1).
  • the absorber according to the invention with one or more, preferably two, elastic link elements (3), in particular
  • the handlebar springs have the task of preventing the mass (1) from twisting due to the spring forces arising from the biasing element (5) when the roller (7) is outside the
  • the handlebar springs can either at the
  • the forces are also higher at higher frequencies, as these higher frequencies occur in the range of rated power with high torques.
  • Higher frequencies have greater acceleration forces at the same amplitudes, so that they can be reduced with relatively small amplitude amplitudes.
  • the damping is lower, so that the vibration damper according to the invention can work optimally, without causing large vibration paths, which too
  • Vibration damper construction transmits the vibration path to a greater length at lower frequencies, the small frequencies are not critical with larger vibration ranges, which is a significant advantage of the absorber according to the invention. Due to the slightly damped structure, the region in which the vibration absorber according to the invention operates optimally is relatively narrow, so that it is expedient to set the respective absorber frequency with the greatest possible precision to a value dependent on the interference frequency, ie a corresponding fine adjustment of the position of the roller unit (7) to make the leaf spring (2.1). But as excited by the spurious frequency, as described, high
  • the displacement device (6) which also includes a drive to arrange in the area (6.5), occur in the much smaller accelerations. This area is in the immediate vicinity of the attachment point (2.3).
  • displacing rollers (6.1) (6.2) can not transmit high accelerations occurring on the mechanical elements of the displacement device (6).
  • Fig. 3 - 5 show such a belt drive. With such a drive, the desired frequency accuracy in the range of 0.25 to 0.5 Hz can be achieved according to the invention.
  • roller unit by a pull rope (9.1), which rolls up on a cable drum (9.2), pulled along the leaf spring with the force F1 in the direction of the position of the pulley and brought to the required position on the leaf spring.
  • the movement or return of the reel unit in the opposite direction by a force F0 is effected here by the clamping force of the biasing element (5), which presses on the leaf spring.
  • the natural frequency of the equipped with a Tilger according to the invention to be damped system is, as already mentioned, according to the invention a function of the axial
  • Roller device adapted exactly to the interference frequency.
  • the characteristic curve can then be used to set the servomotor control of the drive as a function of the frequency.
  • the drive now has the task, by means of the displacement device (6), the roller unit (7) exactly and repeat the exact position on the leaf spring (2.1) approach, which gives a natural frequency of the system, the frequency to be canceled, depending on the engine speed, counteracts.
  • Stepper motor although only in rare cases, "forget" its respective position, this moves at certain intervals, for example, once per hour, in an end position and recalibrates.
  • a linear motor which is controlled via a ruler scale, which measures exactly the respective position of the rollers.
  • the use of optical measuring methods, including lasers is conceivable.
  • the control units are programmed to move the rollers to the correct height depending on the disturbance frequency. This frequency deviations of ⁇ 0.1 Hz can be realized.
  • Interference frequency to an associated position along the path of the leaf spring (2.1) using the displacement device (6) driven.
  • the noise frequency usually is proportional to the engine speed, it is sufficient to detect only the speed as a function of the exciter frequency. This is done according to the prior art.
  • the electrical speed signal is applied to the structure and geometry of the
  • Vibration absorber adapted.
  • the natural frequency of the vibration absorber is determined as a function of the position of the reel unit in small steps by means of spline interpolation. This makes it possible to create a characteristic curve of the vibration damper with respect to frequency ⁇ - -> position roller on the leaf spring.
  • the adjustment of the speed-generating drive motor via measurement of the motor pulses as a function of the frequency to obtain a characteristic curve After this relationship, the motor of the drive is driven according to the required frequency. By manipulating the characteristic curve, it is now possible to vary the frequency required for attenuation in order to optimally set the absorber over a large range.
  • the invention thus also relates to a suitably equipped vibration absorber, which comprises a path adjustment system for tuning the absorber to the disturbance frequency in dependence on the position of the roller unit on the leaf spring.
  • Machine or system occur, for example, by speed changes, influence can be taken.
  • an active leaf spring length of for example 150 to 300 mm, frequencies between 50 Hz and 250 Hz, preferably between 100 Hz and 200 Hz, can be damped.
  • the leaf spring as already mentioned, be changed in their length or shape. Furthermore, it is possible to shift the frequency range to smaller frequencies by installing additional springs.
  • Vibration damper can be used particularly advantageously in conjunction with dampening absorbers of the prior art.
  • the vibration damper according to the invention is thus, as described, thus suitable for reducing or eliminating interference frequencies that occur in a machine or plant or parts of a machine or plant as a result of rotating components,
  • Fig. 1 shows a typical but illustrative simplified embodiment in plan view of the vibration damper according to the invention.
  • the leaf spring (2.1) is with a fixed, preferably not or little oscillatory holding element (2.2) firmly connected, which is connected in this case via a fastening device (2.3) with the machine part to be damped (4).
  • the vibration mass (1) is connected to the holding element (2.2) and to the biasing element (5).
  • the roller unit (7) is located as well as the leaf spring (2.1) in a recess of the absorber mass (1), which is formed as a plate or bundle of plates.
  • the absorber mass is pressed over the roller unit on one side and the biasing device (5) on the other side to the leaf spring, which then their vibration effective length between their attachment point to the element (2.2) or possibly directly to (2.3 ) and the point of contact with the roller (7).
  • the roller unit position 7 is moved in position so that the effective leaf spring (2.1) becomes longer or shorter effective according to the required frequency. Since the mass (1) does not voluntarily contact the roller unit (7), it must be pressed with a force. This force comes from the biasing springs (5) (5.1).
  • the leaf spring position 2.1 has a small spring constant (10 kN per 20
  • Tilgermasse (1) is connected.
  • Another link spring (3.2) connects the free end of the leaf spring (2.1) also with the oscillating mass (1).
  • this handlebar spring (3.2) are connected.
  • Holes are provided so that they can be penetrated by the biasing springs (5) to act directly on the leaf spring (2.1).
  • Fig. 2 shows a further embodiment of the vibration damper shown in Fig. 1.
  • an additional damping of the vibration mass is provided by a magnetic exciter, comprising an electromagnet actuator and a solenoid stator, which are separated by an air gap in the idle state are.
  • the magnet exciter serves mainly to compensate for the natural dispersion of the damping despite the exact setting of the reel unit along the length of the leaf spring.
  • damping dampers For use in wind turbines or other machines, it is often desirable or necessary to install additional damping dampers as known in the art (not shown).
  • Fig. 3 is a 3-D view of the vibration damper of Fig. 1. It can be seen particularly well the connection of the displacement device (6) with the drive (6.6).
  • the attachment point (2.3) which is connected to the machine part (4) to be damped is arranged on the side facing away from the absorber construction.
  • Fig. 4 is a section through the narrow side of the absorber according to the invention, in which one still recognizes on the bottom of the displacement device with toothed belt (6), as well as the biasing device with compression springs (5) and the roller unit (7).
  • Fig. 5 (a) (b) is a section through the long side of the absorber construction (5a) according to the invention and a 3-D view thereof (5b) is shown, in which the roller unit and the
  • Fig. 6 (a) shows a further embodiment of the vibration absorber according to the invention, which instead of a toothed belt drive (6.3) of the displacement element a
  • a pull rope (9.1) is mounted centrally on the reel unit (7).
  • the cable is guided longitudinally to the leaf spring and rolled up in the direction of the cable drum (9.2), which is driven by the drive unit (6.6).
  • the drive unit is mounted on the holding part (2.2) in the region of the small accelerations (6.5) in the vicinity of the fastening element (2.3).
  • the traction cable is rolled up with the force F1.
  • the counterforce F0 is provided by the biasing member (5) and causes the reel unit (7) to be urged in the opposite direction to F1, provided a correspondingly aligned angle (9.3) between the leaf spring (2.1) and the opposite running surface of the reel unit of the
  • the angle (9.3) can be achieved for example by an oblique arrangement of the leaf spring.
  • the angle should be at least 1 °, but not more than 4 ° in order to achieve an optimal effect.
  • the angle opened in the direction of the force F0 should be 1.5-2 °.
  • the spring force FO corresponds to the force multiplied by the tangent of the angle.
  • the tensile force (9.4) corresponds to about 2.6% of the spring force originating from the pretensioning element (5).
  • the roller unit (7) is advanced and tensioned the tension cable (9.1). About the cable drum (9.2), the exact location of
  • Pretension is, so that the teeth of the transmission always rest on the same side of the flank.
  • the exact position determination is thus carried out over the existing in the engine Drehwinkelaufêt, so that an additional way adjustment system is not necessary here to achieve the precision required for the exact way determination.
  • the figure shows the rope drum (9.2) with a small diameter and several rope layers. It has proven to be advantageous that a more precise travel control is possible with a single-layer cable drum with a correspondingly larger diameter.
  • Fig. 7 shows a modified embodiment of an inventive
  • Vibration damper which is intended for the vibration-calming of large rotating machines.
  • Inner ring (10.2) and outer ring (10.1) are radially connected in their circumference by means of several control springs (10.3).
  • control springs (10.3) about several also arranged in the circumference of the rings biasing springs (5) of the inner ring, which has the same number, correspondingly arranged flywheel (10.4), including these mass segments with the necessary bias against the roller unit (7) pressed.
  • the actual spring element (2.1) is thus connected via the roller (7) with the flywheel (101.4) of the inner ring 10.2.
  • the system is hereby described for the inner ring as Tilger flywheel.
  • the outer ring is the component to be soothed by the absorber. With the same function and the outer ring can be used as a damper to calm the inner ring.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schwingungstilger bzw. - dämpfer, der mit Hilfe einer Blattfeder, deren physikalisch wirksame Länge variabel gestaltet ist, über einen bestimmten Bereich an die in einer bestimmten Richtung wirkenden Störsequenzen eines zu dämpfenden Bauteils bzw. der zu dämpfenden Maschine oder Anlage angepasst werden kann. Die Erfindung betrifft insbesondere einen Schwingungstilger, der selbst weitgehend ungedämpft ist, so dass hier größere Amplituden und somit größere Kräfte erzielt werden können. Der erfindungsgemäße Dämpfer ist, insbesondere zur Reduzierung des Körperschalls in Anlagen und Maschinen, vorzugsweise Windkraftanlagen, geeignet, welche häufige Drehzahländerungen unterworfen sind und so in Schwingungen geraten.

Description

In einer Richtung wirksamer adaptiver Schwingungstilger
Die Erfindung betrifft einen Schwingungstilger bzw. - dämpfer, der mit Hilfe einer Blattfeder, deren physikalisch wirksame Länge variabel gestaltet ist, über einen bestimmten Bereich an die in einer Richtung wirkenden Störsequenzen eines zu dämpfenden Bauteils bzw. der zu dämpfenden Maschine oder Anlage angepasst werden kann, wobei die Position der
Tilgermasse nicht verändert wird.
Die Erfindung betrifft insbesondere einen Schwingungstilger, der selbst weitgehend ungedämpft ist, so dass hier größere Amplituden und somit größere Kräfte erzielt werden können. Der erfindungsgemäße Dämpfer ist insbesondere für Anlagen und Maschinen geeignet, welche häufige Drehzahländerungen unterworfen sind, wodurch häufig
Störfrequenzen erzeugt werden, die sich insbesondere durch Auftreten von Körperschall bemerkbar machen.
Schwingungstilger zur Reduzierung von unerwünschten Schwingungen in Maschinen, Anlagen oder deren Bauteile sind generell im Stand der Technik bekannt. Hierfür wurden zahlreiche Lösungen vorgeschlagen. Die meisten dieser Lösungen sind mit einer
gewünschten relativ starken passiven Dämpfung des angeregten Systems verbunden, so wie beispielsweise in der EP 1 008 747, der EP 1 327 726 oder der EP 2 816 177 beschrieben. Der wesentliche Funktionsteil dieser Systeme besteht dabei aus einem Elastomer, das selbst eine Dämpfung aufweist. Vorteil dieser Systeme ist, dass die entsprechenden Tilger über einen breiten Frequenzbereich inklusive der vorkommenden Eigenfrequenzen eingesetzt werden können, so dass diese keine größeren Störungen der Anlage verursachen. Diese System arbeiten jedoch nur dann effizient, wenn die Drehzahlen der rotierenden Teile sich nicht oder nicht wesentlich ändern.
Rotierende Systeme mit variierender Drehzahl neigen jedoch unter anderem zu vermehrtem bzw. verstärktem Körperschall, der insbesondere bei Windkraftanlagen unerwünscht ist.
Es bestand somit die Aufgabe einen Schwingungstilger zur Verfügung zu stellen, welcher insbesondere bei Schwingungssystemen mit sich verändernden Drehzahlen von rotierenden Bauteilen eine optimale Dämpfung über einen weiten Frequenzbereich, z.B. durch
frequenzabhängige Krafteinleitung zu bewirken. Die Aufgabe wird durch den hier beschriebenen und beanspruchten 1-dimensional wirkenden adaptiven im Wesentlichen ungedämpften Schwingungstilger gelöst.
Der erfindungsgemäße Tilger besteht im Wesentlichen aus einer schwingungsfähigen Blattfeder (2.1), welche direkt oder indirekt mit der zu dämpfenden Maschineneinheit oder Anlage (4) (10.1) verbunden ist. Die Blattfeder wird mit ihrer flachen Seite mittels eines an der Tilgermasse (1 ) (10.2) angebrachten Vorspannelementes (5, 5.1) an eine Rolleneinheit (7) gepresst, welche wiederum mit der Tilgermasse in Kontakt steht, wodurch die
schwingungstechnisch wirksame Länge der Blattfeder durch Hin- und Herfahren der
Rolleneinheit (7) mittels einer Verschiebvorrichtung (6) entsprechend der einzustellenden Eigenfrequenz des senkrecht zur Blattfeder schwingenden Systems verkürzt oder verlängert wird. Die erfindungsgemäße Konstruktion ist dabei so gestaltet, dass die Tilgermasse (1 ) (10.2) dabei nicht bewegt wird, was angesichts der zum Teil hohen Tilgermassen ein großer Vorteil ist. Um die Frequenz dieser Konstruktion beeinflussen zu können muss also die wirksame Länge der Blattfeder variabel sein. Der erfindungsgemäße Tilger ist insbesondere für einen Frequenzbereich zwischen etwa 50 Hz und etwa 200 Hz ausgelegt, jedoch sind prinzipiell darüber hinausgehende Frequenzbereiche möglich.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein an Störfrequenzen anpassbarer, in einer Richtung wirksamer adaptiver Schwingungstilger für eine Maschineneinheit oder Anlage, die den besagten und zu dämpfenden Störungsfrequenzen ausgesetzt ist, im Wesentlichen umfassend eine Schwingungsmasse (1) (10.2), sowie eine schwingungsfähige Blattfeder (2.1) mit einer ersten und einer gegenüberliegenden zweiten Seite, welche an ihrem nicht federndem Ende direkt oder indirekt mit besagter Maschineneinheit oder Anlage fest verbunden ist, wobei auf der ersten Seite der Blattfeder (2.1 ) ein Vorspannelement (5) (5.1 ) angeordnet ist, welches mit der Schwingungsmasse (1) (10.2) verbunden ist, und auf der zweiten Seite der Blattfeder (2.1) eine Rolleneinheit (7) angeordnet ist, welche zwischen der Blattfeder und einer ihr zugewandten Fläche der Schwingungsmasse durch eine
Verschiebevorrichtung (6) entlang der Blattfeder und der besagten Fläche der
Schwingungsmasse hin und her bewegt werden kann und an einer ausgewählten Position auf der Blattfeder an die Schwingungsmasse (1) durch das Vorspannelement (5) (5.1) gepresst und fixiert wird,
wobei besagte ausgewählte Position die schwingungstechnisch wirksame Länge der
Blattfeder (2.1) bestimmt, wodurch die Frequenz des senkrecht zur Blattfeder schwingenden Maschineneinheit oder Anlage bei lokal unveränderter Schwingungsmasse (1) variabel verändert und angepasst werden kann.
Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Tilgers basiert darauf, dass die Eigenfrequenz des mit einem erfindungsgemäßen Tilger ausgestatten zu dämpfenden Systems eine
Funktion der axialen Verschiebung der Rolleneinheit (7) auf der Blattfeder ist, wobei die Rolleneinheit nach Positionsausrichtung fest fixiert wird, so dass die Blattfeder
schwingungstechnisch durch die Rolleneinrichtung verkürz oder verlängert wird, was analog zu einer Gitarrensaite zu einer Erhöhung oder Erniedrigung der Frequenz führt. Mittels der Verschiebevorrichtung (6) kann nun die Rolleneinheit (7) exakt und wiederholgenau an die richtige Position auf der Blattfeder (2.1 ) gefahren werden, welche einer Eigenfrequenz des Systems entspricht, die wiederum der zu tilgenden Störfrequenz entgegenwirkt. Diese Störfrequenz steht in der Regel in Zusammenhang mit der Drehzahl des rotierenden Bauteils der Anlage oder Maschine.
Die Rolleneinheit (7) kann eine oder mehrere nebeneinander angeordneten Rollen aufweisen, welche mit Hilfe einer Verschiebevorrichtung (6) bewegt wird, in einer
Ausführungsform der Erfindung auch in einer Gleitlagerführung (8), damit die Rolle oder die Rollen nicht von der Lauffläche auf der Blattfeder abweichen können.
Die Rollen selbst können hart oder elastisch, aus Kunststoff oder aus Metall oder aus einem Verbundmaterial gefertigt sein, oder als entsprechende Hohlrolle vorliegen. Durch eine bestimmte Rolleneigenschaft kann ebenfalls Einfluss auf die einzustellende Frequenz genommen werden. Die Blattfeder (2.1) ist entweder direkt mit einem Befestigungspunkt (2.3) für die zu dämpfende Maschine verbunden oder über ein Verbindungs- oder Haltelement (2.2). Die gesamte Befestigungskonstruktion kann auch als Kombination der Teilen (2.3) und (2.2) verstanden werden.
Die Blattfeder (2.1) ist in der einfachsten Ausführung von rechteckiger Form, vorzugsweise über ihre gesamte Länge. Sie kann aber auch andere geometrische Formen haben, wodurch ein bestimmtes Schwingungsverhalten generiert werden kann. In einer speziellen
Ausführungsform kann sie auch trapezförmig sein, wie in Abb. 4 dargestellt. Bei Verwendung einer solchen trapezförmigen Blattfeder (wobei die schmale Seite des Trapezes entweder am freien Ende der Blattfeder ist oder aber am Ende, welches mit der zu dämpfenden Anlage oder Maschine verbunden ist) wird der erforderliche Verschiebeweg der Rolle (7) zum Verändern der Frequenz geringer. Eine rechteckige Blattfeder benötigt einen größeren Verschiebeweg, was sich in der Regel vorteilhaft auf die Genauigkeit der Frequenzeinstellung und -Anpassung auswirkt. Eine Trapezfeder, wie in Abb. 4 dargestellt, hat einen noch längeren Einstellweg und damit eine noch höhere Genauigkeit. Geeignet sind auch
Blattfedern mit beliebiger Form, bei denen z.B. kritische Frequenzbereiche besonders genau eingestellt werden können. Auch sind Blattfedern mit unterschiedlicher Dicke über der Länge geeignet. Das Vorspannelement (5) besteht aus einer oder mehreren, vorzugsweise zwei Druckfedern, welche durch entsprechende Spannvorrichtungen in der Weise unter Druck gesetzt werden können, dass sie von der einen Seite die Blattfeder (2.1) gegen die Rolleneinheit (7) auf der anderen Seite der Blattfeder drücken und somit auch die Masse (1) am Berührungspunkt von Rolle (7) und Blattfeder (1).
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der erfindungsgemäße Tilger mit einen oder mehreren, vorzugsweise zwei, elastischen Lenkerelementen (3), insbesondere
Lenkerfedern (3.1) und (3.2), ausgestattet. Die Lenkerfedern haben die Aufgabe zu verhindern, dass die Masse (1) sich aufgrund der Federkräfte, die aus dem Vorspannelement (5) herrühren, verdrehen möchte, wenn die Rolle (7) außerhalb des
Druckfederschwerpunktes bewegt wird. Die Lenkerfedern können entweder an der
Schwingungsmasse und /oder an der Haltevorrichtung befestigt sein. Die Lenkerfedern haben erfindungsgemäß, wie auch die Federn der Vorspannvorrichtung (5), selbst eine im Verhältnis zum Gesamtsystem vernachlässigbare Federsteifigkeit, so dass dadurch die Frequenzeigenschaften des Systems nicht nennenswert beeinflusst werden.
Aufgrund der geringen Dämpfung, die einem Tilgersystem wie dem erfindungsgemäßen innewohnt, entstehen bereits bei kleiner Auslenkung der schwingenden Maschine, welche über den Befestigungspunkt (2.3) mit dem Tilger und seiner Schwingmasse verbunden ist, große Amplituden, welche senkrecht zur Blattfeder (2.1) ausgerichtet sind. Die auftretende Beschleunigung der Tilgermasse (1) 1 ist dabei um den Faktor von etwa 100 höher als die eingeleitete Beschleunigung. Damit die Beschleunigung des gering gedämpften Systems nicht unendlich groß wird, was zu einer Zerstörung führen würde, hilft die Strukturdämpfung der Werkstoffe und der Fugen zwischen den einzelnen Bauteilen. Hier kommt zugute, dass mit größer werdender Schwingweite die Dämpfung des Systems ansteigt. Bei Windkraftanlagen sind die Kräfte bei höheren Frequenzen ebenfalls höher, da diese höheren Frequenzen im Bereich der Nennleistung mit großen Drehmomenten auftreten. Höhere Frequenzen haben bei gleichen Amplituden größere Beschleunigungskräfte, sodass diese mit relativ kleinen Schwingamplituden reduziert werden können. Somit ist bei kleinen Schwingwegen die Dämpfung geringer, so dass der erfindungsgemäße Schwingungstilger optimal arbeiten kann, ohne dass große Schwingwege entstehen, welche zu
Materialermüdung führen. Kleinere Frequenzen haben bei gleichen Kräften größere
Schwingweiten, so dass die Vergrößerungsfunktion aufgrund höherer Schwingweiten und damit höherer Dämpfung geringer ist. Da nun die für die Lebensdauer kritische Blattfeder der erfindungsgemäßen
Schwingungstilgerkonstruktion bei kleineren Frequenzen den Schwingweg auf einer größeren Länge überträgt, sind die kleinen Frequenzen mit größeren Schwingweiten unkritisch, was ein erheblicher Vorteil des erfindungsgemäßen Tilgers ist. Aufgrund der gering gedämpften Struktur ist der Bereich in dem der erfindungsgemäße Schwingungstilger optimal arbeitet relativ schmal, so dass es zweckmäßig ist die jeweilige Tilgerfrequenz mit größtmöglicher Präzision auf einen von der Störfrequenz abhängigen Wert einzustellen, also eine entsprechende Feinjustierung der Position der Rolleneinheit (7) auf der Blattfeder (2.1) vorzunehmen. Da aber bei Anregung des Tilgers durch die Störfrequenz, wie beschrieben, hohe
Beschleunigung im Tilger und damit hohe Kräfte auf die mit ihm verbundenen Bauelemente ausgeübt werden, müssten derartige Bauelemente des System sehr stabil und damit aufwendig ausgelegt sein.
Um dies zu vermeiden, ist es in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, die Verschiebevorrichtung (6) welche auch einen Antrieb umfasst, in dem Bereich (6.5) anzuordnen, in dem deutlich kleinere Beschleunigungen auftreten. Dieser Bereich ist in unmittelbarer Umgebung zum Befestigungspunkt (2.3).
Die Übertragung des einzustellenden Weges auf der Blattfeder auf die Rolleneinheit kann auf verschiedene im Stand der Technik an sich bekannte Weisen erfolgen. In einer ersten diesbezüglichen Ausführungsform der Erfindung erfolgt die besagte
Übertragung auf die Rolleneinheit durch einen umlaufenden, entlang der Blattfeder (2.1) hin und her fahrbaren Zahnriemen (6.3), welcher aufgrund seiner Elastizität die an den
verschiebenden Rollen (6.1)(6.2) auftretenden hohen Beschleunigungen nicht auf die mechanischen Elemente der Verschiebevorrichtung (6) übertragen kann. Abb. 3 - 5 zeigen einen solchen Zahnriemenantrieb. Mit einem derartigen Antrieb ist die gewünschte Frequenz- Genauigkeit im Bereich von 0,25 - 0,5 Hz erfindungsgemäß erreichbar.
In einer weiteren diesbezüglichen Ausführungsform wird anstelle eines Zahnriemenantriebes der Rolleneinheit ein einfaches Seilzugsystem verwendet (Abb. 6). Hierbei wird die
Rolleneinheit durch ein Zugseil (9.1), welches sich auf einer Seiltrommel (9.2) aufrollt, entlang der Blattfeder mit der Kraft F1 in Richtung der Position der Seilrolle gezogen und auf die erforderliche Position auf der Blattfeder gebracht. Die Bewegung oder Rückführung der Rolleneinheit in die entgegengesetzte Richtung durch eine Kraft F0 erfolgt hier durch die Spannkraft des Vorspannelementes (5), welches auf die Blattfeder drückt. Dies gelingt nur, wenn die Blattfeder (2.1 ) im Verhältnis zur gegenüberliegenden Lauffläche der Rolleneinheit auf der Schwingungsmasse schräg angeordnet ist, also einen Winkel mit dieser Fläche bildet, wobei der Winkel in Richtung der Kraft F0 geöffnet ist und einen Wert zwischen 1 - 4°, vorzugsweise 1 - 2°, insbesondere 1.5° aufweist. Die Eigenfrequenz des mit einem erfindungsgemäßen Tilger ausgestatten zu dämpfenden Systems ist, wie bereits erwähnt, erfindungsgemäß eine Funktion von der axialen
Verschiebung der Rolleneinheit (7). Zur Aufnahme oder Ermittlung der Frequenz-Kennlinie wird die Länge der Blattfeder (2.1) schrittweise abgefahren und die Kennlinie der
Eigenfrequenz über der Stelllänge ermittelt. Somit wird die jeweilige Stellung der
Rollenvorrichtung exakt an die Störfrequenz angepasst. Die Kennlinie kann anschließend verwendet werden, um die Stellmotor-Steuerung des Antriebes in Abhängigkeit von der Frequenz einzustellen.
Der Antrieb hat nun die Aufgabe, mittels der Verschiebevorrichtung (6) die Rolleneinheit (7) exakt und wiederholgenau die richtige Position auf der Blattfeder (2.1 ) anzufahren, welche eine Eigenfrequenz des Systems ergibt, die der zu tilgenden Frequenz, abhängig von der Maschinendrehzahl, entgegenwirkt.
Das kann ein Schrittmotor sein, der die einzelnen Schritte zählt (pro Umdrehung so viele Schritte, wie sie für eine ausreichende Auflösung erforderlich sind). Da ein solcher
Schrittmotor, wenn auch nur in seltenen Fällen, seine jeweilige Stellung "vergessen" kann, fährt dieser in gewissen Zeitabständen, zum Beispiel einmal pro Stunde, in eine Endlage und kalibriert sich neu.
Es kann aber auch ein Linearmotor verwendet werden, der über einen Lineal- Maßstab, welcher exakt die jeweilige Stellung der Rollen misst, angesteuert wird. Auch die Verwendung optischer Messmethoden, inklusive Laser ist denkbar. Die Steuereinheiten werden so programmiert, dass sie die Laufrollen in Abhängigkeit von der Störfrequenz auf die richtige Höhe fahren. Damit sind Frequenzabweichungen von < 0.1 Hz realisierbar.
Es kann aber zweckmäßig sein, das nicht zu vermeidende auftretende Spiel eines solchen Antriebs bzw. Motors durch ein entsprechendes Weg-Messsystem und eine darauf
basierende Drehzahl-Korrektur auszugleichen, wobei letztere wiederum Einfluss auf die Ermittlung der oben beschriebenen Feder-Kennlinie nimmt.
Im Detail geschieht dies, wie folgt: Die Rolleneinheit (7) wird in Abhängigkeit von der
Störfrequenz auf eine dazugehörende Position entlang des Weges der Blattfeder (2.1) mit Hilfe der Verschiebungsvorrichtung (6) gefahren. Da die Störfrequenz üblicherweise proportional der Maschinendrehzahl ist, reicht es aus, nur die Drehzahl in Abhängigkeit von der Erregerfrequenz zu erfassen. Dies geschieht nach dem Stand der Technik. Das elektrische Drehzahlsignal wird dabei an den Aufbau und die Geometrie des
Schwingungstilgers angepasst. Die Eigenfrequenz des Schwingungstilgers wird als Funktion der Position der Rolleneinheit in kleinen Schritten mittels einer Spline-Interpolation ermittelt. Hiermit ist es möglich einer Kennlinie des Schwingungstilgers bezüglich Frequenz <- -> Position Rolle auf der Blattfeder zu erstellen. Die Anpassung des Drehzahl erzeugenden Antriebsmotors erfolgt über Messung der Motorpulse als Funktion der Frequenz unter Erhalt einer Kennlinie Nach diesem Zusammenhang wird der Motor des Antriebs entsprechend der erforderlichen Frequenz angesteuert. Durch Manipulation der Kennlinie ist es nun möglich die die zur Dämpfung notwendige Frequenz zur optimalen Tilgereinstellung über einen großen Bereich beliebig zu variieren.
Gegenstand der Erfindung ist somit auch ein entsprechend ausgestatteter Schwingungstilger, welcher ein Wege-Einstellsystem umfasst zur Abstimmung des Tilgers an die Störfrequenz in Abhängigkeit von der Position der Rolleneinheit auf der Blattfeder.
Je nach Länge der Blattfeder (2.1) kann auf verschiedene Störfrequenzen, die in der
Maschine oder Anlage auftreten, beispielsweise durch Drehzahländerungen, Einfluss genommen werden. Bei einer aktiven Blattfederlänge von beispielsweise 150 bis 300mm können Frequenzen zwischen 50 Hz und 250 Hz, vorzugsweise zwischen 100 Hz und 200 Hz gedämpft werden. Für andere Frequenzen kann die Blattfeder, wie bereits erwähnt, in ihrer Länge oder Form verändert werden. Ferner ist es möglich durch Einbau zusätzlicher Federn den Frequenzbereich zu kleineren Frequenzen hin zu verschieben.
Es hat sich gezeigt, dass der erfindungsgemäße -dimensional wirksame adaptive
Schwingungstilger insbesondere im Zusammenspiel mit dämpfenden Tilgern des Standes der Technik besonders vorteilhaft eingesetzt werden kann.
Der erfindungsgemäße Schwingungsdämpfer ist, wie beschrieben, somit geeignet zur Reduzierung oder Beseitigung von Störfrequenzen, die in einer Maschine oder Anlage oder Teilen einer Maschine oder Anlage in Folge von rotierenden Bauteilen auftreten,
insbesondere aber zur Beruhigung von diesbezüglichen Störschwingungen und Körperschall im Bereich der Rotornabe, der Rotorblätter, des Getriebes, des Generators oder des
Antriebsstranges einer Windkraftanlage.
In folgenden werden die im Text und in den Abbildungen verwendeten Bezugsgrößen sowie die Abbildungen selbst näher beschrieben und erläutert. Bezeichnungen der verwendeten Bezugsgrößen:
1. Schwingmasse
2. Funktion-Federelement
2.1 Blattfeder
2.2 stationäres Anbindungsbauteil / Halteelement
2.3 Befestigungspunkt oder -element zur Befestigung des Tilgers an der Maschine (4)
3. Lenkerfedern
3.1 Masse Anlenkung an 2.2
3.2 Masse Anlenkung an 2.1
3.3 Masse Anlenkung an 2,2
3.4 Masse Anlenkung an 2.2 Beide Blattfedern sind an 2.2 angebunden
4. Zu dämpfendes Maschinenteil oder Anlage
5. Vorspannelement
5.1 Spannvorrichtung mit Druckfeder
6. Verschiebungsvorrichtung mit Antrieb
6.1 Antriebsrolle
6.2 Umlenkrolle
6.3 Zahnriemen
6.4 Riemen Anbindung
6.5 Bereich kleiner Beschleunigung
6.6 Antriebs-Motor mit Getriebe
7. Rolleneinheit
7.1 Rolle mit Wälzlager
7.2 Rolle auf Achse befestigt
7.3 Lager zur Anbindung der Verschiebe Einheit
7.4 Achse
7.5 Rollen Auflager Schwingmassen -seitig
7.6 Rollen Auflager Blattfeder-seitig
7.7 Weg - Mess-System
7.8 mittlere Rolle
7.9 Kugel Längsführung
7.10 Verspannte Kegelrollenlager mit
7.11 Roll- und Vorspann Bauteil
7.12 Kontaktfläche der Kegelrollenlager
7.13 Kontaktfläche der mittleren Rolle
7.14 Vorspannelement
8. Gleitlagerführung
9. Seilzugantrieb
9.1 Zugseil
9.2 Seiltrommel
9.3 Winkel zwischen Blattfeder und gegenüber liegender Fläche Schwingungsmasse
9.4 Zugkraft
10. Rotationssymmetrische Tilger mit gleichem Aufbau wie vor
10.1 Außenring
10.2 Innenring
10.3 Lenkerfedern
10.4 Schwungmasse am Innenring (10.2)
11. Magnet-Erreger
11.1 Elektromagnet Aktuator
11.2 Elektromagnet Stator
11.3 Luftspalt zwischen Aktuator und Stator
Im Folgenden werden die Abbildungen näher beschrieben:
Abb. 1 zeigt eine typische aber Anschauungsgründen vereinfachte Ausführungsform in Draufsicht des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers. Die Blattfeder (2.1 ) ist mit einem festen, vorzugsweise nicht oder wenig schwingfähigen Halteelement (2.2) fest verbunden, welches in diesem Fall über eine Befestigungsvorrichtung (2.3) mit dem zu dämpfenden Maschinenteil (4) verbunden ist. Die Schwingungsmasse (1) ist mit dem Haltelement (2.2) sowie mit dem Vorspannelement (5). Die Rolleneinheit (7) befindet sich ebenso wie die Blattfeder (2.1) in einer Aussparung der Tilgermasse (1), die als Platte oder Bündel von Platten ausgebildet ist. Auf diese Weise wird die Tilgermasse über die Rolleneinheit auf der einen Seite und die Vorspannvorrichtung (5) auf der anderen Seite an die Blattfeder gedrückt, welche dann ihre schwingungsmäßig wirksame Länge zwischen ihrem Befestigungspunkt an dem Element (2.2) oder ggf. direkt an (2.3) und dem Berührungspunkt mit der Rolle (7) erhält. Zur Einstellung der Frequenz wird die Rolleneinheit Position 7 in ihrer Position verschoben, sodass die wirksame Blattfeder (2.1) entsprechend der erforderlichen Frequenz länger oder kürzer wirksam wird. Da sich die Masse (1 ) nicht freiwillig an die Rolleneinheit (7) anlegt, muss diese mit einer Kraft angedrückt werden. Diese Kraft kommt aus den Vorspannfedern (5) (5.1 ). Diese Vorspannfedern haben eine kleine Federkonstante (10 kN pro 20 mm = 0,5 kN/Millimeter) und haben somit haben keinen nennenswerten Einfluss auf die Steifigkeit des Gesamtsystems. Für den beispielhaften Frequenzbereich von etwa 50 Hz bis etwa 200 Hz und einer schwingenden Masse von etwa 00 kg hat die Blattfeder Position 2.1 eine
Steifigkeit von 0 kN/Millimeter für 50 Hz, 40 kN/Millimeter für 100 Hz bis etwa 80
kN/Millimeter für 200 Hz. Weiterhin ist am Ende des Befestigungssystems aus den Elementen (2.2) und (2.3) eine Lenkerfeder (3.1 gefestigt., während das andere Ende der Lenkerfeder (3.1) mit der
Tilgermasse (1) verbunden ist. Eine weitere Lenkerfeder (3.2) verbindet das freie Ende der Blattfeder (2.1) ebenfalls mit der Schwingmasse (1). In dieser Lenkerfeder (3.2) sind
Bohrungen vorhanden so dass sie von den Vorspannfedern (5) durchdrungen werden können, um direkt auf die Blattfeder (2.1 ) zu wirken.
Abb. 2 stellt eine weiter Ausführungsform des in Abb. 1 dargestellten Schwingungstilgers dar. Hier ist ein zusätzliche Dämpfung der Schwingungsmasse durch einen Magnet-Erreger vorgesehen, umfassend einen Elektromagnet-Aktuator und einen Elektromagnet-Stator, die im betriebsfreien Zustand durch einen Luftspalt voneinander getrennt sind. Der Magneterreger dient hauptsächlich dazu, die natürliche Streuung der Dämpfung trotz exakter Einstellung der Rolleneinheit entlang der Länge der Blattfeder auszugleichen. Wie bereits oben dargelegt, sind die vorgestellten Ausführungsformen des
erfindungsgemäßen Schwingungstilgers selbst weitgehend ungedämpft, damit größere Amplituden und somit größere Kräfte erzielt werden können.
Für den Einsatz in Windkraftanlagen oder anderer Maschinen ist es oft zweckmäßig oder notwendig daher noch zusätzliche dämpfende Schwingungstilger, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, einzubauen (nicht abgebildet).
Abb. 3 ist eine 3-D Ansicht des Schwingungsdämpfers aus Abb. 1. Man erkennt dabei besonders gut die Anbindung der Verschiebevorrichtung (6) mit dem Antrieb (6.6). Der Befestigungspunkt (2.3), welcher mit dem zu dämpfenden Maschinenteil (4) verbunden ist, ist auf der abgewendeten Seite der Tilgerkonstruktion angeordnet.
Abb. 4 ist ein Schnitt durch die schmale Seite des erfindungsgemäßen Tilgers, bei dem man auf der Unterseite noch die Verschiebevorrichtung mit Zahnriemen (6) erkennt, ebenso wie die Vorspannvorrichtung mit Druckfedern (5) und die Rolleneinheit (7).
Abb. 5 (a)(b) ist ein Schnitt durch die lange Seite der erfindungsgemäßen Tilgerkonstruktion (5a) sowie eine 3-D Ansicht davon (5b) dargestellt, bei der die Rolleneinheit und die
Verschiebevorrichtung mit Zahnriemenantrieb gut sichtbar sind. Bei dieser Ausführungsform ist eine trapezförmige Plattfeder (2.1) zu erkennen, welche von der Rolleneinheit (7) in der Länge abgefahren werden kann.
Fig. 6 (a)(b) zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers, welche anstelle eines Zahnriemenantriebes (6.3) des Verschiebungselementes einen
Seilzugantrieb (9) aufweist. Ein Zugseil (9.1) is mittig an der Rolleneinheit (7) befestigt. Das Seil wird längs zur Blattfeder geführt und in Richtung der Seiltrommel (9.2) aufgerollt, welche von der Antriebseinheit (6.6) angetrieben wird. Die Antriebseinheit ist auf dem Halteteil (2.2) im Bereich der kleinen Beschleunigungen (6.5) in der Nähe des Befestigungselementes (2.3) angebracht. Das Zugseil wird mit der Kraft F1 aufgerollt. Die Gegenkraft F0 wird von dem Vorspannelement (5) geliefert, und bewirkt, dass die Rolleneinheit (7) in entgegengesetzter Richtung zu F1 gedrückt wird, sofern ein entsprechend ausgerichteter Winkel (9.3) zwischen der Blattfeder (2.1) und der gegenüberliegenden Lauffläche der Rolleneinheit an der
Schwingungsmasse vorliegt. Der Winkel (9.3) kann beispielsweise durch eine schräge Anordnung der Blattfeder erreicht werden. Der Winkel sollte mindestens 1 °, höchstens jedoch 4° betragen, um einen optimalen Effekt zu erreichen. Vorzugsweise sollte der Winkel, der in Richtung der Kraft F0 geöffnet ist, 1.5 - 2° sein. Die Federkraft FO entspricht der mit dem Tangens des Winkels multiplizierten Kraft. Bei einem Winkel von z.B. 1 ,5° entspricht die Zugkraft (9.4) etwa 2.6% der Federkraft, die aus dem Vorspannelement (5) stammt. Mit dieser Kraft wird die Rolleneinheit (7) vorgeschoben und das Zugseil (9.1) gespannt. Über die Seiltrommel (9.2) wird die exakte Lage der
Rolleneinheit eingestellt. Vorteil bei diesem System ist, dass der Tot-Gang des
Übersetzungsgetriebes nicht berücksichtigt werden muss, da das Seil immer unter
Vorspannung steht, so dass die Zähne des Getriebes immer an der gleichen Flankenseite anliegen. Die exakte Positionsbestimmung erfolgt damit über die im Motor vorhandenen Drehwinkelaufnehmer, so dass ein zusätzliches Weg- Einstellsystem hier nicht notwendig ist, um die zur exakten Wegbestimmung erforderliche Präzision zu erreichen.
In der Abbildung ist die Seiltrommel (9.2) mit kleinem Durchmesser und mehreren Seillagen gezeichnet. Als vorteilhaft hat sich gezeigt, dass mit einer einlagigen Seiltrommel mit entsprechend größerem Durchmesser eine präzisere Wegregelung möglich ist. Der
Antriebsmotor, hier mit integriertem Getriebe und Winkeldecoder / Inkrementalgeber ist an dem stationären Anbindungsbauteil (2.2) befestigt. Die Schwingungsbewegung wird durch das Zugseil isoliert. In (6b) sind beide Lenkerfedern an dem Halteelement (2.2) befestigt, während in (5a) eine Lenkerfeder an der Schwingungsmasse angebracht ist.
Abb. 7 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Schwingungsdämpfers, welche zur schwingungsmäßigen Beruhigung großer rotierender Maschinen vorgesehen ist. In dem Beispiel wird der schwingende und zu beruhigende
Außenring (10.1), welcher Teil der zu dämpfenden Maschine ist, mithilfe des Innenrings 10.2, welche als Tilgermasse fungiert, beruhigt. Innenring (10.2) und Außenring (10.1) sind radial in ihrem Umfang mittels mehrerer Lenkerfedern (10.3) miteinander verbunden. Über mehrere ebenfalls im Umfang der Ringe angeordneten Vorspannfedern (5) wird der Innenring, welcher gleich viele, entsprechend angeordnete Schwungmasse (10.4) aufweist, unter Einbeziehung dieser Massensegmente mit der nötigen Vorspannung gegen die Rolleneinheit (7) gedrückt. Das eigentliche Federelement (2.1) wird somit über die Rolle (7) mit der Schwungmasse (101.4) des Innenrings 10.2 verbunden. Wird die Rolle radial zum Gesamtsystem
verschoben, so bewirkt eine unterschiedliche Länge der Blattfeder (2.1 ) eine unterschiedliche Frequenz. Somit schwingt der Innenring in torsionaler Richtung gegen den Außenring und beruhigt diesen. Bei diesem System ist für jede Rolle ein Verschiebeantrieb (6) wie
beschrieben vorgesehen. Das System ist hiermit für den Innenring als Tilger-Schwungmasse beschrieben. Der Außenring ist das durch den Tilger zu beruhigende Bauteil. Bei gleicher Funktion kann auch der Außenring als Tilger zur Beruhigung des Innenringes verwendet werden.

Claims

Patentansprüche:
1. An Störfrequenzen anpassbarer, in einer Richtung wirksamer adaptiver
Schwingungstilger für eine Maschineneinheit oder Anlage, die den besagten und zu dämpfenden Störungsfrequenzen ausgesetzt ist, im Wesentlichen umfassend eine Schwingungsmasse (1) (10.2), sowie eine schwingungsfähige Blattfeder (2.1 ) mit einer ersten und einer gegenüberliegenden zweiten Seite, welche an ihrem nicht federndem Ende direkt oder indirekt mit besagter Maschineneinheit oder Anlage fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der ersten Seite der Blattfeder (2.1 ) ein
Vorspannelement (5) (5.1) angeordnet ist, welches mit der Schwingungsmasse (1) (10.2) verbunden ist, und auf der zweiten Seite der Blattfeder (2.1) eine Rolleneinheit (7) angeordnet ist, welche zwischen der Blattfeder und einer ihr zugewandten Fläche der Schwingungsmasse durch eine Verschiebevorrichtung (6) entlang der Blattfeder und der besagten Fläche der Schwingungsmasse hin und her bewegt werden kann und an einer ausgewählten Position auf der Blattfeder an die Schwingungsmasse (1) durch das Vorspannelement (5) (5.1) gepresst und fixiert wird,
wobei besagte ausgewählte Position die schwingungstechnisch wirksame Länge der Blattfeder (2.1) bestimmt, wodurch die Frequenz des senkrecht zur Blattfeder
schwingenden Maschineneinheit oder Anlage bei lokal unveränderter
Schwingungsmasse (1 ) variabel verändert und angepasst werden kann. 2. Schwingungstilger nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass er ein Halteelement (2.
2) aufweist, an welches die Blattfeder (2.1) und / oder die Schwingungsmasse (1) befestigt ist.
3. Schwingungstilger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (2.2) direkt oder über eine Befestigungsvorrichtung (2.3) mit der zu dämpfenden
Maschineneinheit (4) (10.1 ) verbunden ist.
4. Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannelement (5) mindestens eine Druckfeder aufweist.
5. Schwingungstilger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder eine Federsteifigkeit aufweist, welche maximal 5 - 10% der Steifigkeit der Blattfeder (2.1) entspricht.
6. Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (2.1) trapezförmig ist.
7. Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (2.1) eine Führungseinrichtung (8) für die Rolleneinheit (7) aufweist.
8. Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass er Lenkerfedern (3.1) (3.2) (10.3) aufweist, welche so am Tilger angeordnet sind, dass ein Verdrehen der Schwingungsmasse (1) um die die Rolleneinheit (7) beim Verschieben der Rolleneinheit verhindert und die Quersteifigkeit gewährleistet wird.
9. Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebevorrichtung (6) einen Antriebsmotor (6.6) mit Übersetzungsgetriebe umfasst, der am Tilger im Bereich geringer Beschleunigung, vorzugsweise im Bereich des
Befestigungselementes (2.3) angeordnet ist.
10. Schwingungstilger nach Ansprüche 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Antriebskraft des Antriebsmotors (6.6) auf die Rolleneinheit (7) der
Verschiebevorrichtung (6) durch eine elastische Zahnriemenvorrichtung (6.3) erfolgt.
1 1. Schwingungstilger nach Ansprüche 9, dadurch gekennzeichnet, dass
(i) die Verschiebevorrichtung (6) einen Seilzugsantrieb (9) umfasst, der über ein
Zugseil (9.1) mit der Rolleneinheit (7) verbunden ist, mit welchem diese entlang der Blattfeder (2.1) in eine Richtung auf der Blattfeder verschoben werden kann, und
(ii) Blattfeder (2.1) und gegenüberliegende Fläche der Schwingungsmasse einen
Winkel bilden, der zur entgegengesetzten Richtung auf der Blattfeder geöffnet ist, so dass die Rolleneinheit (7) durch die Kraft aus dem Vorspannelement (5) entlang der Blattfeder in die besagte entgegengesetzte Richtung gedrückt wird,
wobei das Zugseil (9.1 ) durch besagte Kraft aus dem Vorspannelement und dadurch bedingtes Verschieben der Rolleneinheit zum freien Ende der Blattfeder vorgespannt wird.
12. Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 - 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass er ein Wege-Einstellsystem umfasst zur Abstimmung des Tilgers an die Störfrequenz in Abhängigkeit von der Position der Rolleneinheit auf der Blattfeder.
13. Schwingungstilger für rotierende Maschinen oder Anlagen nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsmasse von einem
Innenringelement (10.2) und die zu dämpfende Maschineneinheit von einem im Betrieb rotierenden Außenringelement (10.1 ) gebildet wird, wobei das Innenringelement (10.2) drei bis zwölf Vorspannelemente (5) (5.1) verteilt über den Ringumfang und das Außenringelement (10.1) ebenso viele Blattfedern (2.1 ) verteilt über den Ringumfang aufweist, und Außenringelement und Innenringelement mittels Lenkfedern (10.3) mit einander elastisch verbunden sind, und jedes Vorspannelement (5) (5.1) und jede Blattfeder (2.1) funktionell mit einer Rolleneinheit (7) in Verbindung steht.
14. Schwingungstilger nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das
Innenringelement (10.2) eine oder mehrere Schwungmassen(10.4) aufweist.
15. Schwingungstilger für rotierende Maschinen oder Anlagen nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsmasse von einem
Außenringelement (10.1) und die zu dämpfende Maschineneinheit von einem im Betrieb rotierenden Innenringelement (10.2) gebildet wird, wobei das Außenringelement (10.1) drei bis zwölf Vorspannelemente (5) (5.1) verteilt über den Ringumfang und das
Innenringelement (10.2) ebenso viele Blattfedern (2.1) verteilt über den Ringumfang aufweist, und Außenringelement und Innenringelement mittels Lenkfedern (10.3) mit einander elastisch verbunden sind, und jedes Vorspannelement (5) (5.1) und jede Blattfeder (2.1) funktionell mit einer Rolleneinheit (7) in Verbindung steht.
16. Schwingungstilger nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das
Außenringelement (10.1) eine oder mehrere Schwungmassen(10.4) aufweist.
17. Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 13 - 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolleneinheit (7) zwischen der Blattfeder (2.1) und einer ihr zugewandten Fläche einer Schwungmasse (10.4) durch die Verschiebevorrichtung (6) radial entlang der Blattfeder (1) hin und her bewegt werden kann.
18. Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 - 17, dadurch gekennzeichnet, dass er im Wesentlichen ungedämpft ist.
19. Schwingungstilger umfassend einen Schwingungstilger gemäß Anspruch 18 und einen gedämpften Schwingungstilger oder ein zusätzliches Dämpfungselement.
20. Verwendung eines Schwingungstilgers nach einem der Ansprüche 1 - 19 zur
Reduzierung oder Beseitigung von Störfrequenzen, die von rotierenden Bauteilen in einer Maschine oder Anlage oder Teilen einer Maschine oder Anlage oder im Bereich der Rotornabe, der Rotorblätter, des Getriebes, des Generators oder des Antriebsstranges einer Windkraftanlage verursacht werden.
21. Windkraftanlage umfassend einen Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 - 19.
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