DE1284173B

DE1284173B - Rohr mit im Rohrinneren angeordnetem Daempfungselement

Info

Publication number: DE1284173B
Application number: DEL53823A
Authority: DE
Inventors: Thorn Richard Paul
Original assignee: Lord Corp
Current assignee: Lord Corp
Priority date: 1965-06-16
Filing date: 1966-06-10
Publication date: 1968-11-28
Also published as: GB1078583A; US3314502A

Description

Die Erfindung betrifft ein Rohr mit mindestens einem im Rohrinneren angeordneten, an der Rohrinnenwand befestigten schwingungsdämpfenden Element. Eine solche Anordnung ist aus der deutschen Auslegeschrift 1072 018 bekannt. Dabei werden die Schwingungen des rohrförmigen Teils durch im Rohrinneren angeordnete Dämpfungselemente gedämpft, die als hydraulische Schwingungsdämpfer ausgebildet sind. Diese bekannte Anordnung ist sehr aufwendig gestaltet, und sie benötigt eine eigene Trägheitsmasse, der gegenüber die Bewegungen des Rohres gedämpft werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die bekannte Anordnung einfacher zu gestalten und die Trägheitsmasse einzusparen.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß als Dämpfungselement eine in Schichtbauweise ausgebildete Scheibe mit mindestens zwei starren Schichten aus tragendem Material und dazwischenliegenden dämpfenden Schichten aus viskoelastischem Material verwendet wird und daß das Dämpfungselement schrägwinklig zur Rohrachse angeordnet und mit seinen beiden entgegengesetzten Enden an der Innenwand des Rohres befestigt ist.
Die Dämpfungselemente sind also unmittelbar mit dem zu dämpfenden Rohr selbst verbunden. Die Dämpfung erfolgt durch Verscherung der Dämpfungselemente. Dadurch werden die beim Schwingen gegeneinander beweglichen Teile des Rohres unmittelbar gedämpft. Diese Anordnung ist wesentlich einfacher und billiger als die bekannte, denn es ist keine besondere Trägheitsmasse erforderlich, und die Dämpfungselemente lassen sich auch in Großserienfertigung einfach in das Rohr einbauen.
Aus der britischen Patentschrift 890 249 und der USA.-Patentschrift 3 159 249 sind zwar Dämpfungselemente mit mindestens zwei starren Schichten aus tragendem Material und dazwischenliegenden dämpfenden Schichten aus viskoelastischem Material bekannt. Dort ist aber nicht eine Anwendung solcher Dämpfungselemente bei Rohren offenbart. Die Erfindung lehrt demgegenüber eine ganz bestimmte Anordnung der bekannten Dämpfungselemente innerhalb eines Rohres.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Rohr mit mehreren Dämpfungselementen; F i g. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig.1; F i g. 3 zeigt schematisch andere Ausführungsformen des Dämpfungselements; und F i g. 4 zeigt im Längsschnitt eine Art des Einbaus der Dämpfungselemente.
Dem Rohr 1 sind mehrschichtige Dämpfungselemente 2, 3 und 4 zugeordnet. Jedes dieser Dämpfungselemente besteht aus zwei oder mehr elliptischen oder anderen, nichtkreisförmigen Scheiben 5 aus tragendem Material und Schichten 6 aus viskoelastischem Material, die zwischen einander benachbarten Scheiben aus tragendem Material angeordnet und mit ihnen verbunden sind. Das tragende Material hat einen hohen Elastizitätsmodul und einen niedrigen Verlustfaktor bzw. eine niedrige innere Reibung oder Hysterese. Das viskoelastische Material zeichnet sich i durch einen niedrigen Elastizitätsmodul und einen hohen inneren Hysterese- oder Verlustfaktor aus. Der Elastizitätsmodul des viskoelastischen Materials ist beispielsweise um mindestens eine Zehnerpotenz kleiner als der Elastizitätsmodul des tragenden Materials. Der Verlustfaktor des viskoelastischen Materials ist beispielsweise um mindestens eine Zehnerpotenz höher als der Verlustfaktor des tragenden Materials.
Jeder der Schichtkörper 2, 3, 4 erstreckt sich quer zur Achse des Rohrs. Die Hauptachse der Scheiben 5 steht unter einem spitzen Winkel zu der Achse des Rohrs. Einander entgegengesetzte Ränder 7, 8 der Scheiben sind in die Bohrung des Rohrs eingekeilt oder auf andere Weise an dem Rohr befestigt. Zur Verbindung zwischen den Scheiben 5 und der Innenwandung des Rohrs kann viskoelastisches Material 9 verwendet werden, wie in F i g. 1 rechts gezeigt ist. Man kann auch Klebstoffe verwenden. Die Befestigung kann auf jede beliebige Weise erfolgen, sofern die einander entgegengesetzten Ränder der tragenden Scheiben 5 an den benachbarten Innenflächen des Rohrs so befestigt werden, daß bei einem Biegen des Rohrs eine Verschiebung oder eine Scherung zwischen einander benachbarten tragenden Scheiben erfolgt, so daß das viskoelastische Material beansprucht und eine Dämpfung bewirkt wird. Da die Dämpfungselemente in der Bohrung des Rohrs angeordnet sind, sind sie vollständig eingeschlossen und stören nicht.
F i g. 3 zeigt schematisch zwei Formen der Dämpfungselemente. Dabei ist mit 10 die Bohrung eines Rohrs bezeichnet, mit 11 ein elliptisches Dämpfungselement und mit 12 ein rechteckiges Dämpfungselement, die beide quer in der Bohrung des Rohrs eingekeilt sind. Da zur Verankerung der Elemente nur deren mit der Innenwandung des Rohrs in Verbindung stehende Enden dienen, können die zwischen diesen Enden angeordneten Teile eine andere als die in F i g. 3 gezeigte Form haben. Nach F i g. 3 liegen die Hauptachsen 13 der Dämpfungselemente parallel zueinander. Die Elemente können aber auch so angeordnet sein, daß ihre Hauptachsen windschief zueinander liegen oder die Neigungswinkel der Elemente verschieden sind. Bei Verwendung mehrerer Elemente in einem Rohr kann jedes Element eine andere Orientierung haben. Die Verteilung der Dämpfungselemente über die Länge des Rohrs ist von den zu dämpfenden Schwingungen abhängig. In Bereichen, in denen starke Schwingungen zu erwarten sind, können die Dämpfungselemente in kleinen Abständen voneinander angeordnet sein. In anderen Bereichen, in denen schwächere Schwingungen erwartet werden, können die Dämpfungselemente in größeren Abständen voneinander angeordnet sein.
F i g. 4 veranschaulicht den Einbau mehrerer Dämpfungselemente in die Bohrung eines Rohrs 14. Diese Elemente haben zentrale Löcher 15, die ein Einfädeln der Elemente mit Hilfe eines biegsamen Seils oder eines anderen Zuggliedes 16 gestatten. Das eine Ende des Seils wird am einen Ende des Rohrs 14 mit einer Endkappe 17 verbunden. Wenn auf das Seil 16 kein Zug ausgeübt wird, liegen die Dämpfungselemente relativ flach am unteren Ende oder auf der Unterseite des Rohrs. Wenn man in das Rohr eine Stange 18 einführt, wird ein Widerlager 19 geschaffen, so daß beim Ausüben eines Zuges auf das Seil 16 das Dämpfungselement 20 aus der relativ flachen Stellung, in der es in F i g. 4 mit ausgezogenen Linien gezeigt ist, in die Stellung bewegt wird, in der es strichliert bei 21 angedeutet ist. In dieser Stellung 21 ist das Dämpfungselement in der Bohrung des Rohrs unter einem Winkel quer eingekeilt und bewirkt eine Dämpfung des Rohrs durch die Scherung zwischen den Scheiben 22, 23 aus tragendem Material und der mit den Scheiben 22 und 23 verbundenen Zwischenschicht 24 aus viskoelastischem Material. Nach dem Erreichen der eingekeilten Stellung können die Scheiben mit Hilfe eines Klebstoffs befestigt werden, der vorher auf die Ränder der Dämpfungselemente 20 aufgetragen worden ist, oder die Dämpfungselemente können durch den Zug des Seils 16 in der Bohrung des Rohrs 14 eingekeilt gehalten werden. Die weiteren Dämpfungselemente 25 können ebenfalls im Rohr verankert werden, indem die Stange 18 zurückgezogen wird, bis sich deren Schulter 19 an dem aufzurichtenden Dämpfungselement vorbei bewegt hat. Wenn diese Stellung erreicht ist, bewirkt ein Zug an dem Seil 16 ein Aufrichten jenes Dämpfungselements, das an der Schulter 19 angreift.
Zum Schluß des Zusammensetzvorganges kann das freie Ende des Seils 16 an einer anderen Endkappe befestigt werden, die der ersten Endkappe 17 ähnelt und so festgelegt werden kann, daß damit das Seil straffgehalten wird.

Claims

Patentansprüche: 1. Rohr mit mindestens einem im Rohrinneren angeordneten, an der Rohrinnenwand befestigten schwingungsdämpfenden Element, d a d u r c h gekennzeichnet, daß als Dämpfungselement eine in Schichtbauweise ausgebildete Scheibe (2 bis 4, 11, 12, 20, 25) mit mindestens zwei starren Schichten (5, 22, 23) aus tragendem Material und dazwischenliegenden dämpfenden Schichten (6, 24) aus viskoelastischem Material verwendet wird und daß das Dämpfungselement schrägwinklig zur Rohrachse angeordnet und mit seinen beiden entgegengesetzten Enden an der Innenwand des Rohres (1, 10, 14) befestigt ist.
2. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Dämpfungselemente (2 bis 4, 11, 12, 20, 25) mit Längsabstand voneinander angeordnet sind.
3. Rohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungselemente (2 bis 4, 11, 12, 20, 25) gegeneinander um die Rohrachse verdreht angeordnet sind.
4. Rohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungselemente (2 bis 4, 11, 12, 20, 25) unterschiedliche Winkel mit der Rohrachse einschließen.
5. Rohr nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (2 bis 4,11,12, 20, 25) in der Bohrung des Rohrs (1, 10, 14) verkeilt ist.
6. Rohr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (2 bis 4, 11, 12, 20, 25) mit einem Zugglied (16) zum Verkeilen in der Bohrung des Rohrs (1, 10, 14) versehen ist.
7. Rohr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das in Rohrlängsrichtung wirkende Zugglied (16) durch Löcher (15) in sämtlichen Dämpfungselementen (2 bis 4, 11, 12, 20, 25) hindurchgeführt ist und bei Zugbeanspruchung wirksame Verbindungen mit den Dämpfungselementen aufweist. B. Rohr nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (4) an der Innenwand des Rohrs (1) angeklebt, insbesondere mittels viskoelastischen Materials befestigt ist.