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Schwingungstilger Die Erfindung betrifft einen Schwingungstilger für
Schwingungen, wie sie an mechanischen schwingfähigen Gebilden, z.B. Beder-Masse-Systemen
in stb'render Weise auftreten. Es sind Schwingungstilger bekannt, die im wesentlichen
aus kraftschlüssig, insbesondere mittels Federn mit dem schwingenden System verbundenen
Massen bestehen, wobei Masse und Federkraft so gewählt sind, daß eine Phasenverschiebung
der Schwingungen des schwingungstilgenden Feder-Masse-Systems gegenüber den zu tilgenden
Schwingungen des Bezugssystems auftritt, die im optimalen Fall zur weitgehenden
Dämpfung bzw. Tilgung der Störschwingung führt.
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Ein anderes Prinzip der Schwingungstilgung beruht auf der Verdrängung
von Flüssigkeit von einem in ein anderen Raum durch Drosselstellen. Derartige bekannte
Schwingungstilger sind Jedoch relativ aufwendig im Aufbau, in ihrer Wirksamkeit
von Umgebungseinflüssen, insbesondere der Temperatur abhängig, und nicht ohne Rückwirkung
auf das schwingende System. Insbesondere zur Schwingungstilgung bei den relativ
kleinen Baueleme:aten der pneumatischen Technik, wie Feindruckgebern, Verstärkern,
ltompensationsmeßwerken, die selbsterregte schwingfähige Gebilde darstellen, tritt
die Forderung auf, einen Schwingungstilger möglichst kleiner Abmessung und möglichst
einfachen Aufbaus zu schaffen, dessen Rückwirkungen auf das schwingende System vernachlAssigbar
und der in seiner Wirkung von den Umwelteinfltlssen weitgehend anabhkagig ist.
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Ein Schwingungstilger, der die obengenannten Forderungen erfüllt,
wird gemäß der Erfindung dargestellt durch einen magnetisch an das schwingende System
gefesselten Körper
als Masse, deren Relativbewegung mit Hilfe der
YerdrSaç gung eines Fluids im Luftspalt dämpfbaristQ Durch die Verwendung der magnetischenfesselung
werden die bisher üblichen Federn mit ihren nichtlinearen Kennlinienund Aufhängungsproblemenvermieden.
Wird zur magnetischen Fesselung ein mit dem schwingenden System fest verbunde ner
Permanentmagnet und als magnetisch gefesselter Korper vorzugsweise eine Kugel aus
ferromagnetischem Naterial verwendet, so stellt dies eine besonders einfache Anordnung
eines Schwingungstilgers dar, der in allen Lagen verwendbar ist. Anstelle der Kugel
kann im 3edarfsfallbei spielsweise bei größerer linearer Erstreckung des schwin-
-genden Systems auch ein Zylinder oder ein anderes, rotationssymmetrisches Gebilde
treten0 Zur Erläuterung der Erfindungsind ein den Figuren 1 und 2 zwei Ausführungsbeispiele
schematisch dargestellt und im folgenden beschriebenO Figur 1: An einem Teil 1 des
schwingenden Systems dessen Störschwingung, deren Richtung der rechts gezeichnete
Doppelpfeil andeutet, beseitigt werdensoll, ist der Schwingungstilger 2 mit Hilfe
der Verbindungsstücke 3 befestigt.
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Der Schwingungstilger 2 besteht aus einem permanentmagnetischen Ring
4, dessen magnetische Achse in Schwingungsrichtung ausgerichtet ist. Innerhalb des
permanentmagnetischen Rings 4 befindet sich eine Kugel 5 aus Stahl, die dort magnetisch
in der Schwebe gehalten wird-. Der Durchmesser der Kugel 5 ist wenig kleiner als
der Innendurchmesser des permanentmagnetischen Rings 4, es bildet sich so ein Luftspalt
6 zwischen den beiden Teilen 4 und 5. Die Masse der Kugel 5 und die Stärke der magnetischen
Fesselung mittels des permanentmagnetischen Rings 4 ist so gewählt, daB~bei der
Erregung des Schwingungstilgersystems über Teil 1 des schwingenden Systems, dessen
Störschwingung zu tilgen ist, infolge der Massenträgheit der Kugel 5 eine Schwingung
entsteht, die etwa von gleicher Frequenz
wie die Störschwingung;
Jedoch im optimalen Fall um 1800 phasenverschoben ist. Die Störschwingung wird stark
gedämpft oder gänzlich getilgt. Zur besseren knpassungsmöglichkeit der Eigenfrequenz
des Schwingungstilgers 2 an die der Störschwingung ist darüberhinaus vorgesehen,
daß durch die Relativbewegung der Kugel 5 im Magnetfeld des permanentinagnetischenRings
4 bei Anregung durch Teil 1 des schwingenden Systems ein im Luftspalt 6 befindliches
Fluid verdrängt wird. Das im Luftspalt 6 befindliche Fluid kann gasförmig, im einfachsten
Falle Luft, sein, oder eine Flüssigkeit entsprechend zu wählender Viskosität, beispielsweise
Öl. Das Fluid bewirkt gleichzeitig eine Dämpfung der Relativbewegung der Kugel 5.
Das Fluid ist in dem aus zwei kugelkalottenförmigen Teilen bestehenden Kugel 5 und
permanentmagnetischen Ring 4 umschließenden Behälter 7 eingeschlossen.
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Figur 2: Hier ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
An dem Teil 1 des schwingenden Systems ist der Schwingungstilger 2 befestigt. Die
Störschwingung ist, wie auch in Figur 1, in Richtung des Doppelpfeils angenommen.
Der mit dem Teil 1 fest verbundene Permanentmagnet ist als eine Art Topfmagnet 8
ausgeführt und besteht aus dem linear magnetisierten Magnetkern 9 und einem topfförmigen
Polschuh 10, der bewirkt, daß die Pole des Magneten 8 sich in einer Ebene 11 befinden.
Diese Ebene 11 ist vorzugsweise senkrecht zur Schwingungsebene des Teils 1 angeordnet.
Um eine plane Fläche in der Ebene 11 zu erhalten, sind die Zwischenräume zwischen
Magnetkern 9 und Polschuh 10 mit paramagnetischem Material 12 ausgefüllt. Als die
magnetisch gefesselte Masse des Schwingungstilgers 2 ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel
eine Kugel 5 aus Stahl vorgesehen, die der Polebene 11 in der Gegend der höchsten
Feldliniendichte anliegt. Der zwischen der Polebene 11 und einem Teil der Oberfläche
der Kugel 5 gebildete keilringförmige Luftspalt 6' kann, um eine oben beschriebeneDämpfung
der
Relativbewegung der Kugel 5 und eine Anpassung an die Frequenzforderungen zu erreichen,
mit einer Dämpfungaflüssigkeit 13 als Fluid gefüllt sein. Bei dieser Ausführungsart
ist eine Dämpfungsflüssigkeit 13 mit höherer Viskosität und hoher Adhäsion zu wählen,
um ein Ablaufen des Fluids zu vermeiden. Es können auch thixotrope Fluide verwendet
werden. Als besonders vorteilhaft hat sich hier eine Dämpfungsflüssigkeit 13 erwiesen,
die in feinster Form dispergiertes Eisen enthält und die sich im Magnetfeld nicht
entmischt. Diese Eisendispersion ist auch bei der Anordnung nach Figur 1 mit Vorteil
verwendbar, weil sie im Luftspalt 6 magnetisch gehalten wird, so daß ein dichtes
Gehäuse 7 überflüssig ist und der Buftspalt 6 größer gewählt werden kann. Um bei
dem Beispiel nach Figur 2 ein Abstreifen der Kugel 5 zu verhindern, ist der Schwingungstilger
2 mit einem leichten Gehäuse 14, beispielsweise aus Drahtgeflecht versehen.
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Bei der Wahl eines Fluids für die Dämpfung bei allen Ausführungsarten
ist zu beachten, daß seine Viskosität möglichst von Umgebungseinflüssen, insbesondere
Temperatur, unabhängig ist, da sonst Änderungen der Tilgungswirkung des Schwingungstilgers
auftreten können.
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6 Patentansprüche 2 Figuren