DE4204128A1 - Horizontal und vertikal wirkender viskoser schwingungsdaempfer - Google Patents
Horizontal und vertikal wirkender viskoser schwingungsdaempferInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen horizontal und vertikal wirken
den viskosen Schwingungsdämpfer gemäß Oberbegriff des An
spruchs 1.
Bekannt sind ganz allgemein Schwingungsdämpfer mit einem mit
einer viskosen Flüssigkeit gefüllten zylindrischen Behälter
und einem zylindrischen oder becherförmigen Dämpferstempel.
Der Behälter wird mittels einer Bodenplatte an einem Fest
punkt angebracht, während der Dämpferstempel über eine Deck
platte mit dem zu schützenden Objekt verbunden wird. Bei Re
lativbewegungen zwischen diesen Teilen entwickelt der Dämpfer
Kräfte, die weitgehend proportional zur Geschwindigkeit die
ser Bewegung sind. Dabei wird die Bewegungsenergie innerhalb
des Dämpfungsmediums in Wärme umgesetzt, so daß eine wirksame
Dämpfung des bewegten Systems erreicht werden kann.
Die wichtigste Kenngröße dieser Dämpfer ist der Dämpfungswi
derstand W, der die Dämpferkraft F mit der Geschwindigkeit v
nach der Formel F = W * v verbindet.
Derartige Dämpfer werden in sehr vielfältiger Weise einge
setzt. Beispielsweise bei der Schwingungsisolierung im allge
meinen Maschinenbau sowie bei Erdbebenschutzsystemen.
Dämpfungskräfte werden in derartigen Schwingungsdämpfern
durch Scherung des viskosen Dämpfungsmediums zwischen zwei
benachbarten Flächen und durch Verdrängung des Dämpfungsmedi
ums erzeugt. Sie sind in erster Näherung proportional zur
Viskosität des Dämpfungsmediums.
Scherungskräfte sind proportional zur Scherfläche und umge
kehrt proportional zum Abstand zweier benachbarter Flächen.
Bei den bisher üblichen Dämpfern bestehen die Scherflächen
meist aus konzentrischen Zylindern oder Rohren mit vierecki
gem Querschnitt.
Bei einem aus WO 90/10 802 bekannten Schwingungsdämpfer der
eingangs bezeichneten Gattung sind zwischen der Gehäuseum
laufwand und dem Dämpferstempel mehrere zylindrische Rohre
konzentrisch zueinander angeordnet. Diese Rohre sind senk
recht zur Zylinderachse, d. h. horizontal frei verschiebbar
und bewirken eine Erhöhung des Dämpfungswiderstandes W gegen
über einem Dämpfer gleicher Abmessungen ohne diese Rohre.
Diese Erhöhung des Dämpfungswiderstandes wird aber nur dann
erreicht, wenn die Bewegung der zu dämpfenden Schwingung
senkrecht zur Zylinderachse erfolgt, da nämlich bei vertika
len Bewegungen nur eine begrenzte Wirkung erzielt werden
kann.
Wenn bei derartigen Dämpfern große horizontale Relativbewe
gungen auftreten, wird das viskose Dämpfungsmedium am Rand
des Dämpfergehäuses nach oben gedrückt; je nach Viskosität
des Mediums und der jeweiligen Dämpfergeometrie kann das Me
dium nur relativ langsam zurückfließen. Legt man z. B. eine
sinusförmige Anregung zugrunde, so wird mit jedem Lastzyklus
das Dämpfungsmedium weiter nach oben gedrückt, wobei sich
auch die beweglichen Rohre aufwärts bewegen. Die Wirkung des
Dämpfers nimmt dabei rasch ab.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwingungs
dämpfer der eingangs angegebenen Gattung so auszubilden, daß
bei einfacher Konstruktion eine sehr hohe und nahezu kon
stante Horizontaldämpfung und eine ebenso geartete Verti
kaldämpfung und zugleich große vertikale Bewegungswege ermög
licht sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnen
den Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird u. a. der Vorteil
erreicht, daß bei großen Horizontalbewegungen des Dämpfer
stempels die Rohre nur noch in einem konstruktiv vorgegebenen
Rahmen auf- oder abwärts bewegt werden können, da sie durch
die Ringscheiben vertikal geführt werden. Hierdurch kann auch
eine Kippbewegung der Rohre vermieden bzw. begrenzt werden.
Der Dämpfungswiderstand bei Horizontalbeanspruchung des Dämp
fers bleibt dadurch weitgehend konstant.
Bei Vertikalbewegung des Dämpferstempels wird die Dämpfungs
kraft durch zwei Mechanismen erzeugt.
Zwischen dem Dämpferstempel und dem benachbarten Rohr bzw. je
zwei benachbarten Rohren bzw. dem äußeren Rohr und der Gehäu
seumlaufwand kommt es zu Relativbewegungen, die eine Scherung
des Dämpfungsmediums zur Folge haben. Die herbei erzeugten
Kräfte sind proportional zur Viskosität des Dämpfungsmediums
und zur Geschwindigkeit der Relativbewegung. Weiterhin hängen
sie vom Abstand je zweier benachbarter Rohre ab. Außerdem
werden Dämpfungskräfte erzeugt, wenn das Dämpfungsmedium
durch das Strömungslabyrinth gedrückt wird.
Bei großen Vertikalwegen kann je nach Abstand zweier benach
barter Rohre erreicht werden, daß zunächst die inneren oder
äußeren Rohre bewegt werden oder sich das aus Dämpferstempel
und dem inneren Rohr bestehende System teleskopartig ausein
anderschiebt bzw. zusammenzieht. Durch geeignete Wahl dieser
Abstände kann praktisch jede beliebige Dämpfercharakteristik
eingestellt werden. Durch die verschachtelte Bewegung der
verschiedenen Rohre wird in jedem Fall der vertikale Arbeits
weg des Systems entscheidend vergrößert. Je nach gewünschtem
Hub kann hierzu eine beliebige Anzahl von Rohren mit jeweils
einem Strömungslabyrinth vorgesehen werden.
Im einzelnen kann eine vorteilhafte Ausgestaltung erreicht
werden, indem mindestens zwei Rohre konzentrisch und mit ra
dialem Abstand zueinander im Dämpfergehäuse angeordnet werden
und mindestens eine Ringscheibe je Rohr so angeordnet wird,
daß in dem Raum zwischen den Rohren in Axialrichtung ein
Strömungslabyrinth gebildet ist.
Zweckmäßigerweise sind die Ringscheiben in einem solchen
axialen Abstand zueinander angeordnet, daß der Dämpferstempel
und die Rohre teleskopartig auseinanderziehbar und teleskop
artig ineinanderschiebbar sind. Hierdurch werden bei gegebe
ner äußerer Baugröße große Bewegungswege bzw. bei gegebenen
Bewegungswegen eine kleine Baugröße erreicht.
Wenn eine Schwingungsbewegung nur in einer Vertikalrichtung
zu erwarten ist, können die Rohre auf der Bodenplatte aufsit
zen und auf dieser horizontal verschiebbar sein.
Wenn eine zweiseitig gerichtete Vertikalbewegung zu erwarten
ist, können die Rohre von der Bodenplatte abgehoben angeord
net werden.
Eine besonders einfache Ausführungsform besteht darin, daß
die Radialabstände zwischen jeweils zwei benachbarten Rohren
gleich groß sind.
Um eine spezifische Dämpfungscharakteristik in horizontaler
Richtung zu erreichen, können jedoch die Radialabstände zwi
schen jeweils zwei benachbarten Rohren verschieden sein.
Eine feine Einstellung der Dämpfungscharakteristik kann
schließlich dadurch erreicht werden, daß die Rohre mit radia
len und die Ringscheiben mit axialen Durchtrittsöffnungen
versehen sind.
Um die Vertikalbewegung zu begrenzen, kann ferner an der Um
laufwand des Dämpfergehäuses ein Anschlag vorgesehen sein.
Im folgenden wird die Erfindung weiter ins Detail gehend und
ausschließlich unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be
schrieben, deren einzige Figur einen Längsschnitt durch einen
Schwingungsdämpfer nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
Der Schwingungsdämpfer besteht aus einem Gehäuse 1 mit einer
Bodenplatte 2 und einer vorzugsweise zylindrischen Umlaufwand
3. In das Dämpfergehäuse ragt zentral ein Dämpferstempel 4
von oben hinein, der an einer Deckplatte 5 angebracht ist.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind im Dämpfergehäuse
zwei Rohre 6, 7 konzentrisch zueinander und mit radialem Ab
stand zueinander angeordnet, wobei diese Rohre 6, 7 auch zum
Dämpferstempel 4 konzentrisch angeordnet sind. Der Dämpfer
stempel 4 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit zwei
Ringscheiben 8 mit axialem Abstand zueinander ausgestattet.
Die Rohre 6 und 7 sind gleichfalls jeweils mit Ringscheiben
9, 10 ausgestattet, wobei die Ringscheiben 8, 9 und 10 je
weils so bemessen sind, daß sie zum Dämpferstempel 4 und/oder
den Rohren 6, 7 hin Durchtrittsschlitze 11, 12, 13 für den
Durchtritt des nicht gezeigten viskosen Dämpfungsmediums be
lassen. Diese Schlitze 11, 12 und 13 bilden zusammen mit den
Ringscheiben 8, 9, 10 in Axialrichtung mehrere Strömungslaby
rinthe, durch die eine Dämpfung bei Vertikalbewegung des
Dämpferstempels 4 bewirkt wird. Bei dem gezeigten Ausfüh
rungsbeispiel sind die Ringscheiben 8, 9 und 10 in einem sol
chen axialen Abstand zueinander angeordnet, daß der Dämp
ferstempel 4 und die Rohre 6, 7 teleskopartig auseinander ge
zogen und ineinander verschoben werden können.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Rohre 6 und 7
von der Bodenplatte 2 abgehoben dargestellt. Bei dieser An
ordnung ergibt sich die Möglichkeit, eine zweiseitig gerich
tete vertikale Schwingbewegung sehr wirksam und über einem
großen Hub zu dämpfen.
Bei Systemen, bei den erwartet werden kann, daß die vertikale
Schwingbewegung nur nach einer Seite hin verläuft, können die
Rohre 6, 7 auch auf der Bodenplatte 2 aufsitzen, wodurch dann
erreicht wird, daß der gesamte Dämpfungshub in einer Richtung
noch vergrößert ist.
Ferner können die Radialabstände zwischen jeweils zwei be
nachbarten Rohren gleich groß oder aber auch verschieden
sein, was von der gewünschten Dämpfungscharakteristik abhän
gig ist.
Auch können die Rohre 6 und 7 mit radialen Durchtrittsöffnun
gen (nicht gezeigt) ausgestattet sein, um so eine ganz spezi
fische Dämpfungscharakteristik zu realisieren.
Auch kann die Hubbewegung des Dämpfers in Vertikalrichtung
dadurch begrenzt sein, daß an der Umlaufwand 3 des Dämpferge
häuses ein Anschlag (nicht gezeigt) zur Begrenzung der Verti
kalbewegung der Rohre 6, 7 vorgesehen ist.
Im übrigen ist eine Reihe von Abänderungen und Abwandlungen
möglich. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, mehr als
nur zwei Rohre im Dämpfergehäuse anzuordnen und mit Ring
scheiben auszustatten. Auch besteht die Möglichkeit, die
Rohre mit unterschiedlicher axialer Länge auszuführen, um da
durch einen spezifischen Verlauf der Dämpfungscharakteristik
zu erreichen.
Claims (9)
1. Horizontal und vertikal wirkender viskoser Schwingungs
dämpfer, mit einem Dämpfergehäuse bestehend aus einer Boden
platte und einer vorzugsweise zylindrischen Umlaufwand, einem
Dämpferstempel sowie mit wenigstens einem im Dämpfergehäuse
bewegbaren und den Dämpferstempel mit radialem Abstand umge
benden Rohr und viskosem Dämpfungsmedium, dadurch gekenn
zeichnet, daß sowohl am Dämpferstempel (4) als auch an dem
wenigstens einen Rohr (6, 7) mindestens eine Ringscheibe (8,
9, 10) so angeordnet ist, daß im Raum zwischen dem Dämpfer
stempel (4) und dem wenigstens einen Rohr (6, 7) in axialer
Richtung ein Strömungslabyrinth gebildet ist.
2. Dämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß min
destens zwei im Durchmesser unterschiedlich große Rohre (6,
7) ineinander geschachtelt im Dämpfergehäuse (1) angeordnet
sind und mindestens eine Ringscheibe (8, 10) je Rohr (6, 7)
so angeordnet ist, daß in dem Raum zwischen den Rohren (6, 7)
in axialer Richtung ein Strömungslabyrinth gebildet ist.
3. Dämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß bei der Verwendung von mehreren Ringscheiben je Rohr (6,
7) die Ringscheiben (8, 9, 10) in einem solchen Axialabstand
zueinander angeordnet sind, daß der Dämpferstempel (4) gegen
über den Rohren (6, 7) und diese gegeneinander teleskopartig
auseinanderziehbar und ineinanderschiebbar sind.
4. Dämpfer nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß die Rohre (6, 7) auf der Boden
platte (2) aufsitzen und auf dieser horizontal verschiebbar
sind.
5. Dämpfer nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß die Rohre (6, 7) von der Boden
platte (2) abgehoben angeordnet sind.
6. Dämpfer nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß die Radialabstände zwischen jeweils
zwei benachbarten Rohren (6, 7) gleich groß sind.
7. Dämpfer nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß die Radialabstände zwischen jeweils
zwei benachbarten Rohren (6, 7) verschieden sind.
8. Dämpfer nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, da
durch gekennzeichnet, daß die Rohre (6, 7) mit radialen und
die Ringscheiben (8, 9, 10) mit axialen Durchtrittsöffnungen
versehen sind.
9. Dämpfer nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, da
durch gekennzeichnet, daß an der Umlaufwand (3) des Dämpfer
gehäuses (1) ein Anschlag zur Begrenzung der Vertikalbewegung
der Rohre (6, 7) vorgesehen ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4204128A DE4204128A1 (de) | 1992-02-12 | 1992-02-12 | Horizontal und vertikal wirkender viskoser schwingungsdaempfer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4204128A DE4204128A1 (de) | 1992-02-12 | 1992-02-12 | Horizontal und vertikal wirkender viskoser schwingungsdaempfer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4204128A1 true DE4204128A1 (de) | 1993-08-19 |
Family
ID=6451520
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4204128A Withdrawn DE4204128A1 (de) | 1992-02-12 | 1992-02-12 | Horizontal und vertikal wirkender viskoser schwingungsdaempfer |
Country Status (1)
Country | Link |
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