DE9300923U1

DE9300923U1 - Elastische Ventilatoraufstellung: Ringisolator Aufstellung

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Publication number: DE9300923U1
Application number: DE9300923U
Authority: DE
Original assignee: Witt & Sohn & Co 2080 Pinneberg De GmbH
Current assignee: Witt & Sohn & Co 2080 Pinneberg De GmbH
Priority date: 1993-01-23
Filing date: 1993-01-23
Publication date: 1993-04-15
Anticipated expiration: 2003-01-24

Description

BESCHREIBUNG

ELASTISCHE VENTILATORAUFSTELLUNG: RINGISOLATOR AUFSTELLUNG

Zweck der elastischen Ventilatoraufstelluna:

Die Erfindung definiert eine neue Art der elastischen Aufstellung von Ventilatoren auf Schiffen, im folgenden Ringisolator Aufstellungsart genannt. Diese neue Art der Aufstellung gibt einen definierten Isolationsgrad gegenüber Schwingungen, wobei die Ringpuffer auch bei kräftigen Schiffsbewegungen und Schräglagen nie auf Zug belastet werden. Die erfindungsgemäße Ausführung ist einfacher zu montieren und demontieren und ist außerdem billiger herzustellen als die herkömmliche Art Ventilatoren aufzustellen.

Stand der Technik

Um eine Übertragung von Schwingungen und Körperschall vom Ventilator auf den Schiffskörper zu minimieren, müssen insbesondere die großen Axial-Ventilatoren elastisch gelagert werden. Gleichzeitig muß die Luftdichtigkeit der Verbindung zwischen dem Ventilator und den Anschluß-Ventilationsschächten gewährleistet sein.

Bisher hat man dies mit zwei unterschiedlichen Anordnungen erreicht.

Die klassische Ausführung besteht aus elastischen Stutzen (4) und Schwingungsdämpfern (2), im folgenden klassische Aufstellungsart genannt (Zeichnung 1). Die Schaffung der Unterstützungskonsolen für die Montagepratzen (3) bereitet häufig Probleme. In einer Weiterentwicklung wurde der elastische Stutzen (4) durch einen kräftigen selbsttragenden Gummiring/Flansch (6) ersetzt, der nicht mehr geschraubt werden mußte, im folgenden herkömmliche Aufstellungsart genannt (Zeichnung 2). Parallel dazu wurden Schwingungsdämpfer (8) angebracht.

Dies wurde gemacht, da der Zugang zum elastischen Stutzen (4) wegen der vielen umgebenden Schwingungsdämpfer (2) zu schwierig war.

Dafür mußte man bei der herkömmlichen Aufstellungsart die Anschlußenden des Ventilators und des Deckstutzens verbreitern durch (nicht DIN-gemäße)

zurückgesetzte Anschweißflansche (9). Zwischen den Flanschen hat man dann den relativ kräftigen Gummiring/Flansch (6) angebracht und die Schwingungsdämpfer (8) (siehe Einzelheit X, Zeichnung 2). Das Ventilatorgewicht wird dabei zu einem wesentlichen Teil durch den steifen Gummiring/Flansch (6) und zum Teil von den Schwingungsdämpfern (8) getragen werden.

Kritik am Stand der Technik

Sowohl die klassischen als auch die herkömmlichen Aufstellungsarten haben einige Probleme:

a) Geringe Schwingungsisolation

Bei der Auslegung von Schwingungsdämpfern achtet man darauf, daß das Abstimmungsverhältnis zwischen Erregerfrequenz und der Eigenfrequenz größer als V2 i^st> wobei man meistens Werte um 2,5 anstrebt (siehe Anlage 1).

Bei der nachträglichen Durchrechnung ausgeführter Systeme herkömmlicher Aufstellungsart zeigt es sich, daß das Frequenzverhältnis &lgr; meist unter /₂ lag. Ursache hierfür war die große Querschnittsfläche des Gummiringes/Flansches (6), die selbst bei Material mit geringen Shorehärten zu große Steifigkeit ergibt.

Dieses erhöht den Schwingungs- und Schallpegel im Schiff bei gleichzeitiger Erhöhung der dynamischen Belastung im Ventilator. Das heißt, die gewünschte Schwingungsisolierung wurde gar nicht erreicht, sondern man hat größere Schwingungsübertragungen gehabt als eine feste Montage ergeben hätte. Der resultierende Körperschall wurde als unvermeidlich angesehen, da ja bereits Schwingungsdämpfer vorhanden waren.

b) Zugbelastungen nicht berücksichtigt

Es ist von den Zeichnungen 1 oder 2 leicht ersichtlich, daß bei diesen Aufstellungsarten bei Schlagseite, größer als der Kippwinkel &agr; durch den Schwerpunkt (5, 11) ein Teil der Schwingungsdämpfer (2, 8) auf Zug belastet wird, wofür sie normalerweise nicht ausgelegt sind. Die Gefahr hierfür wird besonders groß, wenn der Schwerpunkt (5, 11) hoch liegt, durch lange Schächte, evtl. mit Aufbauten wie Filter, Schalldämpfer oder Brandschutzklappen. Auch bei dynamischen Schiffsbewegungen, ohne wesentliche Schlagseite, können Zugkräfte auf die Schwingungsdämpfer (2, 8) auftreten und diese zerstören. Mit dem Auftreten solcher Kräfte muß man auf Seeschiffen auf Grund des Rollens und Stampfens im Seegang immer rechnen.

c) Teuere Herstellung

Die Konstruktionen sind aufwendig in der Fertigung und Montage. Bei der herkömmlichen Aufstellungsart müssen außerdem extra breite, nicht der DIN entsprechende Sonderflansche (9) gefertigt werden und zurückgesetzt auf den beiden Schächten (7, 10) angeschweißt werden.

Die Schachtlängen und Einbauhöhen werden bei' beiden Aufstellungen relativ groß, um für die Komponenten Platz zu schaffen, wobei auf einem Schiff immer sehr große Platzrestriktionen vorhanden sind.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die vorstehend genannten Nachteile bei der elastischen Aufstellung von Ventilatoren zu beseitigen. Es soll also eine Aufstellungsart gefunden werden, die sowohl das Kanal innere zur Umgebung abdichtet als auch eine definierte Schwingungsisolation aufweist, ohne daß die Schwingungsdämpfer Zugbelastungen ausgesetzt werden. Dabei soll auf Standardkomponenten zurückgegriffen werden, bzw. Schächte mit gewalzten Flanschen, die billiger und weniger spaltkorrosionsanfällig sind als die angeschweißten Sonderflansche.

Lösung

Statt der beiden zurückgesetzten Flanschen mit Überbreite wird sowohl der Ventilationskanal unter dem Ventilator, wie auch der Schacht (12) mit normalen DIN-Flanschen (21, 22) versehen, z. B. gemäß DIN 82 330 R2 (siehe Zeichnung 3). Zwischen den beiden Flanschen werden ein oder mehrere runde oder eckige Gummiringe als Ringisolator (14) gelegt, die einen definierten Isolationsgrad ergeben. Der innere Isolierring wird durch einen kleinen Kragen (16) daran gehindert, in den Schacht (12, 17) gedrückt zu werden. Eventuell vorhandene äußere Isolierringe können nicht entweichen, weil sie nach außen durch den Durchmesser und nach innen durch die Bolzen (18) begrenzt sind. Die beiden Flansche werden durch eine Anzahl von Gummi klötzen/Ringpuffern (13) verbunden, die nur auf Druck belastet werden, wofür sie ausgelegt und geeignet sind. Diese nehmen die dynamischen und eventuellen Schlagseitenkräfte auf und brauchen nur auf z. B. bei stehender Aufstellung ca. ein Drittel der Ventilatormasse ausgelegt werden. Bei hängender Aufstellung muß mit einem Sicherheitsfaktor von 1,5 bis 2 gerechnet werden.

Die Vorspannung der Ringpufferbolzen (18) wird durch kleine Distanzbuchsen/Hülsen (15) um die Bolzen (18) herum vorgegeben.

Es ist relativ einfach bei der Ringisolator Aufstellung, die statische Deformation zu errechnen, die notwendig ist, um eine gute Schwingungsisolation zu gewährleisten, in Abhängigkeit von der Erregerfrequenz. Die Vorspannung der Isolierringe durch die Ringpuffer muß bei der Dimensionierung natürlich beachtet werden.

Ausführunasbeispiel

Die Zeichnung 4 zeigt ein Beispiel für die Ringisolator Aufstellungsart. Man sieht die beiden Schächte mit den dazugehörigen DIN Flanschen, dem inneren Begrenzungskragen, zwei Isolierringe und einen Ringpuffer mit ihrem Verbindungsbolzen und Distanzhülse.

Die dargestellte und beschriebene Ausführung ist nur ein Beispiel zur Illustration der Erfindung.

Erzielbare Vorteile

Gegenüber den klassischen und herkömmlichen Aufstellungen hat die Ringisolator Aufstellung eine Reihe von Vorteilen:

a) Definierte und damit optimierbare Schwingungsisolation

Die Federwirkung der Isolierringe (14) ist eindeutig definierbar. Wenn runde Ringe oder z. B. dreikantige verwendet werden, haben sie auf Grund ihrer Form außerdem eine progressiv steigende Federwirkung, weil bei steigender Belastung auch die Querschnittsfläche und damit die Steifigkeit zunimmt. Durch Wahl eines geeigneten Ringdurchmessers mit passender Shorehärte kann dann eine optimale, auf den Ventilator mit eventuellen Aufbauten abgestimmte Schwingungsisolation erreicht werden.

b) Sicherheit gegen dynamische Belastungen

Die Gummiklötze/Ringpuffer (13) nehmen u. a. Kräfte aus dynamischen Schiffsbewegungen auf.

c) Billigere Ausführung

Die Ringisolator Aufstellungsart ist billiger. Es können DIN-Flansche (21, 22) verwendet werden, statt aufwendigere Sonderflansche. Statt mit zurückgesetzten Flanschen (9), wie bei der herkömmlichen Aufstellungsart zu arbeiten, können am Schachtende angewalzte Flansche verwendet werden, die billiger sind, weil kein Schweißen anfällt.

Ein positiver Nebenaspekt ist, daß bei angewalzten Flanschen keine Korrosionsspalten zwischen Flanschen (21) und Schacht (12) auftreten können, welche auf Grund der sehr korrosiven Seewasseratmosphäre auf Schiffen

vermieden werden sollte.

Außerdem werden in den meisten Fällen die Kombination Isolierring (14) mit Ringpuffern (13) billiger sein als elastische Verbindungen (4) kombiniert mit Schwingungsdämpfern (2) bei der klassischen Aufstellungsart oder Gummi isolierung (6) kombiniert mit Schwingungsdämpfern (8) wie bei der herkömmlichen Aufstellungsart.

Endlich ist sowohl die Montage als auch eine eventuelle spätere Demontage/Montage sehr einfach durchzuführen.

Anwendungsbereich

Der Ursprung der Erfindung liegt im Schiffbaubereich. Die Anwendbarkeit ist jedoch nicht auf den Schiffbaubereich beschränkt. Die Erfindung ist ebenfalls bei landbasierten Anlagen mit Vorteil anwendbar.

Pinneberg, 04.02.1993
K. C. Witt/cb

Anlage 1
Auslegung von Schwingungsdämpfern

Grundlagen

Durch die Schwingungsisolierung soll die Übertragung stoßartiger oder periodischer Störkräfte wesentlich vermindert werden. Nach Einbau von Schwingungsdämpfern wird eine Dämmung der von der Maschine (Ventilator) erzeugten Störkräfte erfolgen, so daß die in das Fundament einfließende Restkraft geringer wird.

Für ein Schwingungssystem, wie es üblicherweise von uns ausgeführt wird, gilt nachstehende Resonanzkurve.

nerr

D -- O₁OiJ D · O₁Oi*

D-0,05 D* fl^OT-

ne

Erregerfrequenz Ventilatordrehzahl	[¹	/min j
Ei genfre quenz		/min J
Ab8timmungsverhältnis Frequenzverhältnis		nerr
Isoliergrad		ne

&igr; Y7 2 3

frtqutnirtrhällnis

Werte zwischen Null undYJ annimmt, tritt keine Isolierwirkung ein, es ist sogar eine Verstärkung der Störkräfte zu erwarten, so daß sich der Zustand gegenüber einer festen Aufstellung verschlechtert. Je höher ^ wird, desto besser ist
der Isoliergrad. Es ist also ein möglichst großer Wert anzustreben. Entsprechend steigt allerdings auch der Aufwand.

Bei unseren Auslegungen sind folgende Werte zu beachten:
^ = 2 anstreben, jedoch •* 1,7 > dementsprechend
*) = 66 % " , ⁿ > 50#

Die Eigenfrequenz hängt von der Konstruktion und dem Gummi der Schwingungsdampfer ab, sie ist den Diagrammen der Hersteller zu entnehmen. Ist diese nicht angegeben, so kann sie mit genügender Genauigkeit für Gummi selbst bestimmt werden: (Ausnahme

Cupmount, da das Gummi vorgespannt ist)

ne =

P = Belastung des Schwingungsdämpfers fkpj
C = Federkonstante T kp/l

f = Federweg (stat. Einfederung) [cm]

Wuppermanstr. 6-10 ZOöQPinncbtrg

Hr

Blatt 1 ron 5

Claims

SCHUTZANSPRUCHE

1. Elastische Ringisolator Aufstellung von einem Axial-Ventilator, wobei der Ventilator auf runde oder eckige Gummiringe gelagert ist, gekennzeichnet dadurch,

daß sowohl der Ventilatorschacht (12) und der Kanalanschluß (17) angeschweißte, gemäß DIN Reihe 82330 R2 Flansche hat.

daß zwischen den Flanschen (21, 22) ein runder Gummi (14) gelegt wird, der die Shoreharte und Dichte abstimmt auf den jeweils notwendigen Isoliergrad und Körperschall dämmwert hat.

daß die beiden Flansche (21, 22) durch eine Anzahl von Gummiklötzen (13) mit handfest gespannten Bolzen (18) verbunden werden, die nur auf Druck belastet werden.

2. Aufstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Ventilatorflansche (21) gemäß DIN 24 154 T2 oder nach Kundenwunsch oder Herstellerstandard ausgeführt werden.

3. Aufstellung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

daß für die Flanschlöcher passende Ringpuffer verwendet werden.

4. Aufstellung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Ventilatorflansche (21) angewalzt statt angeschweißt werden.

5. Aufstellung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet,

daß ein eckiger statt eines runden Gummiringes (14) verwendet wird, die Shoreharte und das jeweilige Breite/Dickenverhältnis abgestimmt auf den jeweils notwendigen Isoliergrad und Körperschall dämmwert.

6. Aufstellung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet,

daß mehrere Gummiringe (14) nebeneinander verwendet werden.

7. Aufstellung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet,

daß der innere Isolierring durch einen kleinen Kragen (16)gehindert wird in den Schacht gedrückt zu werden.

8. Aufstellung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet,

daß die Vorspannung der Ringpufferbolzen (18) durch kleine Distanzbuchsen/hülsen (15) um die Bolzen (18) herum vorgegeben wird.

9. Aufstellung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet,

daß statt eines Axialventilators ein Radialventilator schwingungsisoliert wird, indem zwischen dem Radi al ventilatorfundament und einem Gegenfundament eine Ringisolation gelegt wird.

daß abgestimmt auf die an verschiedenen Belastungspunkten jeweils ein oder mehrere Gummiringe gelegt werden, so daß der notwendige Isoliergrad und Körperschall dämmwert erreicht wird.

10. Aufstellung nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet,

daß verschiedene Gummiringe mit gleicher Shorehärte aber unterschiedlicher Geometrie verwendet werden.

11. Aufstellung nach einem der Ansprüche 9 bis 10 dadurch gekennzeichnet,

daß verschiedene Gummiringe mit unterschiedlicher Shorehärte verwendet werden.

Pinneberg, 04.02.1993
K. C. Witt/cb