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Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer für schwingungsempfindliche Bauwerke, wie z. B. Türme, Maste oder Brücken, nach dem System eines Zweimassenschwingers, insbesondere mit einstellbarer Dämpfung, bei dem eine Zusatzmasse im Inneren und/oder an der Aussenseite des Bauwerkes relativ zum Bauwerk schwingbar gelagert ist, und zwischen dem Bauwerk und der Zusatzmasse ein oder mehrere Dämpfungseinrichtungen vorgesehen sind.
Es ist bekannt, Schwingungen von Bauwerken nach dem System eines Zweimassenschwingers zu dämpfen (DE-PS Nr. 1027388). Bei stabartigen schlanken Bauwerken (Türmen, Masten, Kaminen) kann der Angriff des Schwingungserregers (Wind) aus allen Richtungen erfolgen und ist die
Zusatzmasse für die zweite Masse konstruktiv beschränkt. Ähnliches gilt für Brücken, wo sowohl der Windangriff als auch die Verkehrsbelastung zu Schwingungen führt, die in unterschiedliche
Richtungen weisen. Um zu befriedigenden Dämpfungseigenschaften zu gelagen, wurden gedämpfte
Zweimassenschwinger mit definierter Dämpfung (DE-AS 1559243 und DE-OS 3215428) entwickelt.
Um die erforderliche definierte, temperaturunabhängige Dämpfungskraft sicherzustellen, wurde bei hydraulischen Dämpfungsgliedern eine Beheizung des Hydraulikmediums eingebaut. Das Beheizen des Öldämpfers benötigt nicht nur ständige Fremdenergie, sondern auch bei Stromausfall eine
Notfallreserve und ist daher in der Handhabung sehr aufwendig. Dämpfer mit Reibgewichten bringen wieder unter anderem Probleme mit dem schmierenden Abrieb, so dass auch hier eine definierte Dämpfungseigenschaft schwer sichergestellt werden kann.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, einen wartungsfreien Schwingungsdämpfer zu finden, der keine Fremdenergie benötigt und auch sein Arbeitsmittel aus seiner Umgebung entnimmt. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung einen oder mehrere pneumatische Dämpfungszylinder umfasst, die im Raum zwischen Bauwerk und Zusatzmasse des sekundären Schwingers, insbesondere eines Pendels, angeordnet sind. Insbesondere sind die Dämpfungszylinder als Gummibalg ausgebildet, deren luftgefüllter Innenraum mit der freien
Atmosphäre durch eine Drosselstelle verbunden ist. Vorzugsweise ist die Dämpfungskraft durch
Vergrössern bzw. Verkleinern der Drosselstelle einstellbar ausgebildet und gegebenenfalls geschwin- digkeitsabhängig progressiv.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung wird darin gesehen, dass durch eine billige Konstruktion, die sogar der Serienproduktion entnommen werden kann, eine temperaturempfindliche Dämpfungseinrichtung geschaffen wurde, deren Wartungsanforderung auf das Auswechseln unbrauchbar gewordener Konstruktionsteile beschränkt ist. Durch die Verwendung von Luft als Dämpfungsmedium wird ferner erreicht, dass die Dämpfung in allen vorkommenden Temperaturbereichen von-30 bis +40 C konstante, progressive Charakteristik zeigt.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen Fig. l ein turmartiges Bauwerk im Aufriss, Fig. 2 eine Ausführungsform der Dämpfungseinrichtung, Fig. 3 eine Konstruktionsvariante zur Dämpfungseinrichtung nach Fig. 2, Fig. 4 einen Dämpfungszylinder als Gummibalg und Fig. 5 eine Konstruktionsvariante zum Dämpfungszylinder nach Fig. 4.
Fig. 1 zeigt im Aufriss ein Bauwerk-l-mit kreisförmigem Querschnitt, welches auch durch Abspannseile --2-- gehalten sein kann. Dieses an und für sich schwingfähige Bauwerk-l- ist dem Wind ausgesetzt, wobei im Windschatten sich Luftwirbel periodisch von beiden Seiten ablösen und so das Bauwerk zur Schwingung anregen. Um dieselbe zu dämpfen, ist etwa im Bereich der grössten Amplitude, z. B. am oberen Ende, ein Schwingungsdämpfer --3-- vorgesehen, den die eigentliche Erfindung betrifft.
Fig. 2 zeigt ein rohrförmiges Bauwerk-l-im Bereich des Schwingungsdämpfers --3--, der an der Rohraussenseite befestigt ist, und einen sekundären Schwinger --4--, insbesondere ein ringförmiges Pendel, welches an Konsolen --5-- des Bauwerkes --1-- pendelnd aufgehängt ist, sowie eine Dämpfungseinrichtung --6-- zwischen dem Schwinger --4-- und dem Bauwerk - umfasst. Die Dämpfungeinrichtung --6-- ist in diesem Fall ein pneumatischer doppeltwirkender Zylinder, dessen eine Kammer bei einer Dämpfungsbewegung Luft ansaugt, während die zweite Kammer Luft ausstösst, und dies entsprechend der Schwingungsbewegung alternierend.
Die Ansaug- und Ausstossöffnung --7, 7'-- wirken als Drosselstellen, wobei durch Verwendung von Rückschlagventilen die Drosselwerte der Ausstoss- bzw. Ansaugöffnung --7, 7'-- unterschiedlich eingestellt werden können.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der der Schwinger --4'-- im Inneren eines
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Rohres angeordnet ist. Das Rohr ist Teil eines schwingungsempfindlichen Bauwerkes --1-- wie z. B. Turm, Mast, Kamin.
In Fig. 4 und 5 sind spezielle platzsparende Dämpfungseinrichtungen --6-- dargestellt, in welchen die komplizierte Kolbenführung vermieden wird. Die Dämpfungseinrichtung --6-- besteht im wesentlichen aus Gummihohlkörpern--8--wie z. B. Gummifedern, Gummibälgen, die an ihren beiden Enden durch eine Metallplatte --9-- mit Anschlüssen --10-- versehen sind, die an sekundären Schwingern (Pendeln) bzw. an das zu dämpfende Bauwerk --1-- angeschlossen sind. Eine oder beide Metallplatten --9-- weisen eine oder mehrere Öffnungen --7"-- auf, durch welche die Luft jeweils angesaugt oder ausgestossen wird.
Zur besseren Regelung sind die Öffnungen --7"-- in Fig. 5 durch einschraubbare Düsen --11-- Rückschlagventile oder Über- druckventile ausgerüstet, so dass die Öffnungen den jeweiligen Gegebenheiten angepasst werden können. Die Gummidämpfer weisen progressive Kennlinien auf, so dass der Schwingungsdämpfer für ein breites Amplitudenfeld wirksam ist. Zur Verbesserung der Druckaufnahmefähigkeit der
Bälge können nicht dargestellte Ringe und/oder Einlagen verwendet werden.
Die Anordnung der Dämpfungseinrichtung --6-- kann je nach Platz radial oder tangential zum turmartigen Bauwerk erfolgen, wobei die tangentiale Anordnung sogar die Möglichkeit eröffnet, Torsionsschwingungen, hervorgerufen durch Windangriff am Kragarm eines Beleuchtungsmastes, zu dämpfen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schwingungsdämpfer für schwingungsempfindliche Bauwerke, wie z. B. Türme, Maste oder Brücken, nach dem System eines Zweimassenschwingers, insbesondere mit einstellbarer Dämpfung, bei dem eine Zusatzmasse im Inneren und/oder an der Aussenseite des Bauwerkes relativ zum Bauwerk schwingbar gelagert ist, und zwischen dem Bauwerk und der Zusatzmasse ein oder mehrere Dämpfungseinrichtungen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (6) einen oder mehrere pneumatische Dämpfungszylinder aufweist, die im Raum zwischen Bauwerk (1) und Zusatzmasse des sekundären Schwingers (4), insbesondere eines Pendels, angeordnet sind.