DE102014006193A1

DE102014006193A1 - Vibration damper or vibration damper

Info

Publication number: DE102014006193A1
Application number: DE102014006193.0A
Authority: DE
Inventors: Patrick Telenborg; Johann Lenz
Original assignee: KOTTER CONSULTING ENGINEERS & CO KG GmbH
Current assignee: KOTTER CONSULTING ENGINEERS & CO KG GmbH
Priority date: 2013-05-06
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2014-12-11
Anticipated expiration: 2034-05-01
Also published as: DE102014006193B4

Abstract

Unerwünschte Schwingungen treten in nahezu jeglichen Maschinen und Anlagen auf. Für den Fall erhöhter Schwingungen ist der Einsatz von schwingungsmindernden Maßnahmen zur Sicherstellung eines problemlosen Betriebs häufig unabdingbar. Eine besonders effektive Maßnahme ist der Einsatz eines erfindungsgemäßen Schwingungstilgers. Die Erfindung betrifft dementsprechend einen ein- oder mehrdimensional wirkenden Schwingungstilger mit mindestens einer über eine Steifigkeitskomponente und eine Dämpfungskomponente an die zu dämpfende Struktur gekoppelten Masse. Der Tilger ist dadurch gekennzeichnet, dass die Tilgersteifigkeit der Tilgermasse mit Hilfe von verstellbaren Einspannelementen ohne Veränderung der Relativposition zwischen Tilgerhalterung und Tilgermasse erfolgen kann und somit die Feinjustierung der Tilgerfrequenz sowie des damit einhergehenden Frequenzverhältnisses ermöglicht, wobei gleichzeitig die für das Betriebsverhalten ebenfalls relevante Dämpfungskomponente durch unterschiedliche Füllstände eines hochviskosen Fluids variiert werden kann und mittels zusätzlicher Tilgermassen das Massenverhältnis von Tilgermasse zur Masse der zu dämpfenden Struktur ebenfalls mit variiert werden kann. Durch Anpassung einzelner Konstruktionsaspekte ist der Einsatz eines erfindungsgemäßen Schwingungstilgers bei nahezu jeglichen strukturdynamischen Problemstellungen möglich.Unwanted vibrations occur in almost every machine and system. In the event of increased vibrations, the use of vibration-reducing measures to ensure problem-free operation is often essential. A particularly effective measure is the use of a vibration damper according to the invention. The invention accordingly relates to a one-dimensional or multi-dimensional vibration damper with at least one mass coupled to the structure to be damped via a stiffness component and a damping component. The absorber is characterized in that the absorber stiffness of the absorber mass can be adjusted with the aid of adjustable clamping elements without changing the relative position between the absorber holder and the absorber mass and thus enables fine adjustment of the absorber frequency and the associated frequency ratio, while at the same time the damping component, which is also relevant for the operating behavior, is made possible by different Fill levels of a highly viscous fluid can be varied and the mass ratio of absorber mass to the mass of the structure to be damped can also be varied by means of additional absorber masses. By adapting individual design aspects, the use of a vibration damper according to the invention is possible for almost any structural dynamic problem.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungstilger oder Schwingungsdämpfer mit den im Oberbegriff des Hauptanspruchs beschriebenen Merkmalen. Schwingungstilger bzw. -dämpfer – nachfolgend auch kurz als Tilger bezeichnet – dienen zur gezielten Reduktion unerwünschter Schwingungen.The invention relates to a vibration damper or vibration damper with the features described in the preamble of the main claim. Vibration damper or damper - hereinafter also referred to as Tilger for short - serve for the targeted reduction of unwanted vibrations.

Typische Anwendungen finden sich meist im Bereich technischer Systeme und Anlagen, aber auch in abweichenden Einsatzgebieten wie der Baudynamik. Allgemein ist der Einsatz eines Tilgers überall dort sinnvoll und zielführend, wo es aufgrund von resonanzbedingten Verstärkungsmechanismen zu erhöhten Schwingungen kommt, welche mitunter Beschädigungen von Maschinen und Bauwerken oder aber Produktionsausfälle zur Folge haben können.Typical applications are usually found in the field of technical systems and systems, but also in different applications such as structural dynamics. In general, the use of a damper is meaningful and expedient everywhere, where it comes due to resonance-related amplification mechanisms to increased vibrations, which can sometimes damage the machinery and construction or loss of production result.

Der wesentliche Nachteil eines Schwingungstilgers liegt in dem erforderlichen Aufwand zur Auslegung eines einzelnen Tilgers an die jeweils vorliegende Schwingungssituation und die mitunter begrenzte Funktionsfähigkeit auf einen Freiheitsgrad. Dementsprechend kommen Tilger in großen Mengen bei der Serienfertigung zum Einsatz, bei welcher die Randbedingungen vorab detailliert erfasst und der Tilger speziell auf den jeweiligen Anwendungsfall ausgelegt werden kann. Typische Anwendungen finden sich hier im Automobilbau, wo Tilger unter anderem bei der schwingungstechnischen Optimierung von Cabrioverdecken wie auch bei der Reduktion von Torsionsschwingungen von Kurbelwellen zum Einsatz kommen. Die Fertigung für individuelle Einzelfälle erfordert eine detaillierte vorzeitige Berechnung des jeweiligen Anwendungsfalls oder aber eine messtechnische Erfassung bei einer bereits bestehenden Anwendung. Daher ist der erfolgreiche Einsatz eines Tilgers für einzelne Anwendungsfälle mit einem enormen Aufwand und Kosten verbunden und wird nur bei Maschinen und sonstigen Systemen realisiert, die von dementsprechender Relevanz sind.The main disadvantage of a vibration absorber is the effort required to design a single absorber to the respective present vibration situation and the sometimes limited functionality to one degree of freedom. Accordingly, absorbers are used in large quantities in series production, in which the boundary conditions are recorded in advance in detail and the absorber can be designed specifically for the respective application. Typical applications can be found here in the automotive industry, where absorbers are used, inter alia, in the vibration optimization of convertible tops as well as in the reduction of torsional vibrations of crankshafts. The production for individual cases requires a detailed early calculation of the respective application or a metrological detection in an existing application. Therefore, the successful use of a absorber for individual applications is associated with enormous expense and expense and is only realized in machines and other systems that are of corresponding relevance.

Anhand der beiden stark abweichenden Anwendungsbereiche für einen Schwingungstilger im Bereich der automatisierten Serienproduktion und der besonders kostenintensiven Einzelfertigung wird ein bis dato nicht abgedeckter Anwendungsbereich ersichtlich. Um diesen Bereich abzudecken, ist die Erarbeitung eines universell einsetzbaren und an beliebige Problemstellungen anpassbaren Tilgers auf Basis einer definiert konfigurierbaren Tilgerkonstruktion wünschenswert.On the basis of the two very different application areas for a vibration damper in the field of automated series production and the particularly cost-intensive one-off production, a scope of application not yet covered is evident. In order to cover this area, the development of a universally applicable and adaptable to any problems Tilgers based on a defined configurable Tilgerkonstruktion is desirable.

Wesentliches Kriterium für einen solchen Tilger ist dessen Anpassbarkeit bzgl. der aus der Theorie bekannten dimensionslosen Kennzahlen – Massenverhältnis, Frequenzverhältnis und Dämpfungsgrad. Diese drei Kennzahlen sind wiederum abhängig von den drei Parametern eines Tilgersystems, der Tilgermasse, der Steifigkeit und Dämpfung des Tilgers bezogen auf das zu beeinflussende System. Um neben der gewünschten technischen Vielfältigkeit auch eine aus wirtschaftlicher Sicht lohnenswerte Perspektive zu schaffen, gilt es, diese Multifunktionalität im Rahmen einer geeigneten Konstruktion auf Basis dazugehöriger Baugrößen umzusetzen. Zusätzlich zu der geplanten Ausführung auf Basis unterschiedlicher Baugrößen ist es für eine optimale Anpassung an die jeweilige Aufgabenstellung ebenfalls vorteilhaft, eine Feinjustierung im Bereich der drei wesentlichen dimensionslosen Kennzahlen zu implementieren.An essential criterion for such a absorber is its adaptability with respect to the dimensionless characteristic quantities known from theory - mass ratio, frequency ratio and degree of damping. These three figures in turn depend on the three parameters of an absorber system, the absorber mass, the stiffness and damping of the absorber with reference to the system to be influenced. In order to create, in addition to the desired technical versatility, a perspective that is worthwhile from an economic point of view, it is necessary to implement this multifunctionality within the framework of a suitable design based on the associated sizes. In addition to the planned design on the basis of different sizes, it is also advantageous for optimal adaptation to the respective task to implement a fine adjustment in the range of three essential dimensionless figures.

Das Funktionsprinzip eines Tilgers ist bereits seit dem 19. Jahrhundert bekannt. Seither wurden immer vielfältigere Ausführungsformen für immer weitreichendere Anwendungsgebiete entwickelt. Im Rahmen fortschreitender technischer Anforderungen wurden dabei neben den passiven Tilgersystemen auch vermehrt aktive Tilgersysteme entwickelt.The functional principle of a damper has been known since the 19th century. Since then, ever more diverse designs have been developed for ever more far-reaching applications. As technical requirements progressed, active absorber systems were increasingly developed in addition to passive absorber systems.

Aktive Systeme bringen allerdings den gravierenden Nachteil mit sich, dass sie auf einen eigenen Regelkreis sowie die Zufuhr von Hilfsenergie angewiesen sind, welches neben erhöhten Entwicklungs- und Investitionskosten auch fortlaufende Betriebskosten mit sich bringt. Daher haben sich diese Systeme als variable und dennoch individuelle Lösung nur in speziellen Marktnischen durchsetzen können.However, active systems have the serious disadvantage that they rely on their own control circuit and the supply of auxiliary energy, which in addition to increased development and investment costs also brings ongoing operating costs. Therefore, these systems have been able to assert themselves as a variable yet individual solution only in specific market niches.

Neben den aktiven Systemen wurden im Laufe der Zeit vermehrt einstellbare Tilger entwickelt. Beispielhaft für die Ausführung eines bzgl. seiner Tilgerfrequenz anpassbaren Tilgers mit einer für die Tilgersteifigkeit verantwortlichen Blattfeder ist DE 10 2006 048 887 B4 . Die dort beschriebene Erfindung basiert auf der Variation der für die Tilgerfrequenz relevanten Blattfederlänge. Bei der hier beschriebenen Lösung handelt es sich allerdings um eine ungedämpfte Variante, welche es zwar ermöglicht, den Tilger auf einen optimalen Betriebspunkt einzustellen, dem Einsatz bei variablen Betriebsbedingungen jedoch wiederstrebt, da sich ohne zusätzliche Dämpfung oft neue kritische Resonanzfrequenzen des Gesamtsystems ergeben. Abweichende bekannte Ausführungen mit verschiebbaren Tilgermassen auf einer Blattfeder bieten ähnliche Eigenschaften bzgl. der Frequenzvariabilität, besitzen allerdings ebenfalls eine unzureichende Dämpfung.In addition to the active systems, more and more adjustable absorbers have been developed over time. Exemplary of the execution of a with respect to his Tilgerfrequenz customizable Tilgers with a responsible for the Tilgersteifigkeit leaf spring DE 10 2006 048 887 B4 , The invention described there is based on the variation of the relevant for the Tilgerfrequenz leaf spring length. However, the solution described here is an undamped variant, which indeed makes it possible to set the absorber to an optimal operating point, but strives to use it again under variable operating conditions, since new critical resonance frequencies of the overall system often result without additional damping. Deviating known embodiments with displaceable absorber masses on a leaf spring offer similar properties with respect to the frequency variability, but also have insufficient damping.

Anhand der obigen Beispiele wird die Bedeutung der für eine breitbandige Anregung unverzichtbaren Dämpfung ersichtlich. Generell bieten sich zahlreiche physikalische Effekte, wie Festkörperreibung, Drosseleffekte bei Stoßdämpfern oder viskose Scherspannungseffekte in Flüssigkeiten, als Dämpfungsprinzip an. Der Einsatz von hochviskosen Silikonölen als reine Dämpfer (ohne gezielte Steifigkeitskomponente) ist nach DE 00 0004 204 127 A1 , DE 00 0004 204 128 A1 und DE 00 0004 204 129 A1 bekannt. Praktische Erfahrungen dieses auf den Scherspannungen innerhalb des viskosen Dämpfermediums beruhenden Wirkprinzips haben gezeigt, dass dieses eine besonders effektive und bzgl. seiner Betriebscharakteristik gut handhabbare Dämpfungsmethode ist.The above examples show the importance of the attenuation which is indispensable for broadband excitation. In general, numerous physical effects, such as solid-state friction, throttle effects in shock absorbers or viscous shear stress effects in liquids, can be used as the damping principle. The use of high viscosity Silicone oils as pure dampers (without targeted stiffness component) is after DE 00 0004 204 127 A1 . DE 00 0004 204 128 A1 and DE 00 0004 204 129 A1 known. Practical experience of this operating principle based on the shear stresses within the viscous damper medium has shown that this is a particularly effective damping method, which is easy to handle with regard to its operating characteristics.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung nun die Aufgabe zu Grunde, eine standardisierte Tilgerkonstruktion mit variabel einstellbarer Tilgerfrequenz und -masse sowie einem variablen Dämpfungsgrad zu entwerfen, welche möglichst analytisch beschreibbare Eigenschaften und eine einfache Handhabung bzgl. der Einstellbarkeit mit sich bringt.Based on the prior art, the invention is based on the object to design a standardized Tilgerkonstruktion with variably adjustable Tilgerfrequenz and mass and a variable degree of damping, which brings analytically describable properties and ease of handling with respect. Adjustability with it.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Schwingungstilger gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen, Varianten und Zusatzmerkmale werden in den Unteransprüchen aufgeführt.This object is achieved by the vibration absorber according to the features of claim 1. Advantageous further developments, variants and additional features are listed in the subclaims.

Die zusätzlichen Vorzüge der Erfindung liegen in dem breitbandigen und aufgrund der guten Reproduzierbarkeit vorab über geeignete Parameterkonfigurationen einstellbaren Arbeitsbereich. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, bei unerwarteten Abweichungen des Systemverhaltens von den vorab getroffenen Annahmen bzw. Berechnungsergebnissen das Schwingungsverhalten vor Ort durch Feinjustierung der Tilgerparameter detailliert zu optimieren.The additional advantages of the invention are in the broadband and due to the good reproducibility in advance via suitable parameter configurations adjustable work area. Furthermore, in case of unexpected deviations of the system behavior from the previously made assumptions or calculation results, it is possible to optimize the local vibration behavior by fine adjustment of the absorber parameters.

Bestehende Erfindungen beziehen sich bisher lediglich auf die Anpassung eines Tilgerparameters und bieten keine Möglichkeit der Feinjustierung nachdem die jeweilige Tilgereinheit bereits am Einsatzort montiert worden ist. Hier bietet die neue Tilgerausführung insbesondere durch die einfach zu handhabende Feinjustierung mit Hilfe der verschiebbaren Langlochplatten sowie der variablen Füllstände in der Dämpfereinheit erhebliche Vorteile gegenüber den bestehenden Lösungen. Ein weiterer wesentlicher Vorteil, der sich aus den verschiebbaren Langlochplatten ergibt, ist, dass die Relativpositionierung der Tilgermasse und der Halterung beibehalten werden kann, welches keine weiteren Anpassungen zur Folge hat. Die Anpassung der Tilgermasse ist durch zusätzliche Adaptermassen ebenfalls ohne Weiteres möglich. Zudem bietet die Erfindung die Möglichkeit, mit Hilfe mehrerer unabhängiger Tilgermassen eine mehrdimensionale Tilgung mit jeweils unterschiedlichen Tilgerparametern zu realisieren, welche es ermöglicht, das Schwingungsniveau einer vorhandenen Struktur optimal zu dämpfen.Up to now, existing inventions only relate to the adaptation of an absorber parameter and offer no possibility of fine adjustment after the respective absorber unit has already been mounted at the place of use. Here, the new Tilgerausführung offers considerable advantages over the existing solutions, in particular by the easy-to-use fine adjustment with the help of sliding slotted plates and the variable levels in the damper unit. Another significant advantage resulting from the slidable slotted plates is that the relative positioning of the absorber mass and the holder can be maintained, which does not result in any further adjustments. The adaptation of the absorber mass is also possible by additional adapter masses readily. In addition, the invention offers the possibility of realizing a multi-dimensional eradication with in each case different absorber parameters with the aid of a plurality of independent absorber masses, which makes it possible to optimally damp the oscillation level of an existing structure.

Die Erfindung wird anhand der in den nachfolgenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele ergänzend erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the following drawings.

In den Zeichnungen zeigen:In the drawings show:

1 Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Tilgerkonstruktion als Ausführungsbeispiel für Rohrleitungen 1 Overall view of a Tilgerkonstruktion invention as an exemplary embodiment of piping

2 Detailansicht der möglichen Ausführung einer erfindungsgemäßen Feinjustierung der Tilgersteifigkeit 2 Detail view of the possible embodiment of a fine adjustment of the Tilgersteifigkeit invention

3 Detailansicht einer alternativen Ausführungsmöglichkeit zur erfindungsgemäßen Feinjustierung der Tilgersteifigkeit 3 Detail view of an alternative embodiment of the invention for fine adjustment of Tilgersteifigkeit

4 Erweiterte Ausführung einer möglichen Steifigkeitsvariation durch zwei in Reihe geschaltete Blattfedern 4 Extended execution of a possible stiffness variation by two leaf springs connected in series

5 Schnittdarstellung der mit einem viskosen Dämpferöl gefüllten Dämpfereinheit 5 Sectional view of the damper unit filled with a viscous damper oil

6 Alternatives Ausführungsbeispiel in eindimensionaler Wirkweise 6 Alternative embodiment in one-dimensional mode of action

Die Basis der Erfindung stellen die wesentlichen drei Komponenten eines Schwingungstilgers, die Tilgermasse (1), die als Steifigkeitskomponente fungierende Blattfeder (2) und die für die Dämpfung verantwortliche Dämpfereinheit (3), welche über eine geeignete Halterungskonstruktion (4) an die jeweils zu tilgende Hauptstruktur gekoppelt werden, dar. Das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel stellt eine speziell für den Einsatz an Rohrleitungen ausgearbeitete Konstruktion dar, welche aufgrund der bei Rohrleitungen häufig ausgeprägten Resonanzeffekte in zwei orthogonale Raumrichtungen in radialer Richtung zweidimensional ausgeführt ist. Das Ausführungsbeispiel beinhaltet neben dem allgemeinen Funktionsprinzip für die eindimensionale Wirkweise somit auch eine Ausführungsvariante für die mehrdimensionale Anwendung. Die Wirkrichtung der beiden Tilgermassen entspricht jeweils der Richtung, in der die Blattfedern das geringste Flächenträgheitsmoment besitzen.The basis of the invention is the essential three components of a vibration damper, the absorber mass ( 1 ), which acts as a stiffness component leaf spring ( 2 ) and the damping unit responsible for damping ( 3 ), which via a suitable support structure ( 4 ) are coupled to the respective main structure to be removed 1 illustrated embodiment represents a specially designed for use on pipelines construction, which is carried out in two dimensions in the radial direction due to the often pronounced in pipes resonance effects in two orthogonal spatial directions. In addition to the general functional principle for the one-dimensional mode of operation, the exemplary embodiment thus also includes a variant embodiment for the multi-dimensional application. The effective direction of the two absorber masses corresponds in each case to the direction in which the leaf springs have the lowest area moment of inertia.

Als Tilgermasse (1) sind jegliche geometrische Ausführungsformen denkbar, die eine im Verhältnis zur eingesetzten Blattfeder (2) deutlich höhere Steifigkeit mit sich bringen. Bei der hier dargestellten Ausführung für eine Rohrleitung wurde dieses mit Hilfe von zwei Halbschalen realisiert, welche mit Hilfe einer Zwischenplatte (5) und einer Endplatte (6) über dazugehörige Schrauben (7) fest an die Blattfeder gekoppelt werden. Des Weiteren sind die jeweiligen Tilgermassen bei dieser Ausführung über je zwei Blattfedern (2) an die Halterung (4) gekoppelt.As absorber mass ( 1 ), any geometric embodiments are conceivable, which in relation to the inserted leaf spring ( 2 ) bring significantly higher rigidity with it. In the embodiment shown here for a pipeline, this was realized by means of two half-shells, which by means of an intermediate plate ( 5 ) and an end plate ( 6 ) via associated screws ( 7 ) are fixedly coupled to the leaf spring. Furthermore, the respective absorber masses in this embodiment via two leaf springs ( 2 ) to the bracket ( 4 ) coupled.

Andere geometrische Ausprägungen oder Ankopplungsvarianten sind hier ebenfalls möglich. Other geometric characteristics or coupling variants are also possible here.

Ein besonderes Merkmal der Erfindung stellt die für die Frequenzvariation und Feinjustierung veränderliche Einspannposition der Blattfeder dar. Diese ist im Ausführungsbeispiel so ausgeführt, dass die Blattfeder zwischen zwei in Blattfederrichtung verschiebbaren Langlochplatten (9) mit Hilfe einer Spannbrücke (8) und den dazugehörigen Schraubverbindungen (11) gegen ein dazugehöriges Gegenstück der Halterung (10) verspannt wird. Dieses ermöglicht im Anschluss an eine getroffene Vorauswahl bzgl. der Blattfederlänge, -breite und -dicke eine definierte Feinjustierung durch gezieltes Verschieben der Langlochplatten und die dadurch veränderliche frei schwingende Blattfederlänge, welches zu einer einstellbaren Steifigkeit führt. Diese Steifigkeitsanpassung bietet die Möglichkeit, die Tilgerfrequenz und dementsprechend auch das Frequenzverhältnis von Tilger- zu Hauptfrequenz des ursprünglichen Systems feinfühlig anzupassen. Die Besonderheit dieser Ausführung bzgl. bestehender Steifigkeitsvariationen ist, dass die Relativposition der Tilgermasse und der Halterung nicht verändert wird. Dadurch muss keine parallele Verschiebung der Dämpfereinheit oder sonstiger Bauteile erfolgen.A special feature of the invention is the variable frequency adjustment and fine adjustment clamping position of the leaf spring. This is carried out in the embodiment so that the leaf spring between two movable in the leaf spring direction slotted plate ( 9 ) by means of a tensioning bridge ( 8th ) and the associated screw connections ( 11 ) against an associated counterpart of the holder ( 10 ) is tightened. This allows following a pre-selection made regarding the leaf spring length, width and thickness a defined fine adjustment by targeted displacement of the slot plates and the thus variable free-swinging leaf spring length, which leads to an adjustable stiffness. This stiffness adjustment provides the ability to sensitively adjust the damper frequency and, accordingly, the frequency ratio of damper to main frequency of the original system. The peculiarity of this design with respect to existing stiffness variations is that the relative position of the absorber mass and the holder is not changed. As a result, no parallel displacement of the damper unit or other components must be done.

Neben den primär eindimensional wirkenden Blattfedern ist eine Ausführung mit Rundstäben als Steifigkeitskomponente ebenfalls möglich. Diese ermöglichen es, die zu dämpfende Hauptstruktur mit Hilfe einer Tilgermasse zweidimensional zu tilgen.In addition to the primarily one-dimensionally acting leaf springs, a version with round rods as stiffness component is also possible. These make it possible to eradicate the main structure to be damped in two dimensions with the aid of an absorber mass.

Eine Detailansicht sowie weitere Ausführungsformen sind den 2, 3 und 4 zu entnehmen. 2 verdeutlicht den exemplarischen Aufbau der verschiebbaren Einspannposition anhand des Ausführungsbeispiels. In 3 ist eine mögliche abgewandelte Ausführung dargestellt, welche beispielhaft für die vielfältigen konstruktiven Ausprägungsformen steht. Neben der hier jeweils verwendeten Ausführung mit Schraubverbindungen sind alternative Verbindungselemente ebenfalls denkbar.A detailed view and other embodiments are the 2 . 3 and 4 refer to. 2 illustrates the exemplary structure of the displaceable clamping position based on the embodiment. In 3 is a possible modified embodiment shown, which is exemplary of the various structural forms of expression. In addition to the version used here with screw connections alternative connecting elements are also conceivable.

4 stellt eine sich nochmals von den bestehenden Justierungsansätzen unterscheidende Variante dar, welche einen besonders großen Variationsbereich bzgl. der einstellbaren Tilgerfrequenz mit sich bringt. Das Ausführungsprinzip beruht darauf, dass zwei Blattfedern aneinander gekoppelt werden und sich die daraus ergebende Gesamtsteifigkeit durch die einzelnen, in Reihe geschaltete Steifigkeitskomponenten bestimmen lässt. Durch Verschieben der hier ebenfalls für die freie Blattfederlänge beider Blattfedern verantwortlichen Verspannungseinheit lässt sich ein besonders breiter Frequenzbereich mit einer Tilgervariante feinjustieren. Das Prinzip ist neben der hier dargestellten Ausführung für die Rohrleitungsvariante mit zwei Blattfederkopplungen auch mit einer oder mehreren Blattfederkopplungen und ggf. auch mehreren in Reihe geschalteten Blattfedern denkbar. 4 represents another variant of the existing adjustment approaches, which brings a particularly large range of variation with respect to the adjustable Tilgerfrequenz with it. The design principle is based on the fact that two leaf springs are coupled together and the resulting overall stiffness can be determined by the individual, connected in series stiffness components. By shifting the clamping unit, which is also responsible for the free leaf spring length of both leaf springs, a particularly wide frequency range can be finely adjusted with a Tilgervariante. The principle is conceivable in addition to the version shown here for the pipe variant with two leaf spring couplings with one or more leaf spring couplings and possibly also a plurality of leaf springs connected in series.

Ein weiterer wesentlicher Bestandteil der Erfindung ist die Dämpfereinheit (3). Deren Wirkprinzip basiert auf den geschwindigkeitsproportionalen Scherkräften innerhalb eines idealerweise hochviskosen Dämpfermediums. Die Variante des Ausführungsbeispiels ist so aufgebaut, dass das Dämpfergehäuse an die Tilgermasse gekoppelt ist und ein dazugehöriger Eingriffskörper (15) (siehe 5) über einen Dämpferschenkel (12) an die Halterung gekoppelt ist. Damit das Dämpfermedium nicht entweichen kann, ist eine Membran (13) zwischen Dämpfergehäuse und Eingriffskörper vorgesehen. Des Weiteren soll eine Ventilschraube (14) das Befüllen und Entleeren des Dämpfergehäuses vereinfachen.Another essential component of the invention is the damper unit ( 3 ). Their operating principle is based on the speed-proportional shear forces within an ideally high-viscosity damper medium. The variant of the embodiment is constructed so that the damper housing is coupled to the absorber mass and an associated engagement body ( 15 ) (please refer 5 ) via a damper leg ( 12 ) is coupled to the bracket. So that the damper medium can not escape, a membrane ( 13 ) is provided between damper housing and engagement body. Furthermore, a valve screw ( 14 ) simplify the filling and emptying of the damper housing.

Anhand von 5 ist der generelle Aufbau der Dämpfereinheit dargestellt. Um möglichst große Scherspannungen im Fluid zu erzeugen, besteht sowohl der Eingriffskörper (15) als auch die innere Kontur des Dämpfergehäuses aus mehreren Lamellen (16). Diese können sich relativ zueinander bewegen und erzeugen über deren Relativgeschwindigkeit die für die Dämpfung erforderliche geschwindigkeitsproportionale Dämpferkraft. Abweichend von der hier realisierten Konturausprägung in Form von Lamellen sind weitere Innengeometrien denkbar. Diese können aus einfachen Zapfen bis hin zu beliebigen Freiformkonturen bestehen. Durch die homogene Ausfüllung des Dampfervolumens mit Lamellen oder anderen geometrischen Körpern ist die Dämpfungscharakteristik der Dämpfereinheit von deren Orientierung nahezu unabhängig und wird primär durch den Füllstand des Dämpfungsmediums bestimmt.Based on 5 the general structure of the damper unit is shown. In order to generate the greatest possible shear stress in the fluid, both the engagement body ( 15 ) as well as the inner contour of the damper housing of several slats ( 16 ). These can move relative to one another and generate the speed-proportional damping force required for the damping via their relative speed. Deviating from the realized here contour expression in the form of slats further internal geometries are conceivable. These can consist of simple cones up to any free-form contours. Due to the homogeneous filling of the steamer volume with lamellae or other geometric bodies, the damping characteristic of the damper unit of the orientation thereof is almost independent and is primarily determined by the level of the damping medium.

Alternativ ist es ebenfalls denkbar, dass anstatt eines flüssigen Mediums eine verfestigte Polymerstruktur als Dämpfungskomponente verwendet wird.Alternatively, it is also conceivable that instead of a liquid medium, a solidified polymer structure is used as the damping component.

Sonstige bereits zum Stand der Technik gehörenden Dämpfungsprinzipien zwischen der zu beeinflussenden Struktur und der Tilgermasse lassen sich ebenfalls implementieren.Other prior art damping principles between the structure to be influenced and the absorber mass can also be implemented.

Für konstante Betriebsbedingungen ist eine Ausführung ohne zusätzliche Dämpfungskomponente aufgrund der präzise einstellbaren Tilgerfrequenz ebenfalls möglich. Dabei könnte es sich als sinnvoll erweisen, wenn an der verschiebbaren Einspannkonstruktion auf eine Verspannungskomponente mit ggf. geringfügigen eigenständigen Dämpfungseigenschaften, wie z. B. einem Elastomer, zurückgegriffen wird.For constant operating conditions, a design without additional damping component due to the precisely adjustable Tilgerfrequenz is also possible. It might prove useful if, on the displaceable clamping construction on a tension component with possibly minor independent damping properties, such. B. an elastomer, is used.

Ebenfalls denkbar ist auch eine Ausführung ohne explizite Steifigkeitskomponente. Dadurch basiert die Systembeeinflussung nicht mehr auf dem eigentlichen Tilgerprinzip sondern auf einem reinen Dämpfungsprinzip, welches bei ausreichend großer Dämpfung ebenfalls die gewünschte Schwingungsreduktion mit sich bringt.Also conceivable is a design without explicit stiffness component. Thereby The system influence is no longer based on the actual absorber principle but on a pure damping principle, which also brings the desired vibration reduction with sufficiently large attenuation.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Tilgermasseabsorber mass
22: Steifigkeitskomponentestiffness component
33: Dämpfungskomponentedamping component
44: Halterung – Anbindung an die zu dämpfende HauptstrukturHolder - Connection to the main structure to be damped
55: Zwischenplatteintermediate plate
66: Endplatteendplate
77: Schraubenscrew
88th: Spannbrückespan bridge
99: LanglochplatteSlot plate
1010: Gegenstück der HalterungCounterpart of the holder
1111: Schraubescrew
1212: Dämpferschenkelcushioning leg
1313: Dämpfermembrandamper membrane
1414: Ventilschraubevalve screw
1515: Verschiebbarer EinspannblockMovable clamping block
1616: Dämpfergehäusedamper housing
1717: Dämpferdeckeldamper cover
1818: Eingriffskörperengaging body
1919: Lamellenslats

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102006048887 B4 [0008]
DE 000004204127 A1 [0009]
DE 000004204128 A1 [0009]
DE 000004204129 A1 [0009]

Claims

Single or multi-dimensionally acting vibration absorber with at least one coupled via a stiffness component and a damping component to the structure to be damped mass, characterized in that the Tilgersteifigkeit the absorber mass can be done by means of adjustable clamping elements without changing the relative position between Tilgerhalterung and absorber mass and thus the fine adjustment the Tilgerfrequenz and the associated frequency ratio allows, at the same time for the performance also relevant damping component, which is based on the speed-proportional shear stresses of a viscous damping medium between relatively moving surfaces within a damper housing, can be varied by different levels and with the help of additional absorber masses the Mass ratio of absorber mass to the mass of the structure to be damped can also be varied with ka nn.

Vibration damper according to claim 1, characterized in that the stiffness component are designed as leaf springs and act primarily one-dimensionally.

Vibration damper according to claim 1, characterized in that the stiffness component are designed as round rods, which allow the two-dimensional mode of action of an absorber mass.

Vibration damper according to claim 1, characterized in that the displaceable clamping elements have any tensioning mechanisms which allow a variable clamping position of the leaf spring.

A vibration damper according to claim 1, characterized in that at least two stiffness components are connected in series and the overall rigidity of the component can be adjusted by means of a variable clamping position.

Vibration damper according to claim 1, characterized in that the variable clamping of the leaf spring is performed with an additional damping acting medium.

A vibration damper according to claim 1, characterized in that the surfaces in contact with the damping medium have a lamellar or peg-like geometry.

A vibration damper according to claim 1, characterized in that the surfaces in contact with the damping medium are based on any geometry.

Vibration damper according to claim 1, characterized in that instead of a liquid damping medium, a polymer structure is used as a damping medium within any geometry.

Vibration damper according to claim 1, characterized in that other damping principles can be used.

A vibration damper according to claim 1, characterized in that it has no damping component.

A vibration damper according to claim 1, characterized in that it has no stiffness component.

Vibration damper according to claim 1, characterized in that several absorber masses are configured independently of each other.