TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydraulischen Schwingungstilger und ein Verfahren zum Einstellen der Dämpfwirkung eines hydraulischen Schwingungstilgers, mit welchen die Dämpfwirkung des hydraulischen Schwingungstilgers optimal an die jeweiligen Erfordernisse beziehungsweise den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden können.

HINTERGRUND

Als Schwingungstilger werden besondere Arten von Schwingungsdämpfern bezeichnet, welche nicht zwischen zwei Objekten befestigt sind, sondern nur an einem. Dabei sind Schwingungstilger ein effektives Mittel zur Reduktion von übermäßigen Schwingungen. Sie kommen beispielsweise bei weitgespannten Bauwerken wie Brücken, Bühnen, große Treppen, aber auch schlanken, hohen Bauten wie Schornsteinen, Antennen, Masten und Gebäuden zum Einsatz, welche zu unzulässigen oder störenden Eigenschwingungen neigen, die durch Windkräfte, Maschinen, Verkehr oder Erdbeben angeregt werden. Zudem werden Schwingungstilger aber beispielsweise auch bei Verbrennungsmotoren oder im Fahrzeugbau eingesetzt.

Ein Schwingungstilger ist ein schwingungsfähiges Teilsystem, welches aus einer abstrakten schwingbaren Masse, einer abstrakten Feder und einem abstrakten Dämpfer besteht, welche jeweils nicht explizit als konkretes Bauteil ausgeführt sein müssen. Insbesondere der abstrakte Dämpfer wird oft nicht als konkretes Bauteil realisiert und ist dennoch durch praktisch stets auftretende Reib- und Strömungs Verluste wirksam. Man unterscheidet gewöhnliche passive Schwingungstilger, welche ausschließlich selbst erregt sind, von aktiv gesteuerten Schwingungstilgern.

Aus der Druckschrift EP 2 993 458 Al ist ein hydraulischer Schwingungstilger bekannt, welcher eine erste und eine zweite Druckkammer, die jeweils ein Hydraulikfluid enthalten, eine Masse, die dazu ausgebildet ist, sich zwischen der ersten und der zweiten Druckkammer auf eine im Wesentlichen luftdichte Weise hin und her zu bewegen und dadurch jeweils den Druck in den einzelnen Druckkammern zu verändern, wenigstens eine Feder, die zum Ausü- ben einer positionsabhängigen Kraft auf die Masse ausgebildet ist, und einen ersten Durchgang, der dazu ausgebildet ist, das Hydraulikfluid zwischen den beiden Druckkammern strömen zu lassen, aufweist.

Schwingungstilger müssen dabei ferner auf die Frequenz des zu dämpfenden Bauteiles abgestimmt werden. Insbesondere sollten Schwingungstilger bevorzugt so ausgelegt werden, dass diese nahezu die gleiche Frequenz wie die zu tilgende Frequenz aufweisen. Jedoch sind bekannte Schwingungstilger vorkonfiguriert, weswegen es für gewöhnlich nicht möglich ist, einen einmal bereitgestellten Schwingungstilger für einen anderen Anwendungszweck zu verwenden oder diesen während des Betriebs anzupassen.

Aufgabe der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele ist es, einen verbesserten Schwingungstilger anzugeben, mit welchem insbesondere auch verschiedene Anwendungszwecke realisiert werden können und der Schwingungstilger während des Betriebs angepasst werden kann.

ZUSAMMENFASSUNG

Gelöst wird die oben genannte Aufgabe durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Verschiedene Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch einen hydraulischen Schwingungstilger, welcher eine erste und eine zweite Druckkammer, die jeweils ein Hydraulikfluid enthalten, eine Masse, die dazu ausgebildet ist, sich zwischen der ersten und der zweiten Druckkammer auf eine im Wesentlichen luftdichte Weise hin und her zu bewegen und dadurch jeweils den Druck in den einzelnen Druckkammern zu verändern, einen ersten Durchgang, der dazu ausgebildet ist, das Hydraulikfluid zwischen den beiden Druckkammern strömen zu lassen, und ein erstes Ventil, welches zum Regeln eines Durchsatzes durch den ersten Durchgang ausgebildet ist, aufweist. Dabei ist die Masse hydraulisch vorgespannt.

Hydraulische Schwingungstilger haben verglichen mit mechanischen Schwingungstilgern den Vorteil, dass diese wesentlich flexibler gestaltet und eingestellt werden können. Dass die Masse dabei ausgebildet ist, sich zwischen der ersten und der zweiten Druckkammer auf eine im Wesentlichen luftdichte Art und Weise zu bewegen, bedeutet dabei, dass die Masse beispielsweise derart ausgebildet und angeordnet ist, dass bei der Bewegung der Masse Luft jeweils lediglich durch einen engen Spalt aus einer Kammer, in welcher die Masse angeordnet ist, in die erste oder die zweite Druckkammer strömen kann. Beispielsweise kann eine Kolbenstange, auf welcher die Masse angeordnet ist und welcher in einer Laufbuchse, die durch ein Gehäuse des Schwingungstilgers gebildet werden kann, beweglich angeordnet ist, derart eingeschliffen werden, dass die Abdichtung zwischen der Kolbenstange und der Laufbuchse jeweils nur durch enge Führungsspalte erfolgt. Dabei sollte das Spaltmaß weiter so gewählt werden, dass ein resonanter Betrieb möglich ist. Durch das erste Ventil kann weiter eine gewisse Menge an Hydraulikfluid von der einen Druckkammer in die andere Druckkammer geleitet werden, wodurch ein definierter Strömungswiderstand erzeugt wird und eine definierte Dämpfung eingeführt werden kann. Das erste Ventil kann dabei wiederum derart geregelt werden, um den hydraulischen Schwingungstilger an die entsprechenden Erfordernisse beziehungsweise den jeweiligen Anwendungsfall anzupassen. Ferner ist der hydraulische Schwingungstilger derart ausgebildet, dass das Hydraulikfluid stets in dem Schwingungstilger, das heißt in einer geschlossenen Kammer verbleibt, was bedeutet, dass die geschlossene Kammer nicht in Verbindung mit einem externen Hydrauliksystem stehen muss. Somit lässt sich dieser insbesondere kostengünstig an zu dämpfenden Vorrichtungen nachrüsten beziehungsweise von diesen für Wartungs- und Servicezwecke entfernen.

Dass die Masse dabei weiter hydraulisch vorgespannt ist hat zudem den Vorteil, dass während des Betriebs des hydraulischen Schwingungstilgers Kavitationen in den Druckkammern vermieden werden können. So kann es, beispielsweise aufgrund der inneren Reibung und Massenträgheit der kompressiblen Flüssigkeit beziehungsweise des Hydraulikfluids zu Kavitationserscheinungen in den Druckkammer kommen, das heißt zur Bildung und Auflösung von dampfgefüllten Hohlräumen in dem Hydraulikfluid, insbesondere da eine Nachführung von Hydraulikfluid in die entsprechende Druckkammer für gewöhnlich nicht rechtzeitig erfolgt. Die Vorspannung kann dabei ferner je nach Anwendungsfall auf einfache Art und Weise einmalig eingestellt werden. Insbesondere kann der hydraulische Schwingungstilger dabei derart ausgebildet sein, dass die Resonanzfrequenz des hydraulischen Schwingungstilgers umso höher ist, je höher ein durch die hydraulische Vorspannung erzeugter Vorspanndruck ist. Insgesamt wird somit ein verbesserter Schwingungsdämpfer angegeben, mit welchem insbesondere auch verschiedene Anwendungszwecke realisiert werden können, das heißt der hydraulische Schwingungstilger an die jeweiligen Erfordernisse beziehungsweise den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden kann.

Dabei kann die hydraulische Vorspannung insbesondere dadurch realisiert werden, dass der hydraulische Schwingungstilger weiter eine dritte Kammer aufweist, in der sich die Masse bewegt und die das Hydraulikfluid enthält. Da die hydraulische Vorspannung hierbei ebenfalls durch das Hydraulikfluid realisiert wird, welches gegen die Masse fließt, kann die hydraulische Vorspannung einfach und kostengünstig realisiert werden. Weiter ist eine derartige hydraulische Vorspannung ohne weiteres an die jeweiligen Erfordernisse beziehungsweise den jeweiligen Anwendungszweck anpassbar.

Das Einstellen beziehungsweise Anpassen der hydraulischen Vorspannung an die jeweiligen Erfordernisse beziehungsweise den jeweiligen Anwendungszweck kann dabei dadurch erfolgen, dass der hydraulische Schwingungstilger weiter einen zweiten Durchgang, der dazu ausgebildet ist, das Hydraulikfluid zwischen einem das Hydraulikfluid enthaltenden Reservoir und der dritten Kammer strömen zu lassen, und ein zweites Ventil aufweist, das zum Regeln eines Durchsatzes durch den zweiten Durchgang beziehungsweise des Arbeitsdruckes in der dritten Kammer ausgebildet ist, aufweist. Über eine derartige Hydraulikversorgung ist zudem eine optimale Anpassung der hydraulischen Vorspannung an unterschiedliche Betriebsfrequenzen realisierbar. Auch ist diese Anpassung direkt an der jeweiligen Anwendung beziehungsweise dem jeweiligen Einsatzort des hydraulischen Schwingungstilgers möglich, ohne dass von außerhalb Hydraulikfluid zugeführt werden muss oder eine Verbindung mit einem externen Hydrauliksystem vonnöten ist. Zudem sollte der Vorspanndruck für gewöhnlich derart gewählt werden, dass dieser umso höher ist, je höher die zu dämpfenden Vibrationen beziehungsweise Schwingungen sind, um Kavitationen in den Druckkammern zu vermeiden.

Gemäß einer Ausführungsform weist der hydraulische Schwingungstilger weiter einen mit der ersten Druckammer verbundenen gasgefüllten Hydrospeicher und einen mit der zweiten Druckkammer verbundenen gasgefüllten Hydrospeicher auf, wobei der hydraulische Schwingungstilger derart ausgebildet ist, dass der hydraulische Schwingungstilgers mittels der beiden gasgefüllten Hydrospeicher an unterschiedliche Betriebsfrequenzen angepasst werden kann. In dieser Ausführungsform weisen die erste und die zweite Kammer so gesehen jeweils eine zusätzliche Gasfeder auf, welche durch die erste beziehungsweise die zweite Kammer repräsentiert wird, und welche jeweils eine progressive Federcharakteristik aufweisen. Dabei können Gasvolumen- oder Gasdruckänderungen derart variiert werden, dass die Gasfeder eine gewünschte Federkennlinie aufrechterhalten kann. Folglich kann die progressive Kennlinie der Gasfeder genutzt werden, um die Frequenz des Schwingungstilgers anzupassen, das heißt diesen an die entsprechenden Erfordernisse beziehungsweise den jeweiligen Anwendungszweck anzupassen. Insbesondere kann der Schwingungstilger auch während des Betriebs angepasst werden, zumal sich der Vorspanndruck im Vergleich zur Betriebsfrequenz beispielsweise über die Spaltdichtungen langsam in die beiden Druckkammern ausbreiten kann.

Zudem kann der hydraulische Schwingungstilger auch wenigstens eine mechanische Zentrierfeder aufweisen. Dabei kann der hydraulische Schwingungstilger durch den Einsatz einer derartigen Zentrierfeder, beziehungsweise der entsprechenden Wahl und Ausgestaltung der Zentrierfeder wiederum flexibel gestaltet und auf einfache Art und Weise an die jeweiligen Erfordernisse beziehungsweise den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden.

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann der hydraulische Schwingungstilger weiter auch zwei Metallbälge aufweisen, um jeweils den Arbeitsdruck in der ersten Druckkammer und der zweiten Druckkammer gegenüber der dritten Kammer abzudichten. Insbesondere können die Metallbälge dabei derart zwischen der ersten und der dritten Kammer beziehungsweise zwischen der zweiten und der dritten Kammer angeordnet sein, dass die erste beziehungsweise die zweite Druckkammer jeweils hermetisch dicht gegenüber der dritten Kammer ausgeführt sind. Hierdurch kann weiter auch ein Abdriften der Masse verhindert werden. Auch kann der Vorspanndruck in der dritten Kammer aufrechterhalten und konstant bleiben, sodass keine Eingriffe zum Konstanthalten der Resonanzfrequenz erforderlich sind. Zudem sind die oftmals nur schwer zu realisierenden Führungsspalte zwischen der Kolbenstange und der Laufbuchse nicht erforderlich.

In dieser Ausführungsform kann der hydraulische Schwingungstilger weiter jeweils wenigstens eine Ausgleichsbohrung zwischen der ersten und der dritten Kammer und der zweiten und der dritten Kammer aufweisen, durch welche die Ausbreitung des mittleren Vorspanndruckes realisiert werden kann. Diese Ausgleichsbohrungen sollten dabei verglichen zum effektiven Kolbendurchmesser klein ausgeführt sein, um einen möglichst großen Druck zum Dämpfen der Schwingungen an der Vorrichtung zu erreichen. Bei dem Hydraulikfluid kann es sich weiter um ein Hydrauliköl handeln. So ist die Verwendung von Hydrauliköl zum Realisieren einer Druck- beziehungsweise einer Dämpfungswirkung bekannt, sodass die Dämpfung hier auf einfache Art und Weise mittels eines bekannten Hydraulikfluids realisiert werden kann, ohne das kostspielige und aufwendige Umbauten vonnöten wären. Ferner kann es sich bei dem Hydraulikfluid aber auch um jedes andere Hydrau- likfluid handeln, mit welchem eine entsprechende Druck- beziehungsweise Dämpfungswirkung hervorgerufen werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird auch ein System angegeben, welches eine Vorrichtung und einen oben beschriebenen hydraulischen Schwingungstilger zum Dämpfen von Störschwingungen der Vorrichtung aufweist.

Ein derartiges System hat den Vorteil, dass dieses einen verbesserten Schwingungstilger aufweist, mit welchem insbesondere auch verschiedene Anwendungszwecke realisiert werden können, das heißt das System an die jeweiligen Erfordernisse beziehungsweise den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden kann.

So haben hydraulische Schwingungstilger verglichen mit mechanischen Schwingungstilgern den Vorteil, dass diese wesentlich flexibler gestaltet und eingestellt werden können. Ferner ist der hydraulische Schwingungstilger derart ausgebildet, dass das Hydraulikfluid stets in dem Schwingungstilger, das heißt in einer geschlossenen Kammer verbleibt, was bedeutet, dass die geschlossene Kammer nicht in Verbindung mit einem externen Hydrauliksystem stehen muss. Somit lässt sich der Schwingungstilger insbesondere kostengünstig an zu dämpfende Vorrichtungen nachrüsten beziehungsweise von diesen für Wartungs- und Servicezwecke entfernen.

Dass die Masse dabei weiter hydraulisch vorgespannt ist hat zudem den Vorteil, dass während des Betriebs des hydraulischen Schwingungstilgers Kavitationen in den Druckkammern vermieden werden können. So kann es, beispielsweise aufgrund der inneren Reibung und Massenträgheit des Hydraulikfluids zu Kavitationserscheinungen in den Druckkammer kommen, das heißt zur Bildung und Auflösung von dampfgefüllten Hohlräumen in dem Hydraulikfluid, insbesondere da eine Nachführung von Hydraulikfluid in die entsprechende Druckkammer für gewöhnlich nicht rechtzeitig erfolgt. Die Vorspannung kann dabei ferner je nach Anwendungsfall auf einfache Art und Weise einmalig eingestellt werden. Insbesondere kann der hydraulische Schwingungstilger dabei derart ausgebildet sein, dass die Resonanzfrequenz des hydraulischen Schwingungstilgers umso höher ist, je höher ein durch die hydraulische Vorspannung erzeugter Vorspanndruck ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird zudem auch ein Verfahren zum Einstellen der Dämpfwirkung eines hydraulischen Schwingungstilgers angegeben, wobei zunächst eine Masse ausgewählt wird, wobei das Gewicht der Masse basierend auf dem Gewicht einer zu dämpfenden Vorrichtung gewählt wird. Weiter wird ein hydraulischer Schwingungstilger an der Vorrichtung angebracht, wobei der hydraulische Schwingungstilger eine erste und eine zweite Druckkammer, die jeweils ein Hydraulikfluid enthalten, die ausgewählte Masse, die dazu ausgebildet ist, sich zwischen der ersten und der zweiten Druckkammer auf eine im Wesentlichen luftdichte Weise hin und her zu bewegen und dadurch jeweils den Druck in den einzelnen Druckkammern zu verändern, einen ersten Durchgang inklusive eines bezüglich der Anwendung wohl definierten Strömungswiderstandes, der dazu ausgebildet ist, das Hydraulikfluid zwischen den beiden Druckkammern strömen zu lassen, beziehungsweise eines ersten Ventils zum Regeln eines Durchsatzes durch den ersten Durchgang, aufweist. Dabei wird zudem noch die Masse hydraulisch vorgespannt.

Ein derartiges Verfahren hat den Vorteil, dass mit diesem ein verbesserter Schwingungstilger realisiert werden kann, mit welchem insbesondere auch verschiedene Anwendungszwecke realisiert werden können, das heißt der Schwingungstilger an die jeweiligen Erfordernisse beziehungsweise den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden kann.

Hydraulische Schwingungstilger haben verglichen mit mechanischen Schwingungstilgern den Vorteil, dass diese wesentlich flexibler gestaltet und eingestellt werden können. Dass die Masse dabei ausgebildet ist, sich zwischen der ersten und der zweiten Druckkammer auf eine im Wesentlichen luftdichte Art und Weise zu bewegen, bedeutet dabei, dass die Masse beispielsweise derart ausgebildet und angeordnet ist, dass bei der Bewegung der Masse Luft jeweils lediglich durch einen engen Spalt aus einer Kammer, in welcher die Masse angeordnet ist, in die erste oder die zweite Druckkammer strömen kann. Beispielsweise kann eine Kolbenstange, auf welcher die Masse angeordnet ist und welcher in einer Laufbuchse, die durch ein Gehäuse des Schwingungstilgers gebildet werden kann, beweglich angeordnet ist, derart eingeschliffen werden, dass die Abdichtung zwischen der Kolbenstange und der Laufbuchse jeweils nur durch enge Führungsspalte erfolgt. Dabei sollte das Spaltmaß weiter so gewählt werden, dass ein resonanter Betrieb möglich ist. Durch das erste Ventil kann weiter eine gewisse Menge an Hydraulikfluid von der einen Druckkammer in die andere Druckkammer geleitet werden, wodurch ein definierter Strömungswiderstand erzeugt wird und eine definierte Dämpfung eingeführt werden kann. Das erste Ventil kann dabei wiederum derart geregelt werden, um den hydraulischen Schwingungstilger an die entsprechenden Erfordernisse beziehungsweise den jeweiligen Anwendungsfall anzupassen.

Ferner ist der hydraulische Schwingungstilger derart ausgebildet, dass das Hydraulikfluid stets in dem Schwingungstilger, das heißt in einer geschlossenen Kammer verbleibt, was bedeutet, dass die geschlossene Kammer nicht in Verbindung mit einem externen Hydrauliksystem stehen muss. Somit lässt sich der Schwingungstilger insbesondere kostengünstig an zu dämpfende Vorrichtungen nachrüsten beziehungsweise von diesen für Wartungs- und Servicezwecke entfernen.

Dass die Masse dabei weiter hydraulisch vorgespannt ist hat zudem den Vorteil, dass während des Betriebs des hydraulischen Schwingungstilgers Kavitationen in den Druckkammern vermieden werden können. So kann es, beispielsweise aufgrund der inneren Reibung und Massenträgheit des Hydraulikfluids zu Kavitationserscheinungen in den Druckkammer kommen, das heißt zur Bildung und Auflösung von dampfgefüllten Hohlräumen in dem Hydraulikfluid, insbesondere da eine Nachführung von Hydraulikfluid in die entsprechende Druckkammer für gewöhnlich nicht rechtzeitig erfolgt. Die Vorspannung kann dabei ferner je nach Anwendungsfall auf einfache Art und Weise einmalig eingestellt werden. Insbesondere kann der hydraulische Schwingungstilger dabei derart ausgebildet sein, dass die Resonanzfrequenz des hydraulischen Schwingungstilgers umso höher ist, je höher ein durch die hydraulische Vorspannung erzeugter Vorspanndruck ist.

Dabei kann der hydraulische Schwingungstilger weiter eine dritte Kammer aufweisen, in der sich die Masse bewegt, und der Schritt des Hydraulischen Vorspannens der Masse ein Einbringen des Hydraulikfluids in die dritte Kammer aufweisen. Da die hydraulische Vorspannung hierbei ebenfalls durch das Hydraulikfluid realisiert wird, welches gegen die Masse fließt, kann die hydraulische Vorspannung einfach und kostengünstig realisiert werden. Weiter ist eine derartige hydraulische Vorspannung ohne weiteres an die jeweiligen Erfordernisse beziehungsweise den jeweiligen Anwendungszweck anpassbar. Der hydraulische Schwingungstilger kann dabei weiter einen zweiten Durchgang, der dazu ausgebildet ist, das Hydraulikfluid zwischen einem das Hydraulikfluid enthaltenden Reservoir und der dritten Kammer strömen zu lassen, und ein zweites Ventil aufweisen, das zum Regeln eines Durchsatzes durch den zweiten Durchgang beziehungsweise eines Arbeitsdruckes in der dritten Kammer ausgebildet ist, aufweisen, wobei das Verfahren ein Einstellen der hydraulischen Vorspannung durch Einstellen des Durchsatzes durch den zweiten Durchgang aufweist. Hierdurch kann die hydraulische Vorspannung an die jeweiligen Erfordernisse beziehungsweise den jeweiligen Anwendungszweck angepasst beziehungsweise entsprechend eingestellt werden. Über eine derartige Hydraulikversorgung ist zudem eine optimale Anpassung der hydraulischen Vorspannung an unterschiedliche Betriebsfrequenzen realisierbar. Auch ist diese Anpassung direkt an der jeweiligen Anwendung beziehungsweise dem jeweiligen Einsatzort des hydraulischen Schwingungstilgers möglich, ohne dass von außerhalb Hydraulikfluid zugeführt werden muss oder eine Verbindung mit einem externen Hydrauliksystem vonnöten ist.

Gemäß einer Ausführungsform kann der hydraulische Schwingungstilger weiter einen mit der ersten Druckammer verbundenen gasgefüllten Hydrospeicher und einen mit der zweiten Druckkammer verbundenen gasgefüllten Hydrospeicher aufweisen, wobei das Verfahren weiter ein Anpassen des hydraulischen Schwingungstilgers an unterschiedliche Betriebsfrequenzen mittels der beiden gasgefüllten Hydrospeicher aufweist. In dieser Ausführungsform weisen die erste und die zweite Druckammer so gesehen jeweils eine zusätzliche Gasfeder auf, welche durch die erste beziehungsweise die zweite Druckkammer repräsentiert wird, und welche jeweils eine progressive Federcharakteristik aufweisen. Dabei können Gasvolumen- oder Gasdruckänderungen derart variiert werden, dass die Gasfeder eine gewünschte Federkennlinie aufrechterhalten kann. Folglich kann die progressive Kennlinie der Gasfeder genutzt werden, um die Frequenz des Schwingungstilgers anzupassen, das heißt diesen an die entsprechenden Erfordernisse beziehungsweise den jeweiligen Anwendungszweck anzupassen. Insbesondere kann der Schwingungstilger auch während des Betriebs angepasst werden, zumal sich der Vorspanndruck im Vergleich zur Betriebsfrequenz beispielsweise über die Spaltdichtungen langsam in die beiden Druckkammern ausbreiten kann.

Zudem kann es sich bei dem Hydraulikfluid um ein Hydrauliköl handeln. So ist die Verwendung von Hydrauliköl zum Realisieren einer Druck- beziehungsweise einer Dämpfungswirkung bekannt, sodass die Dämpfung hier auf einfache Art und Weise mittels eines bekannten Hydraulikfluids realisiert werden kann, ohne das kostspielige und aufwendige Umbauten vonnöten wären. Ferner kann es sich bei dem Hydraulikfluid aber auch um jedes andere Hydrau- likfluid handeln, mit welchem eine entsprechende Druck- beziehungsweise Dämpfungswirkung hervorgerufen werden kann.

Zusammenfassend ist festzustellen, dass mit der vorliegenden Erfindung ein hydraulischer Schwingungstilger angegeben wird, welcher sich kostengünstig an zu dämpfende Vorrichtungen nachrüsten beziehungsweise von diesen für Wartungs- und Servicezwecke entfernen lässt.

Dadurch, dass die Masse hydraulisch vorgespannt wird, können zudem während des Betriebs des hydraulischen Schwingungstilgers Kavitationen in den Druckkammern vermieden werden. Ferner kann die Vorspannung dabei je nach Anwendungsfall auf einfache Art und Weise eingestellt werden.

Zudem kann die progressive Kennlinie einer Gasfeder genutzt werden, um die Frequenz des Schwingungstilgers anzupassen, das heißt diesen an die jeweiligen Erfordernisse beziehungsweise den jeweiligen Anwendungszweck anzupassen. Insbesondere kann der Schwingungstilger auch während des Betriebs angepasst werden, zumal sich der Vorspanndruck im Vergleich zur Betriebsfrequenz beispielsweise über die Spaltdichtungen langsam in die beiden Druckkammern ausbreiten kann.

KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von den in den Abbildungen dargestellten Beispielen näher erläutert. Die Darstellungen sind nicht zwangsläufig maßstabsgetreu und die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf die dargestellten Aspekte. Vielmehr wird Wert darauf gelegt, die der Erfindung zugrunde liegenden Prinzipien darzustellen.

Figur 1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Systems, welches eine Vorrichtung und einen hydraulischen Schwingungstilger zum Dämpfen von Stör Schwingungen der Vorrichtung aufweist, gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Figur 2 zeigt eine Querschnittsansicht eines Systems, welches eine Vorrichtung und einen hydraulischen Schwingungstilger zum Dämpfen von Stör Schwingungen der Vorrichtung aufweist, gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; Figur 3 zeigt eine Querschnittsansicht eines Systems, welches eine Vorrichtung und einen hydraulischen Schwingungstilger zum Dämpfen von Stör Schwingungen der Vorrichtung aufweist, gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Figur 4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Einstellen der Dämpfwirkung eines hydraulischen Schwingungstilgers gemäß Ausführungsform der Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

Figur 1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Systems 1, welches eine Vorrichtung 2 und einen hydraulischen Schwingungstilger 3 zum Dämpfen von Störschwingungen der Vorrichtung 2 aufweist, gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

Wie Figur 1 zeigt, weist der hydraulische Schwingungstilger 3 ein Gehäuse 4 auf, welches mit der Vorrichtung 2 verschraubt ist. Ferner kann die Verbindung zwischen Schwingungstilger und der Vorrichtung aber auch auf andere Art und Weise erfolgen, beispielsweise mittels Formschluss oder Kleben.

Schwingungstilger müssen dabei ferner auf die Frequenz des zu dämpfenden Bauteiles abgestimmt werden. Insbesondere sollte der Schwingungstilger so ausgelegt werden, dass er nahezu dieselbe Eigenfrequenz wie die zu tilgende Frequenz aufweist. Jedoch sind bekannte Schwingungstilger vorkonfiguriert, weswegen es für gewöhnlich nicht möglich ist, einen einmal bereitgestellten Schwingungstilger für einen anderen Anwendungszweck zu verwenden.

Der dargestellte Schwingungstilger 3 weist dabei eine erste 5 und eine zweite Druckkammer 6, die jeweils ein Hydraulikfluid enthalten, eine Masse 7, die dazu ausgebildet ist, sich zwischen der ersten 5 und der zweiten Druckkammer 6 auf eine im Wesentlichen luftdichte Weise hin und her zu bewegen und dadurch jeweils den Druck in den einzelnen Druckkammern 5, 6 zu verändern, wenigstens eine Zentrierfeder 8, die zum Ausüben einer positionsabhängigen Kraft auf die Masse 7 ausgebildet ist, und einen ersten Durchgang 9, der dazu ausgebildet ist, das Hydraulikfluid zwischen den beiden Druckkammern 5,6 strömen zu lassen, auf. Insbesondere zeigt Figur 1, dass das Gehäuse 4 des hydraulischen Schwingungstilgers 3 einen mit Hydraulikfluid gefüllten, geschlossenen Druckraum bildet, indem eine Kolbenstange 10 verschiebbar angeordnet ist und diesen axial in zwei Druckkammern 5,6 unterteilt. An dem Kolben ist dabei zudem eine Tilgermasse 7 angebracht.

Trifft nun eine zu dämpfende Kraft F axial auf das Gehäuse 4, wird diese aufgrund der Trägheit der Tilgermasse 7 hydraulisch übertragen, wodurch die Kolbenstange 10 in das Gehäuse 4 hineingedrückt wird, sodass die erste Druckkammer 5 in ihrem Volumen abnimmt, während die zweite Druckkammer 6 in ihrem Volumen zunimmt. Bei diesem Einfahren der Kolbenstange 10 wird Hydraulikfluid von der ersten Druckkammer 5 über den ersten Durchgang 9 in die zweite Druckkammer 6 geleitet, wodurch ein Strömungswiderstand und insgesamt eine Gegenkraft zur Kraft F erzeugt werden soll. In dem Moment, in dem keine Kraft mehr auf die Kolbenstange 10 wirkt, kehrt die Kolbenstange 10 wiederum zurück in ihre ursprüngliche beziehungsweise Ausgangsposition. Zu erkennen ist zudem noch eine Zentrierfeder 8, welche verhindern soll, dass die Kolbenstange 10 während des Betriebs gegen eine Endlage driftet.

Ein derartiges System 1 hat den Vorteil, dass dieses einen verbesserten Schwingungstilger 3 aufweist, mit welchem insbesondere auch verschiedene Anwendungszwecke realisiert werden können, das heißt das System 1 insbesondere an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden kann. So kann der Vorspanndruck an die jeweiligen Gegebenheiten angepasst werden, wobei der Vorspanndruck desto höher sein muss, je höher die zu dämpfenden Vibrationen sind.

Hydraulische Schwingungstilger 3 haben verglichen mit mechanischen Schwingungstilgern den Vorteil, dass diese wesentlich flexibler gestaltet und eingestellt werden können. Das die Masse dabei ausgebildet ist, sich zwischen der ersten und der zweiten Druckkammer auf eine im Wesentlichen luftdichte Art und Weise zu bewegen, bedeutet dabei, dass die Masse beispielsweise derart ausgebildet und angeordnet ist, dass bei der Bewegung der Masse Luft jeweils lediglich durch einen engen Spalt aus einer Kammer, in welcher die Masse angeordnet ist, in die erste oder die zweite Druckkammer strömen kann. Beispielsweise kann eine Kolbenstange, auf welcher die Masse angeordnet ist und welcher in einer Laufbuchse, die durch ein Gehäuse des Schwingungstilgers gebildet werden kann, beweglich angeordnet ist, derart eingeschliffen werden, dass die Abdichtung zwischen der Kolbenstange und der Laufbuchse jeweils nur durch enge Führungsspalte erfolgt. Dabei sollte das Spaltmaß weiter so gewählt werden, dass ein resonanter Betrieb möglich ist.

Ferner ist der hydraulische Schwingungstilger 3 derart ausgebildet, dass das Hydraulikfluid stets in dem Schwingungstilger, das heißt in einer geschlossenen Kammer verbleibt, was bedeutet, dass die geschlossene Kammer nicht in Verbindung mit einem externen Hydrauliksystem stehen muss. Somit lässt sich dieser insbesondere kostengünstig an zu dämpfende Vorrichtungen 2 nachrüsten beziehungsweise von diesen für Wartungs- und Servicezwecke entfernen.

Dass die Masse 7 dabei weiter hydraulisch vorgespannt ist hat zudem den Vorteil, dass während des Betriebs des hydraulischen Schwingungstilgers 3 Kavitationen in den Druckkammern 5,6 vermieden werden können. So kann es, beispielsweise aufgrund der inneren Reibung und Massenträgheit des Hydraulikfluids zu Kavitationserscheinungen in den Druckkammern 5,6 kommen, das heißt zur Bildung und Auflösung von dampfgefüllten Hohlräumen in dem Hydraulikfluid, insbesondere da eine Nachführung von Hydraulikfluid in die entsprechende Druckkammer 5,6 für gewöhnlich nicht rechtzeitig erfolgt. Die Vorspannung kann dabei ferner je nach Anwendungsfall auf einfache Art und Weise einmalig eingestellt werden.

Gemäß der ersten Ausführungsform weist der hydraulische Schwingungstilger 3 hierbei weiter eine dritte Kammer 12 auf, in der sich die Masse 7 bewegt und die das Hydraulikfluid enthält, um die Vorspannung zu realisieren. Wie Figur 1 zeigt, ist die dritte Kammer 12 zum Einstellen des Vorspanndruckes zudem an ein das Hydraulikfluid enthaltendes Reservoir 13 angeschlossen.

Weiter handelt es sich bei dem Hydraulikfluid um ein Hydrauliköl. Ferner kann es sich bei dem Hydraulikfluid aber auch um jedes andere Hydraulikfluid handeln, durch welches eine entsprechende Druck- beziehungsweise Dämpfungswirkung hervorgerufen werden kann.

Zudem zeigt Figur 1 ein erstesVentil 15, welches zum Regeln eines Durchsatzes durch den ersten Durchgang 9 und somit zum Erzeugen eines definierten Strömungswiderstandes, das heißt einer definierten Dämpfung ausgebildet ist. Figur 2 zeigt eine Querschnittsansicht eines Systems 20, welches eine Vorrichtung 2 und einen hydraulischen Schwingungstilger 21 zum Dämpfen von Störschwingungen der Vorrichtung 2 aufweist, gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Bauteile mit gleicher Funktion oder Konstruktion wie in Figur 1 tragen dabei dieselben Bezugszeichen und werden nicht extra erörtert.

Wie Figur 2 zeigt, weist der hydraulische Schwingungstilger 21 weiter einen zweiten Durchgang 22, der dazu ausgebildet ist, das Hydraulikfluid zwischen einem das Hydraulikfluid enthaltenden Reservoir 23 und der dritten Kammer 12 strömen zu lassen, insbesondere zu pumpen, und ein zweites Ventil 24 auf, das zum Regeln eines Durchsatzes durch den zweiten Durchgang 22 ausgebildet ist.

Der dargestellte hydraulische Schwingungstilger 21 gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich zudem von dem in Figur 1 gezeigten hydraulischen Schwingungstilger 3 gemäß der ersten Ausführungsform dadurch, dass an der ersten 5 und der zweiten Druckkammer 6 jeweils ein gasgefüllter Hydrospeicher 26 angeordnet ist, wobei der Schwingungstilger 21 derart ausgebildet ist, dass der hydraulische Schwingungstilgers 21 mittels der beiden gasgefüllten Hydrospeicher an unterschiedliche Betriebsfrequenzen angepasst werden kann. Insbesondere weisen die erste 5 und die zweite Kammer 6 so gesehen jeweils eine zusätzliche Gasfeder auf, welche durch die erste 5 beziehungsweise die zweite Druckkammer 6 repräsentiert wird, und welche jeweils eine progressive Federcharakteristik aufweisen. Dabei können Gasvolumen- oder Gasdruckänderungen derart variiert werden, dass die beiden Gasfedem eine gewünschte Federkennlinie aufrechterhalten können. Dabei sind die gasgefüllten Hydrospeicher 26 jeweils mit einem gewissen Gasdruck vorgefüllt.

Figur 3 zeigt eine Querschnittsansicht eines Systems 30, welches eine Vorrichtung 2 und einen hydraulischen Schwingungstilger 31 zum Dämpfen von Störschwingungen der Vorrichtung 2 aufweist, gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Bauteile mit gleicher Funktion oder Konstruktion wie in Figur 1 oder Figur 2 tragen dabei dieselben Bezugszeichen und werden nicht extra erörtert.

Wie Figur 3 zeigt, weist der hydraulische Schwingungstilger 31 gemäß der dritten Ausführungsform keine Zentrierfeder jedoch jeweils einen Metallbalg 32 zwischen der ersten 5 und der dritten Kammer 12 sowie zwischen der zweiten 6 und der dritten Kammer 12 auf. Durch die beiden Metallbälge 32 sind die erste 5 und die zweite Druckkammer 6 jeweils hermetisch dicht zur dritten Kammer 12 ausgeführt.

Dabei weist der hydraulische Schwingungstilger weiter jeweils eine Ausgleichsbohrung 33 zwischen der ersten 5 und der dritten Kammer 12 sowie zwischen der zweiten 6 und der dritten Kammer 12 auf, über welche sich der mittlere Vorspanndruck in alle Kammern 5,6,12 ausbreiten kann. Ferner können aber auch mehr als eine Ausgleichsbohrung zwischen der ersten und der dritten Kammer und/oder zwischen der zweiten und der dritten Kammer vorgesehen sein.

Gemäß der dritten Ausführungsform sind zudem anstelle des zweiten Ventils zwei Digitalventile 34 vorgesehen. Die Digitalventile 34 können dabei beispielsweise derart ausgebildet sein, dass der Vorspanndruck durch eine Pulsweitenmodulations (PWM)- Ansteuerung eingestellt werden kann.

Figur 4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 40 zum Einstellen der Dämpfwirkung eines hydraulischen Schwingungstilgers gemäß Ausführungsform der Erfindung.

Wie Figur 4 zeigt, weist das Verfahren zunächst den Schritt des Auswählens einer Masse 41 auf, wobei das Gewicht der Masse basierend auf dem Gewicht einer zu dämpfenden Vorrichtung gewählt wird. Insbesondere ist die Masse dabei grundsätzlich frei wählbar, wobei diese jedoch bevorzugt in einem passenden Verhältnis zur äquivalenten Masse der zu dämpfenden Vorrichtung gewählt werden sollte. Weiter wird ein hydraulischer Schwingungstilger an der Vorrichtung angebracht 42, wobei der hydraulische Schwingungstilger eine erste und eine zweite Druckkammer, die jeweils ein Hydraulikfluid enthalten, die ausgewählte Masse, die dazu ausgebildet ist, sich zwischen der ersten und der zweiten Druckkammer auf eine im Wesentlichen luftdichte Weise hin und her zu bewegen und dadurch jeweils den Druck in den einzelnen Druckkammern zu verändern, einen ersten Durchgang, der dazu ausgebildet ist, das Hydraulikfluid zwischen den beiden Druckkammern strömen zu lassen, und ein erstes Ventil zum Regeln eines Durchsatzes durch den ersten Durchgang, aufweist. Dabei wird zudem noch die Masse hydraulisch vorgespannt 43. Gemäß den Ausführungsformen der Figur 4 weist der hydraulische Schwingungstilger weiter eine dritte Kammer auf, in der sich die Masse bewegt, wobei der Schritt des hydraulischen Vorspannens der Masse 43 ein Einbringen des Hydraulikfluids in die dritte Kammer auf- weist.Insbesondere weist der hydraulische Schwingungstilger dabei einen zweiten Durchgang, der dazu ausgebildet ist, das Hydraulikfluid zwischen einem das Hydraulikfluid enthaltenden Reservoir und der dritten Kammer strömen zu lassen, und ein zweites Ventil auf, das zum Regeln eines Durchsatzes durch den zweiten Durchgang ausgebildet ist. Dabei weist das Verfahren zudem den Schritt des Einstellens der hydraulischen Vorspannung durch Einstellen des Durchsatzes durch den zweiten Durchgang 44 auf.

Gemäß den Ausführungsformen der Figur 3 weist der hydraulische Schwingungstilger weiter einen mit der ersten Druckkammer verbundenen gasgefüllten Hydrospeicher und einen mit der zweiten Kammer Druckkammer verbundenen gasgefüllten Hydrospeicher auf. Dabei entspricht das hydraulische Vorspannen in den Schritten 43 und 44 dem Einstellen der Resonanzfrequenz, wobei der hydraulische Schwingungstilger derart ausgebildet ist, dass der hydraulische Schwingungstilger mittels der beiden gasgefüllten Hydrospeicher an unterschiedliche Betriebsfrequenzen angepasst werden kann. Wie Figur 3 zeigt, weist das Verfahren dabei zudem den Schritt eines Anpassens an eine Betriebsfrequenz mittels der gasgefüllten Hydrospeichers 45 auf.

Anzumerken ist dabei, dass in dieser Ausführungsform, welche gasgefüllte Hydrospeicher aufweist, nach dem hydraulischen Vorspannen des Systems und somit dem Einstellen der Resonanzfrequenz noch der entsprechende Durchsatz durch das erste Ventil derart eingestellt werden sollte, dass eine optimale Dämpfungswirkung erzielt wird.

Bezugszeichenliste

1 System

2 Vorrichtung

3 Schwingungstilger

4 Gehäuse

5 erste Druckkammer

6 zweite Druckkammer

7 Masse

8 Zentrierfeder

9 erster Durchgang

10 Kolbenstange

12 dritte Kammer

13 Reservoir

15 zweites Ventil

20 System

21 Schwingungstilger

22 zweiter Durchgang

23 Reservoir

24 erstes Ventil

26 Hydrospeicher

30 System

31 S chwingung stilger

32 Metallbalg

33 Ausgleichsbohrung

34 Digitalventil

40 Verfahren

41 Verfahrensschritt

42 Verfahrensschritt

43 Verfahrensschritt

44 Verfahrensschritt

45 Verfahrensschritt