DAMPER FOR TILTING OSCILLATIONS BETWEEN A FOUNDATION AND A BASE PLATE OF AN EQUIPMENT, IN PARTICULAR OF A HIGH TENSION SWITCH DEVICE INSTALLED IN SEISMIC AREAS

Abstract: 1. Damper for the absorption of tilting oscillations between foundation (16) and a plate (14) forming the foot part of an appliance, in particular a high-voltage switching device (2) to be set up in regions endangered by earthquakes, with the use of threaded bolts (18), which are anchored in the foundation and penetrate the plate, and of spring elements (38), which are provided for oscillation damping and for limitation of the bending moment in case of oscillations, wherein the spring elements are arranged between the upper side of the plate and upper counterbearings (28, 30), which are mounted at the threaded bolts and surround the threaded bolts concentrically, characterised thereby, that the plate (14) rests on the fixed lower counterbearings (22, 24) mounted at the threaded bolts (18) and that annular springs (38) are provided as spring elements, display a hysteresis adequate for damping and are biassed in such a manner that a force-locking connection between the plate (14) and the foundation exists on a given settable force being fallen below.

Description: #Dämpfer zur Aufnahme von Kipp-Schwingungen zwischen Fundament und einer das Fussteil eines Gerätes bildenden Platte, insbesondere eines in erdbebengefähdeten Gebieten aufzustellenden Hochspannungsschaltgerätes " Die Erfindung betrifft einen Dämpfer zur Aufnahme von Kippschwingungen zwischen Fundament und einer das heissteil eines Gerätes bildenden Platte, insbesondere eines in erdbehengefährdeten Gebieten aufzustellenden Hochspannungsschaltgeräts, unter Verwendung von zur Begrenzung des Biegemomentes bei Schwingungen und zur Schwingungsdämpfung vorgesehenen Federelementen mit Dämpfungseigenschaften. Ein anderartiges Dämpfersystem ist aus der DE-OS 27 49 654 bekant. Bei diesem Dämpfer sind Fussteil. und Fundament als aufeinanderliegende, leicht gegeneinander verschiebbare ebene Platten ausgebildet, und es ist ein als Zugstah ausgebildetes Federelement vorgesehen, welches den Fussteil und das Fundament in Bohrungen durchdringt, wobei sein oberes Ende in ein Kugelgelenk am Fussteil gelagert ist und sein unteres Ende unter Zwischenschaltung einer Ringfeder in einem zweiten Kugelgelenk am Fundament gelagert ist. Diese bekannte Vorrichtung, bei der eine Entkopplung des Schalters von horizontalen Fundamentbewegungen angestrebt wird, ist im Aufbau relativ aufwendig. Die Rückkehr in definierte Null-Lage ist bei dieser Vorrichtung nicht in jedem Falle gewährleistet. Sie spricht nicht bei einer bestimmten (einstellbaren) Belastung an und reagiert auf Zeiteinflüsse (Korrosion in Lagern und Gelenken). Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Stossdämpfer der eingangs genannten Art zu schaffen, der gegen Erdbebeneinfliisse weit- gehend resistent und der im Aufbau einfacher und damit preiswerter in der Herstellung ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Platte von im Fundament verankerten Schraubbolzen angebrachten unteren Widerlagern aufliegt, und dass die Federelemente zwischen der Oberseite der Platte und an den Schraubbolzen angebrachten oberen Widerlagern, die Schraubbolzen konzentrisch umgebend, angeordnet sind. Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Federelemente derart vorgespannt sind, dass bei Unterschreiten einer vorgegebenen einstellbaren Kraft eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Platte dem Fundament besteht. Mit der erfindungsgemässen Lösung wird bei einfacher Bauweise eine hervorragende Wirkung erzielt. Das Gerät'beispielsweise der Hochspannungsschalter, wird ab einem bestimmten Moment biegeweich,woraus sich eine Verminderung der Resonanzfrequenz des Systems sowie eine gewisse Momentbegrenzung ergibt. Durch die besondere Anordnung der Federn ergibt sich eine grosse Federauslenkung und damit eine gegen über der bekannten Vorrichtung erheblich grössere Wirkung. Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung lassen sich bereits vorhandene Geräte auf sehr einfache Weise nachriisten. Mit anderen Worten ist die Erfindung durch folgende Vorteile gekennzeichnet Schlanke Konstruktion, durch Federn erniedrigte Eigenfrequenz, keine Gefahr dees Aufschaukelns, Momentenbegrenzung im Prozellen, hohe innere Dämpfung und Nachrüstbarkeit, keine altungsabhängigen Lager, Begrenzung der auf einen Erdisolator wirkenden Biegemomente. In zweckmässiger Weise werden gemäss einer Ausgestaltung der Erfindung die Widerlager von Muttern und Scheiben gebildet, durch die eine Einstellung der Federvorspannung und eine Ausrichtung des Gerätes ermöglichst wird. Gemäss einer weiteren vorteilhaften ausgestaltung ist vorgesehen, dass auf der Platte eine Abstanddscheibe aufliegt, an der sich die Feder abstützt, dass konzentrisch zum Schraubbolzen und gegenüber diesem axial verschiebbar eine des Federelement umgebende Kappe angeordnet ist, deren Oberteil am oberen Widerlager anliegt oder selbst das Widerlager darstellt. Mit dieser lösung wird eine Zentrierung der Federn sowie ein Staub-, Bewitterungs- und mechanischer Schutz geschaffen. Ausserdem wird erreicht, dass die Platte nicht unter den Tonf stösst und der Topf dennach relativ gut verschlossen ist. Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine für eine Platte mindestens vier Federelemente derart vorgesehen, dass Kippbewegungen nach beiden Seiten in mindestens zwei paarweise zueinander sekrechten Richtungen erfolgen können. Hierdurch ergeben sich günstige symmetrische Verhältnisse und es ist eine gute Ausrichtbarkeit gewährleistet Die vier Federelemente sind zweckmässig im Quadrat angeordnet. Durch diese Anordnung wird die Fundedemtherstellung vereinfacht, Prrtümen vorgebeugt und eine Standardisierung erleichert Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Hochspannungsschaltgerät mit Schwingungsdännern, Fig 2 eine Teilansicht eines Schwingungsdämpfers im Schnitt. Das in der Zeichnung dargestellte Hochspannungsschaltgerät 2 weist ein Gestell 4 auf, auf dem eine Polsäule 6 mit zwei Schaltköpfen 8, 10 angebracht ist. Das Gestell 4 ruht seinerseits auf einer Säule 12, die einen Fussteil in Form einer Platte 14 aufweist. Die Platte 14 ruht auf beispielsweise vier im Fundament 16 verankerten Ankerschraubbolzen 18, von denen zwei zeichnerisch dargestellt sind, und die mit Dämpferelementen 20 versehen sind. Nachfolgend wird auf Figur 2 Bezug genommen, in der ein Dämpferelement 20 vergrössert dargestellt ist. Der Schraubbolzen 18 weist ein unteres Widerlager, bestehend aus einer Mutter 22 und einer aufgelegten Scheibe 24, auf, so dass Kippbewegungen um die von diesem Widerlager gebildete Achse möglich sind . Auf der Scheibe 24 ruht die Platte 11, die zu diesem Zwecke vier Bohrungen (nur eine sichtbar) aufweist, durch die die Schraubbolzen 18 dringen. Am oberen Ende der Schraubbolzen 18 ist ein oberes Widerlager vorgesehen, welches gleichfalls aus einer Mutter 28 und einer Scheibe 30 besteht. Zwischen der Oberseite der Platte 14 und dem oberen Widerlager ist eine zylinderförmige Kappe 9.2 vorgesehen, die nach unten hin offen ist und in deren Oherteil 34 eine Bohrung :6 vorgesehen ist, durch die der Schraubbolzen 18 dringt. Im Inneren der Kappe 32 ist eine Ringfeder 9.8 mit Dämpfungs- eigenschaften, den Schraubbolzen 18 konzentrisch umgebend, angeordnet, die Kippbewegungen bedämpft und ausgelenkte Geräte in die Null-Tage zurückführt. Hierzu weist die Ringfeder 9.8 - oder ein ähnlich wirkendes Bauelement - eine zur Dämpfung ausreichende Hysterese auf. Die Ringfeder stützt sich mit ihrem oberen Ende an der Innenfläche des Oberteils 34 der Kappe 32 und mit ihrem unteren Ende an einer auf der Oberseite der Platte 14 liegenden Abstandsscheihe 40 ab. Die Kappe 32 liegt relativ eng an der Ringfeder 9.8 an und gewähleistet so eine Zentrierung sowie einen Stauh-, Bewi tterungs- und mechanischen Schut'. Zwischen der Ahstandsscheibe 40 und der Rappe 32 ist zwednnässig ein Dichtungsring 42 angeordnet. Die Abstandsscheibe 40 kann entsprechend vorgegebenen Anforderungen in ihrer Höhe wesentlich vergrössct sein, so dass der Abstand zwischen der Kappe 32 und der Platte 14 wesentlich erhöht werden kann. Die Ahmessung aller Bavelemente richten sich nach vorgegehenen, berechenbaren Bedingungen. Durch die Auflage der Ankerschrauben 18 auf Stehholzen lässt sich die Pol säule 6 in sehr einfacher Weise in der Senkrechten ausrichten. Mit Hilfe der Spannmutter 28 oder auch der Spannmutter 22 lässt sich die Federvorspannung einfach und mit hinreichender Genauigkeit einstellen. Die Grosse der Vorspannung bestimmt, bei welchem Biegemoment an der Polsäule die Federn ansprechen. Durch hinreichend grosse Vorspannung wird erreicht, dass sich die Pol. säule im normalen Betriebszustand (ohne Erdhehen) so verhält, als sei. sie mit dem Fundament fest verschraubt. Die Wirkungsweise des erfindungsgemässen Dämpferelementes 20 besteht nicht in einer horizontalen Entkopplung der Platte 14 des Gerätes 2 vom Fundament 16, vielmehr liegt nämlich die Tatsache zugrunde, dass durch horizontale Bewegungen des Fundamentes 16 horizontale Biegeschwingungen des Hochspannungsschaltgerätes 2 angeregt werden. Das damit verbundene Biegemoment fiihrt ZU K i p p h e w e m u n g e n der Platte 14 um die Achse, die durch die unteren Widerlager (22, 24) gebildet werden. Die Aufgabe der Ringfedern 38 ist es nun, diese Kipphewegungen in die Null-Lage zurückzuführen und gleichzeitig Energie zu vernichten, d.h. die Schwingungen zu bedämpfen. Die Eddern 38 sind vorgespannt, so dass bei kleineren Kräften, wie Seilzug- oder Windkräften, eine kraftschlüssige Verhindung zwischen Platte 14 und Fundament 16 besteht. Erst wenn die auf die Federn FR einer Seite wirkende Druckkraft ein bestimmtes Mass übersteigt, werden diese Federn 38 zusammengedrückt. Thre Kennlinie ist eine Hysterrseschleife, die beim entspannen eine wesentlich kleinere Federkonstante aufweist als beim Spannen. Die Fläche der öystereseschleife ist ein Mass fiir die Dämpfung. Wirkt das Biegemoment am Hochspannungsschaltgerät 2 in umgekehrter Richtung, so werden die Federn 38 auf der anderen Seite zusammengedrückt. Dies geschicht im Wechsel so lange, bis die Schwingung soweit abgeklungen ist, dass die auf die 38 wirkenden Kräfte unterhalb der Vorspannkraft bleiben. Ein Aufschankeln der Biegeschwingungen durch eine Erdhebenenregung kann auf diese Weise wirksam begrenzt werden. ausserdem wird durch die Federn 38 auch die Eigenfrequenz der Gesamtanordnung erniedrigt, was sich ebenfalls negativ auswirkt, da üblicherweise die Anfordnungen an die Erdhebensicherheit, gestützt auf die Erfahrung, niedrigere Prüfbeschleunigungen bei kleineren Frequenzen vorsehen.

Claims: PATENTANSPRÜCHE 1. Dämpfer zur Aufnahme von Kipp-Schwingungen zwischen Fundament (16) und einer das Fussteil eines Gerätes (2) bildenden Platte (14), insbesondere eines in erdbehengefährdeten Gebieten aufzusteilenden Hochspannungsschaltgerätes (2) unter Verwendung von zur Begrenzung des Biegemomentes bei Schwingungen und zur Schwingungsdämpfung vorgesehenden Federelementen (38) mit Dämpfungseigenschaften, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (14) von im Fundament (16) verankerten Schraubbolzen (18) durchdrungen ist und auf an den Schrauhbolzen (18) angebrachten unteren Widerlagern (22, 24) aufliegt, und dass die Federelemente (38) zwischen der Oberseite der Platte (14) und an den Schraub- bolzen (18) angebrarbten oberen Widerlagern (28, 30), die Schraubbolzen (18) konzentrisch umgebend, angeordnet sind. 2, Dämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (38) derart vorgespannt sind, dass bei Unterschreiten einer vorgegebenen, einstellbaren Kraft eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Platte (14) und dem Fundament besteht. 3. Dämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Widerlager von Muttern (22, 28) Scheiben (24, 30) gebildet sind, die zur Einstellung der Federvorspannung und zur Ausrichtung des Gerätes verwendbar sind. 4. Dämpfer nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, das auf der Platte (14) eine Abstandsscheibe (40) aufliegt, an der sich das Federelement (38) abstützt, dass konzentrisch zum Schraubholzen (18) und gegenüber diesem axial verschiebbar eine das Federelement (18) umgebende Kappe (32) angeordnet ist, deren Oberteil (34) am oberen Widerlager (28, 30) anliegt oder selbst das Widerlager darstellt. 5. Dämpfer nach einem der vorhergehenden Anspriiche, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Platte (14) mindestens vier Federelemente (38) derart vorgesehen sind, dass Kppbewegungen nach beiden Seiten in mindestens zwei paarweise zueinander senkrechten Richtungen erfolgen können.

Inventors: AUGUSTIN, HANS-GEORG, DIPL.-ING., THIEL, HANS-GERD, DR. RER. NAT.
Applicants: LICENTIA PATENT-VERWALTUNGS-GMBH
Application year: 1982
Main classification: F16F15
IPC codes: H02B1, E02D27, F16F15