Schwingungsdämpfer – Technik

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Sie arbeiten mit einer Fachfirma, welche die gesetzlichen Anforderungen an Abgasanlagen genau kennt und beachtet.

Die KABE GmbH befasst sich seit den 70er Jahren mit Schwingungen von Stahlschornsteinen und anderen Anlagen. Auslösender Faktor war der Stahlschornsteinbau im eigenen Hause, in dem das Problem der Querschwingungen und deren Lösung sich immer wieder stellte. Verstärkt wurde dies noch durch am Anfang der 70er Jahre aufgetretene und publizierte Schadensfälle ( 140 m hoher Schornstein in Duisburg musste nach Schäden durch Querschwingungen gesprengt werden ). Zusammen mit Herrn Dipl.-Ing. G. Hirsch führte dies zur Entwicklung des Schwingungsdämpfers Typ DSD, der seit über 25 Jahren weltweit erfolgreich im Einsatz ist.

Schwingungsprobleme und Gegenmaßnahmen
Bei der Auslegung von Stahlschornsteinen, Kolonnen und anderen Bauwerken hat man es hauptsächlich mit den folgenden durch Wind verursachte Schwingungen zu tun:

Querschwingungen
Querschwingungen treten an zylindrischen Bauwerken ( Stahlschornsteine, Kolonnen usw. ) mit niedriger Eigendämpfung auf. Sie werden durch Wirbelablösungen am Zylinder, der sogenannten Karman’schen Wirbelstraße, verursacht. Durch die alternierend ablösenden Wirbel wird eine Querkraft induziert. Stimmen jetzt Bauwerkseigenfrequenz und die Ablösefrequenz der Wirbel überein, so führt dies bei schwach gedämpften Strukturen zu großen Schwingungsamplituden und entsprechend hohen Beanspruchungen des Bauwerks.

Interferenz-Galloping
Diese Schwingungen treten bei Gruppenanlagen zylindrischer Bauwerke mit einem Achsabstand <= 3d auf. Dabei strömt der Wind alternierend zwischen den Zylindern durch. Die periodisch sich ändernde Umströmung führt zu einer Änderung der Druckverteilung am Zylinder und dadurch entsteht einen Querkraft senkrecht zur Anströmrichtung. Die Einsetzgeschwindigkeit für Interferenzgalloping kann berechnet werden.

Galloping
Galloping entsteht durch das Zusammenwirken von aerodynamisch induzierten Kräften infolge von Druckunterschieden auf Ober- und Unterseite des Profils und Rückstellkräften der Struktur. Im Bereich des Stahlschornsteinbaues können diese Schwingungen bei gekoppelten Anlagen auftreten. Dabei ist nachzuweisen, dass die Einsetzgeschwindigkeit 25% über der Bemessungswindgeschwindigkeit liegt.

Buffeting
Buffeting wird durch Wirbelablösung eines in Anströmrichtung stehenden Bauwerkes verursacht. Lösen von dem Bauwerk im Luv Wirbel in der Eigenfrequenz des angeströmten Bauwerks ab, so kann dieses zu Schwingungen mit großen Amplituden angeregt werden.

Ovalling
Ovalling ist eine Schwingung der Zylinderschale in Umfangsrichtung. Diese Schwingungen können bei dünnwandigen Tragrohren auftreten.

Der Schwingungsdämpfer System KABE
Das Schwingungsdämpfer System KABE bietet Lösungsmöglichkeiten für alle diese Schwingungsarten.
Dabei ist der Einsatz sowohl an horizontal ( Stahlschornsteine, Kolonnen ) als auch an vertikal ( Brücken ) schwingenden Systemen möglich. Der Schwingungsdämpfer System KABE wurde in den 70er Jahren in Zusammenarbeit mit dem Institut für Leichtbau an der RWTH Aachen entwickelt und unter der Nummer D.P. 43 13 835.7 – 09 patentiert.

In der Regel besteht er aus einer schwingenden Masse und zwischen Bauwerk und Masse eingebauten Feder-Dämpfungs-Elementen, in Sonderfällen werden nur die Feder-Dämpfungs-Elemente zwischen zu dämpfender Struktur und Festpunkt eingebaut. Die Dämpfermassen ( Ringe, Voll-Zylinder) werden aus Stahl hergestellt, die Aufhängungen ( Pendelstangen, Ringmuttern, Schäkel ) sowie Zug- und Druckfedern aus Edelstahl. Die Feder-Dämfungs-Elemente werden aus beschichteten Drahtseilen gewickelt.

Die Eigenschaften der Elemente wurden in umfangreichen Testreihen ermittelt. Langzeituntersuchungen mit Lastwechselzahlen bis zu 2×106 zeigten nur unwesentliche Änderungen der Eigenschaften gegenüber ihrem Anfangszustand.