DE2744596A1

DE2744596A1 - Puffer zum abfangen einer auftreffenden last

Info

Publication number: DE2744596A1
Application number: DE19772744596
Authority: DE
Inventors: Robert James Bricmont; Philip Anthony Hamilton; Raymond Ming-Long Ting
Original assignee: HH Robertson Co
Current assignee: HH Robertson Co
Priority date: 1976-10-04
Filing date: 1977-10-04
Publication date: 1978-04-06
Also published as: FR2366490B1; NL7710885A; CA1069138A; FR2366490A1; GB1588328A

Description

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER

*X4A49⁶

OR-NG

W. STOCKMAIR

K. SCHUMANN

DH HBl NAT OFL-PKVS

P. H. JAKOB

αη.-Μ£

P 12 057 G. BEZOLD

H.H.Robertson Company

Two Gateway Center ⁸ München 22

Pittsburgh, Penn. 15222

4.10.1977

Puffer zum Abfangen einer auftreffendeη Last

Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zum Absorbieren von kinetischer Energie und insbesondere auf Puffer, die einen Kern haben, der unter der Kraft einer auftreffenden Last sich einer schrittweisen Verformung unterziehen kann, wodurch die von dem Puffer abgefangenen dynamischen Spitzenlasten erheblich vermindert werden.

Kernenergieanlagen, Kernbrennstoff verarbeitende Anlagen, wie auch andere Verarbeitungsanlagen benutzen Bohre und Leitungen zum Fördern von Strömungsmitteln innerhalb eines großen Druckbereiches. Von besonderer Bedeutung sind die Leitungen mit extrem hohen Drücken. Sollte ein Bruch in einer solchen Leitung auftreten, insbesondere neben einem Leitungsellbogenstück, so erzeugen die unter hohem Druck austretenden Strömungsmittel eine Düsenkraft, die die ge -brochene Leitung mit einer extrem hohen Geschwindigkeit fortpeitscht. Eine enorme auftreffende Last wird von der peitschenden Leitung an das erste stationäre Objekt in ihrer Bewegungsbahn abgegeben. Die Absorption der kinetischen Energie solcher Leitungen mit hoher Geschwindigkeit wird mit Einrichtungen erreicht, die als Rohrpeitschen-Hemmungspuffer bekannt sind. Der Puffer benutzt einen Kern,

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TELEFON (Οββ) 33 3SSQ TELEX Οβ-9Β3·Ο TELEGRAMME MONAPAT TELEKOPIEREf*

der durch die auftreffende Last verbogen wird. Die Absorption der kinetischen Energie wird durch Verbiegung erreicht, d.h. durch Verbiegen und Knautschen der Kernelemente.

Energie absorbierende Honigwabenstrukturen sind z.B. aus den US-PSen 3 130 819 und 3 552 525 bekannt.

Die grundsätzlichen Ziele der vorliegenden Erfindung sind:

Einen Puffer zum Abfangen einer auftreffenden Last zu schaffen, der ein Verbiegen veranlassende Spitzenlasten erfordert, die wesentlich geringer als die bei den bisherigen Puffern sind,

einen Puffer zum Abfangen einer auftreffenden Last zu schaffen, bei dem die bisher auftretenden, relativ hohen, eine Verbiegung einleitenden Spitzenlasten vollständig während der Herstellung des Puffers und während seiner Benutzung beseitigt sind,

eine Einrichtung zum Abfangen einer auftreffenden Last zu schaffen, die deformierbare Elemente enthält, die eine schrittweise Absorption der kinetischen Energie der auftreffenden Last bewirken,

einen Puffer zum Abfangen einer auftreffenden Last zu schaffen, der die kinetische Energie eines breiten Bereiches von auftreffenden Lasten absorbieren kann, und

einen knautschbaren Kern aus einer Vielzahl von individuellen Zelleneinheiten zusammenzubauen, die unabhängig voneinander während der Energieabsorption wirken, wodurch der Kern eine vorher bestimmbare Energieabsorptionskapazität hat.

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Allgemein schafft die Erfindung einen Puffer, der eine auftreffende Last durch schrittweise Absorption ihrer kinetischen Energie abfangen kann. Der Puffer umfaßt erste Einrichtungen, die eine Größe kinetischer Energie abfangen können, und mindestens zweite Einrichtungen, die im wesentlichen den Rest der kinetischen Energie absorbieren können. Die zweiten Einrichtungen wirken unabhängig von den ersten Einrichtungen und sind gegenüber den ersten Einrichtungen längs der Wirkungslinie der auftreffenden Last versetzt. Verteileinrichtungen sind vorgesehen, um die auftreffende Last zuerst auf die ersten Einrichtungen und anschließend und gleichzeitig auf die ersten Einrichtungen und die zweiten Einrichtungen zu verteilen, wodurch eine erhebliche Verminderung der von dem Puffer abgefangenen dynamischen Spitzenlast erreicht wird.

Im einzelnen weist die vorliegende Einrichtung eine Stirnplatte auf, die quer zu und der Wirkungslinie der auftreffenden Last entgegenstehend angeordnet ist. Eine Grundplatte ist im Abstand und im wesentlichen parallel zu der Stirnplatte angeordnet. Ein knautschbarer Kern ist zwischen der Stirnplatte und der Grundplatte angeordnet und kann unter der Kraft der auftreffenden Last zusammengedrückt werden. Der Kern weist profilierte Elemente auf, die senkrecht zu der Stirnplatte verlaufende Wellungen haben. Die profilierten Elemente haben erste Endseiten neben der einen Platte, zweite Endseiten neben der anderen Platte und dritte Endseiten im Abstand von der anderen Platte. Die Anordnung ist derart, daß die Stirnplatte die Kraft der auftreffenden Last anfangs auf eine erste Gruppe von profilierten Elementen über die ersten und zweiten Endseiten und danach und gleichzeitig auf eine zweite Gruppe von profilierten Elementen über die ersten und dritten Endseiten und an die erste Gruppe von profilierten Elementen verteilt, wodurch die \on der Einrichtung abgefangene dynamische Spitzenlast erheblich vermindert wird.

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Die Anordnung ist derart, daß der Puffer zwei oder mehr getrennte dynamische Spitzenlasten abfängt. Die erste Spitzenlast entspricht der Last, die zum Einleiten des Verbiegens in der ersten Gruppe der profilierten Elemente erforderlich ist. Wenn sich die erste Gruppe der profilierten Elemente verbiegt, so nimmt die abgefangene Last ab, bis die Stirnplatte die dritten Endseiten beaufschlagt. Zu diesem Zeitpunkt erfährt der Puffer eine zweite Spitzenlast, die zusammengesetzt ist aus der Last, die erfordeüch ist, um das Verbiegen in der zweiten Gruppe der profilierten Elemente einzuleiten, und der Last, die erforderlich ist, um das Verbiegen der ersten Gruppe von profilierten Elementen fortzusetzen. Danach nimmt die abgefangene Last auf ein Minimum ab und steigt erneut auf eine konstante zugeführte Last an, unter der die ersten und zweiten Gruppen der profilierten Elemente einer plastischen Verformung unterzogen werden.

Sind alle profilierten Elemente von der gleichen Dicke oder Stärke, so ist die zweite Spitzenlast größer als die erste Spitzenlast, da die zweite Spitzenlast zusammengesetzt ist aus der Last, die zum Einleiten des Verbiegens der zweiten Gruppe von profilierten Elementen erforderlich ist, und der Last, die erforderlich ist, um das Verbiegen der ersten Gruppe von profilierten Elementen fortzusetzen. Um die zweite Spitzenlast zu vermindern, kann die zweite Gruppe von profilierten Elementen aus einem Material leichterer Stärke gebildet sein. Ist z.B. die erste Gruppe von profilierten Elementen aus einem Material der Stärke 12 gebildet, so kann die zweite Gruppe von profilierten Elementen aus einem Material mit einer Stärke von 14 oder 16 gebildet sein. Die Verminderung der zweiten Spitzenlast wird bewirkt durch eine verminderte Spitzenlast zum Einleiten des Verbiegens für die zweite Gruppe von profilierten Elementen leichterer Stärke.

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Außerdem kann der Kern erfindungsgemäß Gruppen von profilierten Elementen umfassen. Die Endseiten der Elemente einer jeden Gruppe sind abgestuft oder etagenweise angeordnet, wodurch eine Vielzahl von Spitzenlasten auftreten, nämlich eine für jede zusätzliche Gruppe von profilierten Elementen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt:

Fig. 1 schematisch einen Rohrpeitschen-Hemmungspuffer, der neben einer Hochdruckleitung angeordnet ist,

Fig. 2 eine Ansicht ähnlich der Fig. 1, die die Art des Absorbierens der kinetischen Energie der gebrochenen Hochdruckleitung zeigt,

Fig. 3 einen Schnitt des neuen Puffers längs der Linie 3-3 der Fig. 4,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 der Fig. 3, Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 der Fig. 4,

Fig. 6 eine perspektivische Teildarstellung eines profilierten Metallblechelementes, das bei dem neuen Puffer benutzt wird,

Fig. 7 eine perspektivische Teilansicht einer Metallzelleneinheit, die aus einem Paar von profilierten Elementen der Fig. 6 gebildet ist,

Fig. 8 eine Stirnansicht des knautschbaren Eerns, der aus einer Vielzahl von Metall zelleneinheiten der Fig. 7 zusammengesetzt ist,

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Fig. 9 eine Stirnansicht des Kerns der Fig. 8,

Fig.10 eine perspektivische Teildarstellung eines Paars von Metallzelleneinheiten, die aus Materialien unterschiedlicher Stärke gebildet sind,

Fig.11 eine Stirnansicht einer anderen Metallzelleneinheit, die bei dem knautschbaren Kern benutzt werden kann,

Fig. 12 eine grafische Darstellung der allgemeinen Beziehung zwischen der zugeführten Last und der Verbiegung eines knautschbaren Kerns,

Fig. 13 eine grafische Darstellung ähnlich der Fig. 12, die die Last-Deformations-Kurve der vorliegenden Einheit mit einer bisherigen Einheit vergleicht,

Fig. 14 eine grafische Darstellung ähnlich der der Fig. 12, die die Fähigkeit zum Absorbieren der kinetischen Energie des vorliegenden Puffers als eine Funktion der Metallblechstärke zeigt,

Fig. 15 eine grafische Darstellung ähnlich der der Fig.12, die die Fähigkeit zum Absorbieren der kinetischen Energie des vorliegenden Puffers als eine Funktion der Anzahl der Metallzelleneinheiten in dem knautschbaren Kern zeigt,

Fig. 16 und 17 jeweils End- und Seitenansichten einer anderen Konstruktion des vorliegenden knautschbaren Puffers,

Fig. 18 eine grafische Darstellung ähnlich der der Fig. 13, die die Last-Deformations-Kurve des knautschbaren Kerns der Fig. 16 verglichen mit einer bisherigen Einheit zeigt,

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Fig. 19 eine perspektivische Teilansicht einer Metallzelleneinheit, die bei dem in Pig. 16 gezeigten knautschbaren Kern benutzbar ist, wobei die profilierten Elemente unterschiedliche Stärkenabmessungen haben,

Fig. 20 eine grafische Darstellung ähnlich der der Fig. 18, die die Last-Deformations-Kurve zeigt, die bei Benutzung der Metallzelleneinheiten der Fig. 19 erhalten wird,

Fig. 21 eine Stirnansicht einer weiteren anderen Ausführungsform des vorliegenden knautschbaren Kerns,

Fig. 22 und 23 jeweils End- und perspektivische Teilansichten, bei denen die profilierten Elemente mehrere abgekröpfte Enden haben und

Fig. 24 und 25 jeweils End- und Seitenansichten, bei denen die Stirnseiten einer jeden Gruppe von profilierten Elementen abgestuft oder etagenartig angeordnet sind.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Rohrpeitschen_Hemmungspuffer 35 der vorliegenden Erfindung, der an einem geeigneten Lager, wie einem Gebäudepfeiler 36, befestigt ist. Der Puffer 35 weist eine Stirnplatte 37, eine im Abstand von dieser und parallel zu ihr angeordnete Grundplatte 38 und einen knautschbaren Kern 39 auf, der sich zwischen den Platten 37» 38 erstreckt. Der Puffer 35 ist neben einem Ellbogenstück 40 einer Hochdruckleitung 41 angeordnet. Die Hochdruckleitung 41 führt Hochdruckströmungsmittel in der Richtung des Pfeils 42. In dieser Weise angeordnet , kann der Puffer die Peitschenwirkung der Leitung 41 hemmen und die kinetische

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Energie von ihr absorbieren, sollte ein in gestrichelten Linien bei 43 angedeuteter Bruch in dem Leitungsteil 44 stromab von dem Ellbogenstück 40 auftreten.

Sollte die Leitung 41 an der Stelle 43 brechen, so erzeugen die austretenden Hochdruckströmungsmittel eine Düsenkraft, die durch den Pfeil 45 in Fig. 2 dargestellt ist, die die Leitung 41 mit einer hohen Geschwindigkeit und einer enormen kinetischen Energie gegen die Stirnplatte 37 peitscht. Die Wirkungslinie der Düsenkraft 45 wird durch den Pfeil 46 in !"ig. 2 dargestellt. Die kinetische Energie der eine hohe Geschwindigkeit aufweisenden, gebrochenen Leitung wird durch ein zerknitterndes Verbiegen der Elemente des knautschbaren Kerns 39 absorbiert. Der knautschbare Kern 39 fängt eine Vielzahl von Spitzenlasten ab, von denen jede erheblich niedriger ist als die von bisherigen Einrichtungen abgefangenen Spitzenlasten. Die Erfordernisse für die Konstruktionssteifigkeit des Konstruktionspfeilers 36 für den Puffer sind daher erheblich geringer als die bei den bisherigen Einrichtungen benötigten.

Wie in den Fig. 3 und 5 dargestellt ist, kann der Puffer 35 eine innere Umfangswand 47 umfassen, die an der Grundplatte 38 befestigt ist, sowie eine äußere Umfangswand 48, die an der Stirnplatte 37 befestigt ist. Die TJmfangswand 48 ist in teleskopartiger Beziehung zu der inneren Umfangswand 47 angeordnet. Wie am besten aus Fig. 5 zu erkennen ist, stellt die innere Umfangswand 47 eine Umfangs-Stirnflache 49 dar, die der inneren Stirnfläche der Stirnplatte 37 entgegensteht. Die Umfangsstirnflache 49 ist um eine mit 50 bezeichnete Entfernung von der Stirnplatte 37 beabstandet. Während dec Energieabsorption, wie in Fig. 2 gezeigt, wird die Stirnplatte 37 über die Entfernung 50.verschoben. Die Entfernung 50 kann von etwa 25 mm bis zu etwa 400 mm betragen.

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Der vorliegende knautschbare Kern wird aus einer Vielzahl von Elementen, wie profilierten Metallblechelementen 51» gebildet, die in Pig. 6 gezeigt sind. Das Metallblechelement 51 bildet abwechselnde Hügel 52 und Täler 53, die durch schräge Bänder 54- miteinander verbunden sind. Die profilierten Metallblechelemente 51 werden vorzugsweise Tal an Tal zusammengebaut und aneinander durch eine Vielzahl, von Haftschweißungen 56 aneinander befestigt, um eine Metallzelleneinheit 55 zu bilden, wie sie in Fig. 7 gezeigt ist.

Wie in den Fig. 8 und 9 gezeigt ist, bildet der knautschbare Kern 39 eine erste Einrichtung, d.h. eine Vielzahl von ersten Metallzelleneinheiten 55a, zum Absorbieren eines Teils der kinetischen Energie und eine zweite Einrichtung, d.h. eine Vielzahl zweiter Metallzelleneinheiten 55B zum Absorbieren im wesentlichen des Restes der kinetischen Energie. Die Metallzelleneinheiten 55 sind mit den Hügeln 52 (Fig.8) in Eingriff zueinander montiert. Eine Vielzahl von Befestigungselementen 56 erstrecken sich durch die Täler 53 hindurch und befestigen die Vielzahl von Metallzelleneinheiten 55 miteinander zu einer einheitlichen Konstruktion. Punktschweißungen 57 bewirken eine zusätzliche Befestigung für die Metallzelleneinheiten 55·

Vie am besten in Fig. 8 zu erkennen ist, ergibt jede der Metallzelleneinheiten 55 eine Vielzahl von parallelen Zellen 58. Zusätzlich bewirken die benachbarten der Metallzelleneinheiten 55 zusätzliche längliche Zellen 59. Die Zellen 58, 59 haben Längsmittenlinien 60 und 61.

Erfindungsgemäß sind die ersten Metallzelleneinheiten 55A von einheitlicher länge, während die zweiten Metallzelleneinheiten 55B eine geringere Länge als diese Einheitslänge haben. Die ersten und zweiten Metallzelleneinheiten 55A, 55B werden vorzugsweise abwechselnd dargeboten. Wie am besten

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aus Fig. 9 zu erkennen ist, bilden die Metallblecheinheiten 51A und 5ΊΒ in einer Ebene liegende erste Endseiten 62. Die Metallblechelemente 51A bilden zweite Endseiten 63» während die Metallblechelemente 51B dritte Endseiten 64 bilden. Die dritten Endseiten 64 sind nach innen gegenüber den zweiten Endseiten 63 durch eine bei 65 angegebene Einheit versetzt. Aus Fig. 5 ist zu erkennen, daß der Kern 39 so angeordnet ist, daß die Längsmittenlinien 60,61 der Zellen 58,59 (Fig. 8) senkrecht zur Stirnplatte 37 verlaufen. Der knautschbare Kern 39 (Fig. 4) bildet die ersten Endseiten 62 neben der Grundplatte 38, die zweiten Endseiten 63 neben der Stirnplatte 37 und die dritten Endseiten 64 einwärts beabstandet von der Stirnplatte 37« Die Bedeutung der Absetzungseinheit der dritten Endseiten 64 gegenüber den zweiten Endseiten 63 wird aus der späteren Beschreibung deutlich. Wie aus der späteren Beschreibung ebenfalls noch klar wird, weist der Puffer 35 eine Verteileinrichtung, nämlich die Stirnplatte 37> auf, um die Kraft der auftreffenden Last anfangs an die erste Einrichtung, d.h. die ersten Metallzelleneinheiten 55A und anschließend und gleichzeitig an die erste Einrichtung und die zweite Einrichtung, d.h. die zweiten Metallzelleneinheiten 55B, zu verteilen.

Alle Elemente 51 der Metallzelleneinheiten 55A und 55B können aus einem Metallblech gleicher Stärke gefertigt sein. Metallblechstärken im Bereich von 12 bis 16 Kaliber wurden für den vorliegenden Zweck als geeignet gefunden. Andererseits können die Metallblechelemente 51A und 51G (Fig.10) der ersten und zweiten Metallzelleneinheiten 55A, 55C aus Metallblechen unterschiedlicher Stärke gebildet sein. Vorzugsweise ist die zweite Metallzelleneinheit 550 -die kürzere Metallzelleneinheit- aus einem Metallblech geringerer Stärke gefertigt. Die Metallzelleneinheiten 55A, 550 sind

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vorzugsweise abwechselnd angeordnet, wenn sie zur Erstellung eines knautschbaren Kerns 39-A. zusammengebaut werden.

Fig. 11 zeigt einen knautschbaren Kern 39B, der mehrere Metallzelleneinheiten 55D aufweist, die jeweils aus profilierten Metallblechelementen 51D zusammengebaut sind, deren Profil sich von den Metallblechelementen 51 der Pig.6 unterscheidet. Die Metallblechelemente können irgendein geeignetes Profil haben.

Eine allgemeine Beziehung zwischen der zugeführten Last und der Kernverformung ist grafisch in Fig. 12 dargestellt . Die durchgezogene Linie 66 gibt die ideale Last-Keradeformations-Kurve an. Die gestrichelte Linie 67 gibt eine typische Last-Kerndeformations-Kurve der bisherigen Puf-fer an.

Es ist zu erkennen, daß bei der idealen Kurve 66 die zugeführte Last schnell auf die plastische Verformungsstufe 68 ansteigt, während der sich der Kern im wesentlichen gleichmäßig mit einer konstanten Last 69 verformt. Die typische Kurve 67 weicht drastisch von der idealen Kurve 66 darin ab, daß sie eine Spitzenlast 70 erreicht, die erheblich höher als die konstante Last 69 ist. Die Spitzenlast 70 entspricht der Last, die erforderlich ist, um das Knitterverbiegen des knautschbaren Kerns einzuleiten. Im Anschluß an die Spitzenlast 70 fällt die typische Kurve 67 auf einen Lastpegel 71 unterhalb der konstanten Last 69 ab und steigt dann im wesentlichen auf die konstante Last 69 an. Es ist einzusehen, daß die relativ hohe Spitzenlast 70, die von dem Hemmungspuffer aufgenommen wird, auch von dem Lager des Puffers aufgenommen werden muß.

Ein Rohheit sehen JSemmungspuff er 35 der erfindungsgemäßen Art verhindert vollständig die relativ hohen Spitzenlasten, die

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von den bisherigen Einrichtungen während ihrer Benutzung oder während ihrer Herstellung abgefangen werden mußten. In Fig. 13 gibt die durchgezogene Linie 72 eine idealisierte Last-Kernverformungs-Kurve für den in den Pig. 3 bis 5 gezeigten Rohrpeitschen-Hemmungspuffer 35 an. Wie aus den Fig. 3 und 4 zu erkennen ist, enthält der knautschbare Kern 39 fünf Metallzelleneinheiten 55» drei Einheiten 55A der Einheitslänge und zwei Einheiten 55B von einer gegenüber der Einheitslänge geringeren Länge. Aus Fig. 13 ist zu erkennen, daß der knautschbare Kern 39 eine erste Spitzenlast 73 abfangt, die erheblich geringer als die Spitzenlast 70 der herkömmlichen Hemmungspuffer ist. Die Spitzenlast 73 entspricht der die Verbiegung einleitenden Last der drei ersten Metallzelleneinheiten 55A. Danach vermindert sich die abgefangene Last auf einen niedrigeren Lastpegel 74-· An diesem Punkt berührt die Stirnplatte 37 (Fig. 4-) die dritten Endseiten 64 der zweiten Metallzelleneinheiten 55B· Die abgefangene Last steigt auf eine zweite Spitzenlast 75 an. Die zweite Spitzenlast 75 ist zusammengesetzt aus der Last, die erforderlich ist, um das Verbiegen der zweiten Metallzelleneinheiten 55B einzuleiten und aus der Last, die erforderlich ist, um das Verbiegen der ersten Metallzelleneinheiten 55A fortzusetzen.

Nach der Spitzenlast 75 vermindert sich die abgefangene Last auf einen zweiten niedrigen Lastpegel 76 und steigt dann auf eine plastische Verformungsstufe oder Last 77· Der vorliegende Hemmungspuffer 35 wird einer stärkeren Deformationsgröße unterzogen, um die plastische Verformungsstufe 77 zu erreichen, als die bisherigen Puffer, wobei die Deformationslängen Jjy. und Lp zu vergleichen sind. Der vorliegende Puffer vermindert drastisch die von dem Puffer abgefangene Spitzenlast und damit auch die vom Lager des Puffers abgefangene Last, indem er nicht der größeren Deformationslänge L2 widersteht.

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Die zweite Spitzenlast 75 ist größer als die erste Spitzenlast 73. Die zweite Spitzenlast 75 kann auf einen Pegel vermindert werden, der im wesentlichen gleich der der ersten Spitzenlast 73 ist -vgl. Spitzenlast 75A (Pig.13) - indem die in Fig. 10 gezeigte Konstruktion benutzt wird, bei der die profilierten Elemente 51C der zweiten Metallzelleneinheiten 55C au3 einem Metallblech leichterer Stärke gebildet sind.

Die Energieabsorptionskapazität des vorliegenden Hemmungspuffers 35 ändert sich mit der Stärke des Metallblechs. Insbesondere ist die Energieabsorptionskapazität umsogeringer, je leichter die Stärke ist. In Pig. 14 entspricht die Kurve 72 dem knautschbaren Kern 39» bei dem prof ilae rte Metallblechelemente aus Metallblech der Stärke 12 gebildet sind. Die Kurven 78,79 verminderter Energieabsorptionskapazität entsprechen knautschbaren Kernen, die profilierte Metallblechelemente benutzen, die aus Metallbledien der Stärke und 16 jeweils hergestellt sind.

Die Energieabsorptionskapazität des vorliegenden Hemmungspuffers 35 ändert sich auch mit der Anzahl der benutzten Metallzelleneinheiten. Insbesondere ist die Energieabsorptionskapazität umso größer, je größer die Anzahl von Einheiten ist. Aus Pig. 15 ist zu erkennen, daß die Kurve 72 dem Kern 39 mit fünf Einheiten der Pig. 3 bis 5 entspricht. Die Kurve 80 entspricht einem Kern mit 3 Einheiten und hat eine verminderte kinetische Energieabsorptionskapazität. Die Kurven 81,82 und 83 entsprechen Kernen mit sieben, zehn und fünfzehn Einheiten, die eine vergrößerte kinetische Energieabsorptionskapazität haben.

Andere Ausführungsformen des vorliegenden knautschbaren Kerns sind in den Pig. 16 bis 25 gezeigt.

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Die Pig. 16 und 17 zeigen einen knautschbaren Kern 39C» der eine Vielzahl von Metallzelleneinheiten 55E aufweist. Jede der Metallzelleneinheiten 55E weist eines der profilierten Metallblechelemente 51A und eines der profilierten Metallblechelemente 51B auf. Der knautschbare Kern 39C bildet eine erste Gruppe von profilierten Elementen, das sind die Elemente 51A und eine zweite Gruppe von profilierten Elementen, das sind die Elemente 51B. Die zweite Gruppe von profilierten Elementen bilden dritte Endseiten 64- , die nach innen gegenüber den ersten Endseiten 63 der ersten Gruppe von Elementen 51A durch eine Entfernungseinheit abgesetzt sind, die in Fig. 16 mit 65 angegeben ist.

Fig. 18 zeigt schematisch die Last-Kernverformungs-Kurve, die durch die Zahl 84- für den knautschbaren Kern 39C bezeichnet ist. Es ist zu erkennen, daß der knautschbare Kern 39C eine erste Spitzenlast 85 und eine größere zweite Spitzenlast 86 abfängt. Beide der Spitzenlasten 85,86 sind erheblich geringer als die zugehörige Spitzenlast 70 eines typischen bisherigen Puffers.

Fig. 19 zeigt eine Metallzelleneinheit 55F, die aus einem profilierten Metallblechelement 51A uni einem profilierten Metallblechelement 51E leichterer Stärke gebildet ist. Das Metallblechelement 51E entspricht in seiner Länge den kürzeren Metallblechelementen 51B der Fig. 16. Eine Vielzahl von Metallzelleneinheiten 55F kann zusammengesetzt werden, um einen knautschbaren Kern 39D zu bilden, der die in Fig.20 grafisch dargestellte Last-Ke rnde format ions-Kurve 84-A erzeugt. Da die Metallblechelemente 51E leichterer Stärke eine geringere Last zum Einleiten des Verbiegens erfordern, ist aus Fig. 20 zu erkennen, daß der Kern 39D eine zweite Spitzenlast 87 abfängt, die im wesentlichen die gleiche wid die erste Spitzenlast 85 sein kann, jedoch erheblich geringer als die Spitzenlast 86 ist, die durch den knautschbaren Kern 39C der Fig. 16 abgefangen wird. Auf diese Weise kann die

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zweite Spitzenlast durch Verwendung von Elementen dünnerer Stärke für die zweite Gruppe von profilierten Metallblechelementen vermindert werden.

Eine andere Maßnahme zum Veraindern der zweiten Spitzenlast ist die Verwendung von Metallblechelementen unterschiedlicher Spaltensteifigkeit. Fig. 21 zeigt eine Metallzelleneinheit 55G, die aus Metallblechelementen 51B und 51D zusammengesetzt ist. Eine Vielzahl von Metallzelleneinheiten 55G kann zusammengebaut werden, um einen knautschbaren 39E zu bilden, bei dem die erste Gruppe von profilierten Metallblechelementen den Elementen 51D entspricht und die zweite Gruppe von profilierten Metallblechelementen den Elementen 51B entspricht. Es ist klar, daß die größere Tiefe der Elemente 5ID eine größere Spaltensteifigkeit für diese Einheiten bewirkt. Die flachere Tiefe der Elemente 51B bewirkt eine geringere Spaltensteifigkeit für diese Einheiten. Eine weitere Verminderung der zveiten Spitzenlast kann durch Bildung der Elemente 51B aus einem Metallblech geringerer Stärke bewirkt werden.

Die Fig. 22 und 23 zeigen einen weiteren anderen knautschbaren Kern 39F, der aus einer Vielzahl von MetallZelleneinheiten 55H gebildet ist. Wie am besten aus Fig. 23 zu erkennen ist, werden die Bänder 53 einer jeden der Metallzelleneinheiten 55H einseitig, wie bei 88, abgeschnitten, wodurch jede Metallzelleneinheit 55H die zweiten Endseiten 63 und die nach innen abgesetzten dritten Endseiten 64 bildet.

Die Fig. 24 und 25 zeigen einen weiteren, anderen Kern 39G, der aus einer Vielzahl von Gruppen 89 profilierter Metallblechelemente 51A, 5IB, 90,91 und 92 abnehmender Länge gebildet ist . Die profilierten Elemente 51A,51B, 90,91,92 einer jeden Gruppe 89 bilden erste Endseiten 62 neben der Grundplatte 38, eine zweite Endseite 63 neben der Stirn-

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platte 37 und dritte Endseiten 54, 93, 94 und 95, die von der Stirnplatte 37 durch aufeinanderfolgend größer werdende Entfernungen 96 bis 99 jeweils beabstandet sind. Die Anordnung ist derart, daß die Stirnplatte 37 die Kraft einer auftreffenden Last anfangs an das profilierte EIeaent 51A über die ersten und zweiten Endseiten 62 und 63 und anschließend und aufeinanderfolgend an die weiteren profilierten Elemente 5"1B,9O,91 ^und 92 über die ersten und dritten Endseiten 62,64,93,94 und 95 verteilt, wodurch der Puffer mehrere Spitzenlasten abfängt.

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Leerseite

Claims

A. GRÜNECKER H. KINKELDEY

W. STOCKMAIR

K. SCHUMANN

DR RlR NAT ■ OW*.-FVfYS.

P. H. JAKOB

D(PL-INQ

G. BEZOLD

DR RER NAT DW. CH&A

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MAXIMILIANSTRASSE «3

4. Oktober 1977

Patentansprüche

M.]Puffer zum Abfangen einer auftreffenden Last durch schrittweises Absorbieren der kinetischen Energie der auftreffendai Last mit einer quer und der auftreffenden Last entgegenstehend angeordneten Stirnplatte, einer im Abstand und im wesentlichen parallel zu der Stirnplatte angeordneten Grundplatte und einaa zwischen der Stirnplatte und der Grundplatte angeordneten knautschbaren Kern, der unter der Kraft der auftreffenden Last sich verbiegt und profilierte MetaTLblechelemente mit senkrecht zu der Stirnplatte verlaufenden Wellungen hat, die paarweise zusammengebaut sind, um individuelle Metallzelleneinheiten zu bilden, die unabhängig voneinander unter der Kraft der auftreffenden Last sich verbiegen, dadurch g ekennzeichnet , daß die profilierten Metallblechelemente (51) erste Endseiten (62) neben einer der Platten (38), die im wesentlichen in einer ersten gemeinsamen Ebene liegen, die sich im wesentlichen parallel zu der einen Platte (38) erstreckt, zweite Endseiten (63) neben der anderen der Platten (37)» die im wesentlichen in einer zweiten gemeinsamen Ebene liegen, die sich im wesentlichen parallel zu der anderen Platte (37) erstreckt, und dritte Endseiten (64) im Abstand von der anderen Platte (37) haben, die im wesentlichen in einer

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TELEFON (OBO) 322863 IE4.EX Οβ-9β3ΒΟ TELEGRAMME MONAPAT TELEKOPtERER

-CL-

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dritten gemeinsamen Ebene liegen, die sich zwischen und im wesentlichen parallel zu den ersten und zweiten Ebenen erstreckt, wobei die zweiten und dritten Endseiten (63*64) abwechselnd gebildet sind und die Entfernung zwischen den zweiten und ersten Endseiten (63»62) größer als die Entfernung zwischen den dritten und ersten Endseiten (64,62) ist, daß die Stirnplatte (37) die Kraft der auftreffenden Last zuerst auf eine erste Gruppe (55A) der profilierten Elemente (51) über die ersten und zweiten Endseiten (62,63) und anschließend sowie gleichzeitig auf eine zweite Gruppe (55B) der profilierten Elemente (51) über die ersten und dritten Endseiten (62,64) und an die erste Gruppe (55A) von profilierten Elementen (51) verteilt, wodurch eine erhebliche Verminderung der Spitzenbelastungen auftritt, die von dem Puffer (35) abgefangen werden.

2. Puffer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten und dritten Endseiten (63,64)νόη jedem der profilierten Elemente (63,64) gebildet sind.

3. Puffer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten und dritten Endseiten (63,64) von getrennten der profilierten Metallblechelemente (51A,51B) gebildet sind.

4. Puffer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch, gekennzeichnet , daß die Stärke der profilierten Metallblechelemente (51) der zweiten Gruppe (55C) geringer als die der profilierten Metallblechelemente (51) der ersten Gruppe (55A) ist.

5- Puffer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch. gekennzeichnet , daß die zweiten und dritten Endseiten (63,64) jeweils durch getrennte Metallzelleneinheiten (55A,55B) gebildet sind.

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6. Puffer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die dritten Endseiten (64-) von der anderen Platte (37) durch aufeinanderfolgend größer werdende Entfernungen (96 bis 99) beabstandet sind.

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