DE3010463C2 - Hydraulische Stoßbremse für Rohrleitungssysteme - Google Patents

Description

a) Die Ventilkörper sind durch eine gemeinsame Ringp-Ktte (17, 18) an jeder Stirnseite (12 bzw. 14) des Kolbens (2) gebildet, deren Axialführung durch mehrere über den Umfang verteilte, in der Kolben-Stirnwand (12 bzw. 14) festgelegte Führungsschrauben (19,20) erfolgt,

b) die Drosselbohrungen (15, 16) sind in axialer Verlängerung der Ringplatte (17, 18) angeordnet, derart, daß die Ringplatte (17, 18) in der Offenstellung sowohl radial innen als auch radial außen von der Druckflüssigkeit umströmbar ist,

c) die Ringplatte (17, 18) verschließt in der Schließstellung die Drosselbohrungen (15, 16) und

d) die Federkraft wild zum Betätigen der Ringplatte (17,18) durch auf de: Führungsschrauben (19 bzw. 20) angeordnete Druckfedern (21 bzw. 22) erzeugt.

2. Stoßbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschrauben (19,20) für die A>:ialführung der Ringpiatte (17 bzw. 18) in einem Teil der Drosselbohrungen (15 bzw. 16) angeordnet sind.

3. Stoßbremse nach einem der Ansprüche 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Schließbewegung der Ringplatte (17, 18) jeweils der zu bremsenden Kolbcnbewegung entgegengesetzt ist und daß die Ringplatte (17, 18) durch Federkraft in der Offenstellung gehalten ist.

Die Erfindung geht aus von einer hydraulischen Stoßbremse der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen und durch die DE-OS 27 21 890 bekannt gewordenen Art. Bei ihr sind Einsätze in die Drosselbohrungen eingeschraubt, in denen kugelförmige Ventilkörper angeordnet und durch Federkraft in der Offenstellung gehalten sind.

Dieses bekannte System arbeitet unter normalen Bedingungen zufriedenstellend. Für besondere Anwendungsfälle, insbesondere bei einem sinusförmigen Lastwechsel, wie er sich meist im Gefolge einer plötzlichen Sloßbelastung einstellt, ist die Ansprechgeschwindigkeit dieser Bremse unbefriedigend, und dementsprechend können in diesem Fall erhebliche Verschiebungen des Kolbens und der an der Stoßbremse montierten Rohrleitung auftreten.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, hydraulische Stoßbremsen der im Oberbegriff des Anspruches I angegebenen Art insoweit zu verbessern, daß sie bei •3 plötzlichen Stößen wesentlich schneller ansprechen, und zwar nicht nur bei Stößen in einer bestimmten Hubrichtung, sondern in beiden Hubrichtungen, damit eine symmetrische Dämpfungscharakteristik gewährleistet ist und dies bei einer besonderen Betriebssicherheit,

ίο damit die Stoßbremse auch dann noch einwandfrei arbeitet, wenn beispielsweise ein Federbruch auftritt.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Gestaltungsmerkmale vorgesehen, wobei noch in

is den Unteransprüchen 2 und 3 für die Aufgabenlösung vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen beansprucht werden, die teilweise Merkmalsgleichheit mit dem Stand der Technik aufweisen.

Die Merkmale der Aufgabenlösung weisen zwar teilweise Merkmalsgleichheiten mit dem Stand der Technik auf (US-PS 16 40 651 und 23 60 993. DE-OS 20 02 078), jedoch ist die Entwicklung des Gestaltungsprinzips in seiner Gesamtheit bei der Erfindung (spezifizierte Aufgabe und Gesamtlösung) durch den Stand der Technik deshalb nicht nahegelegt, weil hierfür beim Stand der Technik keine ausreichenden technischen Hinweise vorfanden sind. Insbesondere wäre das System gemäß der US-PS 16 40651 für das der Anmeldung zugrunde liegende Problem, ein Rohrlei-

JO tungssystem in beiden Hubrichtungen gleichmäßig zu dämpfen, völlig ungeeignet, und es wäre auch nicht das beim Anmeldungsgegenstand notwendige Blockieren der Rohrleitung bei stoßartigen Belastungen möglich. Denn zum einen wirkt der Stoßdämpfer nach dieser Entgegenhaltung nur dann stark dämpfend, wenn sich der Zylinder nach unten oder der Kolben nach oben bewegt, weil sich dann die Ringplatte gegen den Kolben legt. Bei umgekehrter Bewegungsrichtung hebt statt dessen die Ringplatte vom Kolben ab, und die Dämpfungswirkung ist äuberst gering. Eine solche unsymmetrische Dämpfungscharakteristik ist für hydraulische Stoßbremsen für Rohrleitungssysteme absolut ungeeignet. Hinzu kommt, daß sich der Kolben auch dann relativ zum Zylinder verschieben kann, wenn die Ringplatte am Kolben anliegt. Durch die in der Ringplatte selbst angeordneten Bohrungen kann das bei Stoßbremsen für Rohrleitungssysteme bei stoßartigen Belastungen verlangte Blockieren also gar nicht erreicht werden.

M Bei dem Teleskopdämpfer gemäß der DE-OS 20 02 078 sind zwar auf beiden Stirnseiten des Kolbens Ringplatten vorgesehen. Hier weist jedoch die eine Kingplatte an ihrer Innenbohrung einen ringförmigen Spalt für einen konstanten Durchlaß auf. Dieser konstante Durchlaß verhindert, daß der Stoßdämpfer bei stoßartiger Belastung blockiert. Entsprechend ist auch die Dämpfungscharakteristik stark richtungsabhängig, da der Spalt für den konstanten Durchlaß nur an der einen Ringplatte vorgesehen ist. Abgesehen davon sind die Ringplatten nicht über mehrere Führungsschrauben wie beim Anmelduhgsgegensländ, sondern zentral geführt. Bei einer derartigen zentralen Führung ist Verkantungssicherheit nur gewährleistet, wenn eine breite Führungsfläche angeboten wird, die Ringplatte

ft5 wird dadurch massiv und aufgrund der entsprechend vergrößerten Trägheit verzögert sich die Ansprechgeschwindigkeit.

Der Stoßdämpfer gemäß der US-PS 23 60 993 hat

ebenfalls eine kraß unsymmetrische Dämpfungscharakteristik: Wird der Kolben abrupt nach oben bewegt, so schließt die Ringplatte die Drosselbohrungen und blockiert die weitere Bewegung, wohingegen ein Nachuntenbewegen der Kolbenstange auch bei abrupter, stoßartiger Belastung möglich bleibt. Wegen der zentralen Führung der Ringplatte muß im übrigen auch hier eine höhere Masse für die Ringplatte mit entsprechend größerer Trägheit und verschlechterter Ansprechgenauigkeit in Kauf genommen werden. Kr

Die erfindungsgemäße Merkmalskombination hat vor allem den Vorteil, daß die Ansprechgeschwindigkeit der bekannten Stoßbremse für Rohrleitungen stark erhöht wird. Insbesondere sinusförmige Lastwechsel, die mit der herkömmlichen Stoßbremse nur schlecht r> beherrscht werden können und zu erheblichen Verschiebungen der Kolbenstange Führen, können nunmehr bei minimalen Kolbenverschiebungen in der Größenordnung von 1 bis 2 mm beherrscht werden. Auch die Betriebssicherheit der neuen Stoßbremse ist bedeutend >u besser, da sie auch dann noch einwandfrei arbeitet, wenn beispielsweise eine der Druckfedern gebrochen ist. Diesem Gesichtspunkt der Redundanz kommt vor allem im Reaktorbau, wo die Stoßbremsen überwiegend eingesetzt werden, erhöhte Bedeutung zu.

Die Merkmale der Erfindung und deren technische Vorteile ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der Zeichnung; diese zeigt eine Stoßbremse im Längsschnitt. s»

Die Zeichnung zeigt einen Druckzylinder 1 und einen darin axial verschiebbaren Kolben 2, dessen Kolbenstange 3 an der zugeordneten Stirnseite des Druckzylinders 1 in einer Führung 4 axial verschiebbar geführt ist. Die Kolbenstange 3 ist von einem Dichtungsbalg 5 r> umgeben, der einerseits mit dem Kolben 2, andererseits mit der im Zylinderraum gelegenen Seite der Führung 4 flüssigkeitsdicht verbunden ist. Der lichte Innendurchmesser des Dichtungsbalges 5 liegt geringfügig über dem Außendurchmesser der Kolbenstange 3. Der Dichtungsbalg 5 hat die Aufgabe, einen hermetischen Abschluß zwischen dem Zylinderraum und der Umgebung sicherzustellen, so daß keine Druckflüssigkeit längs der Kolbenstange 3 nach außen gelangen kann.

Der Kolben 2 ist als Hohlkolben ausgebildet, und in seinem Innenraum 7 sitzt koaxial eh Ausgleichsbalg 8, der an der kolbenstangenseitigen Innenwand 9 des Kolbens befestigt ist. Das Innere des Ausgleichsbalges 8 steht über eine Axialbohrung 10 der Kolbenstange 3 mit der Atmosphäre in Verbindung.

Die zu beiden Seiten des Kolbens befindlichen Zylinderräume 6 und 13 sowie der Innenraum 7 des Kolbens 2 sind durch mehrere in den Kolben-Stirnwänden 12 und 14 angeordnete Axialbohrungen 15 bzw. 16 miteinander verbanden. Die Axialbohrungen 15 bzw. 16 sind jeweils längs eines vorzugsweise koaxial üur Kolbenachse angeordneten Kreisbogens positioniert, und zwar am besten mit gleichbleibendem Abstand untereinander. Der Durchmesser der Bohrungen beträgt beim Ausführungsbeispiel etwa 3 bis 4 mm, er kann bei größeren Stoßbremsen natürlich auch erheblich

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45 darüber liegen.

Alle Bohrungen einer Kolben-Stirnseite 12 bzw. 14 werden d'irch eine gemeinsame, dieser Kolben-Stirnseite zugewandte Ringplatte 17 bzw. 18 an ihrer Ausströmöffnung zum Zylinderraum 13 bzw. 6 mehr oder weniger stark gedrosselt. Diese Ringplatten 17 und 18 sind hinsichtlich ihres Innen- und Auüendurchmessers so gestaltet, daß sie die ihnen zugeordneten Bohrungen 15 bzw. 16 in der Schließstellung allseits überdecken. Sie sind jeweils durch mehrere über ihren Umfang verteilte Befestigungsschrauben 19 bzw. 20 axial verschiebbar an der ihnen zugeordneten Kolben-Stirnwand geführt. Durch Druckfedern, die im Ausführungsbeispiel als Schraubenfedern 21 und 22 auf den Befestigungsschrauben 19 bzw. 20 angeordnet, die jedoch statt dessen auch anders ausgebildet und positioniert sein können, werden die beiden Ringplatten jeweils vom Kolben weg in ihre Offenstellung gedrückt. Dabei wird die Spaitweite zwischen den Ringplatten und den Urnen zugeordneten Kolben-Stirnwänden, die in der Größenordnung von weniger zehntel Millimetern liegt, durch die Länge der Beiestigurgsschrauben 19 bzw. 20 definiert.

Die Funktion ist folgende: Bei normalen Kriechbewegungen des Rohrleitungssystemes findet eine langsame Verschiebung des Kolbens 2 statt, bei der die Druckflüssigkeit ungestört vom einen Zylinderraum 6 in den anderen Zylinderraum 13 bzw. umgekehrt strömen kann, je nachdem, in welcher Richtung der Kolben 2 verschoben wird. Da dabei das Druckmittel beim Durchströmen des Spaltes zwischen der Kolben-Stirnwand und er zugehörigen Ringplatte sowohl an der Innenseite als auch an der Außenseite der Ringplatte strömen kann, ist der Strömungswiderstand außerordentlich gering. Die erfindungsgemäße Stoßbremse zeichnet sich daher durch besonders geringe Verstellkräfte aus.

Kommt es hingegen zu einer schlagartigen Bewegung des Kolbens 2, beispielsweise auf der Zeichnung nach links, so wird die Ringplatte 17 durch das aus dem Zylinderraum 13 abströmende Druckmittel einerseits und durch ihre Massenträgheit andererseits gegen die Kraft der Federn 21 auf die Kolben-Stirnwand 12 gedrückt, womit der Durchfluß versperrt ist. Entsprechendes gilt in umgekehrter Richtung für die Ringplattc 18.

Infolge der bereits erwähnten beidseitigen Umströmung der Ringplatten wird auch die Ansprechzeit der erfindungsgemäßen Stoßbremse wesentlich kurzer gehalten als bei herkömmlichen Sitroßbremsen. Denn die beidseitige Utnströmung der Ringplatten gestattet es, in der Offenstellung mit einem außerordentlich geringen Spalt von wenigen zehntel Millimetern zu i.rKiten, so daß der Schließweg der Ventilplatte wesentlich kürzer als bei den bekannten Lösungen ist.

Die Bremse arbeitet selbst dann noch, wenn eine der Druckfedern 21 bzw. 22 gebrochen ist, da die übrigen Federn die Ringplatte wieder öffnen.

Schließlich ist auch die Fertigung der Ventile außerordentlich kostengünstig, da keinerlei komplizierte Bauteile verwendet werden müssen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Stoßbremse für Rohrleitungssysteme mit einem mit Druckflüssigkeit gefüllten Druckzylinder und einem darin verschiebbaren Kolben, dessen Kolbenstange an einer Stirnseite des Druckzylinders axial verschiebbar geführt ist, wobei ihr freies Ende und die andere Stirnseite des Druckzylinders an der zu dämpfenden Rohrleitung bzw. an einem ortsfesten Widerlager befestigt sind und wobei die Zylinderräume beidseits des Kolbens durch an den Kolben-Stirnwänden angeordnete Drosselbohrungen miteinander in Verbindung stehen, wobei diese Drosselbohrungen durch unter Federkraft stehende, axial verschiebbare Ventilkörper verschließbar sind, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: