DE3010463C2

DE3010463C2 - Hydraulic shock absorber for pipeline systems

Info

Publication number: DE3010463C2
Application number: DE3010463A
Authority: DE
Inventors: Friedrich 7531 Keltern Elsäßer
Original assignee: Witzenmann GmbH
Current assignee: Witzenmann GmbH
Priority date: 1980-03-19
Filing date: 1980-03-19
Publication date: 1982-05-06
Also published as: DE3010463A1; IT8023789V0; GB2071807B; IT8027007A0; GB2071807A; FR2478780A1; IT1134919B; FR2478780B1

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,a) The valve bodies are connected by a common ring-shaped belt (17, 18) on each end face (12 resp. 14) of the piston (2), the axial guidance of which is formed by several distributed over the circumference, in guide screws (19, 20) fixed to the piston end wall (12 or 14),

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,b) the throttle bores (15, 16) are arranged in an axial extension of the ring plate (17, 18), such that the ring plate (17, 18) in the open position both radially inward and the hydraulic fluid can flow around radially on the outside,

c) die Ringplatte (17, 18) verschließt in der Schließstellung die Drosselbohrungen (15, 16) undc) the ring plate (17, 18) closes the throttle bores (15, 16) in the closed position and

d) die Federkraft wild zum Betätigen der Ringplatte (17,18) durch auf de: Führungsschrauben (19 bzw. 20) angeordnete Druckfedern (21 bzw. 22) erzeugt.d) the spring force wild to operate the ring plate (17,18) by means of compression springs (21 or 22) generated.

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.2. Shock brake according to claim 1, characterized in that the guide screws (19.20) for the A>: ialführung of the ring plate (17 or 18) arranged in a part of the throttle bores (15 or 16) are.

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.3. Shock brake according to one of claims 1 or 2, characterized in that the closing movement of the ring plate (17, 18) is opposite to the piston movement to be braked and that the Ring plate (17, 18) is held in the open position by spring force.

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.The invention is based on a hydraulic shock brake as described in the preamble of claim 1 specified and known from DE-OS 27 21 890 Art. With her are inserts in the Throttle bores screwed in, in which spherical valve bodies are arranged and by spring force in the Are kept open.

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.This known system works satisfactorily under normal conditions. For special applications, especially with a sinusoidal load change, as it usually occurs in the wake of a sets a sudden sloping load, the response speed of this brake is unsatisfactory, and accordingly, in this case there can be considerable displacements of the piston and that of the shock brake installed pipeline.

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,The object of the invention is to provide hydraulic shock brakes in the preamble of claim I. specified type to the extent that they respond much faster with • 3 sudden impacts, and not only with impacts in a certain stroke direction, but in both stroke directions, so a symmetrical damping characteristic is guaranteed and this with a special operational reliability,

ίο damit die Stoßbremse auch dann noch einwandfrei arbeitet, wenn beispielsweise ein Federbruch auftritt.ίο so that the shock absorber is still flawless works if, for example, a spring break occurs.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Gestaltungsmerkmale vorgesehen, wobei noch inTo solve this problem, those specified in the characterizing part of claim 1 are in the invention Design features provided, with still 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.is the dependent claims 2 and 3 for the task solution advantageous and beneficial further developments are claimed, some of which have the same characteristics state of the art.

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-The characteristics of the task solution show some characteristics similar to the state of the Technology on (US-PS 16 40 651 and 23 60 993. DE-OS 20 02 078), but the development of the design principle in its entirety is in the invention (specified task and overall solution) not suggested by the state of the art, because this is the case No sufficient technical information was found for the state of the art. In particular that would be System according to US-PS 16 40 651 for the Registration underlying problem, a pipeline

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.JO system to dampen evenly in both stroke directions is completely unsuitable, and it wouldn't be that either Blocking of the pipeline necessary for the subject of the application is possible in the event of shock loads. Because on the one hand, according to this citation, the shock absorber only has a strong damping effect when the cylinder moves down or the piston moves up, because then the ring plate moves against the piston lays. If the direction of movement is reversed, the ring plate lifts off the piston instead, and the The damping effect is extremely low. Such an asymmetrical damping characteristic is common for hydraulic Shock absorbers for pipeline systems absolutely unsuitable. In addition, the piston is also can then move relative to the cylinder when the ring plate rests on the piston. Through the in the Ring plate itself arranged holes can be used in shock brakes for pipeline systems with shock-like Blocking required loads cannot be achieved at all.

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 M In the telescopic damper according to DE-OS 20 02 078 ring plates are provided on both end faces of the piston. Here, however, the one King plate has an annular gap on its inner bore for a constant passage. This constant passage prevents the shock absorber from jamming in the event of a shock load. Correspondingly, the damping characteristics are also strongly direction-dependent, since the gap for the constant passage is only provided on one ring plate. Apart from that, the ring plates are not guided via several guide screws as in the case of the registration counter, but rather centrally. With such a central guide, security against canting is only guaranteed if a wide guide surface is offered, the ring plate

ft5 wird dadurch massiv und aufgrund der entsprechend vergrößerten Trägheit verzögert sich die Ansprechgeschwindigkeit. ft5 becomes massive and due to the corresponding Increased inertia slows down the response speed.

Der Stoßdämpfer gemäß der US-PS 23 60 993 hatThe shock absorber according to US-PS 23 60 993 has

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. Kralso a blatantly asymmetrical damping characteristic: If the piston is moved abruptly upwards, so the ring plate closes the throttle bores and blocks further movement, whereas one Downward movement of the piston rod even with abrupt, shock load remains possible. Because of the central guidance of the ring plate must also here a higher mass for the ring plate with correspondingly greater inertia and deteriorated Response accuracy must be accepted. 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.The combination of features according to the invention has the main advantage that the response speed the known shock absorber for pipelines is greatly increased. In particular sinusoidal load changes, which are difficult to control with the conventional shock absorber and lead to considerable shifts Guide the piston rod can now be of the order of magnitude with minimal piston displacements from 1 to 2 mm can be mastered. The operational safety of the new shock brake is also important> u better, because it still works perfectly if, for example, one of the compression springs is broken. This aspect of redundancy comes mainly in reactor construction, where the shock absorbers predominate are used, increased importance.

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» The features of the invention and its technical advantages also emerge from the following description of an exemplary embodiment in conjunction with the drawing; this shows a shock absorber in longitudinal section. 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.The drawing shows a pressure cylinder 1 and a piston 2 axially displaceable therein, the piston rod 3 of which is guided axially displaceably in a guide 4 on the associated end face of the pressure cylinder 1. The piston rod 3 is surrounded by a sealing bellows 5 r> which is connected in a liquid-tight manner to the piston 2 on the one hand and to the side of the guide 4 located in the cylinder space on the other hand. The clear inner diameter of the sealing bellows 5 is slightly above the outer diameter of the piston rod 3. The sealing bellows 5 has the task of ensuring a hermetic seal between the cylinder space and the environment, so that no pressure fluid can escape along the piston rod 3 to the outside.

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.The piston 2 is designed as a hollow piston, and in its interior 7 sits coaxially eh compensating bellows 8, which is attached to the piston rod-side inner wall 9 of the piston. The inside of the bellows 8 is in communication with the atmosphere via an axial bore 10 in the piston rod 3.

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 erheblichThe cylinder chambers 6 and 13 located on both sides of the piston and the interior 7 of the Pistons 2 are supported by a plurality of axial bores 15 and 16, respectively, arranged in the piston end walls 12 and 14 connected to each other. The axial bores 15 and 16 are each along a preferably coaxial üur Piston axis arranged circular arc positioned, preferably with a constant distance among themselves. The diameter of the bores is about 3 to 4 mm in the embodiment, it can with larger shock absorbers, of course, also considerably

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45 darüber liegen. 45 lie above.

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.All the bores of a piston end face 12 or 14 become a common one for this piston end face facing ring plate 17 or 18 at its outflow opening to the cylinder space 13 or 6 more or throttled less. These ring plates 17 and 18 are different in terms of their inside and outside diameter designed so that they have their associated bores 15 and 16 in the closed position on all sides cover. They are each secured by a plurality of fastening screws 19 and 20 distributed over their circumference axially displaceably guided on the piston end wall assigned to them. By compression springs in the exemplary embodiment arranged as coil springs 21 and 22 on the fastening screws 19 and 20, respectively however, instead of this, they can also be designed and positioned differently, the two ring plates each pressed away from the piston into their open position. Thereby the gap width between the ring plates and piston end walls associated with the urns that are on the order of a few tenths of a millimeter lies through the length of the Beiestigurgs screws 19 or 20 defined.

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.The function is as follows: With normal creeping movements of the pipeline system there is a slow one Displacement of the piston 2 takes place, in which the pressure fluid is undisturbed by a cylinder space 6 in can flow through the other cylinder chamber 13 or vice versa, depending on the direction in which the piston 2 is moved. Since the pressure medium flows through the gap between the piston end wall and the associated ring plate on both the inside and the outside of the ring plate can flow, the flow resistance is extremely low. The shock brake according to the invention is therefore characterized by particularly low adjustment forces.

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.If, however, there is a sudden movement of the piston 2, for example on the drawing on the left, the ring plate 17 is on the one hand due to the pressure medium flowing out of the cylinder space 13 and on the other hand, by virtue of their inertia, against the force of the springs 21 on the piston end wall 12 pressed, with which the flow is blocked. The same applies in the opposite direction to the Ringplattc 18th

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.As a result of the already mentioned two-sided flow the ring plates, the response time of the shock absorber according to the invention is significantly shorter held than with conventional Sitroßbremsen. Because the two-sided flow of the ring plates is permitted it closes in the open position with an extremely small gap of a few tenths of a millimeter i.rKiten, so that the closing path of the valve plate is much shorter than with the known solutions.

Die Bremse arbeitet selbst dann noch, wenn eine der Druckfedern 21 bzw. 22 gebrochen ist, da die übrigen Federn die Ringplatte wieder öffnen.The brake will still work even if one of the Compression springs 21 and 22 is broken because the remaining springs open the ring plate again.

Schließlich ist auch die Fertigung der Ventile außerordentlich kostengünstig, da keinerlei komplizierte Bauteile verwendet werden müssen.Finally, the manufacture of the valves is also extremely cost-effective, since it is not complicated at all Components must be used.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Hydraulic shock absorber for pipeline systems with a hydraulic fluid filled Pressure cylinder and a piston displaceable therein, the piston rod of which is on one end face of the Printing cylinder is guided axially displaceably, with its free end and the other end face of the Pressure cylinder are attached to the pipe to be damped or to a stationary abutment and wherein the cylinder spaces on both sides of the piston are arranged on the piston end walls Throttle bores are in communication with each other, these throttle bores through under Axially displaceable valve bodies that are spring-loaded can be closed by combining the following features: