AT205813B

AT205813B -

Info

Publication number: AT205813B
Application number: AT104558A
Authority: AT
Inventors: Ing. Helmut Hartz Dipl.
Original assignee: Werner Genest Gesellschaft Fuer Isolierungen M. B. H.
Priority date: 1957-02-14
Filing date: 1958-02-13
Publication date: 1959-10-26

Description

Doppeltwirkender hydraulischer Schwingungadämpfer für mechanische Schwingungsgebilde
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Endplatten versehen sind, die durch einen starren, axial angeordneten und als Kolben wirkenden Abstandhalter starr miteinander verbunden sind, und anderseits durch eine gemeinsame starre Mittelplatte begrenzt sind, die zugleich als Träger eines als Zylinder für den Kolben bzw. Abstandhalter wirkenden Rohres dient, das sich bis auf das erforderliche Hubspiel axial durch beide MembrandosenKammern hindurch erstreckt und den Kolben unter Bildung eines zum gebremsten Übertritt des hydraulischen Mittels aus der einen in die andere Kammer dienenden langen und engen Ringspaltes umgibt.

Bei einem auf diese Weise ausgebildeten Schwingungsdämpfer wird bei kleinen Amplituden eine möglichst grosse Flüssigkeitsmenge verdrängt und durch einen geringen Spaltquerschnitt auf langem Wege mit hoher Geschwindigkeit und hohem Druck hindurchgeleitet, wodurch hohe 'oinungswiderstände er- zeugt werden.

Wenn bei dieser Ausbildung normale Kolbendämpfer verwendet würden, so müsste der am Aussenumfang des Kolbens mit der Zylinderwand gebildete Überströmquerschnitt so eng gehalten werden, dass bei
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kurzer Betriebszeit des Dämpfern herabsetzen würden. Würde dagegen der Übertrömquerschnitt so gross gewählt, dass keine Anfressungserscheinungen auftreten können, so wäre der Überströmquerschnitt am Kolbenumfang so gross, dass der erforderliche Überströmwiderstand nicht mehr gegeben wäre, es müsste zäheres Öl verwendet werden, das bei der Energieumsetzung in Wärme seine Zähigkeit verliert.

Diese Schwierigkeiten sind bei der erfindungsgemässen Ausbildung vemüBdch, da der wirksame Kolbendurchmesser beibehalten, der Zylinderdurehmesser aber stark verkleinert Lt. und mit einer inneren Kolbenrohr zusammen den engen Überströmquerschnitt mit nur kleinem Durchmemer bildet.Der Kolbenhub ist dabei dadurch ermöglicht, dass die Aussenwandung des Gerätes in an j ! ch bekannter Weise deformierbar gestaltet ist. Hiedurch ergibt sich auch die Möglichkeit, bei dopnet wirkenden Geräten den bisher üblicnenKolbenstangendurchtritt nach aussen zu vermeiden.

Bei den kleluen Amplituden würde ber den hohen Innendrücken die erforderliche Kolbenstangenstopfbüchse schnell undicht werden, es träte Flüssigkeitsverlust und daher Dämpfungsverlust bei kleinen Amplituden auf. Der erfindungsgemäss vorgeschlagene Membrandosendämpfer weist demgegenüber keine Kolbenstange auf, ist nach aussen vom om- men dicht abgeschlossen und verhindert daher schädliche Ölverluste ; er arbeitet somit auch bei kleinsten Amplituden zuverlässig.

In der Zeichnung sind gemäss der Erfindung ausgebildete Sehwingungsdämpfer in mehreren Ausführungsbeispielen veranschaulicht.

Es zeigen : Fig. 1 den Membrandosendämpfer im Axialschnitt, Fig. 2 den Membrandosendämpfer mit Federelementen zwischen oberer Kolbenplatte und Unterplatte, Fig. 3 den Membrandosendämpfer mit Federelementen zwischen der Mittelplatte und der Grundplatte, Fig. 4 den Membrandosendämpfer mit Fe- derelementen zwischen oberer Kolbenplatte und Mittelplatte und zwischen unterer Kolbenplatte und Unterplatte, Fig. 5 den Membrandosendämpfer mit Federelementen innerhalb des Dämpfers, Fig. 6 den Membrandosendämpfer mit dreietagig angeordneten Federn, Fig. 7 den Membrandosendämpfer mit in die Mittelplatte eingebauter Regelvorrichtung, Fig. 8 den Membrandosendämpfer mit 111 die Mittelplatteeingebauten Schaltventilen.

Fig. 1 zeigt das Grundschema des neuen Membrandosendämpfers. Das Gerät, besteht aus einer oberen Kolbenplatte 1 und einer unteren Kolbenplatte 2, die durch ein Zentralstück 3, beispielsweise ein Rohr oder eine massive Verbindungsstange, miteinander starr verbunden sind und somit nur gemeinsame und gleichgerichtete Bewegungen ausführen können bzw. gemeinsam in Ruhe bleiben. In der Mittelebene zwischen den beiden Kolbenplatten 1 und 2 befindet sich eine Mittelplatte 4, die das Gerät in zwei einander spiegelbildliche Teile teilt.

Zwischen den Kolbenplatten 1 bzw. 2 einerseits und der Mittelplatte 4 anderseits sind je elastische Wände in Form von Kreisringmembranen 5 eingeschaltet, welche die inneren Hydraulikräume 6,7 zwischen Kolbenplatte 1 und Mittelplatte 4 bzw. zwischen Kolbenplatte 2 und Mittelplatte 4 nach aussen dicht abschliessen und die Relativbewegung zwischen den Kolbenplatten 1 und 2 einerseits und der Mittelplatte 4 anderseits ermöglichen. Durch diese Relativbewegung der Platten 1, 2 mit 4 entsteht eine Differentialwirkung, indem die Hydraulikräume 6 und 7 ihre Volumina gleichzeitig in entgegengesetzter Weise verändern ; wenn Kammer 6 sich vergrössert, verkleinert sich Kammer 7 und umgekehrt.

Durch diese antimetrische Volumenänderung wird in hydraulischem Sinne die eine Kammer zur Quelle, die andere zur Senke, und die verdrängte Flüssigkeit muss von der sich verkleinernden Kammer in die sich vergrössernde Kammer überströmen. Dieser Überstromungsvorgang wird zur Widerstandsbildung ausgenutzt, um die Dämpfungswirkung zu erhalten. Zu diesem Zwecke trägt die Mittelplatte 4 in ihrem Zentralteil ein Zylinderrohr 8, das mit dem Kolbenrohr oder der Kolbenstange 3 gemeinsam den Überströmquerschnitt 9 bildet. Um hohen Überströmwiderstand zu erhalten, können in bekannter Weise

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die Innenwand des Zylinderrohres 8 oder bzw. und die Aussenwand des Kolbenrohres 3 mit Turbulenzkammern 10 versehen werden.

Da der Überströmquerschnitt 9 einen sehr kleinen Durchmesser erhalten kann, kann auch der Ringspalt, die Radiendifferenz zwischen Zylinderrohr 8 und Kolbenrohr 3, relativ gross gehalten werden, so dass Toleranzen und Bewegungsungenauigkeiten keinen Einfluss auf die Wirksamkeit des Dämpfers haben.

Die Kreisringmembranen 5 sind so geformt, dass sie infolge ihrer Konvexität gegenüber dem Flüssigkeitsdruck im Kammerinneren keine Zugspannungen und damit Deformationen erleiden, die das Volumen der Druckkammer vergrössern und die beabsichtigte Volumenänderung der Kammer teilweise kompensieren würden ; die Membranringe erhalten infolge ihrer Konvexität bei Kammerinnendruck radiale und tan- geniale Druckspannungen, die kein Ausbeulen der Membranen verursachen können, da derartige Konvexschalen biegesteif sind.

Die Membrandosendämpfer können als selbständige Dämpfungsaggregate oder auch in Kombination mit den Federsätzen als komplexe Energiewandler an mechanische Schwingersysteme angebaut werden.

In den nachfolgenden Zeichnungen sind komplexe Systeme dargestellt, da diese am häufigsten zur Anwendung kommen und die Varianten der Anwendbarkeit der Dämpfer gut erkennen lassen.

Die Membrandosendämpfer können je nach der Gestaltung des mechanischen Schwingungsgebildes in verschiedener Form am Schwinger befestigt und in Tätigkeit gebracht werden. So zeigt die Ausfüh- rungsart nach Fig. 2 einen Membrandosendämpfer, bei dem die Kolbenplatte 1 an der Schwingermasse befestigt ist und gleichzeitig als Druckplatte für die Federsätze des Schwingersystems dient. Bei dieser Einbauvariante unterliegen also die Kolbenplatten 1 und 2 des Membrandosendämpfers den Amplituden des mechanischenschwingungsgebildes. Die Mittelplatte 4 des Dämpfers ist festgelegt und beispielsweise über Stehbolzen 12 mit der ruhenden Grundplatte 13 und damit mit der Unterbaukonstruktion des Aufstellungsortes des mechanischen Schwingungssystems starr verbunden.

Die Kolbenplatten 1 und 2 führen die Relativbewegung gegenüber der Mittelplatte 4 aus und schaffen die differentiale Volumenänderung der Hydraulikkammern 6 und 7.

Bei der Ausführungsart nach Fig. 3 ist die Mittelplatte 4 mit der Schwingermasse und den Federgliedern 11 verbunden und unterliegt den Amplituden des mechanischen Schwingungsgebildes, während die Kolbenplatten 1 und 2 über ein Stellorgan 14 mit der Grundplatte 13 starr verbunden sind und somit in Ruhe verbleiben. Bei dieser Einbauvariante führt also die Mittelplatte 4 die Relativbewegung gegenüber den Kolbenplatten 1 und 2 aus und schafft die diffelentiale Volumenänderung der Hydraulikkammern 6 und 7. Das Stellorgan 14 besteht aus einem Spannschloss und zwei Gelenken 15 und 16, deren Drehachsen um 900 gegeneinander versetzt sind, um eine zweidimensionale Beweglichkeit zu gewährleisten.

Bei der Ausführungsart nachFig. 4 ist der Membrandosendämpfer mit den Federelementen des Schwingungsgebildes derart gekoppelt, dass sich ein in sich geschlossener komplexer Energiewandler ergibt. Hier sind die Unterplatte 13 und die Mittelplatte 4 des Membrandosendämpfers durch höheneinstellbare Stehbolzen 12 starr miteinander verbunden und dienen beide als raumfeste Abstützung der Federn 11 und 17.

Die Kolbenplatten 1 und 2 sind die bewegten Dämpferteile ; die Kolbenplatte 1 trägt die Schwingermasse und überträgt deren Bewegungen auf die beweglichen Enden der Federn 11 ; die mit der Kolbenplatte 1 über das Kolbenrohr 3 starr verbundene Kolbenplatte 2 überträgt die Bewegungen der Schwingermasse auf die beweglichen Enden der Federn 17.

Die Ausführungsart nach Fig. 5 zeigt einen vollkommen geschlossenen komplexen Energiewandler, bei dem sich die Federn 17 und 18 innerhalb der beiden hydraulischen Kammern 6 und 7 des Membran- dosendämpfers befinden. Die Federn 18 sind zwischen Kolbenplatte 1 und Mittelplatte 4, die Federn 17 zwischen Kolbenplatte 2 und Mittelplatte 4 eingespannt. Die Übertragung der Bewegung der Schwingermasse auf den komplexen Wandler erfolgt über das Stellorgan 14, das mit Gelenk 16 an der Schwingermasse oder an einem Hebelmechanismus zur Übertragung der Schwingerbewegungen befestigt ist. Gelenk 15 des Stellorganes 14 ist mit dem Kolbenaggregat verbunden ; das Stellorgan 14 wird durch ein Spannschloss gebildet.

Die Mittelplatte 4 ist unmittelbar in die ruhende Unterkonstruktion 13 des Schwingungsgebildes einbezogen und kann beispielsweise durch den Steg eines U-Eisens gebildet werden, das mit dem Untergrund starr verbunden ist.

Bei der Ausführungsart nach Fig. 6 ist ein komplexes Energiewandleraggregat für hohe Lasten und grössere Amplituden dargestellt. Die Unterplatte 13 steht in starrer Verbindung mit der Mittelplatte 4 des doppeltwirkenden Membrandosendämpfers ; Unterplatte 13 und Mittelplatte 4 sind also raumfest in Ruhe und bilden gleichzeitig die Abstützung für die ruhenden Enden der Federn 11, 17 und 18. Die Kolbenplatten 1 und 2 sind ebenso wie die Mittelplatte 4 erweitert und starr miteinander verbunden und bilden die Abstützungen der freien Enden der Federn 11,17 und 18, wobei die Federn 18 den Federn 11 und 17

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Claims

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5. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandhalter (3) als Rohrs'tück mit einem im Verhältnis zum Durchmesser der End-bzw. Kolbenplatten (1, 2) oder der Mittelplatte (4) kleinem Durchmesser ausgebildet ist, so dass der den hydraulischen Widerstand bildende Ringspalt (9) einen möglichst kleinen Durchströmquerschnitt aufweist.

6. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Innern des Abstandhalters (3) Befestigungs- und Stellglieder (14, 15. 16) angeordnet sind (Fig. 3, 5).

7. Schwingunghdampfer nach den Ansprüchen 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet. dass der Anschluss des Dämpfers an die Schwingermasse über eine der End- bzw. Kolbenplatten (1 oder 2) erfolgt (Fig. 2).- 8. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss des Dämpfers an die Schwingermasse über die Mittelplacte (4) erfolgt (Fig. 3).

9. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu dem Dämpfer zwischen den schwingenden und ruhenden Dämpferplatten (l, 2 und 4) Federglieder (11) angeordnet sind, so dass der Dämpfer nur gedämpften Federkräften folgt und hochbelastete Anschlussorgane zur Übertragung der Dämpferkräfte auf die Schwingermasse entbehrlich sind (Fig. 2 - 8).

10. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Scowingermasse und die Federglieder (11) des Schwingungsgebildes auf die obere Kolbenplatte (1) des Dämpfers wirken und die Mittelplatte (4) des Dämpfers mittels einstellbarer Abstandsorgane (12) mit der Grundplatte (13) der Gesamtanordnung von Federn und Dämpfer verbunden ist (Fig. 2, 4, 6, 7, 8).

11. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingermasse und die Federglieder (11) des Schwingungsgebildes auf die Mittelplatte (4) des Dämpfers wirken und die Kolbenplatten (l, 2) durch ein Stellorgan (14, 15. 16) mit der Grundplatte (13) der Gesamtanordnung von Federn und Dämpfer verbunden sind (Fig. 3. 5).

12. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingermasse an der oberen Kolbenplatte (1) des Dämpfers wirksam ist, während die Mittelplatte (4) mit der Grundplatte (13) der Gesamtanordnung von Federn und Dämpfer verbunden ist, und die Federglieder (11) zwischen oberer Kolbenplatte (l) und Mittelplatte (4) bzw. zwischen unterer Kolbenplatte (2) und Grundplatte (13) der Gesamtanordnung von Federn und Dämpfer eingeschaltet sind (Fig. 2, 4, 7, 8).

13. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Federglieder (11) des Schwingungsgebildes innerhalb der hydraulischen Kammern des Membrandosendämpfers angeordnet sind (Fig. 5).

14. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Federglieder (11) des Schwingungsgebildes in drei Etagen zwischen den Kolbenplatten (1 bzw. 2) und der Mittelplatte (4) sowie der unterenKolbenplatte (2) und der Grundplatte (13) der Gesamtanordnung von Federn und Dämpfern angeordnet sind (Fig. 6).

15. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenplatten (l, 2) und bzw. oder die Mittelplatte (4) mit radialen, nach aussen hin offenen Bohrungen (26) für den Anschluss an hydraulischen Leitungen versehen sind (Fig. 8).

16. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (26) in der Mittelplatte (4) und in diesen je ein oder je mehrere Ventile (27, 28) für die Druck- und Saugleitungen (26) des Dämpfers angeordnet sind (Fig. 8).

17.. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass in einer radialen Bohrung der Mittelplatte (4) ein oder mehrere Regelorgane (21, 22, 23) angebracht sind, die eine Umgehung der Flüssigkeitsströmung durch den engen und langen Widerstandsspalt (9) durch direkte Kurzschlussströmung von der einen in die andere Kammer (6. 7) ermöglichen, um die Widerstandsgrösse und damit die Dämpferwirkung im Bedarfsfalle zu vermindern (Fig. 7).