DE1000190B

DE1000190B - Fluid pen

Info

Publication number: DE1000190B
Application number: DEW9784A
Authority: DE
Inventors: Paul Hollis Taylor
Original assignee: WALES STRIPPIT CORP
Current assignee: WALES STRIPPIT CORP
Priority date: 1952-08-29
Filing date: 1952-10-24
Publication date: 1957-01-03

Description

DEUTSCHESGERMAN

• Die Erfindung betrifft ©ine Flüssigkeitsfeder, die aus einem Druckflüssigkeitsbehälter bestellt und einem damit in Verbindung stehenden Zylinder, in dem ein ' Kolben verschiebbar ist, der, unter Druck gesetzt, die Flüssigkeit zusammendrückt und nach Freigabe die gespeicherte Energie wieder abgibt.• The invention relates to a liquid spring that ordered from a hydraulic fluid container and a associated cylinder in which a 'piston is slidable, which, when pressurized, the Compresses liquid and releases the stored energy again after release.

Es ist beraits bekannt, Flüssigkeiten, wie öl, Wasser, Alkohol od. dgl., in derartigen Flüssigkeitsfedern zu verwenden. Solche Federn haben den Vorteil, daß sie eine gedrängte Bauart haben und große Drücke aufnehmen bzw. Energie speichern können, Wiie es mit dien bekannten Metallfedern entsprechenden Raumbedarfs nicht möglich ist. Solche sogenannten ölfedem sind bisher an Fahrgestellen von Flugzeugen größerer Bauart benutzt worden. In solchen Federn wurde vornehmlich Mineralöl in einem geschlossenen Gehäuse durch einen dichtenden Kolben von den bei der Landung auf die Räder des Fahrgestells ausgeübten Druckkräften zusammengedrückt. Die Ver-It is well known to use liquids such as oil, Water, alcohol or the like to be used in such liquid springs. Such springs have the advantage that they have a compact design and can absorb high pressures or store energy, As with the well-known metal springs Space requirement is not possible. So-called oil springs of this kind have so far been found on aircraft chassis larger design has been used. In such springs, mineral oil was mainly used in a closed one Housing by a sealing piston from those exerted on landing on the wheels of the chassis Compressive forces. The Ver-

• dichtung des Öls entsprach dabei den ausgeübten Druckkräften. Beispielsweise wurde das öl unter dem Kolbendruck um i3°/o seines Volumens zusammengepreßt bei einem Druck von etwa 3 500 kg/cm² auf das öl. So wurde durch die Verwendung von ölfedern bei gleichzeitigem Gebrauch von Stoßdämpfern eine stoßdämpfende Abfederung des Aufpralles des Fahrzeuges erzielt. Da bei den höhen Drücken, denen die Feder unterworfen wurde, die Abdichtung sehr schwierig und nur unvollkommen war, wurden Gummi und andere Materialien, die zur Dichtung verwendet wurden, bei den hohen Drücken zerstört, und die Lebensdauer der Feder war sehr kurz.Wenn eine genügende Abdichtung bei niedrigen Drücken erreicht wurde, so versagte die Dichtung bei höheren Drücken. Wenn dagegen die Dichtung für hohe Drücke geeignet war, so versagte sie bei niedrigen Drücken, und es traten hohe Leckverluste ein, wenn das öl nicht bei unbelasteter Feder unter eine Art Vorspannung gehalten wurde.• The oil seal corresponded to the pressure forces exerted. For example, the oil was compressed by 13% of its volume under the piston pressure with a pressure of about 3,500 kg / cm ² on the oil. For example, by using oil springs with the simultaneous use of shock absorbers, a shock-absorbing cushioning of the impact of the vehicle was achieved. Since the sealing was very difficult and imperfect at the high pressures to which the spring was subjected, rubber and other materials used for sealing were destroyed at the high pressures and the life of the spring was very short Sufficient sealing was achieved at low pressures, the seal failed at higher pressures. On the other hand, if the seal was suitable for high pressures, it failed at low pressures and there was high leakage if the oil was not held under some kind of preload with the spring unloaded.

Die Hauptaufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Vorspannung der Feder mit Rücksicht auf eine einwandfreie Dichtung unnötig zu machen. Die Dichtung soll sowohl bei niedrigen Drücken als auch bei hohen Drücken einwandfrei sein. Die Flüssigkeitsfeder nach der Erfindung kann sowohl kleine als auch große Belastungen aufnehmen, wie sie bei Federn im allgemeinen in der Industrie auftreten.The main object of the invention is to avoid these disadvantages and to preload the spring unnecessary with regard to a perfect seal close. The seal should be perfect both at low pressures and at high pressures. The liquid spring according to the invention can accommodate both small and large loads, like them occur in springs in general in industry.

Die Feder gemäß der Erfindung ist von gedrängter Bauart mit einfach ausgebildeten Einzelteilen, die leicht und billig herzustellen sind. Die Dichtung in der Feder gemäß der Erfindung arbeitet selbstwirkend. Sie kann auch mit einer Vorspannung versehen werden, wenn es wünschenswert erscheint. An sich ist aber für die einwandfreie Dichtung eine Vor-Flüssigkeitsfeder The spring according to the invention is of compact design with simple individual parts that are easy and cheap to manufacture. The seal in the spring according to the invention is self-acting. It can also be preloaded if it appears desirable. At however, a pre-fluid spring is essential for a perfect seal

Anmelder: Wales-Strippit Corporation,
North Tonawanda, N, Y. (V. St. A.)Applicant: Wales-Strippit Corporation,
North Tonawanda, N, Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Dabringhaus, Patentanwalt,
Düsseldorf 1, Charlottenstr. 58Representative: Dr.-Ing. H. Dabringhaus, patent attorney,
Düsseldorf 1, Charlottenstr. 58

Paul Hollis Taylor, Grand Island, N. Y. (V. St. A.)
ist als Erfinder genannt wordenPaul Hollis Taylor, Grand Island, NY (V. St. A.)
has been named as the inventor

spannung nicht erforderlich... Die Dichtung für niedrige Drücke und für hohe Drücke kann getrennt vorgesehen werden, so daß bei niedrigen Drücken die Dichtung für niedrige Drücke zur Wirkung kommt, während bei hohen Drücken die Dichtung für hohe Drücke sich einschaltet.voltage not required ... The seal for low pressure and for high pressure can be separated be provided so that at low pressures the seal for low pressures comes into effect, while at high pressures the high pressure seal turns on.

Nach der Erfindung besteht die Flüssigkeitsfeder aus einem geschlossenen Flüssigkeitsbehälter, einem, in den Behälter hineinragenden offenen Hohlzylinder und einem in dem Zylinder verschiebbaren Tauchkolben, der unter äußerer Belastung in die Zylinderbohrung eindringt. Hierbei hat der Hohlzylinder eine derartige Wandstärke, daß dieser sich bei Überschreiten eines vorgegebenen Druckes des Kolbens auf die Flüssigkeit nach innen ein wölbt und den Ringspalt zwischen innerer Zylinderwand und Kolben nüssigkeitsdicht abschließt.According to the invention, the liquid spring consists of a closed liquid container, a, open hollow cylinder protruding into the container and a plunger piston displaceable in the cylinder, which penetrates the cylinder bore under external load. Here the hollow cylinder has a such a wall thickness that this increases when a predetermined pressure of the piston is exceeded the liquid bulges inwards and the annular gap between the inner cylinder wall and the piston is leak-proof.

Nach einem anderen Ausführungsbeispiel ist nur ein Teil der Zylinderwand verformbar dünn, der bei der vorgegebenen Belastung des Kolbens hinter dessen Dichtungsnädhe liegt. Auch kann die ZylinderbohrungAccording to another embodiment, only a part of the cylinder wall is deformably thin, the the given load on the piston lies behind its sealing seams. The cylinder bore can also

an dem in den Behälter hineinragenden Zylinderende erweitert und das Dichtungselement derart am Kolben angeordnet sein, daß es in den erweiterten Teil der Zylinderbohrung erst gelangt, wenn der Ringspalt flüssigkeitsdicht abgeschlossen ist.at the end of the cylinder protruding into the container and the sealing element on the piston be arranged so that it only reaches the enlarged part of the cylinder bore when the annular gap is liquid-tight.

Nach einem weiteren Merkmal bleibt der Kolben in gleitender Berührung mit dem verformbaren Teil der Zyliinderwand und begrenzt hierdurch den Verformungsgrad dieses Teils.According to another characteristic, the piston remains in sliding contact with the deformable part the cylinder wall and thereby limits the degree of deformation of this part.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisdh dargestellt. Es zeigtThe invention is shown schematically and by way of example in the drawing. It shows

Fig. ι eine Ansicht der Flüssigkeitsfeder,
Fig. 2 einen Schnitt 2-2 gemäß Fig. 1,
Fig. 3 einen Schmitt 3-3 gemäß Fig. 2,
Fig. 4 einen Schnitt 4-4 gemäß Fig. 2,Fig. Ι a view of the liquid spring,
FIG. 2 shows a section 2-2 according to FIG. 1,
3 shows a Schmitt 3-3 according to FIG. 2,
4 shows a section 4-4 according to FIG. 2,

Fig. 5 einen senkrechten Schnitt durch die Flüssigkeitsfeder bei eingedrücktem Kolben, Fig. 6 einen Schnitt 6-6 gemäß Fig. 5, Fig. 7 einen Schnitt 7-7 gemäß Fig. S,5 shows a vertical section through the liquid spring with the piston pressed in, FIG. 6 shows a section 6-6 according to FIG. 5, FIG. 7 shows a section 7-7 according to FIG. 5,

Fig. 8 einen senkrechten Schnitt durch den Zylinder einer anderen Ausführungsform der Feder,8 shows a vertical section through the cylinder of another embodiment of the spring,

Fig. 9 einen Schnitt wie in Fig. 8, jedoch bei unter Druck gesetzter Feder,.9 shows a section as in FIG. 8, but with the spring under pressure.

Fig. 10 einen Schnitt durch den Zylinder einer weiteren Ausführungsform der Feder,10 shows a section through the cylinder of a further embodiment of the spring,

Fig. 11 einen Schnitt wie in Fig. 10, jedoch bei unter Druck gesetzter Feder.11 shows a section as in FIG. 10, but at pressurized spring.

Die Flüssigkeitsfeder gemäß den Fig. 1 und 2 besteht aus einem Gehäuse 21 von vorzugsweise zylindrischer Form und einem Kolben 22, der in einem Zylinder 23 verschiebbar ist. Der Zylinder 23 ist an seinen Enden offen und an seinem oberen Ende wie eine Überwurfmutter 23_a ausgebildet, die auf dem oberen Ende des Gehäuses 21 aufgeschraubt ist. Im das Spiel 3 i völlig verschwunden ist. Dadurch wird in -steigendem Maße verhindert, daß der Dichtungsring 25 unter dem wachsenden Druck verdrängt wird. Je größer der Flüssigkeitsdruck wird, um so größer wird dlie Neigung des Dichtungsringes 25, in den Spalt 31 auszuweichen und um so kleiner wird jedoch der Spalt 31, so daß der Dichtungsring 25 nicht mehr ausweichen kann. Ist der Spalt 31 geschlossen, so dichtet schließlich die unmittelbare Berührung von Metall zu Metall.The liquid spring according to FIGS. 1 and 2 consists of a housing 21 of preferably cylindrical shape and a piston 22 which is displaceable in a cylinder 23. The cylinder 23 is open at its ends and is designed at its upper end like a union nut 23 _a , which is screwed onto the upper end of the housing 21. In the game 3 i has completely disappeared. This prevents the sealing ring 25 from being displaced under the increasing pressure to an increasing extent. The greater the fluid pressure, the greater the tendency of the sealing ring 25 to move into the gap 31 and the smaller the gap 31 becomes, so that the sealing ring 25 can no longer move. If the gap 31 is closed, the direct contact between metal and metal finally seals.

Die beschriebene Einrichtung arbeitet bis zu Drücken von höchstens 1400 kg/cm² mit einem Dichtungsring 25 ahne Stützring. Wenn dagegen ein Dichtungsring mit Stützring verwendet wird, wird dieThe device described works up to pressures of a maximum of 1400 kg / cm ² with a sealing ring 25 without a support ring. If, on the other hand, a sealing ring with a support ring is used, the

¹S Stärke der Zyliinderwandung 23 größer gewählt, so daß sie sich erst bei höheren Drücken verformt. Eine solche Flüssigkeitsfeder ist bis zu Drücken von 3500 kg/cm² geeignet. Natürlich muß die verformende Beanspruchung des Zylinders innerhalb zulässiger ¹ S selected greater thickness of the cylinder wall 23 so that it only deforms at higher pressures. Such a liquid spring is suitable up to pressures of 3500 kg / cm ^2. Of course, the deforming stress on the cylinder must be within permissible

Innern 2i_a des Gehäuses 21 befindet sich die Druck- 20 Grenzen bleiben, da sonst der Zylinder den Kolben22Inside 2i _{a of} the housing 21 is the pressure 20 limits remain, otherwise the cylinder will push the piston22

flüssigkeit 2i₆, beispielsweise Mineralöl od. dgl. Der Kolben 22 weist einen Kopfteil 22_a auf und einen Schaftteil 22_Ö. Der letztere hat einen derartigen Durchmesser, daß ein Spalt 28 zwischen seinem Umfang und der Innenwand des Zylinders unter allen Umständen bestehen bleibt (Fig. 3). Der Kolbenkopf hat ein Arbeitsspiel 31 (Fig. 4) gegenüber der Wand des Zylinders 23 und ist mit einer Ringaussparung 26 zur Aufnahme eines Dichtungsringes 25 versehen. Zur Verdeutlichung der Erfindung sind der Spalt und das Arbeitsspiel relativ zu den übrigen Teilen der Feder übertrieben groß gezeichnet. Das Spiel 31 entspricht im wesentlichen dem Arbeitsspiel bei gummigedichteten Kolben für hohe Drücke nicht über 700 bis 1050 kg/cm², wenn Stützringe verwendet werden, und bis zu 210 bis 350 kg/cm² für Gummidichtungen ohne Ringe.liquid 2i ₆ , for example mineral oil or the like. The piston 22 has a head part 22 _a and a shaft part 22 _O. The diameter of the latter is such that a gap 28 remains between its circumference and the inner wall of the cylinder under all circumstances (FIG. 3). The piston head has a working cycle 31 (FIG. 4) with respect to the wall of the cylinder 23 and is provided with an annular recess 26 for receiving a sealing ring 25. To illustrate the invention, the gap and the working cycle are drawn in an exaggerated manner relative to the other parts of the spring. The game 31 corresponds essentially to the working cycle in rubber-sealed pistons for high pressures not exceeding 700 to 1050 kg / cm ² if support rings are used, and up to 210 to 350 kg / cm ² for rubber seals without rings.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, füllt die zusammendrückbare Flüssigkeit den Raum aus, der durch das Gehäuse 21, die Überwurfmutter 23_a, den Zylinder 23 und den Kolben 22 begrenzt ist. Der Kolben kann im Zylinder 23 nur nach unten unter Verdichtung der Flüssigkeit bewegt werden.As can be seen from FIG. 2, the compressible liquid fills the space which _{is delimited by the housing 21, the union nut 23 a} , the cylinder 23 and the piston 22. The piston can only be moved downward in the cylinder 23 while compressing the liquid.

Entsprechend¹ der Erfindung ist die Stärke der Zylinderwandung so gewählt, daß, wenn der Kolben 22 nach unten bewegt wird und die Flüssigkeit in dem Raum 2i_a zusammendrückt, der Durchmesser des Zylinders 23 kleiner wird und der Spalt 28 sich verengt, wie aus Fig. 6 ersichtlich ist. Ebenso wird auch der Spalt 31, wie aus Fig. 7 ersichtlich, verringert.Corresponding to ¹ of the invention is that, when the piston 22 is moved downwards and compresses the liquid in the space 2i _a, the diameter of the cylinder 23 becomes smaller and the gap narrows 28, as shown in FIG the thickness of the cylinder wall so selected. 6 can be seen. The gap 31, as can be seen from FIG. 7, is also reduced.

Der Kolben 22 wird bei der Darstellung gemäß Fig. 5 durch einen Preßstempel 40 in Richtung auf den Pressentisch 41 gedrückt und verdichtet dabei die Flüssigkeit 2i₆ im Raum 2i_r Dieser Drude in Höhe endgültig festklemmen würde. Eine Verformung des Zylinders über das zulässige Maß hinaus kann auch dadurch verhindert werden, daß der Schaft des Kolbens glatt ausgebildet oder daß der Spalt ent-In the illustration according to FIG. 5, the piston 22 is pressed by a ram 40 in the direction of the press table 41 and thereby compresses the liquid 2i ₆ in the space 2i _r This pressure would finally jam in height. A deformation of the cylinder beyond the permissible dimension can also be prevented by making the shaft of the piston smooth or that the gap is formed.

^a5 sprechend ausgebildet wird. Dann kann der Kolben 22 dazu benutzt werden, die sich verformende Zylinderwand 23 abzustützen. Dabei ist es zweckmäßig, den Kolben 22 aus einem anderen Material zu machen als die Zyliinderwand 23, um eine geringe Reibung zu erzielen und um eine unzulässige Abnutzung zu verhindern. ^a 5 is trained to speak. The piston 22 can then be used to support the deforming cylinder wall 23. It is expedient to make the piston 22 from a different material than the cylinder wall 23 in order to achieve low friction and to prevent inadmissible wear.

In den Fig. 8 und 9 ist eine Abwandlung der Flüssigkeitsfeder dargestellt. Der verformbare Teil 128 des Zylinders 123 liegt zwischen den oberen und unteren nicht verformbaren Teilen 129 und 130. Der verformbare Teil 128 ist so angeordnet, daß der bei der Abwärtsbewegung des Kolbens 122 entstehende Druck nicht ausreicht, um den Teil 128 zusammenzudrücken, bevor die Dichtung 125 sich unterhalb dieses Teils 128 befindet. Die Dichtung durch den verformbaren Teil 128 erfolgt also erst, wenn die Dichtung 125 bei der Abwärtsbewegung des Kolbens 122 bis unter den geschwächten Teil des Zylinders gelangt ist. Eine Erweiterung 131 des Zylinders 123 am unteren Ende gestattet der Flüssigkeit, hinter den Dichtungsring 125 zu gelangen, so daß der Druck auf den Dichtungsring 125 aufgehoben wird, wenn der Teil 128 der Zylinderwand sich bis zur dichtenden Anlage an den Kolben 122 verformt. Auf diese Weise wird bei hohen Drücken der Dichtungsring 125 vor der Zerstörung bewahrt und ein Flüssigkeitsverlust durch die dichtende Wirkung des Zylinderteils 128 vermieden. Beim Abwärtsgang des Kolbens 122 dichtet also zunächst der Dichtungsring 125, und erst bei8 and 9 show a modification of the liquid spring. The deformable part 128 of the cylinder 123 lies between the upper and lower non-deformable parts 129 and 130. The deformable part 128 is arranged so that the resulting during the downward movement of the piston 122 Insufficient pressure to compress part 128 before seal 125 undershoots this part 128 is located. The seal by the deformable part 128 takes place only when the seal 125 on the downward movement of piston 122 until it got under the weakened part of the cylinder. An extension 131 of the cylinder 123 at lower end allows the liquid to get behind the sealing ring 125, so that the pressure on the sealing ring 125 is lifted when the part 128 of the cylinder wall is up to the sealing System on the piston 122 is deformed. In this way, at high pressures, the sealing ring 125 is in front the destruction and a loss of liquid due to the sealing effect of the cylinder part 128 avoided. During the downward movement of the piston 122, the sealing ring 125 seals first, and only at

von etwa 1750 kg/cm² bewirkt, daß sich die nach 55 höheren Drücken setzt die Dichtung durch den ver-of about 1750 kg / cm ² causes the after 55 higher pressures to move the seal through the

unten erstreckende Zylinderwand 23 nach innen verbiegt. Aus Fig. 6 ist ersichtlich, daß der Spalt 28 wesentlich kleiner geworden ist infolge des Druckes auf die Zylinderwandung, wie ein Vergleich mit Fig. 3 zeigt.downwardly extending cylinder wall 23 is bent inward. From Fig. 6 it can be seen that the gap 28 has become much smaller as a result of the pressure on the cylinder wall, as compared with FIG. 3 shows.

Fig. 7 zeigt im Vergleich zu Fig. 4, daß das Spiel des Kolbenkopfes gegenüber der Zylinderwand durch deren Verformung unter dem Flüssigkeitsdruck völlig verschwunden ist und daher keine Flüssigkeitsverluste eintreten können. Der Dichtungsring 25 dient solange dazu, Druck zu erzeugen, wie er dem Druck widerstehen kann. Seine dichtende Wirkung wird schließlich abgelöst durch die dichtende Wirkung der sich verformenden Zylinderwand, die sich mit steigenformbaren Zylinderteil 128 ein, nachdem der Dichtungsring 125 diesen Teil des Zylinders passiert hat und sich in dem erweiterten Zylinderteil 131 befindet, wo alle auf ihn wirkenden Drücke ausgeglichen sind.Fig. 7 shows in comparison to Fig. 4 that the game of the piston head against the cylinder wall completely due to its deformation under the fluid pressure has disappeared and therefore no loss of fluid can occur. The sealing ring 25 is used to create pressure as long as it can withstand the pressure. Its poetic effect will finally replaced by the sealing effect of the deforming cylinder wall, which is deformable with climb Cylinder part 128 after the sealing ring 125 has passed this part of the cylinder and is located in the enlarged cylinder part 131, where all pressures acting on him are balanced.

In den Fig. 10 und 11 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der verformbare Teil des Zylinders 223 ist auf den Teil des Kolbenhubes beschränkt, in dem die Dichtung 225 den Drücken nicht mehr standhalten könnte. Die Wirkungsweise ist ähnlich derjenigen gemäß der Ausführungsform nach Fig. 1. Da aber der Kolben 222 nur für einen kurzen Teil des Hubes der metallischen Berührung unterworfen ist, sind die Verbindungskräfte nicht gefährlich, und es kann ein glatter Kolben 10 and 11, a further embodiment of the invention is shown. The deformable part of the cylinder 223 is limited to the part of the piston stroke in which the seal 225 den Pressing could no longer withstand. The operation is similar to that according to the embodiment according to Fig. 1. But since the piston 222 only for a short part of the stroke of the metallic Is subjected to contact, the connecting forces are not dangerous, and a smooth piston can be produced

dem Flüssigkeitsdruck mehr und mehr verformt, bis 70 verwendet werden, der eine wesentlich nachgiebigerethe fluid pressure deformed more and more, until 70 can be used, which is a much more flexible one

Ausbildung des verformbaren Zylinderteils 226 zuläßt. Denn dieser Teil wird immer durch den Kolben von innen abgestützt, wie aus Fig. 11 ersichtlich ist.Formation of the deformable cylinder part 226 allows. Because this part is always through the piston supported from the inside, as can be seen from FIG. 11.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Liquid spring consisting of a closed liquid container, one that protrudes into the container open hollow cylinder and one in the Cylinder sliding plunger is made, which under external load in the cylinder bore penetrates, thereby compressing the liquid in the container and after releasing the stored Releases energy, characterized by such a wall thickness of the hollow cylinder (23) that this is when a predetermined pressure of the piston (22) is exceeded on the Liquid bulges inwards and the annular gap (31) between the inner cylinder wall and Flask liquid-diidht closes off.

2. Liquid spring according to claim 1, characterized in that only a part (128, 226) of the The cylinder wall is deformably thin, which at the given load on the piston (122, 222) lies behind its sealing surface (125, 225).

3. Liquid spring according to claim 1 and 2, characterized in that the sealing surface (25, 125, 225 _{) sits on the piston head (22 a} ) and closes the annular gap (31) in a liquid-tight manner until the predetermined pressure is reached.

4. Liquid spring according to claim 3, characterized in that the cylinder bore on the into the container (21) protruding cylinder end (130) expanded and the sealing element (125) is arranged on the piston (122) in such a way that it only reaches the enlarged part of the cylinder bore, when the annular gap (31) is closed in a liquid-tight manner.

5. Liquid spring according to claim 1 to 4, characterized in that the piston (22, 122, 222) remains in sliding contact with the deformable part of the cylinder wall (23, 123, 223).

1 sheet of drawings