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Die Erfindung betrifft einen Feststoffdämpfer für Aufzüge, insbesondere Personen- und/oder Lastenaufzüge.
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Für Aufzüge sind aus Sicherheitsgründen Energieabsorber erforderlich, um die kinetische Energie der Aufzugkabine beim unbeabsichtigten Absenken aus der Betriebsgeschwindigkeit abzufangen. Durch gesetzliche Vorschriften sind Verzögerungswege und/oder Verzögerungskräfte sowie die sich daraus ergebenden negativen Beschleunigungen für einen derartigen Energieabsorber vorgegeben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Energieabsorber für Aufzüge zu verbessern.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass als Energieabsorber ein Feststoffdämpfer dient, der insbesondere einen unkomplizierten Aufbau aufweist. Der Feststoffdämpfer weist ein eine Längsachse aufweisendes Gehäuse auf. In dem Gehäuse ist ein Feststoff-Behälter angeordnet. In dem Feststoff-Behälter ist Feststoff bevorratet. Als Feststoff dient ein Elastomer, insbesondere Silikonkautschuk, insbesondere ein bei Raumtemperatur vernetzender (RTV-)Silikonkautschuk. Der Feststoff wird insbesondere im flüssigen Zustand in den Feststoffdämpfer gefüllt und härtet anschließend in dem Feststoffdämpfer zu dem Feststoff aus. Wesentlich ist, dass der Feststoff zerscherbar ist. Der Feststoff wirkt als Dämpfungsmedium. Ein Kolben ist in dem Gehäuse verlagerbar. Der in dem Gehäuse angeordnete Feststoff wird initial durch ein mindestens einmaliges Einschieben des Kolbens vor einer ersten Benutzung in eine lose Materialsammlung getrennt. Der Feststoff liegt dann als Ansammlung einzelner, nicht miteinander verbundener Partikel wie Granulatkörner und insbesondere Pulvergries vor. Bei einer Betätigung des Feststoffdämpfers wird der Pulvergries durch mindestens eine Durchgangsöffnung des Kolbens verlagert. Die Materialströmung bewirkt die beabsichtigte Energieabsorption. Gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten hydraulischen Energieabsorbern, die typischerweise als mit Öl gefüllte Dämpfer ausgeführt sind, weist der erfindungsgemäße Feststoffdämpfer wesentliche Vorteile auf. Insbesondere ist die Abdichtung des Feststoffdämpfers gegenüber einem Öl-Dämpfer vereinfacht. Der Kostenaufwand ist reduziert. Die einzuhaltenden Maßtoleranzen sind vergrößert. Dadurch ist der Herstellungsaufwand reduziert. Dichtungselemente sind zuverlässig und weisen insbesondere eine erhöhte Lebensdauer auf. Wartungsintervalle sind vergrößert. Der erfindungsgemäße Feststoffdämpfer kann auch wartungsfrei ausgeführt sein. Der Feststoff bewirkt eine Rückstellung des Feststoffdämpfers. Zusätzliche Rückstellelemente, wie beispielsweise mechanische Federn, sind entbehrlich. Das Dämpfungsverhalten des erfindungsgemäßen Feststoffdämpfers ist im Wesentlichen temperaturunabhängig. Der Feststoffdämpfer weist ein im Wesentlichen geschwindigkeitsunabhängiges Dämpfungsverhalten auf.
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Ein Feststoffdämpfer, bei dem in dem Gehäuse ein Feststoff-Behälter angeordnet ist, der mindestens einen Feststoff-Verdrängungskanal aufweist, der den Feststoff-Behälter mit einem Verdrängungsraum verbindet, wobei der Verdrängungsraum zwischen dem Feststoff-Behälter und dem Gehäuse angeordnet ist, ermöglicht eine kompakte Bauweise des Feststoffdämpfers. Mittels eines Zusatz-Kolbens kann Feststoff durch den mindestens einen Feststoff-Verdrängungskanal in den Verdrängungsraum verdrängt werden. Dadurch wird zusätzlich Energie verzehrt. Insbesondere weist der Feststoffdämpfer mehrere und insbesondere genau 12 Feststoff-Verdrängungskanäle auf. Insbesondere ist ein zusätzliches Volumen für den Verdrängungsraum nicht erforderlich. Insbesondere ist der Verdrängungsraum bezogen auf eine radiale Richtung der Längsachse zwischen dem Feststoff-Behälter und dem Gehäuse angeordnet. Insbesondere ist der Verdrängungsraum als ringförmiger Zwischenraum ausgeführt, wobei eine ringförmige Kontur in diesem Sinne auch eine unrunde Innen- und/oder Außenkontur aufweisen kann.
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Eine zusätzliche Energieverzehrung kann beispielsweise auch dadurch erreicht werden, dass ein Strömungsquerschnitt, durch den der Feststoff während des Einschiebens der Kolbenstange strömt, veränderlich ausgeführt ist. Insbesondere kann sich dieser Strömungsquerschnitt mit zunehmender Einschubtiefe der Kolbenstange verringern. Ein derart sich verringernder Strömungsquerschnitt kann dadurch ausgeführt sein, dass eine hohle Kolbenstange auf ein in Einschubrichtung radial aufweitendes Steuerrohr aufgeschoben wird.
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Ein Feststoffdämpfer, bei dem das Gehäuse ein Außenrohr und eine Bodenplatte aufweist, ermöglicht eine besonders unkomplizierte Ausführung des Feststoffdämpfers. Insbesondere ist das Außenrohr stirnseitig mit der Bodenplatte verbunden. Insbesondere ist das Außenrohr mit der Bodenplatte silikondicht verbunden. Die silikondichte Verbindung kann beispielsweise durch eine umlaufende Schweißnaht an einer Außenseite des Außenrohrs ausgeführt sein. Das Außenrohr weist insbesondere eine runde Außenform auf. Das Außenrohr ist insbesondere dauerhaft und unlösbar mit der Bodenplatte verbunden. Die Ausführung einer silikondichten Schweißnaht ist standardisiert und insbesondere automatisiert durchführbar.
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Ein Feststoffdämpfer, bei dem der Feststoff-Behälter an der Bodenplatte befestigt ist, ist unkompliziert herstellbar. Der Feststoff-Behälter kann rohrförmig und insbesondere als Rohrabschnitt ausgeführt sein. Der Feststoff-Behälter ist unkompliziert ausgeführt. Der Feststoff-Behälter ist unmittelbar auf der Bodenplatte abgestellt und dort stirnseitig, insbesondere durch mindestens einen Schweißpunkt, mit der Bodenplatte verbunden. Der Vorbereitungsaufwand für diese Verbindung ist reduziert. Die Verbindung zwischen dem Feststoff-Behälter und der Bodenplatte muss nicht silikondicht ausgeführt sein. Die Befestigung des Feststoff-Behälters an der Bodenplatte ist unkompliziert und insbesondere automatisiert durchführbar.
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Ein Feststoffdämpfer, bei dem der Feststoff-Behälter konzentrisch bezüglich der Längsachse angeordnet ist, vereinfacht eine zuverlässige und geführte Verlagerung des Kolbens, insbesondere in den Feststoff-Behälter. Der Feststoffdämpfer weist ein verbessertes Dämpfungsverhalten auf.
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Ein Feststoffdämpfer, bei dem der Feststoff-Behälter eine Einführschräge aufweist, gewährleistet einen zuverlässigen Betrieb. Selbst ein unbeabsichtigtes, unkonzentrisches Einführen des Zusatz-Kolbens in den Feststoff-Behälter infolge einer Querbeaufschlagung des Feststoffdämpfers führt nicht zu einem Versagen des Feststoffdämpfers. Der Feststoffdämpfer arbeitet zuverlässig und robust. Insbesondere ist die Einführschräge an einem dem Zusatz-Kolben zugewandten Ende vorgesehen.
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Ein Feststoffdämpfer, bei dem der Zusatz-Kolben in dem Feststoff-Behälter abgedichtet verlagerbar ist, gewährleistet, dass der Feststoff zuverlässig durch den Zusatz-Kolben verdrängt wird. Es ist ausgeschlossen, dass Feststoff durch den Zusatz-Kolben nicht verdrängt wird. Insbesondere ist dazu an dem Zusatz-Kolben ein radial abdichtendes Dichtungselement vorgesehen, das insbesondere an einer Innenkontur des Feststoff-Behälters abdichtend anliegt.
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Ein Feststoffdämpfer mit einer Pufferplatte, die über eine Kolbenstange mit dem Kolben verbunden ist, ermöglicht eine unmittelbare Übertragung von Aufprallenergie auf den Kolben.
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Ein Feststoffdämpfer mit einer Führungseinheit dient zum geführten Verlagern der Kolbenstange. Dadurch ist gewährleistet, dass die Kolbenstange im Falle eines Aufpralls zuverlässig und robust entlang der Längsachse des Gehäuses verlagert wird. Ein zuverlässiges Eintauchen des Kolbens in den Feststoff-Behälter ist gewährleistet. Eine Fehlfunktion des Feststoffdämpfers ist im Wesentlichen ausgeschlossen.
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Ein Feststoffdämpfer, bei dem die Führungseinheit an dem Gehäuse entlang der Längachse veränderlich anordenbar ist, ermöglicht eine Beaufschlagung des Feststoffdämpfers mit einem Innendruck. Insbesondere kann der Innendruck variabel eingestellt werden, indem insbesondere die Anordnung der Führungseinheit an dem Gehäuse entlang der Längsachse variiert wird. Beispielsweise wird das Elastomer bei der Befüllung des Gehäuses um 2 vol.-% bei 250 bar komprimiert. Je nach Anwendung des Feststoffdämpfers, des Materials des Feststoffs und der Baugröße des Feststoffdämpfers sind andere Komprimierungs-Parameter möglich, um einen geeigneten Innendruck des Feststoffdämpfers einzustellen.
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Ein Feststoffdämpfer, bei dem der Kolben entlang der Längsachse zu dem Zusatz-Kolben beabstandet angeordnet ist, ermöglicht auch ein Abscheren und/oder Verdrängen von Feststoff im Gehäuse, außerhalb des Feststoff-Behälters. Der Kolben weist eine senkrecht zur Längsachse orientierte Querschnittsfläche auf, die kleiner ist als ein Innen-Querschnitt des Gehäuses. Der Abstand entlang der Längsachse zwischen dem Kolben und dem Zusatz-Kolben ist insbesondere durch eine Distanzhülse vorgegeben. Eine Verlagerung des Kolbens bedeutet also eine gleichzeitige Verlagerung des Zusatz-Kolbens, wobei insbesondere der Zusatz-Kolben unmittelbar in den Feststoff-Behälter verlagerbar ist.
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Ein Feststoffdämpfer, bei dem der mindestens eine Feststoff-Verdrängungskanal im Gehäuse integriert ist, ermöglicht eine unkomplizierte Ausführung des Verdrängungskanals und insbesondere des Feststoff-Behälters. Der Feststoff-Behälter kann ein Rohrabschnitt sein, wobei eine weitere Materialbearbeitung im Wesentlichen entbehrlich ist. Der Feststoff-Verdrängungskanal kann insbesondere in der Bodenplatte angeordnet und insbesondere als Sacklochbohrung ausgeführt sein. Der Feststoff-Verdrängungskanal ist insbesondere unterhalb der Stirnseite des Feststoff-Behälters angeordnet. Ein Durchmesser der Sacklochbohrung ist insbesondere größer als eine Wandstärke des Feststoff-Behälters.
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Der mindestens eine Feststoff-Verdrängungskanal kann zusätzlich oder alternativ im Feststoff-Behälter integriert sein. Insbesondere ist der mindestens eine Feststoff-Verdrängungskanal als Quer-Bohrung durch eine Seitenwand des Feststoff-Behälters ausgeführt. Der Vorbereitungs- und Fertigungsaufwand hinsichtlich des Gehäuses ist dadurch reduziert. Die Querbohrung durch die Seitenwand des Feststoff-Behälters kann insbesondere in einem vorgelagerten Arbeitsschritt und insbesondere automatisiert vorbereitet werden. Der so vorbereitete Feststoff-Behälter kann unproblematisch und unmittelbar mit dem Gehäuse, insbesondere der Bodenplatte, verbunden werden.
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Ein Feststoffdämpfer, bei dem der mindestens eine Feststoff-Verdrängungskanal eine zumindest abschnittsweise quer zur Längsachse orientierte Verdrängungsrichtung für den Feststoff aufweist, gewährleistet ein günstiges Scherverhalten des Feststoffs. Der Feststoff-Verdrängungskanal ist insbesondere zumindest abschnittsweise radial zur Längsachse orientiert.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, zusätzliche Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von vier Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigen:
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1 einen Längsschnitt eines Feststoffdämpfers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
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2 eine perspektivische, halbgeschnittene Darstellung des Feststoffdämpfers gemäß 1 in einem ausgezogenen Zustand,
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3 eine 2 entsprechende Darstellung des Feststoffdämpfers in einem eingeschobenen Zustand,
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4 eine 1 entsprechende Darstellung eines Feststoffdämpfers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
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5 eine 4 entsprechende Darstellung des Feststoffdämpfers in einem eingeschobenen Zustand,
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6 eine perspektivische, teilgeschnittene Ansicht des Feststoffdämpfers gemäß 4,
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7 eine 1 entsprechende Darstellung eines Feststoffdämpfers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
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8 eine perspektivische, teilgeschnittene Ansicht des Feststoffdämpfers gemäß 7,
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9 eine 7 entsprechende Darstellung des Feststoffdämpfers in einem eingeschobenen Zustand,
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10 eine 1 entsprechende Darstellung eines Feststoffdämpfers gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,
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11 eine perspektivische, teilgeschnittene Ansicht des Feststoffdämpfers gemäß 10 und
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12 eine 10 entsprechende Darstellung des Feststoffdämpfers in einem eingeschobenen Zustand.
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Ein in 1 bis 3 dargestellter Feststoffdämpfer 1 dient als Energieabsorber für Aufzüge. Der Feststoffdämpfer 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das sich entlang einer Längsachse 3 erstreckt. Das Gehäuse 2 umfasst ein Außenrohr 4, das mittels einer umlaufenden, silikondicht ausgeführten Schweißnaht 5 mit einer Bodenplatte 6 dauerhaft und unlösbar verbunden ist. Das Außenrohr 4 und die Bodenplatte 6 sind insbesondere jeweils aus einem Stahlwerkstoff hergestellt, wodurch eine Schweißverbindung begünstigt ist. Das Außenrohr 4 ist stirnseitig mit der Bodenplatte 6 verbunden. Die Ausführung des Gehäuses ist unkompliziert. Der Fertigungsaufwand ist reduziert. Die Schweißnaht 5 ist insbesondere als Kehlnaht ausgeführt.
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Das Außenrohr 4 weist in einer Ebene senkrecht zur Längsachse 3 einen ringförmigen Querschnitt auf. Sowohl die Innen- als auch die Außenkontur des Außenrohrs 4 ist kreisförmig. Es sind auch andere Querschnittsformen möglich, wobei insbesondere die Innenkontur und die Außenkontur unterschiedlich ausgeführt sein können.
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Das Gehäuse 2 ist mit der Bodenplatte 6 auf einem Untergrund abstellbar. Die Bodenplatte 6 garantiert eine zuverlässige und insbesondere robuste Abstellmöglichkeit. An der Bodenplatte 6 ist eine Befestigungsöffnung 7 vorgesehen, um den Feststoffdämpfer 1 mit dem Untergrund zu verbinden.
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Die Längsachse 3 ist insbesondere senkrecht zur Bodenplatte 6 orientiert. Bei einer horizontalen Anordnung der Bodenplatte 6 ist die Längsachse 3 vertikal orientiert. Die Bodenplatte 6 ist insbesondere an einem unteren Ende des Außenrohrs 4 befestigt.
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An einem der Bodenplatte 6 gegenüberliegenden Ende ist an dem Außenrohr 4 eine Führungseinheit 8 vorgesehen. Die Führungseinheit 8 dient zum geführten Verlagern einer Kolbenstange 9 entlang der Längsachse 3. Die Führungseinheit 8 umfasst ein ringscheibenförmiges Führungselement 10. Das Führungselement 10 ist mittels eines inneren Dichtungselements 11 gegenüber der Kolbenstange 9 abgedichtet. Das Führungselement 10 ist mittels eines äußeren Dichtungselements 12 gegenüber einer Innenseite des Außenrohrs 4 abgedichtet. Durch die Führungseinheit 8 und die durch die Führungseinheit 8 abgedichtet geführte Kolbenstange 9 ist das Gehäuse 2 an dem oberen Ende abgeschlossen.
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Das Gehäuse umschließt einen Innenraum 13. Der Innenraum 13 ist mit einem nicht näher dargestellten Feststoff vollständig gefüllt. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Feststoff RTV-Silikonkautschuk.
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An einer dem Innenraum 13 abgewandten Oberseite ist an dem Führungselement 10 ein Vorspannelement 14 in Form einer Befestigungsmutter vorgesehen. Das Vorspannelement 14 weist ein metrisches Außengewinde auf, das in ein korrespondierendes Innengewinde des Außenrohrs 4 eingreift. Eine Drehung des Vorspannelements 14 um die Längsachse 3 bewirkt eine axiale Verlagerung entlang der Längsachse 3. Mittels des Vorspannelements 14 kann die Führungseinheit 8 entlang der Längsachse 3 axial verlagert werden. Durch eine axiale Verlagerung der Führungseinheit 8 entlang der Längsachse 3 wird das Volumen des Innenraums 13 veränderlich eingestellt.
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Auf der Bodenplatte 6 ist ein Feststoff-Behälter 15 angeordnet. Der Feststoff-Behälter 15 ist rohrförmig ausgeführt. Der Feststoff-Behälter 15 ist ein Innen-Zylinder. Der Innen-Zylinder ist konzentrisch zur Längsachse 3 angeordnet. Der Feststoff-Behälter 15 ist mit einer unteren Stirnfläche auf der Bodenplatte 6 angeordnet und damit fest, aber nicht zwingend silikondicht verbunden. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind entlang des äußeren Umfangs mehrere, insbesondere genau drei, Schweißpunkte 16 vorgesehen, um den Feststoff-Behälter 15 an der Bodenplatte 6 zu fixieren.
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Im Bereich des Feststoff-Behälters ist zwischen einer Innenfläche 17 des Außenrohrs 4 und einer Außenfläche 18 des Feststoff-Behälters 15 ein ringförmiger Zwischenraum gebildet. Der ringförmige Zwischenraum dient als Verdrängungsraum 19. Der Verdrängungsraum 19 ist über mehrere, gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwölf, Querbohrungen in der Seitenwand des Feststoff-Behälters 15 mit einem Innenraum des Feststoff-Behälters 15 verbunden. Die Querbohrungen bilden jeweils einen Feststoff-Verdrängungskanal 20. Die Feststoff-Verdrängungskanäle 20 sind im Feststoff-Behälter 15 integriert. Die Querbohrungen sind in einer Ebene senkrecht zur Längsachse 3 angeordnet. Es ist auch denkbar, dass die Querbohrungen entlang der Längsachse 3 beabstandet zueinander angeordnet sind. Bezüglich einer Drehung um die Längsachse 3 sind die Querbohrungen gleich beabstandet zueinander an dem Feststoff-Behälter 15 verteilt angeordnet. Eine jeweilige Durchgangsachse 21 der Feststoff-Verdrängungskanäle 20 ist radial zur Längsachse 3 orientiert. Entlang der Durchgangsachse 21 ist eine Verdrängungsrichtung 35 festgelegt, entlang der Feststoff von dem Feststoff-Behälter 15 nach außen durch den Feststoff-Verdrängungskanal 20 in den Verdrängungsraum 19 strömt. Die Verdrängungsrichtung 35 ist radial zur Längsachse 3 orientiert.
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An einem der Bodenplatte 6 abgewandten oberen Ende weist der Feststoff-Behälter 15 eine Einführschräge 22 auf. In diesem Bereich weist der Innenraum des Feststoff-Behälters 15 einen konisch aufweitenden Verlauf auf.
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An einem unteren, innerhalb des Gehäuses 2, also im Innenraum 13, angeordneten Ende ist an der Kolbenstange 9 ein Kolben 28 angeordnet. Der Kolben 28 wird auch als Haupt-Kolben bezeichnet. Mittels einer Distanzhülse 27 ist entlang der Längsachse 3 beabstandet zu dem Kolben 28 ein Zusatz-Kolben 23 vorgesehen. Der Zusatz-Kolben 23 weist eine Kolbenscheibe 24 auf, die mittels eines Befestigungselements 25 in Form einer Mutter, die auf die Kolbenstange 9 aufschraubbar ist, daran axial gehalten ist. Die Kolbenscheibe 24 ist scheibenförmig ausgeführt und weist an einer äußeren Zylinderfläche eine nutförmige, umlaufende Vertiefung auf, in die ein radial abdichtendes Dichtungselement 26 in Form eines Kolbenrings eingesetzt ist. Der Kolben 28 liegt in der in 1 gezeigten, unbelasteten Ausgangssituation des Feststoffdämpfers 1 an der Führungseinheit 8 an. In der Ausgangssituation befindet sich der Kolben 28 in einer oberen Position. Der Kolben 28 weist im Wesentlichen einen Außendurchmesser auf, der dem Innendurchmesser des Außenrohrs 4 entspricht. Der Kolben 28 weist mehrere Durchgangsöffnungen 36 auf, sodass bei einer Verlagerung des Kolbens 28 mit der Kolbenstange 9 pulverförmiger Feststoff durch die Durchgangsöffnungen 36 strömen kann. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der scheibenförmige Kolben 28 im Wesentlichen Y-förmig ausgeführt. Zwischen den drei Y-Schenkeln 37 sind jeweils nach außen, zur Innenwand des Gehäuses 2 geöffnete Aussparungen als Durchgangsöffnungen 36 vorgesehen. Zudem weist jeder Y-Schenkel 37 eine kreisförmige Durchgangsöffnung 36 auf. Insgesamt weist der Kolben 28 also sechs Durchgangsöffnungen 36 auf. Durch Variation von Anzahl und/oder Größe und/oder Form der Durchgangsöffnungen 36 kann das Durchströmverhalten und damit die Dämpfungswirkung des Feststoffdämpfers 1 beeinflusst werden.
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Mit dem Dichtungselement 26 ist der Zusatz-Kolben 23, insbesondere die Kolbenscheibe 24, radial abdichtend an einer Innenfläche des Feststoff-Behälters 15 entlang der Längsachse 3 verlagerbar.
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Die Kolbenstange 9 weist entlang der Längsachse 3 einen Durchmessersprung auf, wobei der Stufenabschnitt als ringförmige Anlagefläche für den Kolben 28 dient.
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An einem dem Kolben 28 gegenüberliegenden Ende ist die Kolbenstange 9 mit einer Halteplatte 29 verbunden. Dazu dient eine Befestigungsmutter 30. In die Halteplatte 29 ist eine Pufferplatte 31 eingesetzt. Die Pufferplatte 31 ragt entlang der Längsachse 3 an der Halteplatte 29 über. Die Pufferplatte 31 dient zum unmittelbaren Kontakt mit dem Aufzug. Die Pufferplatte 31 weist eine innere Öffnung 32 auf, um die Zugänglichkeit der Befestigungsmutter 30 zu gewährleisten. Die Montage des Feststoffdämpfers 1 ist vereinfacht. Die Pufferplatte 31 ist axial mittels eines Hinterschnittelements 33 in Form einer rillenförmigen Einprägung der Halteplatte 29 befestigt.
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An der Halteplatte 29 ist ein Überrohr 34 verprägt. Das Überrohr 34 dient als Schutz vor Verschmutzung beispielsweise durch Staub der Führungseinheit 8. Das hülsenartige Überrohr 34 weist eine Länge entlang der Längsachse derart auf, dass bei maximal ausgefahrenem Zustand des Feststoffsdämpfers 1 gemäß 1 ein Überlappungsbereich von Überrohr 34 und Außenrohr 4 entlang der Längsachse 3 existiert.
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Zur Herstellung des Feststoffdämpfers 1 wird das Gehäuse 2 mit flüssigem Silikon gefüllt. Vor einer ersten Nutzung des Feststoffdämpfers 1 wird die Kolbenstange 9 mit dem Kolben 28 mindestens einmal entlang der Längsachse 3 nach unten verlagert. Dadurch wird das ausgehärtete Silikon in pulverförmiges Material getrennt, indem der Feststoff durch die Durchgangsöffnungen 36 verlagert wird. Anschließend wird an dem oberen Ende des Außenrohrs 4 die Führungseinheit 8 aufgesetzt und mittels des Vorspannelements 14 vorgespannt. Insbesondere erfolgt die Vorspannung derart, dass im Innenraum 13 ein Innendruck pi vorherrscht, der größer ist als der äußere Umgebungsdruck, der insbesondere einem Atmosphärendruck pa entspricht.
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Nachfolgend wird die Funktion des Feststoffdämpfers 1 näher erläutert. Ausgehend von der in 1 und 2 gezeigten Anordnung des Feststoffdämpfers 1 bewirkt ein Aufprall des Aufzugs auf die Pufferplatte 31 eine Axialkraft entlang der Längsachse 3. Die Axialkraft wird von der Pufferplatte 31 und der Halteplatte 29 auf die Kolbenstange 9 und den damit verbundenen Kolben 28 übertragen. Der Kolben 28 wird im Innenraum 13 entlang der Längsache 3 axial verlagert. Durch die Axialverlagerung des Kolbens 28 wird ein Pulverstrom durch die Durchgangsöffnungen 36 erzeugt. Diese Pulverströmung bewirkt eine Energieabsorption. Am Ende der Einschubbewegung taucht der Zusatz-Kolben 23 über die Einführschräge 22 in den Feststoff-Behälter 15 ein. In dem Feststoff-Behälter 15 vorhandener Feststoff wird durch die Kolbenscheibe 24 und insbesondere das Dichtungselement 26 nach unten, zu der Bodenplatte 6 hin verdängt. Der Feststoff wird bei zunehmender Verlagerung des Zusatz-Kolbens 23 durch die Verdrängungskanäle 20 radial nach außen gedrückt, dadurch wird zusätzlich Energie absorbiert. Durch eine Dimensionierung des Pulvervolumens, dass durch die Verdrängungskanäle 20 strömt, kann der Energiebetrag, der durch den Zusatz-Kolben 23 erzeugt werden kann, festgelegt werden. Der pulvrige Feststoff wird durch die Feststoff-Verdrängungskanäle 20 in den Verdrängungsraum 19 befördert.
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In 3 ist eine maximal eingeschobene Anordnung des Feststoffdämpfers dargestellt. In dieser Anordnung ist die Halteplatte 29 benachbart zur Führungseinheit 8 angeordnet. Der Zusatz-Kolben 23 ist maximal in den Feststoff-Behälter 15 eingeschoben. Die Endscheibe 28 ist benachbart zum Feststoff-Behälter 15 angeordnet.
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 4 bis 6 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten a.
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Der wesentliche Unterschied gegenüber dem vorherigen Ausführungsbeispiel besteht darin, dass die Feststoff-Verdrängungskanäle 20a im Gehäuse 2a und insbesondere in der Bodenplatte 6a integriert sind. Die Feststoff-Verdrängungskanäle 20a sind als Sacklochbohrungen in der Bodenplatte 6a ausgeführt. Ein Durchmesser D der Sacklochbohrungen ist größer als eine Wandstärke s des Feststoff-Behälters 15a. Wesentlich ist, dass die Feststoff-Verdrängungskanäle einerseits groß genug ausgeführt und an dem Gehäuse 2a derart angeordnet sind, dass eine Feststoff-Eintrittsöffnung unmittelbar einem von dem Feststoff-Behälter 15a umgebenen Innenraum zugewandt und eine Feststoff-Austrittsöffnung unmittelbar dem Verdrängungsraum 19 zugewandt ist. Die Feststoff-Verdrängungskanäle 20a sind entlang einer Kreislinie angeordnet, die konzentrisch zur Längsachse 3 orientiert ist. Die Kreislinie weist einen Radius auf, der identisch ist mit einem mittleren Durchmesser dm des Feststoff-Behälters 15a. Der mittlere Durchmesser dm des Feststoff-Behälters 15a ist durch den Innendurchmesser di und den Außendurchmesser da des Feststoff-Behälters 15a vorgegeben, wobei gilt dm = 0,5·(di + da).
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Bei einer Betätigung des Feststoffdämpfers 1a wird der in dem Feststoff-Behälter 15a bevorratete Feststoff durch die in der Bodenplatte 6a angeordneten Feststoff-Verdrängungskanäle 20a verdrängt und dadurch abgeschert. Die Sacklochbohrungen unterlaufen die Seitenwand des Feststoff-Behälters 15a in radialer Richtung zumindest abschnittsweise. Eine Verdrängungsrichtung des Feststoffs ist im Wesentlichen bogenförmig gemäß der in 5 angedeuteten Pfeilrichtung 35a.
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Beim Aufprall des Aufzugs wird die Kolbenstange 9 mit dem Kolben 28 in den Feststoff eingeschoben. Eine Gegenkraft wirkt entgegen der kinetischen Energie des Aufzugs. Die Gegenkraft umfasst einen geschwindigkeitsunabhängigen Anteil, der sich insbesondere aus der Vorspannung sowie einer weiteren Kompression aufgrund der Verminderung des Feststoff-Volumens durch das eindringende Kolbenstangenvolumen ergibt. Das Volumen der eindringenden Kolbenstange 9 ergibt sich aus der Eindringtiefe entlang der Längsachse 3 und dem Durchmesser der Kolbenstange 9. Zusätzlich weist die Gegenkraft einen geschwindigkeitsabhängigen Anteil auf, der aus den Strömungswiderständen am Kolben 28 entsteht, wenn der Feststoff durch die Durchgangsöffnungen 36 im Kolben 28 strömt. Die Durchgangsöffnungen 36 sind derart gestaltet, dass Strömungswiderstände angepasst sind. Der geschwindigkeitsabhängige Anteil der Gegenkraft ist bei dem erfindungsgemäßen Feststoffdämpfer 1 angepasst, insbesondere einstellbar angepasst. Durch die einstellbare Anpassung der Strömungswiderstände kann die Kennlinie des Feststoffdämpfers gezielt angepasst werden. Je nach Anwendungsfall kann ein Feststoffdämpfer mit größerem bzw. kleinerem Strömungswiderstand bereitgestellt werden. Es ist möglich, den Feststoffdämpfer für eine Anwendung mit einer gewünschten Kennlinie gezielt bereitzustellen.
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Die Rückstellung des Kolbens 23 ergibt sich dadurch, dass der Innendruck pi des Feststoffdämpfers 1 größer ist als der Atmosphärendruck pa.
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Dadurch, dass der Feststoff, insbesondere RTV-Silikon, ein kompressibles Material ist, wird durch das Einschieben des Kolbens 28 und durch das von der Kolbenstange 9 verdrängte Volumen eine Kompressions- also Federenergie eingeprägt, die der Einschubrichtung entgegenwirkt. Bei abnehmender Belastung und insbesondere in einer entlasteten Anordnung, dekomprimiert das Silikon und drückt den Kolben 28 samt Kolbenstange aus dem Innenraum 13 entlang der Längsachse 3 aus dem Gehäuse 2 heraus. Insbesondere ist ein separates Federelement entbehrlich.
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 7 bis 9 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei den beiden ersten Ausführungsbeispielen, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten b.
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Der wesentliche Unterschied gegenüber den vorherigen Ausführungsbeispielen besteht darin, dass die Kolbenstange 9b hohl ausgeführt ist. Bei einem Aufprall auf den Feststoffdämpfer 1b kann Feststoff in den Hohlraum 38 der Kolbenstange 9b strömen. Die Kolbenstange 9b ist mit ihrem oberen, der Bodenplatte 6b abgewandten Ende an der Halteplatte 29b mittels einer umlaufenden Schweißnaht befestigt. An der Halteplatte 29b ist das Überrohr 34b in einem Flanschbereich mittels zwei Befestigungsschrauben 39 fixiert.
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An einem unteren, der Bodenplatte 6b zugewandeten Ende ist an der Kolbenstange 9b der Kolben 28b befestigt. Der Kolben 28b ist stirnseitig auf die Kolbenstange 9b aufgesetzt und bezogen auf die Längsachse 3 axial durch Verpressen geklemmt. Der Kolben 28b weist eine zentrische Durchgangsöffnung 36b auf, über die Feststoff von dem Innenraum 13 in den Hohlraum 38 strömen kann. Die Durchgangsöffnung 36b ist konzentrisch zur Längsachse 3 ausgeführt.
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An einem unteren Scheibenabschnitt 40 des Kolbens 28b sind entlang einer Kreislinie bezogen auf die Längsachse 3 mehrere, insbesondere acht, kreisförmige Durchgangsöffnungen 36b angeordnet.
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Die Führungseinheit 8b weist ein äußeres Führungselement 41 und ein bezogen auf die Längsachse konzentrisch angeordnetes inneres Führungselement 42 auf. Das äußere Führungselement 41 ist zwischen dem Außenrohr 4b und der Kolbenstange 9b abdichtend und zur Führung der Kolbenstange 9b entlang der Längsachse 3 angeordnet. An einer Innenseite der Kolbenstange 9b ist das innere Führungselement 42 angeordnet und axial mittels einer Distanzstange 43 gehalten. Die Distanzstange 43 ist mit einem ersten Ende in der Bodenplatte 6b eingeschraubt. An dem gegenüberliegenden Ende weist die Distanzstange 43 eine radiale Einkerbung 44 auf, an der das innere Führungselement 42 mit einem korrespondierenden Vorsprung anliegt. Ein unbeabsichtigtes Verschieben des inneren Führungselements 42 nach unten, zu der Bodenplatte 6b hin beispielsweise bei einem Aufprall auf die Prallplatte 31b ist ausgeschlossen. Zusätzlich ist das innere Führungselement 42 mittels einer Haltemutter 45 gegen ein unbeabsichtigtes Lösen nach oben zu der Prallplatte 31b hin gesichert.
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Beim Aufprall auf die Kolbenstange 9b wird diese zusammen mit dem Kolben 28b entlang der Längsachse 3 in den Innenraum 13 verlagert. Der in dem Innenraum 13 angeordnete Feststoff strömt durch die äußeren Durchgangsöffnungen 36b in einen ringförmigen Zwischenraum 19b. Durch die zentrale Durchgangsöffnung 36b kann der Feststoff gleichzeitig in den Hohlraum 38 strömen. Während des Einschiebens der Kolbenstange 9b bleibt das innere Führungselement 42 an der Distanzstange 43 axial befestigt.
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 10 bis 12 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei den ersten Ausführungsbeispielen, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten c.
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Der Feststoffdämpfer 1c entspricht im Wesentlichen dem des vorherigen Ausführungsbeispiels, wobei zusätzlich an der Distanzstange 43c ein Steuerrohr 46 angeordnet ist. Das Steuerrohr 46 ist entlang der Längsachse 3 zwischen der Bodenplatte 6c und einer Anlageschulter der Distanzstange 43c axial gehalten. Das Steuerrohr 46 ist entlang der Längsachse 3 in Richtung der Bodenplatte 6c konisch aufweitend ausgeführt. Im Bereich der Anlageschulter 47 entspricht ein Außendurchmesser des Steuerrohrs 46 im Wesentlichen dem Außendurchmesser der Distanzstange 43c. In Richtung der Bodenplatte 6c wird der Außendurchmesser des Steuerrohrs 46 kontinuierlich größer bis zu einem unteren, der Bodenplatte 6c zugewandten Zylinderrohrabschnitt des Steuerrohrs 46.
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Das Steuerrohr 46 bewirkt eine Veränderung der Strömungsbedingungen beim Einschieben der Kolbenstange 9c. Die Querschnittsfläche des Strömungskanals ist definiert durch den Außendurchmesser des Steuerrohrs 46 und durch den Innendurchmesser der zentralen Durchgangsöffnung 36c. Dadurch, dass mit zunehmender Einschubtiefe der Kolbenstange 9c der Außendurchmesser des Steuerrohrs 46 zunimmt, wird der Ringspalt zwischen dem Steuerrohr 46 und der zentralen Durchgangsöffnung 36c zunehmend reduziert. Dadurch wird ein zusätzlicher Dämpfungseffekt und damit eine erhöhte Brems- bzw. Dämpfungswirkung erreicht. Insbesondere kann über die Dimensionierung des Außendurchmessers des Steuerrohrs 46 und des Innendurchmessers der zentralen Durchgangsöffnung 36c maßgeblich beeinflusst werden. Die Wirkung des Steuerrohrs 46 in Kombination mit der zentralen Durchgangsöffnung 36c entspricht der Verdrängungswirkung beim Eintauchen des Zusatzkolbens in den Feststoff-Behälter gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
