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Hydraulischer Stoßdämpfer in einer Aufhängeeinrichtung für Rohrleitungssysteme
Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Stoßdämpfer in einer Aufhängeeinrichtung
für Rohrleitungssysteme mit Dämpfungskolben und -zylinder, von denen der eine an
die Rohrleitung und der andere an einen Festpunkt, z. B. an ein Gebäudeteil, angeschlossen
ist, und mit einem die beidseitig des Kolbens befindlichen Zylinderräume verbindenden
gedrosselten hydraulischen Leitungskreis, in den außerhalb des Zylinders ein doppeltwirkender,
gegen Federkraft verlagerbarer Kolbenschieber eingeschaltet ist, dessen beide Stirnflächen
in jeweils an ein Ende des Dämpfungszylinders angeschlossenen Kammern liegen und
der mit jeder von zwei von den Stirnflächen getrennten Steuerkanten einen von zwei
Durchlässen steuert, die jeweils in einer zu einem Ende des Dämpfungszylinders führenden
Leitung in dem hydraulischen Leitungskreis sitzen.
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Ein bekannter hydraulischer Stoßdämpfer der vorstehend erläuterten
Bauart ist nicht für Aufhängeeinrichtungen für Rohrleitungssysteme, sondern für
Kraftfahrzeuge, Fahrgestelle, Lastwagen u. dgl. bestimmt. Bei diesem bekannten Stoßdämpfer
hat das Gehäuse des Kolbenschiebers drei getrennte Räume. Der mittlere Raum nimmt
den eigentlichen Kolbenschieber auf und wird von diesem in zwei Kammern veränderlichen
Rauminhalts unterteilt. Wenn der Kolbenschieber in der Mittelstellung steht, dann
sperrt er die beiden jeweils mit_ einer Seite des Dämpfungskolbens verbundenen Durchlässe
ab. Wird der Kolbenschieber in der einen oder anderen Richtung verlagert, dann gibt
er den einen Durchlaß frei, so daß die Druckflüssigkeit von der unter höherem Druck
stehenden Seite des Dämpfungskolbens durch den geöffneten Durchlaß in die Schieberkammer
und von dort über einen Auslaß zu einem von zwei Rückschlagventilen strömen kann
welche die Druckflüssigkeit in eine zu der anderen Seite des Dämpfungskolbens führend#e
Leitung einläßt. Die Verlagerung des Kolbenschiebers erfolgt jeweils dadurch, daß
der Druck der Hochdruckseite des Dämpfungskolbens über einen dauernd offenen Durchlaß
einer der in getrennten Räumen angeordneten Stirnflächen des Kolbenschiebers zugeführt
wird.
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Bei dieser Anordnung kann die Druckflüssigkeit vor Öffnung eines Durchlasses
durch den Kolbenschieber überhaupt nicht strömen. Um den Ansprechdruck des Kolbenschiebers
für das Öffnen der Durchlässe in Abhängigkeit von der Größe der Durchfederung veränderlich
zu gestalten, ist ein besonderes Hebel-und Federsystem vorgesehen, das mit einer
Schwungmassenanordnung zusammenwirkt.
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Bekannt ist auch ein Stoßdämpfer, der einen hydraulischen Leitungskreis
mit einer gedrosselten Hauptleitung und einer dazu im Nebenschluß liegenden Leitung
hat. In der Hauptleitung befindet sich ein normalerweise von einer Feder offengehaltenes
Kugelventil. Wenn der Druck in der Hauptleitung bei starken Stößen einen bestimmten
Wert überschreitet, dann sperrt ein Schieberkolben das Kugelventil ab, und die Druckflüssigkeit
kann nur noch durch die Nebenschlußleitung strömen, in der sich ein fest einstellbares
Nadelventil befindet. Sowohl die Hauptals auch die Nebenschlußleitung wirken nur
bei Stößen in einer Richtung. Bei Stößen in der anderen Richtung kann die Druckflüssigkeit
durch in dem Dämpfungskolben selbst vorgesehene Durchlässe strömen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Stoßdämpfer
zu schaffen, der das hydraulische Druckmittel bei schwachen Stößen in beiden Richtungen
mit verhältnismäßig geringer Drosselung in den hydraulischen Leitungskreis strömen
läßt und bei Auftreten großer Drücke in dem Dämpfungskolben stärker drosselt. Dabei
soll das zur Steuerung der Drosselwirkung dienende Schieberorgan von einfachem Aufbau
sein und insbesondere ohne zusätzliche Rückschlagventile auskommen, und auch keine
Hebel und Schwungmassen erfordern.
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Zur Lösung dieser Aufgabenstellung wird ein hydraulischer Stoßdämpfer
der eingangs genannten Art erfindungsgemäß so gestaltet, daß die beiden
Durchlässe
in der Normalstellung des Kolbenschiebers Anschluß an eine gemeinsame Mttelkammer
haben, die von einer Ausnehmung des Mittelteiles des Kolbenschiebers gebildet und
von dessen Steuerkanten begrenzt ist, und daß der Kolbenschieber bei Verlagerung
unter dem Einfluß einer bestimmteli Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten des
Dämpfungskolbens durch Absperrung eines der Durchlässe in an sich bekannter Weise
eine verstärkte Drosselung des hydraulischen Stromes in dem Leitungskreis bewirkt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Anordnung
so getroffen, daß der hydraulische Leitungskreis aus einer gedrosselten Hauptleitung
und aus einer dazu im Nebenschluß liegenden Leitung mit einer eigenen Drosselstelle
be-
steht, deren Querschnitt kleiner ist als der der Drosselstelle in derHauptleitung,
wobei dieNebenschlußleitung die von dem Kolbenschieber gesteuerten Purchlässe überbrückt.
Damit läßt sich eine erhebliche Progression der Dämpfungswirkung erzielen.
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Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung wird die Anordnung so getroffen,
daß in Reihe mit jedem der absperrbaren Durchlässe, der Hauptleitung als Drosselstelle
ein fest einstellbares Nadelventil angeordnet ist.
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Der erfindungsgemäße hydraulische Stoßdämpfer kann auch so ausgebUdet
sein, daß der Kolbenschieber durch den auf ihn einwirkenden hydraulischen Druck
in beiden Richtungen gegen einen fest einstellbaren Anschlag verlagerbar ist, der
so angeordnet ist, daß der Schieber zur Verstärkung der Drosselwirkung jeweils einen
der Durchlässe teilweise absperrt.
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Es folgt eine Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung
an Hand der Zeichnungen. Es zeigt F i g. 1 eine Draufsicht auf einen an eine
Rohrlei-m tung angeschlossenen hydraulischen Stoßdämpfer nach der Erfindung, F i
g. 2 einen schematischen Schnitt durch erfindungsgemäßen Stoßdämpfer, F i
g. 3 einen der F i g. 2 ähnelnden Schnitt durch eine andere Ausführungsform
der Kolbenschieberanordnung eines erfIndungsgemäßen Stoßdämpfers, F i
g. 4 einen längs der Linie 4-4 der F i g. 3 gelegten Schnitt, F i
g. 5 einen der F i g. 3 ähnelnden Schnitt dürch eine Kolbenschieberanordnung
nach einer weiteren Ausfühiungsform der Erfindung.
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In F i g. 1 ist ein hydraulischer Stoßdämpfer 1 in einer
Aufhängeeinrichtung für eine Rohrleitung 2 dargestellt. Der hydraulische Stoßdämpfer
weist einen Dämpfungszylinder 3 auf, in dem sich ein Dämpfungskolben 4 mit
einer Kolbenstange 5 befindet. Der Dämpfungszylinder 3 ist über ein
Kugelgelenk 6 und eine Verankerung 7 z. B. an einem Gebäudeteil befestigt.
Die Kolbenstange 5 ist über ein Spannschloß 8
und ein Kugelgelenk
9 an die Rohrleitung 2 angeschlossen, _ bei der es sich beispielsweise
um ein Dampfrohr handeln kann.
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. Die beidseitig des Dämpfungskolbens 4 befindlichen Zylinderräume
stehen über einen gedrosselten hydraulischen Leitungskreis 10 miteinander
in Verbindung, dessen Zuleitungen mit 10 und 11 bezeichnet sind.
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Wesentlicher Bestand des gedrosselten hydraulischen Leitungskreises
ist ein doppeltwirkender Kolbenschieber 13 (F i g. 2), der in einer
Bohrung 14 eines Schlebergehäuses 15 verschiebbar ist.
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Der Kolbenschieber 13 hat zwei gleitend in die Bohrung 14 passende
Teile 16 und 17, die zwischen sich eine in der Bohrung 14 eine Mttelkammer
19
bildende Ausnehmung 18 einschließen. An- seinen beiden Enden weist
der Kolbenschieber 13 im Durchmesser verringerte Ansätze 20 und 21 auf, die
von Schraubenfedern 22 und 23 umgeben sind. Die Bohrung 14 des Schiebergehäuses
ist an beiden Enden durch Schraubstöpsel 24 bzw. 25 verschlossen, an denen
sich die Federn 22 bzw. 23 abstützen. Die Federn 22 und 23 suchen
den Kolbenschieber 13 in seiner Mittellage zu halten.
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Die beiden an dem Gehäuse 15 mündenden Zuleitungen
11 und 12, stehen in dem Gehäuse 15 über zwei parallele Lei-tungszweige
in Verbindung. Der eine als Hauptleitung dienende Leitungszweig ist bei
26 in F i g. 2 gestrichelt eingezeichnet. Diese Hauptleitung geht
von der Anschlußstelle der mit der einen Seite des Dämpfungskolbens 4 verbundenen
Zuleitung 12 an dem Gehäuse 15 aus und mündet über einen Durchlaß
27 am einen Ende der von der Ausnehmung 18 des Kolbenschiebers
13 gebildeten Mttelkammer 19. Von dort verläuft die Hauptleitung
26
durch die Mttelkammer bis zu einem am anderen Ende der Mttelkammer mündenden
Durchlaß 28,
der seinerseits Anschluß an die zu der anderen Seite des Dämpfungskolbens
führende Zuleitung 11 hat. Dabei sind in den in die Mttelkammer
19 mündenden Durchlässen 27 und 28 als Drosselstellen einsteRbare
Nadelventile 29 und 30 vorgesehen.
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Außer de gestrichelt gezeichneten Hauptleitung 26
verläuft durch
das Gehäuse 15 des Kolbenschiebers 13 auch noch eine Nebenschlußleitung
31, die strichpunktiert gezeichnet ist. Diese Nebenschlußleitung geht ebenfalls
von der Anschlußstelle der Zuleitung 12 an dem Gehäuse aus, durchquert dann die
die eine Feder 22 aufnehmende Kammer auf der einen Seite des Kolbenschiebers
13, läuft dann parallel züm Kolbenkhieber, um dann die die andere Feder
23
auf der anderen Seite des Kolbenschlebers aufnehmende Kammer zu durchqueren
und zu der Anschlußleitung der anderen Zuleitung 11 zu gelangen. Dabei ist
in den parallel zu dem Kolbenschieber verlaufenden Teil der Nebenschlußleitung als
Drosselstelle ein einstellbares Ventil 32 eingeschaltet. Der Querschnitt
der von dem Ventil 32 gebildeten Drosselstelle ist wesentlich kleiner als
die Querschnitte der Drosselstellen in den Nadelventilen 29, 30.
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Die Mittelkammer 19 ist über eine Leitung 33 an einen
Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Behälter 34 angeschlossen.
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Im Ruhezustand des Rohrleitungssystems ist der Kolbenschieber
13 so eingestellt, daß die beiden Durchlässe 27 und 28 der
Hauptleitung 26 in die von der Ausnehmung 18 des Kolbenschiebers
13 gebildete Mittelkammer 19 münden.
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Wenn die Rohrleitung 2 z. B. auf Grund ein-er Temperaturänderung eine
verhältnismäßig langsame Bewegung auf den Dämpfungskolben 4 überträgt, dann wird
die in dem Dämpfungszylinder 3 befIndliehe Dänipfungsflüssigkeit mittels
des Dämpfungskolbens 4 bei Bewegung nach links durch die Zuleitung 12, die Hauptleitung
26 und die Nebenschlußleitung 31 und die Zuleitung 11 zur anderen
Seite des Dämpfungszylinders gedrückt. Die Federn 22 und 23
sind so ausgelegt,
daß sie durch das bei einer solchen
langsamen Bewegung auftretende
Druckgefälle an den als Drosselstellen dienenden Nadelventilen 29
und
30 nicht wesentlich verformt werden, sondern den Kolbenschieber
13 nach wie vor in seiner Mittellage halten, in der die Durchlässe
27 und 28 der Hauptleitung nicht durch den Kolbenschieber
13 verschlossen werden.
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Wenn jedoch ein plötzlicher Stoß den Dämpfungskolben 4 nach links
verlagert, wird die Dämpfungsflüssigkeit schneller aus der einen Seite des Dämpfungszylinders
3 verdrängt. Dann ist das an den Nadelventilen auftretende und demgemäß auch
an den linken und rechten Stimflächen des Kolbenschiebers 13 anliegende Druckgefälle
groß genug, um den Kolbenschieber gegen die Kräfte der Federn 22, 23
so weit
zu verlagern, daß er mit dem Teil 16 (bei Bewegung des Dämpfungskolbens 4
nach links und des Kolbenschiebers nach rechts) den Durchlaß 27
absperrt und
damit den Strom der Dämpfungsflüssigkeit durch die Hauptleitung 26 unterbricht.
Die Begrenzungskanten der Ausnehmung 18 des Kolbenschiebers wirken somit
als Steuerkanten für die Durchlässe 27 und 28 der Hauptleitung
26.
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Wenn der Durchlaß 27 abgesperrt worden ist, kann die Dämpfungsflüssigkeit
nur noch durch die stärker gedrosselte Nebenschlußleitung 31 zu der anderen
Seite des Dämpfungskolbens gelangen, und das wirkt sich in einer verstärkten Dämpfung
des Stoßes aus. Bei langsamen Bewegungen der Rohrleitung 2 und damitdes Dämpfungskolbens
4 kann die Dämpfungsflüssigkeit also sowohl durch die Hauptleitung 26 als
auch durch die Nebenschlußleitung 31 strömen, was zu einer verhältnismäßig
gering'en Dämpfung führt. Bei starken Stößen dagegen wird die Strömung des Dämpfungsflüssigkeit
durch die Hauptleitung 26
unterbrochen, so daß auf Grund der stärkeren Drosselung
in der Nebenschlußleitung 31 eine verstärkte Dämpfung auftritt.
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Treten an der Rohrleitung 2 Stöße in entgegengesetzter Richtung auf,
die den Dämpfungskolben 4 nach rechts bewegen, so laufen die vorstehend
be-
schriebenen Vorgänge in umgekehrter Richtung ab.
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Die Dämpfungswirkung läßt sich mittels der einstellbaren Ventile
29, 30 und 32 und durch die Stärke der Federn 22 und 23 nach
Wunsch verändern.
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Die durch die Bewegung der Kolbenstange 5 in dem Dämpfungszylinder
3 bedingte Volumenzunahme oder Volun*nabnahme der Dämpfungsflüssigkeit im
Dämpfungszylinder wird durch einen entsprechenden Zustrom oder Abstrom von Dämpfungsflüssigkeit
durch die Leitung 33 ausgeglichen.
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Die F i g. 3 und 4 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung, bei dem die Leitungsführung in dem Gehäuse 15 a
des Kolbenschiebers 13 a etwas anders getroffen ist. Während bei der an Hand
der F i g. 2 beschriebenen Ausführungsform die Nebenschlußleitung
31 die den Kolbenschieber 13 aufnehmende Bohrung 14 durchquerte, ist
in F i g. 3 die ebenfalls strichpunktiert gezeigte Nebenschlußleitung
31 a in dem Gehäuse 15 a ganz auf der
einen Seite des Kolbenschiebers angeordnet. Sie weist als Drosselstelle ein einstellbares
V-Schlitzventil 32a auf, welches im Querschnitt in F i g. 4 gezeigt ist.
Der Verlauf der Hauptleitung ist in F i g. 3 bei 26 a ebenfalls gestrichelt
gezeichnet. Von den der Hauptleitung26a und der Nebenschlußleitung31a gemeinsamen
Gehäusebohrungen 35 a und 36 a gehen jeweils Stichleitungen
37 a und 38 a zu den die Federn 22 a und 23 a aufnehmenden
Kammern, die jeweils an einer Seite von den Stimflächen des Kolbenschiebers 13a
begrenzt werden.
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Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform der Erfindung ist genauso,
wie im Zusammenhang mit F i g. 1 und 2 beschrieben.
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Die F i g. 5 zeigt eine noch andere Ausführungsform der Erfindung,
bei der der hydraulische Leitungskreis nur einen einzigen Leitungsweg und keine
Haupt- und Nebenschlußleitung hat. Dieser in F i g. 5
gestrichelt gezeichnete
Leitungsweg 39 b führt von der an die eine Seite des Dämpfungskolbens 4 angeschlossenen
Zuleitung 12 b zu der von der Ausnehmung 18 b des Dämpfungskolbens
gebildeten Mittel-kammer 19 b und von dort zu der an die andere Seite
des Dämpfungskolbens 4 angeschlossenen Zuleitung 11 b. Die die Federn
22 b und 23 b aufnehmenden, von je einer Stirnfläche des Kolbenschiebers,
13 b begrenzten Kammern sind über Stichleitungen
37 b und 38 b ebenfalls an die Zuleitungen 11 b und 12
b angeschlossen.
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Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist der Kolbenschieber
13 b in jeder Richtung bis zu einem einstellbaren Anschlag 39b bzw.
40b verschiebbar, der-en jeder die Bewegung des Kolbenschiebers gerade so begrenzt,
daß dieser in seinen Endstellungen einen der zur Nfittelkammer 19 b führenden
Durchlässe 27 b bzw. 28 b teilweise absperrt.
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Führt bei dieser Ausführungsform der Erfindung der Dämpfungskolben
eine langsame Bewegung aus, dann ist das auf die beidseitigen Stirnseiten des Kolbeiischiebers
einwirkende Druckgefälle zu schwach, um den Kolbenschieber aus seiner Mittellage
zu verlagern. Der Kolbenschieber verbleibt also in seiner Nfittellage, in der die
beiden Durchlässe 27b und 28b voll geöffnet sind und eine wenig gedrosselte
Strömung durch den Leitungsweg 39b gestatten. Treten aber an der Rohrleitung
stärkere Stöße auf, dann ist das Druckgefälle über den Kolbenschieber
13 b größer, so daß dieser bis zu einem der beiden Anschläge 39b bzw.
40b verschoben wird. Er gelangt dann in die in F i g. 5 gezeigte Lage, wo
er den einen der Durchlässe, in diesem Fall den Durchlaß 27 b, teilweise
absperrt, womit die Drosselung in dem Leitungsweg 39b erhöht und die Dämpfungswirkung
verstärkt wird. Beim Nachlassen des Stoßes erfolgt auch hier ein Druckausgleich,
so daß der Kolbenschieber 13 b wieder in seine Mittellage zurückgeht. Die
gewünschte Dämpfungswirkung läßt sich hier durch Verstellung der Anschläge
39 b bzw. 40 b verändern.