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Hohlkegelförmiger Puffer, insbesondere für Krananlagen Die Erfindung
geht aus von einem hohlkegelförmigen Puffer aus Polyesterurethan, insbesondere für
Krananlagen, mit einem auf der Unterlage aufliegenden und darauf befestigten Flansch,
wobei der Puffer an seinem Kopf einen Aufsatz trägt und in dem Hohlraum des Puffers
ein weiterer Stützpuffer angeordnet ist, der den inneren Hohlraum nur teilweise
ausfüllt. Der Puffer kann auch bei anderen Anlagen Anwendung finden, wo ähnlich
große Beanspruchungen stattfinden.
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Bei auf Schienen laufenden Kranen ist es bekannt, sie durch elastische
Puffer abzusichern, damit diese beim Zusammenfahren einen möglichst großen Teil
der kinetischen Energie aufnehmen und die Krankonstruktion vor Beschädigung schützen.
Es ist bereits ein Kranpuffer bekannt, der aus einem porösen Innenteil und einem
nicht porösen Mantel aus Polyesterurethan besteht, wobei der Innenteil als konischer
Stützpuffer ausgebildet ist. Ein solcher Puffer zeigt ein einfaches und vielfach
übliches Federdiagramm, bei dem ein flacher Anstieg in einen steilen Kurvenast übergeht.
Der Puffer zeigt also ein weiches Einfedern und einen relativ harten Endanschlag
und infolge dieses zur Abszisse konkaven Kurvenverlaufs nur eine geringe Kraftaufnahme.
Bei diesem Puffer ist daher in dem zur Pufferung anwendbaren Bereich nur ein geringes
Arbeitsaufnahmevermögen möglich. Ferner ist auch schon ein Puffer aus geschäumtem
Polyesterurethan bekannt, der einen dichten Polyesterurethanmantel aufweist. Auch
ein solcher Puffer hat eine ähnliche zur Abszisse konkave Federkennlinie. Eine damit
im wesentlichen übereinstimmende Federkennlinie weist auch ein anderer Puffer auf,
bei dem ein poröser Kopfteil einem hohlzylindrischen Pufferteil vorgeschaltet ist.
Dieser Puffer hat den zusätzlichen Nachteil, daß der poröse Kopfteil insbesondere
an den Rändern leicht zerstört wird.
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Die Aufgabe besteht darin, einen Puffer zu schaffen, der wegen der
Krafteinleitung in die Konstruktion etwa eine maximale Endkraft von 50 Tonnen aufweist
und außerdem im Anfangsfederungsbereich weich und am Endanschlag hart, aber nicht
starr ist. Ferner soll das Arbeitsaufnahmevermögen gegenüber bekannten Puffern größer
sein und nicht nur das Einfedern, sondern auch das erste Rückfedern mit nicht zu
großer Kraft erfolgen.
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Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß der in an sich bekannter
Weise aus porösem Material bestehende und einen Mantel aus massivem Polyesterurethan
aufweisende Aufsatz teilweise in einem kragenartigen Fortsatz des Puffers angeordnet
ist. Aufsatz, Puffer und Stützpuffer bestehen aus Polyesterurethan, weil nur durch
den hohen E-Modul dieses Materials auf dem begrenzten Raum die erforderliche hohe
Beanspruchung zulässig ist. Gegebenenfalls kommen an Stelle von Polyesterurethan
auch Kunststoffe in Frage, die ähnlich hohe physikalische Eigenschaften aufweisen.
Die Härte von Hauptpuffer und Stützpuffer kann verschieden sein. Sie richtet sich
nach dem beabsichtigten Stoßaufnahmevermögen und nach der sich ergebenden Verformung
unter Belastung. Der poröse Aufsatz hat einen mehrere Millimeter starken Mantel
aus im wesentlichen massivem Polyesterurethan. Dieser Mantel stellt gewissermaßen
eine Schutzhülle dar und sorgt dafür, daß bei der laufenden Beanspruchung des Puffers
der poröse Aufsatz eine ausreichend hohe Lebensdauer hat. Diese Schutzschicht verhindert,
daß Feuchtigkeit in die Poren des Aufsatzes dringt. Diese Schicht kann einfach durch
einen Sprühvorgang aufgebracht werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Puffer wird eine Federkennlinie erhalten,
die in einem Diagramm, gebildet aus Lastaufnahme und Federweg, etwa die Gestalt
eines geneigt liegenden W aufweist.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß
die innere Stirnseite des Puffers eine konvexe und die äußere Stirnseite des Stützpuffers
eine konkave Gestaltung aufweist. Dadurch können die beiden Stirnseiten beim Einfedern
ineinandergreifen und eine Führung in Federungsrichtung sicherstellen. Diese Führung
erschwert bei seitlich auftreffenden Kräften ein seitliches Ausknicken oder Ausweichen
des Puffers wesentlich. Je nach der Wahrscheinlichkeit der seitlichen Beanspruchung
können die konvexe bzw. konkave Gestaltung auch mehr oder weniger spitzwinklig ausgebildet
sein. Die konvexen und konkaven Gestaltungen an Puffer und Stützpuffer können auch
untereinander ausgetauscht sein.
Die Federkennlinie des Puffers
mit der erfindungsgemäßen Gestaltung steigt zunächst schwach an. Dieses rührt von
dem Einfederungsvorgang des porösen Aufsatzes her. Dann steigt die Kurve bis zum
mittleren Bereich stärker an. Der Übergang erfolgt verhältnismäßig kraß, weil in
diesem Bereich die Federung des porösen Teils beendet ist und der Eindrückvorgang
des harten Puffers erfolgt. Ist eine gewisse Biegung des Puffers erreicht, wird
die Kurve wieder flacher, weil dann die fortschreitende Biegebeanspruchung einen
geringeren Kraftaufwand erfordert. Im letzten Ast der Kurve ist wieder ein steiler
Anstieg erkennbar, weil sich hier der Puffer auf den Stützpuffer abstützt und nun
Puffer und Stützpuffer additiv den Kurvenverlauf bestimmen. Der Endpunkt dieses
Einfederungsvorganges liegt dort, wo die Raumbegrenzung beim Stützpuffer eine weitere
Verformung verhindert. In diesem Stadium wird der Federungsvorgang im Endanschlag
hart, aber nicht starr.
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Der poröse Aufsatz greift in Bohrungen oder schwalbenschwanzförmigen
Ausnehmungen an der Stirnseite des Puffers ein. Diese Bohrungen bzw. Fortsätze des
porösen Aufsatzes stellen eine Befestigungsmöglichkeit für den Aufsatz an der Stirnseite
des Puffers dar. Der Aufsatz kann, falls er besonders groß sein sollte, aus mehreren
aneinandergefügten Teilen bestehen.
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Der Flansch des Stützpuffers greift in eine innere Aussparung am Fuß
des Puffers ein. Dadurch wird der Stützpuffer beim Befestigen des Puffers auf seine
Unterlagen ohne weitere Hilfsmittel ausreichend befestigt.
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Die Erfindung wird an Hand der A b b. 1 bis 4 beispielsweise beschrieben.
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In A b b.1 ist die Platte 1 ein Stahlblech z. B. Teil eines Kranträgers,
das am Kran befestigt ist. Auf diesem Blech 1 stützt sich der Puffer 2 ab, der mittels
einer angeschraubten Klemmbefestigung 3 auf seiner Unterlage gehalten wird. Der
Stützpuffer 4 ist mittels eines Flansches 5 im Puffer 2 eingeklemmt. Der Puffer
2 weist an seiner inneren Stirnseite einen konvexen Vorsprung 6 auf, der in die
konkave Mulde 7 des Stützpuffers 4 eingreift. Der Stützpuffer hat auf der inneren
Stirnseite einen Vorsprung 8, der beim äußersten Durchfedern des gesamten Puffers
eine Abstützung auf der Platte 1 bewirkt und den Endpunkt des Federungsverlaufes
darstellt. Der Puffer 2 hat einen kragenartigen Fortsatz 9, in den der Aufsatz 10
aus porösem Polyesterurethan eingebettet ist. ; Der Aufsatz trägt Fortsätze 11,
die in entsprechende Bohrungen des Puffers 2 eingreifen. Der Aufsatz 10 trägt ferner
einen Mantel 12 aus massivem Polyesterurethan.
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In den A b b. 2 bis 4 ist der Einfederungsvorgang ; beim Puffer und
die damit verbundene Federkennlinie in grafischen Darstellungen vorstehend erläutert.
In den Diagrammen ist die Abhängigkeit des Federwegs f von der Kraft P aufgetragen.
In der Stellung nach A b b. 2 tritt eine erste Druckbeanspruchung auf, bis der schaumförmige
Aufsatz bis unter die obere Ebene des kragenartigen Fortsatzes gepreßt wird. Dieser
Vorgang entspricht einem weichen Einfederungsvorgang, wie das zugehörige Diagramm
zeigt. Beim weiteren Zusammenpressen wird gemäß A b b. 3 der kegelige Stützpuffer
unter Verformung zusammengepreßt. Dabei wird gleichzeitig eine Ausbuchtung erzeugt
und der Zwischenraum zwischen dem Stützpuffer und dem Hauptpuffer in der Mitte geschlossen.
Der zugehörige Kurvenast im Federdiagramm ist in der zugehörigen Abbildung dargestellt.
Zu diesem Vorgang ist noch zu erwähnen, daß der Kurvenverlauf mit zunehmender Biegeverformung
der Pufferwand wieder etwas flacher wird. Überlagert sich diesem Einfederungsvorgang
anschließend das Zusammenpressen des Stützpuffers entsprechend A b b. 4, so tritt
wieder ein steiler Kurvenverlauf ein, bis der Stützpuffer mit dem innenliegenden
Fortsatz aufsitzt und damit der Endanschlag erreicht ist. Dieser Kurvenverlauf zeigt
eine Aufwölbung der Kurve in Richtung auf das Kraftaufnahm--vermögen. Da bekanntlich
die unter der Kurve liegende Fläche das Arbeitsaufnahmevermögen des Puffers wiedergibt,
ist aus diesen grafischen Darstellungen ersichtlich, daß bei gleichem Federweg und
gleichem Lastaufnahmevermögen auch noch das Arbeitsaufnahmevermögen des erfindungsgemäßen
Puffers wesentlich größer ist als bei den Entgegenhaltungen.
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Da sich ferner die Bewegungsvorgänge am Puffer im wesentlichen im
mittleren Bereich der Kurve abspielen, ist das erste Einfedern und Rückfedern mit
niedrigerem Druck verbunden.