DE2015016A1 - Hydropneumatische Dämpfungsvorrichtung - Google Patents

Hydropneumatische Dämpfungsvorrichtung

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DE2015016A1 DE19702015016 DE2015016A DE2015016A1 DE 2015016 A1 DE2015016 A1 DE 2015016A1 DE 19702015016 DE19702015016 DE 19702015016 DE 2015016 A DE2015016 A DE 2015016A DE 2015016 A1 DE2015016 A1 DE 2015016A1
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Sawen Oganesowitsch; Bolotin Michail Michailowitsch; Perschin Wladimir Yakowlewitsch; Timoschuk Albert Isidorowitsch; Dragonenko Anatolij Alexandrowitsch; Moskau; Lasarian Wsewolod Arutjunowitsch Dnepropetrowsk; Asarow BorisWasiliewitsch; Sarachowitsch IMa Yakowlewitsch; Swirid Karakaschian
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Moskowsky institut inschenerow Schelesnodoroschnogo transporta UdSSR, Moskau
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Description

  • HYDROPNEUMATISCHE DÄMPFUNGSVORRICHTUNG Die vorliegende Erfindung betrifft hydropneumatische Einrichtungen zur Dämpfung der kinetischen Energie bei den sich bewegender Körper , insbesondereVautomatis¢hen Kupplungen in Eisenbahnfahrzeugen Bekannt sind hydropneumatische @ämpfungsvorrichtungen, welche einen Zylinder besitzen, in dem an seiner offenen Seite ein anderer beweglicher Zylinder kleineren Durchmessers untergebracht ist. Der Boden dieses Zylinders wirkt mit dem beweglichen Teil der Selbstkupplung der Eisenbahnfahrzeuge zusammen. Im Inneren des beweglichen Zylinders ist ein Schwimmkolben untergebracht und mit seiner offenen Seite ist dieser Zylinder mit einem Kolben verbunden, der Durchgangslöcher zum Überströmen der Betriebsflüssigkeit aus dem Hohlraum, welcher sich zwischen da Boden dieses Kolbens und einer im Zylinder in der Näbe seines Bodens befindlichen Zwischenwand befindet, in den Hohlraum, der an der anderen Kolbenseite liegt, besitzt. Die Zwischenwand bildet mit dem Zylinderboden eine zusätzliche Kammer, in welcher ein Zusatzkolben angeordnet ist, Die Bewegung dieses Kolbens erfolgt mittels einer itt ihm verbundenen Hohlstange, die mit dem Kolben, welcher mit dem beweglichen Zylinder verbunden ist, bei der Bewegung des letzteren zusammenwirkt.
  • Der Hohlraum suischen dem Boden des Zylinders und dem Zusatzkolben sowie der Hohlraum zwischen dem Boden des beweglichen Zylinders und dem Schwimmkolben sind mit komprimiertem Gaa ausgefüllt. Der Druck des komprimierten Gases im Hohlraum zwischen dem Zylinderboden und dem Zusatzkolben übersteigt mehrmals den Druck des komprimierten Gases, welches sich im Hohlraum zwischen dem Boden des beweglichen Zylinders und dem Schwimakolben befindet.
  • Um den Zylinder vor übermäßigem Druck zu bewahren, besitzt die Vorrichtung ein Sicherheitsventil, das sich in der Hohlstange befindet. Die Bremsung des beweglichen Zylinders bei dessen Rückgang erfolgt mit Hilfe eines Drosselventils (siehe z.B. das in BRD erteilte Patent Nr. 1 455 227, Kl.20e-23), -aufnahmefähigkeit Die Energie der hydropneumatischen Dämpfungsvorrichtung bei vorgegebener Längskraft befindet sich in direkter Abhängigkeit von dem Hub des mit dem beweglichen Zyliner dieser Vorricht;ung verbundenen Kolbens. In der oben beschriebenen hydropneumatischen Vorrichtung ist der Kolbenwe 70 am gleich, während ihre Energie-aufnahmefähigkeit 10 bis 12 Tsd kpm beträgt, wodurch die Vernichtung der kinetischen Energie beim Zusammenstoß von vierachsigen Wagen mit der Geschwindigkeit 12 km/h bei vorgegebener Längskraft von 200 Mp sichergestellt wird.
  • -aufnahmefähigkeit Eine solche Energie. ist für die Vernichtung der kinetischen Energie beim Zusammenstoß von sechsachsigen Wagen bei der vorgenannten Geschwindigkeit oder oeirn Zusammenstoß von vierachsigen Wagen mit 12 km/h@ übersteiwendenden Geschwindigkeiten unzureichend.
  • Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrundegelegt, eine hydropneumatische Dämpfungsvorrichtung mit größerer Energie aufnahmefähigkeit # durch Vergrößern des Wegs des beweglichen Zylinders bei denselben Abmessungen der Vorrichtung und derselben zulässigen Läggskraft zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in der hydropneumatischen Dämpfungsvorrichtung, welche in den Eisenbahnfahrzeugen verwendet wird und einen Zylinder enthält, an dessen offener Seite ein in seinem Inneran einen Schwimmkolben aufweisender beweglicher Zylinder angebracht ist der mit den beweglichen Teilen einer Selbstkupplung zusammenwirkt und mit einem Kolben verbunden ist, der Durchgangslöcher aufweist, welche beim Kolbenrückgang durch ein Drosselventil überdeckt werden, während in der Nähe des Bodens des Zylinders eine Zwischenwand befestigt ist, die mit dem Kolben einen mit Betriebsflüssigkeit zu füllenden Hohlraum und mit dem Zylinderboden eine zusätzliche Kammer bildet, in der sich ein bei der Bewegung des beweglichen Zylinders verschiebbarer Zusatzkolben befindet, wobei die an den Böden der Zylinder anliegenden Hohlräume mit komprimiertem Gas ausgefüllt sind, dessen Druck in einem Hohlraum me@rmals den Druck in dem anderen Hohlraum übersteigt, erfindungsgemäß in der Zwischenwand Offnun en ausgeführt sind, welche zur Verbindung des mit Betriebsflüssitkeit ausgefüllten @ohlraumsmit der zusatzlichen Kn @er dienen, dabei ist der Zusatzkolben als Schwi@mkolben ausgebildet.
  • Zweckmäßigerweise wird an der Zwischenwand in der Zylinderachse ein Stab befestigt, der einen @u seine. freien Knde hin abnehmenden Querschnitt hat und durch die Bo@rung im Kolben hindurchgeht, wobei er die Au strömun@ der Betriebsflüssigkeit durch diere Bohrung regelt.
  • Diese Regelung der ausströmenden Betriebaflüssigkeit ge--@@fnah@efüh@@k@it stattet es, eine noch größere Energie der hydropneumatischen Vorrichtung zu erhalten.
  • Die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführte hydropnenmatische flämpfungsvorrichtung besitzt eine Energieaufnahmefähigkeit bis zu 20 Tsd kpm, was es erlaubt, die kinetische Energie zu vernichten, die beim Zusammenstoß von vierachsigen Wagen mit Geschwindigkeiten bis 20 km/h und von sechs achsigen Wagen mit einer Geschwindigkeit bis 16 km/h bei zulässiger Längskraft von 200 t auftritt.
  • Im folgenden wird ein konkretes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben; es zeigt Fig. 1 die erfindungsgemäße hydropneumatische Dämpfungs vorrichtung im Längsschnitt; Fig. 2 den Stab zur Regelung der Ausströmung der BF triebsflüssigkeit; Fig. 3 die Lage der Vorrichtungsteile zu Beginn des Arbeitshubs; Fig. 4 do. in der Zwischenstellung des Arbeitshubs; Fig. 5 do., zu Beginn des Rückgangs; Fig. 6 das Diagramm der Arbeit der hydropneumatischen @ämpfungsvorrichtung.
  • Die hydropneumatische @ämpfungsvorrichtung besitzt einen Zylinder 1, an dessen offener Seite ein beweglicher Zylinder 2 angebracht ist, dessen Boden 3 mit den beweglichen Zeilen der (aus der Zeichnung nicht ersichtlichen) ßelbstkupplung zusammenwirkt. Auf der Außenfläche des beweglichen Zylinders 2 sind Nuten ausgeführt, in denen Dichtungsringe 4 und Bronzeeinlagen 5 angeordnet sind. Innerhalb des beweglicbaa Zylinders 2 ist ein Schwimmkolben 6 mit Gummidichtungsringen 7 und mit einem Flüssigkeitsverschluß untergebracht, wobei der letztere aus einem Kolben 8 besteht1 der in einer Kammer 9 untergebracht istt die mit Öl gefililt ist und über Kanäle 10 mit Ringnuten 11 in Verbindung steht welche an der Außenfläche des Schwimmkolbens 6 ausgearbeitet aind.
  • Die dem Boden 3 gegenüberliegende Seite des bew glicilen Zylinders 2 ist mit einem Kolben 12 starr verbunden, welcher Durchgangslöcher 13 und eine zentrale Bohrung 14 aufweist.
  • Der Kolben 12 besitzt eine Ringaussparung 15, in der ein Drosselventil 16 zum Überdecken der Löcher 13 beim Rückgang das Kolbens 12 unterobracht ist. Die Verschiebung des Drosselventils 16 ist durch einen Ring; 17 begrenzt.
  • La Zylinder 1 ist in der Nähe seines Bodens 18 eine Zwischenwand 19 starr befestigt. Zwischen dieser Zwischenwand und dem Kolben 12 ist ein Hohlraum 20 vorhanden, der durch eine durch den Soliraubstopfen 21 verschließbare Öffnung im Zylinder 1 itt Betriebsflüssigkeit gefüllt wird. Mit dem Boden 18 des Zylinders 1 bildet die Zwischenwand 19 eine zusätzlicht Kammer 22. In dieser Kammer befindet sich ein Zusatzkolben 23 mit Dichtungsringen 24. Der Zusatzkolben 23 ist als ein Schwimmkolben ausgebildet.
  • In der Zwischenwand 19 sind Öffnungen 25 ausgeführt, welche die zusätzliche Kammer 22 alt dem Hohlraum 20 verbinden.
  • In der Mitte der Zwischenwand 19 ist ein Stab 26 befestigt welcher einen veränderlichen Querschnitt hat, der zum freien Ende hin abnimmt, das durch die zentrale bohrung 14 im Kolben 12 hindurchg@ht.
  • Der veränderliche Querschnitt des Stabes 26 ist dadurch erzielt, daß in dem Stab vier Nuten 27 (Fig. 2) ausgeführt sind, die Längs des Stabes verlaufan, wobei sie eine gleiche Breite Ilaben, während ihre Tiefe sich in Richtung zum befestigten Ende des Stabes hin vermindert.
  • Im Körper des Stabes 26 ist ein Sicherheitsventil 28 (Fig. 1) untergebracht, das im Falle der Überschreitung des zulässigen Flüssigkeitsdruckes den hohlraum 20 mit dem zwischen dem Kolben 12 und dem Schwimmkolben 6 befindlichen Hohlraum verbindet.
  • Der Hohlraum 29, der sich im beweglichen Zylinder 2 zwischen seinem Boden 3 und dem Schwimmkolben 6 befindet, ist mit durch ein Ventil 30 zuströmendem komprimiertem Gas ausgefüllt, dessen Druck ungefähr 50 kp/cm2 beträgt.
  • Der Hohlraum 31, der sich zwischen den Boden 18 des Zyrindern 1 und dem Zunatzkolben 23 befindet, ist über ein Ventil 32 mit komprimiertem Gas unter einem Druck von 15 kp/cm2 gefüllt.
  • Die hydropneumatische @ämpfungsvorrichtung arbeitet folgenderweise.
  • Beim Zusammenstoß zweier Wagen wirken die beweglichen Weile der (nicht dargestellten) selbstkupplung mit dein boden 3 des beweglichen Zylinders 2 zusammen, indem sie diesen ins Innere des Zylinders 1 schieben. Der mit dem Zylinder 2 verbundene Kolben 12 verschiebt sich zusammen mit diesem und verdrängt die Betriebsflüssigkeit aus dem Hohlraum 20 in die zusätzliche Kammer 22, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist da der Druck des komprimierten Gases im Hohlraum @l betrachtlich @en @@@@r@c@.
  • im Hohlraum 29 unterschreitet. @@@ @berstro@un @er @@tri@@@-flüssigkeit aus dem @ohlraum 2@ in die @us t@li@he @@@er wird solange dauern, bis der durch di@@@ @@ @@@@@it v@rschobene Zusatzkolben sich gegen den @@@@@ @@@ @@@@@@@ 1 @temmt.
  • Bei der weiteren Bowegung des @@l @@@ @ @@@@@ @@@ @@@ @@@ triobsflüssigkeit an. durch die @@@@@@@@@@@@@ @@ @@@ @@@ über die @uten @@ den @tabes @@ @@ ke. @@@@@@@@ de @ @@@ @ une dem @@minak. l@en @ gebilseten @@@@@ @@@@@@@@@@@@ vle dies @ig. @ @ei@t, und vers@@lebt d@@@. @@ @@@@@@@@@@ Di@@@@ J@@r@tr@@@@ @@r @@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@ @@@ @@ der Kolben L. die @@@ @@@@@@d @ @@@@@@ @@@@@@@@@@le ga@@@ @et@lobefldentg@@it @@ @@@ @@@lr@@@ @@ar @@@ @@ lst. @@f Goma@tkol@@@@@ @@tr@@@ 12@ @@@ Die Versendung des einen ver@@@erlichen @@@@@dhal @ @@@velsenien @@@bes @@ lu: Juron die Motwan@@@@@@ uer@ rger@fen, den erforderlichen Str@mungswideratand der @@@ri@barl@@@l@@@ it bei abnehmander Bewegungegesc@@ind@@kelt des Kolbens 12 aufrechtzuerhalten.
  • Der Rückgung des Kolbens 12 beginnt, we@n die Kinflußkraft der beweglichen Teile der (nicht abgebildeten) Selostkupplung auf den Boden 3 des beweglichen Zylinder 2 kleiner wird als die Gesamtkraft des komprimierten Gases in den Hohlräumen 31 und 29.
  • Der Rückgang der Schwimmkolben 6 und 23 und dea Kolbens 12 geschieht in umgekehrter Reihenfolge, wie aus Fig. 5 hervorgeht, unter der Wirkung des in dem Hohlräumen 31 und 29 befindlichen komprimierten Gases. Dabei schließt das Drosselventil 16 unter Einwirkung des Betriebsflüssigkeitsdrucks die Durchgangslöcher 13, welche konstanten Querschnitt aufweisen, mas sur Verlangsamung der Bewegung des Eolbe 12 während des Rückgangs beiträgt.
  • Zur Begrenzung der Verschiebung des beweglichen Z Zylinders 2 bei dessen Rückgang ist in Zylinder 1 ein in Form einer Muttex ausgebildeter Anschlag 34 vorhanden.
  • Das in Fig. 6 dargestellte Diagramm veranschaulicht die Veränderung der Kraft Q (Längskraft) in Abhängigkeit von dem fiub S des Kolbens. Die Linie "a" zeigt die Änderung der Kraft 4 bei Verdichtung des Gases im Hohlraum 31; die Linie "b" zeigt die Änderung der Kraft Q bei langsamer Gasverdichtung im Hohlraum 29 und die Linie "c" die Änderung dieser Kraft bei dynamischer Gasverdichtung, die @polytrop mit einem Exponenten von 1-1,3 erfolgt, während die Linie "d" den dynamischen Widerstand der Flüssigkeit angibt.
  • In der Zone O-I erfolgt das Überströmen der Flüssigkeit aus dem Hohlraum 20 in die zusätzliche Kammer 22, das Gas im Hohlraum 31 wird komprimiert und die Linie "a" zeigt im Diggramm die Änderung der Kraft Q bei Gasverdichtung in diesem Hohlraum.
  • Im Punkt 1 tritt der Hohlraum 29 in Tätigkeit und die Linie "c" auf dem Diagramm zeigt die Änderung der Kraft Q bei der Gasverdichtung in diesem Hohlraum an.
  • Die dynamische Kraft steigt bis zum Punkt II an Zu dieser z.it nimmt die Bewegungsgeschwindigkeit nach und nach ab, die Kennlinie wird aber durch die hynaminche Kraft des Itonprimierten Gases im Hohlraum 29 und die Vergrößersung des Strömungswiderstandes der Flüssigkeit bei deren Auströmen durch die abnehmenden Querschnitte der Nuten 27 des Stabes 26 bis zum Punkt III ausgeglichen, wobei die veränderung der hydrodynamischen Gesamtikraft durch die Kurve "e" bezeichnet wird. Auf diese Weise wird eine wirksame Arbeit der hydropneumatischen @ämpfungsvorrichtung während ihres ganzen Hubs sichergestellt.
  • Auf dem in Pig. 6 dargestellten Diagramm ist nitlinksgeneigter Schraffierung das Schaubild der Arbeit der hydropneumatischen @ämpfungsvorrichtung mit 70 mm Kolbenweg gezeigt, während rechtsgeneigten mit der # Schraffierung der zusätzliche Zuwachs der Energieintensität der vorgeschlagenen Vorrichtung infolge der Vergrößerung ihres Kolbenwegs bis auf 120 mm und der Verwendung eines Stabs mit veränderlichem Querschnitt gekennzeichnet ist.
  • Die hydropneumatische Dampfungsvorrichtung, ausgeführt gemäß der vorliegenden Erfindung, gewährleistet eine Vergrös--aufnahmefähigkeit serung der Energie bis auf 20 Tsd kpm, was die Durchführung von Rangiervorgängen mit den Wagen bei Zusammenst@ßgeschwindigkeiten bis zu 20 km/h ermöglicht.
  • Außerdem gewährleistet diese Ausführung der hydropneumatischen Dämpfungsvorrichtung die Dämpfung von mehrfachen Rucken und Stößen beim Anfahren, Fahren auf stetiger Steigung (Gefälle) und Bremsung des Zuges.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:
1. Hydropneumatische Dämpfungsvorrichtung, die in Eisenbahnfahrzeugen verwendet wird und einen Zylinder enthält, an dessen offener Seite ein in seinem Inneren einen Schwimmkolben aufweisender beweglicher Zylinder angebracht ist, der mit den beweglichen Teilen einer Selbstkupplung zusammenwirkt und mit einem Kolben verbunden ist, der Durchgangslöcher aufweist, welche beim Kolbenrückgang durch ein Drosselventil überdeckt werden, und in der Nätie des Bodens des Zylinders Ist eine Zwischenwand befestigt, die mit dem Kolben einen mit Betriebsflüssigkeit zu füllenden Hohlraum und mit dem Zylinderboden eine zusätzliche Kammer bildet, in der sich ein bei der Bewegung des beweglichen Zylinders verschiebbarer Zusatzkolben befindet, wobei die an den Böden der Zylinder anliegenden IIohlräume alt komprimlertem Gas ausgefüllt sind, dessen Druck in dem einen Hohlraum mehrmals den Druck in dem anderen Hohlraum übersteigt, d a d u r c h g e k e n n s e 1 c h n e t, daß in der Zwischenwand (19) Öffnungen (25) ausgeführt sind, welche den mit Betriebsflüssigkeit ausgefüllten Hohlraum (20) mit der zusätzlichen Kammer (22) verbindet, und daß der Zusatzkolben (23) als ein Schwimmkolben ausgebildet ist.
2. Hydropneumatische @ämpfungsvorrichtung nach Anspruob 1, d a d u r c h g e k e n n z e i e h n e t, daß an der Zwischenwand (19) b der Achse des Zylinders (1) ein Stab (26) befestigt ist, der einen Querschnitt hat, welcher welches zu seinem freien Ende hin abnimmt, durch die Bohrung (14) im Kolben (12) hindurchgeht und die Ausströmung der Betriebsflüssigkeit durch diese Bohrung regelt.
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