DE2015016B2

DE2015016B2 - Hydropneumatische Dämpfungsvorrichtung für Mittelpufferkupplungen von Schienenfahrzeugen

Info

Publication number: DE2015016B2
Application number: DE2015016A
Authority: DE
Inventors: Boris Vasilievi&ccaron; Azazov; Michail Michailovi&ccaron; Bolotin; Anatoly Aleksandrovi&ccaron; Moskva Dragonenko; Saven Oganezovi&ccaron; Karaka&scaron;in; Vsevolod Arutjunovi&ccaron; Dnepropetrovsk Lazarian; Vladimir Yakovlevi&ccaron; Per&scaron;in; Michail Vasilievi&ccaron; Kaliningrad Sviridov; Albert Isodorovi&ccaron; Timo&scaron;uk; Ilia Yakovlevi&ccaron; Zarachovi&ccaron;
Original assignee: MOSKOVSKIJ INSTITUT INZENEROV ZELEZNODOROZNOGO TRANSPORTA MOSKVA SU
Current assignee: MOSKOVSKIJ INSTITUT INZENEROV ZELEZNODOROZNOGO TRANSPORTA MOSKVA SU
Priority date: 1970-03-28
Filing date: 1970-03-28
Publication date: 1981-05-27
Also published as: DE2015016C3; DE2015016A1

Description

puffcrkupplungen von Schienenfahrzeugen der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die bei gleicher Baulänge und gleicher zulässiger Längskraft einen größeren Arbeitshub und ein höheres Arbeitsaufnahmevermögen aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Trennscheibe des Zylinders die Hochdruckkammer mit der Zwischenkammer vei bindende Durchgangsbo'irungen vorgesehen sind, daß der die Zwischenkammer und die zusätzliche Federkammer von- to einander trennende Kolben als Schwimmkoiben ausgebildet ist, aaß die Federkammer des Hohlkolbens gegenüber der zusätzlichen Federkammer den höheren Gasdruck aufweist und daß sich der von der Drosselstange, die an der Trennscheibe befestigt ist, zusammen mit der Mittelbohrung der Kolbenscheibe gebildete Drosselquerschnitt in an sich bekannter Weise im Verlauf des Arbeitshubs der Stoßaufnahmevorrichtung verringert.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine erfindungsgemäße hydropneumatische Dämpfungsvorrichtung im Längsschnitt;

F i g. 2 eine Drosselstange der Dämpfungsvorrichtung zur Veränderung des Drosselquerschnitts im Verlauf des Arbeitshubs, schaubildlich und in größerem Maßstab dargestellt;

Fig. 3 in schematischem Längsschnitt die Dämpfungsvorrichtung zu Beginn des Arbeitshubs,

Fig.4 in schematischem Längsschnitt die Dämpfungsvorrichtung in einer Zwischenstellung des Arbeäshubs;

F i g. 5 in schematischem Längsschnitt die Dämpfungsvorrichtung zu Beginn des Rückhubs,

F i g. 6 das Arbeitsdiagramm der hydropneumatischen Dämpfungsvorrichtung.

Die hydropneumatische Dämpfungsvorrichtung besteht aus einem Zylinder 1, in dessen offenem Ende ein einen Boden 3 aufweisender Hohlkolben 2 steckt, der in dem Zylinder 1 teleskopartig verschiebbar ist, wobei die Dämpfungsvorrichtung mit einer aus der Zeichnung nicht ersichtlichen Mittelpufferkupplung zusammenwirkt. Auf der Außenfläche des Hohlkolbens 2 sind ringförmige Nuten vorgesehen, in denen sich Dichtungsringe 4 und Bronzeeinlagen 5 befinden. Innerhalb des Hohlkolbens 2 ist ein Schwimmkolben 6 mit Gummidichtungsringen 7 und mit einem Flüssigkeitsverschluß untergebracht. Dieser besteht aus einem Kolben 8 in einer Kammer 9, die mit öl gefüllt und über Kanäle 10 mit Ringnuten 11 in Verbindung steht, welche an der Außenfläche des Schwimmkolbens 6 vorgesehen sind.

Das dem Boden 3 gegenüberliegende Ende des Hohlkolbens 2 ist mit einer Kolbenscheibe 12 starr verbunden, welche durchgehende außermittige DroFselöffnungen 13 und eine Mittelbohrung 14 aufweist.

Die Kolbenscheibe 12 besitzt eine Ringaussparung 15, in der eine Ventileinrichtung 16 zum Abdecken der Drosselöffnungen 13 beim Rückhub der Kolbenscheibe bo 12 untergebracht ist. Der Ventilweg der Ventileinrichtung 16 ist durch einen Ring 17 begrenzt.

Im Zylinder 1 ist in der Nähe seines Bodens 18 eine Trennscheibe 19 smrr befestigt. Zwischen dieser Trennscheibe 19 und der Kolbenscheibe 12 ist eine Hochdruckkammer 20 vorhanden, die durch eine mittels eines Schraubstopfens 21 verschließbare öffnung im Zylinder 1 mit Flüssigkeit gefüllt wird. Mit dem Boden 18 des Zylinders 1 bildet die Trennscheibe 19 eine Zwischenkammer 22. In dieser Zwischenkammer 22 befindet sich ein verschiebbarer Kolben mit Dichtungsringen 24. Dieser verschiebbare Kolben ist als Schwimmkolben 23 ausgebildet.

In der Trennscheibe 19 sind Durchgangsbohrungen 25 vorgesehen, welche die Zwischenkammer 22 mit der Hochdruckkammer 20 verbinden.

In der Mitte der Trennscheibe 19 ist eine Drosseistange 26 befestigt weiche einen veränderlichen Querschnitt hat, der zu ihrem freien Ende hin abnimmt, das in bzw. durch die Mittelbohrung 14 in der Kolbenscheibe 12 ragt

Der veränderliche Querschnitt der Drosselstange 26 ist in der Weise verwirklicht, daß in ihrer Oberfläche vier längsverlaufende Nuten 27 vorgesehen sind, deren Breite konstant ist und deren Tiefe sich in Richtung zum freien Ende der Drosselstange hin vergrößert.

Im Inneren der Drosselstange 26 ist ein Sicherheitsventil 28 untergebracht das im Falle der Überschreitung des zulässigen Flüssigkeitsdruckes in der Hochdruckkammer 20 diese mit einer zwischen der Kolbenscheibe 12 und dem Schwimmkolben 6 befindlichen Niederdruckkammer 33 verbindet

Der Raum im Hohlkolben 2 zwischen dessen Boden 3 und dem Schwimmkolben 6 ist als Federkammer 29 mit einem vorgespannten Gas gefüllt, welches durch ein Ventil 30 eingeleitet wird und dessen Druck ungefähr 50 kp/cm² beträgt

Der Raum zwischen dem Boden 18 des Zylinders 1 und dem Schwimmkolben 23 ist als zusätzliche Federkammer 31 mit einem vorgespannten Gas gefüllt, welches durch ein Ventil 32 eingeleitet wird und dessen Druck etwa 15 kp/cm² beträgt.

Beim Zusammenstoß mit einem anderen Waggon wirkt die Mittelpufferkupplung eines mit der beschriebenen Dämpfungsvorrichtung versehenen Waggons mit dem Boden 3 des Hohlkolbens 2 zusammen und schiebt diesen ins Innere des Zylinders 1. Die mit dem Hohlkolben 2 verbundene Kolbenscheibe 12 verschiebt sich zusammen mit diesem und verdrängt zunächst Flüssigkeit aus der Hochdruckkammer 20 in die Zwischenkammer 22, wie dies in F i g. 3 gezeigt ist, da der Druck des vorgespannten Gases in der zusätzlichen Federkammer 31 beträchtlich unter dem Druck in der Federkammer 29 liegt Das Überströmen der Flüssigkeit aus der Hochdruckkammer 20 in die Zwischenkammer 22 dauert so lange, bis der durch diese Flüssigkeit verschobene Schwimmkolben 23 sich gegen den Boden 18 des Zylinders 1 legt

Bei der weiteren Bewegung des Hohlkolbens 2 fließt Flüssigkeit durch die Drosselöffnungen 13 der Kolbenscheibe 12 und die Nuten 27 der Drosselstange 26 in die zwischen der Kolbenscheibe 12 und dem Schwimmkolben 6 gebildete Niederdruckkammer 33, wie dies F i g. 4 zeigt, und verschiebt dabei den Schwimmkolben 6.

Dieses Überströmen der Flüssigkeit dauert an, bis die Kolbenscheibe 12 die Trennscheibe 19 erreicht hat und die ganze Flüssigkeit in die Niederdruckkammer 33 übergeströmt ist. Der Gesamthub des Hohlkolbens 2 beträgt bei dem Ausführungsbeispiel 120 mm.

Auf Grund des veränderlichen Querschnitts der Nuten 27 der Drosselstange 26 vergrößert sich der Strömungswiderstand der durch disse Nuten gebildeten Übrrströmkanäle mit zunehmendem Hub. Da gleichzeitig die Verschiebungsgeschwindigkeit des Hohlkolbens 2 mit zunehmendem Hub abnimmt, bleibt die Dämpfungskraft etwa aufrechterhalten.

Der Rückhub des Hohlkolbens 2 beginnt, wenn die auf die Dämpfungsvorrichtung wirkende Kraft kleiner wird als die Druckkraft des vorgespannten Gases in der Federkammer 29 mit dem hochgespannten Gas.

Die Rückbewegung der Schwimmkolben 6 und 23 ■ verläuft bei dem Rückhub des Hohlkolbens 2 in umgekehrter Reihenfolge, wie aus Fig. 5 hervorgeht, d. h. zunächst schiebt das hochgespannte Gas in der Federkammer 29 den Schwimmkolben 6 in seine Ausgangsstellung, wobei die Ventileinrichtung 16 die Drosselöffnungen 13 schließt, so daß für das Rückströmen der Flüssigkeit nur die Nuten 27 der Drosselstange 26 zur verfugung stehen, was zur Verlangsamung der Bewegung des Hohlkolbens während des Rückhubs beiträgt. ,·.

Zur Begrenzung der Verschiebung des Hohlkolbens 2 bei dessen Rückhub ist im Zylinder i ein ringförmiger Anschlag 34 befestigt.

Das in F i g. 6 gezeigte Diagramm veranschaulicht die Veränderung der in M_p eingetragenen Kraft Q >>, (Längskraft) in Abhängigkeit von dem in mm eingetragenen Hub S des Hohlkolbens 2. Die Linie a zeigt die Änderung der Kraft ζ) bei Verdichtung des Gases in der zusätzlichen Federkammer 31; die Linie b zeigt die Änderung der Kraft Q bei langsamer Gasverdichtung in r> der Federkammer 29 und die Linie c die Änderung dieser Kraft bei dynamischer Gasverdichtung, die polytrop mit einem Exponenten von 1 bis 1,3 erfolgt, während die Linie d die dynamische Widerstandskraft der Flüssigkeit angibt. :n

In dem Bereich 0 bis I erfolgt das Überströmen der Flüssigkeit aus der Hochdruckkammer 20 in die Zwischenkammer 22, bei dem das Gas in der zusätzlichen Federkammer 31 komprimiert wird und die Kraft Qder Linie a folgt.

Im Punkt I wird die Federkammer 29 wirksam, und die Linie c in dem Diagramm zeigt die Änderung der Kraft ζ) bei der Gasverdichtung in dieser Federkammer.

Die dynamische Kraft steigt bis zum Punkt Il an. Von hier an nimmt die Bewegungsgeschwindigkeit nach und nach ab, die Kennlinie wird aber durch die Druckkraft des komprimierten Gases in der Federkammer 29 und die Vergrößerung des Sirömungswiderstandes der Flüssigkeit bei deren Überströmen durch die abnehmenden Querschnitte der Nuten 27 der Drosselstangc 26 bis zum Punkt III ausgeglichen, wobei die Veränderung der dynamischen Gesamtkraft durch die Kurve cgezeigt ist. Auf diese Weise wird eine wirksame Arbeitsweise der hydropneumatischen Dämpfungsvorrichtung während ihres ganzen Hubes sichergestellt.

in dem in Fig.6 dargestellten Diagramm ist mit linksgeneigter Schraffierung das Arbeitsschaubild einer bekannten hydropneumatischen Dämpfungsvorrichtung mit 70 mm Hub gezeigt, während mit der rechtsgeneigten Schraffierung der Zuwachs an Arbeitsaufnahmevermögen bei der erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung infolge der Vergrößerung ihres Hubs auf 120 mm und der Verwendung einer Drosselslange mit veränderlichem Querschnitt dargestellt ist.

Die erfindungsgemäße hydropneumatisch^ Dämpfungsvorrichtung gewährleistet eine Vergrößerung des Arbeitsaufnahmevermögens bis auf 20 000 kpm. was die Durchführung von Rangiervorgängen bei Zusammcnstoßgcschwindigkciten der Waggons bis zu 20 km/h ermöglicht. Außerdem gewährleistet die hydropneumatisch^ Dämpfungsvorrichtung die Dämpfung von Zug- und Stoßkräften beim Anfahren. Fahren auf Steigungen oder Gefällen und beim Bremsen des Zuges.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydropneumatische Dämpfungsvorrichtung für Mittelpufferkupplungen von Schienenfahrzeugen, mit einem an seinem einen Ende durch einen Boden verschlossenen Zylinder, in dem eine näher dem Boden als dem offenen Ende des Zylinders liegende Trennscheibe befestigt ist, einem in dem Zylinder teleskopartig verschiebbaren, an seinem aus dem Zylinder herausragenden Ende durch einen Boden verschlossenen Hohlkolben, an dessen in dem Zylinder befindlichen Ende eine mit einer durchgehenden Mittelbohrung versehene und durchgehende außermittige Drosselöffnungen bildende Kolbenscheibe befestigt ist, einer in bzw. durch die Mittelbohrung der Kolbenscheibe ragenden Drosselstange, die zusammen mit der Mittelbohrung einen eineii Teil der Drosselöffnungen darstellenden Drosselquerschnitt bildet, einem in dem Hohlraum des Hohlkolbens verschiebbaren Schwimmkolben, der diesen Hohlraum in eine an den Boden des Hohlkolbens grenzende, mit vorgespanntem Gas gefüllte Federkammer und eine an die Kolbenscheibe des Hohlkolbens grenzende, mit Flüssigkeit gefüllte Niederdruckkammer unterteilt, einem in dem Zylinderraum zwischen dem Boden und der Trennscheibe des Zylinders verschiebbaren Kolben, der diesen Zylinderraum in eine an den Boden des Zylinders grenzende, mit vorgespanntem Gas gefüllte zusätzliche Federkammer und eine an die Trennscheibe grenzende Zwischenkammer unterteilt, und einer zwischen der Kolbenscheibe des Hohlkolbens und der Trennscheibe des Zylinders in diesem gebildeten, mit Flüssigkeit gefüllten Hochdruckkammer, wobei während des Arbeitshubes der Dämpfungsvorrichtung unter nacheinander erfolgender Beaufschlagung der beiden Federkammern, von denen die eine einen vielfach höheren Gasdruck als die andere aufweist, Flüssigkeit aus der Hochdruckkammer durch die in der Kolbenscheibe vorhandenen Drosselöffnungen in die Niederdruckkammer verdrängt und während des Rückhubs der Dämpfungsvorrichtung ein Teil der Drosselöffnungen durch eine Ventileinrichtung abgedeckt wird, Ί5 dadurch gekennzeichnet, daß in der Trennscheibe (19) des Zylinders (1) die Hochdruckkammer (20) mit der Zwischenkammer (22) verbindende Durchgangsbohrungen (25) vorgesehen sind, daß der die Zwischenkammer (22) und die so zusätzliche Federkammer (31) voneinander trennende Kolben als Schwimmkolben (23) ausgebildet ist, daß die Federkammer (29) des Hohlkolbens (2) gegenüber der zusätzlichen Fsderkammer (31) den höheren Gasdruck aufweist und daß sich der von der Drosselstange (26), die an der Trennscheibe (19) befestigt ist, zusammen mit der Mittelbohrung (14) der Kolbenscheibe (12) gebildete Drosselquerschnitt in an sich bekannter Weise im Verlauf des Arbeitshubs der Dämpfungsvorrichtung verringert.

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydropneumatisehe Dämpfungsvorrichtung für Mittelpufferkupplungen von Schienenfahrzeugen, mit einem an seinem einen Ende durch einen Boden verschlossenen Zylinder, in dem eine näher dem Boden als dem offenen Ende des Zylinders liegende Trennscheibe befestigt ist, einem in dem Zylinder teleskopartig verschiebbaren, an seinem aus dem Zylinder herausragenden Ende durch einen Boden verschlossenen Hohlkolben, an dessen in dem Zylinder befindlichem Ende eine mit einer durchgehenden Mittelbohrung versehene und durchgehende außermittige Drosselöffnungen bildende Kolbenscheibe befestigt ist, einer in bzw. durch die Mittelbohrung der Kolbenscheibe ragenden Drosselstange, die zusammen mit der Mittelbohrung einen einen Teil der Drosselöffnungen darstellenden Drosselquerschnitt bildet, einem in dem Hohlraum des Hohlkolbens verschiebbaren Schwimmkolben, der diesen Hohlraum in eine an den Boden des Hohlkolbens grenzende, mit vorgespanntem Gas gefüllte Federkammer und eine an die Kolbenscheibe des Hohlkolbens grenzende, mit Flüssigkeit gefüllte Niederdruckkammer unterteilt, einem in dem Zylinderraum zwischen dem Boden und der Trennscheibe des Zylinders verschiebbaren Kolben, der diesen Zylinderraum in eine an den Boden des Zylinders grenzende, mit vorgespanntem Gas gefüllte zusätzliche Federkammer und eine an die Trennscheibe grenzende Zwischenkammer unterteilt, und einer zwischen der Kolbenscheibe des Hohlkolbens und der Trennscheibe des Zylinders in diesem gebildeten, mit Flüssigkeit gefüllten Hochdruckkammer, wobei während des Arbeitshubes der Dämpfungsvorrichtung unter nacheinander erfolgender Beaufschlagung der beiden Federkammern, von denen die eine einen vielfach höheren Gasdruck als die andere aufweist. Flüssigkeit aus der Hochdruckkammer durch die in der Kolbenscheibe vorhandenen Drosselöffnungen in die Niederdruckkammer verdrängt und während des Rückhubs der Dämpfungsvorrichtung ein Teil der Drosselöffnungen durch eine Ventileinrichtung abgedeckt wird.

Bei einer derartigen bekannten Dämpfungsvorrichtung (DE-OS 14 55 227) ist der im Zylinderraum zwischen dem Boden und der Trennscheibe des Zylinders verschiebbare Kolben starr mit der Drosselstange verbunden, wobei diese durch eine mittige Bohrung der Trennscheibe ragt. Dabei wird der Kolben dadurch entgegen der Wirkung des Gasdrucks in der zusätzlichen Federkammer bewegt, daß nach einer kurzen anfänglichen Zusammendrückung der Dämpfungsvorrichtung die Drosselstange formschlüssig zusammenwirkt mit der Kolbenscheibe des Hohlkolbens. Hieraus ergibt sich eine nicht unbeträchtliche Mindestbaulänge der Dämpfungsvorrichtung b/.w. bei vorgegebener zulässiger Länge der Dämpfungsvorrichtung eine Begrenzung des Arbeitshubs.

Hinzu kommt, daß bei dieser bekannten Dämpfungsvorrichtung mangels geeigneter Maßnahmen zur Erhöhung der Völligkeit des Kraft-Weg-Diagramms das Arbeitsaufnahmevermögen begrenzt ist. Aus diesem Grunde beträgt bei dieser bekannten Dämpfungsvorrichtung in der praktischen Ausführung mit einem Arbeitshub von 70 mm das Arbeitsaufnahmevermögen lOOOO bis 12 000kpm, was in der Praxis ausreicht zur Dämpfung des Zusammenstoßes von vierachsigen Waggons mit Geschwindigkeitsdifferenzen bis zu 12 km/h bei einer zulässigen Längskraft von 200 Mp. Zusammenstöße von sechsachsigen Waggons mit dieser Geschwindigkeit oder Zusammenstöße mit höheren Geschwindigkeiten würden nicht mehr ausreichend gedämpft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydropneumatische Dämpfungsvorrichtung für Mittel-