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Ventilkolben Die Erfindung bezieht sich auf einen Ventilkolben für
hydraulische Dämpfer, wobei in einem Zylinder Dämpfungsflüssigkeit und der darin
verschiebliche, mit durch eine axial bewegliche Ventilscheibe abgedeckten Ventilöffnungen
für oen s-tAndigen Flüssigkeitsdurchtritt versehene Ventilkolben vorgesehen sind,
dessen Kolbenstange dichtend herausgefuhrt ist.
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Ventilkolben dieser Art finden bei hydraulischen Dämpfern in mannigfacher
Weise Verwendung. In der Regel sollen sie dabei gewährleisten, einer axial gerichteten
Kraft in der einen Richtung einen anderen Widerstand als in der anderen Richtung
entgegenzusetzen und sind zu diesem Zwecke mit richtungsabhängig arbeitenden Ventilen
ausgebildet. Derartige Ventile müssen im Hinblick auf die von ihnen zu verschließenden
bzw. freizugebanden Öffnungen sehr präzise ausgebildet sein und sind dementsprechend
empfindlich. Während sich-bt normalen Belastungen eine befriedigende Arbeitsweise
ergibt, bei welcher die Ventilhaltbarkeit nicht nennenzwat beeinflußt ist' kann
es bei Überlastungen jedoch sehr leicht zu Beschädigungen der Ventileinrichtungen
kommen.
So können sich zum Beispiel Ventilecheiben plastisch verformen und als Folge davon
für die weitere Verwendung völlig unbrauchbar werden. Erscheinungen dieser Art traten
zum Beispiel bei der Verwendung eines hydraulischen Dämpfers für selbsttätige Türschließer
auf. Die Türöffnungs arbeit wird dabei von einer Feder gespeichert, die sie anschlie-Bend
zum Zwecks des Schließens der TUr wieder abgibt. Dieser Vorgang würde normalerweise
zu einem Zuschlagen der Tür führen, aus welchem Grunde man mit Erfolg einen hydraulischen
DSmpfer verwenden kann. Wenn jedoch die TUr hierbei von Hand mit einer größeren
Kraft geschlossen wird, als sie von der Feder ausgeübt werden kann, kommt es zu
einer Überbeanspruchung der Ventileinrichtung des Yentllkolbens, der hierdurch unbrauchbar
werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ventilkolben der beschriebenen
Art so auszubilden, daß die vorerwähnten Nachteile dabei vermieden werden. Es soll
also möglich sein, diesen Ventilkolben auch mit zusätzlichen Kräften belasten zu
können, ohne daß die für den normalen Betrieb vorgesehenen Ventileinrichtungen dabei
beschädigt werden.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die axial bewegliche
Ventilscheibe einen Teil der Ventilöffnungen unter Beibehaltung eines geringen,
für d1a normale Betriebsweise des Ven ti Lkolbens ausreichenden, freien Flüssigkeitsdurchlaßquerschnittes
abdeckt und die übrigen Ventilöffnungen im wesentlichen freiläßt, wohingegen von
den auf der anderen Ventilseite befindlichen Ventilöffnungen die den im wesentlichen
freibleibenden gegenüberliegenden mittels einer dichtend anliegenden Federscheibe
abgedeckt iaind.
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Auf diese Weise wird erreicht, daß für die normale Belastung die Dämpfungsflüssigkeit
durch den freien Flüssigkeitsdurchlaßquerschnitt strömen kann und dabei der einwirkenden
Kraft den zum Zwecke der Dämpfung erforderlichen Widerstand entgegensetzen kann.
Wenn es indes zu einer Überlastung kommt, so wird die Ventilschelbe nicht übermäßig
beansprucht, weil sich dann
der Druck in der Dämpfungsflüssigkeit
Uber die tbrigen, im wesentlichen freibleibenden Ventiöffnungen unmittelbar auf
die den letztgenannten Ventilöffnungen gegen(lberliegende, normalerweise dichtend
anliegende Feders cheibe überträgt.
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Oberhalb eines bestimmten Druckes, der von der mittels der Federscheibe
ausgeübten Kraft abhängig ist, hebt sich latztere von der bzw. den Öffnungen ab
und gibt einen zusätzlichen FlUssigkeitsdurchlaßquerschnitt frei, so daß dann die
DämpfungsflUssigkeit von der einen Seite des Kolbens auf dessen andere Seite strömen
kann, wobei die normal. Dämpfungskraft nicht mehr wirksam ist. Sowie die genannte,
zusätzliche Kraft nicht mehr zur Einwirkung gelangt, wird die letzterwähnte Ventilöffnung
wiederum von der Federscheibe verschlossen, und der Ventilkolben arbeitet weiterhin
mit seiner normalen Dämpfungkraft.
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In vorteilhafter Ausgestaltung werden die Ventilscheibe und die Federsche
in an sich bekannter Weise kreisringförmig sowie in ihren Radialmaßen etwa übereinstimmend
auagefuhrt und di.
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Ventilöffnungen teils auf der einen und teils auf der anderen Kolbenseite
konisch über die Außendurchmesser der Scheiben hinausgehend erweitert, wobei die
Ventilscheibe in dem Bereich, in dem sie die nicht erweiterte Ventilöffnung abdeckt,
mit letzterer zugeordneten, kleinen Öffnungen ausgeführt ist. Dabei ist es wiederum
angebracht, die Ventilscheibe in Bezug auf den Kolbenunverdrehbar anzuordnen. Bei
dieser einfachen Ausführungsform ist grundsätzlich jede Ventilbohrung mit einer
ihrer Öffnungen abgedeckt und mit der andern ihrer Öffnungen nur teilweise abgedeckt,
wobei die erwähnten Abdeckungen auf der einen Kolbenseite von der Ventilscheibe
und auf der anderen Kolbenseite von der Federscheibe bewirkt worden. Dz die Ventilscheibe
jedoch in den Bereich, in welchen sie die auf ihrer Seite liegenden Vcntildffnungen
vollständig abdeckt, mit kleinen Öffnungen ausgebildet ist, kann die Dämpfungsflüssigkeit
bei normaler Belastung durch diese erwähnten Öffnungen strömen.
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Der besseren Abdichtung durch die Federscheibe dient eine zwischen
ihr und der entsprechenden Kolbenseite angeordnet Scheibe aus elastischen Dichtungsmaterial.
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Der Kolben wird zweckentsprechend auf dem abgesetzt ausgebildeten
Endabschnitt der Kolbenstange mittels einer Schraubmutter unter Verwendung von zu
seinen beiden Seiten befindlichen Zwischenscheiben gehalten, von denen die eine
den axialen Spielraum der Ventilscheibe gewährleistet und die andere die Federscheibe
gegen die Xolbenfläche festlegt. Der Kolben selbst bleibt hierbei in Bezug auf die
Kolbenstange unbeweglich, während für die Ventilscheibe und die Federscheibe der
beschriebene, unterschiedliche Bewegungsspielraum besteht.
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Die zwischen Federscheibe und Kolben angeordnete Scheibe aug elastischem
Dichtungsmaterial kann von sie unnötig belastenden Einspannkräften freigehalten
werden, indem ihre Aussenfläche mit derjenigen eines zentralen, abgesetzten Abschnittes
des Kolbens btlndig ist, während die Federscheibe bündig in einem peripheren Ausschnitt
der entsprechenden Zwischenscheibe liegt. Somit wird die Scheibe aus elastischem
Dichtungsmaterial einerseits nicht durch Einspannkräfte deformiert, während sie
andererseits ihrer Aufgabe, einen für die normale Betriebsweise dichten Abschluß
zu schaffen, erfüllen kann.
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Die Erfindung sei weiterhin an Hand der sich auf ein Ausführungsbeispiel
beziehenden Zeichnungen veranschaulicht. Darin zeigen: Figur 1 den neuen Ventilkolben
im Langsschnitt mit abgehobener Ventilscheibe, während Figur 2 die gleiche Anordnung
wie Figur 1, jedoch bei entgegengesetzter Richtung der Kolbenbewegung und mit anliegender
Ventilscheibe wiedergibt.
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Der Ventilkolben findet in einem beliebigen hydraulischen Dämpfer
Verwendung, von dem die ausschnittweise dargestellte Zylinder-Wandung mit 1 bezeichnet
ist. Innerhalb des Zylinders ist an abgesetzten Ende der Kolbenstange 2 der Körper
des Kolbens S mit Hilfe der Schraubmutter 4 befestigt. Zu beiden Seiten des Kolbens
3 ist je eine Zwischenscheibe 5, 1' angeordnet, deren zentraler B-reich von einer
sich in Richtung sur Mitte des Kolben S rstreckenden
Vorsprung
6, 8' gebildet ist. Durch die der Kolbonstange 2 zugekehrte Zwischenscheibe 5' wird
durch den Vorsprung 6' ein axialer Spielraum geschaffen, in welchem die Ventilscheibe
7 beweglich ist.
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Der Kolben 3 ist mit Xolbenbohrungen 8, 9 versehen, von denen die
Bohrungen 8 in Richtung auf die Ventilscheibe 7 konisch erweitert sind, während
die Bohrungen 9 in Richtung auf die Federscheibe eine konische Erweiterung besitzen.
Die genannten konischen Erweiterungen erstrecken sich über den Außenrand der Ventilscheibe
7 und der Federscheibe 10 hinaus, so daß an dieser Stelle jeweils ein verhältnismäßig
großer, freier Flüssigkeitsdurchlaßquerschnitt besteht. Die nicht erweiterten Öffnungen
der Bohrungen 8 und 9 werden von der Federscheibe 10 bzw. der Ventilscheibe 7 abgedeckt,
wobei die Ventilscheibe 7 im Bereich dieser Abdeckung mit einer kleinen Öffnung
11 ausgeführt ist, durch welche die Dämpfungsflüssigkeit in drer bescriebenen Weise
in Normalfall strömt. Dieser Strömungsweg ist in Figur 2 mit 12 bezeichnet und ergibt
sich dann, wenn der Kolben in Richtung des Pfeiles 13 bewegt wird. Wird er, wie
in Figur 1 dargestellt, in der entgegengesetzten Richtung des Pfeiles 14 verschoben,
so hebt sich die Ventilscheibe 7 im Rahmen ihres axiales Spieles ab, und die Dämpfungsflüssigkeit
kann in Richtung des Pfeiles 15 strömen.
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Wenn in Richtung des in Figur 2 dargestellten Pfeiles i3 ein unzulässig
hohe Kraft auf den Kolben ausgeübt wird, so überträgt sich der Flüssigkeitsdruck
durch die Ventilöffnung 8 unmittelbar auf die Federscheibe 10, die die entsprechende
Ventilöffnung normalerweise mittels der Scheibe 16 aus elastischem Dichtungsmaterial
geschlossen hält. Oberhalb eines durch die Federstärke vorgebbaren Druckes hebt
sich die Federscheibe 10 Bit der Dichtungs-Scheibe 16 jedoch ab, wobei dann die
Dämpfungsflüssigkeit in Richtung des gestrichelt dargestellten ?feiles 17 strömen
kann.
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Da die Dichtungsscheibe 16 mit ihrer Außenfläche bündig mit derjenigen
des zentralen, abgesetzten Abschnittes 3' des Kolbens 3 ist, unterliegt sie keiner
stärkeren Verformungsbeanspruchung und gewährleistet eine lange Haltbarkeit der
Abdichtung.
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Bei einen praktischen Anwendungsbeispiel besteht die Federscheibe
aus
einem Federstahl mit einer Zugfestigkeit von 200 kg/mm2, wobei ihre Dicke mindestens
0,2 nrm beträgt. Der Zylinder des hydraulischen Stoßdämpfers ist dabei teils mit
Dämpfungsflüssigkeit und teils mit Druckgas von 100 atm gefüllt, wobei das Druckgas
in geeigneter Weise von der Dämpfungsflüssigkeit getrennt ist. Der Innendurchmesser
des Zylinders beträgt dabei 22 mm, während sich die Ubrigen Maße maßstäblich aus
Figur 1 und Figur 2 ergeben. Wenn ein derartiger Stoßdämpfer bei einem Türschließer
für leichte Sperrholztüren verwendet wird, beträgt die Dicke der Federscheibe etwa
0,5 mm. Bei schweren Eichentüren ist die Dicke der Federscheibe etwa 0,6 mm und
bel Stahttüren beträgt sie zweckmäßig atwa 0,7 mm. Wenn, wie ag für einige Anwendungsfälle
von Vorteil sein kann, der Innendruck des Stodämpfers auf 200 atm erhöht wird, wird
die Dicke der Fedarscheibe etwa 20 % bis 40 % großer gewählt.