DE2162540A1

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Info

Publication number: DE2162540A1
Application number: DE19712162540
Authority: DE
Original assignee: Carpenter and Paterson Inc
Current assignee: Carpenter and Paterson Inc
Priority date: 1970-12-16
Filing date: 1971-12-16
Publication date: 1972-07-13
Also published as: GB1336868A; IT945475B; FR2118635A5

Description

Hydraulische? Puffer, besonders für Rohrleitungen.

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Puffer oder Dämpfer zum Abschwächen der Bewegung eines Körpers, beispielsweise eines hängend angeordneten Rohres einer Dampfleitungsanlage oder anderen Anlagen mit großen Rohrlängen.

Es ist üblich, Rohrstränge bei derartigen Anlagen ^ unter Verwendung von Vorrichtungen zu verlegen, welche durch Temperaturänderungen bedingte langsame Rohrbewegungen zulassen, schnelle Rohrbewegungen jedoch verhindern, wie sie durch Sturm, Erdbeben oder andere äußere, stoßartig auftretende Kräfte verursacht sein können.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Puffer zu schaffen, der den beschriebenen Zwecken bei einfacher Bauweise zuverlässig entspricht,.

Ein nach der Erfindung ausgebildeter hydraulischer Puffer zum Abbremsen der Bewegung eines Körpers, beispielsweise eines hängend angeordneten Rohres, mit einem Hydraulikzylinder, in dem ein Arbeitskolben geführt ist und die beiderseits des Arbeitskolbens gelegenen Zylinderkammern mit einem Vorratsbehälter durch ein in Ruhestellung geöffnetes, federbelastetes Absperrventil verbunden sind, das bei Überschreiten einer vorbestimmten Arbeitskolben-Hubgeschwindigkeit selbsttätig schließt, zeichnet sich dadurch aus, daß der Kolben mit einer Kolbenstange fest verbunden ist, die durch Dichtungen an den beiden voneinander abgewandten Stirnwänden des Zylinders hindurchgeführt ist und daß in beiden Stirnwänden des Zylinders Absperrventile angeordnet sind.

Da beide Ventile in Ruhestellung geöffnet sind, stehen die beiden Endräume des Zylinders über den Vorratsbehälter miteinander in Verbindung und der Arbeitskolben kann sich im Zylinder in axialer Richtung mit geringer Geschwindigkeit bewegen.

Überschreitet die Hubgeschwindigkeit des Arbeitskolbens einen vorbestimmten Wert, so schließt das Absperrventil an dem Ende, dem sich der Kolben nähert und das in diesem

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ündraum des Zylinders "befindliche Druckmittel v/irkt als hydraulischer Anschlag und unterbindet eine v/eitere Bewegung des Kolbens.

V.'eiterhin ist in jeder Stirnwand des Zylinders vorzugsweise ein Entlastungsventil eingesetzt, welches an den Vorratsbehälter angeschlossen ist und dessen Öffnungsdruck größer " ist als der normalerweise im Zylinder herrschende Druck.

In V/eiterbildun^ der Erfindung kann eine Entlastungsleitung vorgesehen sein, welche bewirkt, daß der Kolben sich nach den Schließen eines Absperrventils und solange die ihn bewegende Kraft wirkt mit" einer steuerbaren Geschwindigkeit in Richtung auf das Absperrventil zu bewegt.-

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels mit weiteren Einzelheiten erläutert. In der Zeichnung zeigt: .- .

Pig. T eine Seitenansicht, teilweise im Längsschnitt entsprechend der Linie 1-1 in Fig. 2, eines hydraulischen Dämpfers nach der Erfindung,

Pig. 2 eine Stirnansicht im Querschnitt entsprechend der Linie 2-2 in Fig. 1 der Vorrichtung,

Fig. 3 eine Schnittansicht entsprechend der Linie 3-3 in Fig. 2 und

Fig. 4 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Einzelheit aus Fig. 2.

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Entsprechend der Zeichnung ist ein Zylinder 1 in einer Hülse 2 ausgebildet, welche mit ihren Endstücken in Ausnehmungen 3 aufgenommen ist, die in mittels längsschrauben miteinander verbundenen und einander ähnlichen Stirnwandteilen 4 bzw. 5 eingearbeitet sind. Zwischen dem Stirnwandteil 4 und einer Abdeckkappe 10 ist' eine (nicht gezeichnete) GIockendichtung vorgesehen, welche von einem sich durch eine (nicht gezeigte) Öldichtung in der Abdeckkappe 10 . fortsetzenden Endstück einer Kolbenstange 9 durchsetzt ist, an welcher ein mit metallischen Ringen 8 ausgestatteter Kolben 7 befestigt ist, welcher· auch einstückig mit der Kolbenstange 9 ausgebildet sein kann. Das herausragende Endstück der Kolbenstange 9 ist an einen Körper, beispielsweise an ein Rohr anschließbar, dessen Bewegungen gedämpft werden sollen. Das andere Endstück der Kolbenstange 9 ist in einem hohlen axialen Verlängerungsstück 11 aufgenommen und durchsetzt eine zwischen dem Stirnwandteil 5 und dem Verlängerungsstück 11 angeordnete Dichtung 12. Das äußere Endstück des Verlängerungsstückes 11 ist mit einer feststehenden Verankerungsvorrichtung verbindbar.

Jedes der Stirnwandteile ist als ein mit Durchlässen versehener Ventilblock ausgebildet. Einzelheiten sind nur beim Stirnwandteil 5 gezeigt, welches den gleichen Aufbau hat wie das Stirnwandteil 4. Eine im Stirnwandteil 5 geformte Öffnung 13 verbindet das Innere des Zylinders 1 mit einer kleinen zylindrischen Höhlung 14, von welcher ein Durchlaß 14a zu einem Durchgang 15 in einem Aufsatzstück 16 führt, welche^ am Stirnwandteil befestigt und mittels eines Rohres 17 an einen als Druckmitte!-Vorratsbehälter dienenden Hydraulikspeicher 18 angeschlossen ist. Die Öffnung 13 ist als Axialbohrung in einer mit Gewinde versehenen Büchse bzw. Einsatzstück 19 ausgebildet, welches an seinem äußeren

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Endstück radial verlaufende Hüten 20 aufweist. Ein in der zylindrischen Höhlung 14 geführtes und in axialer Richtung verschieblich.es Äbsperrventilglied 21 ist normalerweise mittels einer schwachen Feder 22 in Anlage am äußeren Endstück der Büchse bzw. des EinsatzStückes 19 gehalten, wobei an einem Ende des Ventilgliedes vorgesehene, sich gegenüberliegende Flachstücke 23 mit den Hüten 20 zusammenwirken und einen freien Durchfluß des Druckmittels durch die Öffnung 13 und am Ventilglied 21 vorbei zulassen. Das Ventilglied 21 besitzt ein kegelförmig ausgebildetes äußeres Endstück 24, welches mit einem im äußeren Endbereich der _:g zylindrischen Höhlung 14 ausgebildeten Ventilsitz zusammenwirkt, ?/elcher die Verbindung zum Durchlaß 14a herstellt.

Das Stirnwandteil 5 weist eine zweite Öffnung 26 auf, welche das Innere des Zylinders 1 mit einem einstellbaren Nadelventil 27 verbindet, an welches sich der Durchgang 15 anschließt.

Eine dritte, im Stirnwandteil 5 geformte Öffnung 28 führt aus dem Innern des Zylinders 1 zu einem als Entlastungsventil wirkenden und mittels einer Feder 30 vorbelasteten Kugelventil 29, welchem ein Ventilsitz 31 zugeordnet ist, welcher wie die Öffnung 28 in einer Büchse bzw. einem ^

Einsatzstück 32 ausgebildet ist, das seinerseit in_v eine Höhlung im Stirnwandteil 5 eingeschraubt ist. Die Härte der Feder 30 ist so gewählt, daß das Entlastungsventil nur bei einem Druck öffnet, der wesentlich höher ist als der normalerweise im Zylinder 1 herrschende Druck.

Der Hydraulik- bzw. Druckmittelspeicher 18 besitzt einen Zylinder 33> in welchem mittels eines durch eine Feder 35 bey/egbaren Kolbens 34 ein vorbestimmter Druckmitteldruck

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aufr echt erhalt en wird. Eine vom Kolben 34 ausgehende Stange 36 durchsetzt den' Zylinder 33 und dient als Sichtanzeiger ζτίΓίΐ Anzeigen der im Zylinder befindlichen Druckmittelmenge. Zum nachfüllen des Zylinders bei Bedarf dient ein Füllventil 37.

Es sei nun die Arbeitsweise des hydraulischen Dämpferα beschrieben.

Der Arbeitskolben 7 ist mit einer bestimmten, vorgewählten Hubgeschwindigkeit in beiden Richtungen beweglich, überschreitet die Hubgeschwindigkeit dieson vorbestimmten V,^rert, so erzeugt der am Ventilglied 21 vorbeifließende Druckmittelstrom an diesem Ventilglied einen Differentialdrucl:, welcher ausreicht, die entgegengesetzt wirkende Kraft der Feder 22 zu überwinden und das Ventil zu schließen. Im geschlossenen ZListand ist das kegelförmige Endstück 24 des Ventilgliedes 21 in den Ventilsitz hineingeschoben. Dan Absperrventil verharrt in geschlossener Stellung, während auf dio Kolbenstange eine Kraft in derselben Richtung wirkt wie die- Kraft, die anfänglich das Ventil geschlossen hat.

Das Entlastungsventil 29 begrenzt den hochstzulässigen Druck, der sich in einem Endraum des Zylinders 1 aufbauen kann. Es ist häufig zweckmäßig, einen in Bereich des hochstzulässigen Entlastungsdruckes liegenden Druck nicht unbegrenz lange im Zylinder aufrechtzuerhalten. Das nadelventil 27 kann daher so eingestellt sein, daß eine geringe Leckströmung aus dem Zylinder zura Druckmittolspoicher 18 stattfindet. Die Leckströmung ist mengenmäßig mitteln diones Ventils veränderbar Lind kam auch vollständig unterbunden werden.

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Zum. Ausgleich von durch- Temperaturschwankungen verursachten Ausdehnungen und Zusammenziehungeii sowie "von Leckwirkungen halt der Drucknittelspeicher 18 im Dämpfer einen konstanten Druck aufrecht. Da die Kolbenstange 9 an beiden Enden des Zylinders 1 herausragt, wird die Gesamtmenge des im Zylinder und im Druckmittelspeicher befindlichen Druckmittels 'durch Bewegungen des Arbeitskolbens 7 in axialer Richtung nicht beeinflußt.

Da das Absperrventil 21 an dem Ende des Zylinders 1, in dessen Richtung sich d=r Arbeitskolben 7 bewegt, bei einer plötzlichen Beschleunigung der Kolbenhubgeschwindigkeit automatisch schließt, wird weder auf den Druckmittelspeicher noch auf eine dem Absperrventil nachgeschaltete Rohrleitung irgendeine Stoßbelastung übertragen. Der Druckmittelspeicher eines Dämpfers kann daher in jeder zweckmäßig erscheinenden Stellung angeordnet sein und muß nicht notwendigerweise in unmittelbarer ITa chb ar schaft des Dämpfers liegen. So kann beispielsweise ein einzelner Druckmittelspeicher gleichzeitig mehrere Dämpfer versorgen.

Auch ist die Verwendung eines Vorratsbehälters mit PaIlspeisung möglich, sie setzt jedoch stets die Anordnung des Behälters oberhalb des Zylinders voraus. Vorzugsweise ist ein unter Druck stehender Vorratsbehälter gewählt, "

wobei die aus dem Zylinder und dem Behälter gebildete vollkommen geschlossene Einheit nach Bedarf mit beliebigem Gefälle angeordnet sein kann. Es kann zweckmäßig sein, die Dichtungen unter leichtem Druck zu halten. Die Beibehaltung des Druckes' im Vorratsbehälter kann auf pneumatische ^T,Veise gewährleistet sein.

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Patentansprüche

Hydraulischer Puffer zum Abbremsen der Bewegung eines Körpers, beispielsweise eines hängend angeordneten Rohres, mit einem Hydraulikzylinder, in dem ein Arbeitskolben geführt ist und die beiderseits des Arbeitskolbens m gelegenen Zylinderkammern mit einem Vorratsbehälter durch ein in Ruhestellung geöffnetes, federbelastetes Absperrventil verbunden sind, das bei Überschreiten einer vorbestimmten Kolbenhubgeschwindigkeit selbsttätig schließt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (7) mit einer Kolbenstange (9) fest verbunden ist, die durch Dichtungen (12) an den beiden voneinander abgewandten Stirnwänden (4, 5) des Zylinders (1) hindurchgeführt ist und daß in beiden Stirnwänden (4, 5) des Zylinders (1) Absperrventile angeordnet sind.
2. Puffer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Stirnwand (4, 5) des^ιZylinders (1) ein an

W den Vorratsbehälter (18) angeschlossenes Entlastungsventil (29) vorgesehen ist, dessen öffnungsdruck größer ist als der normalerweise im Zylinder (1) herrschende Druck.
3. Puffer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zylinderkammem durch je eine das zugehörige Absperrventil (21) umgehende Leitung, die eine Drosselstelle (Nadelventil 27) enthält, mit dem Vorratsbehälter (18) verbunden sind.

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4. Puffer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Umgehungsleitung ein einstellbares Nadelventil (27) enthält, das in die zugehörige Stirnwand (4, 5) des Zylinders (1) eingebaut ist.
5. Puffer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (1) eine Hülse (2) aufweist, die zwischen zwei je eine Stirnwand bildenden Kopfstücken (4, 5) eingespannt ist, von denen jedes einen das zugehörige Absperrventil (21) enthaltenden Durchlaß (14 bzw, 14a) aufweist.
6. Puffer nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß jedes Absperrventil (21) ein Ventilglied aufweist, das in Ruhestellung von einer Feder (22) in Anlage an einem Nippel oder einer Büchse (19) gehalten ist, der bzw. die am zylinderseitigen Ende des Durchlasses (14) angeordnet ist und eine Form (20) aufweist, die in Verbindung mit einer entsprechenden Form (23) des Ventilgliedes in dessen Ruhestellung einen ungehinderten Durchfluß von Druckmittel ermöglicht.
7o Puffer nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß der Durchlaß (14a) in jedem Kopfstück (4,5) an einen mit dem Vorratsbehälter verbundenen Durchgang (15) eines am Kopfstück befestigten Aufsatzstückes (16) angeschlossen ist.
8. Puffer nach Anspruch 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsventile (29) jeweils zwischen dem Zylinder (1) und dem Durchgang (15) des Aufsatz stückes (16) angeordnet sind.

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1o .
9. Puffeijnach Anspruch 3 und 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgehungsleitungen jeweils zwischen dem Zylinder (1) und dem Durchgang (15) des Aufsatzstückes (16) angeordnet sind_o
10. Puffer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter (18) unter Druck steht und mit dem Zylinder (1) eine nach außen abgeschlossene Einheit bildet.
11. Puffer nach Anspruch 5 ₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstangendichtungen (12) zwischen den Stirnwänden bzw. Kopfstücken (4,5) und an diesen befestigten, als Abdeckkappe (10) bzw. als hohles axiales Verlängerungsstück (11) ausgebildeten Endstücken angeordnet sind.

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