DE2252559C3 - Mechanischer Stoß- und Schwingungsdämpfer, insbesondere für Rohrleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem mechanischen Stoß- und Schwingungsdämpfer der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen und durch die FR-PS 85 140 bekanntgewordenen Art.

Die bekannte Konstruktion weist eine Gewindespindel auf, die fest in eine Hülse eingeschraubt ist und an ihrem Ende mit der Hülse verschweißt ist. Sie läßt sich daher zusammen mit der Hülse durch die eine Gehäusestirnwand unter Lasteinwirkung hindurchbewegen, wobei ihr oberes Ende in den Boden eines fliegend gelagerten Rohres geführt ist. Auf diesem Rohr sitzt ein Widerlagerring für ein Tellerfederpaket dessen unterste Tellerfeder auf einem Flanschstück ruht, das zusammen mit der Spindelhülse durch die öffnung der unteren Gehäusestirnseite durchschiebbar ist, wenn auf den Stoßdämpfer Kräfte einwirken, durch die das Tellerfederpaket zusammengeschoben wird. Übersteigen diese Kräfte ein gewisses Maß, das durch die Federkonstante der einzelnen Tellerfedern festgelegt ist, dann bewegt sich das ganze Federpaket zusammen mit dem Widerlager und dem letzteres aufnehmenden Rohr in Richtung auf die andere Gehäusestirnseite, an deren Innenfläche dann das Rohr zur Anlage kommt. Diese Konstruktion hat den Nachteil, daß sie der Bewegung einer an ihr befestigten Rohrleitung unter Einwirkung von Stoß- bzw. Schwingungskräfter. nur die Kraft entgegensetzen kann, die durch das Zusammenpressen des Tellerfederpakets entsteht Dies bedeutet, daß das Federpaket verhältnismäßig weich ausgelegt werden muß, wenn verlangt wird, daß der Stoßdämpfer auch bei geringen Bewegungen der an ihm befestigten Rohrleitung die wirkenden Kräfte federnd abfängt. Andererseits ist diese Charakteristik des Federpakets bei Stoßbeanspruchung der Rohrleitung weniger geeignet, da dann die Feder sofort durchschlägt was

ίο bedeutet, daß das Rohrstück an der Innenfläche der Gehäusestirnwand zur Anlage kommt Eine härtere Auslegung des Tellerfederpakets hätte andererseits die nachteilige Wirkung, daß die normale Bewegung der Rohrleitung, wie sie unter Wärmespannungen stattfindet von dem Stoßdämpfer nicht in dem gewünschten Maße aufgenommen wird, so daß zu den Wärmespannungen auch noch unerwünschte mechanische Spannungen im Rohrleitungsmaterial treten.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, mechanische Stoß- und Schwingungsdämpfer der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen und durch die FR-PS 12 85 140 bekanntgewordenen Art insoweit zu verbessern, daß bei Beibehaltung geringer Wartungsnotwendigkeit und einer günstigen Einsatzmöglichkeit auch an unzugänglichen Stellen unter Beibehaltung einer weichen Stoß- und Schwingungsdämpfung vor allem noch zusätzlich eine harte Stoßdämpfung erreicht ist, bei der auch noch eine automatische Einstellung des effektiven Dämpfungsweges zusätzlich ermöglicht ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Gestaltungsmerkmale vorgesehen, wobei noch im Anspruch 2 für diese Aufgabenlösung eine vorteilhafte und förderliche Weiterbildung beansprucht ist.

Es ist zwar z. B. durch die US-PS 24 71 857 eine harte Stoßdämpfung über einen Spindeltrieb mit Abstützung über Lager bekanntgeworden, jedoch sind die sonstigen technischen Verhältnisse bei diesem Stand der Technik ganz anders gelagert als bei der Erfindung.

Die erfindungsgemäße Konstruktion des Stoß- und Schwingungsdämpfers hat neben der kombinierten Wirkung eines weichen Federungssystems mit einem harten Federungssystem die Eigenschaft, daß sie sich automatisch verstellt, und zwar in Abhängigkeit von den relativ langsame Längenänderungen bewirkenden Dehnungen und Kontraktionen eines an ihm angehängten Rohres. Dabei verwandelt sich der Dämpfer dann, wenn die von ihm getragene Rohrleitung Schwingungen oder Stoßbelastungen ausgesetzt wird, sofort in einen starren Träger, und zwar bedingt durch eine rasche Axialbewegung der Gewindespindel nach rechts oder links, wodurch der Mutternkörper entgegen der von den Tellerfedern ausgehenden Vorspannung mitgenommen wird. Dadurch kommt einer der beiden Flansche mit dem zugehörigen Anschlag in Berührung, um den Mutternkörper gegen weitere Bewegung zu arretieren und den Dämpfer dann wie eine harte Feder oder starre Tragkonstruktion wirken zu lassen. Sobald die Stoßbelastung aufhört, bringen die Tellerfedern die vorher bewegten Teile in ihre normale Ausgangsstellung zurück. Von besonderer Bedeutung ist die Tatsache, daß die Doppelfunktion des Stoß- und Schwingungsdämpfers, die dadurch zum Ausdruck kommt, daß der zurückgelegte Federweg beim weichen Federn und

⁶S beim harten Federn durch den sich selbst einstellenden Abstand der Flansche von den Anschlägen begrenzt wird, dazu führt, daß die Strecke der freien Bewegung des Mutternkörpers nach rechts oder links durch die

Abstände der Flansche von den Anschlägen genau auf die Erfordernisse eingestellt werden kann, die unter beachtung von Sicherheitsvorschriften bei der maximal möglichen Dehnung von Rohrleitungen e^:ngehalten werden müssen. Dabei spielen die Federelemente insofern eine wichtige Rolle, als sie den ."Jutternkörper in der zentralen Lage halten, wenn auf das aufgehängte Rohr keine Stoßbelastung einwirkt.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführangsbe.-spiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

F i g. 1 eine Seitenansicht eines Stoß- und Schwingungsdämpfers, teilweise im Längsschnitt,

F i g. 2 eine Seitenansicht des linken Teils des um 90° gedrehten Stoß- und Schwingungsdämpfers nach F i g. 1 in etwas kleinerem Maßstab,

F i g. 3 einen Querschnitt nach der Linie 3-3 in F i g. 1 in kleinerem Maßstab,

F i g. 4 einen Querschnitt nach der Linie 4-4 in F i g. 1 in kleinerem Maßstab,

Fig.5 eine Seitenansicht, teilweise im Längsschnitt, eines weiteren Stoß- und Schwingungsdämpfers,

F i g. 6 eine Seitenansicht des linken Teils des um 90° gedrehten Stoß- und Schwingungsdämpfers nach Fig. 5,

F i g. 7 einen Querschnitt nach der Linie 7-7 in F i g. 5.

Der in Fig. 1 dargestellte Stoß- und Schwingungsdämpfer besteht aus einem Gehäuse H-i, einer Gewindespindel 5-1, einen Mutterkörper N-i und einer Federung D-I.

Das Gehäuse H-X setzt sich aus einem Grundkörpe.· 10 und einer Deckeleinheit 11 zusammen. Der Grundkörper 10 besteht aus einem zylindrischen Mantel 12, der an einem Ende mit Außengewinde 13 versehen ist, und aus einem bodenseitigen Gehäuseanschlag 14, der am anderen Ende des Mantels 12 bei 15 angeschweißt ist. Der Anschlag 14 hat eine mittlere öffnung 16. Ein kreisförmiger Lagerring 17 ist in einiger Entfernung parallel zum Anschlag 14 vorgesehen und am Mantel 12 bei 18 angeschweißt. Der Lagerring 17 ist mit einer mittleren öffnung 19 versehen. Der Teil zwischen dem Anschlag 14 und dem Lagerring 17 des Inneren des Grundkörpers 10 bildet eine Kammer 20.

Die Deckeleinheit 11 besteht aus einem längeren Rohrstück 21 mit Abschlußwand 22, einer Ringscheibe 23 und einem verhältnismäßig kurzem Rohrstück 24, das zum Aufschrauben auf das Außengewinde 13 des Mantels 12 an seinem freien Ende mit Innengewinde versehen ist. Die genannten Teile der Deckeleinheit 11 sind wie dargestellt angeordnet und bei 25, 26 und 27 miteinander verschweißt, um einen stabilen, einheitlichen Aufbau zu erhalten. An der Abschlußwand 22 ist eine öse 28 angeschweißt, deren öffnung 29 zum Anschluß an einen stationären Träger oder an eine Rohrleitung dient.

Die Gewindespindel S-! und der Mutterkörper N-i sind Einzelteile eines Mechanismus 30, der dazu dient, bei den normalen Betriebsbedingungen des Stoß- und Schwingungsdämpfers die geradlinige Bewegung der Gewindespindel 5-1 in eine Drehbewegung des Mutterkörpers N-i zu überführen und den Stoß- und Schwingungsdämpfer in eine starre Aufhängung bzw. Stütze umzuwandeln, beispielsweise wenn die Rohrleitung Stoßbelastungen unterliegt. Der Mechanismu.'. 30 ist eine Kugel-Schrauben-Mutter-Anordnung mit geringer Reibung.

Die Gewindespindel 5-1 erstreckt sich durch die öffnuneen 16 und 19 des Grundkömers 10. Ihr inneres Ende befindet sich im Rohrstück 21 der Deckeleinheit 11. Ein Ring 31 mit Innengewinde ist auf dieses innere Ende der Gewindespindel 5-1 aufgeschraubt und bei 32 festgeschweißt. Auf dem äußeren Ende der Gewindespindel 5-1 ist eine Hülse 33 befestigt, die mit einem stationären Träger oder mit einer Rohrleitung verbunden werden kann. Bevorzugt wird bei der praktischen Anwendung die Verbindung der Hülse 33 mit einem stationären Träger und die Verbindung der öse 28 mil

ίο einer Rohrleitung. Als Alternative können gegebenenfalls die Hülse 33 mit der Rohrleitung und die öse 28 mit dem stationären Träger verbunden werden.

Eine Vorrichtung 34 zur Anzeige der Bewegung bzw. des Zustandes des Stoß- und Schwingungsdämpfers, die neben der Hülse 33 vorgesehen ist (F i g. 2) besteht aus einem Ring 35, durch den sich das äußere Ende der Gewindespindel 5-1 erstreckt, und einem Arm 36, der über dem Mantel 12 des Grundkörpers 10 und parallel zur Achse der Gewindespindel 5-1 verläuft Ein Zeiger 37 ist am freien Ende des Arms 36 befestigt und wirkt mit einer Skala 40 auf einer Platte 41 zusammen, um die axiale Lage der Gewindespindel 5-1 gegenüber dem Gehäuse Hi anzuzeigen. Eine Feststellschraube 38 ist in eine Gewindebohrung des Zeigers 37 eingeschraubt und ragt in den Mantel 12 hinein. Bei Inbetriebnahme des Stoß- und Schwingungsdämpfers wird die Feststellschraube 38 aus dem Gehäuse H-i entfernt.

Zwischen dem Ring 35, der Vorrichtung 34 und dem Anschlag 14 des Gehäuses H-i ist koaxial zur Gewindespindel 5-1 liegend ein Balg 42 vorgesehen. Der Balg 42 ist am Anschlag 14 mittels Schrauben 43 und an der Gewindespindel 5-1 unmittelbar neben dem Ring 35 mittels eines geschlitzten Klemmrings 44 und einer Schraube 45 befestigt. Durch den Balg 42 werden das Gewinde der Gewindespindel 5-1 und die Teile innerhalb des Gehäuses H-1 gegen Eindringen von Staub und Schmutz, geschützt.

Der Mutterkörper Ml und die Gewindespindel S-I haben gegenläufige Gewinde. An einem Ende trägt der Mutterkörper N-i einen koaxial zu ihr angeordneten Flansch 46 und am anderen Ende eine ebenfalls koaxial zu ihr angeordnete Nabe 47, die einen Flansch 48 aufweist und an ihrem freien Ende mit Außengewinde versehen ist. Dit Nabe 47 trägt eine Ringplatte 50, die innen mit einem Paar einander gegenüberliegender Schlitze 51 versehen ist. Außerdem trägt die Buchse 47 ein Paar diametral gegenüberliegend angeordnete Stifte 52, die in je einen entsprechenden Schlitz 51 eingreifen, so daß eine Drehbewegung der Nabe 47 verhindert wird, jedoch eine Axialbewegung derselben gegenüber der Ringplatte 50 möglich ist. Der Stoß- und Schwingungsdämpfer ist ferner noch mit zwei Drucklagern 53 versehen, von denen das eine zwischen der Ringplatte 50 und dem Lagerring 17 und das andere zwischen der Ringplatte 50 und der Ringscheibe 23 der Deckeleinheit 11 angeordnet ist.

Die Federung D-X wird von der Ringplatte 50 und weiteren Teilen gebildet. Es sind dies ein Paar Druckfedern 54, die auf beiden Seiten der Ringplatte 50 angeordnet sind. Eine Ringmutter 55 ist auf das mit Gewinde versehene Ende der Nabe 47 aufgeschraubt. Aus Fi g. 1 ist ersichtlich, daß durch die Ringmutter 55, die auf die Druckfedern 54 ausgeübte Belastung einstellbar ist. Die Ringmutter 55 wird in der eingestellten Lage durch eine Madenschraube 56 gesichert.

Zur Beschreibung der Wirkungsweise des in F i g. 1 bis 4 dargestellten Stoß- und .Schwingungsdämpfers sei

zunächst angenommen, daß dieser mittels der Hülse 33 mit einem stationären Bauwerk und mittels der öse 28 mit einer Rohrleitung verbunden ist. Ferner sei angenommen, daß die Feststellschraube 38 aus dem Gehäuse H-X hinausgeschraubt ist und der Stoß- und Schwingungsdämpfer ausgedehnt worden ist, so daß der Zeiger 37 eine Stellung auf der Bewegungsbahn zwischen den Enden der Platte 41 anzeigt.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß der Stoß- und Schwingungsdämpfer eine normale Bewegung der Rohrleitung gegenüber dem stationären Träger zuläßt, jedoch als starre Abstützung dient bzw. wirkt, sobald die Rohrleitung einer plötzlichen Stoßkraft unterliegt. Wenn beispielsweise die Rohrleitung infolge der Temperaturbedingungen sich normalerweise nach rechts bewegt, ergibt sich durch die Anordnung der Teile, daß sich die effektive Länge des Stoß- und Schwingungsdämpfers entsprechend vergrößert. Bewegt sich die Rohrleitung infolge der Temperaturbedingungen normalerweise nach links, so vermindert sich die effektive Länge des Stoß- und Schwingungsdämpfers entsprechend. In jedem Fall bewegt sich die Gewindespindel axial, und der Mutterkörper NA verbleibt in der in F i g. 1 dargestellten axialen Stellung.

Wenn auf die Rohrleitung eine Stoßkraft od. dgl. einwirkt, verursacht die daraus resultierende axiale Bewegung der Gewindespindel S-I gegenüber dem Gehäuse HA eine entsprechende axiale Bewegung des Mutterkörpers NA, wodurch sich deren Flansch 46 gegen den Anschlag 14 oder der Flansch 48 gegen den Lagerring 17 legt, was von der Richtung der axialen Bewegung der Gewindespindel 5-1 abhängt. Dadurch wird der Stoß- und Schwingungsdämpfer in eine starre Aufhängung bzw. Abstützung überführt. Zugleich werden die Druckfedern 54 weiter zusammengedrückt und üben eine geringe Gegenkraft in entgegengesetzter Richtung zu der Stoßkraft aus, die auf den Stoß- und Schwingungsdämpfer einwirkt. Wenn die Stoßkraft nachläßt, drückt die Federung den Mutterkörper NA automatisch in die Entlastungsrichtung und ermöglicht, daß der Mutterkörper NA und die Federung D-I in ihre dargestellte normale Stellung innerhalb des Grundkörpers 10 zurückkehren.

Die in F i g. 5, 6 und 7 dargestellte Ausführungsform des Stoß- und Schwingungsdämpfers gleicht in vieler Hinsicht dem Stoß- und Schwingungsdämpfer nach F i g. 1 bis 4. Er besteht aus einem Gehäuse H-2, einer Gewindespindel 5-2, einem Mutterkörper N-2 und einer Federung D-Z Das Gehäuse H-2 setzt sich aus einem zylindrischen Mantel 60, einem Paar Stirnwänden 61,62 und einer zwischen diesen liegenden Anschlag 63 entsprechend dem Lagerring 17 in Fig. 1 zusammen. Die Teile 60,61,62 und 63 des Gehäuses H-2 sind bei 64, 65, 66 und 67 miteinander verschweißt, um einen stabilen einheitlichen Aufbau zu erhalten. Die Gewindespindel 5-2 gleicht der Gewindespindel 5-1 und arbeitet im wesentlichen in derselben Weise wie diese. Eine Schraube 70 in Form einer Scheibe ist am inneren Ende der Gewindespindel 5-2 auf diese aufgesetzt und außen mit einem viereckigen Gewinde bzw.Trapezgewinde 71 versehen. Die Schraube 70 ist an der Gewindespinde 5-2 mittels eines Mutterkörpers 72 befestigt und drehl sich zusammen mit der Gewindespindel 5-2.

Die Federung D-2 besteht aus einer Anzahl vor Teilen, die den Teilen der bereits beschriebener Federung D-I entsprechen. Es ist eine erste Platte 73 vorhanden, die der Ringplatte 50 gleicht und auf einei

ίο Seite mit einem Flansch 74 mit Ir nengewinde verseher ist. Eine zweite Platte 75 ist koa^al zu der ersten Platti 73 angeordnet und weist auf einer Seite einen Flansch 7< mit Innengewinde auf. Ein Zylindermantel 77 ist ai seinen beiden Enden mit Außengewinde versehen, um die Flansche 74 und 76 der beiden Platten 73 und 75 sin< auf dessen Enden aufgeschraubt. Der Zylindermantel T, ist ferner mit Innengewinde versehen, in das da: Außengewinde 71 der Schraube 70 eingreift. Die Plattei 73 und 75 und der Zylindermantel 77 bilden zusammei ein inneres Gehäuse H-3. Ein runder Zapfen 78 mit Kop 79 ragt durch die mittlere öffnung der Platte 7! hindurch und sitzt in einer öffnung der einen Stirnwan< 62 des Gehäuses H-2. Der Zapfen 78 ist an de Stirnwand 62 bei 80 angeschweißt. Ein Abstandsring 8 ist zwischen der Platte 75 und der Stirnwand 6: eingeschaltet.

Wie beim Stoß- und Schwingungsdämpfer nacl F i g. 1 bis 4 ermöglicht auch der Stoß- und Schwin gungsdämpfer nach Fig.5 bis 7 eine normali Bewegung der aufgehängten Einrichtung, beispielsweisi einer Rohrleitung, gegenüber einem stationären Träge bei Temperaturänderungen, jedoch wirkt der Stoß- um Schwingungsdämpfer in dem Fall, wo die Rohrleitun; einer plötzlichen Stoßkraft unterliegt, wie eine starn Aufhängung bzw. Abstützung. Dies ergibt sich aus eine Betrachtung der F i g. 5. Wie beim ersten Ausführungs beispiel wird die effektive Länge des Stoß- um Schwingungsdämpfers nach Fig.5 bis 7 vergrößer oder vermindert entsprechend der normalen Bewegunj der Rohrleitung und in Abhängigkeit von der Richtunj dieser Bewegung. Die Gewindespindel 5-2 bewegt siel in axialer Richtung und der Mutterkörper N-2 und da Gehäuse H-3 verbleiben in der in F i g. 5 gezeigte] axialen Lage.

Wenn auf die Rohrleitungen eine Stoßkraft od. dgl einwirkt, verursacht die resultierende axiale Bewegunj der Gewindespindel 5-2 gegenüber dem Gehäuse H< eine entsprechende axiale Bewegung des Mutterkör pers N-2 und des Gehäuses H-3, wodurch sich de Flansch 48 der Buchse 47 gegen die Trennwand 63 ode die Platte 75 des Gehäuses H-3 gegen den Kopf de Zapfens 78 legt, in Abhängigkeit von der Richtung de axialen Bewegung der Gewindespindel 5-2. Dadurcl wird der Stoß- und Schwingungsdämpfer in eine starn Aufhängung bzw. Abstützung überführt und dii Druckfedern 54 wirken in gleicher Weise wie dii Druckfedern nach F i g. 1.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Mechanischer Stoß- und Schwingungsdämpfer, insbesondere für Rohrleitungen, mit einem Gehäuse, dessen eine Stirnwand mit der Rohrleitung fest verbindbar ist, und durch dessen andere Stirnwand sich eine Gewindespindel nach außen erstreckt, deren außerhalb des Gehäuses liegendes Ende mit einem stationären Träger verbunden ist und deren innerhalb des Gehäuses befindlicher Spindelteil über Federelemente in axialer Richtung auf dem Gehäuse abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (H-i) eine Ringplatte (50) angeordnet ist, auf der ein mit der Gewindespindel (S-I) in Eingriff stehender Mutterkörper (N-t) durch zwei beiderseits der Ringplatte angeordnete Druckfedern (54) abgestützt ist und die ihrerseits über zwei Drucklager (53) mit einem mit der Gehäuseinnenwand fest verbundenen Lagerring (17) einerseits und einer die Gehäuseinnenwand abschließenden Ringscheibe (23) andererseits in stoßkraftübertragender Verbindung steht, wobei der Lagerring (17) als Anschlag für das eine Ende des Mutterkörpers (W-I), einem Flansch (48) dient, während dem anderen Ende des Mutterkörpers (W-I), einem Flansch (46), ein entgegengesetzter Gehäuseanschlag (14) gegenüberliegt, wobei im unbelasteten Zustand des Dämpfers beide Flanschen (46, 48) von den ihnen gegenüberliegenden Anschlägen (14, 17) mit Abstand getrennt sind, wobei ferner eine verlängerte Nabe (47) des Mutterkörpers (N-1) über einen fest verbundenen Stift (52) und einen Schlitz (51) an der Ringplatte (50) mit dieser drehfest, jedoch axial beweglich verbunden ist.

2. Stoß- und Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfedern in an sich bekannter Weise aus Tellerfedern (54) bestehen.