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Hydraulische Stoßbremse für die Halterung von Rohrleitungen u.dgl.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Stoßbremse für die
Halterung von Rohrleitungen u.dgl., insbesondere von unter Druck und Temperatur
stehende Medien führenden Rohren, Kesseln u.dgl.
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Rohrleitungen von Kesseln, die Druckmedien von mehr oder weniger hoher
Temperatur enthalten, führen durch die Wärmedehnung u.dgl. gewisse Eigenbewegungen
aus, die durch die Halterungen in entsprechender Weise aufgefangen werden. Es kommt
aber auch vor, daß in den Rohrleitungen durch das stehende Druckmedium auch sogenannte
Stege auftreten, durch die die Rohrleitungen und auch die Halterungen abartig beansprucht
werden. Damit gefährliche Schwingungen bei der Rohrleitung nicht eintreten, ist
es erforderlich, die Halterungen für die Rohrleitungen so zu gestalten, daß Schwingungen
in ihnen gebremst werden bzw. überhaupt nicht erst wirksam werden kennen. Hierzu
kennt man unter anderem die Verwendung von Stoßbremsen für die Halterung der Rohrleitungen
u.dgl.
Diese bestehen im allgemeinen aus einem Zylinder, dessen
Kolben mit der Rohrleitung u.dgl. verbunden ist, wobei die Zylinderräume vor und
hinter dem Kolben durch eine düsenartige Leitung in Verbindung stehen. Bei langsamer
Bewegung der Rohrleitung durch WUrmedehnung u.dgl-. gibt die aus der hydraulischen
Stoßbremse bestehende I#lterung entsprechend nach, wodurch eine gewisse Dämpfung
eintreten kann, so daß die Hydraulikflüssigkeit durch die düsenartige VerbindungsleS-tung
von dem Raum vor dem Kolben zu dem Raum hinter diesem gedrückt werden muß. Beim
Auftreten einer Schlagwirkung in der Rohrleitung und damit auch in der hydraulischen
Stoßbremse der Halterung wirkt die Stoßbremse wie starr da bei der pldtzlichen Stoßbewegung
des Kolbens die unter Druckstehende Hydraulikflüssigkeit praktisch sptrbar nicht
abfließen kann. Eine solche Schlagwirkung beansprucht die hydraulischen Stoßbremsen
in einem außerordentlichen Maß, insbesondere werden davon auch die Halteteile betroffen,
an denen die hydraulische Stoßbremse befestigt ist. Dies kann dazu führen, daß bei
außergewöhnlichen Schlägen die Halteteile für die Halterung zu Bruch gehen bzw.
sonst beeinträchtigt werden. Dadurch ist die Rohrleitung od.dgl.- in ihrer Halterung
und Lage nicht mehr gesichert. Es können Schwingungen auftreten, die gerade vermieden
werden sollen.
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Die aufzufangende und zu dämpfende Energie macht sich dann auf andere
Weise unangenehm bemerkbar.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Zylindergehäuse
ein weiterer Kolben vorgesehen ist, der auf der dem Zylinderkolben abgekehrten Seite
einen Zylinderraum begrenzt, in dem eine Dämpfungsreibungsfederung untergebracht
ist, die mit dem weiteren Kolben zusammenwirkt.
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Durch eine solche Ausbildung der hydraulischen Stoßbremse, bei der
ein Nachgeben langsamer Bewegung der Rohrleitung od.dgl. in beiden Richtungen möglich
ist, wird erreicht, daß bei Auftreten der Schlagwirkung in der Rohrleitung und damit
in der als Halterung dienenden hydraulischen Stoßbremse diese Schläge von der Stoßbremse
starr aufgefangen werden, um das Auftreten von Schwingungen zu verhindern. Zugleich
wird die aufgefangene Schlagkraft der Stoßbremse selbst durch Reibung aufgezehrt
und vernichtet. Dadurch wird weiterhin vermieden, daß ein Zurückfedern der starr
gewordenen Stoßbremse eintreten kann. Der größte Teil der Rückkräfte wird innerhalb
der Stoßbremse ebenfalls aufgefangen und in der Reibungsfederung vernichtet. Auf
diese Weise werden bei einer schlagenden Rohrleitung nicht nur die Rohrleitung selbst,
sondern auch die Stoßbremse und die die Stoßbremse haltenden Teile außerordentlich
geschont und es wird in der Stoßbremse echte Energie vernichtet, ohne daß Rückstellkräfte
wirksam werden. Dies ist insbesondere bei Reaktoren von Kernkraftwerken u.dgl. von
Wichtigkeit, wo es darauf ankommt, die herausgeführten Dampfleitungen od.dgl. auf
jeden #l dagegen zu schützen, daß bei Auftreten von hohen Schlägen in den betreffenden
Rohrleitunger die Betonwand des Reaktors mit erschüttert wird. Es ist ferner durch
die erfindungsgemäße Bauweise der hydraulischen Stoßbremse ermöglicht, die Stoßbremse
für sehr hohe Kraftbeanspruchungen geeignet zu machen. Zusätzliche Dämpfungsteile
außerhalb der Stoßbremse sind nicht erforderlich. Die Stoßbremse selbst bleibt hinsichtlich
der Abmessungen verhältnismäßig klein. Trotz der Eignung der Vorrichtung für die
Vernichtung der eingeleiteten Energie innerhalb des Gehäuses der Stoßbremse weist
diese eine im wesentlichen gedrungene Bauform auf, so daß die Stoßbremse gut, insbesondere
bei engen Raumverhältnissen eingesetzt werden kann.
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Als Dämpfungs-Reibungsfederung dienen vorteilhaft Tellerfederpakete
bzw. eine Wickelreibungsfederung. Diese Federart arbeitet im wesentlichen ohne Rtekkräfte.
Sie verzehrt ohne zusätzliche Einschaltung eines Dämpfungselementes einen großen
Teil der Rückkräfte. Die Reibungs-Federungseinheiten werden zweckmäßig doppelseitig
wirkend angeordnet, so daß die hydraulische Stoßbremse bei nach beiden Richtungen
wirkenden Schlägen die Vernichtung der eingeleiteten Schlagenergie ohne Zurückfederung
aufnehmen kann.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die hydraulische Stoßbremse
so ausgebildet, daß der weitere Kolben mit dem Zylindergehäuse fest verbunden ist.
An dem der Kolbenstange des Zylinderkolbens abgekehrten Ende des Gehäuses greift
ein Bolzen in den Zylinderraum der Reibungsfederung ein, der Widerlager trägt, zwischen
denen die Reibungsfederung eingeschlossen gehalten wird. Auf diese Weise ist das
beidseitig wirkende Auffangen der Stoßenergie unter geringem baulichen Einsatz erzielt.
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Vorteilhaft sind in der düsenartigen Verbindungsleitung einseitig
absperrende Ventile angeordnet. Die Ventilkörper dieser Ventile Sind zweckmäßig
als Flatterteile ausge bildet und stehen unter Federwirkung. Dadurch wird ein Klemmen
oder sonstiges Versagen der einseitig wirkenden Ventile von vornherein ausgeschlossen.
Die am Zylindergehäuse angesetzten Ventilgehäuse können von einem gemeinsamen Rohrmantel
umgeben sein. Dadurch erhält das Gehäuse der hydraulischen Stoßbremse eine zusätzliche
Festigkeit und die Stoßbremse ist transportsicherer.
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Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
nachstehend erläutert.
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Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der hydraulischen Stoßbremse gemäß
der Erfindung im Längsschnitt und zum Teil in Ansicht schematisch.
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Fig. 2 stellt ein an das Zylindergehäuse angesetztes Ventil im Schnitt
und im größeren Maßstab dar.
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Fig. 3 veranschaulicht ein Anwendungsbeispiel der hydraulischen Stoßbremse
gemäß der Erfindung bei der Halterung einer Rohrleitung.
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Die# hydraulische Stoßbremse 1 für Rohrleitungen u.dgl.
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weist ein zylindrisches Gehäuse 2 auf, in dem ein Kolben 3 mit einer
Kolbenstange 4 hin- und hergleitend angeordnet ist. Der Kolben 3 ist durch Kolbenringe
5 und die Kolbenstange 4 durch Dichtringe 6 gegenüber dem Gehäuse -2 bzw. dem fest
mit dem Gehäuse 2 verbundenen Endteil 2a abgedichtet. Das freie Ende der Kolbenstange
4 ist mit einer Lasche 7 versehen, die ein Auge 8 aufweist, durch das eine Bolzenbefestigung
mit der Halterung 9 für die Rohrleitung 10 gesteckt werden kann. Die Zylinderräume
11 und 12 vor und hinter dem Kolben 3 sind durch eine Umführungsleitung 13 miteinander
verbunden. Hierzu führen Bohrungen 14 und 15 zu den- in dem Gehäuse 2 einseitig
wirkenden Abschlußventilen 16, die außen an dem Zylindergehäuse 2 befestigt sind.
In Ventilgehäusen 16 sind Ventilkörper 17 vorgesehen, die als Flatterkörper mit
Spiel in dem Ventilgehäuse 16 angeordnet sind. Der Ventilkörper 17 arbeitet mit
einem Ventilsitz 18 zusammen, von dem die Verbindungsleitung 13 abgeht. Die losen
Ventilkörper 17 stehen unter der Wirkung einer Abhebefeder 19. Der Ventilkörper
17 ist ferner mit einer Bohrung 20 versehen. Zum Schutz der von dem Gehäuse 2 abstehenden
Ventile 16 sind diese von einem gemeinsamen
Rohrmantel 21 umgeben,
der mit den Ventilgehäusen 16 fest verbunden sein kann.
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In dem zylindrischen Gehäuse 2 ist ferner ein weiterer Kolben 22 vorgesehen,
der als Widerlager für eine in dem Gehäuse 2 untergebrachte Dämpfungs-Reibungsfederung
23 dient. Das andere Widerlager 24 ist am-freien Ende des Zylindergehäuses 2 vorgesehen
und an diesem befestigt Das zylindrische Gehäuse 2 greift in einen Bolzen 25 ein,
der mit einem abgesetzten Bolzenteil 25a versehen ist, auf dem die Druckstücke 26
und 27 gelagert sind. Diese Druckstücke liegen an Anschlägen der Teile 24 und 22
an.
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Das Ende des abgesetzten Bolzenteils 25a weist ein an diesem Bolzenteil
befestigtes weiteres Anschlagstücke 28 auf. Der weitere Kolben 22 ist vorteilhaft
mit dem Zylindergehäuse 2 fest verbunden. Mit dem freien Ende des Bolzens 25 ist
eine Lasche 29 starr verbunden, die ein Auge 30 aufweist, wob#ei ein durch das Auge
30 gesteckter Bolzen zur Verbindung mit einem ortsfesten Halteteil dient.
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Bei langsamer Bewegung des Kolbens 3 in dem Gehäuse 2 durch eine Wärmedehnung
oder eine Zusammenziehung der Rohrleitung, die mit dem Kolben 3 in Verbindung steht,
kann der Kolben 3 in dem Z, linder 2 hin- und hergleiten. Die hydraulische Flüssigkeit
wird dabei von den Zylinderräumen 11 und 12 durch die Bohrungen 14 und 15 durch
die Ventile 16 und die Verbindungsleitung 13 in der einen oder der anderen Richtung
gedrückt, ohne daß die Ventilkörper 17 ansprechen. Wenn ein von der Rohrleitung
ausgelöster harter Schlag auf den Kolben 3 wirkt, hat dies zur Veranlassung, daß
die Ventile 16 des Zylinderraumes 11 oder 12 ansprechen und den Durchgang zur Verbindungsleitung
13 schließen. Wenn der harte Schlag sich auf die Hydraulikflüssigkeit des Zylinderraumes
11 auswirkt,
wird auf den weiteren Kolben 22 ein Druck ausgeübt,
der sich auf die Dämpfungs-Reibungsfederung 23 fortsetzt.
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Denn der Bolzen 25, der mit der ortsfesten Halterung verbunden ist,
wirkt mit der Ringfläche 25b über das Druckstück 26 in der entgegengesetzten Richtung
gegen die Dämpfungs-Reibungsfederung 23. Bei dem dargestellten Beispiel besteht
diese Federung aus Tellerfedern, wobei die Tellerfederpakete doppelseitig wirkend
angeordnet sind. Die Tellerfedern verzehren ohne zusätzliche Einschaltung eines
sonstigen Dämpfungselementes einen großen Teil der Druckkräfte und vernichten damit
die in die Federung hereingetragene Energie. Statt Tellerfedern können auch Wickelreibungsfedern
verwendet werden, die dieselbe Funktion wie die Tellerfedern ausüben. Durch die
Befestigung des weiteren Kolbens 22 mit dem Zylinderg#ehäuse 2 kann sich dieses
in beiden Achsrichtungen über den Bolzen 25, 25a verschieben, wobei die Dämpfungs-Reibungsfederung
23 in gleicher Weise beaufschlagt wird. Dies rührt daher, daß das Anschlagstück
28 fest mit dem Bolzen 25, 25a verbunden ist. Der beschriebene hydraulische Stoßdämpfer
kann sehr große Kräfte in sich aufnehmen und verzehren, gleichgültig von welcher
Richtung die harten Schläge in die hydraulische Stoßbremse hineingebracht werden.
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Bei dem Anwendungsbeispiel der Fig. 3 ist mit 31 eine ortsfeste Wand
bezeichnet, z.B. eine Betonwand, die einen Reaktor umschließt. Mit der Betonwand
31 ist ein Rahmengestell 32 fest verbunden, das als viereckiger Rahmen ausgebildet
ist. Durch das Rahmengestell 32 verläuft die Rohrleitung 10, die von einer ringförmigen
Halterung 9 umgeben ist. Mit dieser Halterung 9 sind die hydraulischen Stoßdämpfer
1 verbunden. Das andere Ende des hydraulischen
Stoßdämpfers 1 ist
über die Lasche 29 mit den durch das Auge 30 greifenden Bolzen mit dem Ausleger
33 fest verbunden, der seinerseits in starrer Verbindung mit dem Rahmengestell 32
steht. Durch die beiderseitige Wirksamkeit des hydraulischen Stoßdämpfers 1 ist
es ausreichend, die Rohrleitung im Rahmengestell 32 durch zwei im rechten Winkel
zueinander stehende hydraulische Stoßbremsen zu sichern, da die Stoßdämpfer spwohl
auf Druck als auch auf Zug in gleicher Weise arbeiten. Durch die Vernichtung der
Schlagenergie innerhalb der Stoßbremsen ohne AuStreten einer Rückkraft wird sowohl
das Rahmengestell 32 als auch die Betonwand 31, die bei solchen Fällen keine Risse
erleiden darf, vollständig geschützt und geschont.