DE2645579A1

DE2645579A1 - Vorrichtung zur freigabe und sperrung oder bremsung der relativbewegung zweier teile

Info

Publication number: DE2645579A1
Application number: DE19762645579
Authority: DE
Inventors: Roger Patrice Pelat; Gildas Le Pierres
Original assignee: INT VIBRATION ENGINEERING BOUT; INTERNATIONAL VIBRATION ENGINEERING
Current assignee: Vibrachoc SAS
Priority date: 1975-10-08
Filing date: 1976-10-08
Publication date: 1977-04-14
Also published as: JPS5289771A; DE2660241C2; BR7606774A; DE2645579B2; CA1059492A; GB1568677A; DE2645579C3; DE7631588U1; US4094387A

Description

Patentanwälte D i ρ ·.-1P g. C u rt Wa 11 a c h Dip:.-!ng. \3unther Koch Dipl.-Phys. Dr.Xjnp HmIp^ch Dipl.-Ing.

D -8000 München 2 ■ Kaufingerstraße 8 ■ Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 8. Oktober I976

Unser Zeichen: I5 667 - Fk/Ne

Societe ä Responsabilite Limitee dite: INTERNATIONAL VIBRATION ENGINEERING

Boutigny-sur-Essone / Frankreich

Vorrichtung zur Freigabe und Sperrung oder Bremsung der Relativbewegung zweier Teile

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Freigabe und Sperrung oder Bremsung der Relativbewegung zweiter Teile in Abhängigkeit von der Größe der diese Bewegung hervorrufenden Störkraft, d.h. auf eine Vorrichtung, die eine Relativbewegung der beiden Teile ermöglicht, wenn die Relativbeschleunigung bei dieser Bewegung unter einem bestimmten vorgegebenen Wert bleibt, während sie sperrt und jede Relativbewegung verhindert wenn die Beschleunigung größer als der vorgegebene Wert wird.

Derartige Vorrichtungen können insbesondere zur Halterung von Rohrsystemen in Kernkraftwerken brauchbar sein, wobei sie eine langsame Bewegung des Rohrsystems gegenüber dem Gebäude beispielsweise unter der Wirkung von Wärmeausdehnungen ermöglichen, jedoch jede Relativbewegung im Fall von stärkeren Beschleunigungen beispielsweise auf Grund von Erdbeben verhindern.

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Derartige Vorrichtungen sind bereits in hydraulischer Ausführung bekannt und sie umfassen im wesentlichen einen Zylinder, dessen Kammern mit einem Vorratsbehälter über ein Ventil in Verbindung stehen, das sich für einen bestimmten Druck schließt und auf diese Weise die Relativbewegung von einer bestimmten erforderlichen Geschwindigkeit ab sperrt. Diese Systeme weisen langfristig eine schlechte Betriebssicherheit auf Grund von Abdichtungsproblemen auf und sie weisen eine gewisse Temperaturempfindlichkeit auf Grund der die Abdichtungen bildenden Materialien sowie der Hydraulikflüssigkeit auf.

Es sind weiterhin mechanische Stoßfänger bekannt, die eine starr von einem der beiden Teile getragene Mutter und eine die Mutter durchlaufende Schraube einschließen, die von dem anderen Teil getragen ist, wobei die Bewegung des einen Teils gegenüber dem anderen die Drehung der Schraube in der Mutter hervorruft. E ine Schraubenfeder ist um eine feste Reiboberfläche aufgewickelt, und zwar normalerweise mit einer gewissen Entfernung von dieser festen Oberfläche, und das eine Ende dieser Spiralfeder ist mit einem mit der Schraube verbundenen sich drehenden Teil verbunden während das andere Ende mit einer frei befestigten Trägheitsmasse verbunden ist. Bei einer schnellen Bewegung versucht die Schraube sich schnell in/der Mutter zu drehen, so daß sich eine Winke!verstellung sehr schnell zwischen der Schraube und der Trägheitsmasse ergibt, so daß die Feder gedehnt wird undjeine Verringerung des Durchmessers der Windungen auftritt, die auf der Reiboberfläche in Eingriff kommen und damit jede weitere Drehbewegung der Schraube verhindern, die dann gesperrt ist. Bei einer langsamen Bewegung kann die Drehung der Schraube über die Feder übertragen werden und es ergibt sich nur eine geringe WinkelverSetzung, die nicht zur Erzielung einer Sperrung ausreicht.

Derartige Vorrichtungen weisen jedoch mehrere Nachteile auf. Insbesondere sind die zulässigen Sperrkräfte gering weil sie von einer Feder aufgenommen werden müssen, deren Steifigkeit

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nicht übermäßig vergrößert werden kann, ohne daß die Trägheitsmasse über annehmbare Maße hinaus vergrößert wird. Weiterhin entsperrt sich diese Vorrichtung, sobald der Wert der Beschleunigung unter einen bestimmten Schwellwert absinkt und im Fall von Störungen ergibt sich daher keine quasi starre Verbindung zwischen den beiden Teilen, die gehalten werden sollen. Weiterhin ist diese Vorrichtung einer sehr schnellen Abnutzung unterworfen.

Weiterhin erfolgt, wenn der zum Hervorrufen einer Sperrung der Vorrichtung vorgesehene Beschleunigungswert gegeben ist, die Sperrung erst nach einer relativ großen Bewegung der Stange, was sich auf Grund des Spiels zwischen der Feder und der Bremsoberfläche ergibt und dieses Merkmal stellt insbesondere dann einen sehr wesentlichen Nachteil dar, wenn eine fast sofortige Sperrung gewünscht ist.

Es ist weiterhin eine Vorrichtung dieser Art bekannt, bei der die auf die Schraube aufgeschraubte Mutter sich in Richtung a uf zwei Sperroberflächen bewegen kann, die auf beiden Seiten der Mutter vorgesehen sind, wobei die Mutter normalerweise in einer Mittelstellung zwischen den Sperroberflächen mit Hilfe von zwei gegeneinander wirkenden Federn gehalten wird, die sich gegen einen drehbaren Ring abstützen. Diese Vorrichtung erfordert jedoch ein relativ großes Spiel zwischen der Mutter und dem Sperranschlag auf Grund der praktischen Unmöglichkeit, die Mutter genau zwischen zwei entgegenwirkenden kräftigen Federn zu zentrieren. Auch hier erfolgt die Sperrung erst nach einem nicht vernachlässigbaren Weg der Schraube. Weiterhin ist diese Vorrichtung kompliziert und sehr schwierig einzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mechanische Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die die vorstehend genannten NachteHe nicht aufweist und die bei einfachem und zuverlässigem Aufbau eine Sperrung oder eine Brem-

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sung ohne Gefahr einer ungewollten Entsperrung sicherstellt. Dabei soll die Ausgestaltung dieser Vorrichtung in Abhängigkeit von einem Sperr-Beschleunigungsschwellwert möglich sein, der in einem sehr großen Bereich liegen kann. Insbesondere soll auch die gewünschte Sperr- oder Bremskraft für einen Stoß mit vorgegebenem Wert unmittelbar oder fast unmittelbar nach einem sehr kurzen Weg erreicht werden. Weiterhin soll es bei der Vorrichtung möglich sein, daß die ausgeübte Sperr- oder Bremskraft umso größer ist, je größer die Störkraft wird, so daß die Vorrichtung bei sehr großen Kräften wirksam sein kann, die lediglich durch die mechanische Festigkeit der Vorrichtung selbst begrenzt sind. Andererseits soll es möglich sein, daß sich die ausgeübte Bremskraft vorzugsweise proportional anwachsend mit der Geschwindigkeit der Bewegung ändert, die durch die Störkraft hervorgerufen wird.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung einen Rahmen oder ein Gehäuse, der bzw. das mit einem der Teile verbunden ist, ein mit dem anderen Teil verbundenes Element, das durch das Gehäuse ohne eine Drehung gegenüber diesem Gehäuse gleiten kann, ein rotierendes Element, das durch die Bewegung des ersten Elementes derart in Drehung versetzbar ist, daß diese Bewegung ermöglicht wird und daß diese Bewegung gesperrt oder gebremst wird, wenn die Drehung verhindert oder gebremst wird, weil die Störkraft eine ausreichende Größe aufweist, und Einrichtungen zur Sperrung oder Bremsung des rotierenden Elementes nach e inem sehr kurzen Weg oder ohne Bewegung des verschiebbaren Elementes aufweist.

Unter einem geringen Weg soll ein Weg von beispielsweise in der Größenordnung von 0,1 bis 0,5 mm verstanden werden. Es ist daher verständlich, daß, sobald die Störung eine Größe, beispielsweise bezüglich der Geschwindigkeit oder der Beschleunigung derart aufweist, daß die Wirkung der Vorrichtung

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hervorgerufen werden soll, diese Vorrichtung praktisch momentan reagiert, ohne daß eine merkliche Bewegung des Elementes gegenüber dem Gehäuse möglich ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das rotierende Element normalerweise von Anschlagoberflächen, die beispielsweise an dem Gehäuse oder an einem anderen rotierenden Element vorgesehen sind, durch Federn oder elastische Einrichtungen entfernt gehalten, die jeweils einer Axialbewegung des rotierenden Elementes in einer Richtung entgegenwirken, wobei diese Federn vorgespannt und derart angeordnet sind, daß das wenn sich das rotierende Element gegen die Wirkung der einen Feder verschiebt, die andere Feder keine Wirkung mehr auf das rotierende Element ausübt.

In vorteilhafter Weise kann das erste Element eine Gewindestange sein, die mit einem der Teile verbunden ist, während das andere Element eine rotierende Mutter ist, durch die die Schraube hindurchläuft und die sich im Inneren des Gehäuses bei einer Bewegung der Gewindestange drehen kann.

Die Ganghöhe der Gewinde ist selbstverständlich ausreichend groß, damit eine Umwandlung der geradlinigen Bewegung in eine Drehbewegung möglich ist.

Bei dieser ersten vereinfachten Ausführungsform der Erfindung kann die Mutter durch einen einzigen Block mit ausreichender Trägheit gebildet sein. Die beiden Enden ruhen vorzugsweise über Rollenlager auf Federn, beispielsweise Tellerfedern, die sich ihrerseits an dem Gehäuse abstützen und diese Federn sind derart vorgespannt, daß eine bestimmte Axialkraft in Richtung der Gewindestange übertragen werden muß, um eine Bewegung der Mutter gegen die Wirkung dieser Federn hervorzurufen .

Es ist verständlich, daß bei einer derartigen Ausführungsform bei einer Axialbewegung der Gewindestange gegenüber dem

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Gehäuse mit einer niedrigen Geschwindigkeit die von der Gewindestange auf die Mutter übertragene Kraft nicht ausreicht, um die Kraft der betreffenden Federn zu überwinden, so daß die Mutter in Drehung versetzt wird und die Fortsetzung der Bewegung der Gewindestange ermöglicht. Wenn andererseits die Bewegung abrupt erfolgt, verhindert die Trägheit der Mutter einen Beginn der Drehung der Mutter bevor die Kraft der Federn durch die Axialbewegung der Mutter überwunden ist, die durch die Gewindestange angetrieben wird. Die Mutter kommt dann mit Ihrer Reiboberfläche gegen die Reiboberfläche oder den Anschlag des Gehäuses zum Anschlag und jede weitere Bewegung in dieser Richtung wird verhindert.

Wenn es erwünscht ist, mit Hilfe dieser vereinfachten Ausführungsform eine Sperrung für relativ geringe Beschleunigungen hervorzurufen, so kann es erforderlich sein, der Mutter eine sehr große Trägheit zu geben.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist daher die Mutter mit einer Trägheits-Reibeinrichtung versehen, die die Drehung der Mutter bremst und dadurch den axialen Antrieb der Mutter durch die Gewindestange sowie die Sperrung erleichtert. Diese Trägheits-Reibeinrichtung dient in gewisser Weise dazu, der Mutter eine scheinbar vergrößerte Trägheit zu geben.

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann eine Kupplung mit ausfahrbarem Ring verwendet werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der Mutter weiterhin eine Hilfsmutter zugeordnet werden, die ebenso wie die Mutter rotiert, jedoch mit einer Verstärkung der Bewegung, beispiels weise auf Grund von kleinen Satelliten-Ritzeln, die zwischen der Mutter und der Hilfsmutter derart in Eingriff stehen, daß eine schnellere Drehung der Hilfsmutter hervorgerufen wird.

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Diese Hilfsniutter kann vorteilhafterweise ihrerseits mit einer rotierenden Trägheitsmasse über eine Spiralfeder oder eine andere Kupplung, wie erwähnt, verbunden sein. Diese Vorrichtung ermöglicht noch schneller eine axiale Entfernung zwischen der Hilfsmutter und der Trägheitsmasse, wodurch die Bremsung der Drehung der Mutter und damit ihre Bewegung in Reibberührung mit dem Gehäuse schneller hervorgerufen wird.

Selbstverständlich können die Begriffe der Gewindestange und der Mutter umgekehrt werden, so daß die Vorrichtung beispielsweise eine nicht rotierende Mutter, die sich in dem Gehäuse verschiebt und eine rotierende Gewindestange aufweist, deren Masse eine ausreichende Trägheit aufweist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das rotierende Element mit zumindest einem zweiten rotierenden Hilfselement verbunden sein, dessen Trägheit vorzugsweise größer als die Trägheit des ersten rotierenden Elementes ist, wobei Einrichtungen vorgesehen sind, um die beiden Elemente voneinander zu trennen, wenn die Bewegung des sich verschiebenden oder glatten Elementes eine geringe Beschleunigung aufweist, während die beiden rotierenden Elemente miteinander verbunden werden, wenn die Bewegung eine größere Beschleunigung aufweist.

In diesem Fall ist es verständlich, daß durch geeignete Auswahl der rotierenden Massen anstelle einer eindeutigen und einfachen Blockierung des rotierenden Elementes bei Erreichen des Beschleunigungsschwellwertes eine Art von Bremsung hervorgerufen werden kann, die lediglich eine sehr langsame Portsetzung der Bewegung des gleitenden Elementes ermöglicht.

Gemäß einer speziellen Ausführungsform körinen die beiden rotierenden Elemente über Einrichtungen verbunden sein, die einen fortschreitend weniger und weniger gleitenden Antrieb des zweiten rotierenden Elementes durch das erste Element-

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ermöglichen, wenn die Beschleunigung größer wird.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform können Einrichtungen, beispielsweise eine Kupplung vorgesehen sein, um das rotierende Hilfselement durch das erste rotierende Element anzutreiben, wenn ein bestimmter Beschleunigungsschwellwert überschritten ist.

Bei dieser letzteren Ausführungsform können vorteilhafterweise Anschlagoberflächen an dem ersten rotierenden Element vorgesehen sein, die mit komplementären Anschlagoberflächen des
zweiten rotierenden Elementes mit einer ausreichenden Reibung zusammenwirken können, damit das zweite rotierende Element
angetrieben wird, wobei die Anschlagoberflächen nach einer
Axialbewegung des ersten rotierenden Elementes gegenüber dem zweiten in Anschlag kommen können, so daß dann das erste rotierende Element das zweite Element in Drehung versetzen kann.

Vorzugsweise sind elastische Einrichtungen zwischen den beiden rotierenden Elementen vorgesehen, um normalerweise das erste rotierende Element in Abstand von der oder den Anschlagoberflächen des zweiten rotierenden Elementes zu halten.

Es ist verständlich, daß in diesem Fall das erste rotierende Element durch eine geringe Beschleunigung des verschiebbaren Elementes in Drehung versetzt wird, während sie in Richtung
auf das zweite rotierende Element gegen die Wirkung der elastischen Einrichtungen bewegt wird, wenn die BescHleunigung
der geradlinigen Bewegung des verschiebbaren Elementes einen bestimmten Schwellwert überschreitet, der eine Funktion der
Trägheit ist.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können Einrichtungen zur Bremsung der Mutter oder des rotierenden Hilfselementes, sofern dies vorhanden ist, vorgesehen sein.

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So kann beispielsweise Fett oder ein Schmiermittel zwischen die Außenoberfläche dieses rotierenden Elementes und der Wand des Gehäuses eingebracht werden, so daß eine Dämpfung im Fall einer Drehung hervorgerufen wird.

Bei einer abgeänderten Ausführungsform können drehfeste Klemmstücke vorgesehen sein, die eine Klemmwirkung auf das rotierende Element ausüben können, wobei diese Klemmung beispielsweise über das Vorhandensein einer zusätzlichen rotierenden Mutter erreicht werden kann, die auf die Gewindestange aufgeschraubt ist, um auf diese Weise das Klemmen der Bremselemente hervorzurufen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wirkt das rotierende Element mit Bremseinrichtungen oder gegebenenfalls mit Sperreinrichtungen zusammen, die durch eine unabhängige Steuereinrichtung betätigt werden, die unmittelbar eine Störung oder einen Stoß feststellen kann. So kann beispielsweise ein Meßfühler nach Art eines vollständig üblichen Impulsmeßfühlers verwendet werden, die die Axialbewegung des gleitenden Elementes, wie z.B. einer Schraube, feststellt und die Brems- oder Sperreinrichtungen betätigt, wenn die Geschwindigkeit oder auch die Beschleunigung dieser Bewegung einen vorgegebenen Wert überschreitet. Anstelle der Feststellung der Bewegung der Schraube kann der Meßfühler in gleicher Weise an einer anderen Stelle angeordnet sein, um die Beschleunigung oder die Geschwindigkeit zu messen, der ein geeignetes Rohrleitungselement unterworfen ist. Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Meßfühler beispielsweise ein Seismograph sein, der einen Steuerimpuls an die Bremseinrichtungen liefern kann, wenn ein ausreichend starker Stoß festgestellt wird. Selbstverständlich kann jede andere Art von geeigneten Meßfühlern verwendet werden.

Der Meßfühler wird bei Überschreiten des Meßschwellwertes betätigt und sendet ein Steuersignal, vorzugsweise ein elek-

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trisohes Signal an Brems- oder Sperreinrichtungen aus, die die Mutter bremsen oder in Bewegung versetzen.

Die Brems- oder Sperreinrichtungen weisen vorzugsweise die Form von elektromagnetischen Bremsen oder Kupplungen auf. So ist es beispielsweise gemäß einer ersten Art bei dieser zweiten Ausführungsform möglich, eine rotierende Hilfsmasse vorzusehen, die mit der Mutter über eine magnetische Kupplung so verbunden werden kann, daß bei einem Stoß oder einer Störung die Gesamtjträgheit der Mutter vergrößert wird. Gemäß einer weiteren Art können die Bremseinrichtungen eine elektromagnetische Bremsung umfassen, die die Mutter bremst oder blockiert.

Bei einer dritten Art dieser zweiten Ausführungsform der Vorrichtung können die Brems- oder Sperreinrichtungen durch eine axiale Translationsbewegung der durch die Gewindestange angetriebenen Mutter betätigt werden und in diesem Fall wird wie bei der ersten Ausführungsform die Mutter zwischen zwei vorgespannten nicht entgegenwirkenden Federn angeordnet.

Gemäß einer dritten Ausführungsform weist das rotierende Element, das durch die Bewegung des ersten Elementes in Drehung versetzbar ist und diese Bewegung bremst wenn seine Drehung verhindert wird, Bremseinrichtungen für das rotierende Element auf, die auf die Drehgeschwindigkeit ansprechen, um die Bremswirkung zu erhöhen, wenn sich die Drehgeschwindigkeit vergrößert.

Dabei können die Bremseinrichtungen in einem ersten Fall eine Menge eines Fetts oder eines Materials mit entsprechender Konsistenz umfassen, das zwischen dem rotierenden Element und dem Gehäuse eingebracht ist, um eineBremsung des rotierenden Elementes durch eine Dämpfungswirkung hervorzurufen. Bei dieser AusfUhrungsform kann das rotierende Element in vorteilhafter Weise in Form einer einfachen Mutter mit einer glatten Umfangsoberfläche ausgebildet sein, die durch einen geringen radialen Abstand von der konzentrischen Wand des

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Gehäuses getrennt ist, wobei dieser radiale Zwischenraum mit Fett gefüllt ist und ausreichend klein ist, damit die Drehung der Mutter eine Dämpfung auf Grund des Fettes hervorruft, die sehr schnell mit der Drehgeschwindigkeit ansteigt.

In einem anderen Fall können massive Dämpfungseinrichtungen wie z.B. ein Streifen aus einem Elastomermaterial oder aus einem analogen Material vorgesehen sein, die mit Rollen oder Kugeln zusammenwirken, die teilweise in die Elastomermasse eingelassen sind und in dieser Masse rollen. Bei einer derartigen AusfUhrungsform kann das rotierende Teil vorzugsweise von einem Elastomerband umgeben sein, mit dem es fest verbunden ist und dieses Band dreht sich gegenüber einer Folge von Kugeln oder Rollen, die von dem Gehäuse getragen werden und teilweise in das Band eindringen. Selbstverständlich kann das Band in gleicher Weise an dem Gehäuse befestigt sein, wobei die Rollen oder Kugeln dann von dem rotierenden Element gehaltert werden.

Gemäß einer weiteren Abänderung können die Bremseinrichtungen vorteilhafterweise durch Trägheitsmassen betätigt werden, die auf die Drehgeschwindigkeit des rotierenden Elementes ansprechen, wobei die mehr oder weniger große Entfernung dieser Massen auf die Bremseinrichtungen übertragen wird.

Bei dieser Ausführungsform können vorteilhafterweise Einrichtungen vorgesehen sein, um die Massen derart anzuordnen, daß ihre Resultierenden gegen die Wirkung der Schwerkraft unempfindsind, weil diese Wirkung anderenfalls äußerst störend ist wenn die Vorrichtung auf sehr geringe Drehgeschwindigkeiten ansprechen soll.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, die Mutter, wie beschrieben, zwischen zwei vorgespannten Federn anzuordnen, beispielsweise um ein rotierendes Hilfselement anzutreiben, das seinerseits durch das Fett oder durch

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eine andere Bremseinrichtung gebremst wird.

In jedem Fall ist es vorteilhaft, zwischen der Mutter und den sie bremsenden oder blockierenden Einrichtungen eine beliebige Drehzahlbegrenzungseinrichtung anzuordnen, und zwar aus Sicherheitsgründen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Axialschnittansicht einer vereinfachten

Ausführungsform der Vorrichtung;

Fig. 2 eine Ansicht einer Anwendung der Vorrichtung

gem. Fig. 1;

Fig. 5 eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform

der Vorrichtung;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht der Vorrichtung nach

Fig. 3;

Fig. 5 eine vereinfachte Ansicht einer Kupplungseinrichtung mit Nocken, die in einer der Fig. 3 entsprechenden Vorrichtung anwendbar ist;

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung;

Fig. 7 einen Axialschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 8 einen Axialschnitt einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung;

Fig. 9 einen schematischen Axialschnitt einer weiteren

Ausführungsform der Vorrichtung;

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Pig. 10 eine Abänderung der Ausführungsform nach Fig. 9;

Pig. 11 eine Axialschnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung;

Fig. 12 eine axiale Teil-Schnittansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung;

Pig. 13 eine teilweise Querschnittsansicht der Ausführungsform nach Fig. 12.

Im folgenden werden zunächst die Figuren 1 und 2 beschrieben.

Die in diesen Figuren dargestellte Ausführungsform weist ein Gehäuse 1 auf, das beispielsweise eine zylindrische Form aufweist und mit einer Verlängerung 2 versehen ist, die innere Nuten 3 aufweist. Die Verlängerung 2 ist über eine starre Stange 4 mit einer Schelle 5 verbunden, die eine Rohrleitung 6 umgibt, und zwar vorzugsweise über ein Gelenk. Die Schelle und das Gehäuse 1 sind auf diese Weise miteinander verbunden.

Durch das Gehäuse 1 läuft eine Gewindestange ¹J hindurch, deren eines Ende beispielsweise durch ein Gelenk 8 mit einer Halterung 9 verbunden ist. Das andere Ende der Stange 7 trägt einen Kopf 10, der in Axialrichtung beweglich in der Verlängerung 2 geführt und gegen eine Drehung durch seitliche Rippen gesichert ist, die in die Nuten 3 eintreten. Die Gewindestange 7 kann sich daher in Axialrichtung in dem Gehäuse verschieben, sie kann sich jedoch nicht gegenüber dem Gehäuse drehen. Als Beispiel kann die Rohrleitung 6 beispielsweise eine Rohrleitung eines Kernreaktors sein und die Halterung 9 ist ein Teil des Gebäudes, beispielsweise des Reaktordruckgefäßes.

Im Inneren weist das Gehäuse 1 einen Raum mit allgemein zylindrischer Form um die Achse der Gewindestange 17 auf und die beiden Enden dieses Raumes weisen kegelstumpfformige Wände 1112

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auf. Diese kegelstumpfförmigen Wände 11 und 12 dienen als Anschlagoberflächenides Gehäuses. Sie können aus Stahl oder irgendeinem anderen zweckmäßigen widerstandsfähigen Material bestehen.

Im Inneren dieses Raumes befindet sich eine massive Mutter 13, die auf das Gewinde der Gewindestange 7 mit Hilfe eines komplementären Innengewindes aufgeschraubt ist, und diese massive Mutter weist eine allgemein zylindrische Form mit zwei kegelstumpf förmigen Enden 14, 15 auf, die zu den kegelstumpfförmigen Oberflächen 11, 12 komplementär sind. Es ist zu erkennen, daß die Abmessungen der Mutter derart sind, daß ein geringes Spiel, beispielsweise in der Größenordnung von 0,2 bis 0,5 mm zwischen den kegelstumpfförmigen Oberflächen 11 und 14 einerseits und den kegelstumpfförmigen Oberflächen 12 und 15 andererseits besteht. Weiterhin besteht ein Spiel zwischen der restlichen Oberfläche des Raumes 1 und der äußeren Oberfläche der Mutter 13.

Die beiden Endflächen der Mutter 13 liegen über Kugellager 16, 17 gegen zwei Federn 18, I9 an, die in dem Gehäuse 1 angeordnet sind. Es ist zu erkennen, daß jede Feder durch eine elastische runde Scheibe aus Stahl, die mit Preßsitz in Hohlkehlen 20, 21 in dem Gehäuse derart befestigt ist, daß sie vorbelastet ist, und durch eine runde Anlagescheibe gebildet ist, die gegen das Kugellager anliegt. Daher muß die Mutter zur Überwindung der Kraft einer Feder bei einer Axialbewegung mit einer Kraft angetrieben werden, die größer als die Vorspannung der beiden Federn ist, die dieser Bewegung entgegenwirken.

Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform der Vorrichtung ist folgende:

Wenn die Rohrleitung mit einer sehr geringen Beschleunigung gegenüber dem Gebäude 9 bewegt wird, beispielsweise in Richtung auf das Gehäude entlang der Achse der Gewindestange 7,

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so versucht diese Gewindestange 7 bei Betrachtung der Fig. 1 nach unten zu gleiten. Jede Drehung der Gewindestange 7 wird durch den Schiebekopf 10 verhindert. Bei ihrer Gleitbewegung versucht die Gewindestange 7 die Mutter 13 gegen die Wirkung der Feder 18 zu bewegen. Auf Grund der geringen Kräfte, die dieser geringen Beschleunigung entsprechen, beginnt sich die Mutter jedoch unter der Wirkung des Gewindes zu drehen, so daß die Gewindestange 7 auf diese Weise ihre Vorwärtsbewegung fortsetzen kann. Die Feder 18 wird daher nicht zusammengedrückt und die Drehung der Mutter wird nicht gebremst. Es ist daher zu erkennen, daß die Vorrichtung einer Relativbewegung mit geringer Beschleunigung zwischen der Rohrleitung 6 und dem Gebäude 9 nicht entgegenwirkt.

Wenn andererseits die Rohrleitung 6 mit einer größeren Beschleunigung in Richtung auf das Gebäude 9 bewegt wird, beispielsweise unter der Wirkung eines Erdbebens, so wird die Gewindestange 7 in Fig. 1 mit einer größeren Beschleunigung nach unten bewegt. Auf Grund ihrer Trägheit dreht sich die Mutter 13 praktisch nicht und sie wird in Axialrichtung durch die Gewindestange 7 gegen die Feder 18 bewegt, die zusammengedrückt wird. Bei dieser Bewegung kommt die kegeistumpfförmige Reiboberfläche 14 der Mutter gegen die entsprechende Wand 11 des Gehäuses zur Anlage und jede Bewegung wird dann verhindert, wobei die Drehung der Mutterjdurch die so entstehende Reibungswirkung verhindert wird, während die Axialbewegung der Mutter durch die Anschlagwirkung zwischen den oberflächen 14 und 11 verhindert wird. Wenn die Mutter festgehalten wird, wird auch die Gewindestange 7 gehalten, so daß die Vorrichtung blockiert ist. Die Gewindestange 7 kann sich daher im Fall einer großen Beschleunigung nicht mehr bewegen, mit Ausnahme eines sehr geringen Anfangsweges, der erforderlich ist, damit sich die Oberfläche 14 der Oberfläche 11 nähert.

Als Beispiel weist eine Ausführungsform der Vorrichtung eine Gewindestange 7 mit einem Durchmesser von 30 mm und einem

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Steigungswinkel des Gewindes von 20° auf. Die Mutter 13 weist einen Außendurchmesser von 20 mm und eine Gesamtmasse von 25 kg sowie eine Trägheit von 0,1 kg/m auf. Die Vorspannkraft jeder Feder 18 bzw. 19 beträgt 100 kg. Eine derartige Vorrichtung ermöglicht eine Bewegung mit einer Beschleunigung von unterhalb von 0,02 g, verhindert jedoch eine Bewegung!einer Bewegung mit einer größeren Beschleunigung. Wenn die ausgeübte Kraft über 100 kg gehalten wird, so bleibt die Vorrichtung blockiert.

Es ist zu erkennen, daß die beschriebene Vorrichtung wesentliche Vorteile aufweist. Auf Grund ihrer Einfachheit ist sie besonders zuverlässig und robust. Die Blockierung der Bewegung erfolgt zwischen den Oberflächen 11 und 14, d.h. zwischen dem Gehäuse, das mit einem der Teile verbunden ist, und der Mutter, die von der mit dem anderen Teil verbundenen Gewindestange getragen ist, wobei das Gewinde derart gewählt ist, daß die Übertragung dieser Kräfte ermöglicht wird. Weiterhin ist die Blockierungskraft proportional zur ausgeübten Kraft.

Im folgenden wird auf die Pig. 3 Bezug genommen.

Bei dieser Ausführungsform sind ebenfalls das Gehäuse 1, die Gewindestange 7 mit dem Kopf 10 und die Federn l8 und 19 mit den entsprechenden Kugellagern vorgesehen. Die kegeistumpfförmigen Anschlagoberflächen 11, 12 sind durch ähnliche kegelstumpf förmige Oberflächen 22, 23 ersetzt, die an mit dem Gehäuse 1 verbundenen Teilen 24, 25 vorgesehen sind.

Andererseits weist die Mutter 26, die wieder Anschlagoberflächen 14, 15 aufweist, eine sehr große in der Mitte angeordnete Ringnut auf, in der eine rotierende Trägheitsmasse 29 auf Lagern 27, 28 drehbar befestigt ist. Weiterhin weist eine Schraubenfeder 30 mit rechteckigem Querschnitt ein erstes Endstück 31 auf, das in einer in der Mutter 26 vorgesehenen Ausnehmung 32 mit einer gewissen radialen öffnung eindringt, wie dies aus Fig. 5 zu erkennen ist, wobei das Endstück 31

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vorher eine entsprechende Ausnehmung 33 in der Trägheitsmasse 29 durchläuft. Das andere Endstück der Feder läuft ebenfalls durch eine Ausnehmung 34 in der Trägheitsmasse 29 und durch eine Ausnehmung 36 in der Mutter 29, die der Ausnehmung 32 entspricht. Es ist zu erkennen, daß in der Ruhestellung die Endstücke 31 und 3^ an den Flächen der Ausnehmungen 32 und 36 anliegen, die winkelmäßig einander am nächsten liegen.

Es ist daher zu erkennen, daß unter diesen Bedingungen eine Relativdrehung zwischen der Mutter 26 und der Trägheitsmasse

29 unbedingt zu einer radialen Ausdehnung der Schraubenfeder

30 führt, die dann in Berührung mit der entsprechenden Innenoberfläche des Gehäuses 1 kommt.

Wenn die Gewindestange 7 mit einer geringen Beschleunigung bewegt wird, hat die Mutter Zeit, sich zu drehen und die Trägheitsmasse 29 über die Feder 30 mit anzutreiben, wobei lediglich eine geringe Winkelversetzung zwischen der Mutter und der Trägheitsmasse 29 auftritt. Die Bewegung der Gewindestange 7 kann daher fortgesetzt werden, ohne daß die Mutter die Feder (oder 19 entsprechend der Bewegungsrichtung) zurückdrückt. Wenn jedoch eine größere Beschleunigung auftritt, dreht sich die Mutter 26 diesmal schneller, doch tritt auf Grund der Trägheit der Trägheitsmasse 29 eine größere Winkelversetzung zwischen der Mutter und dieser Trägheitsmasse auf, so daß eine größere radiale Ausdehnung der Feder 30 hervorgerufen wird, die dann in Reibungsberührung mit der Innenoberfläche des Gehäuses 1 kommt und damit der Fortsetzung der Drehung der Mutter 26 entgegenwirkt. Unter diesen Bedingungen wird die Mutter 26 durch die Bewegung der Gewindestange 7 gegen die Wirkung der Feder 18 mitgenommen und die Oberfläche 14 der Mutter kommt mit der Oberfläche 22 derart in Berührung, daß jede Bewegung wie vorher blockiert wird.

Es ist zu erkennen, daß bei dieser Ausführungsform die wirksame Trägheit der aus der Mutter 26 und der Trägheitsmasse

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bestehenden Einheit für eine vorgegebene Sperr-Schwellwertbeschleunigung geringer sein kann weil die Reibung der Feder 30 infolge Jeder anfänglichen Drehbewegung der Mutter einer Fortsetzung der Drehung dieser Mutter entgegenwirkt, die dann durch die Gewindestange angetrieben wird, als ob sie eine wesentlich größere Trägheit aufweisen würde. Die Feder 30 spielt jedoch keine Rolle bei der Sperrkraft, weil der Widerstand gegen diese Sperrung vollständig von den kegelstumpf formigen Oberflächen wie beispielsweise 22 und 14 aufgenommen wird.

Selbstverständlich ist es bei einer Vorrichiung wie der in Fig. 3 dargestellten möglich, die Feder 30 durch irgendeine andere Einrichtung zu ersetzen, die eine Reibung gegen die Oberfläche des Gehäuses 1 im Fall einer Winkelversetzung zwischen der Mutter und der Trägheitsmasse hervorrufen kann.

Als Beispiel hierfür ist in Fig. 5 eine entsprechende Einrichtung mit einer Kupplung mit einem Nocken oder einem Keil dargestellt. Bei dieser Ausführungsform weist die Mutter auf einem Teil ihres Umfangs eine Anzahl von Vertiefungen 43 auf, in denen freie Keile 44 angeordnet sind. Zwischen zwei in der gleichen Vertiefung 43 angeordneten Keilen 44 ist eine Stange 45 angeordnet, wie dies im Schnitt aus Fig. zu erkennen ist, und zumindest ein Ende dieser Stange ist mit einem Trägheitselement fest verbunden, das der Trägheitsmasse 29 entspricht. Bei einer Winke!verschiebung zwischen der Mutter 42 und dem Trägheitselement und damit zwischen der Mutter 42 undjden verschiedenen Stangen 45 wird daher einer der Keile 44 jeder Vertiefung durch die Relativbewegung der Stange 45 verschoben und auf Grund der Anstiegskante der Vertiefung 43 wird der Keil 44 in Berührung mit der Innenoberfläche des Gehäuses 1 gebracht, so daß eine Reibung entsteht, die der Drehung der Mutter entgegenwirkt.

Selbstverständlich können irgendwelche anderen Kupplungseinrichtungen verwendet werden, wie z.B. Kupplungen mit ^ingen

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oder anderen Elementen.

Selbstverständlich sind bei dieser Ausführungsform in gleicher Weise Federn 18, I9 vorgesehen, die sich einerseits an dem Gehäuse und andererseits an den Ringen 38, 39 abstützen, die über die Kugellager 40, 4l von der Mutter 26 zurückgedrückt werden können, wobei die Bewegung der Federn in Richtung auf die Mutter durch Anschläge 42 begrenzt ist.

Dm folgenden wird die in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform beschrieben. Bei dieser Ausführungsform durchläuft die Gewindestange 7 ein Gehäuse 46 und wirkt mit einer Mutter 47 zusammen, die mit Reibplatten, wie z.B. 40 versehen ist. Um die Mutter 47 ist eine Hilfsmutter48 drehbar befestigt, die bei einer Drehung der Mutter 47 auf Grund einer Ritzelkette mit einer größeren Geschwindigkeit angetrieben werden kann und diese Ritzelkette umfaßt von der Mutter 47 getragene Satellitenritzel 49, eine Verzahnung 50 an dem Gehäuse 46 für die Satellitenritzel, ein Übersetzungsritzel 51* das von der Achse der Satellitenritzel 49 angetrieben wird sowie eine Verzahnung 52 an der Hilfsmutter 48. Wenn dies erwünscht ist, kann die Hilfsmutter 48 ihrerseits mit einer Trägheitsmasse 53 sowie mit einer Kupplung versehen sein, die beispielsweise durch eine der Feder 30 ensprechende Feder gebildet ist.

Im folgenden wird die Ausführungsform gemäß Fig. 7 beschrieben.

Bei dieser Ausführungsform ist die rotierende Mutter in zusammengesetzter Form ausgebildet und weist ein rotierendes Hilfselement auf. Es ist zu erkennen, daß die Mutter 54 auf einen mit Gewinde versehenen Teil 7 der Stange aufgeschraubt ist, dessen Querschnitt aus der Zeichnung entnehmbar ist.

Das rotierende Hilfselement ist durch eine zylinderisehe Masse 55* die sich im Inneren des Gehäuses^drehen kann, und zwei kreisringförmige Teile 56 gebildet, die mit der Masse

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verbunden sind. Ein Abstandsstück 57 ist zwischen den beiden kreisringförmigen Teilen 56 befestigt, die auf den entsprechenden Auflageflächen der Flansche von Axialkugellagern 58 befestigt sind.

Weiterhin sind zwischen der Mutter 5^ und den inneren Enden der kreisringförmigen Teile 56 Kugellager 59 angeordnet, die gegenüber den kreisringförmigen Teilen 56 gegen die Wirkung von Federn 60 gleiten können, die mit Hilfe von Ringen 6l, die mit den kreisringförmigen Teilen 56 verbunden sind, gehalten werden. In der in der Fig. 7 dargestellten Ruhestellung sind die Federn 60 bereits vorgespannt.

Schließlich ist zu erkennen, daß am Umfang der Mutter 5^ zwei radiale Kanten 62 vorgesehen sind, die Anschlagoberflächen bilden, die mit den radialen Oberflächen 6j5 der kreisringförmigen Teile 56 zusammenwirken können.

Im Ruhezustand existiert ein Spiel von ungefähr 0,3 mm zwischen jedem Anschlag 62 und der entsprechenden Anschlagoberfläche

Es ist verständlich, daß, wenn eine Translationsbewegung bei geringer Beschleunigung der Gewindestange 7 gegenüber dem Gehäuse 1 auftritt, die Bewegung der Gewindestange eine Drehung der Mutter 5^ hervorruft, die auf Grund dieser Tatsache in Axialrichtung in der dargestellten Position verbleibt.

Wenn jedoch die Beschleunigung der Gewindestange 7 einen gewissen Schwellwert überschreitet, verhindert die der Mutter 54 eigene Trägheit eine Drehung und die Mutter wird daher von der Gewindestange gegen eine der Federn 60 mitgenommen und bei dieser Bewegung kommt die entsprechende Anschlagoberfläche 62 mit der Oberfläche 63 in Berührung, wobei das Spiel beseitigt wird.

Auf Grund der hohen Kräfte, die der hohen Beschleunigung entsprechen, die auf die Gewindestange ausgeübt wird, wer-

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den die Anschlagoberflächen 62 und 6]5 fest gegeneinander angedrückt, so daß das rotierende durch die Mutter 5^ gebildete Element in eine rotierende Einheit mit wesentlich größerer Trägheit umgewandelt wird, die der Drehung entgegenwirkt und damit bestrebt ist, die Gewindestange trotz der beträchtlichen Kräfte, denen die Gewindestange ausgesetzt ist, festzuhalten.

Auf Grund der Tatsache, daß die gesamte Einheit noch drehbar ist, kann sie sich jedoch langsam drehen und es entsprechend der Gewindestange ermöglichen, sich in Axialrichtung mir sehr geringer Geschwindigkeit zu bewegen, obwohl diese Gewindestange sehr großen Kräften ausgesetzt ist.

Dies ist insbesondere in den Fällen interessant, in denen eine Rohrleitung eines Kernkraftwerkes einer thermischen Dehnung ausgesetzt ist und sich auf Grundjder Klemmung im Bereich von Gleitlagern in der Rohrleitung mit harten Stößen entspannt. Diese harten Stöße werden durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gebremst, doch kann sich die Ausdehnung langsam durch das Indrehungversetzen der Mutter 54 und des rotierenden Hilfselementes langsam fortsetzen.

Bei der beschriebenen Ausführungsform werden, wenn die Anschlagoberflächen gegeneinander zur Anlage kommen, die Mutter und das rotierende Hilfselement praktisch unmittelbar miteinander verbunden, um ein rotierendes Element mit großer Trägheit zu bilden. Es können jedoch Einrichtungen vorgesehen sein, die fortschreitend die Mutter mit dem Hilfselement verbinden, so daß auf diese Weise die Mutter fortschreitend in eine rotierende Einheit umgewandelt wird, deren Trägheit mit der Kraft anwächst, die durch den Wert der Beschleunigung der Bewegung der sich verschiebenden Gewindestange bestimmt ist.

Dies kann beispielsweise dadurch erzielt werden, daß der radiale Abstand, an dem die Anschlagoberflächen liegen, derart ver-

ringert wird, daß auf diese Anschlagoberflächen ein geringeres Drehmoment ausgeübt wird oder daß die Anschlagoberflächen so behandelt werden, daß ihr Reibungskoeffizient verringert wird.

Dies ergibt den Vorteil, daß nur ein äußerst geringes Spiel zwischen der Mutter und der Hilfsmasse erforderlich ist, wobei die Miifcer gegenüber der Hilfsmasse gleitet, wenn die Beschleunigung gering bleibt, jedoch fest gegen diese Hilfsmasse angedrückt wird und diese antreibt wenn die Beschleunigung anwächst.

Im übrigen weist diese Ausführungsform der Vorrichtung eine weniger harte, jedoch dennoch wirksame Reaktion auf Bewegungen mit großer Beschleunigung auf.

Als Beispiel kann eine Ausführungsform dieser Vorrichtung eine Gewindestange mit einem Durchmesser von 12 mm und einem Neigungswinkel der Gewindegänge von 15°> eine Mutter 54 mit einer Masse von 1 kg und einem Durchmesser von 90 mm und ein rotierendes Hilfselement mit einem Außendurchmesser von 150 mm und einer Masse von 24 kg aufweisen, wobei die Kraft jeder Feder 60 in der Größenordnung von 20 kg liegt.

Im folgenden wird die Ausführungsform gemäß Fig. 8 beschrieben.

Bei dieser schematisch dargestellten Ausführungsform ist die Mutter 54 durch eine Mutter 64 ersetzt, die mit Anschlagoberflächen 65 versehen ist, die mit einer Anschlagoberfläche 66 eines rotierenden Hilfselementes 67 zusammenwirken. Die Federn 60 sind jedoch auch hier vorgesehen.

Das rotierende Hilfselement 67 weist kegelstumpfförmige Seitenoberflächen 68 auf, die mit Bremsringen 69 zusammenwirken, die eine komplementäre kegelstumpfförmige Oberfläche aufweisen. Diese Bremsringe können sich in Axialrichtung verschieben, sie können sich jedoch nicht gegenüber dem Gehäuse drehen.

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Eine zweite Mutter 70 ist auf dem Zylinder befestigt und weist an ihrem Umfang eine Nut auf, in die unter Zwischenfügung von Kugellagern Jl der innere Teil eines Ringes 72 eingesetzt ist, der drehfest befestigt ist, der sich jedoch in Axialrichtung verschieben kann. Der Ring 72 weist Stangen 73 auf, die, wie es aus Fig. 8 zu erkennen ist, mit den Bremsringen 69 derart zusammenwirken, daß die Ringe gegen die Oberflächen 68 des Hilfselementes 67 angezogen werden, wenn der Ring 72 nach links oder rechts in Axialrichtung verschoben wird.

Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform der Vorrichtung ist folgende:

Bei Bewegungen der Gewindestange 7 mit geringer Beschleunigung werden die Muttern 64 und 70 in Drehung versetzt und die Bewegung setzt sich fort. Bei Bewegungen mit größerer Beschleunigung, die einen bestimmten Schwellwert überschreitet, der eine Punktion der Trägheit der Mutter 64 ist, wird diese in Axialrichtung gegen die Wirkung einer der Federn 60 zurückgedrückt und eine der Anschlagoberflächen 65 kommt gegen die Oberfläche des entsprechenden Anschlags 66 derart zur Anlage, daß die Mutter 65 und das Teil 67 nur noch eine einzige rotierende Baugruppe bilden.

Weiterhin wird die Mutter 70 ebenfalls entweder nach links oder nach rechts verschoben und sie nimmt in Axialrichtung den Ring 72 und die Stangen 73 mit, die dann das Anziehen der Bremsringe 69 gegen die Oberflächen 68 des Teils 67 und damit eine Reibung hervorrufen, die der Drehung des Teils 67 entgegenwirkt.

Im folgenden wird die Ausführungsform gemäß Fig. 9 beschrieben.

Bei dieser Ausführungsform ist eine Mutter 74 auf der Gewindestange 7 angeordnet und diese Mutter kann sich im Inneren des Gehäuses 1 drehen, in dem sie mit Hilfe von Kugellagern gelagert ist. Die Mutter 74 weist einen in der Mitte angeordne-

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ten Radialflansch 75 auf, der sich zwischen den beiden Klemmbacken einer elektromagnetischen Bremse J6 bewegen kann. Wenn die Gewindestange 7 mit einer langsamen Translationsbewegung mit geringer Beschleunigung angetrieben wird, kann sich die Mutter Tk leicht drehen und die Bremse 76 wird nicht betätigt. Wenn andererseits eine Störung oder eine Störkraft beispielsweise im Bereich eines beliebigen Teils 77 der Rohrleitung festgestellt wird, beispielsweise mit Hilfe eines Beschleunigungsmessers 78, der mit der Rohrleitung verbunden ist, wird die Betätigung der Klemmbacken der elektromagnetischen Bremse 76 hervorgerufen, die die Mutter über den Plansch 75 bremst und die Drehung der Mutter wird dadurch verlangsamt oder, falls gewünscht, verhindert. Der Beschleunigungsmesser 78 steuert zu diesem Zweck eine elektronische Steuereinrichtung 79, die die Bremse 76 ausgehend von einer beliebigen Stromquelle 80 speisen oder nicht speisen kann.

In Fig. 10 ist eine abgeänderte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß Fig. 3 gezeigt, bei der die Mutter 8l, die zu der Mutter 26 analog ist, mit einer elektromagnetischen Bremse verbunden ist, die schematisch bei 82 dargestellt ist und die ebenfalls von außen her gesteuert wird, beispielsweise durch einen Stoß-Meßfühler oder einen Beschleunigungsmesser. Die kegeistumpfförmigen Oberflächen 14, 15 der Mutter 26 sind durch ebene kreisringförmige Reiboberflächen ersetzt, die beispielsweise mit Reibbelägen 85* 84 versehen sind, und die bei einer Axialverschiebung der Mutter mit entsprechenden ebenen Oberflächen 85, 86 des Gehäuses in Reibeingriff kommen. Wenn die Gewindestange durch eine Bewegung mit geringer Beschleunigung angetrieben wird, dreht sich die Mutter 8l ohne Schwierigkeiten. Wenn andererseits eine größere Beschleunigung vorliegt, wird der Stoß-Meßfühler betätigt und steuert die elektromagnetische Bremse. Die Drehung der Mutter 8l wird dadurch erschwert und der Vorgang ist so, als ob die Mutter plötzlich eine wesentlich größere Trägheit aufweisen würde, so daß sie sich nicht dreht, sondern durch die Gewindestange angetrieben wird, bis

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eine der Oberflächen 83, 84 mit der entsprechenden Oberfläche 85 oder 86 in Berührung kommt, wodurch die Vorrichtung vollständig blockiert wird.

Selbstverständlich ist eine Vielzahl von anderen Ausführungsformen möglich, bei denen die Erhöhung der Trägheit der Mutter durch äußere Steuereinrichtungen hervorgerufen wird, beispielsweise nach Peststellung durch einen beliebigen Meßfühler oder einen Seismographen, die eine Bremsung oder gegebenenfalls eine vollständige Blockierung hervorrufen.

In Fig. 11 ist auf der Gewindestange 7 eine Mutter 87 aufgeschraubt, die mit einem Innengewinde versehen ist, das mit dem Gewinde der Gewindestange zusammenwirkt.

Die Mutter 87 trägt eine im wesentlichen zylindrische Masse 88, die in Wirklichkeit aus zwei Teilen 88, 89 gebildet ist, um die Montage zu erleichtern und die sich in dem Gehäuse 1 mit der Mutter dreht und durch Kugellager 90 gelagert ist. Die Gesamtmasse der Mutter und der Masse 88, 89 liegt beispielsweise in der Größenordnung von 20 kg.

Die Masse 88, 89 kann anstelle einer direkten Befestigung am Umfang der Mutter 87 in gleicher Weise mit dieser Mutter über eine Drehmoment-Begrenzungseinrichtung verbunden sein, um zu verhindern, daß die Mutter 87 ein zu großes Drehmoment auf die Masse überträgt und um ein Reißen oder eine Zerstörung zu verhindern.

Zwischen der Außenoberfläche der Masse 88 und der konzentrischen Innenoberfläche des Gehäuses 1 ist ein ringförmiger Zwischenraum 91 gebildet, der mit Fett gefüllt ist. (Nicht dargestellte) Abdichtungseinrichtungen verhindern das Austreten des Fettes aus dem Zwischenraum 9I in den Raum, der die Gewindestange 7 umgibt.

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Wenn unter der Wirkung einer Ausdehnung die Gewindestange sich beispielsweise nach links verschiebt, setzt sich die Mutter 87, die in Axialrichtung festgelegt ist, langsam in Drehung und ruft nur eine vernachlässigbare Dämpfung in dem in dem Volumen 9I befindlichen Fett hervor. Wenn die Geschwindigkeit steigt, erhöht sich die Reibung in dem Fett und unter der Wirkung einer internen Scherkraft in dem Fett wird eine Bremsung auf das Teil 88 und damit auf die Mutter 87 ausgeübt, so daß die Verschiebungsbewegung der Gewindestange verlangsamt wird.

Es ist daher verständlich, daß eine Erhöhung der Geschwindigkeit eine entsprechende Erhöhung der Dämpfung durch das Fett hervorruft, so daß die auf die Gewindestange ausgeübte Bremskraft groß ist. Wenn daher auf Grund irgendeiner beliebigen Ursache, beispielsweise unter der Wirkung eines Stoßes die Verschiebungsbewegung der Gewindestange sich zu vergrößern sucht, verhindert die wirksame Bremsung das Erreichen von sehr hohen Werten und die Rohrleitung bewegt sich nur mit einer sehr geringen Geschwindigkeit gegenüber dem Gebäude oder der Halterungsstruktur.

Wenn dies erwünscht ist, kann weiterhin die Masse der Mutter des zylindrischen Teils 88, 89 derart gewählt sein, daß, wenn die Beschleunigung der Bewegung der Gewindestange sehr groß wird, die Trägheit dieser Masse einer Drehung entgegenwirkt.

Im folgenden werden nunmehr die Figuren 12 und I^ beschrieben. Bei dieser Ausführungsform der Vorrichtung ist der Zwischenraum 91 nicht mehr mit Fett gefüllt, sondern der Umfang des Teils 88 weist eine Nut auf, in die ein kreisringförmiges zylindrisches Elastomerelement 92 eingesetzt ist. Gegenüberliegend zum kreisringförmigen Element 92 weist das Gehäuse 1 an seiner Innenfläche einen fest angeordneten Kugellagerkäfig 93 auf, der mit Kugeln 94 versehen ist, die sich gegenüber dem Gehäuse 1 nicht weiterbewegen können. Diese Kugeln dringen teilweise in das ElastomermaterJal 92 ein, das sie verformt,

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wie dies in den Figuren zu erkennen ist. Wenn sich daher das Teil 88 dreht und den kreisringförmigen Elastomerstreifen 92 in Drehung versetzt, läuft die Oberfläche des Elastomerstreifens 92 unter diesen Kugeln ^k- vorbei, die teilweise in den Elastomerstreifen eindringen und es wird auf diese Weise eine interne Dämpfungswirkung in dem Elastomer hervorgerufen, die eine Funktion der Drehgeschwindigkeit des Ausmaßes des Eindringens der Kugeln in das Elastomermaterial ist. Das Elastomermaterial kann durch ein geeignetes Dämpfungselement ersetzt werden, beispielsweise durch ein Metalldrahtgewebe .

Selbstverständlich können mehrere Elemente 92 mit entsprechenden Kugeln an der Oberfläche des Teils 88 vorgesehen sein.

Weiterhin ist es verständlich, daß bei einer Ausführungsform gemäß Fig. 11 in Betracht gezogen werden kann, kein Fett in den Zwischenraum 91 einzubringen, und in diesem Fall wird keine Bremsung durch Fett erzielt. Es muß dann eine rotierende Einheit vorgesehen sein, die eine ausreichende Trägheit aufweist, um eine Translationsbewegung der Gewindestange 7 für geringe Beschleunigungswerte zu ermöglichen und um diese Translationsbewegung für größere Beschleunigungen zu verhindern.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindungist es möglich, bei einer Vorrichtung mit einer Mutter, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, diese Mutter in zwei Teilen auszubilden, beispielsweise in Form eines Mittelteils 87 und eines Umfangsteils 88, 89, wobei die beiden Teile miteinander nicht durch eine starre Verbindung sondern durch eine Drehmomentbegrenzungseinrichtung verbunden sind. So kann der Umfang des Mittelteils der Mutter eine gewisse Anzahl von radialen Ausnehmungen aufweisen, die eine kleine Schraubenfeder aufnehmen, die eine Kugel nach außen drückt, während der Umfangsteil dieser Mutter entsprechende Kugelschalen aufweisen kann, die

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einen Teil jeder Kugel aufnehmen können. Wenn das zwischen den beiden Teilen übertragene Drehmoment unter einem bestimmten Wert liegt, ist das Umfangsteil fest mit dem Mittelteil verbund en.

Wenn das übertragene Drehmoment jedoch einen Wert überschreitet, der mit dem Widerstand der verwendeten Materialien vereinbar ist, so ermöglicht der auf .diese V/eise gebildete Drehmomentbegrenzer eine Entkupplung dieser beiden Teile, so daß ein Brechen oder eine Zerstörung dieser Vorrichtung verhindert VJird .

Es ist verständlich, daß man in gleicher V/eise eine Bremseinrichtung wie z.B. eine Fett-Bremseinrichtung oder eine äquivalente Einrichtung mit den sehr unterschiedlichen Ausführungsformen verwenden kann, die vorgespannte Federn einschließen. In diesem Zusammenhang sei auf Fig. 7 hingewiesen, aus der erkennbar ist, daß es möglich ist, die Vorrichtung nach Fig. so zu verändern, daß die Dicke des Teils 55 und die Trägheit der Hilfsmutter verringert wird und daß zwischen der Außenfläche des weniger dicken Teils 55 der Innenfläche des Gehäuses 1 ein Fett eingeführt werden kann, das die Drehbewegung des Teils 55 umso stärker bremst, je schneller sich dieses dreht. Weiterhin ist es möglich, Fett zwischen die Mutter und dem Gehäuse in einer Vorrichtung einzubringen, die der der Fig. 1 entspricht.

Patentansprüche;

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

fl .J V or richtung zur Freigabe und Sperrung oder Bremsung der Relativbewegung zweier Teile in Abhängigkeit von der Größe der diese Bewegung hervorrufenden Störkraft, gekennzeichnet durch einen Rahmen oder ein Gehäuse (l, 46), das mit einem der Teile (6) verbunden ist, ein mit dem anderen Teil (9) verbundenes Element (7), das durch das Gehäuse (1, 6) hindurch ohne Drehung gegenüber diesem Gehäuse verschiebbar ist, ein rotierendes Element (13* 26, 42, 47, 54, 64, 74), das durch eine Bewegung des ersten Elementes (7) in Drehung versetzbar ist, um diese Bewegung zu ermöglichen und um diese Bewegung zu sperren oder zu bremsen wenn die Drehung verhindert oder gebremst wird, well die Störkraft eine ausreichende Größe aufweist, und Einrichtungen (11, 12, 14, 15, 22, 23, 40) zur Blockierung oder Bremsung des rotierenden Elementes (13* 26, 42, 47, 54, 64, 74) nach einem kurzen oder keinem zurückgelegten Weg des verschiebbaren Elementes (7).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t , daß das rotierende Element (13) zwei Anschlagoberflächen (14, 15) aufweist, die gegen entsprechende Anschlagoberflächen (11, 12) einer Brems- oder Sperreinrichtung nach einer axialen Relativbewegung zwischen dem rotierenden Element und dem Gehäuse (l) in der einen oder anderen Richtung zur Anlage bringbar sind, daß elastische Einrichtungen (18, 19) vorgesehen sind, die normalerweise das rotierende Element (13) in Abstand von der oder den Anschlagoberflächen (11, 12) halten, daß das rotierende Element (13) mit dem ersten Element (7) derart verbunden ist, daß es durch eine Bewegung mit geringer Beschleunigung dieses ersten Elementes (7) in Drehung versetzt wird und daß es von diesem ersten Element (7) gegen die Anschlag-

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oberfläche (11, 12) des Gehäuses gegen die Wirkung der elastischen Einrichtungen (18, I9) angetrieben wird, wenn die Beschleunigung größer ist, daß die elastischen Einrichtungen durch zwei Federn (l8, I9) gebildet sind, die jeweils einer Axialbewegung in einer Richtung entgegenwirken, daß die Federn vorgespannt sind und sich einerseits an dem Gehäuse (1) und andererseits an einem Anschlagteil (20) abstützen, was die Vorspannung der Feder derart aufrechterhält, daß, wenn das rotierende Element (13) in Axialrichtung angetrieben wird, es mit einer Kraft angetrieben werden muß, die größer als die Vorspannung der Feder ist, die dieser Bewegung entgegenwirkt, wobei die andere Feder nicht wirksam ist.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Feder (18, I9) direkt gegen eine feste Oberfläche des Gehäuses (l) anliegt.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3* dadurch gekennzeichnet, daß eine Trägheitsmasse (29) vorgesehen ist, die lose drehbar gegenüber dem rotierenden Element in Form einer Mutter (26) befestigt und mit dieser Mutter über eine Reibkupplung (j50, 44, 45) verbunden ist., die gegen eine Wand des Gehäuses bei einer sehr großen Winkelversetzung zwischen der Mutter (26) und der Masse

(29) wirksam wird, um eine Bremsung der Drehung der Mutter (26) hervorzurufen.

Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung eine Schraubenfeder

(30) einschließt, die über die Endstücke zwischen der Mutter (26) und der Trägheitsmasse (29) angeordnet ist, um eine radiale Ausdehung in Richtung auf das Gehäuse (1) im Fall einer Winkelversetzung hervorzurufen.

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6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine drehbare Masse (48) vorgesehen ist, die eine Hilfsrautter bildet und die von • der Mutter (47) über Drehzahlübersetzungseinrichtungen in Drehung versetzt wird.

7· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trägheitsmasse vorgesehen ist, die frei drehbar um die Mutter befestigt ist und mit der Mutter über Reibkupplungseinrichtungen verbunden ist, die zwischen der Mutter und der Trägheitsmasse angeordnet sind, um bei einer großen Winkelversetzung zwischen der Mutter und der Masse eine Reibung gegen ein rotierendes Teil hervorzurufen, wobei das rotierende Teil Nockenoberflächen aufweist, die mit Anschlagelementen zusammenwirken, die sich in dem Gehäuse nicht drehen können und die mit den Anschlagoberflächen der Mutter bei einer Drehung dieses rotierenden Teils in Berührung kommen können.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennze ichn e t , daß Bremseinrichtungen (76) für die Drehung der Mutter (74) vorgesehen sind, die durch Bewegungsdetektoreinrichtungen (78) gesteuert sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das rotierende Element ein zusammengesetztes Teil ist und ein erstes rotierendes Element, das direkt durch das verschiebbare Element (7) in Drehung versetzt wird, und zumindest ein zweites rotierendes Hilfselement umfaßt, und daß Einrichtungen zur Trennung der beiden Elemente vorgesehen sind, wenn die Bewegung des verschiebbaren Elementes (7) eine geringe Beschleunigung aufweist und um die beiden Elemente miteinander zu verbinden, wenn die Bewegung eine größere Beschleunigung aufweist.

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10. Vorrichtung nach Anspruch <$, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägheit des rotierenden Hilfselementes größer als die des rotierenden Elementes ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich net, daß das rotierende Element und das Hilfselement über Einrichtungen verbunden sind, die einen fortschreitend weniger und weniger gleitenden Antrieb des Hilfselementes über das rotierende Element ermöglichen, wenn die Beschleunigung größer wird.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis H* gekennzeichnet durch eine Kupplung zum Antrieb des rotierenden Hilfselementes durch das erste Element, wenn ein bestimmter Beschleunigungsschwellwert überschritten ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich net, daß das rotierende Element Anschläge aufweist, die mit komplementären Anschlägen des rotierenden Hilfselementes mit einer für den Antrieb des Hilfselementes ausreichenden Reibung zusammenwirken können und daß die Anschlagoberflächen nach einer Axialverschiebung des ersten rotierenden Elementes gegenüber dem zweiten in Berührung bringbar sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich net, daß vorgespannte Federn zwischen dem rotierenden Element und dem Hilfselement eingefügt sind, um eine Berührung der Anschlagoberflächen vor dem Überschreiten eines vorgegebenen Beschleunigungsschwellwertes zu verhindern.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich net, daß das rotierende Element eine in der Mitte angeordnete Mutter ist und daß das Hilfselement eine Umfangsmasse ist, daß das in der Mitte angeordnete Element in Axialrichtung durch die Stange (7) verschiebbar ist, während

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das Umfangselement durch in Axialrichtung in dem Gehäuse festgelegte Anschläge gehalten ist und daß die Federn zwischen dem rotierenden Element und dem Hilfselement eingefügt sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15* dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfselement Bremsoberflächen aufweist, die mit Bremskeilen zusammenwirken können, und daß ein zusätzliches rotierendes Element auf die Gewindestange aufgeschraubt ist und mit den Bremskeilen verbunden ist, um die Bremsung^er Keile sicherzustellen, wenn es in Axialrichtung durch die Stange verschoben wird.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis J5 und 8 bis I5, dadurch gekennzeichnet, daß das rotierende Element mit Bremseinrichtungen zusammenwirkt, die durch eine Steuereinrichtung betätigt werden, die zumindest einen Meßfühler zur Peststellung von Stör- oder Stoßkräften aufweist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch ge kennzeich net, daß die Bremseinrichtungen die Form von elektromagnetischen Bremsen oder Kupplungen aufweisen.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichne t, daß das rotierende Element Bremseinrichtungen aufweist, die auf die Drehgeschwindigkeit ansprechen, um die Bremskraft bei einer Erhöhung der Drehgeschwindigkeit zu erhöhen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeich net, daß die Bremseinrichtungen eine Masse aus Fett oder einem viskosen Material einschließen, die zwischen dem rotierenden Element und dem Gehäuse eingebracht ist, um eine sich mit der Drehgeschwindigkeit vergrößernde Dämpfung hervorzurufen.

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21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennze ich· net, daß eine massive verformbare Dämpfungseinrichtung vorgesehen ist, die mit Rollen oder Kugeln zusammenwirkt, die teilweise in dieses Material eindringen und sich gegenüber diesem Material bewegen.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das massive verformbare Material in Form eines Streifens ausgebildet ist und daß sich dieser Streifen gegenüber einer Folge von Rollen oder Kugeln dreht, die teilweise in den Streifen eindringen.

25. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichne t , daß zwischen dem Mittelteil und dem Umfangsteil der Mutter eine Drehmomentbegrenzungseinrichtung angeordnet ist, die eine Relativbewegung dieser Teile verhindert, wenn das Drehmoment unterhalb eines Grenzwertes bleib und die eine Relativbewegung zwischen den beiden Teilen ermöglicht, wenn dieser Grenzwert überschritten ist.

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