DE2721890A1 - Hydraulische stossbremse fuer rohrleitungssysteme - Google Patents

Hydraulische stossbremse fuer rohrleitungssysteme

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DE2721890A1 DE19772721890 DE2721890A DE2721890A1 DE 2721890 A1 DE2721890 A1 DE 2721890A1 DE 19772721890 DE19772721890 DE 19772721890 DE 2721890 A DE2721890 A DE 2721890A DE 2721890 A1 DE2721890 A1 DE 2721890A1
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Description

DIPL-IN6. R. LEMCKE
DR.-IN6. H. J. BROMMER
PATENTANWÄLTE KARLSRUHE 1
Ketallschlauch-Fabrik Iforzhein (vorm. ;,ch. Y.'itzen-
marin) Gesellschaft mit beschränkter Haftung,
' 1530 J'forζ[ιoim, üsUiche Karl-i'1rlcdrich-Stral.U; 154
hydraulische Stoßbremse für Rohrleitungssysteme
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Stoßbremse für Rohrleitungssysteme mit einem in einem mit Druckflüssigkeit gefüllten Druckzylinder verschiebbaren Kolben, dessen Kolbenstange an einer Stirnseite des Druckzylinders in einer Führung axial verschiebbar ist, Befestigung des freien Endes von Druckzylinder und Kolbenstange einesteils an einem ortsfesten Widerlager und anderenteils an der su dämpfenden Rohrleitung, mit den Zylinderräumen beidseits des Kolbens in Ver-
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bindung stehenden, auf einen Überströmweg zwischen den Zylinderräumen wirksamen, bei Verkleinerung des ihnen zugeordneten Zylinderraumes ansprechenden Drosselvorrichtungen, sowie einem über eine Entlüftungsöffnung mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden, im übrigen aber geschlossenen, dehnbaren Ausgleichsbalg.
Eine derartige Stoßbremse ist durch die DT-OS Nr.1 650 bekannt, ihre Aufgabe besteht darin, das Rohrleitungssystem bei normalen, in der Regel wärmedehnungsbedingten Verlagerungsbewegungen unbeeinträchtigt zu lassen, andererseits aber bei auftretenden schnellen oder stoßartigen Verlagerungsbewegungen in Form von Leitungsschlag, aufgrund von Erdbeben etc. wie eine starre Halterung zu wirken, damit beispielsweise bei Kernkraftv/erken derartige Leitungsstöße nicht unmittelbar auf den Reaktor gehen und dort eventuell zu einer Beschädigung des Reaktors führen, vielmehr sich nur außerhalb des Reaktors auswirken können, selbst in der Form, daß das Rohrleitungssystem beschädigt wird. Hierzu sind die Drosselvorrichtungen als bei schnelleren Bewegungen des Rohrleitungsssystems bzw. bei dadurch bedingten stärkeren Strömungsvorgängen der Druckflüssigkeit nach Art von Rückschlagventilen schließende Ventile ausgebildet.
Bei der bekannten Stoßbremse ist der Druckzylinder konzentrisch von einem Vorrats- und Ausgleichsbehälter für die Druckflüssigkeit umgeben, damit Leckverluste der Druckflüssigkeit an der Axialführung der Kolbenstange ausgeglichen werden können. Denn von solchen Stoßbremsen wird eine sehr langzeitige Funktionsfähigkeit gefordert bei hoher Sicherheit gegen Funktionsun-
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fähigkeit. Zwischen Vorrats- und Ausgleichsbehälter sitzen die Drossel vorrichtungen der beidseits des Kolbens vorhandenen Zylinderräume des Druckzylinders im wesentlichen radial in der Wandung des Druckzylinders angeordnet. ]m Vorrats- und Ausgleichsbehälter ist außerdem der Ausgleichsbalg angeordnet, der einerseits temperaturänderungsbedingte Volumenänderungen im Inneren der eine geschlossene Baueinheit bildenden Stoßbremse auffangt und zum anderen dazu dient, Volumenänderungen zu kompensieren, die dadurch eintreten, daß bei Verschiebung des Kolebens bedingt durch die Kolbenstange auf beiden Seiten des Kolbens unterschiedliche Volumina verdrängt bzw. angesaugt v/erden.
Die bekannte Stoßbremse löst die Aufgabe, eine in sich geschlossene Baueinheit ohne freiliegende und damit beschädigungsgefährdete Rohrleitungen zu ergeben. Durch den den Druckzylinder umgebenden Vorrats- und Ausgleichs behälter ist diese Baueinheit jedoch verhältnismäßig groß und damit platzgreifend, so daß ihre Unterbringung bzw. Anbringung auf räumliche Schwierigkeiten stoßen kann. Außerdem machen die an der Axialführung der Kolbenstange auftretenden Leckverluste des Druckmittels eine regelmäßige Wartung bzw. Beobachtung der Stoßbremse erforderlich, zu der beizeiten gegebenenfalls ein Wiederauffüllen des Vorrats- und Ausgleichsbehälters mit neuer Druckflüssigkeit gehört. Diese Arbeiten sind aufwendig und gerade bei Kernkraftwerken sehr verantwortungsvoll, da ihre Unterlassung oder nicht fachgemäße Durchführung im Einzelfall katastrophale Polgen haben kann, also die Gefahr menschlichen Versagens beinhaltet.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stoßbremse der vor-
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stellend beschriebenen Art so abzuändern bzw. weiter auszubilden, daß sie wartungsfrei wird und trotzdem kleiner baut, daß also einerseits die Gefahr menschlichen Veraa.,;rens praktisch ausgeräumt ist und zum anderen trotzdem bzw. gleichzeitig eine wesentlich kleiner bauende und damit leichter bzw. vielseitiger unterbringbare Einheit zur Verfügung gestellt wird. Dies soll bei außerdem einfacherer und damit kostengünstigerer Konstruktion geschehen.
Der Lösung dieser Aufgabe liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine absolut von Leckverlusten der Druckflüssigkeit freie Konstruktion angestrebt werden muß, die andererseits die Höflichkeit gibt, auf einen Vorratsund Ausgleichsbehälter zu verzichten.
Die Aufgabe ist erfindungsgerrnß dadurch gelöst, daß die Kolbenstange von einem einerseits neben ihrer Verbindung mit dem Kolben an diesem, andererseits an der im Zylinderrnnenraum gelegenen Seite der Führung flüssigkeitsdicht befestigten Dichtungsbalg umgeben ist, wobei der Dichtungsbalg ein Λ-endelgewellter Metallbalg sein kann, zweckmäßig aber ein ringgewellter Metallbalg ist.
Durch diese haßnahme ist die Kolbenstange so von einem axial elastischen Element umgeben, daß aus dem die Kolbenstange enthaltenden Raum des Druckzylinders Druckflüssigkrit nicht mehr nach außen gelangen kann. Damit ist aber auch ein Vorratsbehälter für die Druckflüssigkeit nicht mehr erforderlich, da die einmal vorhandene Druckflüssigkeitsfüllung mangels Verlustmöglichkeit für die gesamte Betriebsdauer der Stoßbremse ausreicht. Außerdem brauchen nun nicht mehr Leckverluste kontrolliert und gegebenenfalls durch Nachfüllen
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von .Liruckflüssigkeit kompensiert i'.u werden. Die erfindungsgemäße Stoßbremse ist also nach einer einer ihre Herstellung abschließenden Funktionsprüfung bei ordnungsgemäßem Einbau für die vorgesehene Betriebsdauer wartungsfrei und damit unabhängig von ihre ivunktionsfähigkeit aufrecht erhaltenden i.aßnahmen.
Besonders vorteilhaft ist,es, daß der Innendurchmesser des Dichtungsbalges unter Belassung eines geringen Spiels dem Außendurchmesaer der Kolbenstange entspricht. Damit ist der Dichtungsbalg radial bei auftretendem Außendruck gegen die Kolbenstange abgesützt, so daß er bei leitungsstoßbedingten Druckspitzen im die Kolbenstange enthaltenden Raum des Druckzylinders nicht kollabieren kann.
Zur Unterbringung des Ausgleichsbalges hat es sich nach weiteren Merkmalen der Erfindung, für die selbstständig Schutz beansprucht wird, als vorteilhaft erwiesen, daß der Kolben als Hohlkolben ausgebildet ist, daß der Ausgleichsbalg an der ; olbenstangenseitigen Innenwand des Kolbens befestigt und die Entlüftungsöffnung als Axialbohrung der Kolbenstange ausgebildet ist und daß die Drossel vorrichtungen in der dem ihnen wirkungsmäßig zugeordneten Zylinderraum benachbarten Stirnwand des Kolbens angeordnet sind.
Durch diese Maßnahmen ist innerhalb des Kolbens ein Raum für den Ausgleichsbalg geschaffen, der bei jeder Arbeitsweise der Stoßbremse frei von Druckstößen bleibt, da diese durch die entsprechende Anordnung der Drosselvorrichtungen immer nur außerhalb des Kolbens in den jeweiligen Räumen des Druckzylinders auftreten können. Damit ist der im Kolben geschaffene Raum zur besonders platzsparenden Aufnahme des Ausgleichsbalges
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geeignet, dessen Innenraum über die Bohrung der Kolbenstange in der an sich bekannten Weise mit dem Umgebungsdruck in Verbindung steht.
Besonders zweckmäßig ist es hier, daß die Drosselvorrichtungen gegen gegebenenfalls einstellbaren Federdruck schließende Rückschlagventile sind, wobei die Schließbewegung des Ventilkörpers (beispielsweise der Ventilkugel) der zu bremsenden Roibenbewegung entgegengesetzt ist. Dies hat die Wirkung, daß bei einer stoßweisen Bewegung des Kolbens die damit erforderliche Schließbewegung einer der Drosselvorrichtungen durch die r.'assentrögheit ihres Ventilkörpers unterstützt wird.
'.',eitere I:er];malo und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender Beschreibung anhand der Zeichnung.
Die Zeichnung zeigt einen Druckzylinder 1 und einen darin axial verschiebbaren Kolben 2, dessen Kolbenstange 3 an der zugeordneten Stirnseite des Druckzylinders 1 in einer Führung 4 axial verschiebbar geführt ist. Die Kolbenstange 3 ist von einem einerseits neben ihrer Verbindung mit dem Kolben 2 an diesem, andererseits an der im Zylinderinnenraum gelegenen Seite der Führung 4 flüssigkeitsdicht befestigten Dichtungsbalg 5 umgeben. Der lichte Innendurchmesser des Dichtungsbalges 5 entspricht dem Außendurchmesser der Kolbenstange 3. Durch die Anordnung des Dichtungsbalges 5 innerhalb des die Kolbenstange 3 enthaltenden Zylinderraumes 6 ist es unmöglich, daß Druckflüssigkeit aus diesem Zylinderraum über die Führung 4 nach außen
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gelangen und damit in Verlust geraten kann.
Der i.olben 2 ist als Hohlkolben ausgebildet. In dem dadurch vorhandenen Hohlraum 7 sitzt koaxial ein Ausgleichsbalg b, der an der kolbenstangenseit.igen Innenwand 9 des Kolbens befestigt ist. Der Innenraum des Ausgleichsbalges 8 steht über eine Axialbohrung 10 der Kolbenstange 3 mit dem Aifcmosphärendruck in Verbindung. Drosselvorrichtungen 11 und 12 sind in der dem ihnen wirkungsmäßig zugeordneten Zylinderraum 6 bzw. 13 benachbarten Stirnwand 9 bzw. 14 des Kolbens angeordnet.
Die Drosselvorrichtung 12 ist vergrößert dargestellt. Sie hat ein Ventilgehäuse 15, das in die Stirnwand eingeschraubt ist. In einer Bohrung des Ventilgehäuses 15 sitzt eine Ventilkugel 16, die normalerweise durch eine Druckfeder 17 vom eingeschraubten Ventilsitz 18 abgehoben gehalten wird. Die Druckflüssigkeit kann aus dem Zylinderraum 13 über Bohrungen 19 des Ventilgehäuses 15 in das Ventil hinein und über eine Axialbohrung 20 des Ventilsitzes in den Raum 7 aus dem Ventil herausströmen. Findet jedoch eine schlagartige Bewegung des Kolbens 2 bezogen auf die Zeichnung nach links statt, so wird die Ventilkugel 16 durch das aus dem Zylinderraum 13 abströmende Druckmittel einerseits und durch ihre Mas senträgheit anererseits gegen die Kraft der Feder 17 auf den Ventilsitz 18 gedrückt, womit der Durchfluß versperrt ist.
Entsprechendes gilt in umgekehrter Richtung für die Drosselvorrichtung 11.
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/70
rindet bei normalen Kriechbewegungen des Rohrleitungssystems eine langsame Verschiebung des Kolbens 2 statt, bei dem die Drosselvorrichtungen 11, 12 nicht ansprechen, so v/ird bei einer Verschiebung des Kolbens nach links der Ausgleichsbalg 8 zusammengedrückt, da das aus dem Raum 13 verdrängte Volumen größer ist als das Volumen, das gleichzeitig vom Raum 6 aufgenommen werden kann. Las Umgekehrte findet bei Verschiebung nach rechts statt.
Wegen der im vorliegenden Falle überstehenden Anordnung und Ausbildung der Drosselvorrichtungen 11 und 12 hat der Zylinder 1 zur Vermeidung eines Anstoßes dieser brosyeivorrichtungen auf der einen Seite eine Ausnehmung 2\ und auf der anderen Seite einen Anschlagring 22, gegen den gegebenenfalls die Stirnwand 14 des Kolbens ','. in Anlöge kommt.
Die StoGbrernse wird beispielsweise mit ihrem Druckzylinder 1 über ein Auge 23 an einem festen Widerlager und über ihre Kolbenstange 3 am Rohrleitungssystem befestigt.
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Claims (5)

1 atentansprriche
M J Hydraulische Stoßbremse für rcohrleitungssysteme mit einem in einen mit Druckflüssigkeit gefüllten Liruckzylinder verschiebbaren Kolben, dessen Kclbenstringe an einer Stirnseite des Druckzylinders in einer Führung axial verschiebbar idt, Befestigung des freien .Kn des von Druckzylinder urd l.o] benntange einesteils an eine"! ortsfesten 'Widerlager und anderenteils an der zu dampfenden Rohrleitung, mit den Zylinderküken beidseits des \ olbens in Verbindung stehenden, auf einen ,berstr^iüv/eg zwischen den /,ylinderräumen wirksamen, bei Verkleinerung des ihnen zugeordneten ^ylinderraume? ansprechenden Drosselvorrichtungen, sowie einem über eine li'ntlüf tungsöffnun"-· mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden, im übrigen aber geschlossenen, dehnbarer! Ausgleichsbalg,
dadurcii gekennzeichnet,
daß die Kolbenstange (j5) von einem einerseits neben ihrer Verbindung mit dem Kolben (2) an diesem, andererseits an der im Zylinderraum (6) gelegenen Seite der Führung (4) flüssigkeitsdicht befestigten Dichtungsbalg (5) umgeben ist.
2. Stoßbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsbalg (5) ein ringgewellter I-ietallbalg ist.
3. Stoßbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Dichtungsbalges (5) unter Belasaung eines geringen Spiels dem Außen- durchmeaaer der Kolbenstange (3) entspricht.
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4. otoßbremse insbesondere nach eine'ii der Ansprüche bis ;3, dadurch gekennzeichnet, daß der ι olben (2) als Hohlkolben ausgebildet ist, daß der Ausgleichsbalg (8) an der l'olbejnstan;/ensei tigen innenwand (9) des Kolbens befestigt; und die Entlüftungsöffnung als Axialbohruii;r (10} der Kolbenstange (3) ausgebildet ist und daß die iJrr^selvorrichtur-gen (11, 12} in der dem ihnen wiri,!;n;;;si:iäßi^: :,:i.i,':eordne Len Zylinderraurn (6, 13} benachbarten Ltirnwand (1J, 14} dec ; olbens (2) angeordnet sind.
5. StüßbrTv.se nach e.iiier"! der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, ciai.- liie irnsselvorrichtungen gegen gegftjcnenf aJ ] l; eine tellbn.ren Federdruck schließende iaicki.-.c;hl ag ν eilt i Ic; sind .
υ. LtnßVr'ji'.oe nac!i Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließbewegung des Ventilkörpers (16} (Jer y,u bremsenden i olbenbewegun,·; entgegengesetzt ist.
ORIGINAL INSPECTED 8 0 9 8 U 6 / 0 B 1 0
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