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Die Erfindung betrifft eine Aufhängevorrichtung für sich
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verschiebende Lasten, insbesondere Rohrleitungen, deren Zusatzfederung
parallel zur Hauptfederung angeordnet ist und als Druckfederung über ihr oberes
und unteres Widerlager die über einen Winkelhebel mit ortsfestem Drehpunkt übertragenen
aus den Änderungen der Hauptfederung resultierenden Zug- und Druckkräfte aufnimmt,
so daß die Zugkraft der Hauptfederung annähernd konstant bleibt.
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Derartige Aufhängevorrichtungen dienen zur Erhaltung einer etwa konstanten
Zugkraft bei beweglichen Lasten wie z.B.
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Wärmedehnungen unterworfenen Rohrleitungen.
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Es sind derartige Aufhängevorrichtungen bekannt (DE-OS 23 20 549),
bei der neben der die Last aufnehmenden Hauptfederung eine Zusatzfederung vorgesehen
ist, die die aus der ilittelstellung sich ändernden Zug- und Druckkräfte der Hauptfederung
ausgleichen soll. Dabei besteht die Zusatzfederung aus Blattfedern, die den Hohlraum
der schraubenförmigen Hauptfederung teilweise ausfüllen und über mit der Hauptfederung
verbundenen Kurventeilen und -rollen beansprucht werden. Die Blattfedern geben beim
Wirksamwerden der Zusatzfederung nach, wobei dieses durch die Formgebung der Peder
bzw. durch zwischengespannte Blattfedern erhöht werden kann. Allerdings ist weder
eine genaue Berechnung einer solchen Aufhängevorrichtung noch eine genaue Einstellung
möglich. Hinzu kommt, daß die Federkrfte bei einer derartigen Beanspruchung sich
leicht verändern können, so daß derartige Aufhängevorrichtungen als sogenannte Konstanthänger
in der Regel nicht einsetzbar sind.
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Bei einer weiteren bekannten Aufhängevorrichtung (DE-OS 26 23 929)
wird die Stabilisierung des Federsystems bei Laständerung dadurch erreicht, daß
als Zusatzfederung eine zylindrische Schraubenfeder verwendet wird, die parallel
neben der Hauptfederung verläuft. Die Zusatzfederung wirkt als Druckfederung über
ihre Widerlaqer mittels Rollen und Hebeln auf die Hauptfederung ein, wobei zur Übertragung
Kurventeile an der Hauptfederung vorgesehen sind. Diese Aufhängevorrichtungen führen
zu einem in der Regel unter Lastfall stabil und ruhig arbeitenden Federsystem. Kurvenungenauigkeiten
führen bei der Übertragung der Kräfte jedoch zu Ungenauigkeiten und damit zur mangelnden
Stabilität der Hauptfederung.
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Nachteilig ist auch, daß zur Kompensation der aus der Mittelstellung
sich ändernden Zug- und Druckkraft der Hauptfederung und zur Übertragung der Druckkräfteder
Zusatzfederung neben dem Winkelhebel mehrere weitere Einzelteile notwendig sind,
die zwangsläufig bei Ungenauigkeiten oder Fehlern die auftretenden Ungenauigkeiten
vergrößern. Dies kann auch durch eine relativ weiche Zusatzfederung nicht ausgeglichen
werden, wobei diese noch den Nachteil hat, daß sie große Federwege benötigt. Als
nachteilig hat sich darüber hinaus herausgestellt, daß die Aufhängevorrichtung mit
den daneben angeordneten Zusatzfederunqen recht groß bauen und daher bei den vielfach
beengten Verhältnissen nicht oder nur mit großen Schwierigkeiten untergebracht werden
können.
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Der Erfindung liegt die Aufqabe zugrunde, eine unter Auslenkung der
llauptfederung stabil arbeitellde Aufhänqevorrict0tunq zu schaffen, die Ungenauigkeiten
bei der Übertragung von Kräften von der iaupt- auf
die Zusatzfederung
minimiert und auch in der Grundfläche möglichst geringe Baumaße aufweist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die als zylindrische
Schraubenfedern ausgebildeten Haupt-und Zusatzfederung konzentrisch zueinander angeordnet
sind und daß zwei Winkelhebel sich einerseits auf das obere Widerlager der Hauptfederung
und andererseits auf das obere Widerlager der Zusatzfederung abstützen und einen
ortsfesten Drehpunkt aufweiseil.
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Bei einem solchen Aufbau der Aufhängevorrichtung wird eine absolute
Stabilisierung des Federsystems bei Änderung des Lastfalles erreicht. Das Federsystem
geht in neue Stellungen bei Veränderungen des Lastfalles ein, ohne daß Unstabilitäten
auftreten können. Die Kräfte der Zusatzfederung werden sicher und ohne weitere zwischengeschaltete
Teile über ein einziges Hebelsystem auf die Hauptfederung übertragen. Dadurch, daß
zwei Winkelhebel eingesetzt werden, kann es nicht zu Verkantungen und damit zu Unaenauigkeiten
kommen. Vorteilhaft ist insbesondere die geringe Bauhöhe und die kleine Grundfläche
der Aufhängevorrichtung. Sie ist damit insbesondere für beengte Verhältnisse geeignet.
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Während das Federsystem selbst reibungsfrei arbeitet, können die geringen
im Hebelsystem auftretenden Reibungen dadurch größtenteils ausgeglichen werden,
daß die den oberen widerlagern zugewandten Enden der Winkelhebel Rollen aufweisen.
Diese Rollen sollen erfindungsgemäß reibungsarm arbeitende und nahezu wartungsfreie
Lager aufweisen.
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Eine günstige Kraftübertragung bei gleichzeitig weitgehender Verhinderung
von Reibung wird dadurch erreicht, daß das obere Widerlager der Zusatzfederung unterhalb
des oberen Widerlagers der Hauptfederung angeordnet ist und eine gekrl7mnlte Oberfläche
aufweist.
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Bei größeren Drehwinkeln von lo bis 200 ergeben sich geringfügige
Abweichungen gegenüber den ideellen Werten, die aber durch den Reibungseinfluß der
Rollen kompensiert werden. Bei kleineren Drehwinkeln sind die Abweichungen unbeachtlich.
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Die günstige Kraftübertragung wird dadurch weiter erhöht, daß bei
in der Hauptfederung lagernder Zusatzfederung der ortsfeste Drehpunkt oberhalb und
mittig der Zusatzfederung angeordnet und der Winkel zwischen Hebelarm und Arm jeweils
gleich ist. Die Druckkraft der Zusatzfederung wird somit unabhängig vom Stand der
Arme auf die Winkelhebel und die Hauptfederung übertragen.
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Bei Hauptfederungen mit Federn großen Durchmessers ist es zweckmäßig,
drei oder mehr Winkelhebel mit Rollen über den Umfang der Hauptfederung und der
Zusatzfederung verteilt anzuordnen.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die
Zusatzfederung in einem zylindrischen Mantel angeordnet ist, dessen Boden als unteres
Widerlager dient und dessen Abdeckplatte über ihren überkragenden Rand und mittels
einer Reguliervorrichtung mit dem Gehäuse verbunden ist. Über die Lageänderung des
zylindrischen Mantels können Federtoleranzen der Zusatzfeder auf einfache Weise
ausgeglichen werden. Dazu ist es lediglich
notwendig, die dafür
vorgesehenen Stellmuttern zu betätigen. Somit ist es möglich, auch während des Betriebes
geringfügige Veränderungen zu berücksichtigen und eine jederzeit gleichmäßige Kennlinie
einzuhalten.
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Ohne wesentliche Änderung des Baumaßes und ohne die Verwendung von
schwereren und teureren Federungen kann die Zugkraft einer solchen Aufhängevorrichtung
dem jeweiligen Einsatzfall angepaßt werden, indem die Hauptfederung aus zwei auf
beiden Seiten des Zylinders angeordneten zylindrischen Schraubenfedern gebildet
ist.
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Eine solche Aufhängevorrichtung ist insbesondere in Grenzbereichen
vorteilhaft einzusetzen und zeichnet sich dadurch aus, daß einfachere und preiswertere
Federn verwendet werden können.
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Nach einer weiteren und vorteilhaften Ausführungsform ist es möglich,
als Hauptfederung zwei zylindrische Schraubenfedern übereinander anzuordnen, so
daß ohne eine Änderung der Zusatzfederung ein größerer Federweg erreicht wird.
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Die Erfindung zeichnet sich neben den ausgesprochen günstigen flaumaßen
dadurch aus, daß sie mit relativ einfachen Mitteln sich ändernden Bedingungen angepaßt
werden ksnn, und zwar auch dann, wenn der Federweg verändert werden muß. Vorteilhaft
ist weiter, daß die Federkraft der zentral angeordneten Feder, d.h. der Zusatzfederung,
konstant gehalten werden kann, indem die Oberfläche des oberen Widerlagers konkav
ausgebildet ist. Dies bringt den zusätzlichen Vorteil, daß die Zusatzfederung in
dem Sinne keinen Federweg aufweisen muß, so daß eine enggewickelte
Feder
mit wenigen Windungen und hoher Tragkraft eingesetzt werden kann.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in denen ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen
dargestellt ist. In der Zeichnung zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemäße Aufhängevorrichtung
im Längsschnitt, Fig. 2 einen Winkelhebel.
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Die Aufhängevorrichtung ist in Fig. 1 allgemein mit 1 bezeichnet und
besteht aus dem Gehäuse 2 mit dem Befestigungsgewinde 3 und dem Pendelbolzen 13,
die die Verbindung zum Aufiiängepunkt bzw. zur zu tragenden Last darstellen. In
dem Gehäuse 2 sind sowohl die Hauptfederung 5 als auch die Zusatzfederung- 2o untergebracht.
Im dargestellten Beispiel dienen die Federn 15 und 1G mit jeweils unterschiedlicher
lleicilheit als Hauptfederung 5. Sie sind beiderseits der zylindrisci#en Hülse lo
angeordnet und stützen sich einerseits auf dem oberen Widerlager 7 sowie dem gleichzeitig
als Boden des Gehäuses 2 dienenden unteren Widerlager G ab. Das untere Widerlager
6 kann tiber die Verstellschrauben 8, die sich in den Schraubblöcken 9 L)ewegen,
in der Lage verändert werden, so daß sicn der Ahstand zwischen den beiden Widerlagern
ändert.
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Die zylindrisclle llülse 10 dient alsilberlastscllutJ.
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Der Zylinder 14 ist über das untere
Widerlager 6
hinausgeführt und durch den Boden 11 verschlossen. Der Boden weist eine Bohrung
12 auf, in die der Pendelbolzen 13, an den die nicht dargestellte Last angehängt
werden kann, eingeführt ist.
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Die Zusatzfederung 20 ist im Zylinder 14 beweglich angeordnet und
befindet sich ihrerseits wiederum in einem zylindrischen Mantel 24, dessen Boden
als unteres Widerlager 21 für die Feder 23 der Zusatzfederung 20 dient.
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Das obere Ende des zylindrischen Mantels 24 ist mit einer Abdeckplatte
25 versehen, deren überkragender Rand 26 über die Halterungen 29 mit dem Gehäuse
2 verbunden ist. Der Abstand zwischen Gehäuse und der Abdeckplatte 25 kann mit Hilfe
der Stellmutter 27 und 28 verändert werden. Über die Betätigung der Stellmuttern
27, 28, die die Regulierungsvorrichtung 31 darstellen, sind eventuelle Federtoleranzen
der Zusatzfederung 20 bzw. deren Feder 23 auszugleichen. Ein solcher Ausgleich wird
insbesondere beim Einstellen der Aufhängevorrichtung durch geeignete Meßgeräte vorgenommen.
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Innerhalb des zylindrischen Mantels 24 ist auf der Feder 23 eine bewegliche
Scheibe vorgesehen, die als oberes Widerlager 22 dient. Die Oberfläche 35 des oberen
Widerlagers 22 ist wie dargestellt getrürrlmt ausgebildet und weist somit einen
Rand 36 auf. Dieser Rand dient quasi als Begrenzung. Somit liegt die zur Kompensation
der aus der Mittelstellung sich ändernden Zug- und Druckkraft der Hauptfederung
für die Konstanthaltung der Haltekraft dienende Zusatzfederung 20 innerhalb der
Hauptfederung 5, wodurch eine optimale Platzausnutzung erreicht wird. Die notwendigen
Druckkräfte der Zusatzfederung 20 werden über die Elinkelhebel 40, 41 auf die Hauptfederunq
5 Uhertragen. Im dargestellten
Beispiel, das im übrigen durch die
Fig. 2 noch weiter erläutert ist, sind zwei Winkelhebel 40, 41 mit ihrem ortsfesten
Drehpunkt 39 vorgesehen. Der ortsfeste Drehpunkt 39 liegt mittig oberhalb der Zusatzfederung
20.
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Die Winkelhebel 40, 41 weisen an den Enden 46, 47 von Hebelarm 42
und Arm 43 Rollen 44 und 45 auf. Die Rollen 44, 45 können den gleichen Durchmesser
oder aber wie in Fig. 2 gezeigt einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Der
Winkel So zwischen Hebelarm 42 und Arm 43 ist bei allen Winkeihebein gleich. Dadurch;
daß die Kräfte allein über einen Winkelhebel und somit ohne weitere Übertragungsglieder
von der Zusatzfederung 20 auf die Hauptfederung 5 übertragen werden, wird die mögliche
Fehlerquote verringert. Dabei ist es möglich, entweder die Zusatzfederung 20 konzentrisch
innerhalb der Hauptfederung 5 oder umgekehrt die Hauptfederung 5 konzentrisch innerhalb
der Zusatzfederung 20 anzuordnen.
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Bei der zuletzt genannten Möglichkeit kann die Zusatzfederung 20 über
die Winkelhebel 40, 41 jeweils zur Mitte hin wirken, was zur Erhöhung der Stabilität
beiträgt. Unabhängig von der Zuordnung von Hauptfederung 5 und Zusatzfederung 20
können die Federn 15, 16 bzw.
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23 nach bekannten Formeln berechnet und so jeweils die günstigste
Ausführung ermittelt werden. Weiter können der Hebelarm 42 und der Arm 43 jeweils
beliebig gewählt werden, so daß der Lastweg mit konstanter Tragkraft verändert werden
kann. Der Hebelarm 42 bzw.
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der Arm 43 sind dabei durch die Mantelwand 30 geführt, die z.B. Langlöcher
für die Durchführung der Arme 42, 43 aufweist.
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Die Funktion der konzentrisch innerhalb der Hauptfederung 5 angeordneten
Zusatzfederung 20 kann von mehreren zylindrischen Federn gleicher Abmessung und
Federkennlinie übernommen werden. Diese Federn sind achsparallel so angeordnet,
daß eine gleichmäßige Übertragung über die Winkelhebel, die dem Widerlager einer
jeden solchen Feder zugeordnet sind, gewährleistet ist.