DE3010463A1 - HYDRAULIC SHOCK BRAKE FOR PIPELINE SYSTEMS - Google Patents
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Hydraulische Stoßbremse für Rohrlei tung s sy ξ temeHydraulic shock absorber for pipelines tung s systems
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Stoßbremse für Rohrleitungssysteme mit einem mit Druckflüssigkeit gefüllten Druckzylinder und einem darin verschiebbaren Kolben, dessen Kolbenstange an einer Stirnseite des Druckzylinders axial verschiebbar geführt ist, wobei ihr freies Ende und die andere Stirnseite des Druckzylinders an der zu dämpfenden Rohrleitung bzw. an einem ortsfesten Widerlager befestigt sind und wobei die Zylinderräurne beidseits des Kolbens durch an den Kolben-Stirnwänden angeordnete Drosselbohrungen miteinander in Verbindung stehen,The invention relates to a hydraulic shock absorber for pipeline systems with a hydraulic fluid filled pressure cylinder and a piston displaceable therein, the piston rod on a Front side of the printing cylinder is guided axially displaceably, with its free end and the other end face of the pressure cylinder attached to the pipe to be damped or to a stationary abutment are and wherein the cylinder grooves on both sides of the piston are arranged on the piston end walls Throttle bores are in communication with each other,
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wobei diese Drosselbohrungen durch unter Federkraft stehende, axial verschiebbare Ventilkörper verschließbar sind.these throttle bores can be closed by axially displaceable valve bodies under spring force are.
Eine derartige Stoßbremse ist durch die DE-OS 27 21 bekannt. Bei ihr sind Einsätze in die Drosselbohrungen eingeschraubt, in denen kugelförmige Ventilkörper angeordnet und durch Federkraft in der Offenstellung gehalten sind.Such a shock brake is known from DE-OS 2721. With her are inserts in the throttle bores screwed, in which spherical valve bodies are arranged and by spring force in the open position are held.
Dieses System arbeitet unter normalen Bedingungen zufriedenstellend« Der Verstellwiderstand der Bremse kann allerdings nur dadurch verändet werden, daß man die Einsätze mit den Ventilkugeln aus dem Kolben herausschraubt und durch entsprechend anders kalibrierte Einsätze ersetzt. Auch wäre es in manchen Anwendungsfällen zweckmäßig, wenn die Ansprechgeschwindigkeit der Bremse noch höher liegen würde.This system works satisfactorily under normal conditions « The adjustment resistance of the brake can only be changed by unscrewed the inserts with the valve balls from the piston and calibrated them differently Inserts replaced. In some applications it would also be useful if the response speed the brake would be even higher.
Hier setzt der Gedanke der vorliegenden Erfindung an. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Ventil für die Drosselbohruiigen dahingehend zu verbessern, daß man den Durchströmwiderstand auf einfachere ¥eise als bisher regulieren kann und daß darüber hinaus die Ansprechgeschwindigkeit der Bremse erhöht wird. Ferner soll sich das erfindungsgemäße Ventil durch besonders niedrigen Bev/egungsviderstand auszeichnen, wenn der Kolben die normalen, durch V/ärmedehnung des Rohrleitungssystems bedingten Verschiebebewegungen durchführt.This is where the idea of the present invention comes into play. It is based on the task of the well-known valve for the Drosselbohruiigen to improve that the flow resistance in a simpler ¥ ice can regulate than before and that, in addition, the response speed of the brake is increased. Furthermore, the valve according to the invention should be characterized by a particularly low movement resistance, when the piston moves through the normal displacement movements caused by thermal expansion of the pipeline system performs.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgeroäß dadurch gelöst, daß die Ventilkörper durch eine geraeinsame Ringplatte an jeder Stirnseite des Kolbens gebildet sind, daß die Drosselbohrungen in der zugeordneten Kolben-Stirnwand in axialer Verlängerung der Ringplatte angeordnet sind und daß die Ringplatte die Bohrungen in Schließstellung allseits überdeckt.This object is achieved according to the invention in that the valve body is provided by a straight ring plate are formed on each end face of the piston that the throttle bores in the associated piston end wall are arranged in the axial extension of the ring plate and that the ring plate has the holes in Closed position covered on all sides.
Durch diese Ventilausbildung ergibt sich der Vorteil, daß der Verstellwiderstand der Bremse durch einfache Abstandsänderung zwischen der Ringplatte und der Kolben-Stirnwand verstellt werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dal3 ein und dieselbe Ringplatte auf eine Vielzahl von Drosselbohrungen einwirken kann, so daß sehr viele Strömungswege für das Druckmittel angeboten werden können und der Drosselwiderstand bei den langsamen, wärmedehnungsbedingten Verlagerungsbewegungen außerordentlich gering ist.This valve design has the advantage that the adjustment resistance of the brake by simple Change in distance between the ring plate and the piston end wall can be adjusted. Another The advantage is that one and the same ring plate can act on a large number of throttle bores, so that very many flow paths can be offered for the pressure medium and the throttle resistance is extremely small in the slow, thermal expansion-related displacement movements.
In Weiterbildung des Erfindungsgedanliens bietet sich die besonders vorteilhafte Möglichkeit, daß die Axialführung der Ringplatte durch mehrere, über ihren Umfang verteilte, in der Kolben-Stirnwand festgelegte Schrauben erfolgt und daß die radiale Ringbreite so auf den Durchmesser der Drosselbohrungen abgestimmt ist, daß die Ringplatte in geöffnetem Zustand sowohl radial innen als auch radial außen von der Druckflüssigkeit umströmbar ist. Dadurch hat man praktisch den Austrittsquerschnitt der Druckflüssigkeit aus dem Spalt zwischen der Ringplatte und dem Kolben verdoppelt, denn die Druckflüssigkeit vermag bei der be-In a further development of the inventive concept, there is the particularly advantageous possibility that the axial guide the ring plate by several, distributed over its circumference, fixed in the piston end wall Screwing takes place and that the radial ring width is matched to the diameter of the throttle bores is that the ring plate in the open state both radially inward and radially outward from the hydraulic fluid can flow around. This gives you practically the exit cross-section of the hydraulic fluid from the The gap between the ring plate and the piston is doubled because the hydraulic fluid can
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schriebenen Führung der Ringplatte nicht nur am äußeren Ringspalt, sondern auch am inneren Ringspalt der Ringplatte aus- bzw. einzuströmen. Diese Querschnittsverdoppelung hat den Vorteil, daß die Ringplatte wesentlich näher am Kolben angeordnet werden kann, ihr Abstand kann praktisch auf die Hälfte des bei einseitiger Umströmung üblichen Wertes reduziert werden. Das heißt, daß der bei plötzlichen Stößen des Rohrleitungssystems zu durchfahrende Schließweg der Ringplatte nur noch halb so lang ist. Die Bremse spricht also doppelt so schnell an. Versuche der Anmelderin haben ergeben, daß es bei dieser Konstruktion möglich ist, die Bewegung der Kolbenstange bei abrupter Stoßbelastung oder bei Lastwechseln auf 1,5 mm bis 2 mm zu beschränken.written guidance of the ring plate not only on the outer ring gap, but also on the inner ring gap flow out or into the ring plate. This doubling of the cross-section has the advantage that the ring plate can be placed much closer to the piston, their distance can be practically half the with one-sided flow around the usual value reduced will. This means that the closing path to be traversed in the event of sudden impacts in the pipeline system the ring plate is only half as long. The brake responds twice as quickly. Attempts by the applicant have shown that with this design it is possible to control the movement of the piston rod at abrupt shock loads or load changes to 1.5 mm to 2 mm.
Weiterhin hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß die Federkraft zum Offenhalten der Ringplatte durch auf den Führungsschrauben angeordnete Druckfedern erzeugt wird. Dabei genügen im allgemeinen drei symmetrisch über den Umfang verteilte Druckfedern. Sie haben den Vorteil, daß auch beim Bruch einer Feder die Bremse noch zuverlässig arbeitet, da die beiden übrigen Federn zur Betätigung der Ringplatte ausreichen, wohingegen bei den bisher bekannten Ventilsystemen jeder Ventilkörper von seiner ihm zugeordneten Feder abhängig war.Furthermore, it has proven to be useful that the spring force to keep the ring plate open by compression springs arranged on the guide screws is produced. In general, three compression springs distributed symmetrically over the circumference are sufficient. she have the advantage that the brake still works reliably even if a spring breaks, since both of them other springs are sufficient to actuate the ring plate, whereas with the valve systems known up to now each valve body was dependent on its associated spring.
Aus fertigungstechnischen Gründen empfiehlt es sich, daß die Führungsschrauben für die Axialführung der Ringplatte in einem Teil der Drosselbohrungen ange-For manufacturing reasons, it is recommended that the guide screws for the axial guidance of the Ring plate in part of the throttle bores.
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ordnet sind. Man kann dadurch beispielsweise in einem Arbeitsgang zwölf Drosselbohrungen an jeder Kolben-Stirnwand anbringen, wovon drei zur Aufnahme der Führungsschrauben dienen.are arranged. In this way, for example, you can create twelve throttle bores on each piston end wall in one operation attach, three of which are used to accommodate the guide screws.
Schließlich empfiehlt es sich, die Ringplatten jeweils derart anzuordnen, daß ihre Schließbewegung der zu bremsenden Kolbenbewegungentgegengesetzt ist und daß sie durch Federkraft in der Offenstellung gehalten ist, wie an sich bekannt.Finally, it is advisable to arrange the ring plates in such a way that their closing movement of the braking piston movement and that it is held in the open position by spring force is, as is known per se.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Anmeldungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung; diese zeigt eine erfindungsgemäße Stoßbremse im Längsschnitt.Further details and advantages of the subject of the application emerge from the following description an embodiment based on the drawing; this shows a shock brake according to the invention in longitudinal section.
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 Dichtungsbalg 5 umgeben, der einerseits mit dem Kolben 2, andererseits mit der im Zylinderraum gelegenen Seite der Führung 4 flüssigkeitsdicht verbunden ist. Der lichte Innendurchmesser des Dichtungsbalges 5 liegt geringfügig über dem Außendurchmesser der Kolbenstange 3. Der Dichtungsbalg 5 hat die Aufgabe, einen hermetischen Abschluß zwischen dem Zylinderraum und der Umgebung sicherzustellen, so daß keine Druckflüssigkeit längs der Kolbenstange 3 nach außen gelangen kann.The drawing shows a pressure cylinder 1 and a piston 2 axially displaceable therein, its piston rod 3 guided axially displaceably in a guide 4 on the associated end face of the printing cylinder 1 is. The piston rod 3 is surrounded by a sealing bellows 5, which on the one hand with the piston 2, on the other hand is connected to the side of the guide 4 located in the cylinder space in a liquid-tight manner. Of the clear inner diameter of the sealing bellows 5 is slightly above the outer diameter of the piston rod 3. The sealing bellows 5 has the task of providing a hermetic seal between the cylinder space and to ensure the environment, so that no hydraulic fluid along the piston rod 3 to the outside can.
Der Kolben 2 ist als Hohlkolben ausgebildet und in seinem Innenraum 7 sitzt koaxial ein Ausglefchbalg 8P der an der kolbenstangenseitigen Innenwand 9 des Kolbens befestigt ist» Das Innere des Ausgleichsbalges steht über eine Axialbohrung 10 der Kolbenstange 3 mit der Atmosphäre in Verbindung,The piston 2 is designed as a hollow piston and a compensating bellows 8 P sits coaxially in its interior 7 and is fastened to the inner wall 9 of the piston on the piston rod side.
Die zu beiden Seiten des Kolbens befindlichen Zylinderräume 6 und 13 sowie der Innenraum 7 des Kolbens 2 sind durch mehrere in den Kolben-Stirnwänden und 14 angeordnete Axialbohrungen 15 bzw. 16 miteinander verbunden. Die Axialbohrungen 15 bzw. 16 sind jeweils längs eines vorzugsweise koaxial zur Kolbenachse angeordneten Kreisbogens positioniert, und zwar am besten mit gleichbleibendem Abstand untereinander. Der Durchmesser der Bohrungen beträgt beim Ausführungsbeispiel etwa 3 bis 4 mms er kann bei größeren Stoßbremsen natürlich auch erheblich darüber liegen.The cylinder chambers 6 and 13 located on both sides of the piston and the interior 7 of the piston 2 are connected to one another by a plurality of axial bores 15 and 16 arranged in the piston end walls 14 and 14 tied together. The axial bores 15 and 16 are each along a preferably coaxial to the piston axis arranged circular arc, preferably with a constant distance from one another. The diameter of the bores is about 3 to 4 mm in the exemplary embodiment, it can be larger in the case of larger ones Of course, shock absorbers are also considerably higher.
Alle Bohrungen einer Kolben-Stirnseite 12 bzw. 14 v/erden durch eine gemeinsame, dieser Kolben-Stirnseite zugewandte Ringplatte 17 bzw. 18 an ihrer Ausströmöffnung zum Zylinderraum 13 bzw. 6 mehr oder weniger stark gedrosselt. Diese Ringplatten 17 und 18 sind hinsichtlich ihres Innen- und Außendurchmessers so gestaltet, daß sie die ihnen zugeordneten Bohrungen 15 bzw. 16 in der Schließstellung allseits überdecken. Sie sind jeweils durch mehrere über ihren Umfang verteilte Befestigungsschrauben 19 bz\i. 20 axial verschiebbar an der ihnen zugeordneten Kolben-Stirnwand geführt. Durch Druckfedern, die im Aus-All bores of a piston end face 12 or 14 are more or less throttled by a common ring plate 17 or 18 facing this piston end face at their outflow opening to the cylinder space 13 or 6. These ring plates 17 and 18 are designed with regard to their inside and outside diameter so that they cover the bores 15 and 16 assigned to them on all sides in the closed position. They are each secured by a plurality of fastening screws 19 bz \ i distributed over their circumference. 20 guided axially displaceably on the piston end wall assigned to them. By means of compression springs that
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führungsbeispiel als Schraubenfedern 21 und 22 auf den Befestigungsschrauben 19 bzw. 20 angeordnet, die jedoch stattdessen auch anders ausgebildet und positioniert sein können, werden die beiden Ringplatten jeweils vom Kolben weg in ihre Offenstellung gedrückt. Dabei wird die Spaltweite zwischen den Ringplatten und den ihnen zugeordneten Kolben-Stirnwänden, die in der Größenordnung von wenigen zehntel Millimetern liegt, durch die Länge der Befestigungsschrauben 19 bzw. 20 definiert.management example arranged as coil springs 21 and 22 on the fastening screws 19 and 20, respectively however, the two ring plates can also be designed and positioned differently instead each pressed away from the piston into their open position. Thereby the gap width between the ring plates and the piston end walls assigned to them, which are of the order of a few tenths of a millimeter is defined by the length of the fastening screws 19 and 20, respectively.
Die Funktion ist folgende: Bei normalen Kriechbewegungen des Rohrleitungssystemes findet eine langsame Verschiebung des Kolbens 2 statt, bei der die Druckflüssigkeit ungestört vom einen Zylinderraum 6 in den anderen Zylinderraum 13 bzw. umgekehrt strömen kann, je nachdem, in welcher Richtung der Kolben 2 verschoben wird. Da dabei das Druckmittel beim Durchströmen des Spaltes zwischen der Kolben-Stirnwand und der zugehörigen Ringplatte sowohl an der Innenseite als auch an der Außenseite der Ringplatte strömen kann, ist der Strömungswiderstand außerordentlich gering. Die erfindungsgemäße Stoßbremse zeichnet sich daher durch besonders geringe Verstellkräfte aus.The function is as follows: With normal creeping movements of the pipeline system, there is a slow one Displacement of the piston 2 instead, in which the pressure fluid is undisturbed by a cylinder chamber 6 in the can flow other cylinder chamber 13 or vice versa, depending on the direction in which the piston 2 is displaced will. Since the pressure medium flows through the gap between the piston end wall and the associated Ring plate can flow both on the inside and on the outside of the ring plate is the flow resistance is extremely low. The shock brake according to the invention is therefore characterized by particularly low adjustment forces.
Kommt es hingegen zu einer schlagartigen Bewegung des Kolbens 2, beispielsweise auf der Zeichnung nach links, so wird die Ringplatte 17 durch das aus dem Zylinderraum 13 abströmende Druckmittel einerseits und durch ihre Massenträgheit andererseits gegen die Kraft der Federn 21 auf die Kolben-Stirnwand 12 gedrückt, womit der Durchfluß versperrt ist. Entsprechendes gilt inIf, on the other hand, there is a sudden movement of the piston 2, for example to the left in the drawing, so the ring plate 17 is on the one hand and through the pressure medium flowing out of the cylinder space 13 their inertia on the other hand pressed against the force of the springs 21 on the piston end wall 12, whereby the flow is blocked. The same applies in
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umgekehrter Richtung für die Ringplatte 18.reverse direction for the ring plate 18.
Infolge der bereits erwähnten beidseitigen Umströmung der Ringplatten wird auch die Ansprechzeit der erfindungsgemäßen Stoßbremse wesentlich kürzer gehalten als bei herkömmlichen Stoßbremsen. Denn die beidseitige Umströmung der Ringplatten gestattet es, in der Offenstellung mit einem außerordentlich geringen Spalt von wenigen zehntel Millimetern zu arbeiten, so daß der Schließweg der Ventilplatte wesentlich kürzer als bei den bekannten Lösungen ist.As a result of the already mentioned flow around the ring plates on both sides, the response time is also that of the invention Shock absorbers kept much shorter than with conventional shock absorbers. Because the two-sided Flow around the ring plates allows in the open position with an extremely small gap to work from a few tenths of a millimeter, so that the closing path of the valve plate is much shorter than is the case with the known solutions.
Die Bremse arbeitet selbst dann noch, wenn eine der Druckfedern 21 bzw. 22 gebrochen ist, da die übrigen Federn die Ringplatte wieder öffnen.The brake still works even if one of the compression springs 21 or 22 is broken, since the rest Springs open the ring plate again.
Schließlich ist auch die Fertigung der Ventile außerordentlich kostengünstig, da keinerlei kompXizierte Bauteile verwendet werden müssen.Finally, the manufacture of the valves is also extremely cost-effective, since they are not complicated at all Components must be used.
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Claims (5)
dadurch gekennzeichnet,1./Hydraulic shock absorber for pipeline systems with a pressure cylinder filled with hydraulic fluid and a piston that can be moved therein, the piston rod of which is guided axially displaceably on one end of the pressure cylinder, with its free end and the other end of the pressure cylinder on the pipe to be damped or on a stationary one Abutments are attached and the cylinder spaces on both sides of the piston are connected to one another by throttle bores arranged on the piston end walls, these throttle bores being closable by axially displaceable valve bodies under spring force,
characterized,
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8126 | Change of the secondary classification |
Ipc: F16F 9/34 |
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| D2 | Grant after examination | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |