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Kolbenölbremse für Armaturen
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Die Erfindung betrifft eine Kolbenölbremse für Armaturen, insbesondere
geeignet zur Endlagendämpfung der Klappenscheibenvon Rückschlag -klappen mit exzentrischer
Lagerung.
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Rückschlagklappen werden in Wasser-, Erdöl-, Gas- und dgl. Leitungen
eingebaut, um im Störfall ein Rückströmen des Fördermediums zu verhindern. Der Schließvorgang
erfolgt nomalerweise sehr schnell, so daß die Klappenscheibe in den Sitz geschlagen
wird und dadurch in der nach -folgenden Leitung die gefürchteten Druckstöße entstehen,
die zu Schäden führen können. Mit Brems- und Drosseleinrichtungen kann die Schließzeit
in weiten Grenzen den zu beachtenden Schließgesetzen angepaßt werden. Um wenig Rucklaufmenge
zu erreichen, solldieKlappenscheibe bis zum Bremspunkt schnell schließen.
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In Öffnungsrichtung wird die Klappenscheibe durch die Strömung des
Mediums geöffnet. Bei schnell einsetzender Strömung besteht die Gefahr, daß in der
Endlage "Auf" die Klappenscheibe am Gehause anschlägt. Eine Bremswirkung muß auch
hier ein langsames, geddmpftes Anfahren in die Endstellung sicherstellen.
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Es ist bekannt, zur Erfüllung dieser Erfordernisse hydraulische Bremsen
und Dämpfer mit der Klappenwelle zu verbinden. Diese Bremsen sind meist als Kolbenölbremsen
ausgebildet, wobei eine Zylinderkolbeneinheit aus einem Kolben, der Kolbenstange
und zwei den gegenüberliegenden Kalbenseiten zugeordneten, mit Ölgefullten Zlinderräumen
besteht. Die Auslässe der Zylinderräume sind mit Drosseln versehen, die zu einem
Ausgleichsgefäß führen. Die DE-P 2252 492 lehrt, daß der Durchsatzquerschnitt der
Drosseln in Abhängigkeit vom Verschwenkwinkel der Rückschlagklappe durch ein mit
dem Kolben gemeinsam
bewegbares Steuerlineal (Kurvenscheibe) vertindert
werden kann.
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Aus der Anmeldung DE-OS 26 48 358 ist eine doppelfwirkende Zylinderkolben-Anordnung
bekannt, die ein Umsteuerventil, Schnellentlüftungsventil, Ruckschlagventil und
einen Druckluftkessel aufweistundsowohl der Zylinder als auch die Kolbenstange an
einem Schwenkhebel angelenkt sind.
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Eine weitere Erfindung DE-OS 27 35 607 zeigt einen Hydraulik-Hubzlinder
mit Steuenmgsvorrichtung für Kipprückschlagklappen, wobei die Dämpfungsvorrichtung
als Zylinder mit einer Umführung und darin eingebautem Rchrbruchsicherh eitsventi
I ausgebildet ist.
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Eine weitere Dampfungseinrichtung an Rückschlagkalppen ist aus der
Patentschrift DE-P 21 24 315 bekannt. Dabei trifft ein Schlaghebel beim Schließvorgang
auf eine Pralivorrichtung. Die Dämpfung erfolgt mit Hilfe von Rückschlag-, Sicherheitsventil-
und Drosselventilkörpern.
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Die konzentrische Anordnung der Ventile bewirkt, daß der Schließkörper
des äußeren Ventils jeweils gleichzeitig die Sitzfläche des inneren Ventils bildet.
Durch das Abströmen der Dampfungsflüssigkeit über den einstellbaren Ringspalt des
Drosselventils wird der schlagartige Ubergang des Dampfungsvorganges beim Schließen
des Rückschlagventils mit gleichzeitigem Öffnen des Sicherheitsventils sowie beim
Wiederschließen des Sicherheitsventils gemildert.
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Aus der DE-OS 30 38 314 Al ist ein hydraulischer Dämpfer für Rückschlagklappen
bekannt, der einen mit der Klappenwelle verbundenen Kolben in einem Zylinder mit
mindestens einem mit einer Drossel versehenen Auslaß aufweist. Der bogenförmige
Weg des Kurbelgelenkes verläuft bei der Schließbewegung erst mehr in Querrichtung
und dann mehr in Längsrichtung des Pleuels und/oder der Kolbenachse.
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Die bekannten Kolbenölbremsen haben den Nachteil, daß beim Schließ-und
Öffnungsvorgang eine doppelwirkende Zylinder- Koiben-Anordnung mit je einer Dämpfungs-
und Steuereinrichtung und einem Ausgleichs -behalter nötig sind. Für den Steuervorgang
sind meist mehrere einstellbare Drosseln und separate Leitungen erforderlich. Durch
die Doppelwirkung des Kolbens ergibt sich eine größere Baueinheit und lange Kolbenstongen.
Viele Einzelteile erfordern einen erheblichen baulichen Aufwand. Durch eine starre
Anordnung der Bremse treten beim Bremsvorgang erhebliche Zug- und/oder Druckkräfte
auf, die von den Kolbenstangen aufgenommen werden müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenölbremse zu schaffen,
bei der die Bremskraft in Offnungs- und Schließbewegung immer ziehend auf die Kolbenstange
wirkt, die Baulänge klein ist, die Vielzahl der Einzelteile für die Bremsanlage
und die Steuereinrichtungen gering sind, auf einen separaten Ölausgeichsbehälter
verzichtet werden kann, die Kolbenölbremse ohne Teilewechsel beidseitig an die Klappe
angebaut werden kann und die Bremsbelastung auf Kolbenstange und Klappenwelle durch
entsprechende Anordnung der Dreh- und Lagerpunkte so gering wie möglich gehalten
wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsmaßig dadurch gelöst, daß die Kolbenölbremse
aus dem Bremstopf, einem daran anschließenden hinterdrehten Zylinderteil, einer
Umführungsleitung mit integriertem Stromregelventil, einer durchsteigenden Kolbenstange,
einem darauf befindlichen Kolben und dem Schutzrohr gebildet wird, wobei die Kolbenölbremse
schwenkbar über die Kolbenstange und den Gabelkopf mit dem Hebelblock verbunden
ist und in den Dreh- und Lagerpunkten so ausgebildet wird, daß im Bremswirkungsbereich,
der in Schließrichtung bei ca. 150 und in Öffnungsrichtung bei ca. 100 Öffnungswinkel
erreicht wird, die An lenkung der Kolbenstange zum Klappenwellendrehpunkt nahezu
einen rechten Winkel bildet.
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Durch die Ausbildung und Anordnung der Kolbenölbremse, insbesondere
der Schwenkbarkeit, wird gewährleistet, daß die Bremskraft immer ziehend auf die
Kolbenstange wirkt, im Zylinderraum ein erheblich niedrigerer Druck herrscht als
im Bremstopfraum, daß in'Offenstellung der Klappenscheibe der Anschlag im Bremstopf
erfolgt und durch die symmetrischen Teile die Bremse links und rechts ohne Teilewechsel
an die Armatur angebaut werden kann.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß durch die Schwenkbarkeit der Kolbenölbremse ein kleinerer H@b entsteht und dadurch
kürzere Bau langen zu erzielen sind, ferner erfolgt der Bremsvorgang in Schließ-
und Öffnungsrichtung immer in der gleichen Funktionsweise, so daß nur Zugkräfte
auf die Kolbenstange wirken. Durch die Anordnung ist nur ein Stromregelventil für
beide Endlagendämpfungen erforderlich. Auf einen separaten Ölbeha Iter kann verzichtet
werden, da diese Funktion vom Zylinder übernommen wird.
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Durch den niedrigen Druck im Zylinderraum kann eine schwächere Dimensionierung
dieses Teiles erfolgen. In Offenstellung erfolgt der Anschlag im Bremstopf, so daß
der Sporn an der Klappenscheibe entfallen kann. Dadurch, daß die Kolbenölbremse
drehsymmetrisch aufgebaut ist, kann ein Anbau links oder rechts an der Armatur erfolgen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden naher beschrieben.
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Es zeigt Figur 1 eine Rückschlagklappe mit Hebel und Gewicht und eine
rechtsseitig angebaute Kolbenölbremse.
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Die Kolbenstange (5) ist am Hebelblock (9) mit Hilfe des Gabelkopfes
(8) drehbar befestigt. Bei geöffneter Klappenscheibe liegt diese waagrecht in Strömungsrichtung
(durch Pfeil angedeutet) und damit befinden
sich Hebelarm (14) mit
dem Gewicht (15) und die Ölbremse in der gestrichelt eingezeichneten Stellung. Der
Kolben (6) der Ölbremse befindet sich im Bremstopf (1) in der Endstellung am Anschlag
(19). Erfolgt nun eine Umkehr der Strönungsrichtung, indem eine vor der Rückschlagklappe
befindliche Pumpe abschaltet, so fällt die Klapperscheibe (20) schlagartig und durch
den Hebelarm (14) mit dem Gewicht(15) beschleunigt in die "Zu-Stellung". Der Drehpunkt
(10) bewegt sich auf der eingezeichneten Kurve nach rechts. Der Kolben (6) steigt
zusammen mit der Kolbenstange (5) nach oben, wobei die Bremsflüssig -keit vom Zylinder
(4) über den oberen Auslaß (2) und das Rückschlagventil in den Bremstopf(1) verditingt
wird. Hat der Drehpunkt (10) auf der Kurve die Mittelstellung erreicht, so steht
auch die mitschwenkende Kolbenölbremse genau senkrecht und der Kolben (6) befindet
sich in der obersten Stellung im Zylinder (4). Die Kolbenstange (5)hat im Schutzrohr
(7) die gestrichelt eingezeichnete Position eingenommen.
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Die Kolbenölbremse schwenkt weiter nach links und der Kolben (6)nähert
sich zusammen mit der Kolbenstange (5) zunächst ungedämpft wieder dem Bremstopf.
Dadurch wird die Bremsflüssigkeit im Zylinder (4) am Kolben vorbei in die obere
Hälfte gedrängt. Erreicht die Klappenscheibe ca. 150 des Öffnungswinkels, beginnt
der Dämpfungsvorgang, indem der Kolben (6) in den Bremstopf(1) einfährt. Die sich
im Bremstopf befindliche Bremsflüssigkeit wird über den unteren Auslaß (2) und die
Leitung durch das Stromregelventil (3) in den Zylinder (4) gedrückt, Die Klappenscheibe
(20) erreicht damit gedämpft ihre Endstellung "Zu". Diese Stellung ist erreicht,
bevor der Kolben (6) den Anschlag (19) berührt.
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Beginnt die Pumpe wieder mit der Förderung, so öffnet sich durch den
anstehenden Druck und die Strömung die Klappenscheibe. Der Hebelblock (9) mit dem
Drehpunkt (10) bewegt sich wieder auf der einge -zeichneten Kurve nach links. Dieser
Bewegung schwenkt die Öl bremse
entgegen nach rechts. In der Mittelstellung
hat der Kolben (6) die obere Stellung im Zylinder(4) erreicht, die Bremsflüssigkeit
konnte ungedrosselt über das Rückschlagventil in den Bremstopf(1) gelangen.
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Bei der weiteren Öffnung der Klappenscheibe schwenkt die Öl bremse
in die gestrichelt eingezeichnete Ausgangsposition. Die gesamte Schwenkbewegung
der Ölbremse wird um den Drehpunkt (18) durchgeführt, wobei die Ölbremse in diesem
Punkt drehbar mit der Konsole (17) verbunden ist. Bei Erreichen von 100 Öffnungswinkel
vor der Endlage beginnt der Bremswirkungsbereich, d.h. der Kolben (6) hat den Bremstopf(1)
erreicht und die Bremsfltissigkeit wird wieder über den unteren Auslaß (2) durch
das Stromregelventil (3) in den Zylinder(4) gedrückt. Die Bewegung der Klappenscheibe
wird verlangsamt und in der Endstellung "Auf" ist der Kolben (6) gedämpft auf den
Anschlag (19) im Bremstopf(1) gefahren.