DE4420768A1

DE4420768A1 - Bellows damping device e.g. for vacuum switching chamber

Info

Publication number: DE4420768A1
Application number: DE19944420768
Authority: DE
Inventors: Dietmar Dipl Ing Gentsch; Joseph H F G Dipl Ing Lipperts
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB Patent GmbH
Priority date: 1994-06-15
Filing date: 1994-06-15
Publication date: 1995-12-21

Abstract

The device provides damping of metal or plastic bellows, particularly with pushing and/or vibrating stress. A continuous ring element (18-23, 30-32, 41,44,45,52,53) made of elastic rubber material, is arranged between each pair of bellows sections (11-17). At least when the bellows (10) are compressed, the ring elements lie against neighbouring sides of each fold. Preferably, the ring element (18-23,30-32,41,44,45,52,53) is arranged inside and/or outside the bellows (10). The ring element may be an O-ring and may be internally connected with a cylindrical body (50,51). Alternately, the ring element may be formed as a radial sprung strip on a cylindrical body (40,42,42,43) which, when assembled, engages between the folds of the bellows (10). The radial width of each such strip should be about half the depth of a fold of the bellows.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Dämpfung eines Fal tenbalges aus Metall oder Kunststoff bei insbesondere stoßarti gen und/oder schwingenden Belastungen.The invention relates to a device for damping a fal Tenbalges made of metal or plastic, especially with impact types conditions and / or vibrating loads.

Faltenbälge, die mechanisch durch Fremderregung mit Stößen und/oder Schwingungen beansprucht werden, wie sie beispielsweise beim Schalten einer Vakuumschaltkammer vorkommen, haben eine ge genüber mit statischer Belastung beanspruchten Faltenbälgen re duzierte Lebensdauer. Dies ist auf die Wechselbeanspruchung zu rückzuführen. Stöße oder Schwingungen, die beispielsweise beim Schalten einer Vakuumschaltkammer in den Faltenbalg eingeleitet werden, führen zu axialen Schwingungen zwischen den beiden An bindestellen des Faltenbalges. Wenn diese Schwingungen von hö herfrequenten Schwingungen überlagert sind, dann führen diese Belastungen zu einer vorzeitigen Ermüdung des Werkstoffes und in der Folge zum Riß oder Bruch, was bei einer Vakuumschaltkammer zum Belüften führt, so daß die Vakuumschaltkammer nicht mehr verwendet werden kann. Bellows created mechanically by external excitation with bumps and / or vibrations are claimed, such as occur when switching a vacuum interrupter, have a ge compared to bellows stressed with static load reduced lifespan. This is due to the alternating stress return. Shocks or vibrations, for example when Switching a vacuum interrupter initiated in the bellows lead to axial vibrations between the two types binding points of the bellows. If these vibrations from high herfrequency vibrations are superimposed, then this lead Loads to premature fatigue of the material and in resulting in crack or break, what with a vacuum interrupter leads to ventilation, so that the vacuum interrupter no longer can be used.

Es ist bekannt, die Lebensdauer von Faltenbälgen durch Dämp fungselemente, z. B. durch den Einsatz hohlzylindrischer Gummi formteile oder Teile aus ähnlichen Werkstoffen zu erhöhen. Der Dämpfungsfaktor ist durch Formgebung, Werkstoffwahl und Vorspan nung des Formteils auf bzw. in dem Faltenbalg über einen weiten Bereich einstellbar. Gummischlauchstücke werden beispielsweise mit Längsnuten versehen, damit ein rascher Luftwechsel aus den Volumina zwischen den Falten oder Wellen des Faltenbalges bei axialer Bewegung möglich ist. Dem gleichen Zweck dienen perfo rierte Gummischlauchstücke. Auch dünne zum Zylinder gebogene und am Faltenbalg festgehaltene Gummiplatten sind als Dämpfungsele mente bekannt geworden.It is known to dampen the life of bellows by damping tion elements, e.g. B. through the use of hollow cylindrical rubber increase molded parts or parts made of similar materials. Of the Damping factor is due to shape, choice of material and preload tion of the molded part on or in the bellows over a wide Range adjustable. Pieces of rubber tubing, for example provided with longitudinal grooves so that a quick air change from the Volumes between the folds or waves of the bellows axial movement is possible. Perfo serve the same purpose rubber hose pieces. Also thin and curved to the cylinder Rubber plates held on the bellows are used as damping elements become known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, durch die die Stoß- und/oder Schwingungsdämpfung verbessert werden kann.The invention has for its object a device to create the type mentioned, through which the shock and / or Vibration damping can be improved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeich nenden Merkmale des Anspruches 1.This object is achieved by the characterizing nenden features of claim 1.

Erfindungsgemäß also ist zwischen wenigstens zwei Wellen des Faltenbalges je ein umlaufendes Ringelement aus gummielastischem Material angeordnet; dieses legt sich wenigstens beim Zusammen drücken an die benachbarten Seitenflanken der beiden Falten an.According to the invention is therefore between at least two waves of Bellows each have a circumferential ring element made of rubber-elastic Arranged material; this at least subsides when you are together press against the adjacent side flanks of the two folds.

Die elastischen ringförmigen Dämpfungselemente werden an den me tallischen Faltenbälgen oder an solchen aus Kunststoff zur Erhö hung der Festigkeit gegen Schwingungsbruch verwendet. Dabei kann man in besonders vorteilhafter Weise ringförmige Formteile, vor zugsweise O-Ringe als Dämpfungselemente einsetzen. Solche Form teile können je nach Anwendungszweck sowohl außen als auch innen am Faltenbalg angeordnet sein. Kommen Faltenbälge nicht an einer Vakuumschaltkammer zum Einsatz, dann ist auch eine Kombination auf beiden Seiten, also außerhalb und innerhalb des Faltenbalges zugleich denkbar.The elastic ring-shaped damping elements are attached to the me tallischen bellows or on such plastic to increase used the strength against vibration break. It can one in a particularly advantageous manner, annular shaped parts preferably use O-rings as damping elements. Such shape Depending on the application, parts can be used both outside and inside be arranged on the bellows. Bellows don't come on one Vacuum interrupter is used, then there is also a combination on both sides, i.e. outside and inside the bellows conceivable at the same time.

Anstatt eines O-Ringes kann das umlaufende Ringelement auch ein stückig mit einem Zylinder verbunden sein. Instead of an O-ring, the circumferential ring element can also be a be connected in pieces with a cylinder.

Das Ringelement kann als radial vorspringende Leiste an einem zylindrischen Körper angeformt sein, das im montierten Zustand zwischen die Falten des Faltenbalges greift. An einem zylindri schen Körper oder an einem Zylinderkörper können ein oder meh rere Ringelemente oder Leisten angeformt sein, so daß je nach zu erzielender Dämpfung das Ringelement bzw. die Ringelemente oder die Leiste bzw. die Leisten zwischen die Falten greifen.The ring element can act as a radially projecting strip on one be cylindrical body molded in the assembled state grips between the folds of the bellows. On a cylinder body or on a cylinder body can one or more rere ring elements or strips can be formed, so that depending on achieving damping the ring element or the ring elements or grip the bar or the bars between the folds.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die ra diale Breite jeder Leiste etwa der Hälfte der radialen Tiefe ei ner Falte des Faltenbalges entsprechen.According to a further embodiment of the invention, the ra diale width of each bar about half the radial depth correspond to the fold of the bellows.

Die wesentlichen Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß durch die Anwendung einzelner Dämpfungselemente die Federkon stante des Faltenbalges ohne Verlust an Dämpfung nur wenig ver ändert wird.The main advantages of the invention are that the spring cone through the use of individual damping elements the bellows without losing any damping will change.

Anhand der Zeichnung, in der einige schematische Ausführungsbei spiele der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung so wie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.Using the drawing, in which some schematic execution games of the invention are shown, the invention should be so how further advantageous refinements and improvements of Invention will be explained and described in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 bis 6 unterschiedliche Ausführungsformen von Dämp fungseinrichtungen. Fig. 1 to 6 different embodiments of damping devices.

Ein Faltenbalg 10, der an einer Vakuumschaltkammer angebracht ist, ist, was nicht dargestellt ist, mit seinem einen Ende an dem beweglichen Kontaktstengel, welcher das bewegliche Kontakt stück trägt, und mit seinen anderen Ende an dem Schaltkammerge häuse befestigt. Auf diese Weise wird eine Beweglichkeit des Kontaktstengels ermöglicht, obwohl beispielsweise im Inneren des Faltenbalges gemäß Fig. 1 oder außerhalb des Faltenbalges 10 der Fig. 2 Vakuum herrscht. Der Faltenbalg 10 besitzt sieben Falten 11 bis 17, die in einem bestimmten Abstand voneinander entfernt sind. Zwischen die einzelnen Falten 11, 12; 12, 13; 14, 15; 16, 17 sind O-Ringe 18, 19, 20, 21, 22 und 23 eingesetzt, die die Räume 24, 25, 26, 27, 28 und 29 zwischen den Falten 11 bis 17 abdichten, wobei die O-Ringe 18 bis 23 gerade die Enden der Räume 24 bis 29 abdecken und dabei die Enden der Falten berüh ren. Der Querschnittsdurchmesser der O-Ringe ist selbstverständ lich ausreichend größer bemessen als die axiale Höhe der Räume 24 bis 29. Aufgrund der Eigenschaften des Materials der O-Ringe 18 bis 23 drücken diese sich in die Räume 24 bis 29 etwas hinein und dichten diese ab.A bellows 10 , which is attached to a vacuum interrupter is, which is not shown, with one end attached to the movable contact stem, which carries the movable contact piece, and with its other end to the Schaltkammerge housing. In this way, mobility of the contact stem is made possible, although, for example, there is a vacuum inside the bellows according to FIG. 1 or outside the bellows 10 of FIG. 2. The bellows 10 has seven folds 11 to 17 which are spaced apart from one another. Between the individual folds 11 , 12 ; 12 , 13 ; 14 , 15 ; 16 , 17 , O-rings 18 , 19 , 20 , 21 , 22 and 23 are used, which seal the spaces 24 , 25 , 26 , 27 , 28 and 29 between the folds 11 to 17 , the O-rings 18 to 23 just cover the ends of rooms 24 to 29 and touch the ends of the folds. The cross-sectional diameter of the O-rings is of course dimensioned sufficiently larger than the axial height of rooms 24 to 29 . Due to the properties of the material of the O-rings 18 to 23 , they press somewhat into the spaces 24 to 29 and seal them.

Der Einsatz dieser O-Ringe erlaubt eine große Vielfalt zur Ein stellung einer optimalen Dämpfung. Neben Ringdurchmesser, Ring querschnitt und Anzahl der Ringe kann über die Anordnung der Ringe in linearer oder auch nicht linearer Folge eine gute Dämp fung über einen großen Frequenzbereich eingestellt werden. Bei der Ausführung gemäß Fig. 1 befindet sich zwischen jeder Falte ein O-Ring; bei der Ausführung nach Fig. 2, bei der O-Ringe 30, 31 und 32 innen angelegt sind, ist lediglich ein O-Ring 30 an der Innenseite der Falte 11, der O-Ring 31 an der Innenseite der Falte 13 und der O-Ring 32 an der Innenseite der Falte 16 ange ordnet. Dadurch wird ein anderes Dämpfungsverhalten erreicht als bei einer Ausgestaltung, bei der an der Innenseite jeder Falte ein O-Ring vorgesehen ist. Die Anordnung der O-Ringe 30 bis 32 gemäß Fig. 2 kann natürlich auch bei der Anordnung der O-Ringe gemäß Fig. 1 vorgesehen sein.The use of these O-rings allows a wide variety of settings for optimal damping. In addition to ring diameter, ring cross-section and number of rings, the arrangement of the rings in a linear or non-linear sequence can be used to set good damping over a wide frequency range. In the embodiment according to FIG. 1 there is an O-ring between each fold; in the embodiment of Fig. 2, in which O-rings 30, 31 and 32 are applied inside, is merely an O-ring 30 on the inside of the fold 11, the O-ring 31 on the inside of the fold 13 and the O -Ring 32 is arranged on the inside of the fold 16 . This results in a different damping behavior than in an embodiment in which an O-ring is provided on the inside of each fold. The arrangement of the O-rings 30 to 32 according to FIG. 2 can of course also be provided for the arrangement of the O-rings according to FIG. 1.

Wenn nun Belastungen auf den Faltenbalg aufgebracht werden, bei spielsweise Stoß- oder Schwingungsbelastungen, dann dämpfen sowohl die O-Ringe 18 bis 23; 30 bis 32 als auch das Luftpolster in den Räumen 24 bis 29 bzw. in den Innenräumen der Falten 11, 13 und 16 diese stoßartigen Belastungen und Schwingungen. Der Widerstand gegen den Austritt der Luft aus diesen Räumen, der die Dämpfungswirkung unterstützt, wird dabei vom Durchmesser der O-Ringe, dem Querschnittsdurchmesser der O-Ringe und deren Vor spannung bestimmt.If loads are now applied to the bellows, for example shock or vibration loads, then both the O-rings 18 to 23 dampen; 30 to 32 as well as the air cushion in rooms 24 to 29 or in the interior of folds 11 , 13 and 16 these shock loads and vibrations. The resistance to the escape of air from these rooms, which supports the damping effect, is determined by the diameter of the O-rings, the cross-sectional diameter of the O-rings and their voltage.

Die Fig. 3 zeigt eine Dämpfungseinrichtung mit einem zylindri schen Abschnitt 40, an dem radial nach außen vorstehend der An zahl der Falten 11 bis 17 entsprechende radial vorstehende Lei sten 41 angeformt sind, die in die Innenräume der Falten ein greifen, weil die Einrichtung 40 innerhalb des Faltenbalges 10 angeordnet ist. Fig. 3 shows a damping device with a cylindri's section 40 , on the radially outward above the number of folds 11 to 17 corresponding radially protruding Lei most 41 are formed, which engage in the interiors of the folds, because the device 40th is arranged within the bellows 10 .

Bei der Ausführung nach Fig. 4 sind außerhalb des Faltenbalges 10 zwei zylindrische Körper 42 und 43 axial nebeneinander ange ordnet, die beide zwei radial nach innen vorspringende Leisten 44 und 45 aufweisen, deren Abstand voneinander unterschiedlich ist: die Leisten 44 greifen zwischen je zwei benachbarte Räume 24 und 25 ein, wogegen die beiden Leisten 45 in die Räume 26 und 28 eingreifen. Der dazwischen befindliche Raum 27 ist frei. . In the embodiment of Fig 4 10 two cylindrical bodies are outside of the bellows 42 and 43 axially arranged side by side, both of which have two radially inwardly projecting strips 44 and 45 whose distance is different from each other: the bars 44 engage between two adjacent Rooms 24 and 25 , whereas the two strips 45 intervene in rooms 26 and 28 . The space 27 in between is free.

Bei beiden dienen die Leisten 41, 44 und 45 als Dämpfungsele mente. Sobald sich die Falten 11 bis 17 aufgrund von Schwingun gen zusammendrücken, berühren die Seitenwände der Falten 11 bis 17 die Leisten 41 bzw. 44 und 45, wodurch eine Dämpfung bewirkt wird. Der Dämpfungsgrad kann dabei durch die radiale Erstreckung und die axiale Dicke der Leisten variiert werden.In both, the strips 41 , 44 and 45 serve as damping elements. As soon as the folds 11 to 17 compress due to vibrations, the side walls of the folds 11 to 17 touch the strips 41 or 44 and 45 , whereby damping is brought about. The degree of damping can be varied by the radial extension and the axial thickness of the strips.

Die Ausführungen nach den Fig. 5 und 6 sind ähnlich. Anstatt ra dial vorspringender Leisten sind an einem zylindrischen Körper 50 bzw. 51 umlaufende Wülste 52 bzw. 53 vorgesehen. An dem zy lindrischen Körper 50 sind der Anzahl der Falten 11 bis 17 ent sprechende Wülste an dem zylindrischen Körper 50 angeformt, die in die Innenräume der Falten ähnlich wie die O-Ringe eingreifen. Die Wirkungsweise ist die gleiche wie bei den O-Ringen. Bei der Anordnung gemäß Fig. 6 sind lediglich drei Wülste 53 vorgesehen, die lediglich drei der Innenräume abdichten.The embodiments according to FIGS. 5 and 6 are similar. Instead of ra dial projecting ledges 50 and 51 circumferential beads 52 and 53 are provided on a cylindrical body. On the zy-cylindrical body 50 , the number of folds 11 to 17 corresponding beads are formed on the cylindrical body 50 , which engage in the interior of the folds similar to the O-rings. The mode of operation is the same as for the O-rings. In the arrangement according to FIG. 6, only three beads 53 are provided, which only seal three of the interior spaces.

Claims

1. Device for damping a bellows made of metal or plastic in particular shock-like and / or swing the loads, characterized in that between at least two shafts ( 11 to 17 ) of the bellows ( 10 ) each have a circumferential ring element ( 18 to 23 ; 30 to 32 ; 41 ; 44 , 45 ; 52 , 53 ) made of rubber-elastic material and at least when pressed against the adjacent side flanks of the two folds.

2. Device according to claim 1, characterized in that the circumferential ring element ( 18 to 23 ; 30 to 32 ; 41 ; 44 , 45 ; 52 , 53 ) inside and / or outside of the bellows ( 10 ) is arranged.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the circumferential ring element ( 18 to 23 ; 30 to 32 ) is an O-ring.

4. Device according to claim 3, characterized in that the circumferential ring element ( 52 , 53 ) is integrally connected to a Zylin derkörper ( 50 , 51 ).

5. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the ring element ( 41 ; 44 , 45 ) is formed as a radially projecting strip on a cylindrical body ( 40 , 42 ; 42 , 43 ), which in the assembled state between the folds of the bellows engages.

6. Device according to claim 5, characterized in that the radial width of each strip ( 41 ; 44 , 45 ) corresponds to approximately half the radial depth of a fold of the bellows.