DE913720C - Absorptionsfederung - Google Patents

Description

• Absorptionsfederung Es sind Luft- und Gasfedersysteme bekannt, bei denen als die Federarbeit leistendes Medium in einem abgeschlossenen Raum enthaltene komprimierte Gase verwendet werden. Bei diesen Federungen bleibt die einmal eingefüllte Gasmenge unveränderlich, wenn man nicht komplizierte mechanisch gesteuerte Systeme verwenden will, die während des Betriebes gestatten, Gasmenge und Gasdruck zu verändern.
• Bei allen Federsystemen tritt aber im Betrieb immer wieder die Forderung auf, daß sie sich den jeweiligen Betriebsverhältnissen anpassen sollen, insbesondere bei Fahrzeugfedern, die den Nutzlastanteil ohne zu starke Veränderungen der Grundcharakteristik aufnehmen sollen. Darüber hinaus sind alle Luft- und Gasfedersysteme dadurch temperaturempfindlich, daß der Gasdruck mit der Raumtemperatur entsprechend den thermodynamischen Gesetzen über die Zustandsänderungen von Gasen sich verändert, was für den Sommer- und Winterbetrieb solcher Federn von Bedeutung sein kann, Es sind auch Gas- und Luftfedersysteme vorgeschlagen worden, die durch eine von dem jeweiligen Belastungszustand abhängige Änderung der Temperatur des federnden Mediums den Wünschen nach einer an die verschiedenen Lastverhältnisse anpaßbaren Federung gerecht werden.
• Die Verwendung von Gasfedersystemen mit Heizeinrichtung ist geeignet, die oben angegebenen Forderungen zu erfüllen. Jedoch sind zur Erzielung größerer Druckdifferenzen hohe Temperaturen erforderlich. Große Druckdifferenzen können aber bei allen Fahrzeugen mit verhältnismäßig großem Nutzlastanteil, gemessen am Gesamtgewicht, notwendig werden. Deshalb sollen bei der Absorptionsfederung gemäß der Erfindung als federnde Füllung Dämpfe in Verbindung mit der Flüssigkeit, aus der sie entstehen, oder solche Gase in Verbindung mit einer Lösungsflüssigkeit gewählt werden, für die die Lösungsflüssigkeit ein hohes Absorptionsvermögen hat, so daß durch Verändern der Temperatur des Systems und demzufolge mehr oder weniger starkes Verdampfen der Flüssigkeit oder Ausdampfen des Arbeitsgases aus der Lösung willkürlich die Tragfähigkeit des Federsystems veränderbar ist.
• Bekanntlich ist das Lösungsvermögen von Gasen in Flüssigkeiten, bei einigen Gasen beispielsweise im Wasser, sehr hoch. Zu diesen Gasen gehören insbesondere die Wasserstoffverbindungen- der Halogene, z. B. Jodwasserstoff, Bromwasserstoff od. dgl. Besonders groß ist das Absorptionsvermögen von Ammoniak im Wasser. Es können auch andere Flüssigkeiten als Wasser hier als Lösungsmittel für Gase- verwendet werden. Voraussetzung ist nur, daß sie das Umhüllungsmittel ebenso wie das verwendete Arbeitsgas chemisch nicht angreifen.
• Das nachstehende Beispiel sei an Hand der Verwendung von Ammoniak und Wasser beschrieben (Abb. I). Legt man in einen Federtopf I eine aus elastischem Material hergestellte Blase 2 oder eine größere Anzahl solcher Blasen kleinerer Abmessungen und füllt man diese Blase zu einem vorher zu berechnenden Anteil mit Wasser und mit Ammoniak, so stellt sich in dieser Blase je nach den Temperaturverhältnissen und dem herrschenden Druck ein ganz bestimmter Lösungszustand von Ammoniak in Wasser ein. Die Federarbeit wird dann von dem in der Blase befindlichen Gasanteil geleistet. Umgibt man die Blase im übrigen vollkommen mit einer Druckübertragungsflüssigkeit 3, z. B. Öl oder Silikone od. dgl., und schließt man den Federtopf durch einen zweiten Federtopf 4, so erhält man ein aus dem oberen Federtopf I, der Gasblase 2 und dem unteren Federtopf 4 gebildetes Gasfedersystem, bei dem bei Zunahme der Drücke P das Gaspolster komprimiert wird, welches sich beim Nachlässen der Drücke wieder ausdehnt und somit Federarbeit leistet.
• Bei dieser Feder bleibt es jedoch nicht bei der Kompressions- und Expansionsarbeit des Arbeitsgases. Vielmehr wird bei zunehmendem Druck ein zunehmender Anteil des Arbeitsgases von der Flüssigkeit absorbiert und damit das Gaspolster verkleinert oder umgekehrt bei abnehmendem Druck das Gaspolster entsprechend vergrößert. Durch diese Vorgänge wird infolge der Wärmeaufnahme beim Absorbieren und der Wärmeabgabe des Gemisches beim Ausdampfen des Gases die Umgebung thermisch beeinflußt. Hierdurch wirkt die Feder besonders weich. An Stelle des Gases als Federpolster können auch Dämpfe verwendet werden. Als Dämpfebildner eignen sich Flüssigkeiten, deren Siedepunktverlauf bei verschiedenen Drücken günstig liegt und die eine geringe Verdampfungswärme haben. Der Hauptvorteil des Systems besteht jedoch darin, daß verhältnismäßig geringe Temperaturdifferenzen genügen, um durch entsprechende zusätzliche Absorption bzw. Verdampfung in einem ganz außerordentlichen Umfange die Tragfähigkeit solcher Federsysteme zu variieren.
• Abb.2 zeigt ein Diagramm mit Linien etwa gleicher Absorptionsfähigkeit von Wasser für Ammoniak. Es sind Linien für o,95; o,7o; o,5o und o,3o kg NH3 in I kg Lösung bei verschiedenen Drücken und Temperaturen aufgezeichnet. Zur Erläuterung ist als Beispiel die Linie mit o,5 kg NH3 in I kg Lösung gewählt. Nimmt man an, daß stets etwa die gleiche Gasmenge (kg) als Arbeitsgas vorhanden sein soll, daß also das Lösungsverhältnis nicht verändert sein soll, so sieht man, daß auf der Linie für o,5 bei einer Temperatur von 4o° C ein Druck von etwa 6 at entsteht, während bei 6o° C, also nur 2o° C mehr, bereits ein Druck von I2 at sich einstellen muß, um das überschüssige Gas in Lösung zu halten. Es wird also möglich sein, mit geringen Temperaturdifferenzen eine sehr weitgehende Anpassung der Federsysteme an Nutz-bzw. Totlast insbesondere von Fahrzeugen zu erreichen.
• Die Regelung eines solchen Federsystems ist einfach. Zum Beispiel wird ein elektrischer Tauchsieder geringer Leistung 5 in der Druckübertragungsflüssigkeit angeordnet und von einer Stromquelle 6 gespeist. Der Heizstrom wird je nach dem gewünschten Federspiel durch einen Tauch-oder Vakuumschalter od. dgl., wie er in Abb. I als Quecksilbertauchschalter 7 dargestellt ist, geschlossen, sobald die Feder so weit durchsetzt, daß der Kontaktstift in das Quecksilber taucht.
• Solche Federsysteme sind auch geeignet, um als Zusatzfedern für die bekannten Federungen verwendet zu werden. Dadurch können hohe Nutzlasten ohne Beeinträchtigung des normalen Federspiels aufgenommen werden.
• Da die Systeme zweckmäßig mit einer Kraftübertragungsflüssigkeit gefüllt werden, in der die das federnde Gas aufnehmenden Blasen schwimmen, wird man zugleich mit ihnen auch etwa erforderliche Dämpfereinriehtunggen 8 verbinden (s. Fig. I).
• Das Füllen und Einstellender Federblasen wird unter Ausnutzung der besonderen Lösungseigenschaften des Wassers für Ammoniak bei niedrigen Temperaturen vorgenommen, bei denen die Fülldrücke sehr gering sind. Werden die Federsysteme bei diesen Temperaturen montiert, so stellt sich bei Erwärmen auf Raumtemperatur später der richtige vorausberechnete Federdruck ein.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Gasfedersystem, dessen Tragfähigkeitsänderung durch Temperaturänderung eines als Feder wirkenden Mediums erfolgt, dadurch gekennzeichnet, däß als federnde Füllung Dämpfe in Verbindung mit der Flüssigkeit, aus der sie entstehen, oder solche Gase in Verbindung mit einer Lösungsflüssigkeit gewählt werden, für die die Lösungsflüssigkeit ein hohes Absorptionsvermögen hat, so daß durch Verändern der Temperatur des Systems und demzufolge mehr oder weniger starkes Verdampfen der Flüssigkeit oder Ausdampfen des Arbeitsgases aus der Lösung willkürlich die Tragfähigkeit des Federsystems veränderbar, ist.
2. 2. Gasfedersystem nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verdampfende Flüssigkeit bzw. das Arbeitsgas und seine Lösungsflüssigkeit in geschlossenen Blasen untergebracht sind.
3. 3. Gasfedersystern nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federarbeit leistenden Blasen mit der Füllung in einer Druckübertragungsflüssigkeit schwimmen, die das das Federsystem umschließende Gehäuse ausfüllt.
4. 4. Gasfedersystem nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckübertragungsflüssigkeit zugleich als Dämpfungsflüssigkeit dient.
5. 5. Gasfedersystem nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckübertragungsflüssigkeit zum Zwecke der Veränderung des Arbeitsvermögens des Federsystems z. B. elektrisch aufheizbar ist.
6. 6. Gasfedersystem nach Anspruch I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung abhängig von dem Spiel des Federsystems ein-bzw. ausschaltbar ist.
7. 7. Gasfedersystem nach Anspruch I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung abhängig und einstellbar von dem in dem Federsystemherrschenden Druck ein- bzw. ausschaltbar ist.
8. 8. Gasfedersystem nach Anspruch I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung abhängig und einstellbar von der in dem Federsystem herrschenden Temperatur ein- bzw. ausschaltbar ist.
9. 9. Gasfedersystem nach Anspruch I bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Federung in Verbindung mit bekannten Tragfedern zum Ausgleich von Lastdifferenzen verwendbar ist.