NL8101290A - Hydraulische energiedissipatieinrichting. - Google Patents

Description

< « -1-

Eydraulische energiedissipatieinrichting.

De uitvinding heeft betrekking qp een hydraulische energiedissipatieinrichting die in staat is om direct bij de eerste belasting zijn werking te verrichten zelfs na een onbeperkte tijdsduur waarin de inrichting niet in beweging is 5 geweest, en waarbij de inrichting dan over zeer korte slagen werkzaam moet zijn en in alle standen.

Een dergelijke inrichting kan op diverse gebieden worden toegepast en bij zender in apparaten voor de beveiliging van gebouwen, in industriële installaties, in havens, bij 10 de spoorwegen, in schokbrekers, in constructies die aan onverziene aan buitengewone bewegingen worden onderworpen, en verder voor dempers van oscillerende bewegingen en trillingen met geringe anplitude zoals bijvoorbeeld rollend materieel qp rails.

15 Het is in feite bekend dat de bekende derrpinrichtingen, waardoor mechanische energie door het smoren van de door een zuiger via nauwe doorgangen gevoerde olie in warmte wordt gedissipeerd, niet tegelijkertijd alle noodzakelijke karakteristieke eigenschappen bezitten; zodat deze ondanks de uiterste 20 specialisatie van hun functie dikwijls nog een onvoldoende nuttig effect en betrouwbaarheid blijven vertonen.

De voornaamste tekortkomingen hiervan zijn in hoofdzaak het resultaat van het tegelijkertijd aanwezig zijn van olie en de lucht uit de cmgeving in de verschillende werkruimten, 25 waardoor bij stilstand of bij te geringe bewegingsaitplituden een niet functioneren van de inrichting door de verlaging van het olieniveau wordt veroorzaakt, die een oorzaak voor het verschijnsel van de holtevorming vormt. Bovendien wordt door continu schudden van de inrichting een sterke vorming van 30 een emulsie veroorzaakt, waardoor op de lange duur de kwaliteit van de olie wordt veranderd. Tenslotte wordt door de aanwezigheid van lucht of van ander normaal in de olie bij de atmosferische druk opgelost gas eveneens door het vrijkomen hiervan tijdens 8101290 -2- * de aanzuigslag van de zuiger het verschijnsel van de holtevorming veroorzaakt, waardoor de dempende werking bij kleine bewegingen wordt verhinderd. De werking in een horizontale stand of in een bijna horizontale stand is geheel en al onmogelijk zonder 5 het bijvoegen van een extra oliereservoir met een niveau dat hoog genoeg is.

De uitvinding heeft ten doel om een inrichting te verschaffen waardoor deze nadelen kunnen worden vermeden en heeft in het bijzonder betrekking op een hydraulische energie-10 dissipatieinrichting voor een in beweging verkerende massa van het type, dat uit een cilinder bestaat welke vloeistof bevat en door een zuiger in twee werkkamers is verdeeld, welke zuiger met de in Beweging verkerende massa is verbonden, waarbij door de verplaatsing van de zuiger al naar gelang de richting van 15 deze verplaatsing een druk in één van de werkkamers wordt ontwikkeld, waardoor een gedeelte van de vloeistof via nauwe doorgangen naar de andere kamer gedwongen wordt te stromen, waar deze in een gesmoorde toestand (laminé). kcrnt waarbij de mechanische energie in warmte cmgezet.

20 Volgens de uitvinding is de inrichting geheel en al net vloeistof gevuld, waarbij minstens êën werkkamer met een als één- geheel met de inrichting uitgevoerde hulpkamer in verbinding staat, die eveneens geheel en al met vloeistof is gevuld, en door minstens één elastische wand een minimale druk 25 in deze hulpkamer wordt onderhouden, terwijl de verbindingen tussen' deze hulpkamer en de werkkamer door middel van een · afgesteld kleppenstelsel is verwezenlijkt, die een vrije doorgang van de tussenkamer naar de werkkamer toelaten en de doorgang in omgekeerde richting onder de werking van een 3Q sterkere druk. belette*, die door de zuiger in de betreffende werkkamer wordt opgewekt.

Volgens een bijzondere uitvoeringsvorm van de uitvinding strekt de hulpkamer zich. in de .:.dikteafmeting zelf van de zuiger uit, die aldus in twee gedeelten is verdeeld, welke elk 35 als. begrenzing van één van de werkkamers dienst doen en waartussen de hulpkamer is ingesloten, waarbij elk deel van deze 8101290 4 -3- twee zuigerdelen minstens één klep bevat, die de vloeistof alleen van de hulpkamer naar de betreffende werkkamer laat straten, en minstens één nauwe passage net een op een bepaalde druk afgestelde klep, die de vloeistof onder een smorende werking 5 van de werkkamer naar de hulpkamer laat stromen en vanuit deze kamer weer naar de andere werkkamer.

Volgens een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt de hulpkamer door een ringvormige kamer gevormd, waardoor de werkkamer aan de buitenkant is omgeven, en die door middel 10 van het kleppenstelsel met één van de werkkamers in verbinding staat, welk stelsel cp de vaste onderkant van deze kamer is aangebracht.

De uitvinding zal thans aan de hand van drie uitvoeringsvormen en de figuren nader worden toegelicht.

15 Fig. 1 geeft een axiale doorsnede door een energie- dissipatieinrichting in horizontale stand volgens de uitvinding weer, die van een in twee delen verdeelde zuiger is voorzien en van een ccmpensatiesamenstel voor de variaties van thermische oorsprong van het vloeistofvolume.

2Q Fig. 2 geeft een variant weer, die eveneens van een in twee delen verdeelde zuiger is voorzien, en verder van een samenstel waardoor ook de volumevariatie van de vloeistof ten gevolge van de verplaatsingen van de zuigers tang worden gecompenseerd; en 25 fig. 3 geeft een variant met een zuiger weer, die in één stuk is uitgevoerd en verder van een hierbuiten geplaatste hulpkamer is voorzien.

De in fig. 1 af geheelde energiedissipeerinrichting bestaat uit een cilinder 1, die aan één van de uiteinden 30 cp af gedichte wijze door een einddeel 2 met een buisvormige dop 3 en een bevestigingselenent 4 is afgesloten. Een stang 5, waardoor een in twee delen 7 en 8 verdeelde zuiger wordt gedragen, is door middel van een andere stang 9 met dezelfde diameter verlengd. Tussen de twee halve zuigers 7 en 8, waardoor 35 de ruimte in drie kamera 10-11 en 12 wordt verdeeld, bevindt zich 8101290 -4- een torus vormig omhulsel 13, dat dicht en flexibel bijvoorbeeld uit rubber is uitgevoerd, als een mantelstuk 14 is vastgeklemd en met lucht of een ander, gas onder druk is gevuld. Deze druk kan bijvoorbeeld van buitenaf door middel van een 5 doelmatige verbinding via het kanaal 15 worden toegevoerd, door de van een punt 10 voorziene bsiit 16 los te maken; waarbij deze druk tijdens het monteren van de inrichting kan worden bewerkstelligd doordat het einddeel 17, dat van afdichtingspakkingen 18 en 19 is voorzien in de cilinder wordt 10 geschroefd waardoor een gedeelte van de vloeistof in de kamer 11 wordt geperst, zodat het volume van het omhulsel 13 wordt verkleind en op deze wijze de lucht wordt samengedrukt, die het omhulsel bevat. Door één of meer dan één klep 20, die onder belasting van de veer 21 staat, worden nauwe doorgangen 15 voor de zich in de kamer 10 bevindende vloeistof geopend wanneer de stang naar links volgens de pijl fl wordt getrokken.

Eén of meer dan één uitlaatklep 22, die door een zeer zwakke veer 23 wordt tegengehouden, en gedurende deze verplaatsing is gesloten, wordt gemakkelijk geopénd ί wanneer de verplaatsing ' 20 wordt omgekeerd zodat de vloeistof vrij hierdoor kan passeren.

De halve zuiger -: 8" is van soortgelijke kleppen en uitlaatkleppen 24 en 25 voorzien, die eveneens op doelmatige wijze zijn afgeregeld.

De werking van deze dissipeerinrichting is als volgt.

25 Wanneer een kracht op het bevestigingselement 6 in de uitlaat-richting volgens de pijl fl wordt uitgeoefend, kan de vloeistof uit de kamer 10 slechts naar de kamer 11 ontwijken, waarbij de klep 20 tegen de kracht van de veer 21 wordt weggedrukt, zodat er een beperkte doorgang als fucntie van de door de afge-30 stelde veer 21 uitgeoefende belasting ontstaat. Door deze afgeregelde belasting wordt het belastingsverlies bepaald, die voor de druk in de kamer 10 verantwoordelijk is, dit wil zeggen voor de. al naar gelang de slag en de verplaatsingssnelheid door de dissipeerinrichting uitgeoefende reactiékracht of 35 weerstand.

8101290 -5-

Vanuit de kaïrer 11 stroomt de vloeistof vervolgens vrij vla de uitlaatklep 25 in de kamer 12, waarbij in de twee kamers diezelfde geringe druk heerst, die met de druk gedurende de rusttoestand overeenkomt. In de omgekeerde 5 richting bij het samendrukken van de inrichting volgens de pijl f2 wordt de zich in de kamer 12 bevindende vloeistof eerst onder een smorende werking via de klep 24 van de halve zuiger 8 naar de kaïrer 11 gevoerd en vervolgens zonder weerstand via de klep 12 naar de kamer 10. Hieruit volgt dat de hulpkamer 10 11 tussen de kamers 10 en 12 steeds onder de zwakke begindruk staat, zonder de sterke drukken te ondervinden, die door de werkvlakken van de twee halve zuigers 7 en 8 worden bewerkstelligd, dit wil zeggen de vlakken waardoor de twee werkkamers Den 12 zijn begrensd. Het torusvormig omhulsel, dat onder een geringe 15 druk met lucht is gevuld doch welke druk hoger dan de atmosferische druk is, ondervindt in dit geval de slechts geringe drukvariaties, die het gevolg zijn van de warmteuitzetting van de vloeistof, welke weer door zijn eigen verwarming ten gevolge van de geleverde arbeid ontstaat of ten gevolge van de variatie van de cmgevings-20 temperatuur.

Door het arhulsel 13 wordt een elastische wand voor de hulpkamer 11 gevormd, hetgeen de mogelijkheid biedt cm de kamer 11 voortdurend onder een geringe druk vol met vloeistof te houden, en als resultaat hiervan eveneens de werkkamers 10 en 12.

25 Hierdoor kan de dissipeerinrichting op efficiënte wijze, qp elk moment, in alle standen zoals bij de kleinste verplaatsingen en zonder het risico voor het vormen van holt® of ‘ niet functioneren werken, waarbij deze werking ook onafhankelijk van de hoeveelheid en de kwaliteit van het gas is, dat vanaf .

30 het begin in de vloeistof is qpgelost.

De dissipeerinrichting volgens fig. 2 bestaat eveneens uit een cilinder 26, die aan de uiteindeiop af gedichte wijze door een einddeel 27 en een contrazuiger 28 is afgesloten, waarin een holle stang 29 kan verschuiven. Op deze stang is 35 een zuiger in twee delen 30 en 31 bevestigd, waardoor de 8101290 -6- » * cilinder 26 in twee werkkamers 32 en 34 en in een hiertussengelegen hulpkamer 33 wordt verdeeld.

Th ds kamer 33 bevindt zich. een ringvormig hol deel 35/ dat uit elastisch materiaal zoals bijvoorbeeld rubber 5 is uitgevoerd, en met lucht of: elk ander gas · onder een geringe druk is gevuld. Door de holle stang 29 kan op afgedichte wijze een vast net het einddeel 27 verbonden pen 36 schuiven. De halve zuigers 30 en 31 zijn van een klep 37 respectievelijk 38 en de uitlaatklep 39 respectievelijk 40 voorzien, die gelijken 10 qp de kleppen van de uitvoeringsvorm volgens fig. 1 en dezelfde functies vervullen.

De werking van deze dissipeerinrichting is soortgelijk aan die van de eerste uitvoeringsvorm, doch door de ring 35 wordt in dit geval een aanvullend effect bewerkstelligd. Wanneer 15 de inrichting in feite volgens de pijl f3 wordt samengedrukt, kan de uit de kamer 34 te ontwijken vloeistof niet geheel en al in de kamer 32 stremen, daar het volume hiervan in geringere mate toeneemt dan dat van de kamer 32 afneemt vanwege het diameterverschil tussen de stangen 29 en 36.

20 De vloeistof met het overschietende volume moet: zijn plaats in de hulpkamer 33 vinden doordat hierdoor het ringvormige holle deel 35 wordt samengedrukt, zodat door dit deel de vorm 35’ met een verhoogde inwendige druk wordt aangenomen.

Wanneer er op de stang 29 volgens de richting van de 25 pijl f4 een trekkracht wordt uitgeoefend, doet zich het tegengestelde voor. Het ringvormige holle deel 35 zal zich onder de invloed van de hierin heersende inwendige druk opblazen, zodat hierdoor een hoeveelheid aanvullende vloeistof vanuit!. dé kamer 33 via de uitlaatklep 40 naar de kamer 34 wordt geperst, waarvan het 30 volume sneller toeneemt dan dat van de kamer 32 afneemt.

Bij deze variant biedt het ringvormige holle deel 35 niet alleen de mogelijkheid om de volumevariaties van de vloeistof ten gevolge van de variaties in de inwendige temperatuur en de omgevingstemperatuur te compenseren, maar ook de variaties 35 ten gevolge van de verplaatsingen van de zuigers tang. Op deze wijze 8101290 -7- worden de werkkamers 32 en 34 steeds vol met vloeistof gehouden en klaar au in elk geval en alle standen hun werking te verrichten. De pen 36 doet slechts dienst on het te compenseren vloeistofvolume te verkleinen ,cbch deze pen kan in bepaalde 5 gevallen worden weggelaten wanneer de verplaatsingen bijvoorbeeld een geringe amplitude bezitten, of wanneer de te dempen krachten gering zijn zodat het dan Hogelijk is cm de diameter van de stang 29 klein te nemen.

De in fig. 3 afgebeelde dissipeerinrichting bestaat 10 uit een cilinder 41, waarin zich een enkele zuiger 42 kan verplaatsen, welke op een stang 43 is bevestigd en waardoor de inwendige ruimte van de cilinder 41 in twee werkkamers 44 en 45 wordt verdeeld. Door een uitwendige buis 46 van een grotere diameter wordt net de cilinder 41 een ringvormige ruimte 15 gevormd. Een elastisch arhulsel bijvoorbeeld van rubber, is qp afgedichte wijze aan de bovenrand 48 ervan cm de cilinder 41 aangebracht, en met de onderrand 49 ervan tegen de buis 46, zodat op deze wijze twee ringvormige kamers 50 en 51 worden gevormd. Door het einddeel 52, waardoor tegelijkertijd de 20 buis 46 en de cilinder 41 is afgesloten, staat de werkkamer 44 via een klep 53 met een sterke weerstand in verbinding met de hulpkamer 51, en in omgekeerde richting via de uitlaatkleppen 54, die uit een ronde schijf bestaan, die door een zwakke veer wordt tegengehouden. De kamer 45 is qp afgedichte wijze door 25 een contrazuiger 55 afgesloten.

Deze contrazuiger is van een bout 56 voorzien, die tijdens de montage voor het afvoeren van de lucht en voor het vullen met olie kan dienen. De zuiger 42 bevat in elk vlak van zijn twee zuigervlakken één of meer dan één klep' 57 en 58, 30 die op doelmatige wijze door middel van afgeregelde veren onder een belasting staan, waardoor weer zoals bij de voorafgaande varianten de betreffende weerstanden van de dissipeerinrichting tijdens het uitzetten en samendrukken van het zuiger-cilinder-samenstel worden bepaald.

35 Aan het elastische arhulsel 47 is van tevoren een zodanige - — — 8101290 , · -8- vorm gegeven/ dat hierdoor getracht wordt aan de hulpkamer 51 een minimaal volume te verlenen, zoals dit in gestippelde lijnen in het onderste gedeelte van de figuur is aangegeven, hetgeen met de stand voor de maximale hoogte van de zuiger |2 overeenkomt, 5 Tijdens het vervormen van het omhulsel zal dit doorielastische eigenschap ervan trachten om weer in de oorspronkelijke vorm terug te keren. Indien dit noodzakelijk is kan het omhulsel voor het versterken voor het elastische gedrag ervan, van een wapening in de vorm van metalen veren worden voorzien.

10 Bij het uitoefenen van een samendrukkende kracht zal de zuiger 42 naar beneden gaan en zal een gedeelte van de vloeistof uit de kamer 44 onder een .smorende werking in de doorgang van de klep 58 en de nauwe hierdoor bedekte opening naar de kamer 45 worden gedrukt. Doch het volume van de 15 uit de kamer 44 weggedrukte vloeistof is groter dan de volumetoename van de kamer 45 ten gevolge van de omstandigheid dat de stang 43 hierin dringt, zodat een gedeelte van de vloeistof door het opendrukken van de klep 53 naar de kamer 51 moet stromen; waarbij het elastische omhulsel 47 zich zal uitzëtteh-.. en 20 de vorm 47' zal gaan aannemen. Door middel van de door het elastische gedrag van het omhulsel 47 opgewekte druk, die op het oppervlak wordt uitgeoefend dat equivalent is met de doorsnede van de stang 43, wordt vanzelfsprekend •.•.een.. . met dit gedrag overeenkomende weerstand bij de weerstanden opgeteld, 25 die door de kleppen 58 en 53 worden veroorzaakt.

Omgekeerd zal de vloeistof in de kamer 45 door een qp de stang 43 uitgeoefende trekkracht worden samengedrukt en zal de vloeistof onder een smorende werking in de nauwe door de klep 57 gevormde opening in de kamer 44 worden geperst.

30 Om het terugtrekken van de stang 43 te compenseren zal een aanvullende hoeveelheid vloeistof vanuit de kamer 51 via de uitlaatklep 54 in de kamer 44 stromen. Deze aanvullende hoeveelheid vloeistof wordt niet aangezogen, maar door het samentrekken van het elastische omhulsel 47 voortgestuwd, waaruit volgt 35 dat de twee werkkamers 44 ei 45 voortdurend zijn gevuld, zonder 8101290 -9- dat hierin een drukafhame optreedt of holtes worden gevormd.

Door de boven cmschreven dissipeerinrichting wordt zodoende een inrichting gevormd, die steeds klaar staat om op elk moment op efficiënte wijze en in alle standen te 5 kunnen werken. Het zal eveneens duidelijk zijn dat een dergelijke dissipeerinrichting dan ook voor zeer geringe verplaatsingen zal functioneren en na zeer lange periode waarin door de inrichting geen beweging is uitgevoerd, zonder dat het nodig is cm de inrichting op de één of andere wijze weer te laten 10 functioneren.

Het spreekt vanzelf dat de uitvinding in strenge zin niet tot de uitvoeringsvormen is beperkt, die in het bovenstaande zijn beschreven, doch hierdoor worden eveneens de uitvoeringsvormen cnwat, die slechts in details door varianten in de 15 uitvoering of door de toepassing van equivalente middelen hiervan verschillen. Zo zou een elastische wand van de hulp-kamers 11, 33 of 51 in plaats van met rubberen omhulsels 13, 35 of 47 ook met afgedichte metalen blaasbalgen kunnen worden uitgevoerd.

20 Verder zou bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 3 als hulpkam^vgi de gehele ringvormige ruimte tussen de buizen 41 en 46 worden gebruik gemaakt, waarbij dan in deze ringvormige ruimte één of maer dan één ringvormig hol deel van de snoer zou kunnen worden geplaatst, die in fig. 2 is afgebeeld en door 25 35 is aangeduid.

Bij al deze besproken varianten staat de hulpkamer steeds onder een geringe druk en is ten opzichte van de in de werkkamers opgewekte hoge druk,wanneer er op de inrichting een schok wordt uitgeoefend, steeds door middel van een klep of een 30 nauwe doorgang geïsoleerd. Doch door de permanente in de hulpkamer heersende druk, die door de elastische wand in stand wordt gehouden, is het mogelijk cm te waarborgen dat de werkkamers zelfs in de ruststand steeds onder een geringe druk gevuld blijven; waarbij de olie aldus constant van de lucht wordt geïsoleerd en 35 het vrijkomen van qpgeloste gassen practisch onmogelijk wordt gemaakt.

8101290

Claims (5)

1. Hydraulische dissipeerinrichting voor de energie van een in beweging zijnde massa van het type, dat uit een cilinder bestaat welke vloeistof bevat en die door middel van een met de in beweging zijnde massa verbonden zuiger 5 in twee werkkamers is verdeeld, waarbij door de verplaatsing van deze zuiger al naar gelang de verplaatsingsrichting een druk in de. ene werkkamer wordt opgewekt, waardoor een gedeelte van de vloeistof via nauwe doorgangen in de andere kamer wordt gestuwd, zodat de vloeistof tijdens deze overgang wordt 10 gesmoord en de mechanische energie in warmte wordt omgezet, ' met 'hét kenmerk, dat de inrichting verder van een hulpkamer (lil is voorzien, die door minstens één uitlaatklep (22, 25, 39, 40, 541 met ëën van de werkkamers (10, 12, 32, 34, 44) is verbonden en waardoor de vloeistof alleen vrij van deze 15 hulpkamer naar de betreffende werkkamer kan stronen, en tevens' door minstens één nauwe doorgang met een onder een afgeregelde belasting staande klep (20, 24, 37, 38, 53) net deze werkkamer is verbonden, die de vloeistof onder een smorende werking alleen van deze werkkamer naar de hulpkamer laat stromen; terwijl 20 de inrichting voorts van minstens één tweede uitlaatklep (22, 25, 39, 40). of een tweede stel uitlaatkleppen (57, 58) in de zuiger zelf is voorzien; en dat de inrichting zelfs in de ruststand geheel en al onder een dnik met vloeistof gevuld wordt gehouden, die groter is dan de druk van de omgeving en door middel 25 van een elastische wand in de hulpkamer (11) wordt bewerkstelligd.

2. Hydraulische dissipeerinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de hulpkamer als een tussenkamer (11) tussen de twee werkkamers (10-12) is uitgevoerd, waarbij deze tussenkamer in de richting van de dikteafmeting in de zuiger zelf is uitge- 30 voerd, die op deze wijze in twee delen (7-8) is verdeeld, welke elk dienst doen cm één van de werkkamers (10-12) te begrenzen en waartussen de genoemde hulpkamer (11) is ingesloten, terwijl elk zuigerdeel minstens één uitlaatklep (22-25) bevat waardoor de vloeistof alleen vrij van de hulpkamer naar de 8101 290 -11- betreffende werkkamer kan strcmen, en minstens één nauwe doorgang net een onder afgeregelde belasting staande klep (20-24) waardoor de vloeistof onder een smorende werking alleen van de werkkamer naar de hulpkamer kan stromen en vandaar naar de andere werkkamer. 5

3. Hydraulische dissipeerinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de elastische wanden van de hulpkamer (11) uit een soepel, afgedicht arhulsel (13-35-47) bestaan, dat door een samendrukbaar gas onder een druk is opgeblazen, die minstens gelijk aan de minimale druk is, die in de vloeistof in stand 10 moet worden gehouden.

4. Hydraulische dissipeerinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de elastische wanden van de hulpkamer (11) door een af gedichte metalen blaasbalg worden gevormd.

5. Hydraulische dissipeerinrichting in hoofdzaak 15 zoals beschreven in de beschrijving en/of afgebeeld in de figuren. Ml· 8UHÏ90