PL127164B3 - Apparatus for absorbing mechanical energy in particular that produced by strong strikings - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do absorpcji energii mechanicznej, zwlaszcza energii bardzo silnych uderzen, bedace ulepszeniem urzadzenia wedlug patentu 123472. Urzadzenie to znajduje zastosowanie do pochlaniania energii uderzen w pojazdach szynowych, samochodowych itp. oraz jako ogranicznik ruchu wind, suwnic, dzwigów itp. oraz jako tlumik drgan.Znane urzadzenie do absorpcji energii mechanicznej wedlug patentu 123472 charakteryzuje sie tym, ze absorber energii moze jednoczesnie spelniac funkcje tlumika drgan o róznej amplitudzie jak tez ogranicznika ruchu. Urzadzenie to .sklada sie z dwóch czesci — nieruchomej czesci cylindrycznej i wsuwanej w nia teleskopowo czesci ruchomej, w sklad której wchodzi co najmniej jeden ruchomy cylinder z dnem oraz wsuwany w ostatni cylinder ruchomy tlok, przy czym pusta przestrzen miedzy poszczególnymi cylindrami oraz miedzy ostatnim cylindrem i tlokiem wypel¬ niona jest mediami absorbujacymi energie zderzen i drgan o zmieniajacej sie sprezystosci i wzrasta¬ jacym udziale wlasnosci lepkich w kierunku od cylindra nieruchomego do tloka, najkorzystniej odpowiednimi polimerami polisiloksanowymi.Medium co najmniej jednego z cylindrów jest substancja charakteryzujaca sie lepkim plynie¬ ciem w stanie statycznym i duza sprezystoscia w stanie dynamicznym.Wada tego urzadzenia jest utrzymanie medium w ruchomych cylindrach w stanie naprezonym przy kompensacji gwaltownie wzrastajacych cisnien podczas uderzen, w sposób konwencjonalny, za pomoca zestawu metalowych sprezyn, dociskajacych uszczelki do zawartego w cylindrze medium.Lepko — sprezyste medium, absorbujace energie, sprezone w czasie pracy absorbera, rozpreza sie plynac miedzy sciankami cylindra i tloka, a poniewaz jest to przeplyw plastyczny, cisnienie wywierane przez to medium na scianki cylindra, tlok i uszczelke dociskana sprezyna nie jest jednakowe we wszystkich miejscach cylindra. Tworzasie obszary o wyzszych i nizszych cisnieniach.Sprezyna jako element nie posiadajacy wlasnosci lepkich i plynnie zmieniajacej sie scisliwosci zachowuje sie w ukladzie dynamicznym jak cialo sztywne, do chwili przekroczenia okreslonej sily charakterystycznej dla zastosowanej sprezyny. Obniza to wielkosc absorbowanej energii i znacznie komplikuje konstrukcje absorbera.i ) I 2 127164 Ponadto w takich absorberach konieczne jest profilowanie tloka czy cylindra — tloka przez zaokraglenie krawedzi, formowanie ksztaltu zblizonego do tloka na trzpieniu i itp., zeby ukierun¬ kowac nacisk plynacego medium na uszczelke podparta sprezyna, zamiast na scianki cylindra.Nieoczekiwanie stwierdzono, ze niedogodnosci urzadzenia wedlug patentu nr 123472 elimi¬ nuje sie przez wprowadzenie w ruchomych cylindrach spelniajacych role tloków modyfikacji pozwalajacej usunac niedogodne sprezyny.W nowym rozwiazaniu wedlug wynalazku role konwencjonalnych sprezyn, utrzymujacych w cylindrach absorbujace energie media lepko — sprezyste w stanie naprezonym, spelniaja dobrane odpowiednio do przeznaczenia urzadzenia media lepko— sprezyste sprezone wstepnie do cisnienia wiekszego od 1000hPa, zazwyczaj do cisnienia odpowiadajacego naciskowi wywieranemu przez sprezyny w rozwiazaniu wedlug patentu 123 472.Konstruktywnie rozwiazano to w ten sposób, ze na ruchomych cylindrach spelniajacych role tloków fna tfplorosadzono dodatkowo suwliwe przegrody sporzadzone z tworzyw takich jak teflon, pbHiAmcfi twarda guma, metale zaleznie od przeznaczenia urzadzenia i wystepujacych cisnien. Przegrody te dziela cylindry robocze, do których teleskopowo wsuwaja sie cylindry —tloki i tlok na dwie komory, przy czym obie komory wypelnione sa mediami lepko-sprezystymi typu polimerów polisiloksanowych, cieklych polimerów chlorowco-organicznych, alkoholi alifaty¬ cznych i polialkoholi.Medium znajdujace sie w pierwszej komorze cylindra to znaczy w czesci, do której w czasie pracy urzadzenia wsuwa sie cylinder — tlok badz tlok, absorbuje energie mechaniczna, natomiast medium znajdujace sie w drugiej komorze cylindra za przegroda ma za zadanie utrzymac w stanie naprezonym, podobnie jak sprezyna, medium z pierwszej czesci cylindra. Uzyskuje sie ten stan przez sprezenie medium znajdujacego sie w drugiej czesci cylindra do cisnienia wiekszego od 1000hPa. Przy odpowiednio dobranej przegrodzie medium to, znajdujace sie w drugiej czesci cylindra zapewnia w czasie pracy urzadzenia samoczynny ruch zwrotny tloka badz cylindrów — tloków.Kazda wymieniona suwliwa przegroda, w absorberze gotowym do pracy, dzieli cylinder roboczy korzystnie w stosunku objetosciowym 1:0,01. Srednica suwliwej przegrody moze wynosic 1,1 srednicy trzpienia tloka, a korzystnie jest, gdy stanowi polowe róznicy srednicy wewnetrznej cylindra i srednicy zewnetrznej glówki tloka.Statyczne ustawienie suwliwej przegrody wewnatrz cylindra wynika ze skoku tloka w cylindrze i dlugosci jego glówki, gdyz w momencie przejmowania przez tlok energii uderzenia i zanurzenia sie glówki tloka w medium lepko-sprezystym powstaje za nia przestrzen o obnizonym cisnieniu. W tym czasie medium znajdujace sie za suwliwa przegroda przetrzymuje ja silami adhezji, co powo¬ duje ukierunkowanie plastycznego przeplywu medium na przegrode i zmniejszenie sie nacisku na scianki cylindra.Ponadto suwliwa przegroda powoduje scinanie z trzpienia tloka medium znadujacego sie bezposrednio za nia, obnizajac opory ruchu tloka w cylindrze. W efekcie mimo podwyzszonego cisnienia, ruch tloka w cylindrze rozpoczyna sie przy przejmowaniu mniejszych energii w porówna¬ niu do rozwiazania wedlug patentu nr 123 472. Po osiagnieciu przez tlok maksymalnego zanurzenia sprezone za przegroda medium powoduje nacisk na medium znajdujace sie przed przegroda i rozpoczyna sie samoczynnie ruch zwrotny tloka.Innym rozwiazaniem urzadzenia wedlug wynalazku jest absorber energii mechanicznej skla¬ dajacy sie z czesci nieruchomej i ruchomej o zmodyfikowanej konstrukcji w stosunku do poprzed¬ niego. Czesc nieruchoma stanowi cylinder, a czesc ruchoma sklada sie z tloka wsunietego do nieruchomego cylindra i opartego na sprezystym medium oraz teleskopowo wsuwanego cylindra ruchomego. Cylinder ruchomy podzielony jest na dwie komory suwliwa przegroda osadzona na tloku, przy czym obie czesci wypelnione sa mediami lepko-sprezystymi typu polimerów polisilo¬ ksanowych, cieklych polimerów chlorowco-organicznych, alkoholi alifatycznych i polialkoholi. W komorze pierwszej, znajdujacej sie miedzy dnem ruchomego cylindra i suwliwa przegroda, wypel¬ niajace ja medium lepko-sprezyste jest sprezone do cisnienia wyzszego od 1000hPa, a druga komora tego cylindra za przegroda wypelniona jest medium absorbujacym energie mechaniczna.Suwliwa przegroda, w obsorberze przygotowanym do pracy, dzieli ruchomy cylinder korzyst¬ nie w stosunku objetosciowym 1.0,01. Srednica przegrody moze wynosic 1,1 srednicy trzpienia127164 3 tloka, a korzystnie jest, gdy stanowi polowe róznicy srednicy wewnetrznej cylindra i srednicy zewnetrznej glówki tloka.Zastosowanie suwliwych przegród w opisanych zmodyfikowanych absorberach energii mechanicznej umozliwia sterowanie strumieniem medium lepko-sprezystego w czasie ruchu tloka w cylindrze.Media lepko-sprezyste plyna inaczej niz ciecze lepkie w czasie dzialania zewnetrznej sily. Jest to przeplyw plastyczny, medium nie plynie przy sciankach cylindra, tylko srodkiem pierscienia miedzy cylindrem i tlokiem. Suwliwa przegroda przejmuje wiec nacisk plynacego medium i juz w poczatkowej fazie ruchu tloka rozprasza energie w medium zastepujacym sprezyne naciskajac to medium cala swoja powierzchnia. W czasie ruchu powrotnego tloka przegroda naciska medium absorbujace energie cala swoja powierzchnia przez co ruch powrotny jest znacznie szybszy niz w rozwiazaniu wedlug patentu nr 123472.Zastosowanie w absorberach zamiast metalowej sprezyny suwliwej przegrody i odpowiednio dobranych mediów lepko-sprezystych, sprezonych do wysokich cisnien ma jeszcze i te zalete, ze znacznie zwieksza sie trwalosc urzadzenia. Czeste odksztalcenia sprezyny metalowej powoduja zmniejszanie sie jej wymiarów i tym samym zmniejszenie sie nacisku na medium absorbujace energie, tj. zmiane jej charakterystyki, co nie ma miejsca w urzadzeniu wedlug wynalazku.Wynalazek jest objasniony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w ujeciu schematycznym przekrój urzadzenia trójcylindrowego z ruchomym tlokiem, a fig. 2 przekrój w ujeciu schematycznym urzadzenia dwucylindrowego z ruchomym cylindrem. W urza¬ dzeniu trójcylindrowym przedstawionym na fig. 1 cylinder 4 wypelniony jest medium o wlasnos¬ ciach sprezystych 1, na którym opiera sie cylinder 5 wypelniony medium lepko-sprezystym 2A absorbujacym energie mechaniczna oraz medium lepko-sprezystym 2B znajdujacym sie za suwliwa przegroda 8 i sprezonym do cisnienia 50000 hPa.Korzystnie jest, gdy w cylindrze 5 znajduje sie to samo medium typu polimerów polisiloksano- wych lub ich kompozycji. Cylinder 6 wypelniony jest medium 3A o znacznym udziale wlasnosci lepkich, typu polimerów polisiloksanowych oraz medium lepko-sprezystym 3B znajdujacym sie za suwliwa przegroda 9 i sprezonym do cisnienia 160000hPa. W cylindrze 6 porusza sie tlok 7 przejmujacy energie zderzen i drgan. Energie drgan tlumi cylinder 6 za pomoca medium 3A, zas energie silnych zderzen cylinder 6 spelniajac role tloka przenosi na medium 2A znajdujace sie w cylindrze 5. Medium sprezyste 1 spelnia role pochlaniacza nadwyzki energii w przypadku przekro¬ czenia dopuszczalnych dla danego urzadzenia wartosci energii.W urzadzeniu dwucylindrowym przedstawionym na fig. 2 nieruchomy cylinder 13 wypelniony jest medium sprezystym 11, na którym opiera sie tlok 14 wsuwajacy sie do ruchomego cylindra 16.Ruchomy cylinder 16 wypelniony jest medium lepko-sprezystym 12A, typu polimerów polisiloksa¬ nowych, które utrzymywane jest w stanie naprezonym za pomoca medium lepko-sprezystego 12B do cisnienia 500000 hRa i oddzielonego od medium 12A suwliwa przegroda 15.Dla absorbcji bardzo duzych energii cylinder 16 wypelnia sie tym samym medium. W urzadze¬ niu tym energie drgan tlumi medium sprezyste 11, a energie uderzen medium 12A.Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie do absorpcji energii mechanicznej, zwlaszcza energii bardzo silnych uderzen skladajace sie zdwu czesci — nieruchomej czesci cylindrycznej i wsuwanej w nia teleskopowo czesci ruchomej, w sklad której wchodzi co najmniej jeden ruchomy cylinder z dnem oraz wsuwany w ostatni cylinder ruchomy tlok, przy czym pusta przestrzen miedzy poszczególnymi cylindrami oraz miedzy ostatnim cylindrem i tlokiem wypelniona jest medium absorbujacym energie zderzen i drgan o zmniejszajacej sie sprezystosci i wzrstajacym udziale wlasnosci lepkich w kierutiku od cylindra nieruchomego do tloka, najkorzystniej polimerami polisiloksanowymi, a medium co najmniej jednego z cylindrów jest substancja charakteryzujaca sie lepkim plynieciem w stanie statycznym i duza sprezystoscia w stanie dynamicznym, wedlug patentu 123 472, znamienne tym, ze w czesci ruchomej urzadzenia kazdy z ruchomych cylindrów—tloków (5 i 6) zaopatrzony jest dodatkowo w suwliwe przegrody (8 i 9) dzielace kazdy cylinder roboczy, do którego teleskopowa4 127 164 wsuwany jest cylinder — tlok (6) i tlok (7) na dwie komory, które wypelnione sa mediami lepko- sprezystymi, przy czym pierwsze komory cylindrów (5 i 6), do których w czasie pracy urzadzenia wsuwa sie tlok (7) oraz cylinder — tlok (6) zawiera medium (2A i 3A) absorbujace energie mechani¬ czna, a druga komora znajdujaca sie za suwliwymi przegrodami (8 i 9) zawiera medium (2B i 3B) sprezone do cisnienia powyzej 1000hPa. 2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze suwliwe przegrody (8 i 9) dziela cylindry — tloki (5 i 6) na dwie komory w stosunku objetosciowym 1:0,01, przy czym srednica suwliwej przegrody (8) wynosi 1,1 srednicy trzpienia cylindra — tloka (6), a srednica suwliwej przegrody (9) wynosi 1,1 srednicy tloka (7). 3. Urzadzenie do absorbcji energii mechanicznej zwlaszcza energii bardzo silnych uderzen skladajace sie z dwu czesci — nieruchomej czesci cylindrycznej i wsuwanej w nia teleskopowo czesci ruchomej, w sklad której wchodzi co najmniej jeden ruchomy cylinder z dnem oraz wsuwany w ostatni cylinder ruchomy tlok, przy czym pusta przestrzen miedzy poszczególnymi cylindrami oraz miedzy ostatnim cylindrem i tlokiem wypelniona jest medium absorbujacym energie zderzen i drgan o zmniejszajacej sie sprezystosci i wzrastajacem udziale wlasnosci lepkich w kierunku od cylindra nieruchomego do tloka, najkorzystniej polimerami polisiloksanowymi, a medium co najmniej jednego z cylindrów jest substancja charakteryzujaca sie lepkim plynieciem w stanie statycznym i duza sprezystoscia w stanie dynamicznym wedlug patentu 123 472, znamienne tym, ze czesc nieruchoma urzadzenia stanowi cylinder (13), a czesc ruchoma sklada sie z wsunietego do nieruchomego cylindra (13) i opartego na sprezystym medium (11) tloka (14) oraz teleskopowo wsuwanego do czesci nieruchomej, ruchomego cylindra (16), który osadzona na tloku (14)suwliwa przegroda (15) podzielony jest na dwie komory, które wypelnione sa medium lepko-sprezystym, przy czym medium (12B) zawarte w pierwszej komorze, znajdujacej sie miedzy dnem ruchomego cylindra (16) i suwliwa przegroda (15) oraz medium zawarte w komorze (12A) sprezone sa do cisnienia wiekszego od 1000 hPa. 4 Urzadzenie wedlug zastrz. 3, znamienne tym, ze suwliwa przegroda (15) dzieli ruchomy cylinder (16) na dwie komory w stosunku objetosciowym 1:0,01, a srednica suwliwej przegrody (15) wynosi 1,1 srednicy trzpienia tloka (14).127164 fig.l127164 cMU/ kB\\\\\\\\\\\\\\\\\®k\\\ fic.2 Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 120 egz.Cena 100 zl PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie do absorpcji energii mechanicznej, zwlaszcza energii bardzo silnych uderzen skladajace sie zdwu czesci — nieruchomej czesci cylindrycznej i wsuwanej w nia teleskopowo czesci ruchomej, w sklad której wchodzi co najmniej jeden ruchomy cylinder z dnem oraz wsuwany w ostatni cylinder ruchomy tlok, przy czym pusta przestrzen miedzy poszczególnymi cylindrami oraz miedzy ostatnim cylindrem i tlokiem wypelniona jest medium absorbujacym energie zderzen i drgan o zmniejszajacej sie sprezystosci i wzrstajacym udziale wlasnosci lepkich w kierutiku od cylindra nieruchomego do tloka, najkorzystniej polimerami polisiloksanowymi, a medium co najmniej jednego z cylindrów jest substancja charakteryzujaca sie lepkim plynieciem w stanie statycznym i duza sprezystoscia w stanie dynamicznym, wedlug patentu 123 472, znamienne tym, ze w czesci ruchomej urzadzenia kazdy z ruchomych cylindrów—tloków (5 i 6) zaopatrzony jest dodatkowo w suwliwe przegrody (8 i 9) dzielace kazdy cylinder roboczy, do którego teleskopowa4 127 164 wsuwany jest cylinder — tlok (6) i tlok (7) na dwie komory, które wypelnione sa mediami lepko- sprezystymi, przy czym pierwsze komory cylindrów (5 i 6), do których w czasie pracy urzadzenia wsuwa sie tlok (7) oraz cylinder — tlok (6) zawiera medium (2A i 3A) absorbujace energie mechani¬ czna, a druga komora znajdujaca sie za suwliwymi przegrodami (8 i 9) zawiera medium (2B i 3B) sprezone do cisnienia powyzej 1000hPa.
2. 2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze suwliwe przegrody (8 i 9) dziela cylindry — tloki (5 i 6) na dwie komory w stosunku objetosciowym 1:0,01, przy czym srednica suwliwej przegrody (8) wynosi 1,1 srednicy trzpienia cylindra — tloka (6), a srednica suwliwej przegrody (9) wynosi 1,1 srednicy tloka (7).
3. 3. Urzadzenie do absorbcji energii mechanicznej zwlaszcza energii bardzo silnych uderzen skladajace sie z dwu czesci — nieruchomej czesci cylindrycznej i wsuwanej w nia teleskopowo czesci ruchomej, w sklad której wchodzi co najmniej jeden ruchomy cylinder z dnem oraz wsuwany w ostatni cylinder ruchomy tlok, przy czym pusta przestrzen miedzy poszczególnymi cylindrami oraz miedzy ostatnim cylindrem i tlokiem wypelniona jest medium absorbujacym energie zderzen i drgan o zmniejszajacej sie sprezystosci i wzrastajacem udziale wlasnosci lepkich w kierunku od cylindra nieruchomego do tloka, najkorzystniej polimerami polisiloksanowymi, a medium co najmniej jednego z cylindrów jest substancja charakteryzujaca sie lepkim plynieciem w stanie statycznym i duza sprezystoscia w stanie dynamicznym wedlug patentu 123 472, znamienne tym, ze czesc nieruchoma urzadzenia stanowi cylinder (13), a czesc ruchoma sklada sie z wsunietego do nieruchomego cylindra (13) i opartego na sprezystym medium (11) tloka (14) oraz teleskopowo wsuwanego do czesci nieruchomej, ruchomego cylindra (16), który osadzona na tloku (14)suwliwa przegroda (15) podzielony jest na dwie komory, które wypelnione sa medium lepko-sprezystym, przy czym medium (12B) zawarte w pierwszej komorze, znajdujacej sie miedzy dnem ruchomego cylindra (16) i suwliwa przegroda (15) oraz medium zawarte w komorze (12A) sprezone sa do cisnienia wiekszego od 1000 hPa. 4 Urzadzenie wedlug zastrz. 3, znamienne tym, ze suwliwa przegroda (15) dzieli ruchomy cylinder (16) na dwie komory w stosunku objetosciowym 1:0,01, a srednica suwliwej przegrody (15) wynosi 1,1 srednicy trzpienia tloka (14).127164 fig.l127164 cMU/ kB\\\\\\\\\\\\\\\\\®k\\\ fic.2 Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 120 egz. Cena 100 zl PL