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HYDROPNEUMATISCHE DÄMPFUNGSVORRICHTUNG Die vorliegende Erfindung betrifft
hydropneumatische Einrichtungen zur Dämpfung der kinetischen Energie bei den sich
bewegender Körper , insbesondereVautomatis¢hen Kupplungen in Eisenbahnfahrzeugen
Bekannt sind hydropneumatische @ämpfungsvorrichtungen, welche einen Zylinder besitzen,
in dem an seiner offenen Seite ein anderer beweglicher Zylinder kleineren Durchmessers
untergebracht ist. Der Boden dieses Zylinders wirkt mit dem beweglichen Teil der
Selbstkupplung der Eisenbahnfahrzeuge zusammen. Im Inneren des beweglichen Zylinders
ist ein
Schwimmkolben untergebracht und mit seiner offenen Seite
ist dieser Zylinder mit einem Kolben verbunden, der Durchgangslöcher zum Überströmen
der Betriebsflüssigkeit aus dem Hohlraum, welcher sich zwischen da Boden dieses
Kolbens und einer im Zylinder in der Näbe seines Bodens befindlichen Zwischenwand
befindet, in den Hohlraum, der an der anderen Kolbenseite liegt, besitzt. Die Zwischenwand
bildet mit dem Zylinderboden eine zusätzliche Kammer, in welcher ein Zusatzkolben
angeordnet ist, Die Bewegung dieses Kolbens erfolgt mittels einer itt ihm verbundenen
Hohlstange, die mit dem Kolben, welcher mit dem beweglichen Zylinder verbunden ist,
bei der Bewegung des letzteren zusammenwirkt.
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Der Hohlraum suischen dem Boden des Zylinders und dem Zusatzkolben
sowie der Hohlraum zwischen dem Boden des beweglichen Zylinders und dem Schwimmkolben
sind mit komprimiertem Gaa ausgefüllt. Der Druck des komprimierten Gases im Hohlraum
zwischen dem Zylinderboden und dem Zusatzkolben übersteigt mehrmals den Druck des
komprimierten Gases, welches sich im Hohlraum zwischen dem Boden des beweglichen
Zylinders und dem Schwimakolben befindet.
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Um den Zylinder vor übermäßigem Druck zu bewahren, besitzt die Vorrichtung
ein Sicherheitsventil, das sich in der Hohlstange befindet. Die Bremsung des beweglichen
Zylinders bei dessen Rückgang erfolgt mit Hilfe eines Drosselventils (siehe z.B.
das in BRD erteilte Patent Nr. 1 455 227, Kl.20e-23), -aufnahmefähigkeit Die Energie
der hydropneumatischen Dämpfungsvorrichtung
bei vorgegebener Längskraft
befindet sich in direkter Abhängigkeit von dem Hub des mit dem beweglichen Zyliner
dieser Vorricht;ung verbundenen Kolbens. In der oben beschriebenen hydropneumatischen
Vorrichtung ist der Kolbenwe 70 am gleich, während ihre Energie-aufnahmefähigkeit
10 bis 12 Tsd kpm beträgt, wodurch die Vernichtung der kinetischen Energie beim
Zusammenstoß von vierachsigen Wagen mit der Geschwindigkeit 12 km/h bei vorgegebener
Längskraft von 200 Mp sichergestellt wird.
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-aufnahmefähigkeit Eine solche Energie. ist für die Vernichtung der
kinetischen Energie beim Zusammenstoß von sechsachsigen Wagen bei der vorgenannten
Geschwindigkeit oder
oeirn Zusammenstoß von vierachsigen Wagen mit 12 km/h@ übersteiwendenden Geschwindigkeiten
unzureichend.
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Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrundegelegt, eine hydropneumatische
Dämpfungsvorrichtung mit größerer Energie aufnahmefähigkeit # durch Vergrößern des
Wegs des beweglichen Zylinders bei denselben Abmessungen der Vorrichtung und derselben
zulässigen Läggskraft zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in der hydropneumatischen
Dämpfungsvorrichtung, welche in den Eisenbahnfahrzeugen verwendet wird und einen
Zylinder enthält, an dessen offener Seite ein in seinem Inneran einen Schwimmkolben
aufweisender beweglicher Zylinder angebracht ist der mit den beweglichen Teilen
einer Selbstkupplung zusammenwirkt und mit einem Kolben verbunden ist, der Durchgangslöcher
aufweist,
welche beim Kolbenrückgang durch ein Drosselventil überdeckt
werden, während in der Nähe des Bodens des Zylinders eine Zwischenwand befestigt
ist, die mit dem Kolben einen mit Betriebsflüssigkeit zu füllenden Hohlraum und
mit dem Zylinderboden eine zusätzliche Kammer bildet, in der sich ein bei der Bewegung
des beweglichen Zylinders verschiebbarer Zusatzkolben befindet, wobei die an den
Böden der Zylinder anliegenden Hohlräume mit komprimiertem Gas ausgefüllt sind,
dessen Druck in einem Hohlraum me@rmals den Druck in dem anderen Hohlraum übersteigt,
erfindungsgemäß in der Zwischenwand Offnun en ausgeführt sind, welche zur Verbindung
des mit Betriebsflüssitkeit ausgefüllten @ohlraumsmit der zusatzlichen Kn @er dienen,
dabei ist der Zusatzkolben als Schwi@mkolben ausgebildet.
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Zweckmäßigerweise wird an der Zwischenwand in der Zylinderachse ein
Stab befestigt, der einen @u seine. freien Knde hin abnehmenden Querschnitt hat
und durch die Bo@rung im Kolben hindurchgeht, wobei er die Au strömun@ der Betriebsflüssigkeit
durch diere Bohrung regelt.
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Diese Regelung der ausströmenden Betriebaflüssigkeit ge--@@fnah@efüh@@k@it
stattet es, eine noch größere Energie der hydropneumatischen Vorrichtung zu erhalten.
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Die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführte hydropnenmatische
flämpfungsvorrichtung besitzt eine Energieaufnahmefähigkeit bis zu 20 Tsd kpm, was
es erlaubt, die kinetische Energie zu vernichten, die beim Zusammenstoß von vierachsigen
Wagen mit Geschwindigkeiten bis 20 km/h und von sechs achsigen
Wagen
mit einer Geschwindigkeit bis 16 km/h bei zulässiger Längskraft von 200 t auftritt.
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Im folgenden wird ein konkretes Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben; es zeigt
Fig. 1 die erfindungsgemäße hydropneumatische Dämpfungs vorrichtung im Längsschnitt;
Fig. 2 den Stab zur Regelung der Ausströmung der BF triebsflüssigkeit; Fig. 3 die
Lage der Vorrichtungsteile zu Beginn des Arbeitshubs; Fig. 4 do. in der Zwischenstellung
des Arbeitshubs; Fig. 5 do., zu Beginn des Rückgangs; Fig. 6 das Diagramm der Arbeit
der hydropneumatischen @ämpfungsvorrichtung.
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Die hydropneumatische @ämpfungsvorrichtung besitzt einen Zylinder
1, an dessen offener Seite ein beweglicher Zylinder 2 angebracht ist, dessen Boden
3 mit den beweglichen Zeilen der (aus der Zeichnung nicht ersichtlichen) ßelbstkupplung
zusammenwirkt. Auf der Außenfläche des beweglichen Zylinders 2 sind Nuten ausgeführt,
in denen Dichtungsringe 4 und Bronzeeinlagen 5 angeordnet sind. Innerhalb des beweglicbaa
Zylinders 2 ist ein Schwimmkolben 6 mit Gummidichtungsringen 7 und mit einem Flüssigkeitsverschluß
untergebracht, wobei der letztere aus einem Kolben 8 besteht1 der in einer Kammer
9
untergebracht istt die mit Öl gefililt ist und über Kanäle 10
mit Ringnuten 11 in Verbindung steht welche an der Außenfläche des Schwimmkolbens
6 ausgearbeitet aind.
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Die dem Boden 3 gegenüberliegende Seite des bew glicilen Zylinders
2 ist mit einem Kolben 12 starr verbunden, welcher Durchgangslöcher 13 und eine
zentrale Bohrung 14 aufweist.
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Der Kolben 12 besitzt eine Ringaussparung 15, in der ein Drosselventil
16 zum Überdecken der Löcher 13 beim Rückgang das Kolbens 12 unterobracht ist. Die
Verschiebung des Drosselventils 16 ist durch einen Ring; 17 begrenzt.
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La Zylinder 1 ist in der Nähe seines Bodens 18 eine Zwischenwand
19 starr befestigt. Zwischen dieser Zwischenwand und dem Kolben 12 ist ein Hohlraum
20 vorhanden, der durch eine durch den Soliraubstopfen 21 verschließbare Öffnung
im Zylinder 1 itt Betriebsflüssigkeit gefüllt wird. Mit dem Boden 18 des Zylinders
1 bildet die Zwischenwand 19 eine zusätzlicht Kammer 22. In dieser Kammer befindet
sich ein Zusatzkolben 23 mit Dichtungsringen 24. Der Zusatzkolben 23 ist als ein
Schwimmkolben ausgebildet.
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In der Zwischenwand 19 sind Öffnungen 25 ausgeführt, welche die zusätzliche
Kammer 22 alt dem Hohlraum 20 verbinden.
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In der Mitte der Zwischenwand 19 ist ein Stab 26 befestigt welcher
einen veränderlichen Querschnitt hat, der zum freien Ende hin abnimmt, das durch
die zentrale bohrung 14 im Kolben 12 hindurchg@ht.
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Der veränderliche Querschnitt des Stabes 26 ist dadurch erzielt,
daß
in dem Stab vier Nuten 27 (Fig. 2) ausgeführt sind, die Längs des Stabes verlaufan,
wobei sie eine gleiche Breite Ilaben, während ihre Tiefe sich in Richtung zum befestigten
Ende des Stabes hin vermindert.
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Im Körper des Stabes 26 ist ein Sicherheitsventil 28 (Fig. 1) untergebracht,
das im Falle der Überschreitung des zulässigen Flüssigkeitsdruckes den hohlraum
20 mit dem zwischen dem Kolben 12 und dem Schwimmkolben 6 befindlichen Hohlraum
verbindet.
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Der Hohlraum 29, der sich im beweglichen Zylinder 2 zwischen seinem
Boden 3 und dem Schwimmkolben 6 befindet, ist mit durch ein Ventil 30 zuströmendem
komprimiertem Gas ausgefüllt, dessen Druck ungefähr 50 kp/cm2 beträgt.
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Der Hohlraum 31, der sich zwischen den Boden 18 des Zyrindern 1 und
dem Zunatzkolben 23 befindet, ist über ein Ventil 32 mit komprimiertem Gas unter
einem Druck von 15 kp/cm2 gefüllt.
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Die hydropneumatische @ämpfungsvorrichtung arbeitet folgenderweise.
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Beim Zusammenstoß zweier Wagen wirken die beweglichen Weile der (nicht
dargestellten) selbstkupplung mit dein boden 3 des beweglichen Zylinders 2 zusammen,
indem sie diesen ins Innere des Zylinders 1 schieben. Der mit dem Zylinder 2 verbundene
Kolben 12 verschiebt sich zusammen mit diesem und verdrängt die Betriebsflüssigkeit
aus dem Hohlraum 20 in die zusätzliche Kammer 22, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist
da der Druck des
komprimierten Gases im Hohlraum @l betrachtlich
@en @@@@r@c@.
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im Hohlraum 29 unterschreitet. @@@ @berstro@un @er @@tri@@@-flüssigkeit
aus dem @ohlraum 2@ in die @us t@li@he @@@er wird solange dauern, bis der durch
di@@@ @@ @@@@@it v@rschobene Zusatzkolben sich gegen den @@@@@ @@@ @@@@@@@ 1 @temmt.
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Bei der weiteren Bowegung des @@l @@@ @ @@@@@ @@@ @@@ @@@ triobsflüssigkeit
an. durch die @@@@@@@@@@@@@ @@ @@@ @@@ über die @uten @@ den @tabes @@ @@ ke. @@@@@@@@
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@@ @@@ @@@lr@@@ @@ar @@@ @@ lst. @@f Goma@tkol@@@@@ @@tr@@@ 12@ @@@ Die Versendung
des einen ver@@@erlichen @@@@@dhal @ @@@velsenien @@@bes @@ lu: Juron die Motwan@@@@@@
uer@ rger@fen, den erforderlichen Str@mungswideratand der @@@ri@barl@@@l@@@ it bei
abnehmander Bewegungegesc@@ind@@kelt des Kolbens 12 aufrechtzuerhalten.
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Der Rückgung des Kolbens 12 beginnt, we@n die Kinflußkraft der beweglichen
Teile der (nicht abgebildeten) Selostkupplung auf den Boden 3 des beweglichen Zylinder
2 kleiner wird als die Gesamtkraft des komprimierten Gases in den Hohlräumen 31
und 29.
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Der Rückgang der Schwimmkolben 6 und 23 und dea Kolbens 12 geschieht
in umgekehrter Reihenfolge, wie aus Fig. 5 hervorgeht, unter der Wirkung des in
dem Hohlräumen 31 und 29 befindlichen komprimierten Gases. Dabei schließt das Drosselventil
16 unter Einwirkung des Betriebsflüssigkeitsdrucks die Durchgangslöcher 13, welche
konstanten Querschnitt aufweisen, mas sur Verlangsamung der Bewegung des Eolbe 12
während des Rückgangs beiträgt.
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Zur Begrenzung der Verschiebung des beweglichen Z Zylinders 2 bei
dessen Rückgang ist in Zylinder 1 ein in Form einer Muttex ausgebildeter Anschlag
34 vorhanden.
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Das in Fig. 6 dargestellte Diagramm veranschaulicht die Veränderung
der Kraft Q (Längskraft) in Abhängigkeit von dem fiub S des Kolbens. Die Linie "a"
zeigt die Änderung der Kraft 4 bei Verdichtung des Gases im Hohlraum 31; die Linie
"b" zeigt die Änderung der Kraft Q bei langsamer Gasverdichtung im Hohlraum 29 und
die Linie "c" die Änderung dieser Kraft bei dynamischer Gasverdichtung, die @polytrop
mit einem Exponenten von 1-1,3 erfolgt, während die Linie "d" den dynamischen Widerstand
der Flüssigkeit angibt.
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In der Zone O-I erfolgt das Überströmen der Flüssigkeit aus dem Hohlraum
20 in die zusätzliche Kammer 22, das Gas im Hohlraum 31 wird komprimiert und die
Linie "a" zeigt im Diggramm die Änderung der Kraft Q bei Gasverdichtung in diesem
Hohlraum.
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Im Punkt 1 tritt der Hohlraum 29 in Tätigkeit und die Linie
"c"
auf dem Diagramm zeigt die Änderung der Kraft Q bei der Gasverdichtung in diesem
Hohlraum an.
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Die dynamische Kraft steigt bis zum Punkt II an Zu dieser z.it nimmt
die Bewegungsgeschwindigkeit nach und nach ab, die Kennlinie wird aber durch die
hynaminche Kraft des Itonprimierten Gases im Hohlraum 29 und die Vergrößersung des
Strömungswiderstandes der Flüssigkeit bei deren Auströmen durch die abnehmenden
Querschnitte der Nuten 27 des Stabes 26 bis zum Punkt III ausgeglichen, wobei die
veränderung der hydrodynamischen Gesamtikraft durch die Kurve "e" bezeichnet wird.
Auf diese Weise wird eine wirksame Arbeit der hydropneumatischen @ämpfungsvorrichtung
während ihres ganzen Hubs sichergestellt.
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Auf dem in Pig. 6 dargestellten Diagramm ist nitlinksgeneigter Schraffierung
das Schaubild der Arbeit der hydropneumatischen @ämpfungsvorrichtung mit 70 mm Kolbenweg
gezeigt, während rechtsgeneigten mit der # Schraffierung der zusätzliche Zuwachs
der Energieintensität der vorgeschlagenen Vorrichtung infolge der Vergrößerung ihres
Kolbenwegs bis auf 120 mm und der Verwendung eines Stabs mit veränderlichem Querschnitt
gekennzeichnet ist.
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Die hydropneumatische Dampfungsvorrichtung, ausgeführt gemäß der
vorliegenden Erfindung, gewährleistet eine Vergrös--aufnahmefähigkeit serung der
Energie bis auf 20 Tsd kpm, was die Durchführung von Rangiervorgängen mit den Wagen
bei Zusammenst@ßgeschwindigkeiten bis zu 20 km/h ermöglicht.
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Außerdem gewährleistet diese Ausführung der hydropneumatischen Dämpfungsvorrichtung
die Dämpfung von mehrfachen Rucken
und Stößen beim Anfahren, Fahren
auf stetiger Steigung (Gefälle) und Bremsung des Zuges.