DE2032938A1

DE2032938A1 - Dan'pfer, insbesondere zur Dampfung von Rotationsbewegungen

Info

Publication number: DE2032938A1
Application number: DE19702032938
Authority: DE
Inventors: Henry George Houston Weise Irvin Benjamin Bellaire Tex Butler (V St A)
Original assignee: Anderson Greenwood and Co
Current assignee: Anderson Greenwood and Co
Priority date: 1969-08-21
Filing date: 1970-07-03
Publication date: 1971-04-01
Also published as: DE2032938C3; GB1304955A; DE2032938B2; CA937954A; US3651903A

Description

Dämpfer, insbesondere zur Dämpfung von Rotationsbewegungen

Die Erfindung bezieht sich auf einen Dämpfer, insbesondere zur Dämpfung von Rotationsbewegungen, der beispielsweise in einem Scharnierventil verwendet werden kann, um die Bewegung des klappenförmigen Ventilteils zu dämpfen.

Es soll gemäß der Erfindung ein derartiger Dämpfer ge-.schaffen werden, der aus verhältnismäßig einfachen Teilen besteht, so daß er einfach und billig herzustellen ist. Dabei soll er bei Verwendung in einem Klappenventil die pulsierendenden Bewegungen der Klappe dämpfen und gleichzeitig eine verhältnismäßig geringe Schließkraft erzeugen. ·

Diese Aufgabe wird bei einem Dämpfer mit einem mit Verschluss versehenen, eine Fluidkammer bildenden Gehäuse, in das sich eine Welle erstreckt, gelöst durch mindestens eine mit der Welle verbundene, im Gehäuse drehbar angeordnete Rotorplatte und durch einen im geringen seitlichen Abstand zur Rotorplatte innerhalb der Pluid-

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kammer angeordneten und mit dem Gehäuse verbundenen Statorring, wobei die Fluidkammer und der Raum zwischen der Rotorplatte und dem Statorring mit einem Fluid füllbar sind. Soll der Dämpfer in einem Scharnierventil verwendet werden, so kann seine Welle mit dem Stößel des Ventilteils dieses Scharnierventils verbunden sein.

Da es sehr häufig erwünscht ist, die Dämpfungskraft eines derartigen Dämpfers an die jeweiligen Betriebsverhältnisse anzupassen, können Einrichtungen zur Achsialverschiebung von Rotorplatte und Statorring gegenüber der Welle zur Einstellung des gewünschten Abstandes zwischen Rotorplatte und Statorring vorgesehen werden. Durch den entsprechenden Abstand läßt sich dann die Dämpfungskraft einstellen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Ausführungsbeispiele zeigenden Figuren näher erläutert :

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein Scharnierventil mit erfindungsgemäßem Dämpfer.

Fig. 2 zeigt eine Endansicht des Ventils gemäß Figur 1 ., wobei die Befestigung des Dämpfers zu erkennen ist. - ,

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Verbindung zum Scharnierventil.

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Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit veränderbarer Torsionskraft,

■Pig,-5 zeigt einen Schnitt durch ein weiteres AusfUhrungsbeispiel der Erfindung mit veränderbarer Torsionskraft.

Der erfindungsgemäße Dämpfer kann in allen solchen Einrichtungen benutzt werden, bei denen eine Dämpfung mit einer minimalen Torsionskraft bei geringen Geschwindigkeiten erforderlich ist. Ein besonders vorteilhaftes Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Dämpfers ist die Verwendung in einem Scharnierventil, wie in den Zeichnungen dargestellt.

Das Scharnierventil V hat einen Ventilkörper B durch den sich ein Strömungskanal erstreckt. Der Ventilsitz S umschliesst diesen Strömungskanal und ein Ventilteil oder Stopfen P ist schwenkbar mittels einer Welle 10 am Ventilkörper B befestigt, so daß er sich auf den Ventilsitz S und von diesem weg bewegen kann. Die Welle 10 hat einen abgeflachten Teil 12, über den der Stopfen P mittels einer Schraube 14 gehaltert ist (Figur 3), Der Stopfen P wird normalerweise entweder durch eine schwache Feder

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oder durch die Schwerkraft gegen den Ventilsitz S gedrückt. Die Enden der Welle 10 sind drehbar am Ventilkörper B befe'stigt und ein Ende der Welle 10 erstreckt sich in den Dämpfer D. Der nachfο lgend beschriebene Dämpfer D dient zur Dämpfung von Schwingungen und zur Verhinderung des Platterns des Ventilteils P bei pulsierendem Betrieb. Die Dämpfung von Schwingungen und das Verhindern des Platterns ist erforderlich, um größere Abnutzungen zu verhindern, während gleichzeitig das Verschliessen des Ventils unter leichtem.Federdruck oder mit sehr geringem Rückdruck möglich ist.

Der Dämpfer D hat einen Gehäusekörper 16, durch den sich die Welle 10 erstreckt. Ein entsprechender Verschluss 18, Rotorplatten 20, ein Statorring 22 und Distanzringe 24 sind miteinander durch Bolzen 26 und Muttern 28 verbunden. Ein Dichtring 30 ist zwischen dem Innenraum des Gehäusekörpers 16 und der Außenfläche der Welle 10 angeordnet. Das Ende der Welle 10 weist eine Aussparung zur Aufnahme einer Druckkugel 32 auf. Dies? Druckkugel 32 überträgt Stoßkräfte, die von demjenigen Ende der Welle 10 stammen,das dem Druck im Scharnierventil V ausgesetzt ist, während sich

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das andere Ende der Welle durch den Ventilkörper B und in den Dämpfer D erstreckt. Ein äußerer Teil des Gehäusekörpers 16 ist in den Ventilkörper B geschraubt. Die Rotorplatten 20 sind mittels einer Buchse j54 derart befestigt, daß sie sich mit der Welle 10 drehen. Die Buchse 34 ist mittels eines Stiftes 36 an der Welle 10 befestigt und hat eine quadratische oder hemagonale Umfangsform, damit die Rotorplatten 20 mit der Welle drehbar befestigt werden können.

Der Dämpfer D ist mit einem viskosen Fluid, das vorzugsweise über einen großen Temperaturbereich eine stabile . Viskosität hat, gefüllt. Es hat sich gezeigt, daß beispielsweise ein SiI lkonfluid, das von der Dow Corning Corporation unter der Bezeichnung D.C. 200 vertrieben wird, gut geeignet ist. Für den erfindungsgemäßen Dämpfer wurden Fluide mit Viskositäten im Bereich von 50 000 bis 100 000 cSt verwendet. Durch die Wahl der Fluidviskosität kann der gewünschte Torsionswiderstand des Dämpfers D eingestellt werden. Das Fluid wird durch den Nippel 38 in den Dämpfer D gepumpt, wobei die Schraube 40 aus der BeIUftungsöffnung 42 entfernt ist. Das Füllen kann mittels einer von Hand zu betätigenden Fettpumpe oder ähnlichem erfolgen. Durch Drehung der Welle

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während dee Ftillvorganges wird das Entfernen von Luft erleichtert. Im Dämpfer D , sind zwischen den Platten 18, 24, 22 und dem Gehäusekörper 16 geeignete Dichtungen vorgesehen, um das Fluid im Dämpfer D einzuschllessen» Ferner weist die Rotorplatte 20 Löcher 43 auf, die die Verteilung des Fluides im Dämpfer erleichtern.

Bei dem beschriebenen Dämpfer D wird die Drehung der Welle 10 infolge Bewegung des Ventilteils P durch den Widerstand des Fluides gegen die Drehung der Rotorplatten gedämpft. Dieser Rotationswiderstand der Rotorplatten Undert sich mit der Größe der Oberfläche der Rotorplatten und der Statorringe, der Drehgeschwindigkeit, des wirksamen Radius dar. Oberflächenbereiche, der Viskosität des Fluides und dem Abstand zwischen den Platten.

Daraus ergibt sioh, daß der Rotationswiderstand durch Änderung der Anzahl der Rotorplatten 20 und der Statorringe 22 im Dämpfer D verändert werden kann, wenn die Welle 10 und die Buchse 354 so abgewandelt werden, dad sie die entsprechende Anzahl von Platten 20 und Ringen 22 aufnehmen können. Werden beispielsweise zwei Rotorplatten 20 und Statorringe 22 im Dämpfer D gemäß Figur 2 zugefügt, so vergrößert sich der dem Widerstand des Fluides ausgesetzte Oberflächenbereich und damit der Rotationswiderstand des Dämpfers D. Ferner wird durch eine Vergrößerung

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des Durchmessers der Rotorplatten 20 und eine entsprechende Vergrößerung des übrigen Dämpfers D der Oberflächenbereich und damit der wirksame Radius dieses Oberflächenbereiches vergrößert, wodurch auch der Rotationswiderstand des Dämpfers D vergrößert wird. Eine weitere Möglichkeit zur Änderung des Rotationswiderstandes des Dämpfers D besteht in der Änderung des Pluides oder aber auch in einer Änderung des Abstandes zwischen den Rotorplatten 20 und den Statorringen 22, Soll beispielsweise der Rotationswiderstand vergrößert werden, so kann ein stärkerer Statorring 22 benutzt werden, wodurch der Abstand zwischen Rotorplatte und Statorring verringert und damit der Rotationswiderstand des Dämpfers D vergrößert wird.

In gewissen Fällen kann es erwünscht sein, eine Möglichkeit zur Änderung des RotationswiderStandes des Dämpfers vorzusehen ohne dabei das Fluid oder einzelne Teile des Dämpfers auszuwechseln» Für derartige Anwendungsfälle kann einer der Dämpfer D-I und D -2 gemäß Figuren 4 und 5 verwendet werden. Diese beiden Dämpfer haben eine von außen zugängliche Einstelleinrichtung zur Änderung des Abstandes zwischen den Rotorplatten und den Statorringen, ohne daß dabei Einzelteile ausgewechselt werden müssen.

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Der in Figur 4 dargestellte Dämpfer D-I enthält eine sich in den Gehäusekörper erstreckende Welle 44, wobei zwischen diesen beiden Teilen ein Dichtring 48 vorgesehen ist. Auf der Welle 44 ist eine Buchse 55 befestigt, die die mit der Welle drehbaren Rotorplatten 5² trägt. Ferner weist' dieser Dämpfer Statorringe 54 und einen Verschluß 56 auf, wobei dieser Verschluß mittels Schrauben 58 im Gehäusekörper 46 befestigt ist. Der Gehäuse-.körper 46 und der Verschluß 56 bilden die Fluidkammer. Die Buchse 50 ist mittels eines Zapfens 6O auf der Wfelle 44 befestigt und hat eine quadratische Umfangsform, so daß die Rotorplatten 52 zusammen mit der Welle 44 drehbar sind, jedoch axial gegenüber dieser Welle verschoben werden können. Der nahe dem Dichtungsring 48 befindliche Teil der Buchse 50 hat einen kreisförmigen Querschnitt. Am Ende der Welle 44 ist eine Aussparung vorgesehen, in der eine Druckkugel 62 angeordnet ist. Die Statorringe 54 weisen an ihrem äußeren Umfang Nuten auf, durch die sich die Schraubenbolzen 58 erstrecken, so daß die Statorringe 5^ zwar auf der Buchse 50 verschiebbar, jedoch infolge der Anordnung der Bolzen 58 !licht drehbar sind.

Der Nippel 64 dient als Einlaß zur Fluidkammer· Die Lüftungsöffnung 66 ist mit einer Schraube 68 verschlossen, so daß beim Einfüllen von Fluid in die Kammer* Luft

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durch die Öffnung 66 entweichen kann, wenn die Schraube 68 entfernt ist. In jedem der Statorringe 54 sind Löcher 70 vorgesehen, um die Verteilung des Fluides in der Kammer des Dämpfers D - 1 zu erleichtern.

Die Einstelleinrichtung zur Einstellung des Abatandes zwischen den Rotorplatten und den Statorringen und damit zur Einstellung des Rotationswiderstandes des Dämpfers D-I enthält eine an dem Schraubenbolzen 58 verschiebbar befestigte Platte 72 und eine sich durch den Verschluß 56 erstreckende Schraube 74, die die Platte J2 berührt und diese nach innendrückt. Eine Kontermutter 76 auf der Schraube 74 dient zur Festlegung der eingestellten Lage der Schraube ¹J^ und damit der Platte 7²· Eine Schraubendichtung 78 verhindert das Ausströmen von Fluid durch den Verschluß 56. >'

Der Durchmesser der Schraube 7^ ist vorzugsweise etwa gleich dem Durchmesser der Welle 44 oder es können Einrichtungen vorgesehen sein, um die Volumenänderungen infolge Betätigung der Einstelleinrichtung zu kompensieren. Bei dem Dämpfer D- 1 erfolgt eine derartige Kompensierung durch die verlängerte Aussparung im Gehäusekörper 46 Im. Bereich des Dichtungsringes 48.

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Wird also das Kammervolumen durch Bewegung der Schraube 74 geändert, so kann sich der Dichtungsring 48 frei in der Aussparung bewegen, um derartige Änderungen zu kompensieren.

Eine weitere Folge dieser Widerstandseinstellung ist die Bewegung der Welle 44 infolge der Bewegung der Platte Die Welle 44 ist also frei durch den Dichtungsring 48 und das Gehäuse 46 verschiebbar und sollte außerhalb des Gehäuses 46 eine Verbindung mit totem Gang (nicht gezeigt) aufweisen, die Rotationsbewegungen überträgt, jedoch eine Achsialverschiebung der Welle zuläßt, ohne Achsialbewegungen der Verbindungsteile, wie beispielsweise des Ventilstößels" zu übernehmen. Bei Verbindung des Dämpfers D-I mit einem Klappenventil könnte die Welle 44 beispielsweise durch eine Kerbverzahnung mit dem Stößel verbunden sein, so daß die Welle verschiebbar ist, ohne daß dadurch ihre Drehung bei Bewegung des Ventilteils beeinträchtigt wird.

Wie in Figur 4 zu erkennen, wird bei Bewegung der Schraube 74 durch den Verschluss 56 nach innen die Platte 72 durch die Fluidkammer nach rechts bewegt» wodurch auch

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dle Welle 44, die Buchse 50 und der Dichtungsring 48 nach rechts verschoben werden. Diese Verschiebung verringert den Raum für die Rotorplatten 52 und die Statorringe 54. Da sowohl die Rotorplatten als auch die Statorringe in axialer Richtung frei bewegbar sind, verringert die Bewegung der Platte 72 nach rechts den Abstand zwischen Rotorplatten und Statorringen, wodurch der Rotationswiderstand des Dämpfers D - 1 vergrößert wird. Entsprechend wird die Platte 72 beim Herausschrauben der Schraube 7^ nach links bewegt, wodurch der Abstand zwischen Rotorplatten und Statorringen vergrößert und der Rotationswiderstand des Dämpfers D -1 verringert wird.

Der in Figur 5 dargestellte Dämpfer D - 2 ähnelt dem Dämpfer D- 1, weist jedoch Einstelleinrichtungen auf, die bei Änderung des RotationswiderStandes die Welle nicht verschieben und das Volumen der Fluidkammer nicht ändern. Bei dem Dämpfer D » 2 erstreckt sich eine Welle 80 durch den Gehäusekörper 82, wobei zwischen diesen Elementen ein Dichtungsring 84 angeordnet ist. Die Rotorplatten 88 sind über eine Buchse 86 mit der Welle 80 drehbar verbunden. Ferner weist der Dämpfer D - 2 Statorringe 90 und einen Verschluß 92 auf. Er wird durch Schrau-

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ben 94 zusammengehalten, wobei der Gehäusekörper 82 und der Verschluß 92 die Fluidkammer bilden. Die Buchse 86 ist mittels eines Stiftes 96 auf der Welle 80 befestigt und hat quadratische Umfangsform, so daß die Rotorplatten 88 sich mit der Welle 80 drehen, jedoch axial gegenüber dieser verschiebbar sind. Der Teil der Buchse 86 nahe dem Dichtungsring 84 hat einen kreisförmigen Querschnitt, α so daß er sich in der Aussparung des Gehäusekörpers 82 drehen kann. Am Ende der Welle 80 ist eine Aussparung zur Aufnahme einer Druckkugel 98 vorgesehen. Die Statorringe 90 weisen an ihrem äußeren Umfang Nuten auf, durch die sich die Schraubenbolzen 94 erstrecken, so daß die Statorringe auf der Buchse 86 verschiebbar sind, jedoch durch die Bolzen 94 eine Drehbewegung verhindert wird. Der Nippel 100 dient als Einlaß zur Pluidkammer. Eine Entlüftungsöffnung 102 ist durch eine Schraube lo4 verschlossen. Zum Füllen der Kammer mit Fluid durch den Nippel 100 wird die Schraube 104 entfernt, so daß Luft durch die Öffnung 102 austreten kann. In den Ringen 90 sind jeweils Löcher 106 vorgesehen, die die Verteilung des Fluldes in der Fluidkammer des Dämpfers D - 2 erleichtern.

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Die Eins tell einrichtungen-'zur. Einstellung des Abstandes zwischen Rotorplatten und Statorringen und damit des Rotationswiderstandes des Dämpfers D - 2 enthalten die Nabe 1O8 und den Ring 110. Die Nabe erstreckt sich durch den Verschluß 92, wobei eine entsprechende Dichtung 112 das Ausfließen von Fluid verhindert. Der innerhalb der Fluidkammer liegende Teil der Nabe 108 erstreckt sich radial nach außen und ist mit seinem Umfang in den Ring 110 geschraubt. Ein Sprengring 114 hält die Nabe 108 an der Außenseite des Verschlusses 92, so daß die Nabe während der Drehung ihre Stellung beibehält. Der äußerste Teil der Nabe IO8 ist quadratisch oder von entsprechender Form, so daß ein Schlüssel aufgesetzt werden kann. Der Ring 110 hat Löcher 116, die die vollständige Verteilung des Fluides der Fluidkammer erleichtern. Ferner sind am Ring äußere Nuten 110 vorgesehen, in die die Bolzen 94 eingreifen, so daß der Ring axial in der Fluidkammer verschiebbar ist, jedoch keine Drehbewegung ausführen kann.

Man erkennt, daß bei dem Dämpfer gemäß Figur 5 eine Drehung der Nabe den Ring HO nach rechts bewegt, wodurch der für die Rotorplatten 88 und die Statorringe 90 vorhandene Platz verringert wird, so daß der Abstand zwischen

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haben.

Rotorplatten und Statorringen reduziert und damit der Rotationswiderstand des Dämpfers erhöht wird. Diese Veränderung erfolgt ohne Achsialversehiebung der Welle 28 und ohne Änderung des Volumens der Fluidkammer. Der Rotationswiderstand des Dämpfers kann durch eine eine Bewegung des Ringes 110 nach links verursachende Drehung der Nabe 1O8 verringert werden, da durch diese Verschiebung des Ringes der Abstand zwischen den Rotorplatten und den Statorringen vergrößert wird. Da, der Abstand zwischen den Rotorplatten und den Statorringen den Rotationswiderstand beeinflußt und da alle Rotorplatten und.Statorringe frei axial bewegbar sind, kann davon ausgegangen werden, daß sich die Platten und die Ringe nach jeder Einstellung axial so verschieben, daß sich der geringste Rotationswiderstand ergibt und daß die Platten und Ringe also jeweils gleichen Abstand voneinander auf der Welle

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß der erfindungsgemäße Dämpfer einfach aufgebaut, billig herzustellen und. leicht zu montieren ist. Die erfindungsgemäßen Dämpfer gemäß Figur 4 und 5 enthalten Einstelleinrichtungen zur Festlegung des Rotationswiderstandes von aussen. Bei Verwendung des erfindungsgemäBen Dämpfers

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In Scharnierventilen ergibt sich ein Aufbau durch den das Flattern des Ventils und Ventilschwingungen gedämpft werden und das Ventil unter geringem Federdruck oder sehr geringem Rückdruck sehliesst.

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Claims

Ansprüche

1. Dämpfer mit einem mit Verschluss versehenem, eine. Fluidkammer bildenden Gehäuse, in das sich eine Welle erstreckt, insbesondere zur Dämpfung von Rotationsbewegungen', gekennzeichnet durch mindestens eine mit der Welle (z.B. 1O) verbundene, im Gehäuse(16)drehbar angeordnete Rotorplatte (20) und durch einen im geringen seitlichen Abstand zur Rotorplatte(20)innerhalb der Fluidkammer angeordneten und mit dem Gehäuse (l6) verbundenen Statorring (22), wobei die Fluidkammer und der Raum zwischen der Rotorplatte (20) und dem Statorring (22) mit einem Fluid füllbar sind.

2. Dämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (10) mit dem Stößel des Ventilteils (P) eines Scharnierventils (V) verbunden ist,

5. Dämpfer nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Einrichtungen (72, 74; lo8, HO) zur Achsialverschiebung von Rotorplatte (52; 88) und Statorring (54; 90) gegenüber der Welle (44; 80) zur Einstellung des gewünschten Abstandes zwischen Rotorplatte (52; 88) und Statorring (54; 90).

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4. Dämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Einrichtungen (72; 74; lo8, 110) zur Achsialverschiebung eine Einstellung von außen ermöglichend aus dem Gehäuse (46, 561 82, 92) herauserstrecken.

5. Dämpfer nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die .'^Einrichtungen zur Achs ial verschiebung aus einem sich durch den Verschluß des Gehäuses (56; 92) erstreckenden, drehbaren ersten Teil (74; 108) und einem mit diesem verbundenen zweiten Teil (72; 110) bestehen, der durch Drehung des ersten Teils (74; I08) in der Pluidkammer axial verschiebbar ist.

6. Dämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5» gekennzeichnet durch eine Vielzahl an der Welle befestigten Rotorplatten (52; 88) und eine Vielzahl von am Gehäuse (46; 82) befestigten Statorringen (54; 90),von denen jeweils einer zwischen zwei Rotorplatten (52; 88) liegt.

7. Dämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens teilweise in den Rotorplatten (52; 88) und den atatorringen (54; 90) Löcher (70; 106) zur Verteilung des Fluids in der Pluidkammer vorgesehen sind.

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8. Ventil mit einem einen Strömungsweg aufweisenden Ventilkörper, in dem ein Ventilsitz vorgesehen ist, auf dem Sin Ventilteil bewegbar ist, der mit einer im Ventilkörper befestigten Achse verbunden ist, sowie mit einem Dämpfer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusekörper (16) des Dämpfers (D) im Ventilkörper (P) befestigt ist und daß die Achse des Ventils mit der Welle (10) des Dämpfers (D) verbunden ist.

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