DE2540701B2

DE2540701B2 - Stossdaempfer

Info

Publication number: DE2540701B2
Application number: DE19752540701
Authority: DE
Inventors: Jean Paris Masclet
Original assignee: Messier Hispano SA
Current assignee: Messier Hispano SA
Priority date: 1974-10-03
Filing date: 1975-09-12
Publication date: 1977-02-17
Also published as: BE835842A; JPS5162268A; FR2286981A1; DE2540701A1; IT1042355B

Description

Die Erfindung betrifft einen teleskopischen Stoßdämpfer zur Stabilisierung von Lasten, mit mindestens einem Gehäuse und einer zylindrischen Kolbenstange, welche zusammen zwei mit hydraulischem Druckmittel gefüllte Kammern definieren, wobei die Kammern so ausgebildet sind, daß bei einer Verlängerung oder Verkürzung des Stoßdämpfers die Verringerung des Volumens der einen Kammer der Vergrößerung des &5 Volumens der anderen Kammer entspricht, und wobei zwischen den Kammern eine mit einem Druckmittelvorrat verbundene Verbindung vorgesehen ist.

Ein Stoßdämpfer dieser Art ist bekannt aus der US-PS 33 52 386. Diese Patentschrift zeigt drei verschiedene Ausführungsformen von Stoßdämpfern, welchen gemeinsam ist, daß ein Druckmittelvorrat zum Nachfüllen der beiden Kammern des Stoßdämpfers vorgesehen ist Das Nachfüllen erfolgt in allen drei Fällen über Rückschlagventile, welche ein Rückströmen von Druckmittel aus den Kammern zum Druckmittelvorrat verhindern. Im Druckmittelvorrat selbst ist ein Druckspeicher in Form eines komprimierten Neopren schwammes vorgesehen, um das dortige Druckmittel unter einem erhöhten Druck zu halten. Bei manchen Anwendungsfällen werden Stoßdämpfer jahrelang nicht oder nur sehr wenig beansprucht, müssen aber ständig voll betriebsbereit sein. Für solche Fälle ist die bekannte Anordnung ungeeignet, da z. B. nach langem Nichtgebrauch die Rückschlagventile verharzen oder korrodieren können und dann nicht mehr ansprechen, und da die elastomeren Teile, z. B. der Neoprenschwamm, mit der Zeit altern und dann ihre Funktion nicht mehr erfüllen können.

Man kennt ferner aus der DT-AS 19 32 373 einen Stoßdämpfer für Papierwagen von Schreibmaschinen. Eine Nachfüllvorrichtung ist hierbei nicht vorgesehen; als Ventil in der Verbindungsleitung zwischen den beiden kammern des Stoßdämpfers wird ein sogenanntes Tesla-Ventil verwendet, welches je nach Durch Strömrichtung unterschiedliche Strömungswiderstand^· aufweist, obwohl es keine beweglichen Teile hat. Auch mit diesem Stoßdämpfer ist es aber nicht möglich, dem oben erläuterten Anwendungsfall Rechnung zu tragen. denn nach jahrelangem Nichtgebrauch können Leckverluste aus den Kammern des Stoßdämpfers niemals ausgeschlossen werden, und zudem bewirken sehr starke Kräfte, wie sie z. B. bei Explosionen oder Erdbeben auftreten können, eine Kompression der Hydraulikflüssigkeit und dadurch die Entstehung von Hohlräumen in der augenblicklich nicht mit Druck beaufschlagten Kammer, wodurch dann eine richtige Dämpfung bei dem bekannten Stoßdämpfer nicht mehr gewährleistet ist.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, einen Stoßdämpfer zu schaffen, dessen zum Energieverzehr bestimmte Anordnung so ausgebilüet ist, daß sie weder bewegliche Teile noch solche Teile aufweist, bei denen die Gefahr besieht, daß sich mit der Zeit ihre mechanischen Eigenschaften verschlechtern oder verlorengehen, und bei dem auch nach langer Betriebsdauer Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit sehr hoch sind.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen. Ein solcher Stoßdämpfer kann z. B. zwischen eine aufgehängte oder angelenkte Last und eine massive Stützanordnung eingebaut werden. Bei langsamen Bewegungen der Last, z. B. durch thermische Formänderungen erzeugt er dann nur minimale Gegenkräfte. Bei hohen Beschleunigungen dagegen, also z. B. bei einem Erdbeben oder starken Erschütterungen, erzeugt ein solcher Stoßdämpfer erhebliche Gegenkräfte, um die Last dynamisch zu stabilisieren. Hierbei tritt nämlich das Druckmittel aus der unter Druck stehenden Kammer durch die Drosselvorrichtung in Form eines Strahls aus, und dieser Strahl erfährt beim Durchtritt durch die erste Drosselöffnung eine Einschnürung und bildet so einen Ringraum auf der Abströmseite der zweiten Drosselöffnung und bewirkt so ein Ansaugen von Druckmittel aus dem Druckmittelvorrat zu derjenigen Kammer, die gerade nicht unter Druck steht.

Dieses Ansaugen kompensiert also automatisch diejenige Volumenvergrößerung der nicht unter Druck stehenden Kammer, welche auf die Kompressibilität des Druckmittels in der Druckkammer zurückzuführen ist, und es benötigt keine Hilfsenergie, also keinen Druckspeicher. Beide Kammern weiden hierdurch ständig mit Druckmittel gefüllt gehalten, so daß der Stoßdämpfer auch in Fällen extrem hoher Belastung voll wirksam bleibt und deshalb z. B. auch zum Schutz von Kernreaktoren gegen Erdstöße oder Erdbeben eingesetzt werden kann. Da ferner die Drosselung des Druckmittels ohne bewegliche Teile erfolgt, ist die Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit unter allen Klimabedingungen und während sehr langer Zeiträume — die bis zu mehreren Dekaden gehen können — sehr groß, ohne daß eine Wartung zwingend erforderlich wäre.

Naturgemäß kann der Stoßdämpfer mechanisch z. B. auch mit zwei konzentrischen Kammern und mindestens zwei Kolbenstangen ausgebildet werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dabei dadurch aus, daß die Drosselvorrichtung im Kolben, also im inneren des Stoßdämpfers, angeordnet ist, und daß sie daher in vorteilhafter Weise durch die Außenwand des Stoßdämpfergehäuses gegen Schaden geschützt ist.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispiels, sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen teleskopischen Laststabilisierungs-Stoßdämpfer in dessen Neutralstellung, aus der heraus er sich verlängern oder verkürzen kann, und

Fig. 2 eine schematische, in vergrößertem Maßstab dargestellte Schnittdarstellung der bei Fig. 1 verwendeten Drosselvorrichtung.

Der in Fig. 1 dargestellte Stoßdämpfer weist einen Zylinder 1 auf, an dessen Enden Deckel 2 und 3 mittels mehrerer jeweils am Umfang angeordneter Schrauben 4 bzw. 5 befestigt sind. Dichtungen 6 und 7 dienen zur Abdichtung der Deckel 2, 3 gegen den Zylinder 1. In jedem Deckel ist ein Gleitlager 9 bzw. 10 angeordnet, in dem eine Kolbenstange 8 axial verschiebbar gleitend geführt ist, woboi zur Abdichtung zwischen der Kolbenstange 8 und den Deckeln 2,3 Lippendichtungen If bzw. 12 vorgesehen sind, welche in vorteilhafter Weise durch die Lagereinsätze 9 bzw. 10 festgehalten werden.

Die Kolbenstange 8 hat an einem Ende ein eingeschraubtes Befestigungsauge 13 und in ihrer Mitte einen mit ihr einstückigen Kolben 14, an dessen Umfang zwei Lippendichtungen 15,16 vorgesehen sind, die auch als Rückschlagventile wirksam sind, wie das im folgenden noch erläutert wird.

Am unteren Ende des Deckels 2 ist ein Abstreifer 17 vorgesehen, und das obere Ende des Deckels 3 ist als Befestigungsauge 18 ausgebildet.

Die Befestigungsaugen 13 und 18 (oder analoge Befestigungsglieder) dienen dazu, den teleskopischen Stoßdämpfer einerseits mit der Last und andererseits mit einer massiven Abstützung zu verbinden.

Der Kolben 14 unterteilt u?s Innere des Stoßdämpfers in zwei Kammern 19 und 20, die beide mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt sind. Diese Kammern stehen miteinander über eine Drosselvorrichtung in Verbinduns. welche im Kolben 14 angeordnet ist. Diese Drosselvorrichtung weist eine relativ dünne, scharfkantige Drossel 21 auf, die durch einen Spalt 23 vor. einer mit der Drossel 21 identischen, aber spiegelsymmetrisch zu ihr angeordneten Drossel 22 getrennt ist. Der Spalt 23 steht in Verbindung mit Kanälen 24 und 25, die im Kolben 14 bzw. der Kolbenstange 8 ausgebildet sind und die ihrerseits mit einem (nicht dargestellten) Vorrat von hydraulischem Druckmittel in Verbindung stehen, und zwar über ein Rohr 26, das in eine Tasche 27 mündet, welche im Boden 3 ausgebildet ist. Das Rohr 26 steht also in Flüssigkeitsverbindung mit dem Spalt 23 und über diesen mit den Kammern 19 und 20.

Bei der beschriebenen Ausführungsform befindet sich der Druckmittelvorrat, der gegebenenfalls auch unter Überdruck stehen kann, außerhalb des Stoßdämpfers. Es sind im Rahmen der Erfindung jedoch auch Stoßdämpfer möglich, bei denen ein Druckmittelvorratsbehälter ein- oder angebaut ist.

Die Drosseln 21 und 22 und der Spalt 23 werden durch Filter 28 bzw. 29 bzw. 30 geschützt.

Der Raum zwischen den Lippendichtungen 15 und 16 steht ebenfalls mit dem D'ruckmitlelvorrat in Verbindung, und zwar über einen im Kolben 14 vorgesehenen radialen Kanal 31 und den axialen Kanal 25.

Der beschriebene hydraulische Stoßdämpfer arbeitet wie folgt:

Bei Temperaturschwankungen bewirkt die Ausdehnung oder das Zusammenziehen der Hydraulikflüssigkeit Druckmittelströmungen durch die Drosseln 21 und 22 sowie den Spalt 23 in Richtung zum oder vom Druckmittelvorrat (über das Rohr 26).

Bei langsamen Bewegungen des Kolbens 14 fließt das Druckmittel direkt z. B. von der Kammer 19 zur Kammer 20, und zwar über die Drosseln 21 und 22, oder umgekehrt von der Kammer 20 zur Kammer 19 über die Drosseln 22 und 21, und zwar ohne nennenswerten Druckunterschied zwischen den beiden Kammern, d. h. ohne nennenswerte Kompression der Hydraulikflüssigkeit und ohne wesentliche Gegenkräfte.

Bei abrupten äußeren Kräften, die /. B. zu einem Zusammendrücken des teleskopischen Stoßdämpfers in Richtung des Pfeiles /"führen, wird die Hydraulikflüssigkeit in der Kammer 19 stark komprimiert und bewirkt eine starke Gegenkraft. Die Flüssigkeit strömt in Form eines in F i g. 2 mit j bezeichneten Strahls aus dieser Kammer, und dieser Strahl erfährt beim Durchströmen der öffnung der Drossel 21 eine Einschnürung, wie das in F i g. 2 klar dargestellt ist. Hierdurch wird rechts von der öffnung der Drossel 22 ein Ringraum erzeugt. Dies bewirkt durch Ansaugen (Venturi-Effekt) ein Einströmen von Hydraulikflüssigkeit j' aus dem Vorrat, also über die Leitung 26. Wie dargestellt, strömt das Druckmittel ./' aus dem Vorrat über den Spalt 23 zur Kammer 20. Diese Druckmittelzufuhr hat das Bestreben, die Volumenzunahme der Kammer ?0 infolge der Verschiebung des Kolbens 14 zu kompensieren. Diese Volumenzunahme ist eine Folge der Kompressibilität der Hydraulikflüssigkeit in der Kammer 19. Wenn die abrupte äußere Kraft sich umkehrt, wie das z. B. bei e^;t,^r alternierenden Kraftbeaufschlagung der Fall ist, steigt der Druck in der Kammer 20 unmittelbar an und bewirkt eine starke Gegenkraft, so daß Starrheit, Stabilität und Wirksamkeit eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfers auch dann erhalten bleiben, wenn von außen alternierende Kräfte auf ihn wirken.

Die Form der Drosseln 21 und 22 ist nur schematisch dargestellt, und es sind — unabhängig vom jeweiligen Anwendungsfall — zahlreiche verschiedene Drosselan-

Ordnungen möglich. Die dargestellte Anordnung ist aber eine bevorzugte Ausführungsform, die sich bei Versuchen als sehr vorteilhaft erwiesen hat.

Hydraulisches Druckmittel kann vom Druckmittelvorrat zu der nicht unter Druck stehenden Kammer auch über den Kanal 31 strömen, und zwar dank der

Elastizität der Dichtlippen der Dichtungen 15 und 16, welche dann als Rückschlagventile wirken und sich jeweils öffnen, wenn der Unterschied zwischen dem Druck im Vorratsbehälter und dem Unterdruck in der betreffenden Kammer genügend groß wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Teleskopischer Stoßdämpfer zur Stabilisierung von Lasten, mit mindestens einem Gehäuse und einer zylindrischen Kolbenstange, welche zusammen zwei mit hydraulischem Druckmittel gefüllte Kammern definieren, wobei die Kammern so ausgebildet sind, daß bei einer Verlängerung oder Verkürzung des Stoßdämpfers die Verringerung des Volumens der einen Kammer der Vergrößerung des Volumens der anderen Kammer entspricht, und wobei zwischen den Kammern eine mit einem Druckmittelvorrat verbundene Verbindung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dieser Verbindung eine Drosselvorrichtung (21,22) vorgesehen ist, welche zwei öffnungen von sehr geringer Dicke aufweist, und daß diese öffnungen durch einen Spalt (23) getrennt sind, welcher mit dem Druckmittelvorrat (27) verbunden ist.

2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselvorrichtung eine erste Drossel (21) aufweist, die durch den mit dem Druckmittelvorrat (27) verbundenen Spalt (23) von einer mit der ersten Drossel (21) etwa identisch zweiten Drossel (22) getrennt ist, welche zur ersten Drossel symmetrisch angeordnet ist.

3. Stoßdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den Drosseln (21, 22) liegende Spalt (23) durch ein Filter (30) geschützt ist.

4. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die m der Verbindung zwischen den beiden Kammern (19,20) angeordnete Drosselvorrichtung (21,22) im Kolben (14) angeordnet ist.

5. Stoßdämpfer nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (14) des Stoßdämpfers mit zwei Dichtungen (15, 16) vorzugsweise Lippendichtungen, versehen ist, von denen wenigstens eine infolge ihrer Elastizität nach Art eines Rückschlagventils einen Durchtritt von Druckmittel in einer Richtung ermöglicht, und daß der Raum zwischen den beiden Dichtungen (15,16) mit dem genannten Druckmitleivorrat in Flüssigkeitsverbindung (31) steht, um unter der Wirkung einer im Betrieb auftretenden Druckdifferenz ein Strömen von Druckmittel von diesem Vorrat zu einer unter Unterdruck stehenden Kammer zu ermöglichen.

6. Verwendung eines Stoßdämpfers nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche für die Stabilisierung von Lasten nach Art von Kerngeneratoren oder Meßplattformen.

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