DE3536661A1 - Anordnungen an federbaren konischen ringen - Google Patents

Anordnungen an federbaren konischen ringen

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DE3536661A1
DE3536661A1 DE19853536661 DE3536661A DE3536661A1 DE 3536661 A1 DE3536661 A1 DE 3536661A1 DE 19853536661 DE19853536661 DE 19853536661 DE 3536661 A DE3536661 A DE 3536661A DE 3536661 A1 DE3536661 A1 DE 3536661A1
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Karl 7180 Crailsheim Eickmann
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00Springs
    • F16F1/02Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
    • F16F1/32Belleville-type springs
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/08Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having tubular flexible members

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Description

  • Aus der EP- OS - 0 102 441 ist die Berechnung
  • der konischen Ringe oder Tellerfedern nach Almen und Lascio bekannt. Diese Schrift bringt auch die Berechnungen der Foerdermenge unter dem konischem Ringe und die Belastung des ko5 nischen Ringes durch Fluiddruck nach Eickmann, wenn der zur Tellerfeder aehnliche konische Ring als Pumpelement benutzt wird. Auch sind in dieser Schrift Beispiele fuer die Verwen= dung der konischen Ringe als Pumpelzmçnte, sowie Zusammen = Klamp-Ringte(fe fuer Ringpaare gezeigt..
  • Die Erfindung erkennt, dass die hoechste BeLastung des konischen Ringes in der Linie auFL ritt, mit der der ko = nische Ring auf einer ebenen Flaeche liegt. Denn die gesamte last des Koerpers des konischen Ringes bei seiner Zusammendrue= kung oder Entspannung plus der eventuellen Last auf die auger schnittsilaeche des konischen Ringes durch eventuellen Fluid -Druck unter der Ringflaeehe faellt bei der Auflage auf der ebenen Platte in einer unendlich duennen Linie zusammen. Die Belastung der Auflagelinie wird dabei unendlich hoch und so hoch, dass das Material, aus dem der Ring hergestellt ist, die Belas ung nicht mehr tragen kann.Besonders hoch wird diese Belasgung der Linie bei als Hochdruckpumpelementen verwendeten konischen Ringen. Mit der hphen Belastung der Linienauflage alleine aber ist es noch nicht abgetan, denn bei der Zusammen= drueckung oder Entspannung des konischen Ringes nimmt'dessen Innendurchmesser Auflageline ab und die Aussendurchmesser Aufla= gelinie nimmt zu. Es entsteht alsoo eine radial bewegte Linien= auflage sowohl am Innendurchmesser, als auch am Aussendurchmesser des konischen Ringes oder der Tellerfeder. Diese Radial wegung erfolgt unter der unendlich hohen Last. Zwar ist die Radialbewegung nur sehr klein, bei Ringen mit etwa 10 Nilli= meter Unterschied zwischen Innen und Aussen - Radius und einer Durchbiegung von etwa 0,3 Millimetern betraeget sie nur etwa o,oo3 Millimeter radial nach innen und nach aussen. Unter der unendlich hohen Last entsteht dabei besonders an als Hochdruckpumpelementen verwendeten konischen Ringen eine Reibung, zu deren Ueberwindung bis zu zehn mal mehr Kraft aufgewendet werden muss, als zur Zusammendrueckung des betreffenden koni= schen Ringes.Das ist eine sehr hohe Kraftverschwendung, die die bisherige Technik nicht erkannt hat und fuer deren Ueber= windung sie keine Lehren gab.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe'zugrunde, die Reibkraefte an den achsialen Auflagen oder Halterungen der konischen Ringe zu verringern, dabei KraeSte und Rei= bungen einzusparen und gleichzeitig als Folge dessen die Be: triebssicherheit der so verwendeten konischen Ringe zu erhoe: hen und die Zusammenklampringe fuer konische Ringelemente in der Herstellung zu verbilligen.
  • Diese Aufgabe wird an der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Tellerfeder oder an dem koni= schem Ringe nach dem kennzeichnendem Teile des Patcntan~ spruchs 1 geloest.
  • Hilfreiche R.usgestaltungen werden nach den Unteran spruechen 2 bis 13 erreicht.
  • Die Erfindung ist anhand der Figuren noch naeher beschrieben, in denen zeigen Fig.1 einen Laeng.sschnitt durch eine bekannte Anordnung; Fig.2 einen Laengsschnitt in schematischer Darstelluna; Fig,7 einen Laengsschnitt durch eine Anordnung; Fig.4 ein Diagramm; Fig.5 ein Diagramm; Fig.6 einen Laengsschnitt durch einen konischen Ring; ig.7 einen Laengsschnitt durch eine Anordnung; Fig.8 einen Laengsschnitt durch eine Pumpanordnung und die Fig.9 und S;g.10 sind Laengsschnitte durch alternative Ausbildungen zu einigen der genannten anderen Figuren.
  • In den Figuren zeigen die Endziffern 1 einen konischen Ring bzw. was im Prinzip das gleiche ist, eine Tellerfeder beton derer Abmessungen; 2 einen radial nachgiebigen Ringteil; 3 ein aufliegendes achsiales Ende eines konischen Ringes; 4 die achsiale Innenflaeche und 5 die achsiale Aussenflae = che eines konischen Ringes. Auch die Tellerfeder ist ein koni= scher Ring; sodass im Folgendem die Bezeichnung konischer Ring verwendet wird und das die Tellerfeder mit einschliesst.
  • in Figur 1 sind die konischen Ringe mit ihren hohl@enjachen Innenflaechen 4 eincinander sugekehrt,achsialgleich,gerichtet angeordnet. Zwischen ihnen befindet sich die ebene l'LaLLe U Oberhalb des Ringes 1 ist die Oberplatte 6 und unter dem Ring 11 ist die untere Lagerplatte 7 angeordnet. Drueckt man jetzt mit'ausreichend hoher Kraft von oben auf die obere Platte, 6, dann werden die konischen Ringe 1 und in achsialer Richtung zusammengedrueckt. Die gleiche Anordnung ist in Figur 2 sche = matisch gezeigt und zwar derart, dass die konischen Ringe 1 und 11 als gerade , schraege Linien dargestellt sind.
  • Bei der Zusammendrueckung, auch Nompression genannt, der konischen Ringe 1 und 11 biegen diese sich um ihre jeweilige Mitte, sodass, da die Schraege jetzt eine Ebene wird, die radialen Aussenenden der konischen Ringe 1 und 11 um die Abmessung 16 radial nach aussen und die radial inneren Enden um die Abmessung 17 radial einwärts wandern. Dabei legen die radial aeusseren und inneren Enden der konischen Ringe 1 und'11 die radial gerichteten Wege 16 und 17 auf der Platte 8, beziehungsweise auf den Platten 6 und 7 zurueck. Da beim Zusammendruecken der konischen Ringe 1 und 11 in diesen innere Span= nungen entstehen, pressen die radial inneren und aeusseren Enden der konischen Ringe auf die Platten 6 bis 8 und bei den Radialbewegungen 16 und 17 entsteht eine Reibung unter Last, Diese Reibung ist nicht gering, denn die Last ruht auf den Ringlinien 9 und 10 der Figur 2, Last auf einer Linie ist immer unendlich hoch, weil die I;inie keine Flaeche ist. Eine Flaechenauflage entsteht aber nicht nur bei den Linien 1und der Figur 2 nicht, sondern auch bei den aktuellen Ringen 1 und 11 der Figur 1 nicht. Denn, zwar kann man die achsialen Enden der konischen Ringe 1 und 2 an den Gewollten Auflage= stellen 3 und 13 planschleifen, sodass sie im ungespanntem Zustande, den die Figur 1 zeigt, plane Placchenauflagen 3 und 13 bilden. Sobald aber die Zusammendrueckung beginnt, biegen sich ja die konischen Ringe 1 und 11, sodass sich der An stellwinkel zu den Platten 6 bis 8 aendert. Wenn sich aber dieser Anstellwinkel aendert, weil die konischen Ringe 1 und 11 sich biegen, dann biegen sich auch die geschliffen gewe= senen achsialen Auflageflaechen 3 und 13 etwa im gleichem Winkelaen'derungsumfange, wie die konischen Ringe 1 und 11 sich selber biegen. Es entsteht also ein Winkel zwischen den achsialen Auflageflaechen 3,13 der konischen Ringe 1,11 und den Platten 6 bis 8. Wenn dieser Winkel entsteht, der ja bereits bei der geringsten Zusammendrueckung der konischen Ringe 1,11 entsteht, wenn auch zunaechst sehr klein entsteht, dann liegt der betreffende konische Ring 1,11 nicht mehr mit der Auflage flaeche 3,13 auf der betreffenden Platte 6 bis 8 auf, sondern nur noch mit der Ringlinie, die sich zwischen der eben gesöhli= ffenen Auflageflaeche 3,13 und dem dort beginnendem konischem Teil, der Aussen oder Innenflaeche 4 oder 5 des betreffenden ko = nischen Ringes 1,11 bildet. In jedem Falle entsteht also eine Linienauflage statt einer Flaechenauflage und die Belastung der Linie, die ja unendlich duenn ist, wird unendlich hc hoch.
  • Bei geringen Belastungen mag sich die Linie noch durch plaste= sche Verformbarkeit des betreffenden Stueckes des betreffenden konischen Ringes 1,11 und der betreffenden Platte 6 bis 8 in eine Flaechenauflage verwandeln.Bei starker Durchbiegung und auf jedem Falle bei Belastung des konischen Ringes durch Fluiddruck von der hohlkonischen achsialen Innenflaeche 4 her, kann das Material, aus dem Ringe 1,1i und Platten 6 bis 8 hergestellt sind, nicht mehr ausreichend dehnend nachgeben und entsteht eine untragbar hohe oertliche, der Linienauflage aehnliche, Belastung.
  • In der herkoemmlichen Tellerfedernverwendung mag diese technische Wirklichkeit unbeachtet geblieben sein, weil en-tweder die Belastungen nicht sehr hoch waren, man die Belastung, Materialzerstoerung und Reibung in Kauf nahm oder auch nicht be: achtete und vor allem, weil meistens Federsaeulen aus vielen Federn verwendet wurden, bei denen diese Probleme nicht auftreten, weil ja nur die jeweilig letzte Tellerfeder auf einem planem Ring oder auf einer Platte 6,7 oder .8 aufliegt.
  • Bei dicken konischen Ringen aber werden die beschriebe nen Kraefte und Reibungen sehr hoch, insbesondere in den Hoch= druckpumpen der eingangz erwaehnten Europa Offenlegungsschrift.
  • Figur 6 zeigt ein Beispiel einer in diesen Pumpen der EP OS verwendeten konischen Ringe im Mass-stabe 1:1 mit 60 I5illimeter Innendurchmesser und 7 Millimeter Ringdicke. Die Nase 12 ist allerdings eine erfindungsgemaesse und in den Ringen der.genannten BP OS nicht vorhanden. In den Figuren 6 bis 8 ist dieser konische Ring lediglich bezueglich des Winkels des Konus uebertrieben gross gezeichnet, weil er in der Aktualitaet so klein ist, dass man ihn nicht mass-staeblich zeichnen kann.
  • Denn der Ring ist nur o,3 Millimeter konisch. Er kann also nur 0,3 Millimeter zusammengedrueckt werden, bis er voellig plan ist. Bei dieser Zusammendrueckung von 0,3 Millimetern verkleinert sich der Innendurchmesser um das Mass 17zumum etwas unter o,oo3 Millimeter, also von 60,000 mm auf 59,997 Millimeter und der Aussendurchmesser erweitert sich von 87,000 mm auf 87,003 Millimeter, also um des Md 16, UDl etwas unter 0,003 Millimeter.
  • Die im Sinne von Almen Lascio berechnete Kraft, die b.enoetigt wird, den konischen Ring der Figuren 6 bis 8 um den Betrag von o,3 Millimeter zusammenzudruecken, liegt bei etwa 3200 Kilogramm. Bei einem Oeldruck oder Wasser= druck von zum Beispiel 1500 Atmospheren innerhalb des hohlkonischen Teils, also auf die Innenflaeche 4 wirkendist die durch Fluiddruck auf den Ring ausgeqebte Kraft etwa 22000 Kilogramm. Die Gesamtlast auf die Ringlinie 9 ist also etwas hoeher, als 25000 Kilogramm. Diese hohe Last liegt nicht auf einer ringfoermigen h'laeche, sondern auf einer Ringlinie, wie bisher ausgefuehrt wurde. Eine derar tig hohe Last kann die Linie nie tragen. Einmal wird das Material zerstoert und zum anderem entstehen bei dieser Last auch bereits bei einer Radialbewegung von nur 0,003 Millimetern schon ganz erhebliche Reibungskraefte, die nicht zurueck zu gewinnende Verluste sind. In einem Pumpensatz konischer Ringe nach der EP OS zum Beispiel waren fuer den Ring der Groesse der Figur 8 bei 700 Atmos= pheren Wasserdruck in der Pumpkammer 50 bereits sind 30 000 Kilogramm Kraft zur Zusammendrueckung der beiden konischen Ringe um je G,3 Millimeter erforderlich, wie die gegena/aertige Erfindung erkannte.
  • Nach der Figur 7 werden daher die ersten Massnahmen der gegenwaertigen Erfindung getroffen. Einmal wird am konischem Ring der Figuren 6 bis 8 das achsial erstreckte Ringteil 12 an der radialen Aussenkante des konischen Ringes 1,11 angeordnet und vom hohlkonischem Teil, also von der achsialen Innenflaeche 4 in Richtung des hohlkonischen Ringendes 4 erstreckt und am achsialem Ende des zylindrischen Ringteils 12 die Auflage 13 angeordnet. Nach der Figur t werden die beiden Auflageflaechen 13 der konischen Ringe 1,11 achsgleich aufeinandergelegt, sDdsss sie die gemeinsame Auflage 23 bilden. Die koni= schen Ringe 1,11 sind dabei entgegengesetzt gerichtet, um das konische Ringpaar 1,11 zu bilden, wobei die hohlkoni= schen Innenflaechen 4 einander zugekehrt gerichtet sind und zwischen ihnen der hohlkonische Raum 50 ausgebildet ist, der spaeter, wenn gewollt, als Pumpraum oder als Motoren Arbeitsraum benutzt werden kann. Bei der Auflage der Auflagen 13 aufeinander in der gemeinsamen Auflage 23 ist jede Reibung zwischen den Auflagen 13 vermieden, weil bei der Zusammendrueckung und Entspannung beide konischen Ringelemente 1 und ii die gleiche radiale Ausweitung oder Verengung gleichzeitig erfahren. Die Nase 12 hat in der Praxis am Ende des zylindrischen Teiles eine Abrundung, weil scharfe Kanten bei den hohen Kraeften zu Rissen im Material fuehren, die die konischen Ringe zerbrechen wuerden; am achsial aeusserem Teile aber ist die Nase 12 als zylindrisches Ringteil ausgebildet mit zylinderischer Innenflaeche, sodass radial in sie hinein der Zentrierungsring 20 eingelegt werden kann, der die Ringteile 12 aufeinander zentriert.
  • Wegen der Abrundung an der Wurzel der Nasen 1 2 muss der ZenLrierungsring 20 an seiner Aussenflçeche angepasst geformt formt sein oder Abschraegungen an den Enden eines zylindri schen Mittelteiles seiner Aussenflaeche haben. Radial inner halb des Zentrierungsringes 20 kann der plastische Dicht= ring 26 abgeordnet sein, um die Pumpkammer 50 abzudichten.
  • Damit die beschriebene Reibung auch an der radial ial inneren Auflage 3 verhindert wird, ist achsial der achsialen Enden des konischen Ringpaares 1,11 jeweils ein radial stellenweise nachgiebiger oder federbarer, im wesent= lichem zylindrischer, Ring 2 angeordnet;-eineram konischem Ring 1 und der andere am konischem Ringe 1 1 Bei der, Zusammendrueckung der konischen Ringe 1,11 wird infolge der radialen Einwaertsbewegung 17 der Figur 2 der zylindri= sche Ring 2 am am konischem Ringe anliegendem Ende radial nach innen gedrueckt, wie die Figur 3 da durch strichliert gezeichnete Linien in uebertriebenem Masse darstellt..
  • Das andere achsiale Ende des Ringes 2 bleibt ruhig auf der betreffenden Platte 6,8 aufliegen. Die Verformung des Rin= ges 2 erfolgt im plastischem Materialbereiche, sodass der Ring glelchtitigalsachsiale Stuetze und als radiale Feder wirkt.
  • Die zur plastischen Verformung des betreffenden Teiles des federbaren, im Wesentlichem zylindrischen,Ringes 2 erforderlichen Kraefte sind geringer, als die fuer die Zusammendrueckung der konischen Ringe 1,11 erforderlichen und um ein Vielfaches geringer, als die zur Ueberwindung der Reibung der herkoemmlichen Bauart in der inglinie 9 erforderlich gewesenen.
  • In der Figur 5 zeigt die KurveYEdie gemesse nen Kraefte zur Zusammendrueckung der konischen Ringe 1,11 bei der Ringpaaranordnung nach der Figur 17 der EP OS o 102 441, jedoch mit 7 mm Dicke der konischen Ringe, wie in der Figur 6. Die Kurve IAealso die strichpunktiert ge zeichnete Linie in der Figur 5 zeigt die nach Almen und Lascio berechneten Kraefte zur Zusammendrueckung des konischen Ringpaares. Die Linie C1,derFigur 5 zeigt die geme ssenen Kraefte fuer die Zusammendrueckung des konischen Ringpaares nach Figur 1, also mit einem planem Ring 8 zwi= schen den konischen Ringen 1 und 11. Die Kurve'B"der Fi, gur 5 zeigt die gemessenen Kraefte fuer die Zusammendrueckung des konischen Ringpaares nach der erfindungsgemaessen Anord= nung der Figur 3 mit den Massen nach der Figur 7 und mit zylindrischen Ringen 2 von 3,6 mm Wanddicke und 20 mm Laen= ge. Man sieht, daa bei der Ausfuehrung nach der gegenwaertigen Erfindung nach Figuren 3 und 6,7 bei voller Zusammendrue= ckung des Ringpaares 1,11 um zusammen o,6 mm die zur tusammendrueckung erforderlich gewesen Kraefte fast zehnmal gering ger sind, als bei der Anordnung nach der genannten Figur 17 der genannten EP OS und sich nur um etwa 30 Prozent von denen theoretisch berechneten Werten nach Almen Lascio unter= scheiden. Diese etwa 30 Prozent Mehrkraft wird diejenige Kraft sein, die den betreffenden Teil des betreffenden zylindrischen Ringes 2 verformt. Von Bedeutung ist hier noch, dass diese Verformungskraft eine fadernde ist, also so, wie die Verformungskraft fuer die konischen Ringe 1,11 beim Betrieb als Pumpe im Sinne der Figur 22 der genannten EF OS mit Geberkolben und Folge kolben teilweise beim Betrieb der Anlage zurueckgewonnen werden kann, weil die Spannung in den konischen Ringen und den zylindrischen Ringen 1,11,2 das Arbeitsfluid aus der Pumpkammer 50 auf den Hubantrieb des Geberkolbens der Kompressionspumpe pressen und so als Motor zum Antrieb der Geberstufe wirken, zum Antrieb des Hubringes 336, bezw des Rotors 336 der Figur 22 der genannten EP 06. Die Kraefte nach Kurve B der Figur 5 sind also nicht immer voll Verluste, waehrend die Reibung, die zwischen der Kurve A und der Kurve E in Figur 5 liegt, also die Ausfuehrung der bisherigen Ringpaaranordnungen nach der EP QS/voll verloren waren und nicht zuru.eckgewonnen werden koennen.
  • Bekannt ist aus der genannten EP OS bereits, dass fuer den superkritischen Bereich die radialen Aussen: enden der konischen Ringe zusammengeklemmt werden muessen.
  • Im Rahmen dieser Erfindung wurde zunaechst versucht, die erforderlichen Klampenringe so zu bemessen, dass die Zwischenringe 8 und die Klampringe gleiche Radialausdehnung erleiden. Diese Gleichheit ist zwar herstellbar, sie hat aber keinen Sinn, weil die Figur 4, die im Wesentlichem dem Prinzip der Figur 25 der genannten EP OB entspricht, zeigt, dass die Radialveraenderungen nicht gleichzeitig erfolgen. Denn nach Figur 4 zeigt die Kurve F den ploetzlichen, fruehen oder schnellen Druckanstieg in der Pumpkammer 50, der den Ring 8 ausdehnt und die Kurve G die sinusfoer= mige allmaehliche Zusammendrueckung der konischen Ringe 1 und 11 ueber dem dmlaufwinkel alpha der Geberstufe. Das be= deutet, dass der Ring 8 sich schnell radial ausdehnt, waehrend die Radialenden oder Auflagen 13 sich langsam ausdehnen im Vergleich zur Zeit der Ausdehnung des Ringes 8, (wenn die Platte 8 ein Ring 320 der Figur 22 der genannten EP OB ist). Wenn die gleiche radiale Ausdehnung aber nicht zur gleichen Zeit erfolgt, dann bleibt ja die Reibung an den Auflagen 13 vorhanden. Also muessen erfindun gsgemaess andere Wege beschritten werden.
  • Die Figur 8 zeigt daher weitere erfindungsge maesse Anordnungen am konischem Ringpaar 1,11. Danach sind die Klampringe oder Spannringe 27,28, die durch die Schrau= ben 30 zusammengehalten sind - es koennen auch Nieten sein -mit radial federbaren im wesentlichem zylindrischen Ringteilen oder Ringstuecken 42 oder 32 und 42 versehen, die die Halterungen fuer die Auflagen 33 der konischen Ringe 1,11 fuer den superkritischen Arbeitsbereich der Pumpe, des Motors, Kompressors oder Entspanners bilden. Diese Ringteile oder Ringstuecke 32 oder 32 und 42 sind in der gleichen Weise radial federbar, wie die Ringe 2 der Figuren 3,7 und 8.
  • Da die Kraft an den Auflagen 33 hoeher ist, als die zur radialen Federung oder Durchbiegung der Ringteile 32 oder 32,42 erforderliche Kraft ist, folgen die Spitzen der Ringteile oder Ringstuecke 32, die die Auflagen 33 beruehren,der Radialbewegung der Auflagen 33 und damit der radial aeusseren Enden der konischen schen Ringe 1 und li. Auch diese Federkraft ist teilweise im Geber-Folger Betrieb der Figur 22 der genannten EP OS wieder zurueck zu gewinnen, da sie als Motorantrieb auf die Geberstufe wirken kann. Zu beachten ist noch, dass die Kraefte auf die Auflagen 13 der gemeinsamen Auflage 23 nicht so hoch sind, wie die der Auflagen 3, weil der Fluiddruck in der Arbeitskammer 50 die Kompressionskraefte der Feder aufhebt. Auf die Auflagen 23 ist also nur der. Vorspanndruckder konischen Ringe wirkend und die daraus wirksame Kraft auf die Auflagen 13hebt sich schnell beim Pumpenbetriebe.durch den schnell aufbauenden Fluiddruck in der Kammer 50 auf. Auf die Auflagen 33 wirkt der Fluiddruck aus der Kammer 50 vermindert um die Spannkraft der konischen Ringe 1 und 11. Also, im Zahlenbeispiel wirken 22 000 Kg minus der betreffende Teile der 3 200 Kg Spannkraft der konischen Ringe 1 und 11 plus der Spannkraft der Haltemittel 30,27,28,32 und 42.
  • Um die federbaren Ringteile oder Ringstuecke bzw.
  • Zylinder oder Zylinderteile bzw. Zylinderstuecke 32,42 zu verwirk= lichen, ist es praktisch die Ringnuten 29 und eventuell die Ring nuten 36 und 37 in den Klampringen 27 und 28 anzuordnen. Das ist herstellungsmaessig einfach und billig, zum Beispiel billiger, als das Teilen der Ringe in Segmente nach der genannten EP OS.
  • Praktis-cherweise wird auch die Ausnehmung 38 in mindestens einem .der Spannringe 27,28 angeordnet, um ein einfaches Spannen mittels der Schrauben 30 zu ermoeglichen und um achsiale Toleranzen fuer billige Herstellung zulassen zu koennen. Radial innerhalb der Zylinder oder Ringe 2 der Figur 8 ist vorteilhafterweise ein Raum oder eine Ausnehmung 47 anzuordnen , damit die Ringe 2 der radialen Einwaertsbewegung der Auflagen 3 auch folgen koennen und nicht durch solide Koerper daran gehindert werden.
  • Erfindungsmeaess ist auch die Dichtungsanordnung 22,49 innerhalb des konischen Ringpaares der Radialbewegung der zylin- drischen Innenflaeche 60 des betreffenden konischen Rin ges 1 oder ii anzupassen. Der plastische Dichtring 49 wird fuer diesen Zweck erfindungsgemaess in ein teil= weise radial federbares Zylinderstueck oder Ringteil 22 eingesetzt. Um dieses Ringteil in einem Koerper herstellen zu koennen, ist es zweckdienlich, die Ausnehmungen 48 ra=.
  • dial innerhalb der Lippen oder Ringteile 22 achsial er= streckt anzuordnen,damit die zylindrischen Ringteile 22 radial auch nach innen federn koennen, wenn die zylindri= schen Innenflaechen 60 der konischen Ringe radial einwaerts federn. Diese AusbiLdung hat ausserdem den Vorteil, dass der Fluiddruck aus der Pumpkammer 50 radial von innen her aus den Ausnehmungen 48 heraus auf die Ringteile 22 wirken und diese an die Innenflaeche 60 der konischen Ringe 1,11 anpressen kann, denn die Dichtringe 49 verhindern ja das Eindringen von Druckfluid wischen die Innenflaechen 60 und die Ringteile 22. Zweckdienlich ist auch, die Leitung oder Bohrung 77 am oberem Ende der Ausnehmung(en) 48 anzuordnen und zur Lieferleitung 70 zu leiten, damit sich keine Luftpolster in der Nut 48 ausbilden koennen, beziehungsweise die Luft durch die Leitung 77 und das Aus= lassventil 70 entweicht. Ebenso wird im Rahmen der Xrfin= dung eine Luftableitung 76 vom oberem Ende des Einlassventils 69 zum Auslassventil 70 angeordnet.
  • Um die, Uebersichtlichkeit der Figuren nicht einzuschraenken sind in ihnen'radial nach innen gerichtete Linien von Kanten nicht eingezeichnet, obwohl das in techni= schen Zeichnungen ueblich ist. In den Patentzeichnungen wuerden sie die Uebersichtlichkeit der Figuren stoeren.
  • Aus dem gleichem Grunde sind auch die in Fluidraeumen nach der genannten EP OS erforderlichen Fuellteile nicht einge= zeichnet, in der praktischen Ausfuehrung aber verwendet, wie das aus der genannten EP OB bekannt ist. In Figur 8 sieht man noch den Hubkolben 66 zum Antrieb der Zusammen= druectung der konischen Ringe 1,11 im Zylinder 67 angeordnet, dessen Druckkammer 68 ihr Druckflirid ueber die Leitung 46 erhaelt und durch sie abgibt von und zur Geberstufe der genannten EP OS. Die Leitung 46 entpricht also der Verbindungsleitung 303 der EP 06,8.8. derer Figur 22.
  • Fuer noch besseren Wirkungsgrad einer Hochdruckpumpe ist es zweckmaessig,die Anordnung der Klampringe der Figur 8 durch den Klampring 80 der Figur 9 zu ersetzen.
  • Denn dieser Ring 80 der Figur 9 ist gewichtsmaessig lei= echter und setzt der Achsialbewegung weniger I\lassenkraefte entgegen, die ja bei der Kompression und Expansion der konischen Ringe in achsialer Richtung beschleunigt werden muessen. Ausserdem ist die Ausfuehrung nach der Figur 9 in der Massenproduktion billiger. Die untere Halterung 86 des Klampringes 80 mag von anfang an an den Ring 80 angearbeitet werden. Dt obere Halterung 87 bleibt aber zunaechst naechst zylindrisch gerade nach oben erstreckt. Das konische sche Ringpaar 1,11 wird nach Einlegen des Zentrierringes 20 in es herein in den Klampring 80 geschoben bis es auf der Halterung 86 liegt. Das sollte maschinell gemacht werden, denn der Klampring 80 ist stark vorgewaermt. Nach dem sekundenschnellem automatischem Einlegen des konischen Ringpaares wird die obere Halterung 87 des gewaermten Klampringes 80 zu der umgreifenden Form der Halterung 87 dcr Figur 9 schnell und automatisch umgeboerdelt und danach wird der Zusammenbau automatisch ins Kuehlfluid. geworfen.
  • Dabei zieht sich'der Ring 80 achsial zusammen und verklampt die konischen Ringe 1 und il fest miteinander. Da diese Arbeit in so kurzer Zeit erfolgen muss, dass die Hitze des Klampringes 80 sich nicht auf die vergueteten konischen Ringe 1 und ii uebertraegt, ist es zweckmaessig fuer die Herstellung der Anordnung nach der Figur 9 eine automatische Maschine zu bauen und, solange die nicht vorhanden ist, die Anordnung nach der Figur 8 zu verwenden. Die Anordnung nach Figur 9 ist nicht loesbar, ohne den Ring 80 zu zerstoeren.
  • Sie muss aber auch nicht loesbar sein, weil man jD den plastischen Dichtring 26, der die Hitze des Ringes 80 nicht vertragen kann , nachtraeglich, nachdem das Aggregat gekue= hlt worden ist, radial von innen her in scinen Platz radial innerhalb des Zentricrungsringes 20 einlegen kann In der Figur 10 ist das Ringpaar 1,11 durch einen einteiligen Federkoerper 111 ersetzt, indem die konischen Ringe 1 und 11 Teile dieses einteiligen Federkoerpers bilden. Die Ringteile 1 und 11 sind durch ihre Verbin= dung 112 miteinander verbunden, sodass die Teile 1,112 und und 11 den gemeinsamen hohlen Federkoerper 111 bilden.
  • Im Federkoerper 111 ist die Radialkamrner 550 zwischen den konischen Innenflaechen 4 der konischen Ringteile 1 und 111 ausgebildet, denn ohne diese Ringkammer koennte der Koerper kein Federkoerper sein. Die zylindrischen Ringtei = le 2 koennen ebenfalls mit dem Federkoerper 111 einteilig ausgebildet sein oder sie koennen auf seine Auflagen S aufgelegt werden. Da die Verbindung 112 zwischen den koni = schen Teilen 1 und 11 elastisch ist und da die konischen Ringteile 1 und 11 ebenfalls elastisch, also federbar sind, kann der Federkoerper 111 in achsialer Richtung zusammen= gedrueckt werden und danch wieder expandieren. Der Federkoerper 111 kann also, als eine die Pumpkammer 50 mit 550 enthaltende Pumpe, insbesondere Hochdruckpumpe verwendet werden. Bei duenneren Waenden oder plastischerem Material ist, diese Ausfuehrung auch als Niederdruck Pumpe oder Motor geeignet. Dieser Federkoerper kann auch aus festem Federstahl hergestellt werden, da Mah bei Pump-oder Motor Anordnungen nach dieser Schrift und nach denen der genannten EP OB relativ kurze Radialabmessungen irn Vergleich zum Innendurchmesser hat. Es ist also leicht moeglich, mit einem starkem Brehstahl von innen her an den Innenflaechen 60 vorbei,vhI,die konischen Innenenden 4 und die radiale Ringnut 550 in den Federkoerper 111 herein zu drehen. Bei Plastikausfuehrung ist die Herstellung noch einfacher und bei Verwendung von Faser-Klebemittel Material, wie Glas fieber, Kohlefaser Fieber, Carbon Fiber usw. kann man einen noch weichen Zylinder in eine Aussenform herein legen und das Material fuer den Federkoerper mittels Fluiddruck oder Pressluftdruck in die Form herein druecken, wodurch dann die Form des Koerpers 111 der Figur 10 in einfacher und billiger Weise durch Trocknen des Werkstoffes entsteht.
  • Die Figur 9 ist etwa mass-staeblich fuer etwa 1500 Bar Fluiddruck 9n der Kammer 50 gezeichnet. Denn der Klampring 80 darf nicht zu duenn sein, damit er in achsialer Richtung nicht zu weit dehnt, er darf aber auch nicht so dick sein, dass er radial nicht ausreichend federt, oder die Federúngskraftsum(ne der Gesamtanord= nung unnuetz hoch macht. Denn, die Kraefte sind ja nicht voll, sonderp nur teilweise als Motorantrieb der Pumpe der Geberstufe zurueck zu gewinnen, sondern nur teilweise, weil ja Pumpe und Motoreffekt der Geberstufe auch einen Wirkungsgrad mit einigen Prozenten Verlusten haben.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung sind teilweise in den Patentanspruechen beschrieben, sodass die Patenan= sprueche, die ja Bezugszeichen enthalten, mit als zur Beschreibung der Ausfuehrungsbeispiele der Erfindung g.ehoerend,angesehen werden sollen.
  • Die Zahlenangaben und Diagramme beziehen sich nur auf eine einzige Groesse der Teile der Erfindung. Anhand der Zahlenbeispiele und Diagramme der einzigen Groessenabmessung werden die Wirkungen der Erfindung deutlich sichtbar. Die Erfindung betrifft aber nicht nur diese einzige Abmessungs= groesse und Formgebung, sondern alle anderen kleinern und groesseren auch. Die Verwendung der Erfindung ist in dieser Schrift nicht weiter erlaeutert, weil die Verwendung in der industriellen Praxis aus der genannten EP OB hinreichend bekannt ist, deren Anordnungen durch die gegenwaertigeErfin= dung teilweise verbessert werden.

Claims (1)

  1. Patentansprueche : 1 ) Achsial federbarer konischer Ring, der unter sich einen einen hohlkonischen Raum bildet, (wie eine Tellerfeder) dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einem der radialen Enden 3,l3,33 ein vom Ring 1,11 in im Wesentlichem achsialer Richtung erstreckter, teilweise radial federbarer, im wesentlichem zylinderischer, Ringteil 2, 12, 32, 42 zugeordnet ist 2.) Ring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringteil 12 mit dem konischem Ring 1,ff einteilig ist.
    3.) Ring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte zylindrische Ringteil IZ am radial aeusserem Ende (@@@ 13,33) des konischen ringes #i4 1,11 mit mit dem konischem Ringe einteilig ausgebildet und vom hohlkonischem Achsialende 4 des konischen Ringes im Wesentlichen achsial gerichtet erstreckt ist.
    4.) Ring nach Anspruch 1 und dadurch gekennzeichnet, dass ein konisches Ringpaar 1 und 11 aus zwei konischen Ringen, 4i11 deren hohlkonische Achsialendenteinander zugekehrt sind, gebildet ist.
    5.) tn2paar nach Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass radial innerhalb der zylindrischen Ringteile 12 des Ringpaares, dessen zylindrische Ringteile 12 achsial und achsgleich mit ihren aeusseren Achsialenden 13 aneinander liegen, ein die Innenflaeehen beider æylindri= schen Ringteile 12 beruehrender Zentrierzylinder 20 angeordnet ist.
    6.) Ringpaar nach Auspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringpaar von Spannringen 27,Z8,80 umgeben und zusammen gehalten ist,die mit radial inneren Teilen 32 die achsial und radial aeusseren Enden 13 der konischen Ringe 4,11 des Ringpaares C, umgreifen, die Ringe 1, 11 des Ringpaares zusammen klemmen und die Spannringe insbe= sondere d;e genannten achsialen und radialen Enden der konischen Pinge teilweise radial federbare, im wesentli: chem zylindrische Ringteile ,tt enthalten.
    7.) Ringpaar nach Anspruch 6,dadurch gekennzeichnet, dass die Spannringe li,8 zusammengeschraubt sind und in der hohlkonischen Kammer 4,4ß50 zwischen den konischen Ringen 4, des Ringpaares eine Pump - bzw. Motor -Kammer ausgebildet ist, bei deren Betrieb die genannten zylindrischen Ringteile 12 mit Stellen oder Teilen der genannten zylindrischen Ringteile IZ der Radial = bewegung der radial aeusseren Enden der konischen Rinne 3 - 4 ii bei der Kompression und Expansion der konischen schen Ringe folgen und bevorzugterweise ein plastischer Dichtring 26 -radial-.innerhalb des Zentr erzylin ders 20 angeordnet ist.
    8.) Ring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem radial innerem Ende 3 des konischen Ringes an dem dem Hohlkonus abgekehrtem Ende 5 in in der dem Hohlkonus abgekehrten Richtung ein zylindrisches, teilweise radial federbares, im wesentlichem zylindrisches Ringteil 2 zugeordnet ist.
    9,) Ringpaar nach Anspruechen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei der genannten Ringpaare ein die radial inneren Enden zweier der konischen Ringe des Ringpaares beruehrender, im wesentlichem zylindrischer Ring 2 teilweise radial federbar von im Vergleich zu seinem Durch= messer duenner Wand 2 angeordnet ist.
    10.) Ring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Ringteil 2, 32, 22 mittels Anordnung einer Ringnut 29, 48 in einem Koerper oder Ring an einem Koerper 27,26,66 oder Ringe ausgebildet ist.
    11.) Ringpaar nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der betreffende konische Ring mit einer zylindri= schen Innenflaeche 60 versehen ist, in ihm ein Kammerndeckel 6, 7, 66 zum mindestens teilweisem Verschluss der genannten Kammer SD angeordnet ist und an dem genanntem Kammerndeckel ein radial mindestens stellen = weise federbares Ringstueck 22 ausgebildet ist, das ggf. unter Einschaltung eines plastischen Dichtringes 9 an der genannten InnenflaechetO dichtet und das genannte Ringstueck mindestens stellenweise radial von innen her mit dem Druck aus dem Fluid in der genannten Kammer, die Dichtung zwischen dem genanntem komischem Ring und dem genanntem Ringstueck unterstuetzend,beauischlagbar ist.
    12.) Ringpaar nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Ringpaar von einem die beiden konischen Ringe des Ringpaares zusammenhaltendem, in radialer Richtung federbaremJKlampenrin9 80 umgeben ist.
    13.) dass die beiden konischen Ringe 1,11 des Ringpaares zusammen mit ihren zugeordneten teilweise zylindri = schen Ringteilen 12,13,23 einteilig als ein einziger Federkoerper ausgebildet sind, an dessen inneren Achsialenden auch noch die zylindrischen Ringteile 2 einteilig mit dem einteiligem Federkoerper 111, der in sich zwischen seinen. konischen Innenflaechen 4, und ihrem Verbindungsteil 112 die in ihrem Volumen bei der Kompression nd Expansion de konischen Teile 1,11 des Federkoerpers 111 volumenaendernds Kammer 50 bildet, agebiZdet sein oder zugeordnet sein koennen.
DE19853536661 1984-10-15 1985-10-15 Anordnungen an federbaren konischen ringen Withdrawn DE3536661A1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0285685A1 (de) * 1987-04-07 1988-10-12 Karl Eickmann Von Fluid durchströmte Aggregate mit in achsialer Richtung federbaren, Kammern begrenzenden Elementen für Drucke bis zu mehreren tausend Atmospheren
US5065988A (en) * 1987-08-11 1991-11-19 Wedell Anders S Spring for compression and tension, mainly in axial direction

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EP0285685A1 (de) * 1987-04-07 1988-10-12 Karl Eickmann Von Fluid durchströmte Aggregate mit in achsialer Richtung federbaren, Kammern begrenzenden Elementen für Drucke bis zu mehreren tausend Atmospheren
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