DE8026458U1 - Hydraulic shock absorber for pipeline systems - Google Patents

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PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

DIPL-ING. R. LEMCKEDIPL-ING. R. LEMCKE

DR.-ING. H. J. BROMMERDR.-ING. H. J. BROMMER

AMALIENSTRASSE 28AMALIENSTRASSE 28

KARLSRUHE 1KARLSRUHE 1

Witzenmann GmbH Metallschlauch-Fabrik Pforzheim,
Östliche Karl-Friedrich-Straße 154, 7530 PforzheimWitzenmann GmbH metal hose factory Pforzheim,
Ostliche Karl-Friedrich-Strasse 154, 7530 Pforzheim

Die Neuerung betrifft eine hydraulische Stoßbremse für Rohrleitungssysteme, bestehend aus einem flüssigkeitsgefüllten, geschlossenen Druckzylinder und einem darin verschiebbaren Kolben, dessen Kolbenstange den einen Deckel des Druckzylinders durchquert und mit der zu dämpfenden Rohrleitung oder einem festen Widerlager zu verbinden ist, während der Druckzylinder an dem Widerlager bzw. der Rohrleitung zu befestigen ist, wobei der Kolben Schließventile aufweist, dieThe innovation concerns a hydraulic shock absorber for pipeline systems, consisting of a liquid-filled, closed pressure cylinder and a piston displaceable therein, its piston rod one cover of the pressure cylinder crosses and with the pipe to be damped or a fixed one Is to connect abutment, while the pressure cylinder is to be attached to the abutment or the pipeline is, wherein the piston has closing valves that

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tungssysteme ~y t systems ~ yt

aus zumindest einer Ventilöffnung und einem diese verschließenden Verschlußglied bestehen und eine Strömungsverbindung zwischen den beidseits des Kolbens liegenden Zylinderräumen herstellen und Kriechbewegungen des Kolbens zulassen, rasche Bewegungen dagegen hemmen.consist of at least one valve opening and a closure member closing it, and one Establish a flow connection between the cylinder spaces on both sides of the piston and create creeping movements allow the piston, but inhibit rapid movements.

Derartige Stoßbremsen sind beispielsweise durch die DE-OS 27 21 890 bekannt. Sie dienen vor allem in Kraftwerken und kerntechnischen Anlagen dazu, Rohrleitungssysteme mit den Gebäudeteilen dieser Anlagen zu verbinden. Die Funktion der Stoßbremsen besteht darin, langsame, in der Regel wärmedehnungsbedingte Kriechbewegungen der Rohrleitung ohne nennenswerte Behinderung zuzulassen, andererseits aber rasche, stoßartige Bewegungen, beispielsweise aufgrund von Wasserschlag oder Erdbeben, zu unterbinden und kurzzeitig wie eine starre Halterung zu wirken, damit die Rohrleitungen nicht relativ zu den Gebäudeteilen schwingen und damit nicht Leitungsstöße unmittelbar in das Gebäudeinnere, beispielsweise zu einem Reaktor, durchschlagen können. Soweit im Zusammenhang mit stoßartigen Bewegungen von einem Blockieren gesprochen wird, ist zu beachten, daß dabei langsame Kriechbewegungen des Kolbens zulässig sind, insbesondere um einen Druckabbau bei unter Last stehender Stoßbremse zu ermöglichen.Such snubbers are known for example from DE-OS 27 21 890. They mainly serve in Power plants and nuclear systems in addition, piping systems with the building parts of these systems connect to. The function of the snubbers is to slow, usually due to thermal expansion Permitting creeping movements of the pipeline without significant hindrance, but on the other hand rapid, to stop jerky movements, for example due to water hammer or earthquake, and for a short time to act like a rigid bracket so that the piping is not relative to the building parts vibrate and therefore do not lead to pipe joints directly into the interior of the building, for example to a reactor, can penetrate. As far as we talked about blocking in connection with jerky movements it should be noted that slow creeping movements of the piston are permissible, in particular to enable a pressure reduction when the shock absorber is under load.

An derartige Stoßbremsen werden insbesondere bei Eignung für kerntechnische Anlagen hohe AnforderungenHigh demands are placed on such shock absorbers, especially when they are suitable for nuclear systems

gestellt. Dabei ist unter anderem von entscheidender Bedeutung, daß die Stoßbremse bei raschen Verlagerungen der Rohrleitung schnellstmöglich anspricht, d. h., daß die Bewegung bereits nach einem minimalen Verschiebeweg der Leitung und damit auch des Kolbens gehemmt wird. Hier setzt die vorliegende Neuerung an.posed. Among other things, it is of crucial importance that the shock brake is used in the event of rapid shifts the pipeline responds as quickly as possible, d. This means that the movement is already after a minimal Displacement of the line and thus also of the piston is inhibited. This is where the present innovation comes in.

Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Stoßbremsen hinsichtlich ihres Schließventiles dahingehend zu verbessern, daß ein schnelleres Ansprechen der Ventile gewährleistet ist und die Ventile darüber hinaus lageunabhängig arbeiten.It is based on the task of the known shock brakes with regard to their closing valve to improve that a faster response of the valves is guaranteed and the valves above In addition, work regardless of location.

Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß das Verschlußglied eine Federstahlzunge ist, die sich im wesentlichen in einer mit der Ventilöffnung fluchtenden Ebene erstreckt und mit ihrem einen Ende neben der Ventilöffnung befestigt ist und mit ihrem anderen Ende die Ventilöffnung überragt. Diese Ausbildung des Ventils als Zungenventil führt dazu, daß es nicht wie im Falle der bekannten Sitzventile auf Druckdifferenz anspricht, sondern auf die Strömungsgeschwindigkeit der Hydraulikflüssigkeit. Dadurch wird der für das Schließen erforderliche Druckverlust gegenüber einem Sitzventil, beispielsweise einem Plattenventil, erheblich reduziert, d. h., die Stoßbremse kommt mit einer wesentlich kleineren 'Wegamplitude bis zum Erreichen der Nennbelastung aus und erreicht bei höheren Lastfrequenzen eine gleichmäßigere Belastung in beiden Endlagen. Zugleich ist die Funktion des neuerungsgemäßen Ventils durch seine geringe Masse lageunabhängig.This object is achieved according to the invention in that the closure member is a spring steel tongue, which extends substantially in a plane aligned with the valve opening and with its one End is attached next to the valve opening and protrudes with its other end over the valve opening. These Design of the valve as a tongue valve means that it is not as in the case of the known seat valves responds to pressure difference, but to the flow rate of the hydraulic fluid. Through this is the pressure loss required for closing compared to a seat valve, for example a Plate valve, significantly reduced, d. That is, the shock absorber comes with a much smaller 'travel amplitude until the nominal load is reached and at higher load frequencies it achieves a more uniform one Load in both end positions. At the same time, the function of the valve according to the innovation is due to its low Mass independent of position.

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Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des neuerungsgemäßen Zungenventils besteht darin, daß die Federstahl-Zunge in Umfangsrichtung des Zylinders konzentrisch zu diesem gekrümmt ist. Dadurch läßt sich eine relativ lange Federstahl-Zunge im Zylinder unterbringen und eine derartig lange Zunge zeichnet sich durch große Weichheit, also durch geringe Stellkräfte aus. Zugleich bietet sie in vorteilhafter Weiterbildung des Neuerungsgedankens die Möglichkeit, mehrere in Umfangsrichtung benachbarte Bohrungen abzudecken. Man erhält dadurch eine Erhöhung des Strömungsquerschnittes, ohne daß der Schließweg des Ventils entsprechend zunimmt. Dieselben Vorteile ergeben sich, wenn die Ventilöffnung durch einen mit der Federstahl-Zunge fluchtenden Schlitz gebildet wird.A particularly advantageous development of the tongue valve according to the invention is that the Spring steel tongue in the circumferential direction of the cylinder is curved concentrically to this. This allows a relatively long spring steel tongue in the cylinder accommodate and such a long tongue is characterized by great softness, so by low actuating forces the end. At the same time, it offers advantageous further training the idea of innovation, the possibility of covering several adjacent holes in the circumferential direction. This results in an increase in the flow cross-section without reducing the closing path of the valve increases accordingly. The same advantages result if the valve opening by one with the Spring steel tongue is formed into aligned slot.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Neuerung er-Further details and features of the innovation

ι geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines ι result from the following description of a

j Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung; darinj embodiment based on the drawing; in this

:; zeigt::; shows:

Fig. 1 einen teilweisen Axialschnitt einer Stoßbremse, deren Kolben mit den neuerungsgemäßen Schließventilen ausgerüstet ist undFig. 1 is a partial axial section of a shock brake, the piston with the innovation according to Is equipped with closing valves and

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1.Fig. 2 is a section along the line II-II in Fig. 1.

Fig. 1 zeigt einen Teil des Druckzylinders 40 und den darin axial verschiebbaren Kolben 41. Die Kolbenstange 42 des Kolbens 41 ist in nicht näher darge-Fig. 1 shows part of the pressure cylinder 40 and the piston 41 axially displaceable therein. The piston rod 42 of the piston 41 is not shown in detail in

stellter Weise in einem Zylinderdeckel axial verschiebbar geführt und mit der abzustützenden Rohrleitung verbunden, wohingegen der Druckzylinder 40 mit einem festen Widerlager verbunden ist.set way axially displaceable in a cylinder cover out and connected to the pipeline to be supported, whereas the pressure cylinder 40 with is connected to a fixed abutment.

Der Zylinder 40 ist mit Flüssigkeit gefüllt und hermetisch gegenüber der Atmosphäre abgedichtet. An seinem Kolben angebrachte Schließventile 45, 46, 47 weisen entgegengesetzte Schließrichtung auf und funktionieren derart, daß bei einer langsamen Bewegung der Kolbenstange 42, beispielsweise nach rechts, Druckflüssigkeit aus dem rechten Zylinderraum durch das Schließventil hindurch in den linken Zylinderraum strömen kann. Findet jedoch eine Kolbenverschiebung statt, die schneller als zulässig ist, so wird das Schließventil durch das aus dem einen Zylinderraum abströmende Druckmittel gegen seinen Ventilsitz gedrückt, womit der Durchfluß versperrt und die weitere Kolbenbewegung gehemmt wird.The cylinder 40 is filled with liquid and hermetically sealed from the atmosphere. At Closing valves 45, 46, 47 attached to its piston have opposite closing directions and function such that with a slow movement of the piston rod 42, for example to the right, Pressure fluid from the right cylinder space through the closing valve into the left cylinder space can flow. However, if the piston is displaced faster than permitted, this will be the case The closing valve is pressed against its valve seat by the pressure medium flowing out of one of the cylinder chambers, whereby the flow is blocked and further piston movement is inhibited.

Das neuerungsgemäße Schließventil ist wie folgt aufgebaut: Zur Bildung der Ventilöffnung ist der Kolben 41 von einem zylindrischen Einsatzrin Form einer Hülse 45 durchquert. Die Hülse 45 weist beidseits des Kolbens überstehende, plane Stirnflächen auf, die als Ventilsitz für eine Federstahl-Zunge 46 bzw. 47 dienen. Diese Zungen sind als flache, etwa parallel zur Kolbenfläche laufende, innerhalb ihrer Ebene konzentrisch zum Kolben gekrümmte, kreisringförmige Blechbänder ausgebildet und wirken gleichzeitig alsThe closing valve according to the innovation is constructed as follows: The piston is used to form the valve opening 41 of a cylindrical insert in the form of a Sleeve 45 traversed. The sleeve 45 has flat end faces protruding on both sides of the piston, which serve as a valve seat for a spring steel tongue 46 or 47. These tongues are as flat, roughly parallel running to the piston surface, within their plane concentric to the piston curved, circular ring-shaped Formed sheet metal strips and act at the same time as

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Ventilteller sowie als Ventilfeder. Sie sind an ihrem einen Ende am Kolben 41 festgelegt, und zwar zweckmäßig unter Zwischenlage eines Distanzstückes 48 bzw. 49, dessen Höhe dem Überstand der Hülse 45 entspricht. Dadurch wird ein "Kleben" der Zungen am Kolben verhindert und zugleich eine absolut plane Anlage der Zungen an den Hülsenüberständen in geschlossenem Zustand gewährleistet. In nicht geschlossenem Zustand laufen die Zungen mit ihrem freien Ende unter geringem Abstand über die Hülse 45 hinweg.Valve plate as well as valve spring. They are fixed at one end on the piston 41, and in fact expedient with the interposition of a spacer 48 or 49, the height of which corresponds to the projection of the sleeve 45. This prevents the tongues from "sticking" to the piston and at the same time makes them absolutely flat System of the tongues on the sleeve projections guaranteed in the closed state. In not closed State, the tongues run with their free end over the sleeve 45 at a small distance.

Die Ausbildung des Zungenventils hat den Vorteil, daß es auf die Strömungsgeschwindigkeit der Hydraulikflüssigkeit anspricht. Dies führt nach Untersuchungen der Anmelderin dazu, daß zum Betätigen des Zungenventils etwa die halbe Druckdifferenz ausreicht wie bei herkömmlichen Sitzventilen. Durch die kreisringförmige Ausbildung erhält man trotz beengter Einbauverhältnisse eine relativ große Länge für das Zungenventil, so daß es sich durch geringe Stellkräfte und schnelles Ansprechen auszeichnet.The design of the tongue valve has the advantage that it affects the flow rate of the hydraulic fluid appeals to. According to investigations by the applicant, this leads to the fact that to operate the Tongue valve about half the pressure difference is sufficient as with conventional seat valves. Through the circular Training is given a relatively long length for the despite the cramped installation space Tongue valve, so that it is characterized by low actuating forces and quick response.

In Fig. 1 sind der Hülse 45 zwei Zungen 46 und 47 zugeordnet, so daß man ein in beiden Richtungen wirkendes Schließventil erhält.In Fig. 1, the sleeve 45 are assigned two tongues 46 and 47, so that one acting in both directions Closing valve receives.

Grundsätzlich besteht auch die zweckmäßige Möglichkeit, eine schlitzförmige Ventilöffnung oder mehrere Ventilöffnungen nebeneinander vorzusehen, die mit derselben Zunge zusammenwirken. Man erhöht dadurchIn principle, there is also the expedient possibility of one or more slit-shaped valve openings To provide valve openings side by side, which cooperate with the same tongue. It increases you

die Durchflußmenge, ohne den für die Ansprechgeschwindigkeit maßgeblichen Spalt zwischen Zunge und Ventilsitz vergrößern zu müssen.the flow rate, excluding that for the speed of response to have to enlarge the relevant gap between the tongue and the valve seat.

Damit es bei geschlossenem Zungenventil nicht zu einem langanhaltenden Blockieren kommt, kann zweckmäßig eine mit dem Bezugszeichen 43 angedeutete Drosselbohrung im Kolben 41 angeordnet sein. Diese führt bei anstehender Last zu einem allmählichen Druckausgleich zwischen den beidseits des Kolbens befindlichen Zylinderräumen, wodurch sich das Schließventil wieder öffnen kann.It can be useful to prevent prolonged blocking when the tongue valve is closed a throttle bore indicated by the reference numeral 43 can be arranged in the piston 41. This leads when the load is applied to a gradual pressure equalization between those on both sides of the piston Cylinder spaces, whereby the closing valve can open again.

Ein weiterer Vorteil der neuerungsgemäßen Zungenventile besteht darin, daß sie praktisch masselos sind. Sie reagieren dadurch wesentlich schneller und zugleich ist ihre Funktion unabhängig von der Einbaulage der Stoßbremse.Another advantage of the tongue valves according to the invention is that they are practically massless. As a result, they react much faster and at the same time their function is independent of the installation position the shock absorber.

Selbstverständlich ist das neuerungsgemäße Schließventil auch für hydraulische Stoßbremsen mit anderen Kolbenformen geeignet, etwa für solche, wie sie in der DE-OS 27 21 890 oder in dem Gebrauchsmuster G 80 21 beschrieben sind.Of course, the closing valve according to the innovation is also suitable for hydraulic shock brakes with others Piston shapes suitable, for example for those as described in DE-OS 27 21 890 or in utility model G 80 21 are described.

Claims (4)

• · · f t PATENTANWÄLTE DIPL-ING. R. LEMCKE DRYING. H. J. BROMMER AMALIENSTRASSE 28 KARLSRUHE 1 Schutzansprüche• · · f t PATENTANWÄLTE DIPL-ING. R. LEMCKE DRYING. H. J. BROMMER AMALIENSTRASSE 28 KARLSRUHE 1 Claims for protection 1. Hydraulische Stoßbremse für Rohrleitungssysteme, bestehend aus einem flüssigkeitsgefüllten, geschlossenen Druckzylinder und einem darin verschiebbaren Kolben, dessen Kolbenstange den einen Deckel des Druckzylinders durchquert und mit der zu dämpfenden Rohrleitung oder einem festen Widerlager zu verbinden ist, während der Druckzylinder an dem Widerlager bzw. der Rohrleitung zu befestigen ist, wobei der Kolben Schließventile aufweist, die aus zumindest einer Ventilöffnung und einem diese verschließenden Verschlußglied bestehen und eine Strömungsverbindung zwischen den beidseits des Kolbens liegenden Zylinderräumen herstellen und Kriechbewegungen des Kolbens zulassen, rasche Bewegungen dagegen hemmen, dadurch gekennzeichnet,1. Hydraulic shock absorber for pipeline systems, consisting of a liquid-filled, closed Pressure cylinder and a piston displaceable therein, the piston rod of which is one cover of the Pressure cylinder crosses and to connect to the pipe to be damped or a fixed abutment is, while the pressure cylinder is to be attached to the abutment or the pipeline, the Piston has closing valves, which consist of at least one valve opening and one that closes it There are closure members and a flow connection between the cylinder spaces lying on both sides of the piston and allow creeping movements of the piston, but inhibit rapid movements, characterized, daß das Verschlußglied eine Federstahl-Zunge (46, 47) ist, die sich im wesentlichen in einer mit der Ventilöffnung fluchtenden Ebene erstreckt und mit ihrem einen Ende neben der Ventilöffnung befestigt ist und mit ihrem anderen Ende die Ventilöffnung überragt.that the closure member has a spring steel tongue (46, 47), which extends essentially in a plane aligned with the valve opening and with its one end is attached next to the valve opening and the other end of the valve opening towers. 2. Stoßbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federstahl-Zunge (46, 47) in Umfangs-2. Shock brake according to claim 1, characterized in that the spring steel tongue (46, 47) in circumferential — 2 —- 2 - richtung des Zylinders (40) konzentrisch zu diesem gekrümmt ist.direction of the cylinder (40) is curved concentrically to this. 3. Stoßbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilöffnung durch mehrere in Umfangsrichtung benachbarte Bohrungen gebildet ist.3. Shock brake according to claim 1 or 2, characterized in that the valve opening by several in the circumferential direction adjacent holes is formed. 4. Stoßbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilöffnung durch einen mit der Federstahl-Zunge (46, 47) fluchtenden Schlitz gebildet ist.4. Shock brake according to claim 1 or 2, characterized in that the valve opening through one with the Spring steel tongue (46, 47) aligned slot is formed.