DE7715444U1

DE7715444U1 - Hydraulische stossbremse fuer rohrleitungssysteme

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Publication number: DE7715444U1
Application number: DE7715444U
Authority: DE
Original assignee: Metallschlauch-Fabrik Pforzheim (vorm Hch Witzenmann) 7530 Pforzheim GmbH
Current assignee: Metallschlauch-Fabrik Pforzheim (vorm Hch Witzenmann) 7530 Pforzheim GmbH
Priority date: 1977-05-14
Filing date: 1977-05-14
Publication date: 1978-11-02

Description

Metallschlauch-Fabrik Pforzheim (Vorm. Hch. Witzenmann) Gesellschaft mit beschränkter Haftung, 7530 Pforzheim, Östliche Karl-Friedrich-Straße 134

Hydraulische Stoßbremse für Rohrleitungssysteme

Die !feuerung betrifft eine hydraulische Stoßbremse für Rohrleitungssysteme mit einem in einem mit Druckflüssigkeit gefüllten Druckzylinder verschiebbaren Kolben, dessen Plolbenstange an einer Stirnseite des Druckzylinders in einer Führung axial verschiebbar ist, Befestigung des freien Endes von Druckzylinder und Kolbenstange einesteils an einem ortsfesten Widerlager und anderenteils an der zu dämpfenden Rohrleitung, mit den Zylinderräumen beidseits des Kolbens in Ver—

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bindung stehenden, auf einen Überströmweg zwischen den Zylinderräumen wirksamen, bei Verkleinerung des ihnen zugeordneten Zylinderraumes ansprechenden Drosselvorrichtungen, sowie einem über eine Entlüftungsöffnung mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden, im übrigen aber geschlossenen, dehnbaren Ausgleichsbalg.

Eine derartige Stoßbremse ist durch die DT-OS Nr.1 650 bekannt. Ihre Aufgabe besteht darin, das Rohrleitungssystem bei normalen, in der Regel wärmedehnungsbedingten Verlagerungsbewegungen unbeeinträchtigt zu lassen, andererseits aber bei auftretenden schnellen oder stoß— axtigen Verlagerungsbewegungen in Form von Leitungsschlag, aufgrund von Erdbeben etc. wie eine starre Halterung zu wirken, damit beispielsweise bei Kernkraftwerken derartige Leitungsstöße nicht unmittelbar auf den Reaktor gehen und dort eventuell zu einer Beschädigung des Reaktors führen, vielmehr sich nur außerhalb des Reaktors auswirken können, selbst in der Form, daß das Rohrleitungssystem beschädigt wird. Hierzu sind die Drosselvorrichtungen als bei schnelleren Bewegungen des Rohrleitungsssystems bzw. bei dadurch "bedingten stärkeren Strömungsvorgängen der Druckflüssigkeit nach Art von Rückschlagventilen schließende Ventile ausgebildet.

Bei der bekannten Stoßbremse ist der Druckzylinder konzentrisch von einem Vorrats- und Ausgleichsbehälter für die Druckflüssigkeit umgeben, damit Leckverluste der Druckflüssigkeit an der Axialführung der Kolbenstange ausgeglichen werden können. Denn von solchen Stoßbremsen wird eine sehr langzeitige Funktionsfähigkeit gefordert bei hoher Sicherheit gegen Funktionsun-

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fähigkeit. Zwischen Vorrats- und Ausgleichsbehälter ci-ozen die Drosselvorrichtungen der beidseits des Kolbens vorhandenen Zylinderräume des Druckzylinders im wesentlichen radial in dex Wandung des Druckzylinders angeordnet. ]m Vorrats- und Ausgleichsbehälter ist außerdem der Ausgleichsbalg angeordnet, der einerseits temperaturänderungsbedingte Volumenänderungen im Inneren der eine geschlossene Baueinheit bildenden Stoßbremse auffängt und zum anderen dazu dient, Volumenänderungen zu kompensieren, die dadurch eintreten, daß bei Verschiebung des Kolebens bedingt durch die Kolbenstange auf beiden Seiten* des Kolbens unterschiedliche Volumina verdrängt bzw. angesaugt v/erden..

Die bekannte Stoßbremse löst die Aufgabe, eine in sich geschlossene Baueinheit ohne freiliegende und damit beschädigungsgefährdete Rohrleitungen zu ergeben. Durch den den Druckzylinder umgebenden Vorrats- und Ausgleichsbehälter ist diese Baueinheit jedoch verhältnismäßig groß und damit platzgreifend, so daß ihre Unterbringung bzw. Anbringung auf räumliche Schwierigkeiten stoßen kann. Außerdem machen die an der Axialführung der Kolbenstange auftretenden Leckverluste des Druckmittels eine regelmäßige Wartung bzw. Beobachtung der Stoßbremse erforderlich, zu der beizeiten gegebenenfalls ein Wiederauffüllen des Vorrats- und Ausgleichsbehälters mit neuer Druckflüssigkeit gehört. Diese Arbeiten sind aufwendig und gerade bei Kernkraftwerken sehr verantwortungsvoll, da ihre Unterlassung oder nicht fachgemäße Durchführung im Einzelfall katastrophale Folgen haben kann, also die Gefahr menschlichen Versagens beinhaltet.

Aufgabe der Neuerung ist es, eine Stoßbremse der vor-

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stehend beschriebenen Art so abzuändern bzw. weiter auszubilden, daß sie v/artungsfrei wird und trotzdem kleiner baut, daß also einerseits die Gefahr menschlichen Versagens praktisch ausgeräumt ist und zum anderen trotzdem bzw. gleichzeitig eine wesentlich kleiner bauende und damit leichter bzw,, vielseitiger unterbringbare Einheit zur Verfügung gestellt wird. Dies soll bei außerdem einfacherer und damit- kostengünstigerer Konstruktion geschehen.

Der Lösung dieser Aufgabe liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine absolut von LeckverListen der Druckflüssigkeit freie Konstruktion angestrebt werden muß, die andererseits die Möglichkeit gibt, auf einen Vorratsund Ausgleichsbehälter zu verzichten.

Die Aufgabe ist neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kolbenstange von einem einerseits neben ihrer Verbindung mit dem Kolben an diesem, andererseits an der im Zylinderinnenraum gelegenen Seite der Führung flüssigkeitsdicht befestigten Dichtungsbalg umgeben ist, wobei der Dichtungsbalg ein wendelgewellter Metallbalg sein kann, zweckmäßig aber ein ringgewellter Me- _tallbalg ist.

Durch diese flaßnahme ist die Kolbenstange so von einem axial elastischen Element umgeben,, daß aus dem die Kolbenstange enthaltenden Raum des Druckzylinders Druckflüssigkeit nicht mehr nach außen gelangen kann. Damit ist aber auch ein Vorratsbehälter für die Druckflüssigkeit nicht mehr erforderlich, da die einmal vorhandene Druckflüssigkeitsfüllung mangels Verlustinöglichkeit für dls gesamte Betriebsdauer der Stoßbresse ausreicht. Außerdem brauchen nun nicht mehr Leckverluste kontrolliert und gegebenenfalls durch Nachfüllen

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von Druckflüssigkeit kompensiert zu werden. Die neu— erungsgemäße Stoßbremse ist also nach einer einer ihre Herstellung abschließenden Funktionsprüfung bei ordnungsgemäßem Einbau Tür die vorgesehene Betriebsdauer wartungsfrei und damit unabhängig von ihre Funl:- tlonsfähigkeit aufrecht erhaltenden haßnahsen.

Besonders vorteilhaft ist,es» das der Innendurchmesser des T)-i fihtangsnalggg uster Belassuiig eines geringen Spiele dexa AuSendurehisesser ßer Kolbenstange entspricht« Damit ist der Dichtungsbalg radial bei auftretendem Außendruck gegen die Solbenstange abgesützt« so daß er bei leltungsstoßbedingten Druckspitzen Ie die Kolbenstange enthaltenden Haus des Druckzylinders nicht kollabieren kann»

Zur Unterbringung des Ausgleichsbalges hat es sich nach weiteren Kerkrnaien der !Teuerung für die selbstständig Schutz beansprucht wird, als vorteilhaft erwiesen, daß der Kolben als Hohlkolben ausgebildet ist, daß der Ausgleichsbalg an der I.olbenstangenseltegen Innenwand des Kolbens befestigt und die Entlüftungsöffnung als Axialbohrung der Kolbenstange ausgebildet ist und daß die Drosselvorrichtungen in der dem ihnen wirkungsnäßlg zugeordneten Zylinderraun benachbarten Stirnwand des Kolbens angeordnet sind.

Durch diese Maßnahmen ist innerhalb des Kolbens ein Raum für den Ausgleichsbalg geschaffen, der bei jedor Arbeitsweise der Stoßbreiase frei von Druckstößen bleibt, da diese durch die entsprechende Anordnung der Drosselvorrichtungen immer nur außerhalb des Kolbens in den jeweiligen Räumen des Druckzylinders auftreten können. Damit ist der im Kolben geschaffene Raum zur besonders platzsparenden Aufnahme des Ausgleichsbalges

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geeignet, dessen JLnnenrauiii über die Bohrung der Kolbenstange in der an sich bekannten V/eise mit dem Umgebungsdruck in Verbindung steht.

Besonders zweckmäßig ist es hier, daS die Drosselvorrichtungen gegen gegebenenfalls einstellbaren Federdruck schließende Rückschlagventile sind, wobei die Schließbewegung des Ventilkörpers (beispielsweise der Yentilkugel) der zu bremsenden Eolbenbewegung entgegengesetzt ist. Dies hat die Wirkung, daß bei einer stoßweisen Bewegung des Kolbens die damit erforderliche Sehließbewegung einer der Drosselvorriehtungen durch die Massenträgheit ihres Venti!körpers unterstützt wird.

weitere Merkmale und Einzelheiten der Neuerung ergeben sich aus deren nachfolgender Beschreibung anhand der Zeichnung.

Die Zeichnung zeigt einen Druckzylinder 1 und einen darin axial verschiebbaren Kolben 2, dessen Kolbenstange 3 an der zugeordneten Stirnseite des Druckzylinders 1 in einer Führung 4 axial verschiebbar geführt ist. Die Kolbenstange 3 ist von einem einerseits neben ihrer Verbindung mit dem Kolben 2 an diesem, andererseits an der im ZyIInderinnenrauin gelegenen Seite der Führung 4 flüssigkeitsdiclit befestigten Dichtur.gsbalg 5 umgeben. Der lichte Innendurchmesser des Dichtungsbalges 5 entspricht dem Außendurchmesser der Kolbenstange 3- Durch die Anordnung des Dichtungsbalges 5 innerhalb des die Kolbenstange 3 enthaltenden Zylinclerraumes β ist es unmöglich, daß Druckflüssigkeit auB diesem Zylinderraum über die Führung 4 nach außen

gelangen und damit in Verlust geraten kann.

Der llolben 2 ist als Hohlkolben ausgebildet. In dem dadurch vorhandenen Hohlraum 7 sitzt koaxial ein Ausglelchsbalg 8, der an. der kolbenstangenseitigen Innenwand 9 des Kolbens befestigt ist. Der Innenraum des Ausgleichsbalges 8 steht über eine Axialbohrung 10 <Lsr Kolbenstange 3 islt dem Albinosphärendruck in Verbindung. BrosseiTTorriclitungen.il und 12 sin« in der dem ihnen wirkungsmäßig zugeordneten Zylinderraum 6 bzw. 13 benachbarten Stirnwand 9 bzw. 14 des Kolbens angeordnet.

Die Drosselvorrichtung 12 ist vergrößert dargestellt. Sie hat ein Ventilgehäuse 15» das in die Stirnwand eingeschraubt ist. In einer Bohrung des Ventilgehäuses 15 sitzt eine Ventilkugel 16, die normalerweise durch eine Druckfeder 17 vom eingeschraubten Ventilsitz 18 abgehoben gehalten wird. Die Druckflüssigkeit kann aus dem Zylinderraum 13 über Bohrungen 19 des Ven^ilgehäuses 15 in das Ventil hinein und über eine Axialbohrung 20 des Ventilsitzes in den Raum 7 aus dem Ventil herausströmen. Findet jedoch eine schlagartige Bewegung des Kolbens 2 bezogen auf die Zeichnung nach links statt, so wird die Ventilkugel 16 durch das aus dem Zylinderraum 13 abströmende Druckmittel einerseits und durch Ihre Massenträgheit anererseits gegen die kraft der Feder auf den Ventilsitz 18 gedrückt, womit der Durchfluß versperrt ist.

Entsprechendes gilt in umgekehrter Richtung für die Drosselvorrichtung 11.

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.rindet bei normalen &riechbewegungen des Bohrleitungssystems eine langsame Verschiebung des Kolbens 2 statt, bei dem die Drosselvorrichtungen 11, 12 nicht ansprechen, so wird bei einer Verschiebung des Kolbens nach links der Ausgieichsbalg 3 zusammengedrückt, da das aus dem Raum 13 verdrängte Volumen größer ist als das Volumen, das gleichzeitig vom Haus: & aufgenoiesen werden kann. Das ÜEgekehrte findet bei Verschiebung nach rechts statt.

VJegen der im vorliegenden Falle überstehenden Anordnung und Ausbildung der Dros.3eivorriehtungen 11 und

12 hat der Zylinder 1 zur Vermeidung eines Ansto3es

dieser Drosselvorrichtungen auf der einen Seite eine Ausnehmung 21 und auf der anderen Seite einen Anschlagring 22, gegen den gegebenenfalls die Stirnwand 14 des Kolbens 2 in Anlage kommt.

Die Stoßbremse wird beispielsweise znit ihren Druck-

zylinder 1 über ein Auge 23 an einen festen Widerlager und über ihre Kolbenstange 3 am Eohrleitungssysters

befestigt.

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Claims

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Scnutzansurüeiie

1 - Hydraulische Stoßbremse für Rohrleitungssysteme mit einem in einem mit Druckflüssigkeit gefüllten druckzylinder verschiebbaren Koleen, dessen Kolbenstange an einer Stirnseite des Druckzylinders in einer Führung axial verschiebbar ist. Befestigung des freien Endes von Druckzylinder und Kolbenstange einesteils an einem ortsfesten 'Widerlager und anderenteils an der zu dämpfenden Rohrleitung, mit den Zylinderräumen beidseits des Kolbens in Verbindung stehenden, auf einen Überströmweg av/ischen den Zylinderräuinen wirksaren, bei Verkleinerung des ihnen zugeordneten Zyliriderraames ansprechenden Drosselvorrichtungen, sowie einem über eire Entlüftungsöffnung mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden, im übrigen aber geschlossenen, dehnbaren Ausgleichsbalg,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Kolbe; stange (3) von einem einerseits neben ihrer Verbindung mit dem Kolben (2) an diesem, andererseits an der im Zylinderraum (6) gelegenen Seite der Führung (4) flüssigkeitsdicht befestigten Dichtungsbalg (5) umgeben ist.
2. Stoßbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsbalg (5; ein ringgewellter Metallbalg ist.
3· Stoßbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Dichtungsbalges (5) unter Belassung eines geringen Spiels dem Außendurchmesser der Kolbenstange (3) entspricht.
4. Stoßbremse, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 "bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (2) als Hohlkolben ausgebildet ist, daß der Ausgleichsbalg (8) an der kolbenstangenseitigen Innenwand (9) des Kalbens befestigt und die Entlüftungsöffnung als Axialbohrung (10) der Kolbenstange (3) ausgebildet ist und daß die Drosselvorriehtungen (11, 12) in der dem ihnen wirkungsmäßig zugeordneten Zylinderraum (6, 13) benachbarten Stirnwand (9* "*4) des Kolbens (2) angeordnet sind.
5» Stoßbresse nach einem der iinsprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselvcrriehtungen gegen gegebenenfalls einstellbaren Federdruck schließende Hückschlagrentile sind.
6. Stoßbremse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (18) an der des Ausgleichsbalg (B) zugewandten Seite des "Ventillcörpers (16) angeordnet ist.

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