NL2004138C2 - Stijve demper. - Google Patents

Description

Stijve demper

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een demper omvattende een van een eerste bevestiging voorziene cilinder en een daarin verplaatsbare zuiger die 5 aangebracht is op een holle zuigerstang met een tweede bevestiging, waarbij door die zuiger die cilinder in een eerste kamer en een tweede kamer verdeeld wordt, waarbij een doorgang voor dempingsfluïdum van de tweede kamer naar die eerste kamer aanwezig is, in welke doorgang een de stroming van dempingsfluïdum beperkende eerste hoofdterugslagklep aanwezig is, waarbij die tweede kamer de bodem van die 10 cilinder omvat, waarbij een vloeistofreservoir aanwezig is, dat met die tweede kamer in fluïdumverbinding staat, waarbij in die verbinding een de stroming van die tweede kamer naar dat vloeistofreservoir blokkerende terugslagklep aanwezig is, zich vanaf die bodem een huls uitstrekt, welke huls in fluïdumverbinding staat met dat vloeistofreservoir en waarbij bij het naar de bodem van die cilinder bewegen van de 15 zuiger stroomafwaarts van die eerste hoofdterugslagklep een verbinding van die eerste kamer via de zuiger naar die holte aanwezig is

Een dergelijke demper kan voor vele toepassingen gebruikt worden. Een daarvan is het gebruik bij spoorwegtoepassingen en meer in het bijzonder om de roterende beweging van een wielstel ten opzichte van de wagenopbouw te dempen. Met name bij 20 hoge snelheden bewegende treinstellen is het van belang dat geringe onderlinge bewegingen tussen wielstel en wagenopbouw bij hoge snelheden effectief gedempt worden. Daartoe is het van belang dat de gebruikte demper bij hoge frequenties (zoals vanaf 6-8 Hz) (en lage snelheden) verhoudingsgewijs stijf is, dat wil zeggen dat zich in de gebruikte hydraulische vloeistof zo weinig mogelijk gas bevindt.

25 Uit GB 2 159 604 is een voor volledig ander doeleinde bruikbare stelbare hydraulische demper bekend die de eigenschappen van de aanhef van conclusie 1 heeft.

Het is het doel van de onderhavige uitvinding in een demper te voorzien waarmee de hierboven beschreven gewenste stijfheid verkregen kan worden.

Dit doel wordt verwezenlijkt doordat in die doorgang een eerste 30 hulpterugslagklep aanwezig is, die in dezelfde zin werkt als de hoofdterugslagklep en dat de ruimte tussen die eerste hoofdterugslagklep en die eerste hulpterugslagklep direct met die huls verbonden is.

2

Volgens de onderhavige uitvinding bestaat een “drukloze” ruimte tussen de eerste en tweede kamer in de doorgang begrensd door de twee terugslagkleppen. Daardoor kan enerzijds onbelemmerd olie afgevoerd worden naar het reservoir bij de ingaande beweging ter compensatie van het zuigerstangvolume en kan anderzijds de druk in de 5 kamers verhoudingsgewijs hoog gehouden worden ter bevordering van de stijfheid van de demper.

De dempende beweging bij verplaatsing van de zuiger weg van de bodem van de cilinder kan verwezenlijkt worden door een zich in de zuiger bevindende tweede (hoofd-)terugslagklep.

10 In het bijzonder zijn de eerste en tweede terugslagklep als “karakteristiek” uitgevoerd. Dat wil zeggen in tegenstelling tot een eenvoudige terugslagklep die slechts retourstroming dient te voorkomen, zullen de als karakteristiek uitgevoerde terugslagkleppen in de gewenste stroomrichting pas openen na het overschrijden van een bepaalde wezenlijke drempelwaarde. Met andere woorden de omvang van opening 15 van een dergelijke (hoofd-)terugslagklep is afhankelijk van de stroming door een dergelijke klep. Bovendien kan door bijzondere uitvoering van de veerbelasting op een dergelijke terugslagklep de wijze van openen ten opzichte van de drukopbouw beïnvloed worden. Als voorbeeld wordt een geleidelijk openen in het bereik van bijvoorbeeld 2-50 bar genoemd, waarbij dergelijke als karakteristiek functionerende 20 terugslagkleppen in de stroomrichting openen. Vanzelfsprekend zijn deze kleppen in de andere richting dicht.

Bij het inwaarts bewegen van de zuiger in de cilinder zal de verkleining van het volume van de tweede kamer niet gelijk zijn aan de vergroting van het volume van de eerste kamer. Immers in de eerste kamer beweegt een steeds groter deel van de 25 zuigerstang. Dit betekent dat voor dit volume gecompenseerd moet worden. Volgens de uitvinding wordt dit verwezenlijkt doordat dat volume via de huls in het reservoir afgevoerd wordt. Bij het weer terugbewegen van de zuiger uit de cilinder zal het “volumetekort” dat ontstaat door het uit de cilinder bewegen van de zuigerstang gecompenseerd worden door vloeistof die uit het reservoir via de bodemklep in de 30 tweede kamer stroomt. Door bij de inwaartse beweging de afvoer van overtollige vloeistof stroomafwaarts van de als karakteristiek uitgevoerde terugslagklep aan te brengen kan de vloeistof in de tweede kamer onder een verhoogde druk gebracht en gehouden worden. Deze druk verandert pas bij de uitgaande beweging waarbij langs de 3 bodemklep vloeistof uit het reservoir verplaatst moet worden. In dat geval kan door de bij voorkeur als karakteristiek uitgevoerde tweede terugslagklep een overdruk in de eerste kamer gehandhaafd worden.

Volgens de uitvinding is de eerste terugslagklep opgebouwd uit twee in serie 5 staande kleppen zijnde een hoofdterugslagklep en een hulpterugslagklep. De hulpterugslagklep kan als gebruikelijke terugslagklep uitgevoerd zijn, dat wil zeggen een terugslagklep die bij geringe overdruk opent (bijvoorbeeld 1 bar of minder) terwijl de hoofdterugslagklep als karakteristiek uitgevoerd kon zijn. De stroomverbinding met de huls via de in de zuiger/zuigerstang aangebrachte holte vindt plaats stroomafwaarts 10 van de hoofdterugslagklep en stroomopwaarts van de hulpterugslagklep, dat wil zeggen vanaf de verbinding tussen deze twee kleppen.

Een dergelijke constructie kan eveneens toegepast worden voor de tweede doorgang, dat wil zeggen doorgang waar doorheen fluïdum zich verplaatst bij het van de cilinderbodem weg bewegen van de zuiger. Eveneens kan op de hierboven 15 beschreven wijze in een tweede doorgang een directe verbinding bestaan met de huls. Bovendien is het volgens een verdere van voordeel zijnde uitvoering mogelijk de eerste en tweede doorgang als een (ringvormige) kamer uit te voeren.

Het reservoir kan op enigerlei voorstelbare wijze gekoppeld zijn met zowel de bodemklep als de huls. Volgens een bijzonder eenvoudige uitvoering is de eerste 20 demper als tweepijpsdemper uitgevoerd waardoor het reservoir zich centrisch ten opzichte van de cilinder van de demper bevindt.

Volgens een verdere bijzondere uitvoering is in de verbinding stroomafwaarts (ingaande slag) van de eerste terugslagklep naar het reservoir via de huls, een terugslagklep aangebracht die retourstroming vanuit het reservoir door de huls 25 voorkomt. Een dergelijke terugslagklep kan als bodemterugslagklep uitgevoerd zijn maar begrepen moet worden dat deze zich op enige plaats in het hierboven beschreven traject kan bevinden.

Volgens een bijzondere uitvoering van deze constructie waarbij bovendien de eerste terugslagklep opgebouwd is uit twee terugslagkleppen waarvan een 30 terugslagklep een eenvoudige terugslagklep of hulpterugslagklep is, opent deze eerste hulpterugslagklep bij een lagere overdruk dan de zojuist beschreven terugslagklep die als bodemterugslagklep uitgevoerd kan zijn. Dat wil zeggen bij de inwaartse slag stroomt eerst zoveel mogelijk volume van de tweede naar de eerste kamer en pas bij het 4 bereiken van een bepaalde overdruk in de eerste kamer zal het teveel aan vloeistofvolume via de huls en de hierboven beschreven bodemterugslagklep in het reservoir stromen.

Bij de hierboven als voorbeeld beschreven toepassing van een spoorwegdemper 5 tussen een wielstel en een wagenopbouw is de demping bij voorkeur symmetrisch uitgevoerd. Begrepen zal worden dat de demper ook voor andere doeleinden gebruikt kan worden waarbij de dempingskarakteristiek van de ingaande slag afwijkt van die van de uitgaande slag. Dit kan mede geregeld worden door de op de terugslagkleppen werkende veerpakketten en de daarbij gebruikte doorstroomopeningen respectievelijk 10 aan druk onderworpen oppervlakken aan te passen of af te stellen..

Met de uitvinding is het mogelijk uitgaande van een enkel demperconcept met eenvoudige wijzigingen die met name de zuiger en de daarin aangebrachte terugslagkleppen betreffen aan te passen aan verschillende eisen. Bovendien is het mogelijk een verhoudingsgewijs slanke zuigerstang te gebruiken. Tevens kunnen de 15 gebruikte terugslagkleppen en meer in het bijzonder de terugslagkleppen die een karakteristiek omvatten vooraf op een flow bench ingesteld worden waardoor de demper volledig ingeregeld afgeleverd kan worden.

De combinatie hoofdterugslagklep en bijbehorende zitting kan een afzonderlijk monteerbare eenheid zijn, die als eenheid vooraf ingeregeld kan zijn. Daardoor kan 20 eenvoudige montage en revisie van dergelijke dempers verkregen worden.

De uitvinding zal hieronder nader aan de hand van in de tekening afgebeelde uitvoeringsvoorbeelden verduidelijkt worden. Daarbij tonen:

Fig. 1 in dwarsdoorsnede een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding;

Fig 2. een detail van de uitvoering volgens fig. 1; 25 Fig. 3 een detail van een tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding; en

Fig. 4 een verdere variant van de uitvinding..

In fig. 1 is de demper volgens de onderhavige uitvinding in het geheel met 1 aangegeven. Fig. 2 toont details van deze demper. Deze bestaat uit een cilinderdeel 3 waarin een zuigerdeel 2 in- en uitwaarts verplaatsbaar is. Met 4 en 5 zijn bevestigingen 30 van respectievelijk het cilinderdeel 3 en zuigerdeel 2 weergegeven. Begrepen zal worden dat deze bevestiging afhankelijk van het beoogde gebruik uitgevoerd kan worden.

5

Bevestiging 4 is aangebracht aan zuigerstang 6. Aan het andere einde van de zuigerstang 6 bevindt zich de zuiger 8. Het zich nabij de zuiger 8 bevindende deel van de zuigerstang 6 is voorzien van een boring 7. In deze boring 7 strekt zich een huls 13 uit. Deze huls 13 is anderzijds opgenomen in de bodem 35 van het cilinderdeel 3. Het 5 cilinderdeel 3 bestaat uit een binnenwand 11 met de hierboven beschreven bodem 35 en een buitenwand 10. Tussen binnenwand 11 en buitenwand 10 is een reservoir 12 begrensd. De bodem 35 is eveneens voorzien van een als terugslagklep uitgevoerde bodemklep 17. De zuiger verdeelt de cylinder in een eerste kamer 40 en een tweede kamer 42.

10 De zuiger 8 is voorzien van een eerste terugslagklep 22 in eerste doorgang 52.

Deze is als karakteristiek uitgevoerd, dat wil zeggen dat in de openingsrichting een bepaalde wezenlijke overdruk vereist is voor het openen daarvan. De beginopeningsdruk kan bijvoorbeeld boven 50 bar liggen. Bovendien kan een dergelijke karakteristiek een bijzondere openingskarakteristiek hebben, dat wil zeggen 15 dat bij het verhogen van de daarop werkende druk het doorstroomoppervlak op bijzondere wijze vergroot wordt. Op deze eerste terugslagklep 22 werkt een veerpakket 23 dat de bijzondere openingskarakteristiek van deze terugslagklep verwezenlijkt.

Een hulpterugslagklep 20 is aanwezig die in dezelfde richting werkt als de hoofdterugslagklep 22 maar als eenvoudige terugslagklep uitgevoerd is, dat wil zeggen 20 bij een verhoudingsgewijs lage druk bijvoorbeeld 1 bar en meer in het bijzonder 0,2 bar opent.

Tussen deze twee terugslagkleppen is een kanaal 21 aanwezig en daarvan takt een kanaal 24 af. Tussen de buitenzijde van de huls 13 en de boring 7 is een speling 14 aanwezig en in deze ruimte kan de vloeistof vanaf kanaal 24 in het inwendige 16 van 25 de huls stromen.

De huls is ten opzichte van de zuiger afgedicht met behulp van een afdichting 15.

De zuiger is eveneens voorzien van een in tegenovergestelde richting in tweede doorgang 53 werkende terugslagklep die als tweede terugslagklep aangeduid wordt en met 30 aangegeven is. Deze is eveneens voorzien van een veerpakket 31 en ook deze 30 tweede terugslagklep is als karakteristiek uitgevoerd.

De hierboven beschreven demper werkt als volgt:

Bij de inwaartse slag van de zuiger zal de tweede terugslagklep 30 gesloten zijn en blijven. Vloeistof kan uitsluitend uit de tweede kamer 42 stromen via doorgang 25 6 en de eerste hoofdterugslagklep 22. Na de eerste hoofdterugslagklep 22 kan de vloeistof hetzij via de hulpterugslagklep 20 in de eerste kamer 40 komen hetzij in het inwendige van de huls 16 stromen. De eerste stroonbeweging is met pijl 26 aangegeven terwijl verplaatsing van vloeistof in de huls 13 met pijl 27 aangegeven is. Door deze 5 constructie kan de volumeverkleining gecompenseerd worden die in de cilinder ontstaat door het steeds grotere deel van de zuigerstang 6 dat daarin bewogen wordt opgenomen worden door vloeistof die via huls 13 in reservoir 12 stroomt.

Bij de retourbeweging wordt door hulpterugslagklep 20 stroming van vloeistof uit kamer 40 in huls 16 voorkomen. Bovendien werkt de hoofdterugslagklep 22 als 10 blokkering. Vloeistof kan uitsluitend van kamer 40 naar kamer 42 stromen via de hoofdterugslagklep 30 volgens pijl 34.. Bovendien is het noodzakelijk extra vloeistofvolume toe te voeren door het uit de cilinder verdwijnende deel van de zuigerstang. Deze vloeistof wordt uit het reservoir 12 via een met veer 18 belaste terugslagklep 17 volgens de richting van pijl 28 toegevoerd.

15 Verdere verbetering van het hier beschreven concept kan verkregen worden bij de uitvoering volgens fïg. 3. Deze uitvoering is gelijk aan de uitvoering beschreven aan de hand van fïg. 1 met als uitzondering dat thans een bodemterugslagklep 50 aanwezig is. Deze bodemterugslagklep 50 laat alleen stroming in de richting vanuit de boring 7 in de richting van het reservoir 12 toe. Deze terugslagklep 50 is als eenvoudige terugslagklep 20 uitgevoerd, dat wil zeggen dat deze geen bijzondere karakteristiek heeft en bij een lage druk opent. Daardoor kan retourstroming van reservoir 12 in boring 7 en zo kanaal 24 eventueel richting kamer 40 voorkomen worden.

Bij gebruik van een dergelijke bodemterugslagklep heeft deze bij voorkeur een grotere stijfheid dan de tweede hulpterugslagklep 20. Dat wil zeggen de 25 bodemterugslagklep opent bij het verhogen van de druk later dan klep 20.

In fïg. 4 is een variant van de hierboven beschreven zuiger 8 getoond die in het geheel met 108 aangegeven is. In plaats van een eerste doorgang aangegeven met pijl 26 en een tweede doorgang aangegeven met pijl 34 die fysiek van elkaar gescheiden zijn, bestaat in dit geval een enkele ringvormige kamer 150 die via een aantal 30 openingen 152 respectievelijk 153 met kamer 140 respectievelijk 142 verbonden is. Deze kamer 150 wordt door ringkleppen 122 en 130 gescheiden in verschillende delen waarbij ringklep 122 voor de karakteristieke demping bij beweging van de zuiger naar de (niet afgebeelde) bodem van de cilinder fungeert en de ringklep 130 bij de 7 omgekeerde beweging. De tussen deze ringkleppen liggende ruimte is met 121 aangegeven. Een hulpterugslagklep die samenwerkt met de ringklep 122 is met 120 aangegeven terwijl met ringklep 130 een hulpterugslagklep 125 samenwerkt. Evenals in het voorgaande voorbeeld is de ruimte 121 verbonden met huls 116.

5 Dit betekent ten opzichte van de eerder beschreven variant dat de ruimte 121 een drukloze ruimte is bij de ingaande slag van de zuigerstang. Echter bestaat eveneens een verbinding met de huls 116 bij de retourbeweging waar het samenstel bestaande uit de kleppen 130 en 125 werkzaam wordt.

Na het bovenstaande zullen bij degene bekwaam in de stand der techniek dadelijk 10 varianten opkomen die liggen binnen het bereik van de bijgaande conclusies en voor de hand liggend zijn na het beschrevene. Bovendien worden uitdrukkelijk rechten gevraagd voor hetgeen beschreven in de volgconclusies zonder combinatie met de hoofdconclusie.

Claims (11)

1. Demper (1) omvattende een van een eerste bevestiging (5) voorziene cilinder (3) en een daarin verplaatsbare zuiger (8) die aangebracht is op een holle zuigerstang 5 (6) met een tweede bevestiging (4), waarbij door die zuiger (8) die cilinder (3) in een eerste kamer (40) en een tweede kamer (42) verdeeld wordt, waarbij een doorgang (26) voor dempingsfluïdum van de tweede kamer (42) naar die eerste kamer (40) aanwezig is, in welke doorgang (26) een de stroming van dempingsfluïdum beperkende eerste hoofdterugslagklep (22) aanwezig is, waarbij 10 die tweede kamer de bodem van die cilinder omvat, waarbij een vloeistofreservoir (12) aanwezig is, dat met die tweede kamer (42) in fluïdumverbinding staat, waarbij in die verbinding een de stroming van die tweede kamer (42) naar dat vloeistofreservoir (12) blokkerende terugslagklep (17) aanwezig is, zich vanaf die bodem (35) een huls (13) uitstrekt, welke huls in 15 fluïdumverbinding staat met dat vloeistofreservoir (12) en waarbij bij het naar de bodem van die cilinder bewegen van de zuiger stroomafwaarts van die eerste hoofdterugslagklep (22) een verbinding van die tweede kamer (42) via de zuiger (8) naar die huls (13) aanwezig is, met het kenmerk, dat in die doorgang (26) een eerste hulpterugslagklep (20) aanwezig is, die in dezelfde zin werkt als de 20 hoofdterugslagklep (22) en dat de ruimte (21) tussen die eerste hoofdterugslagklep en die eerste hulpterugslagklep direct met die huls (13) verbonden is.

2. Demper volgens conclusie 1, waarbij die eerste terugslagklep (20) een 25 karakteristiek van die demping bepalende terugslagklep is.

3. Demper volgens conclusie 1, waarbij slechts een enkele directe verbinding tussen die tweede kamer (42) en dat vloeistofreservoir (12) aanwezig is.

4. Demper volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de buitenzijde van die huls (13) op afstand (14) liggend van die holte (7) van die zuiger is aangebracht en die huls (13) ten opzichte van het zich nabij de bodem (35) bevindende deel van die holte (7) ten opzichte van die zuiger is afgedicht (15).

5. Demper volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij in de verbinding tussen huls (13) en het reservoir (12) een bodemterugslagklep (50) is aangebracht, die stroming van dat reservoir (12) in die huls blokkeert. 5

6. Demper volgens conclusies 4 en 6, waarbij die bodemterugslagklep (50) bij een hogere overdruk opent dan die eerste hulpterugslagklep (20).

7. Demper volgens een van de voorgaande conclusies, omvattende een doorgang 10 (53) voor dempingsfluïdum van die eerste kamer (40) naar die tweede kamer (42) in welke doorgang (53) een de stroming van dempingsfluïdum beperkende tweede terugslagklep (30) aanwezig is.

8. Demper volgens conclusie 7, waarbij die terugslagkleppen (22, 30) zodanig zijn 15 uitgevoerd, dat de ingaande demping van die demper ongeveer gelijk is aan de uitgaande demping van die demper.

9. Demper volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij die (hoofd-) terugslagkleppen omvatten een eenheid vormende klepzitting en kleplichaam. 20

10. Demper volgens een van de voorgaande conclusies omvattende een spoorwegdemper.

11. Demper volgens conclusie 9, aangebracht tussen een wielstel en wagenopbouw 25 van een spoorwegvoertuig.