DE3032266A1

DE3032266A1 - Vorrichtung zur verhinderung von druckstoessen in hydraulischen sperrvorrichtungen

Info

Publication number: DE3032266A1
Application number: DE19803032266
Authority: DE
Inventors: Clyde Robert Los Angeles Calif. Porter
Original assignee: PL Porter Co
Current assignee: Hydro Aire Inc
Priority date: 1979-10-03
Filing date: 1980-08-27
Publication date: 1981-04-16
Also published as: AU6099880A; CA1142413A; GB2060141A; FR2466688B1; DE3032266C2; FR2466688A1; US4480729A; JPS5697681A; JPS6318066B2; IT8025096A0; BR8005123A; IT1133677B; AU538360B2; GB2060141B

Description

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Vorrichtung zur Verhinderung von Druckstößen in hydraulischen Sperrvorrichtungen.

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Hydraulik und bezieht sich insbesondere auf hydraulische Positioniervorrichtungen mit Sperrwirkung, die, üblicherweise zur Einstellung der Neigung von Rückenlehnen bei Flugzeugsitzen benutzt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verhinderung von Druckstößen stellt eine Weiterentwicklung zur Verwendung in Sperrvorrichtungen dar, wie sie in den US-Patentschriften 3 380 561 (CR. Porter) und 4 155 433 (CR. Porter) beschrieben sind; Anmelderin beider genannter Patente stimmt mit der vorliegenden Anmeldung überein.

Hydraulische Sperrvorrichtungen dieser Art enthalten einen beweglichen Kolben, der zwei Arbeitskammern in einemZylinder voneinander trennt. Die Arbeitskammern sind normalerweise bis zu ihrem Passungsvermögen mit Hydrauliköl gefüllt, und die Bewegung des Kolbens wird durch einen wahlweise zugelassenen Pluidstrom durch einen den Kolben durchsetzenden Durchlaß ermöglicht. Ein Druckflüssigkeitsbehälter liefert eine schwache Ausgleichsströmung in die Arbeitskammern hinein und aus ihnen heraus, um die Änderungen des Fluid-Gesamtvolumens zu kompensieren, die durch Leckstellen oder durch Wärmeaasdehnung Zustandekommen. Die Ausgleichsströmung wird nur zugelassen, wenn der Kolben sich in der Nähe einer der Endstellungen seines Hubes befindet,

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und die Geschwindigkeit der Ausgleichsströmung ist verhältnismässig niedrig, weil in dem Behälter kein hoher überdruck herrscht.

Das eine Ende der hydraulischen Sperrvorrichtung ist normalerweise an einem feststehenden Bauteil angebracht, das andere Ende aber an einem beweglichen Bauteil, das wahlweise in einer ausgewählten Stellung festgehalten werden soll. In einem typischen Anwendungsfall ist das bewegliche Bauteil ein Arm, der an der neigbaren Rückenlehne eines Sitzes befestigt ist. Wird der Sitz vorgeschoben, so wird die Länge der hydraulischen Sperrvorrichtung vergrößert.

Derartige Vorrichtungen sind mit einem Steuerknopf versehen, der mit einer Steuerstange verbunden ist, die ein Ventil öffnet, das eine Strömung durch den Kolben ermöglicht, und bei dieser Handhabung ergeben sich keinerlei Schwierigkeiten. Die Ausführungsformen von hydraulischen Sperrvorrichtungen, mit denen die vorliegende Erfindung sich beschäftigt, besitzen aber außerdem eine Einrichtung, die ein Arbeiten mit Übersteuerung erlaubt, wobei, wenn die Sitzlehen vorwärtsgeschoben wird, der in der einen Arbeitskammer hervorgerufene Druck die federbelastete Kugel von ihrem Ventilsitz innerhalb des Kolbens anhebt, so daß Fluid durch den Kolben strömen kann, obwohl der Steuerdruckknopf nicht betätigt worden ist.

Wenn die hydraulische Sperrvorrichtung auf diese Weise in den Übersteuerungszustand gebracht ist, erhöht sich der Druck in der Arbeitskammer, deren Volumen verringert worden ist, erheblich und rasch wegen der Viskosität des Fluids und des verhältnismäßig geringen Querschnitts der Strömungsdurchlässe des Kolbens. Gegen Ende des Expansionshubes erreicht eine Übergangsöffnung in der Kolbenstange,

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die mit der Kammer, deren Volumen verkleinert wurde, in Verbindung steht, die Zylinderwandöffnung, die zu dem Druckbehälter führt. Der Druck in dem Behälter ist niedriger als der Stoßdruck in der Arbeitskammer. Sobald die übergangsöffnung mit der öffnung in der Zylinderwand fluchtet, tmbt der hohe Stoßdruck in der Nebenschlußöffnung Fluid in den Behälter und verschiebt den federbelasteten Behälterverschluß.

Weil Fluid in den Behälter statt in die Kammer getrieben wird, deren Volumen sich vergrößert hat, stimmt das in den Arbeitskammern verbliebene Gesamtvolumen nicht mehr mit dem Gesamtvolumen des Raumes der Arbeitskammern überein. Dadurch entsteht ein Unterdruckraum in der Kammer, deren Rauminhalt sich vergrößert hat. Dieser Unterdruckraum macht sich als toter Gang oder Spiel der Sitzrücklehne bemerkbar, d.h. die hydraulische Vorrichtung ist nicht in der Lage, eine Stellung definitiv einzuhalten, was dazu führt, daß die Sitzrücklehne innerhalb einer kleinen Spanne frei bewegbar ist.

Damit ist nicht nur die Sitzposition der Lehne schlampig eingestellt, sondern der Druckstoß des Hochdruckfluids in den Behälter verschiebt den federbelasteten Behälterverschluß und verursacht an diesem einen außerordentlich hohen Verschleiß.

Daraus ergab sich die Aufgabe, eine Einrichtung zu entwickeln, die den mit hohem Druck und hoher Geschwindigkeit einhergehenden Fluiddruckstoß in den Behälter verhindert, ohne daß die normale, mit geringer Geschwindigkeit ablaufende Ausgleichsstromung in den Behälter hinein und aus ihm heraus behindert wird.

Die Erfindung löst das obenbeschriebene, seit langem an-

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stehende Problem, indem sie eine Vorrichtung zur Verhinderung von Druckstößen in hydraulischen Sperrvorrichtungen angibt. Bei den Ausführungsformen der hydraulischen Sperrvorrichtungen, mit denen die vorliegende Erfindung arbeiten soll, fließt die Ausgleichsströmung aus dem Behälter und in einen Übergangskanal oder einen Durchlaß durch eine Zylinderwand, der mit einer Öffnung an der konkaven Innenfläche einer zylindrischen Kammer endet, die ihrerseits mit der unter hohem Druck stehenden Arbeitskammer verbunden ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das druckstoßverhindernde Ventil ein einheitlich rohrförmiger Gegenstand aus elastischem Material, der sich innerhalb der zylindrischen Kammer, von der Öffnung aus gesehen radial einwärts gelegen befindet. Der Außendurchmesser des druckstoßverhindernden Ventils ist wenig kleiner als der Innendurchmesser der zylindrischen Kammer. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das rohrförmige druckstoßverhindernde Ventil abgestützt auf einem Plansch, der um das eine Ende des Ventils herumführt, so daß das druckstoßverhindernde Ventil koaxial zu der zylindrischen Kammer gehalten wird.

Die Wände des druckstoßverhindernden Ventils sind so steif, daß sie von lansam fließenden Fluidströmen praktisch nicht beeinflußt werden, aber bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten, durch die obenbeschriebenen, die mit hohem Druck auftretenden Druckstöße gekennzeichnet sind,, wird das druckstoßverhindernde Ventil gegen die die Öffnung umgebenden Teile der konkav geformten Wand gezogen, so daß es die Öffnung verschließt und verhindert, daß eine schnelle Strömung in die Öffnung eintreten und durch den Übergangskanal hindurch in den Behälter eindringen kann. Das erfindungsgemäße druckstoßverhindernde Ventil verhindert somit einen

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mit hoher Geschwindigkeit in den Behälter fließenden Strom, stört aber nicht merklich den mit niedriger Geschwindigkeit in den Behälter und aus ihm heraus fliessenden Ausgleichstrom, mit dem Änderungen des Fluidvolumens in den Arbeitskammern ausgeglichen werden.

Die neuartigen Merkmale, die die Erfindung hinsichtlich ihres Aufbaus wie ihrer Arbeitsweise charakterisieren, werden zusammen mit weiteren Besonderheiten und Vorteilen der Erfindung besser verständlich durch die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und anhand der das Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnungen. Die Zeichnungen dienen aber lediglich einer Verdeutlichung und Beschreibung, und die Erfindung ist nicht auf die gezeichnete Form beschränkt.

Die Zeichnungen stellen dar:

Fig. 1 einen Teilquerschnitt durch eine hydraulische Sperrvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen druckstoßverhindernden Ventil in der hydraulischen Sperrvorrichtung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen druckstoßverhindernden Ventils.

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des druckstoß verhindernden Ventils 10 gemäß der Erfindung, eingebaut in eine übliche hydraulische Sperrvorrichtung. Hydraulische Sperrvorrichtungen dieser Art, jedoch ohne das erfindungsgemäße druckstoßverhindernde Ventil, sind seit einiger Zeit bekannt und sind in den obenerwähnten US-Patentschriften beschrieben; auf diese Patentschriften wird ausdrücklich verwiesen. Aus diesem Grunde wird auch die hydrauli-

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sche Sperrvorrichtung in ihren Einzelheiten hier nicht erläutert, vielmehr werden nur die zur Erfindung gehörigen Besonderheiten beschrieben.

Die hydraulische Sperrvorrichtung nach Fig. 1 weist, wie üblich, einen Außenzylinder 12 auf, in dem sich ein Kolben 14 axial verschieben läßt. Der Kolben 14 teilt den Raum in dem Außenzylinder 12 in zwei Arbeitskammern 16 bzw. 18 auf, die an ihren äußeren Enden durch Stopfbüchsen 20 bzw. 22 abgeschlossen sind. Die Arbeitskammern 16, 18 sind normalerweise vollständig xiit Hydrauliköl gefüllt, und eine Bewegung des Kolbens 14 wird durch einen Fluidstrom ermöglicht, der den Kolben auf dem Wege über die Durchlässe 24, 26, 28 durchsetzt. Die Durchlässe 24, 26, 28 verbinden in ihrem Zusammenwirken die Kammern 16, 18 miteinander, aber diese Verbindung kommt nur zustande, wenn die Kugel des Kugelventils 30 von ihrem Sitz abgehoben ist. Bei einer üblichen Ausfuhrungsform erfolgt das Abheben der Kugel dadurch, daß ein Benutzer die Steuerstange 32 in Fig. 1 nach rechts bewegt. Wenn eine Übersteuerung zustande kommt, wird die Kugel des Ventils 30 abgehoben, sobald ein in der Arbeitskammer 16 auftretender hoher Druck auf die in Fig. 1 linke Seite des Kugelventils 30 trifft.

Wie oben bereits erwähnt, beschäftigt sich die Erfindung mit den bei der Übersteuerung auftretenden Problemen. Wenn die Rückenlehne des Sitzes in übersteuernder Weise vorwärtsgedrückt wird, d.h. ohne daß die Steuerstange 32 betätigt wird, wird der Kolben 14 in Fig. 1 nach links bewegt und sucht das Volumen der Arbeitskammer 16 zu verkleinern und dasjenige der Arbeitskammer 18 zu vergrößern. Die Bewegung des Kolbens 14 wird dadurch erleichtert, daß eine Strömung von Hydrauliköl durch die Durchlässe 24, 26, 28 in die Arbeitskammer 18 stattfindet. Da diese Durchlässe

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verhältnismäßig eng sind, und angesichts der Zähflüssigkeit des Hydrauliköls, wird in der Arbeitskammer 16 ein Druckstoß hervorgerufen, wenn die Rückenlehne vorwärtsgeschoben wird, vor allem, wenn die Bewegung ziemlich schnell erfolgt. Der Druckstoß in der Arbeitskammer 16 wäre an und für sich nicht besonders schädlich, und Schwierigkeiten entstehen nur wegen der Art und Weise, in der der Druckstoß die in der hydraulischen Sperrvorrichtung enthaltene Mechanik beeinflußt, mit deren Hilfe das Gesamtvolumen an Hydrauliköl in den Arbeitskammern 16, 18 durch Zuführen oder Wegführen von Hydrauliköl kompensiert wird, um Volumenänderungen auszugleichen, die auf Tempe- *■ ratüränderungen und Leckverluste zurückzuführen sind.

Das Fluidausgleichssystem der hydraulischen Sperrvorrichtung umfaßt den Behälter 34, der druckbeaufschlagt wird durch einen federbelasteten Kolben 36, durch die Gleitdichtung 38, durch den Übergangskanal 40, der sich mit dem Auslaß 44 zu der zylindrischen Kammer 42 öffnet, und durch den Durchlaß 24. Dieses System ist in den obenerwähnten Patentschriften beschrieben und soll hier nicht ausführlicher erläutert werden. Das Fluidausgleichssystem wird nur betätigt, wenn der Kolben 14 ganz nach links (in Fig. 1) geführt ist. In dieser Position steht der Übergangskanal 40 der Gleitdichtung gegenüber und wird dadurch mit dem Druckbehälter 34 verbunden. Dann kann Fluid aus dem Behälter 34 als Volumenergänzung in die Arbeitskammern durch den Übergangskanal 40 in die zylindrische Kammer und von dort durch den Durchlaß 24 sowie die Durchlässe 26, 28 in die Arbeitskammern 16, 18 fließen. Wenn der Kolben sich in seiner linken Endlage befindet, kann außerdem überschußfluid aus den Arbeitskammern 16, 18 in den Behälter 34 zurückgedrückt werden, etwa zur Entlastung bei Wärmeausdehnung.

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In den folgenden drei Absätzen werden im einzelnen die Probleme beschrieben, die mit der vorliegenden Erfindung gelöst werden. Zunächst muß man sich das druckstoßverhindernde Ventil 10 aus der Fig. 1 wegdenken, damit die Probleme, die durch seinen Einbau gelöst werden, beschrieben werden können.

Wurde die Rückenlehne schnell in ihre vordere Extremlage gebracht, wodurch ein Druckstoß in der Arbeitskammer entstand, wenn der Kolben sich dem linken Ende seines Hubes näherte, so wurde der in der Arbeitskammer 16 auftretende hohe Druck durch die zylindrische Kammer 42 und den Übergangskanal 40 übertragen, so daß Fluid zum stoßartigen Rückströmen in den Behälter 34 gezwungen wurde. Dieser Fluidstoß in den Behälter hinein verringerte das Gesamtvolumen in den Arbeitskammern 16, 18 und führte vor allem zur Bildung eines Hohlraums in der Arbeitskammer 18. Wenn der Kolben 14 in seiner linken Endlage verblieb, ergab sich ein Druckausgleich zwischen dem Behälter und der Arbeitskammer 16, aber der Gleichgewichtsdruck war nicht hoch genug, um das Kugelventil 30 zu öffnen, damit die Arbeitskammer 18 aus dem Behälter 34 nachgefüllt werden konnte, und daher, verblieb der Hohlraum in der Arbeitskammer 18, und deswegen konnte der Kolben ungehindert nach rechts laufen, was sich nachfolgend als "Spiel" oder "toter Gang" bei der Einstellung der Rückenlehne bemerkbar machte. Es zeigt sich aber, daß, wenn die Steuerstange 32 betätigt wurde, wenn oder nachdem die Rückenlehne vorgeschoben wurde, der Hohlraum in der Arbeitskammer 18 durch den normalen Ausgleichsstrom aus dem Behälter 34 beseitigt wurde. Ziemlich oft hat die Flugzeugbesatzung die Steuerstange 32 nicht betätigt, weil das nicht bequem war.

Das Problem bestand also darin, zu verhindern, daß der Druckstoß aus der zylindrischen Kammer 42 durch die Off-

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nung 44 in den Übergangskanal 40 und damit in den Behälter 34 gelangt, ohne die normale Arbeitsweise des Fluidausgleichssystems der Sperrvorrichtung zu stören, in der ein bei niedrigem Druck ablaufender Ausgleichsstrom von Fluid in die Kammer 42 und aus ihr heraus zu der öffnung 44 ein normaler und notwendiger Vorgang ist.

Dem Erfinder war es bekannt, daß es bereits druckstoßverhindernde Ventile gibt, aber diese Ventile stellten umfangreiche und kompliziert aufgebaute Elemente dar, die aus vielen Teilen zusammengesetzt waren und zur Verwendung in Industrierohrleitungen bestimmt waren. Derartige Einrichtungen wurden das hundertfache Volumein des erfindungsgemäßen druckstoßverhindernden Ventils haben, das von einem Innendurchmesser der zylindrischen Kammer 42 von beispielsweise 4,3 mm (0,168 ") ausgehen muß, und hätten daher keinerlei Bedeutung für die Lösung der vorliegenden Probleme. Außerdem erschien es erforderlich, das druckstoßverhindernde Ventil in der zylindrischen Kammer 42 des hydraulischen Sperrventils anzuordnen, durch das in axialer Richtung die Steuerstange 32 führte. Dieser verfügbare Raum von ungewöhnlicher Form sowie die Forderung, bei dem druckstoßverhindernden Ventil mit möglichst wenigen Teilen auszukommen, vergrößerte die bestehenden Schwierigkeiten. Es war in keiner Weise klar, daß sich ein einfaches drucfcstoßverhinderndes Ventil würde entwickeln lassen, das in den Raum zwischen der Steuerstange 32 und der hohlen Wand der zylindrischen Kammer 42 passen würde.

Schließlich zeigte es sich, daß das in Fig. 2 perspektivisch gezeichnete druckstoßverhindernde Ventil 10 in der hydraulischen Sperrvorrichtung nach Fig. 1 die angegebenen Schwierigkeiten beseitigen könnte. Wie die Zeichnungen erkennen lassen, stellt das druckstoßverhinderiide Ventil 10 ein einheitliches Bauteil dar, das aus einem federnd

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wirkenden Elastomer gespritzt ist, beispielsweise aus Buna-Kautschuk N, das demnach sowohl einfach im Aufbau ist als auch billig gefertigt werden kann.

Bei der bevorzugten Ausführungsform des in den Fig. 1 und 2 wiedergegebenen druckstoßverhindernden Ventils zeigt dieses Ventil 10 ein dichtend abschließendes Rohr 50 von Zylinderform, dessen Außenaurchmesser etwas kleiner ist als der Innendurchmesser der zylindrischen Kammer 42. Das druckstoßverhindernde Ventil IO wird mit Hilfe von an den Enden des Abdichtungsrohres 50 angebrachten Flanschen 52, koaxial zu der zylindrischen Kammer 42 gehalten. Die Flanschen 52, 54 springen in radialer Richtung aus der zylindrischen Außenseite des Abdichtungsrohres 50 bis an die Innenwand 46 der zylindrischen Kammer 42 vor. Der Flansch 52 weist eine Nut 56 auf, die in axialer Richtung von einem Ende des Flansches 52 zum anderen verläuft. Durch einen Endflansch 58 wird verhindert, daß sich das druckstoßverhindernde Ventil in axialer Richtung nach links (in Fig. 1) verschiebt.

Wie erwähnt, ist bei der bevorzugten Ausführungsform das gesamte druckstoßverhindernde Ventil 10 als einheitliches Organ aus einem Elastomer hergestellt. Bei anderen Ausführungsformen kann das druckstoßverhindernde Ventil 10 derart zusammengesetzt sein, daß die Flanschen 52, 54 den Charakter von Bunden haben, die an den Enden des Abdichtungsrohres 50 befestigt sind; bei dieser abgeänderten Ausführungsform bestehen die Bunde aus einem anderen Werkstoff als das Abdichtungsrohr, beispielsweise können sie aus Metall ausgeführt sein.

Die Arbeitsweise des Fluidausgleichssystems der hydraulischen Sperrvorrichtung wird durch den in Fig. 1 gezeichneten Einbau des druckstoßverhindernden Ventils in die hy-

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draulische Sperrvorrichtung nicht beeinflußt. Zur Veranschaulichung sei angenommen, daß die Ausgleichsströmung sich außerhalb des Behälters befindet, um Hydrauliköl zu ersetzen, das dem System durch Leckverluste verlorengegangen ist; natürlich würde die Fließrichtung umgekehrt werden, wenn in den Kammern ein Fluidüberschuß vorlage, der in den Behälter zurückzufordern wäre. Fluidverlust aus den Arbeitskammern führt zu einer Druckabnahme in derjenigen Kammer, aus der das Fluid entwichen ist, und daher ruft der in dem Behälter 34 herrschende höhere Druck die Fluidströmung aus dem Behälter in die Kammer hervor, in der der fluidverlust eingetreten ist. Es sei daran erinnert, daß die Ausgleichsströmung nur fließen kann, wenn der Kolben vollständig nach links (in Fig. 1) geführt ist, so daß der Übergangskanal 40 durch die Gleitdichtung 38 hindurch in Verbindung mit dem Behälter 34 gebracht ist. Das Fluid fließt somit der Reihe nach aus dem Behälter 34 durch die Gleitdichtung 38, in und durch den Übergangskanal 40 durch die Ausmündung 44 in der Wand 46 der zylindrischen Kammer und in den Zwischenraum 60 zwischen der Außenseite des Abdichtungsrohres 50 und der Wand 46 der zylindrischen Kammer 42. Von dort aus fließt das Fluid axial durch die Nut 56, um das linke Ende des Ventils und in den Raum 62 zwischen der Betätigungsstange 32 und der Innenwand des Abdichtungsrohres 50. Der Raum 62 führt in den Durchlaß 24, der sich seinerseits zu dem Durchlaß 26 und der Arbeitskammer 16 öffnet und, wenn das Kugelventil 30 geöffnet ist, in den Durchlaß 28 der Arbeitskammer 18. Diese Ausgleichsströmung läuft mit verhältnismäßig geringen Geschwindigkeiten ab, weil die Fluidmenge verhältnismäßig klein und daher auch der Druckunterschied klein ist.

Aus der theoretischen Hydrodynamik ist es bekannt, daß die Strömung eines Fluids Über eine Fläche den Druck beeinflußt,

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der von dem Fluid auf die Fläche ausgeübt wird, und daß die Stärke dieser Wirkung im allgemeinen mit der Geschwindigkeit zunimmt. Aus diesem Grunde ist der Druck auf den Abschnitt der Außenwand des Abdichtungsrohres 50, der der Ausmündung 44 gegenüberliegt, niedriger als der Druck in dem Durchlaß 62, weil die Geschwindigkeit in dem Durchlaß 62 niedriger ist. Daher wird auch bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten auf das Abdichtungsrohr eine Kraft ausgeübt, die es gegen die Ausmündung 44 drückt. Wegen der verhältnismäßig niedrigen Geschwindigkeit der Ausgleichsströmung ist die Kraft außerordentlich gering, und daher wird das Abdichtungsrohr 50 dabei nicht ausreichend stark gegen die hohle Wand 46 gezogen, um den Abstand zwischen der zylindrischen Außenwand des Abdichtungsrohres 50 und den Abschnitten der Wand 46, die die Ausmündung 44 umgeben, wesentlich zu verkleinern. Somit wird die Ausgleichsströmung durch den Einbau des druckstoßverhindernden Ventils 10 in die hydraulische Sperrvorrichtung nicht merklich beeinträchtigt. Jedoch ändert sich der Ablauf, wenn die Rückenlehne die hydraulische Vorrichtung übersteuernd schnell vorwärtsgeschoben wird.

In diesem Falle entsteht in der Arbeitskammer 16 ein hoher Fluiddruck, und dieser Druck wird mit Schallgeschwindigkeit durch den Durchlaß 26, die Durchlässe 24 und 62 in die zylindrische Kammer 42, durch die Nut 56 und in den Raum 60 übertragen, wodurch das Fluid in dem Raum 60 stoßartig in die Öffnung 44 und durch den Übergangskanal 40 in den Behälter 34 übertragen. Der hohe Druck verursacht eine Fluidströmung hoher Geschwindigkeit, vor allem in dem die öffnung 44 umgebenden Raum 60. Dementsprechend wird eine viel höhere Kraft als im Falle der Ausgleichsströmung erzeugt und das Abdichtungsrohr 50 gegen die öffnung 44 gedrückt. Das Abdichtungsrohr 50 ist so flexibel, daß seine zylindrische Außenseite bei der hohen

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Strömungsgeschwindigkeit gegen die Abschnitte der Hohlwand 46 gezogen wird, die die Öffnung 44, umgeben, wodurch diese üffnung fast unmittelbar verschlossen wird und eine weitere Strömung in die Öffnung unterbunden wird.

Der Fachmann erkennt, daß es das Hauptproblem ist, das Abdichtungsrohr weder zu flexibel noch zu steif auszuführen. Bei der bevorzugten und günstigsten Ausführungsform hat die zylindrische Kammer 42 einen Innendurchmesser von 4,3 mm (0,163 ") und der Außendurchmesser des Abdichtungs'-rohres 50 beträgt 3,8 mm (0,150 "); die Länge des Abdichtungsrohres zwischen den Flanschen 52, 54 beträgt 7,9 mm (0,312 "). Bei dieser günstigsten Ausführung stellt das druckstoßverhindernde Ventil ein einheitliches Organ aus Buna-N-Kautschuk dar.

Das druckstoßverhindernde Ventil gemäß der Erfindung löst ein seit langem in der Technik bestehendes Problem auf einmalig einfache und wirkungsvolle Weise.

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BAD ORIGINAL

Claims

Dr. Ing.ELiebau LIEBAU & LIEBAU Dipl. Ing. G. Liebau

Patentanwalt (1935-1975) Patentanwalt

Birkenstrasse 39 ■ D-8900 Augsburg 22

Patentanwälte Liebau & Liebau · Birkenstrasse 39 ■ D-8900 Augsburg 22 Telefon (0821) 96096 · cables: elpatent augsburg

Ihr Zeichen: _ _ - - — , .

your/votre rat. ir 1X1.3 4/B

P.L. Porter Company uneerzeichen:

our/notre ref.

De SotcJAvenue

Woodland Hills, California 91364/USA Datum: 25.8.1980

date

Patentansprüche

Il Druckstoßverhinderndes Ventil, das ein Fluid langsam in eine öffnung hinein und aus der öffnung heraus strömen läßt, die in eine durch eine Wand begrenzte Kammer mündet, und das einen mit hoher Geschwindigkeit aus der Kammer in die öffnung eintretenden Fluidstrom verhindert, gekennzeichnet durch folgende Merkmale in Kombination:

in der Kammer (42) eine Abdichtungsexnrichtung (50), die der Öffnung (44) gegenübersteht und parallel zu den die öffnung umgebenden Wänden (46) verläuft,

Abstandshalter (52, 54), um die genannte Abdichtungseinrichtung (50) in Abstand von der Wand (46) zu halten, solange kein Fluid strömt, so daß ein Raum entsteht, durch den das Fluid strömen kann, wenn es zwischen der öffnung und der Kammer (42) zirkuliert, wodurch ein solcher Fluidstrom die genannte Abdichtungseinrichtung (50) gegen die die öffnung umgebenden Abschnitte der Wand (46) mit einer Kraft drückt, die in Beziehung zu der Strömungsgeschwindigkeit steht,

wobei die genannte Abdichtungsexnrichtung (50) aus elastischem Werkstoff besteht und so steif ist, daß sie bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten nicht ausreichend weit gegen die Wand (46) gezogen wird, um den Raura zwischen der Abdichtungsexnrichtung (50) und der Wand (46) wesentlich zu verkleinern, und an-

Bankverbindung: Postscheckamt München, Konto 86510-809, BLZ 70010080 · Deutsche Bank AG Augsburg, Konto 0834192, BLZ 720700 01

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dererseits so biegsam ist, daß sie bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten gegen die die öffnung (44) umgebenden Abschnitte der Wand (46) gezogen wird und dadurch die öffnung verschließt und damit verhindert, daß ein schnell fließender Fluidstrom aus der Kammer (42) in die öffnung (44) gelangt.
2. Druckstoßverhinderndes Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtungseinrichtung (50) und der Abstandshalter (52, 54) Bestandteile eines einheitlichen Organs sind.
3. Druckstoßverhinderndes Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein einheitliches Organ aus einem Elastomermaterial ist.
4. Druckstoßverhinderndes Ventil, das ein Fluid langsam in eine öffnung hinein und aus der öffnung heraus strömen läßt, die in eine zylindrische Kammer mündet, wobei die Öffnung sich an der gewölbten Wand befindet, die die zylindrische Kammer begrenzt, und das einen mit hoher Geschwindigkeit aus der zylindrischen Kammer in die öffnung eintretenden Fluidstrom verhindert, gekennzeichnet durch folgende Merkmale in Kombination: in der zylindrischen Kammer (42) eine Abdichtungseinrichtung (50), die der Öffnung (44) gegenübersteht und eine zylindrische Fläche (46) aufweist, die koaxial zu den Abschnitten der gewölbten Wand (42) , die die öffnung (44) umgibt, verläuft, aber von der Wand (46) Abstand in Richtung radial einwärts hat,
Abstandshalter (52, 54), um die zylindrische Fläche der

genannten Abdichtungseinrichtung (50) in Abstand von der gewölbten Wand (46) zu halten, solange kein Fluid strömt, so daß ein Raum (42) entsteht, durch den das Fluid strömen kann, wenn es zwischen der Öffnung (44) und der zylindrischen Kammer (42) zirkuliert, wodurch ein solcher Fluidstrom die zylindrische Fläche der genannten Abdichtungseinrichtung (50) gegen die die Öffnung (44) umgebenden Abschnitte der gewölbten Wand (46) mit einer Kraft drückt, die in Beziehung zu der Strömungsgeschwindigkeit steht, wobei die genannte Abdichtungseinrichtung (50) aus elastischem Werkstoff besteht und so steif ist, daß sie bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeit ten nicht ausreichend weit gegen die gewölbte Wand (46) gezogen wird, um den Raum zwischen der genannten Abdichtungseinrichtung (50) und den die Öffnung (44) umgebenden Abschnitten der gewölbten Wand (46) wesentlich zu verkleinern, und andererseits so biegsam ist, daß die zylindrische Fläche der genannten Abdichtungseinrichtung (50) bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten gegen die die Öffnung (4φ umgebenden Abschnitte der gewölbten Wand (46) gezogen wird und dadurch die Öffnung (44) verschließt und damit verhindert, daß ein schnell fließender Fluidstrom aus der zylindrischen Kammer (42) in die Öffnung (44) gelangt.
5. Druckstoßverhinderndes Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (10) ein einheitliches Organ darstellt und daß der Abstandshalter als Flansch (52) ausgebildet ist, der die genannte Äbdichtungseinrichtung umgibt und eine solche radiale Erstreckung besitzt, daß er von der zylindrischen Außenseite der genannten Abdichtungseinrichtung (50) bis an die gewölbte Wand (46) der zylindrischen Kammer (42) reicht.

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6. Druckstoßverhinderndas Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem genannten Flansch (52) eine Nut (56) ausgebildet ist, die in dessen äußerer Zylinderfläche in axialer Richtung über die gesamte Flanschlänge reicht.
7. Druckstoßverhinderndes Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Flansch (52) an dem einen Ende der Zylinderfläche der genannten Abdichtungseinrichtung (50) befindet.
8. Druckstoßverhinderndes Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Abstandshalter einen rohrförmigen Bund (52) aufweist, der die Zylinderfläche der genannten Abdichtungseinrichtung (50) umgibt und in radialer Richtung so stark ist, daß er von der zylindrischen Oberfläche der genannten Abdichtungseinrichtung in radialer Richtung bis zu der gewölbten Wand (46) der zylindrischen Fläche reicht.
Druckstoßverhinderndes Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte rohrförmige Bund (52) außerdem Abschnitte aufweist, die eine Nut (56) bilden, die sich in axialer Richtung von dem einen bis zum anderen Ende des genannten rohrförmigen Bundes (52) in dessen äußerer zylindrischer Fläche erstreckt.
10. Druckstoßverhinderndes Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Bund (52) sich an dem einen Ende der zylindrischen Oberfläche der genannten

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Abdichtungseinrichtung (50) befindet.
11. Druckstoßverhinderndes Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es als einheitliches Organ aus einem Elastomer-Material hergestellt ist.
12. Druckstoßverhinderndes Ventil, das ein Fluid langsam in eine Öffnung hinein und aus der Öffnung heraus strömen läßt, die in eine zylindrische Kammer mündet, wobei die Öffnung sich an der gewölbten Wand befindet, die die zylindrische Kammer begrenzt, und das einen mit hoher Geschwindigkeit aus der zylindrischen Kammer in die Öffnung eintretenden Fluidstrom verhindert, gekennzeichnet durch folgende Merkmale in Kombination:

in der zylindrischen Kammer ein Abdichtungsrohr, das der Öffnung gegenübersteht und eine zylindrische Außenfläche aufweist, die koaxial zu den Abschnitten der gewölbten Wand, die die Öffnung umgibt, verläuft, aber von der Wand Abstand in Richtung radial einwärts hat, Abstandshalter, um die zylindrische Außenfläche des genannten Abdichtungsrohres in Abstand von der gewölbten Wand zu halten, solange kein Fluid strömt, so daß ein Raum entsteht, durch den das Fluid strömen kann, wenn es zwischen der Öffnung und der zylindrischen Kammer zirkuliert, wodurch ein solcher Fluidstrom die zylindrische Außenfläche des genannten Abdichtungsrohres gegen die die Öffnung umgebenden Abschnitte der gewölbten Wand mit einer Kraft drückt, die in Beziehung zu der Strömungsgeschwindigkeit steht,

wobei das genannte Abdichtungsrohr aus elastischem Werkstoff besteht und so steif ist, daß es bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten nicht ausreichend weit gegen die gewölbte Wand gezogen wird, um den Raum zwischen der ge-

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nannten zylindrischen Außenwand und den die Öffnung umgebenden Abschnitten der gewölbten Wand wesentlich zu verkleinern, und andererseits so biegsam ist, daß die zylindrische Außenfläche des genannten Abdichtungsrohres bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten gegen die die Öffnung umgebenden Abschnitte der gewölbten Wand gezogen wird und dadurch die Öffnung verschließt und damit verhindert, daß ein schnell fließender Fluidstrom aus der zylindrischen Kammer in die Öffnung gelangt.
13. Druckstoßverhindemdes Ventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein einheitliches Organ darstellt und daß der Abstandshalter als Plansch ausgebildet ist, der das genannte Abdichtungsrohr umgibt und eine solche radiale Erstreckung besitzt, daß er von der zylindrischen Außenseite des genannten Abdichtungsrohres bis an die gewölbte Wand der zylindrischen Kammer reicht.
14. Druckstoßverhindemdes Ventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß an dem genannten Flansch eine Nut ausgebildet ist, die in dessen äußerer Zylinderfläche in axialer Richtung über die gesamte Flanschlänge reicht.
15. Druckstoßverhindemdes Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Flansch an dem einen Ende der Zylinderfläche des genannten Abdichtungsrohres befindet.
16. Druckstoßverhindemdes Ventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Abstandshalter einen rohrförmigen Bund aufweist, der das genannte Abdichtungs-

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rohr umgibt und in radialer Richtung so stark ist, daß er von der zylindrischen Außenfläche des genannten Abdichtungsrohres in radialer Richtung bis zu der gewölbten Wand der zylindrischen Fläche reicht.
17. Druckstoßverhinderndes Ventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte rohrförmige Bund Abschnitte aufweist, die eine Nut bilden, die sich in axialen Richtung von dem einen bis zum anderen Ende des genannten rohrförmigen Bundes in dessen äusserer zylindrischer Fläche erstreckt.
18. Druckstoßverhinderndes Ventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Bund sich an dem einen Ende des Abdichtungsrohres befindet.
19. Druckstoßverhinderndes Ventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte rohrförmige Bund außerdem Abschnitte aufweist, die eine Nut bilden, die sich in axialer Richtung von dem einen bis zum anderen Ende des genannten rohrförmigen Bundes in dessen zylindrischer Fläche erstreckt.
20. Hydraulische Sperrvorrichtung, bei der Änderungen des Gesamtvolumens des Fluids in den Arbeitskammern durch einen langsam zwischen einem unter Druck stehenden Behälter und den Arbeitskammern fließenden Kompensationsstrom ausgeglichen werden, wobei der Kompensationsstrom durch eine öffnung fließt, die zu einer Kammer hin mündet, die durch eine Wand definiert wird und mit den Ar-

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beitskairanern in Verbindung steht, und wobei gefordert wird, daß plötzliche, mit hohem Druck verbundene Druckstöße in den Arbeitskammern kein Fluid aus den Arbeitskammern in den Fluidbehälter drücken können, dabei aber den verhältnismäßig langsam verlaufenden Kompensationsstrom nicht behindern, gekennzeichnet durch folgende ■ Merkmale der Kombination:

in der Kammer eine Abdichtungseinrichtung, die der Öffnung gegenübersteht und parallel zu den die Öffnungen umgebenden

- Wänden verläuft,

Abstandshalter, um die genannte Abdichtungseinrichtung in Abstand von der Wand zu halten, solange kein Fluid strömt, so daß ein Raum entsteht, durch den das Fluid strömen kann, wenn es zwischen der Öffnung und der Kammer zirkuliert, wodurch ein solcher Fluidstrom die genannte Abdichtungseinrichtung gegen die die Öffnung umgebenden Ab— schnitte der Wand mit einer Kraft drückt, die in Beziehung zu der Strömungsgeschwindigkeit steht,

wobei die genannte Abdichtungseinrichtung aus elastischem Werkstoff besteht und so steif ist, daß sie bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten nicht ausreichend weit gegen

"/■ die Wand gezogen wird, um den Raum zwischen der Abdichtungs-

; ■ einrichtung und der Wand wesentlich zu verkleinern, und

andererseits so biegsam ist, daß sie bei hohen Strömungs-

Ii- geschwindigkeiten gegen die die Öffnung umgebenden Ab

schnitte der Wand gezogen wird und dadurch die Öffnung verschließt und damit verhindert, daß ein schnell fliessender Fluidstrom aus der Kammer in die Öffnung gelangt.
21. Hydraulische Sperrvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtungseinrichtung und der Abstandshalter Bestandteile eines einheitlichen Organs sind.

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22. Hydraulische Sperrvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte druckstoßverhindernde Ventil ein einheitliches Organ aus einem Elastomermaterial ist.

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