DE102021134271A1

DE102021134271A1 - Oil damper and centrifugal test bench with one

Info

Publication number: DE102021134271A1
Application number: DE102021134271.6A
Authority: DE
Inventors: Volker Binsack; Helge Graefenstein
Original assignee: Schenck RoTec GmbH
Current assignee: Schenck RoTec GmbH
Priority date: 2021-12-22
Filing date: 2021-12-22
Publication date: 2023-06-22
Also published as: GB202410267D0; WO2023116979A1; GB2629293A

Abstract

Bei einem Öldämpfer (1) ist eine einer ölgefüllte, als Hohlkammer gestaltete Innenölkammer (2) vorgesehen, mit einer mit der Innenölkammer (2) über zumindest einen Durchgang (3) verbundenen und ebenfalls Öl umfassenden Außenölkammer (5), mit einer zumindest den einen Durchgänge (3) und die Innenölkammer (2) durchragenden, in ihrer Längsrichtung beweglichen und mit einem zu dämpfenden Gegenstand (16) verbindbaren Kolbenstange (7) und mit einem an der Kolbenstange (7) festgelegtem Kolben (11), der die Innenölkammer (2) in zwei Innenölkammerteile (12) mit zumindest einem in diesen angeordnetem Durchgang (3) teilt. Die Innenölkammerteile (12) sind über zumindest ein Öldurchlassmittel (13) fluidisch miteinander verbunden. In dem zumindest einem Durchgang (3) ist ein nicht gegenüber der Innenölkammer (2) abgedichtetes Wellenführungselement (14) angeordnet, so dass Öl aus der Innenölkammer (2) in die Außenölkammer (5) strömen kann .An oil damper (1) has an oil-filled inner oil chamber (2) designed as a hollow chamber, with an outer oil chamber (5) connected to the inner oil chamber (2) via at least one passage (3) and also containing oil, with at least one Piston rod (7) which protrudes through passages (3) and the inner oil chamber (2), is movable in its longitudinal direction and can be connected to an object (16) to be damped and has a piston (11) which is fixed to the piston rod (7) and which penetrates the inner oil chamber (2nd ) divides into two inner oil chamber parts (12) with at least one passage (3) arranged in them. The inner oil chamber parts (12) are fluidically connected to one another via at least one oil passage means (13). A shaft guide element (14) that is not sealed off from the inner oil chamber (2) is arranged in the at least one passage (3), so that oil can flow from the inner oil chamber (2) into the outer oil chamber (5).

Description

Die Erfindung betrifft eine als Öldämpfer gestaltete Dämpfungseinheit, der eine Innenölkammer und eine mit dieser fluidisch verbundenen Außenölkammer umfasst, wobei die Innenölkammer von einer mit einem Kolben verbundenen Kolbenstange in zwei Innenölkammerteile geteilt wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Schleuderprüfstand mit einem solchen Öldämpfer.The invention relates to a damping unit designed as an oil damper, which comprises an inner oil chamber and an outer oil chamber fluidically connected thereto, the inner oil chamber being divided into two inner oil chamber parts by a piston rod connected to a piston. Furthermore, the invention relates to a centrifugal test bench with such an oil damper.

Um zum Beispiel Belastungen zu messen, die auf einen rotierenden Körper wirken, können Schleuderprüfstände herangezogen werden, in denen der Körper, wie beispielsweise ein Rotor in seinem Betriebsdrehzahlbereich und auch darüber betrieben wird. Zusätzlich kann der Rotor beispielsweise zyklischen Drehzahländerungen oder Temperaturschwankungen ausgesetzt werden. Der Rotor kann hierbei, z. B. über seinen Wellenzapfen, an einer dünnen, elastischen Welle hängend befestigt und beschleunigt werden. Der Rotor rotiert dann um seine Massenträgheitsachse anstatt um seine geometrische Achse, sodass sich der Rotor quasi unwuchtkräftefrei bewegt. Da in der Regel die elastischen Eigenfrequenzen der Welle durchlaufen werden und hierbei große Auslenkungen auftreten können, werden zur Einschränkung der Wellenauslenkung oftmals Dämpfer eingesetzt, sodass die Stabilität der Schleuderwelle beibehalten werden kann.For example, in order to measure loads that act on a rotating body, centrifugal test benches can be used in which the body, such as a rotor, is operated in its operating speed range and also above it. In addition, the rotor can be exposed to cyclic speed changes or temperature fluctuations, for example. The rotor can here, z. B. hanging on its shaft journal, attached to a thin, elastic shaft and accelerated. The rotor then rotates around its mass axis of inertia instead of around its geometric axis, so that the rotor moves with virtually no imbalance forces. Since the elastic natural frequencies of the shaft are usually passed through and large deflections can occur here, dampers are often used to limit the deflection of the shaft so that the stability of the centrifugal shaft can be maintained.

Bekannte Dämpfungseinheiten sind Öldämpfer. Diese bestehen aus einem ölgefüllten Zylinderrohr, das an beiden Enden durch Endstücke verschlossen ist. Durch eines der Endstücke führt eine Kolbenstange hindurch, die im Inneren des Zylinderrohrs mit einem Kolben verbunden ist, der abgedichtet an der Innenwand des Zylinderrohrs gleitet. Durch den Kolben kann ein Kanal hindurchführen, der als Drosselstelle wirkt um die Geschwindigkeit, mit der der Kolben verstellt wird, zu bremsen.Known damping units are oil dampers. These consist of an oil-filled cylinder tube that is closed at both ends by end pieces. A piston rod passes through one of the end pieces and is connected inside the cylinder tube to a piston which slides in a sealed manner on the inner wall of the cylinder tube. A channel can lead through the piston, which acts as a throttle point in order to slow down the speed at which the piston is adjusted.

Öldämpfer sind beispielsweise aus DE 37 26 031 C2 bekannt. Hierbei weist der Dämpfer ein Gehäuse mit einem zylindrischen Hohlraum auf, der an einem Ende offen ist und einen zylindrischen Zwischenrotor beherbergt. In dem zylindrischen Zwischenrotor ist wiederum ein weiterer zylindrischer Rotor angeordnet, der aus der offenen Seite des Gehäuses herausgeführt wird. Zwischen den Rotoren liegt ein Ringraum vor, der am geschlossenen Ende des Gehäuses abgeschlossen ist, wobei der hohlzylindrische Rotor in den Ringraum hineinsteht und sowohl an der Innen- als auch an der Außenseite einen Scherspalt und ein Richtgesperre in einem Ringsspalt zwischen Zwischenrotor und Gehäuse ausgebildet sind.For example, oil dampers are off DE 37 26 031 C2 known. Here, the damper has a housing with a cylindrical cavity open at one end and housing a cylindrical intermediate rotor. A further cylindrical rotor, which is led out of the open side of the housing, is in turn arranged in the cylindrical intermediate rotor. There is an annular space between the rotors, which is closed off at the closed end of the housing, with the hollow-cylindrical rotor protruding into the annular space and a shearing gap and a directional ratchet being formed both on the inside and on the outside in an annular gap between the intermediate rotor and the housing .

EP 2 562 440 B1 offenbart ein Dämpfersystem mit einer Magnetkopplung. Die Magnetkopplung umfasst zwei Magnete, um radiale Gegenkräfte in radial entgegengesetzten Punkten um den Rotor herum auszuüben, sodass keine resultierende Kraft auf den Rotor ausgeübt wird, wenn der Rotor in dem Dämpfersystem zentriert ist. EP 2 562 440 B1 discloses a damper system with a magnetic coupling. The magnetic coupling includes two magnets to apply radial opposing forces at radially opposite points around the rotor so that no net force is applied to the rotor when the rotor is centered in the damper system.

DE 10 2005 055 558 A1 beschreibt einen einstellbaren Öldämpfer, der zwei koaxial ineinander steckende Rohre aufweist, die beide endseitig durch zwei Verschlussglieder verschlossen sind. Durch eines der Verschlussglieder führt die Kolbenstange hindurch, während das andere Verschlussglied eine Drosseleinrichtung enthält, über die der Strömungswiderstand regulierbar ist, den das Dämpferöl beim Verschieben des Kolbens überwinden muss. DE 10 2005 055 558 A1 describes an adjustable oil damper which has two tubes which are inserted coaxially into one another and which are both closed at the ends by two closing elements. The piston rod passes through one of the closure members, while the other closure member contains a throttle device via which the flow resistance that the damper oil has to overcome when the piston is displaced can be regulated.

Problematisch bei den bekannten Öldämpfern ist, dass die Ölkammern aufgrund des starken Wechseldrucks, der durch die Bewegung des Kolbens entsteht, gegen Leckage abgedichtet sein müssen. Eine ausreichende Dichtigkeit ist aber nur mit einem flexiblen Dichtelement erreichbar, welches sowohl mit der Kolbenstange als auch mit dem Gehäuse des Öldämpfers verbunden ist. Um ein Aufwölben des Dichtelements durch den hohen Druck zu vermeiden, müsste das Dichtelement wiederum ausreichend steif ausgelegt sein. Dies führt jedoch zu einer hohen Federsteifigkeit, die bei vielen Öldämpfern nicht erwünscht ist.The problem with the known oil dampers is that the oil chambers have to be sealed against leakage due to the strong alternating pressure that arises as a result of the movement of the piston. Adequate tightness can only be achieved with a flexible sealing element, which is connected both to the piston rod and to the housing of the oil damper. In order to prevent the sealing element from bulging as a result of the high pressure, the sealing element would in turn have to be designed to be sufficiently stiff. However, this leads to high spring stiffness, which is not desirable for many oil dampers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Öldämpfer bereit zu stellen, der trotz Abdichtung eine geringe Federsteifigkeit mit sich bringt.The object of the invention is to provide an oil damper which, despite being sealed, has a low spring stiffness.

Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.The object is solved by the features of claim 1. Preferred configurations are described in the dependent claims.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Öldämpfer bereitgestellt wird, mit einer ölgefüllten, als Hohlkammer gestalteten Innenölkammer, einer mit der Innenölkammer über zumindest einen Durchgang verbundenen und ebenfalls Öl umfassenden Außenölkammer, mit einer den Durchgang und die Innenölkammer durchragenden, in ihrer Längsrichtung beweglichen und mit einem zu dämpfenden Gegenstand verbindbaren Kolbenstange und mit einem an der Kolbenstange festgelegtem Kolben, der die Innenölkammer in zwei Innenölkammerteile teilt, wobei zumindest in einem der Innenölkammerteile ein Durchgang angeordnet ist, wobei die Innenölkammerteile über zumindest ein Öldurchlassmittel fluidisch miteinander verbunden sind, und mit zumindest einem in dem Durchgang angeordneten nicht gegenüber der Innenölkammer abgedichteten Wellenführungselement, so dass Öl aus der Innenölkammer in die Außenölkammer strömen kann.The object is achieved according to the invention in that an oil damper is provided, with an oil-filled inner oil chamber designed as a hollow chamber, an outer oil chamber connected to the inner oil chamber via at least one passage and also containing oil, with a passage and the inner oil chamber that protrudes and is movable in its longitudinal direction and with a piston rod that can be connected to an object to be damped and with a piston that is fixed to the piston rod and divides the inner oil chamber into two inner oil chamber parts, wherein a passage is arranged in at least one of the inner oil chamber parts, wherein the inner oil chamber parts are fluidically connected to one another via at least one oil passage means, and with at least one arranged in the passage not sealed against the inner oil chamber wave guide element, so that oil can flow from the inner oil chamber into the outer oil chamber.

In einer bevorzugten Ausgestaltung wird ein Öldämpfer bereitgestellt, mit einer ölgefüllten, als Hohlkammer gestalteten Innenölkammer, einer mit der Innenölkammer über zwei Durchgänge verbundenen und ebenfalls Öl umfassenden Außenölkammer, mit einer die Durchgänge und die Innenölkammer durchragenden, in ihrer Längsrichtung beweglichen und mit einem zu dämpfenden Gegenstand verbindbaren Kolbenstange und mit einem an der Kolbenstange festgelegtem Kolben, der die Innenölkammer in zwei Innenölkammerteile mit je einem in diesen angeordnetem Durchgang teilt, wobei die Innenölkammerteile über zumindest ein Öldurchlassmittel fluidisch miteinander verbunden sind, und mit in den Durchgängen angeordneten nicht gegenüber der Innenölkammer abgedichteten Wellenführungselementen, so dass Öl aus der Innenölkammer in die Außenölkammer strömen kann.In a preferred embodiment, an oil damper is provided, with an oil-filled inner oil chamber designed as a hollow chamber, an outer oil chamber connected to the inner oil chamber via two passages and also containing oil, with an oil chamber that protrudes through the passages and the inner oil chamber, is movable in its longitudinal direction, and has a to be damped Piston rod that can be connected to the object and with a piston that is fixed to the piston rod and divides the inner oil chamber into two inner oil chamber parts, each with a passage arranged in them, the inner oil chamber parts being fluidically connected to one another via at least one oil passage means, and with passages arranged in the passages that are not sealed off from the inner oil chamber Wave guide elements so that oil can flow from the inner oil chamber into the outer oil chamber.

Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Schleuderprüfstand mit einer als Öldämpfer gestalteten Dämpfereinheit. Die Vorteile und Ausgestaltungen des Öldämpfers sind analog auf den Schleuderprüfstand anzuwenden. Der Öldämpfer kann fest im Schleuderprüfstand installiert sein und mit der Schleuderwelle des Schleuderprüfstands verbindbar sein. Mithilfe dem erfindungsgemäßen Öldämpfer kann eine effiziente Dämpfung einer Anregungsbewegung der Schleuderwelle gedämpft und somit die Stabilität der Schleuderwelle sichergestellt werden.Furthermore, the invention relates to a centrifugal test stand with a damper unit designed as an oil damper. The advantages and configurations of the oil damper can be applied analogously to the centrifugal test bench. The oil damper can be permanently installed in the centrifugal test bench and can be connected to the centrifugal shaft of the centrifugal test bench. With the aid of the oil damper according to the invention, an excitation movement of the centrifugal shaft can be damped efficiently and the stability of the centrifugal shaft can thus be ensured.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung wird eine Leckage des Wellenführungselements toleriert, das heißt, die gewünschte Dämpfungswirkung wird trotz Leckage erreicht und auf komplizierte und aufwendig gestaltete Dichtungen kann verzichtet werden. Zumal hierdurch ein leichtgängiges Verschieben des Kolbens ermöglicht werden kann. Das aus der Innenölkammer austretende Öl strömt über zumindest ein Wellenführungselement, vorzugsweise über beide Wellenführungselemente in die Außenölkammer. Da die Außenölkammer mit zumindest einem Durchgang fluidisch verbunden ist, findet in dieser vorzugsweise ein Druckausgleich statt. Folglich stellt sich in der Außenölkammer ein nahezu konstanter Öldruck ein, welcher annähernd dem Atmosphärendruck entspricht.Due to the design according to the invention, leakage of the wave guide element is tolerated, that is to say the desired damping effect is achieved in spite of the leakage, and complicated and costly seals can be dispensed with. Especially since this allows the piston to be moved easily. The oil emerging from the inner oil chamber flows into the outer oil chamber via at least one wave guide element, preferably via both wave guide elements. Since the outer oil chamber is fluidically connected to at least one passage, a pressure equalization preferably takes place in this passage. As a result, an almost constant oil pressure is established in the outer oil chamber, which approximately corresponds to atmospheric pressure.

In einer Ausgestaltung besitzt die Innenölkammer eine zylindrische Form und ist aus Metall gefertigt. Der Kolben kann vorzugsweise ebenfalls eine zylindrische Form aufweisen und insbesondere als Scheibe gestaltet sein.In one embodiment, the inner oil chamber has a cylindrical shape and is made of metal. The piston can preferably also have a cylindrical shape and in particular be designed as a disk.

Das Öldurchlassmittel, das beide Innenölkammerteile fluidisch miteinander verbindet, kann vorteilhafterweise als Spalt zwischen Kolben, insbesondere dessen Mantelfläche und Innenwand der Innenölkammer, insbesondere der Innenfläche der Hohlkammerwand ausgebildet sein. Der Spalt kann sich je nach Gestaltung des Kolbens und dessen Lage in der Innenölkammer nur bereichsweise über den Umfang des Kolbens erstrecken oder diesen vollumfänglich umgeben.The oil passage means that fluidly connects the two inner oil chamber parts to one another can advantageously be designed as a gap between the piston, in particular its lateral surface, and the inner wall of the inner oil chamber, in particular the inner surface of the hollow chamber wall. Depending on the design of the piston and its position in the inner oil chamber, the gap can extend only in certain areas over the circumference of the piston or can completely surround it.

In einer weiteren Ausgestaltung kann das Öldurchlassmittel als Drossel oder Drosselklappe ausgebildet sein, die vorzugsweise im Kolben oder zwischen Kolben und Innenfläche der Hohlkammerwand integriert vorliegt. Die Drossel könnte auch außerhalb des Zylinders angeordnet sein, wobei zwei Anschlüsse in den Innenölkammerammern eingebracht vorliegen und in der Verbindung dieser beiden die Drossel integriert ist. Diesbezüglich können auch mehrere Drosseln vorgesehen sein, durch die sich das Öl zwischen den Innenölkammern hin und her bewegen kann. Weiterhin kann vorgesehen sein, das Öldurchlassmittel als Durchbruch oder mehrere Durchbrüche im Kolben zu gestalten, durch das oder durch die ein Druckausgleich zwischen den Innenölkammerteilen möglich ist.In a further embodiment, the oil passage means can be designed as a throttle or throttle flap, which is preferably integrated in the piston or between the piston and the inner surface of the hollow chamber wall. The throttle could also be arranged outside the cylinder, with two connections being introduced into the inner oil chamber chambers and the throttle being integrated in the connection of these two. In this regard, several throttles can also be provided, through which the oil can move back and forth between the inner oil chambers. Provision can furthermore be made for the oil passage means to be in the form of an opening or several openings in the piston, through which a pressure equalization between the inner oil chamber parts is possible.

Die beschriebenen Wellenführungselemente oder das beschriebene Wellenführungselement werden im Folgenden analog verwendet, um Ausgestaltungen und Funktion zu erläutern, so dass Singular und Plural austauschbar sind und für beide Gestaltungen herangezogen werden können. Das Wellenführungselement ist undicht gestaltet und gestattet einen Ölaustritt aus der Innenölkammer in die Außenölkammer. Die Wellenführungselemente dienen dem Führen der Welle, das heißt insbesondere der Kolbenstange und sind insbesondere in den Durchgängen zwischen Innenölkammer und Außenölkammer angeordnet. In einer Ausgestaltung kann jedoch auch bevorzugt sein, dass lediglich ein Wellenführungselement in einem Durchgang vorgesehen ist, sofern ein einfachwirkender Kolben bzw. Kolbenstange bevorzugt ist. Ein Vorteil der undichten Wellenführungselemente ist, dass auf Dichtungselemente verzichtet werden kann und somit Federrückstellkräfte vermeidbar sind. Öl kann zwischen der Kolbenstange und den Führungselementen insbesondere beidseitig austreten und in die umliegende Außenölkammer fließen, welche vorteilhafterweise ebenfalls mit Öl befüllt ist. The wave guide elements described or the wave guide element described are used analogously below to explain configurations and function, so that singular and plural are interchangeable and can be used for both configurations. The shaft guide element is leakproof and allows oil to escape from the inner oil chamber into the outer oil chamber. The shaft guide elements serve to guide the shaft, that is to say in particular the piston rod, and are arranged in particular in the passages between the inner oil chamber and the outer oil chamber. In one embodiment, however, it can also be preferred that only one shaft guide element is provided in a passage if a single-acting piston or piston rod is preferred. An advantage of the leaky shaft guide elements is that sealing elements can be dispensed with and spring restoring forces can thus be avoided. Oil can escape between the piston rod and the guide elements, in particular on both sides, and flow into the surrounding outer oil chamber, which is advantageously also filled with oil.

Die Wellenführungselemente sind vorzugsweise derart gestaltet, dass der von ihnen verursachte Strömungswiderstand höher ist als der Strömungswiderstand zwischen den Innenölkammerteilen im dynamischen Betrieb. Hierdurch kann sich in der Innenölkammer ein für eine effiziente Dämpfung notwendige Druck aufbauen.The wave guide elements are preferably designed in such a way that the flow resistance they cause is higher than the flow resistance between the inner oil chamber parts in dynamic operation. This allows the pressure required for efficient damping to build up in the inner oil chamber.

Die undichten Wellenführungselemente können insbesondere als Linearlager ausgestaltet sein. Hier sind insbesondere Linearkugellager oder -gleitlager bevorzugt, die eine ausreichende axiale Beweglichkeit der Kolbenstange gestatten, wobei eine Leckage toleriert ist.The leaky shaft guide elements can be designed in particular as linear bearings. Linear ball bearings or plain bearings are particularly preferred here, which allow sufficient axial mobility of the piston rod, with leakage being tolerated.

Die Innenölkammer ist vorzugsweise entlang ihrer Mittenachse von den beiden zum Beispiel als Bohrungen gestalteten Durchgängen durchbrochen, die vorteilhafterweise in jeweils einer Kammer der Außenölkammer münden. Diesbezüglich ist es bevorzugt, dass die beiden Kammern diametral angeordnet sind und fluidisch über eine Leitung, beispielsweise eine Rohrverbindung miteinander verbunden sind.The inner oil chamber is preferably pierced along its central axis by the two passages designed, for example, as bores, which advantageously each open into a chamber of the outer oil chamber. In this regard, it is preferred that the two chambers are arranged diametrically and are fluidly connected to one another via a line, for example a pipe connection.

Die Kolbenstange kann beispielsweise mit einer Welle verbindbar sein. Die Kolbenstange ragt mit einem Ende aus dem Ende des Öldämpfers heraus und kann mit einer Welle verbindbar sein. Um einen Austritt von Öl aus der Außenölkammer zu verhindern, weist die Außenölkammer eine abgedichtete Wellendurchführung zur Durchführung der Kolbenstange auf. Dies kann beispielsweise durch ein flexibles Dichtelement, wie zum Beispiel einem Dichtbalg erreicht werden.The piston rod can be connectable to a shaft, for example. One end of the piston rod protrudes from the end of the oil damper and can be connectable to a shaft. In order to prevent oil from escaping from the outer oil chamber, the outer oil chamber has a sealed shaft bushing for the piston rod to pass through. This can be achieved, for example, by a flexible sealing element, such as a sealing bellows.

Um Öl aus der Außenölkammer in die Innenölkammer zurückzuführen, können die Außenölkammer und die Innenölkammer über ein Rückschlagventil miteinander verbunden sein, so dass Öl aus der Außenölkammer in die Innenölkammer strömen kann. Durch die Bewegung des Kolbens kann in der Innenölkammer, insbesondere in einer der beiden Innenölkammerteilen ein Unterdruck erzeugt werden, durch den Öl über das Rückschlagventil zurück in die Innenölkammer gesaugt wird.In order to return oil from the outer oil chamber to the inner oil chamber, the outer oil chamber and the inner oil chamber can be connected to each other via a check valve, so that oil can flow from the outer oil chamber to the inner oil chamber. Due to the movement of the piston, a negative pressure can be generated in the inner oil chamber, in particular in one of the two parts of the inner oil chamber, through which the oil is sucked back into the inner oil chamber via the check valve.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels der Erfindung näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigen

1 eine schematische Darstellung einer Ausgestaltung eines Öldämpfers und
2 eine schematische Darstellung eines Schleuderprüfstands mit einer Dämpfungseinheit.

The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment of the invention, which is illustrated in the drawing. Show it

1 a schematic representation of an embodiment of an oil damper and
2 a schematic representation of a spin test bench with a damping unit.

In 1 ist eine Ausgestaltung eines Öldämpfers schematisch dargestellt, wogegen 2 einen Schleuderprüfstand mit einer Dämpfungseinheit schematisch andeutet. Der Öldämpfer 1 umfasst eine Innenölkammer 2, die beispielsweise durch eine zylindrische Hohlkammer gebildet sein kann. Die Hohlkammer kann beispielsweise mehrteilig gestaltet sein, wobei die Teile miteinander verschraubbar und entsprechend abgedichtet sind. Die Innenölkammer 2 weist zwei diametral angeordnete Durchgänge 3 auf, die beispielsweise als Bohrungen in der Wand der Innenölkammer 2 ausgebildet sein können und vorzugsweise entlang der Mittenachse der Innenölkammer 2 angeordnet sind. Die Durchgänge 3 münden jeweils in einer Kammer 4 oder einem Raum einer Außenölkammer 5, die der Innenölkammer 2 vor- bzw. nachgeschaltet sind. Die beiden Kammern 4 der Außenölkammer 5 sind über eine Leitung 6 oder durch eine Hohlbohrung durch die Hohlkammerwand fluidisch miteinander verbunden.In 1 an embodiment of an oil damper is shown schematically, whereas 2 schematically indicates a centrifugal test stand with a damping unit. The oil damper 1 includes an inner oil chamber 2, which can be formed, for example, by a cylindrical hollow chamber. The hollow chamber can, for example, be designed in several parts, with the parts being able to be screwed together and sealed accordingly. The inner oil chamber 2 has two passages 3 arranged diametrically, which can be formed, for example, as bores in the wall of the inner oil chamber 2 and are preferably arranged along the central axis of the inner oil chamber 2 . The passages 3 each open into a chamber 4 or a space of an outer oil chamber 5 which is upstream or downstream of the inner oil chamber 2 . The two chambers 4 of the outer oil chamber 5 are fluidically connected to one another via a line 6 or through a hollow bore through the wall of the hollow chamber.

Die Durchgänge 3 sowie die Innenölkammer 2 werden von einer Kolbenstange 7 durchragt. Die Kolbenstange 7 weist ein erstes sich in den Öldämpfer 1 erstreckendes Ende 8 und ein zweites aus diesem herausragende Ende 9 auf. Das erste Ende 8 der Kolbenstange 7 ist beabstandet zur Innenwand der Außenölkammer 5 angeordnet und das zweite Ende 9 der Kolbenstange 7 kann zum Beispiel mit einer Schleuderwelle eines Schleuderprüfstand verbunden werden. Die Außenwand 10 der Außenölkammer 5, durch die das zweite Ende 9 der Kolbenstange 7 ragt, kann als Dichtelement ausgestaltet sein. Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, dass lediglich ein Teil der Wand 10 als Dichtelement auszugestalten oder eine Bohrung in der Wand 10 mit einer Wellenführung vorzusehen, die gegenüber der Außenölkammer abgedichtet ist.A piston rod 7 extends through the passages 3 and the inner oil chamber 2 . The piston rod 7 has a first end 8 extending into the oil damper 1 and a second end 9 protruding therefrom. The first end 8 of the piston rod 7 is arranged at a distance from the inner wall of the outer oil chamber 5 and the second end 9 of the piston rod 7 can be connected, for example, to a centrifugal shaft of a centrifugal test stand. The outer wall 10 of the outer oil chamber 5, through which the second end 9 of the piston rod 7 protrudes, can be designed as a sealing element. However, it can also be advantageous to design only part of the wall 10 as a sealing element or to provide a bore in the wall 10 with a wave guide that is sealed off from the outer oil chamber.

Die Kolbenstange 7 ist mit einem Kolben 11 verbunden, der sich radial von der Kolbenstange 7 in die Innenölkammer 2 erstreckt, wobei die Kolbenstange 7 insbesondere beidseitig wirkend, das heißt doppelwirkend gestaltet ist. Der Kolben 11 kann einteilig oder mehrteilig konstruiert und beispielsweise mittels Befestigungsmittel an der Kolbenstange 7 befestigt sein. Der Kolben 11 kann eine zylindrische Form aufweisen oder als Scheibenkolben oder Tauchkolben gestaltet sein, wobei bei dieser Ausgestaltung die Kolbenstange 7 kürzer ist und vorzugsweise nicht in einer Kammer 4 der Außenölkammer 5 mündet.The piston rod 7 is connected to a piston 11, which extends radially from the piston rod 7 into the inner oil chamber 2, with the piston rod 7 acting in particular on both sides, ie being designed to be double-acting. The piston 11 can be constructed in one piece or in several pieces and can be attached to the piston rod 7 by means of fastening means, for example. The piston 11 can have a cylindrical shape or be designed as a disk piston or plunger piston, with the piston rod 7 being shorter in this configuration and preferably not opening into a chamber 4 of the outer oil chamber 5 .

Der Kolben 11 teilt die Innenölkammer 2 in zwei Innenölkammerteile 12 mit je einem in diesen angeordnetem Durchgang 3, wobei die Innenölkammerteile 12 über zumindest ein Öldurchlassmittel 13 fluidisch miteinander verbunden sind. Die Größe der Innenölkammerteile 12 variiert in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens 11 in der Innenölkammer 2. Das Öldurchlassmittel 13 kann beispielsweise als Spalt zwischen Umfangsfläche des Kolbens 11 und der von dieser radial beabstandeten Innenfläche der Innenölkammer 2 vorgesehen sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Öldurchlassmittel 13 als nicht dargestellte Drossel gestaltet ist, über die ein fluidischer Austausch zwischen den Innenölkammerteilen 12 erfolgen kann. Des Weiteren können in dem Kolben 11 Löcher oder Durchbrüche vorliegen, die ebenfalls einen fluidischen Austausch zwischen den Innenölkammerteilen 12 ermöglichen, jedoch in den Figuren nicht dargestellt sind. Bei dieser Ausgestaltung könnte vorzugsweise ein O-Ring als Dichtmittel in einer Nut auf der Umfangsfläche des Kolbens 11 vorliegen.The piston 11 divides the inner oil chamber 2 into two inner oil chamber parts 12 each with a passage 3 arranged in them, the inner oil chamber parts 12 being fluidically connected to one another via at least one oil passage means 13 . The size of the inner oil chamber parts 12 varies depending on the position of the piston 11 in the inner oil chamber 2. The oil passage means 13 can be provided, for example, as a gap between the peripheral surface of the piston 11 and the inner surface of the inner oil chamber 2 radially spaced from it. However, it can also be provided that the oil passage means 13 is designed as a throttle, not shown, via which a fluidic exchange between the inner oil chamber parts 12 can take place. Furthermore, 11 holes or openings in the piston lie, which also allow a fluidic exchange between the inner oil chamber parts 12, but are not shown in the figures. In this configuration, an O-ring could preferably be present as a sealing means in a groove on the peripheral surface of the piston 11 .

In den Durchgängen 3 zwischen Innenölkammer 2 und Außenölkammer 5 liegen Wellenführungselemente 14 vor. Je nach Ausgestaltung der Kolbenstange 7 sind in den Durchgängen 3 ein oder zwei Wellenführungselemente 14 vorgesehen. Je nach Gestaltung des Kolbens 11 kann auch nur ein Durchgang 3 zwischen Innenölkammer 2 und Außenölkammer 5 und somit nur ein Wellenführungselement 14 vorgesehen sein. Die Wellenführungselemente 14 können als Linearführung, insbesondere als Linearlager gestaltet sein. Die Wellenführungselemente 14, bzw. Wellenführungen erlauben eine lineare Bewegung der Kolbenstange 7 entlang ihre Längsachse, die wiederum eine Bewegung des Kolbens 11 in der Innenölkammer 2 bewirkt, die eine Vergrößerung bzw. Verkleinerung des Volumens der Innenölkammerteile 12 nach sich zieht. Die Wellenführungselemente 14 sind insbesondere undicht gestaltet, das heißt, auf Dichtelemente wird bewusst verzichtet und eine Leckage toleriert, sodass sich Öl aus der Innenölkammer 2 in die Außenölkammer 5 bewegen kann.Wave guide elements 14 are present in the passages 3 between the inner oil chamber 2 and the outer oil chamber 5 . Depending on the configuration of the piston rod 7 , one or two shaft guide elements 14 are provided in the passages 3 . Depending on the design of the piston 11, only one passage 3 between the inner oil chamber 2 and the outer oil chamber 5 and thus only one wave guide element 14 can also be provided. The shaft guide elements 14 can be designed as a linear guide, in particular as a linear bearing. The wave guide elements 14 or wave guides allow a linear movement of the piston rod 7 along its longitudinal axis, which in turn causes a movement of the piston 11 in the inner oil chamber 2, which results in an increase or decrease in the volume of the inner oil chamber parts 12. In particular, the shaft guide elements 14 are designed to be leak-tight, that is to say that sealing elements are deliberately dispensed with and leakage is tolerated, so that oil can move from the inner oil chamber 2 into the outer oil chamber 5 .

Wie gut in 2 zu erkennen, kann der Öldämpfer 1 als Bestandteil eines Schleuderprüfstands 15 vorgesehen und in diesem fest installiert sein. Der Öldämpfer 1 kann aber auch in jeder beliebigen Anwendung eingesetzt werden, wenn lineare Bewegungen mit einer hohen Frequenz bedämpft werden sollen. Der Öldämpfer 1, genauer die Kolbenstange 7 ist mit einer flexiblen Schleuderwelle 16 des Schleuderprüfstands 15 verbindbar, die wiederum einen zu testenden Rotor 17 trägt. Der Rotor 17 wird über seine Betriebsdrehzahl hinaus beschleunigt. Durch Drehung des Rotors 17 wird eine zu dämpfende, Anregungsbewegung auf die Schleuderwelle 16 ausgeübt. Die Anregungsbewegung wird über die Kolbenstange 7 in den Dämpfer 1 eingeleitet, was in 2 schematisch illustriert ist. Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, wenn zwei, orthogonal zueinander stehende Öldämpfer genutzt werden. Durch die Bewegung der Kolbenstange 7 bewegt sich der mit ihr verbundene Kolben 11 und pumpt das in der Innenölkammer 2 vorliegende Öl zum Beispiel durch den als Öldurchlassmittel 13 gestalteten Spalt zwischen den beiden Innenölkammerteilen 12 hin und her. Aufgrund der im Spalt dissipierten Energie bildet sich zwischen den Innenölkammerteilen 12 eine Druckdifferenz, welche auf den Kolben 11 als eine gewünschte Dämpfungskraft wirkt und die eingeleitete Anregungsbewegung dämpft.how good in 2 to recognize, the oil damper 1 can be provided as part of a centrifugal test stand 15 and permanently installed in it. However, the oil damper 1 can also be used in any application if linear movements are to be damped with a high frequency. The oil damper 1, more precisely the piston rod 7, can be connected to a flexible centrifugal shaft 16 of the centrifugal test bench 15, which in turn carries a rotor 17 to be tested. The rotor 17 is accelerated beyond its operating speed. By rotating the rotor 17, an excitation movement to be damped is exerted on the centrifugal shaft 16. The excitation movement is introduced into the damper 1 via the piston rod 7, which 2 is illustrated schematically. However, it can also be advantageous if two oil dampers that are orthogonal to one another are used. The movement of the piston rod 7 moves the piston 11 connected to it and pumps the oil present in the inner oil chamber 2 back and forth, for example through the gap between the two inner oil chamber parts 12 designed as oil passage means 13 . Due to the energy dissipated in the gap, a pressure difference forms between the inner oil chamber parts 12, which acts on the piston 11 as a desired damping force and dampens the excitation movement that has been introduced.

Um eine geringe Federsteifigkeit trotz hoher Dämpfungskraft zu erreichen, ist die Innenölkammer 2 mit der Außenölkammer 5 über die undichten Wellenführungselemente 14 verbunden. Hierdurch kann Öl über die Wellenführungselemente 14 in die Außenölkammer 5 gelangen, welche ebenfalls mit Öl befüllt ist. Da die Außenölkammer 5 mit beiden Durchgängen 3 über die Wellenführungselemente 14 verbunden ist, findet in der Außenölkammer 5 zwischen beiden Austrittsstellen, das heißt den Durchgängen 3 ein Druckausgleich statt. Hierdurch stellt sich in der Außenölkammer 5 ein nahezu konstanter Öldruck ein, welche annähernd dem Atmosphärendruck entspricht. Es ist insbesondere vorgesehen, dass der durch die Wellenführungselemente 14 entstehende Strömungswiderstand deutlich höher ist, als der Strömungswiderstand, der durch das Öldurchlassmittel, insbesondere den Spalt verursacht wird, sodass sich ein Druck in der Innenölkammer 2 aufbauen kann und das gewünschte Dämpfungsverhalten des Öldämpfers nicht behindert wird.In order to achieve low spring stiffness despite a high damping force, the inner oil chamber 2 is connected to the outer oil chamber 5 via the leaky shaft guide elements 14 . As a result, oil can reach the outer oil chamber 5 via the shaft guide elements 14, which is also filled with oil. Since the outer oil chamber 5 is connected to both passages 3 via the shaft guide elements 14 , pressure equalization takes place in the outer oil chamber 5 between the two exit points, ie the passages 3 . As a result, an almost constant oil pressure, which approximately corresponds to atmospheric pressure, is established in the outer oil chamber 5 . In particular, it is provided that the flow resistance caused by the wave guide elements 14 is significantly higher than the flow resistance caused by the oil passage means, in particular the gap, so that pressure can build up in the inner oil chamber 2 and does not impede the desired damping behavior of the oil damper becomes.

Um Öl aus der Außenölkammer 5 in die Innenölkammer 2 zurückzuführen, kann ein Ventil, insbesondere ein Rückschlagventil 18 zwischen Außenölkammer 5 und Innenölkammer 2 vorgesehen sein. Das Rückschlagventil 18 kann beispielsweise federvorgespannt oder nichtfedervorgespannt gestaltet sein. Wenn in dem Innenölkammerteil 12, welches über das Rückschlagventil 18 mit der Außenölkammer 5 verbunden ist, durch die Bewegung des Kolbens 11 Unterdruck erzeugt wird, wird Öl aus der Außenölkammer 5 in die Innenölkammer 2 bewegt.In order to return oil from the outer oil chamber 5 to the inner oil chamber 2 , a valve, in particular a check valve 18 , can be provided between the outer oil chamber 5 and the inner oil chamber 2 . For example, the check valve 18 may be spring-biased or non-spring-biased. When negative pressure is generated in the inner oil chamber part 12, which is connected to the outer oil chamber 5 via the check valve 18, by the movement of the piston 11, oil is moved from the outer oil chamber 5 into the inner oil chamber 2.

Durch die bevorzugten Ausgestaltungen kann ein Öldämpfer bereitgestellt werden, der für hochfrequente Dauerschwingungen > 200 Hz und für Schwingungsamplituden von > 2mm geeignet ist, der eine Federsteifigkeit von < 0,1 N/mm und Dämpfungswerte von > 100 Ns/m aufweist und zudem öldicht ist.The preferred configurations make it possible to provide an oil damper which is suitable for high-frequency continuous vibrations >200 Hz and vibration amplitudes >2mm, which has a spring stiffness of <0.1 N/mm and damping values of >100 Ns/m and is also oil-tight .

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 3726031 C2 [0004]
EP 2562440 B1 [0005]
DE 102005055558 A1 [0006]

Claims

Oil damper (1) with an oil-filled inner oil chamber (2) designed as a hollow chamber, with an outer oil chamber (5) connected to the inner oil chamber (2) via at least one passage (3) and also containing oil, with a passage (3) and the inner oil chamber (2) protruding piston rod (7), movable in its longitudinal direction and connectable to an object (16) to be damped, and having a piston (11) fixed to the piston rod (7) and dividing the inner oil chamber (2) into two inner oil chamber parts (12) divided, wherein at least in one of the inner oil chamber parts (12) a passage (3) is arranged, wherein the inner oil chamber parts (12) are fluidically connected to one another via at least one oil passage means (13) and not opposite to at least one arranged in the passage (3). the inner oil chamber (2) sealed shaft guide element (14), so that oil can flow from the inner oil chamber (2) into the outer oil chamber (5).

Oil damper (1) after claim 1 with an oil-filled inner oil chamber (2) designed as a hollow chamber, an outer oil chamber (5) connected to the inner oil chamber (2) via two passages (3) and also containing oil, with a passage (3) and the inner oil chamber (2) extending through, piston rod (7) that is movable in its longitudinal direction and can be connected to an object (16) to be damped and with a piston (11) that is fixed to the piston rod (7) and divides the inner oil chamber (2) into two inner oil chamber parts (12), each with one arranged passage (3), wherein the inner oil chamber parts (12) are fluidically connected to one another via at least one oil passage means (13), and with wave guide elements (14) arranged in the passages (3) and not sealed with respect to the inner oil chamber (2), so that oil can flow from the inner oil chamber (2) into the outer oil chamber (5).

Oil damper (1) after claim 1 or 2 , characterized in that the oil passage means (13) is designed as a gap between the piston (11) and the inner wall of the inner oil chamber (2).

Oil damper (1) after claim 1 or 2 , characterized in that the oil passage means (13) is designed as a throttle.

Oil damper (1) after claim 1 or 2 , characterized in that the piston (11) comprises oil passage means (13) designed as openings.

Oil damper (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the wave guide element (14) or the wave guide elements (14) are designed in such a way that the flow resistance they cause is higher than that caused by the oil passage means (13).

Oil damper (1) according to one of the preceding Claims 5 or 6 , characterized in that the shaft guide element (14) or the shaft guide elements (14) are linear bearings.

Oil damper (1) according to one of the preceding claims 2 until 7 , characterized in that the outer oil chamber (5) comprises two fluidically connected and diametrically arranged chambers (4) into which one of the passages (3) opens.

Oil damper (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the outer oil chamber (5) has a sealed shaft passage for passage of the piston rod (7).

Oil damper (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the inner oil chamber (2) and the outer oil chamber (5) are connected via a check valve (18), so that oil flows from the outer oil chamber (5) into the inner oil chamber (2). can.

Spin test stand (15) with an oil damper (1) according to one or more of the preceding claims.