ДЕМПФИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
DAMPING DEVICE

Изобретение относится к машиностроению и может использоваться для демпфирования ударных нагрузок различного рода объектов, в частности, при аварийном сбросе стержней СУЗ ядерного реактора с газовым или жидкостным наполнением каналов сброса.
Известны гидравлические амортизаторы, предназначенные для гашения ударных нагрузок, это авторские свидетельства №1259067 от 1986 года, №1008688 от 1982 года, гаситель колебаний с вибропоглощающим дисперсным материалом, это патент России RU 2162 969 C1, кл. F16F 7/01, 15/00.
Наиболее близким по своей технической сущности является газомеханический амортизатор по патенту RU 2409778 С1, кл. F16F 7/01, 9/02, 9/30, содержащий корпус, размещенный в нем цилиндр, шток с поршнем и клапанный узел, а также клапан хода сжатия в нижнем конце.
Недостатками газомеханического амортизатора для целей полного демпфирования известных ударных нагрузок свободно падающего тела, жестко не связанного с демпфирующим устройством, в заданном (минимальном) диапазоне его перемещения при отсутствии возвратного перемещения под действием реактивных сил (отскока) являются:
- демпфирование посредством перемещении штока в полости, наполненной дисперсным поглощающим веществом (шарами малого диаметра), что возможно при наличии газовой полости, отделенной от шаров малого диаметра эластичным цилиндром, по наружной поверхности которого необходимо постоянно поддерживать высокое давление газа и обеспечивать герметичность газовой полости;
- усложнение конструкции, выражающееся в наличии газовой полости, эластичного цилиндра, необходимости постоянно поддерживать высокое давление газа и обеспечивать герметичность газовой полости;
- невозможность применения устройства в условиях повышенных температуры и давления.
Задача изобретения - упрощение конструкции путем исключения из нее:
- газовой полости,
- эластичного цилиндра,
- необходимости постоянно поддерживать высокое давление газа и обеспечивать герметичность газовой полости.
Технический результат - надежное поглощение демпфирующим устройством ударной нагрузки свободно падающего тела без его возвратного перемещения под действием реактивных сил, самостоятельный возврат демпфирующего устройства в исходное положение после снятия нагрузки.
Технический результат достигается за счет установки во внутренней полости корпуса демпфирующего устройства двух поршней (основного и дополнительного) с профилированными днищами, контактирующими с сыпучим поглощающим веществом, расположенным в пространстве кольцевой полости корпуса между поршнем и дополнительным поршнем, причем под дополнительным поршнем установлен упругий элемент, а на внутренней поверхности наружного цилиндра и на внешней поверхности внутреннего цилиндра имеются профилированные выступы.
Сущность изобретения поясняется чертежом: На Фиг.1 показано демпфирующее устройство, состоящее из поршня (1), дополнительного поршня (2), корпуса, включающего наружный цилиндр (3) и внутренний цилиндр (4) с профилированными выступами (В), упругого элемента (5).
Поршень (1) и дополнительный поршень (2) центрируются на свободной посадке на внешней поверхности внутреннего цилиндра (4). Наружный диаметр поршня (1) по свободной посадке центрируется на внутренней поверхности наружного цилиндра в верхней части кольцевой полости (А), а наружный диаметр поршня дополнительного (2) по свободной посадке центрируется на внутренней поверхности наружного цилиндра в нижней части кольцевой полости (Б). Кольцевая полость разделяется на верхнюю часть (А) и нижнюю часть (Б) посредством профилированных выступов (В) на внутренней поверхности наружного цилиндра и на внешней поверхности внутреннего цилиндра. В кольцевой полости между поршнем (1) и дополнительным поршнем (2) расположено сыпучее поглощающее вещество, а под дополнительный поршень (2) установлен упругий элемент (5), упирающийся в днище корпуса.
Демпфирующее устройство работает следующим образом. Свободно падающее тело с известным усилением F воздействует на поршень (1), который начинает плавно перемещаться в верхней части кольцевой полости (А). При этом элементы сыпучего поглощающего вещества, не связанные жестко между собой, начинают перемещаться относительно друг друга и все вместе вдоль кольцевых полостей А, Б, оказывая давление на дополнительный поршень (2), который под действием нагрузки, перемещаясь в нижней части кольцевой полости (Б), сжимает упругий элемент (5). По мере сжатия упругого элемента (5) и увеличения объема дисперсного поглощающего вещества в нижней части кольцевой полости (Б) увеличивается сила сопротивления продвижению дисперсного поглощающего вещества через сужение кольцевой полости, образованное профилированными выступами на внутренней поверхности наружного цилиндра и внешней поверхности внутреннего цилиндра (В), вплоть до полного останова свободно падающего тела. При этом характеристики элементов (1), (2), (5), форма и углы наклона профилированных выступов, объем и геометрические параметры элементов сыпучей поглощающей среды выбраны таким образом, что после останова свободно падающего тела при заданном перемещении поршня (1) величина реактивной силы упругого элемента (5) равна сумме нагрузок от поршня и дополнительного поршня, сыпучей поглощающей среды и веса падающего тела, а при последующем поднятии тела система приходит в изначальное состояние. Рассеяние энергии падающего тела происходит за счет соударения частиц сыпучей поглощающей среды, трения частиц поглощающей среды друг о друга, о стенки внутреннего и наружного цилиндров, деформации частиц сыпучей поглощающей стрелы и упругого элемента (5).