AT515937B1 - Hydraulikantrieb für einen Druckübersetzer - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hydraulikantrieb (1) für einen Druckübersetzer (2) einer Hochdruckeinrichtung, insbesondere für eine Anlage zum Wasserstrahlschneiden, bestehend im Wesentlichen aus einer Hydraulikpumpe (11), welche je Umdrehung ein konstantes Volumen an Arbeitsfluid (10) fördert, angetrieben von einem elektrischen Servoantrieb (12), wirkverbunden mit einer durch Messsignale regel- und/ oder schaltbaren elektrischen Versorgung. (15). Um einen Hydraulikantrieb (1) für einen Druckübersetzer (2) einer Fluid- Hochdruckeinrichtung zu schaffen, welcher geringe Druckschwankungen und Stöße im Hochdrucksystem verursacht und derart die Spitzen der Materialbelastungen verringert und höhere Sicherheit gewährleistet sowie die Anlagenkonzeption vereinfacht und wirtschaftliche Vorteile aufweist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Servoantrieb (12) für die Hochdruckpumpe (11) bidirektional, also als reversibler Motor gebildet und derart eine Beaufschlagung des Druckübersetzers (2) mit Arbeitsfluid (10) umsteuerbar ist, wobei eine Steuerung der Regelungs-und/oder die Schaltparameter der elektrischen Versorgung (15) des Servoantriebs (12) auf Signale von Messeinrichtungen (13,14,16) von Druck-und/oder Druckverlauf des Arbeitsfluids (10) und/oder Druck- und Druckverlauf des Hochdruckfluids und/oder von der Position des Plungerkolbens im Druckübersetzer (2) basiert und zumindest ein Leitmittel für das Arbeitsfluid (10) im System eines Wärmetauschers aufweist.

Description

Beschreibung
HYDRAULIKANTRIEB FÜR EINEN DRUCKÜBERSETZER
[0001] Die Erfindung betrifft einen Hydraulikantrieb für einen Druckübersetzer in einer Fluid-Hochdruckeinrichtung, insbesondere für eine Anlage zum Wasserstrahlschneiden, bestehend im Wesentlichen aus einer Hydraulikpumpe, welche je Umdrehung ein konstantes Volumen an Arbeitsfluid fördert, angetrieben von einem elektrischen Servoantrieb, wirkverbunden mit einer mittels Messsignalen regel- und/oder schaltbaren Stromversorgung.
[0002] Hydraulikantriebe für Druckübersetzer, die mit einem regelbaren Servoantrieb angetrieben werden, sind Stand der Technik.
[0003] In der AT 512 322 B1 ist beispielsweise ein Hydraulikantrieb offenbart, welcher eine Konstant-Förderstrom-Pumpe mit einem steuerbaren Servoantrieb, umfasst, durch welche Konstant-Förderstrom-Pumpe mittels eines Schaltblockes ein zwei Plungerkolben aufweisender Druckübersetzer mit Arbeitsfluid beaufschlagbar ist.
[0004] Eine Umschaltung einer Beaufschlagung der jeweiligen Arbeitskolbenflächen mit einem Arbeitsfluid, welches in der Regel mit einem Druck von etwa 300 bar von der Pumpe bereitgestellt wird, erfolgt, wie oben dargelegt, mittels eines Schaltblockes bzw. Umschaltblockes.
[0005] Ein Schaltblock zur abwechselnden Beaufschlagung der Arbeitskolbenflächen des Druckübersetzers stellt einerseits einen hohen bautechnischen Aufwand dar und kann andererseits insbesondere bei einer Umschaltung des unter Druck stehenden Arbeitsfluids Stöße in das hydraulische Hochdrucksystem einbringen, welche dadurch zusätzlich zur statischen Grundbelastung eine überlagerte mechanische Spitzenbeanspruchung der Teile bewirkt.
[0006] Es ist nun Aufgabe der Erfindung, einen Hydraulikantrieb für einen Druckübersetzer einer Fluid-Hochdruckeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher zu geringen Druckschwankungen im Hochdrucksystem führt, derart die Spitzen der Materialbelastungen verringert und höhere Sicherheit gewährleistet, sowie die Anlagenkonzeption vereinfacht und wirtschaftliche Vorteile aufweist.
[0007] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Servoantrieb bidirektional, also als reversibler Motor gebildet und derart eine Beaufschlagung des Druckübersetzers mit Arbeitsfluid umsteuerbar ist, wobei eine Steuerung der Regelungs- und/oder der Schaltparameter der elektrischen Versorgung des Servoantriebs auf Signale von Messeinrichtungen von Druck und/oder Druckverlauf des Arbeitsfluids und/oder Druck- und/oder Druckverlauf des Hochdruckfluids und/oder von der Position des Plungerkolbens im Druckübersetzer basiert und zumindest ein Leitmittel für das Arbeitsfluid im System einen Wärmetauscher aufweist.
[0008] Die mit der Erfindung erreichten Vorteile sind insbesondere dadurch gegeben, dass eine alternative Beaufschlagung der jeweiligen Arbeitskolbenfläche eines Druckübersetzers mit Arbeitsfluid direkt von einer Hydraulikpumpe mit Konstant-Volumenförderung je Umdrehung, bidirektional angetrieben von einem Servoantrieb, erfolgt.
[0009] Eine Umschaltung eines unter Druck stehenden Arbeitsfluids mittels eines Schaltblockes gemäß dem Stand der Technik, welche naturgemäß Schläge verursachen kann, wird somit umgangen und erfindungsgemäß jeweils ein schonender Druckaufbau im Arbeitsfluid beim Anlauf eines Servoantriebs im Millisekunden oder geringen Zeitspannen bewerkstelligt.
[0010] Als weiterer Vorteil wird die Einfachheit der mechanischen Konzeption, die hohe Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit derartiger Hochdruckeinrichtungen gesehen.
[0011] Eine erfindungsgemäß vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebes für einen Druckübersetzer wird erreicht, wenn im Bereich der Leitung des Arbeitsfluids zwischen Hydraulikpumpe und Druckübersetzer und/oder im Bereich einer Bereitstellung in einem Gefäß mindestens ein Wärmetauscher im Leitmittel und/oder im Gefäß zur Einstellung der Temperatur des Arbeitsfluids positioniert ist.
[0012] Derart können für einen schweren Betrieb eines Druckübersetzers gewünschte bzw. optimale Temperaturen des Arbeitsfluids eingeregelt werden.
Wenn gemäß der Erfindung die Leitmittel bzw. Leitungen zwischen Hydraulikpumpe und Druckübersetzer jeweils Mittel zur Einspeisung von Arbeitsfluid in das System des Hydraulikantriebes aufweisen, kann jeweils bei einer Rückführung von Arbeitsfluid vom Druckübersetzer zur Hydraulikpumpe in diesem ein gegenüber der Umgebung geringer Überdruck eingestellt werden. Dadurch sind jeweils für die Druckseite des Hydraulikantriebes bzw. der Pumpe optimale Ausgangsbedingungen einstellbar. Geringe Überdruckwerte von 0 bis etwa 5bar haben sich, gegebenenfalls zur Verhinderung einer Gasbildung, bewährt.
[0013] Beispiele der Erfindung, welche lediglich einen Ausführungsweg derselben darstellen sind in den Zeichnungen gezeigt und werden nachfolgend beschrieben.
[0014] Es zeigen [0015] Fig. 1 einen Hydraulikantrieb eines Druckübersetzers mit Mittel zur Einspeisung von
Arbeitsfluid in das System mit Wärmetauscher [0016] Fig. 2 einen Hydraulikantrieb für einen Druckübersetzer mit Wärmetauscher im
Bereich der Leitung des Arbeitsfluids [0017] Zur leichteren Zuordnung der Teile und Komponenten in den Darstellungen soll die nachfolgende Bezugszeichenliste dienen. 1 Hydraulikantrieb 10 Arbeitsfluid 11 Pumpe 12 elektrischer Servoantrieb 13 Niederdruck-Messwertgeber 14 Hochdruck-Messwertgeber 15 Elektrische Anspeisung und Steuerung 16 Plungerkolbenwegermittler 2 Druckübersetzer 21 Versorgungseinrichtung für Hochdruckfluid 3 Hochdruckleitung 31 Pulsationsdämpfer 32 Druckentlastungsventil 4 Einspeiseanlage von Arbeitsfluid 40 Antriebsmotor der Einspeisepumpe 41 Einspeisemittel mit Rückschlagventil 42 Einspeisemittel mit Rückschlagventil 5 Wärmetauscher in der Einspeiseanlage 51 Wärmetauscher im Bereitstellungsgefäß 52 Wärmetauscher im Leitmittel 53 Wärmetauscher im Leitmittel [0018] Fig. 1 zeigt eine Fluid-Hochdruckeinrichtung mit einem Hydraulikantrieb 1 für einen Druckübersetzer 2.
[0019] Eine Konstant-Förderstrom-Pumpe 11 ist von einem Servoantrieb 12 antreibbar. Eine gesteuerte Anspeisung 15 des Servomotors 12 regelt dessen Rotationsparameter und dessen Stillsetzung.
[0020] Unter Verwendung von Niederdruck-Messwertgeber 13 und/oder Hochdruck-Messwertgeber 14 und/oder Kolbenwegermittler 16 vom Druckübersetzer 2 wird der Motorbetrieb und derart die Förderung von Arbeitsfluid 10 der Pumpe 11 und somit eine Beaufschlagung der jeweiligen Arbeitskolbenfläche des Druckübersetzers 2 programmgesteuert.
[0021] Eine Einspeiseanlage 4 für Arbeitsfluid 10 weist beispielsweise eine Einspeisepumpe mit einem Antriebsmotor 40 auf, welche über Rückschlagventile 41, 42 mit den jeweiligen Leitmitteln zwischen der Hydraulikpumpe 11 und Druckübersetzer 2 verbunden ist.
[0022] Eine derartige Einspeiseanlage 4 weist erfindungsgemäß einen Wärmetauscher 5 auf, mittels welchen die Temperatur des Arbeitsfluids 10 im Bereitstellungsgefäß einregelbar ist.
[0023] Fig. 2 zeigt im Wesentlichen Teile eines Hydraulikantriebes 1 für einen Druckübersetzer 2 nach Fig. 1.
[0024] Allerdings ist für eine erfindungsgemäße Kühlung des Arbeitsfluids 10 eine unterschiedliche Ausführungsform dargestellt.
[0025] E in Wärmetauscher 51 für das Arbeitsfluid 10 kann im Bereich eines Bereitstellungsgefäßes angeordnet sein und/oder die Leitmittel von der Hydraulikpumpe 11 zum Druckübersetzer 2 weisen jeweils einen Wärmetauscher 52, 53 auf.
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