Hydraulische Presse Gegenstand der Erfindung ist eine hydraulische Presse mit in einem Zylinder verschiebbarem Druck kolben und einer nach diesem Zylinder führenden Dnickflüssigkeitszuleitung.
Bei bekannten hydraulischen Pressen dieser Art besitzt der Druckkolben auf seiner einen Seite eine Arbeitsfläche, die einen einzigen Druckraum teil weise begrenzt, der über Absperr- und Steuerorgane mit einer von einer Druckflüssigkeitsquelle, zum Beispiel einer Pumpe, kommenden Druckflüssig keitszuleitung in Verbindung steht.
Der Druckkolben einer solchen Presse hat im Betrieb sehr unterschiedliche Kräfte auf ein beweg liches Arbeitsorgan der Presse, zum Beispiel einen Pressbalken, zu übertragen. Es kann wirtschaftlich sein, die gleiche Presse bald für schwere, bald für leichte Arbeiten zu verwenden. Aber auch beim gleichen Arbeitshub sind meist nur geringe Kräfte zu übertragen, bis das bewegliche Arbeitsorgan auf ein Werkstück trifft und die zur Verformung des Werkstückes erforderlichen grossen Kräfte' aufge wendet werden müssen.
Druckflüssigkeitspumpen arbeiten meist nur in einem bestimmten Druckbereich und in einer be stimmten Spanne von sekundlichen Fördermengen mit gutem Wirkungsgrad. Dieser verschlechtert sich, wenn bei gleichbleibender Antriebsleistung eine sehr grosse Flüssigkeitsmenge gegen geringen Drück oder eine geringe Flüssigkeitsmenge gegen sehr hohen Druck gefördert werden muss: Sollen mit einer ge gebenen hydraulischen Presse grosse Kräfte ausgeübt werden können, so muss die Pumpe für entsprechend hohen Druck konstruiert sein und kann dann in der Zeiteinheit nur eine begrenzte Flüssigkeitsrilenge fördern;
die Presse arbeitet dann, wenn nur kleine Kräfte auszuüben sind, langsamer als der verfüg baren Antriebsleistung entspräche, so dass unnötige Zeitverluste entstehen. Soll die Presse hingegen rasch arbeiten und wird die Pumpe für die Förde rung einer entsprechend grossen Flüssigkeitsmenge bemessen, so können verhältnismässig grosse Kräfte nicht oder nur bei schlechtem Wirkungsgrad der Pumpe ausgeübt werden. Man ist also bei den be kannten hydraulischen Pressen genötigt, bei der Be messung der Pumpe einen Kompromiss zwischen der Grösse der erreichbaren Drücke und Kräfte und der bei geringen Drücken und Kräften zu erzie lenden Arbeitsgeschwindigkeit zu schliessen.
Noch ungünstiger liegen die Verhältnisse, wenn anstelle der Pumpe ein Druckflüssigkeitsspeicher als Druckflüssigkeitsquelle benützt wird, da dann während jedes Arbeitshubes der Presse der Flüssig keitsdruck gegeben ist und die in einer gegebenen, unter hohem Druck stehenden Flüssigkeitsmenge ent haltene Energie sich nur mit besonderen Vorrich- tungen auf eine grössere Flüssigkeitsmenge über tragen liesse, um diese unter geringerem Druck auf den Kolben wirken zu lassen.
Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteilen der bekannten Pressen abzuhelfen. Die erfindungsge mässe hydraulische Presse ist dadurch gekennzeich net, dass der Druckkolben auf der gleichen Seite zwei Arbeitsflächen aufweist, von denen jede einen vom andern getrennten Arbeitsraum teilweise be grenzt, und dass der eine dieser Arbeitsräume für sich von der Druckflüssigkeitszuleitung absperrbar ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Die dargestellte Einrichtung weist einen fest stehenden Zylinder 1 auf, in welchem ein Kolben 2 gleitet. Dieser Kolben hat einen obern Teil 3, der mit seiner Mantelfläche flüssigkeitsdicht in den Zy linder 1 eingepasst ist, und einen untern Teil 4, der kleineren Durchmesser aufweist als der obere, 3, flüssigkeitsdicht in eine Bohrung 5 im untern Deckel des Zylinders 1 eingepasst ist und über diesen hin aus nach unten ragt.
Ferner weist der Kolben 2 eine von seiner obern Stirnfläche 6 ausgehende axiale Zylinderbohrung 7 auf, die unten geschlossen ist und in welche ein kolbenförmiger Fortsatz 8 des obern Deckels des Zylinders 1 flüssigkeitsdicht eingepasst ist.
Der Kolben 2 begrenzt somit im Innern des Zylinders 1 drei Arbeitsräume: einen äussern obern Arbeitsraum 9 von ringförmigem Quer schnitt, der begrenzt ist vom obern Zylinderdeckel der Zylinderwand 10 und der als Arbeitsfläche wir kenden Stirnfläche 6 des Kolbens; ferner einen untern Arbeitsraum 11, ebenfalls von ringförmigem Quer schnitt, der begrenzt ist von der ringförmigen innern Stirnfläche 12 des untern Zylinderdeckels, von der ringförmigen untern Stirnfläche 13 des obern Kolben teils 3, von der Zylinderwand 10 und von der Mantelfläche 14 des untern Kolbenteils 4;
und schliesslich einen innern obern Arbeitsraum 15, der vollständig in der Bohrung 7 des Kolbens 2 liegt und oben durch die untere Stirnfläche des Fort satzes 8 des obern Zylinderdeckels, unten durch den als Arbeitsfläche wirkenden Boden der Boh rung 7 begrenzt ist.
Der Kolben 2 ist unten mit einem Stempel 17 versehen, mittels dessen er beim Abwärtsgang auf ein nicht dargestelltes bewegliches Arbeitsorgan der Presse, zum Beispiel auf den Pressbalken einer Ab kantpresse, drückt.
Die zur Betätigung der Presse dienende Druck flüssigkeit wird von einer durch einen Motor 18 angetriebenen Pumpe 19 aus einem Behälter 20 in eine Druckilüssigkeitszuleitung 21 gefördert. Diese verbindet die Pumpe 19 über ein Rückschlagventil 22 mit einem Steuerschieber 23, von welchem eine Entlastungsleitung 24 in den Behälter 20 zurück führt. Von dem Teil der Druckleitung 21, der die Pumpe 19 mit dem Rückschlagventil 22 verbindet, zweigt eine Leitung 25 ab, die über einen Haupt schieber 26 nach der Entlastungsleitung 24 führt.
Dieser Hauptschieber dient dazu, in Zusammen wirkung mit dem Rückschlagventil 22 die Förderung von Druckflüssigkeit von der Pumpe 19 nach dem Steuerschieber 23 zu bewirken bzw. zu unterbrechen. Er besitzt einen in einer Zylinderbohrung seines Ge häuses 27 verschiebbaren Kolben 28 mit einer brei ten Ringnut 29 zwischen zwei zylindrischen Mantel flächen. Der von der Druckleitung 21 kommende Teil der Leitung 25 steht mit einer gegen die Zy linderbohrung offenen Ringnut 30, der nach der Entlastungsleitung 24 führende Teil dieser Lei tung 25 mit einer gleichartigen Ringnut 31 des Schiebergehäuses 27 in Verbindung.
In einer Mittel stellung des Schieberkolbens 28 verbindet dessen Ringnut 29 die beiden Gehäuse-Ringnuten 30 und 31 miteinander, so dass die Druckleitung 21 mit der Entlastungsleitung 24 verbunden ist und sich in ihr kein zum Öffnen des Rückschlagventils 22 ausrei- chender Druck einstellen kann; die Pumpe 19 kann dann nicht nach dem Steuerschieber 23 fördern.
In den beiden Endstellungen des Schieberkolbens 28 steht dessen Ringnut 29 entweder nur der Ringnut 30 oder nur der Ringnut 31 des Gehäuses 27 ge genüber, so dass zwischen diesen bzw. zwischen der Druckleitung 21 und der Entlastungsleitung 24 keine Verbindung besteht. Das Rückschlagventil 22 kann dann durch den Druck der von der Pumpe 19 ge forderten Flüssigkeit geöffnet werden, so dass letz tere nach dem Steuerschieber 23 gelangt.
Der Steuerschieber 23 dient dazu, die Verbin dungen der drei Arbeitsräume 9, 11 und 15 des Zylinders 1 mit der Druckleitung 21 und mit der Entlastungsleitung 24 zu steuern. In einer Zylinder bohrung seines Gehäuses 32 ist ein bewegliches Or gan 33 zwischen einem obern Anschlag 34 und einem untern Anschlag 35 verschiebbar. Dieses bewegliche Organ ist mit zwei zylindrischen Mantelflächen 36 und 37 in die Zylinderbohrung des Gehäuses 32 eingepasst, zwischen denen eine breite Ringnut 38 liegt. Oberhalb der obern Mantelfläche 36 besitzt es einen Teil kleineren Durchmessers 39, unterhalb der untern Mantelfläche 37 einen solchen 40.
Der oberhalb der obern Mantelfläche 36 des beweglichen Organs 33 befindliche Raum in der Zylinderboh rung des Gehäuses 32 steht über einen Längskanal 41 und Querbohrungen 42 des Organs 33 mit dem unterhalb der untern Mantelfläche 37 befindlichen Raum der genannten Zylinderbohrung, und dieser seinerseits mit der Entlastungsleitung 24 in stän diger Verbindung. Die Druckleitung 21 mündet in solcher Höhe in die Zylinderbohrung des Gehäuses 32, dass die Ringnut 38 des Organs 33 bei jeder mög lichen Stellung des letzteren ihrer Mündung gegen übersteht.
Das Gehäuse 32 weist zwei gegen seine Zylinder bohrung offene Ringnuten 43 und 44 auf, von denen die obere, 43, je nach Stellung des Organs 33 über den oberhalb der Kontrollfläche 36 dieses Organs befindlichen Raum in der genannten Zylinderbohrung und über die Längsbohrung 41 und die Querboh rungen 42 mit der Entlastungsleitung 24 in Verbin dung steht, oder von der Mantelfläche 36 verdeckt wird, oder schliesslich über die breite Ringnut 38 mit der Druckleitung 21 in Verbindung steht.
Die untere Ringnut 44 des Gehäuses steht in analoger Weise je nach der Stellung des Organs 33 entweder über die Ringnut 38 mit der Druckleitung 21 in Verbindung, oder sie ist durch die untere Mantel fläche 37 des Organs 33 verdeckt, oder sie steht über den unterhalb dieser Mantelfläche befindlichen Raum in der Gehäusebohrung mit der Entlastungs leitung 24 in Verbindung. Die obern bzw. untern Kanten der Mantelflächen 36 und 37 des Organs 33 haben gleichen Abstand voneinander wie die obern bzw. untern Kanten der Ringnuten 43 und 44 des Gehäuses, so dass jedesmal, wenn die eine der Ringnuten 43 und 44 durch Verschiebung des Organs 33 mit der Druckleitung 21 in Verbindung kommt, die andere dieser Ringnuten gleichzeitig mit der Entlastungsleitung 24 in Verbindung ge bracht wird.
Von der obern Ringnut 43 führt eine Leitung 45 einerseits nach einem Kanal 46, der axial durch den Fortsatz 8 des Deckels des Zylinders 1 gebohrt ist und in dessen innern obern Arbeitsraum 15 mündet, anderseits nach einer Rückschlagventilvor- richtung 47, die den Zu- und Abfluss von Druck flüssigkeit nach und von dem äussern obern Arbeits raum 9 des Zylinders 1 steuert mit dem sie durch eine Leitung 48 verbunden ist. Diese Vorrichtung enthält zwei federbelastete Rückschlagventile 49 und 50, die je eine Verbindung zwischen den Leitun gen 45 und 48 beherrschen.
Das eine, 49, dieser Ventile öffnet sich unter dem Druck der Flüssig keit in der Leitung 45 gegen die Leitung 48 und ist von einer Feder belastet, deren Spannung je nach der auszuführenden Arbeit eingestellt werden kann. Das andere Ventil 50 öffnet sich unter dem Druck der Flüssigkeit in der Leitung 48 gegen die Leitung 45; die Spannung der dieses Ventil bela stenden Feder kann auf einen ziemlich niedrigen Wert eingestellt sein, da diese Feder nur dazu dient, ein sicheres Schliessen des Ventils 50 zu gewähr leisten, wenn der Druck in der Leitung 48 geringer ist als in der Leitung 45, und das Öffnen dieses Ventils etwas zu verzögern, wenn infolge von Schwin gungen der Flüssigkeit in einer der beiden Leitungen 45 und 48 ein nur vorübergehender Überdruck in der Leitung 48 auftritt.
Diese Leitung 48 steht über eine Saugleitung 51 mit einem Rückschlagventil 52 in Verbindung, das unterhalb des Flüssigkeitsspiegels in den Behälter 20 eingebaut ist; dieses Rückschlag- ventit öffnet sich gegen die Saugleitung 51 und verhindert, dass Flüssigkeit aus dieser in den Be hälter 20 ausläuft. Es öffnet sich, wenn der Druck in der Saugleitung niedriger ist als der im Be hälter 20 herrschende Atmosphärendruck.
Ferner führt von der untern Ringnut 44 des Steuerschiebergehäuses 32 eine Leitung 53 nach einer Rückschlagventilvorrichtung 54 und von dieser eine weitere Leitung 55 nach dem untern Arbeits raum 11 des Zylinders 1. Die Rückschlagventil- vorrichtung 54 ist gleich ausgebildet wie die Vor richtung 47, das heisst sie enthält zwei federbelastete Rückschlagventile 56 und 57, von denen jedes eine Verbindung zwischen den Leitungen 53 und 55 beherrscht.
Das Ventil 56 öffnet sich gegen die Leitung 55, das Rückschlagventil 57 gegen die Lei tung 53 jeweils dann, wenn der Druck in der an dern dieser beiden Leitungen etwas höher ist als derjenige in der Leitung, gegen die sich das Ventil öffnet. Beide Ventile 56 und 57 haben nur schwache Belastungsfedern; sie dienen dazu, die Fortpflan zung von Druckwellen zwischen den Leitungen 53 und 55 zu verhindern.
Die Presse kann weitere, nicht dargestellte Zy linder 1 mit zugehörigen Steuerschiebern 23 und Rückschlagventilvorrichtungen 47 und 54 und ent- sprechenden Verbindungsleitungen umfassen. Diese Elemente können sinngemäss durch Zweigleitungen <I>21a, 24a</I> und 51a, wie strichpunktiert angegeben, an die Druckleitung 21, die Entlastungsleitung 24 und die Saugleitung 51 angeschlossen sein. Die Stempel 17 der einzelnen Druckkolben 2 können auf einen gemeinsamen Pressbalken wirken.
Die Vorrichtungen zum Betätigen des Haupt schiebers 26 und des Steuerschiebers 23 sind hier nicht dargestellt. Sind mindestens zwei Zylinder vorhanden, so können sie analog ausgeführt sein wie bei der im Patent Nr.306449 beschriebenen hydraulischen Presse.
Die hier beschriebene Presse arbeitet wie folgt: Zum Senken des Pressstempels 17 wird nach Ingangsetzen der Pumpe 19 der Schieberkolben 28 des Hauptschiebers 26 nach oben verschoben, bis keine Verbindung zwischen der Ringnut 31 des Gehäuses 27 und der Ringnut 29 des Schieber kolbens mehr besteht; die Leitung 25 ist dann abgesperrt und die Pumpe 19 fördert durch die Druckleitung 21, deren Rückschlagventil 22 sich öffnet, nach dem Scheuerschieber 23. Gleichzeitig wird das bewegliche Organ 33 des letzteren eben falls nach oben verschoben, bis es am obern An schlag 34 ansteht.
Dadurch werden die Druck leitung 21 über die Ringnut 38 des Organs 33 mit der Leitung 45 und die Ringnut 44, in welche die Leitung 53 mündet, mit dem Raum unterhalb der Mantelfläche 37 des Organs 33 und der Ent lastungsleitung 24 verbunden.
Die von der Pumpe 19 durch die Druckleitung 21 geförderte Flüssigkeit strömt dann durch die Leitung 45 und den Kanal 46 nach dem innern obern Arbeitsraum 15 des Kolbens 2 und drückt diesen nach unten. Solange der Stempel 17 bzw. das bewegliche Organ der Presse bei seiner Ab wärtsbewegung keinen grossen Widerstand findet, erreicht auch der Flüssigkeitsdruck 16 im Arbeits raum 15, im Kanal 46 und in der Leitung 45 keinen so hohen Wert, dass er das Rückschlagventil 49 entgegen der Kraft seiner Belastungsfeder zu öffnen vermag. Das Rückschlagventil 50 wird von seiner Belastungsfeder geschlossen gehalten.
Da der Querschnitt der Kolbenbohrung 7 bzw. die vom Boden dieser Bohrung gebildete Arbeits fläche verhältnismässig klein ist, bewegt sich bei gegebener sekundlicher Fördermenge der Pumpe 19 der Kolben 2 mit hoher Geschwindigkeit nach unten.
Bei dieser Abwärtsbewegung verdrängt der Kol ben 2 mit seiner Ringfläche 13 Flüssigkeit aus dem untern Arbeitsraum 11 durch die Leitung 55, das sich öffnende Rückschlagventil 57, die Leitung 53 und die Entlastungsleitung 24 nach dem Behälter 20. Gleichzeitig saugt der Kolben 2 mit seiner obern Ringfläche 6 Flüssigkeit aus dem Behälter 20 über das sich öffnende Rückschlagventil 52, die Saug leitung 51 und die Leitung 48 nach dem äussern obern Arbeitsraum 9, der für sich von der Druck leitung 21 absperrbar ist.
Findet schliesslich der Stempel 17 bzw. das be wegliche Organ der Presse, zum Beispiel infolge Ruf- treffens des letzteren auf ein zu verformendes Werk stück, einen grösseren Widerstand, so steigt der Druck im innern obern Arbeitsraum 15, im Kanal 46 und der Leitung 45 so stark, dass er das Rück schlagventil 49 öffnet und auch über die Leitung 48 im äussern obern Arbeitsraum 9 zur Wirkung kommt.
Da dieser erhöhte Druck auch in der Saugleitung 51 herrscht, schliesst sich das Rückschlagventil 52. Die von der Pumpe 19 geförderte Flüssigkeitsmenge verteilt sich nun auf die beiden obern Arbeitsräume 9 und 15 und bewirkt nunmehr nur noch eine lang Same Abwärtsbewegung des Kolbens 2.
Der Druck dieser Flüssigkeit wirkt jedoch sowohl wie bis an- hin im innern Arbeitsraum 15 auf die vom Boden der Bohrung 7 gebildete Arbeitsfläche als auch auf die von der ringförmigen obern Stirnfläche 6 gebildete Arbeitsfläche des Kolbens 2, also auf, eine Gesamtarbeitsfläche, die dem ganzen- Querschnitt des Zylinders 1 entspricht, und übt daher auf den Kolben 2 und damit über den Stempel 17 auf das bewegliche Arbeitsorgan der Presse eine Kraft aus, die ein Vielfaches derjenigen ist, mit welcher der Kolben 2 vorher nach unten gedrückt wurde.
Während dieser Vorgänge kann eine genaue Regulierung des auf den Kolben . 2 wirkenden Druckes, zum Beispiel zum Ausgleich der von meh reren derartigen Kolben auf einen gemeinsamen Pressbalken übertragenen Kräfte, durch Verschieben des beweglichen Organs 33 des Steuerschiebers 23 nach unten erfolgen.
Die Breite der Spalten zwischen den untern Rändern der obern bzw. untern Mantel fläche 36 bzw. 37 des Organs 33 und der Ringnut 43 bzw. 44 des Schiebergehäuses wird hierdurch vermindert, so dass der Druckabfall einerseits zwi schen der Druckleitung 21 und der Leitung 45, anderseits zwischen der Leitung 53 und der Ent lastungsleitung 24 vergrössert, also der Drück in den obern Arbeitsräumen 9 und 1-5 vermindert und im untern Arbeitsraum 11 erhöht wird. Die auf den Kolben 2 wirkende resultierende Kraft kann auf diese Weise nach Bedarf vermindert werden.
Aus der erwähnten Patentschrift Nr. 306449 ist ersicht lich, wie eine solche Verstellung der beweglichen Organe der Steuerschieber mehrerer Pressenzylinder selbsttätig in Abhängigkeit von der Schrägstellung eines Pressbalkens bewirkt werden kann, um dieser Schrägstellung zu begegnen.
Zum Heben des Kolbens 2 und des Pressstempels 17 wird das bewegliche Organ 33 des Steuerschie bers 23 nach unten verschoben, bis es am untern Anschlag 35 des Schiebergehäuses 32 ansteht. Da durch werden die Druckleitung 21 über die Ring nut 38 des Organs 33 mit der Leitung 53 und die Ringnut 43, in welche die Leitung 45 mündet, mit dem Räum oberhalb der obern Mantelfläche 36 des Organs 33 und somit über die Querbohrun gen 42 und die Längsbohrung 41 sowie den Raum unterhalb der untern Mantelfläche 37 mit der Ent- lastungsleitung 24 verbunden.
Der Schieberkolben 28 des Hauptschiebers 26 kann hierbei in der gleichen Stellung bleiben wie beim Senken des Press- stempels, oder er kann, was unter Umständen zur Koordinierung der Betätigung von Haupt- und Steuerschieber erwünscht ist, nach unten verschoben werden, bis keine Verbindung zwischen der obern Ringnut 30 des Hauptschiebergehäuses 27 und der Ringnut 29 des Schieberkolbens 29 mehr besteht; auch dann ist die Leitung 25 abgesperrt, so dass die Pumpe 19 nach dem Steuerschieber 33 fördert.
Die von der Pumpe geförderte Flüssigkeitsmenge gelangt dann von der Druckleitung 21 über den Steuerschieber 23 nach der Leitung 53. Ihr Druck öffnet das Rückschlagventil 56, so dass sie durch die Leitung 55 in den untern Arbeitsraum 11 des Zylinders 1 übertritt. Dort wirkt ihr Druck auf die untere Ringfläche 13 des Kolbens 2, so dass dieser gehoben wird. Der Druck, der von der obern Ring fläche 6 des Kolbens 2 aus dem äussern obern Ar beitsraum 9 verdrängten Flüssigkeit, der auch in der Leitung 48 zur Wirkung kommt, öffnet das Rück schlagventil 50, so dass diese verdrängte Flüssig keit über die Leitung 45, den Steuerschieber 23 und die Entlastungsleitung 24 nach dem Behälter 20 abströmen kann.
Gleichzeitig strömt die vom Kolben 2 aus dem innern obern Arbeitsraum 15 verdrängte Flüssigkeit durch den Kanal 46 nach der Leitung 45 und von da nach dem Behälter 20.