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Die
Erfindung betrifft eine hydraulisch betätigte Gießeinheit gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Gießeinheiten
werden bei Druckgussmaschinen (Kaltkammermaschinen, Warmkammermaschinen),
Tixomouldding-, Kunststoffspritzgießmaschinen oder ähnlichen
Maschinen eingesetzt, bei denen ein aufgeschmolzenes oder teigiges
Formmaterial in eine Kavität
einer Form eingebracht werden muss.
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Der
Gießvorgang
lässt sich
in drei Hauptphasen unterteilen, wobei in einer ersten Vorfüllphase das
aufgeschmolzene oder teigige Formmaterial in eine Gießbüchse eingebracht
und dann vergleichsweise langsam in Richtung zum Anschnitt der Form verschoben
wird. Dabei soll die Formmassebewegung langsam und ruckfrei bei
geringer Geschwindigkeit erfolgen.
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Das
Füllen
der Kavität
erfolgt dann während der
Formfüllphase,
bei der die Formmasse mit vergleichsweise hoher Fließgeschwindigkeit
in die Form gedrückt
wird.
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Zum
vollständigen
Füllen
der Form, zum Verdichten und zum Ausgleich der Schrumpfung der Formmasse
während
des Erstarrungsprozesses schließt
sich eine Nachdruckphase an, bei der ein vergleichsweise hoher Druck
aufgebaut wird. Im Anschluss an diese drei Phasen wird die Gießeinheit dann
in ihre Ausgangsposition zurück
bewegt und ist bereit für
den nächsten
Schuss.
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In
5 der
US
5,622,217 ist der Grundaufbau einer herkömmlichen
Gießeinheit
einer Druckgussmaschine gezeigt, bei der die Formmasse mittels eines
Gießzylinders
mit Druck beaufschlagt wird. Die Ansteuerung des Gießzylinders
erfolgt über
eine hydraulische Steuerventilanordnung, über die ein in Ausfahrrichtung
des Gießzylinders
(Druckaufbaurichtung) wirksamer Zylinderraum während der beiden ersten Phasen
(Vorfüllphase,
Formfüllphase)
mit dem Druck in einem Niederdruckspeicher und während der Nachdruckphase mit
dem Druck in einem Hochdruckspeicher verbindbar ist. Die Ausfahrgeschwindigkeit
des Gießzylinders
wird dabei ablaufseitig über
ein Steuerventil gesteuert, das eine Verbindung zum Tank auf- oder
zusteuert.
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Beim
Umschalten von der Formfüllphase
zur Nachdruckphase wird die Druckmittelverbindung zwischen dem Niederdruckspeicher
und dem Gießzylinder
abgesperrt und gleichzeitig dessen Druckmittelverbindung zum Hochdruckspeicher
auf gesteuert. Im Druckmittelströmungspfad
zwischen dem Niederdruckspeicher und dem Gießzylinder ist ein Rückschlagventil
vorgesehen, das eine Druckmittelströmung in Richtung zum Gießzylinder
zulässt.
Bei der bekannten Lösung
ist zum Absperren der Verbindung zwischen dem Niederdruckspeicher
und dem Gießzylinder
beim Zurückfahren
des Gießzylinders
und im Ruhestand zwischen zwei Zyklen ein Sperrventil vorgesehen.
Für das
automatische Absperren der Verbindung vom Gießzylinder in Richtung Niederdruckspeicher
beim Zuschalten des Hochdruckspeichers ist das vorgenannte Rückschlagventil
erforderlich, so dass der vorrichtungstechnische Aufwand sehr hoch ist.
Des Weiteren zeigte es sich, dass bei einem derartigen Aufbau der
Hochdruck beim Umschalten in die Nachdruckphase nicht schnell genug
aufgebaut werden kann, so dass zum Einen die Formteilqualität beeinträchtigt sein
kann und zum Anderen die Zykluszeit verlängert ist.
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Demgegenüber liegt
der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulisch betätigte Gießeinheit
zu schaffen, mit der bei geringem vorrichtungstechnischen Aufwand
ein schnelles Umschalten von Niederdruck auf Hochdruck ermöglicht ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Gießeinheit mit
der Merkmalskombination des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß sind das
beim Stand der Technik verwendete Rückschlagventil und das Sperrventil
durch ein vorgesteuertes 2/2-Wegesitzventil (vorgesteuertes Logikventil)
ausgebildet, das mit einem mehrere Steuer-flächen aufweisenden Hauptkolben
ausgebildet ist. Die Vorsteuerung hat ein willkürlich betätigbares Vorsteuerschaltventil,
das in einer ersten Position diese Steuerflächen derart mit Druck beaufschlagt,
dass der Hauptkolben des Logikventils geschlossen gehalten ist.
In einer zweiten Stellung erfolgt die Druckbeaufschlagung der Steuerflächen derart,
dass der Hauptkolben von seinem Sitz abhebbar ist, wenn der Druck
am niederdruckquellenseitigen Eingang des Logikventils größer als
der Druck an dessen gießzylinderseitigen
Ausgang plus das Druckäquivalent
einer vorhandenen, in Schließrichtung
wirkenden Feder ist.
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Erfindungsgemäß ist das
Logikventil in der ersten Stellung der Vorsteuerventilanordnung
unabhängig
von der Höhe
des Drucks am Eingang und am Ausgang geschlossen und öffnet beim
Verstellen oder Umschalten der Vorsteuerventilanordnung nur dann,
wenn am Ausgang ein niedrigerer Druck als am Eingang anliegt. Beim
Umschalten von der Formfüllphase
in die Nachdruckphase wird das Logikventil durch den sich aufbauenden
hohen Druck an seinem Ausgang schnell in seine Sperrposition verschoben, so
dass sich der Hochdruck schnell aufbauen kann. Dieser Vorgang kann noch
durch die Verwendung eines schnell schaltenden Pilotventils unterstützt werden.
Das erfindungsgemäße Konzept
mit einem 2/2-Wegesitzventil gewährleistet
des weiteren, dass der Druckverlust zwischen dem Niederdruckspeicher und
dem Gießzylinder
minimal ist, so dass in der Formfüllphase, in der ein großer Druckmittelstrom über das
Sperrventil fließt,
der Druck in dem in Ausfahrrichtung wirksamen Druckraum des Gießzylinders
nahe am Druck der Niederdruckquelle liegt. Entsprechend ist auch
der Druck im anderen Druckraum des Gießzylinders höher als
bei den eingangs beschriebenen Lösungen.
Gegebenenfalls kann dann ein im Ablauf von diesem anderen Druckraum
liegendes Ventil, mit dem die Geschwindigkeit des Gießzylinders
in der Vorfüllphase
gesteuert wird, von kleinerer Nenngröße als bisher sein.
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Das
2/2-Wegesitzventil erfüllt
somit praktisch die Aufgabe eines sperrbaren Rückschlagventils, das in einem
Betriebszustand als Rückschlagventil
wirkt und in einem anderen Betriebszustand die Druckmittelströmung in
beiden Richtungen absperrt.
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Ein
derartiges Sperrventil ist an sich schon in der
EP 0 503 188 A2 beschrieben.
Dieses entsperrbare Sperrventil hat einen stufenförmig ausgebildeten
Hauptkolben, dessen kleinere Stirnfläche und Ringfläche in Öffnungsrichtung
und dessen einen Federraum begrenzende Rückfläche in Schließrichtung mit
Druck beaufschlagt ist. Der eine den Hauptkolben in Schließrichtung
vorspannende Feder aufnehmende Federraum ist über ein elektrisch betätigtes Vorsteuerventil
mit dem den niedrigeren Druck führenden
Anschluss verbindbar. Bei geschlossenem Vorsteuerventil ist das
Sperrventil gesperrt und verhindert eine Druckmittelströmung zwischen
den beiden Anschlüssen.
Durch Öffnen
des Vorsteuerventils kann der Federraum zu dem den niedrigeren Druck führenden
Anschluss hin entla stet werden, so dass die bekannte Ventilanordnung
dann als Rückschlagventil
im herkömmlichen
Sinne wirken kann.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Hauptkolben des 2/2-Wegesitzventils (Logikventil, Einbauventil)
als Stufenkolben mit einer kleineren Stirnfläche, einer rückseitigen
Rückfläche und
einer Ringfläche
ausgebildet, wobei die Rückfläche gleich der
Summe der Stirn- und
der Ringfläche
ist. Die Stirn- und die Rückflächen sind
mit dem Druck am Ausgangsanschluss und die Ringfläche über die
Vorsteuerung mit dem Druck am Eingangsanschluss oder dem Druck der
Druckmittelsenke beaufschlagt.
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Bei
einer alternativen Lösung
ist der Hauptkolben mit zwei Wirkflächen ausgeführt: mit einer mit dem Druck
am Ausgang beaufschlagten Rückfläche sowie
einer in Öffnungsrichtung
wirksamen Öffnungsfläche, die über die
Vorsteuerung entweder mit dem Druck am Eingangsanschluss oder mit
dem Druck der Druckmittelsenke beaufschlagt ist. Bei dieser Variante
sind die direkt mit dem Druck am Eingangsanschluss beaufschlagten
Stirnflächenbereiche
des Hauptkolbens druckausgeglichen oder gleich 0, so dass diese
im Wesentlichen weder in Schließ-
noch in Öffnungsrichtung
wirken.
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Die
Vorsteuerung kann ein Vorsteuerschaltventil aufweisen, das in einer
Schaltstellung die resultierende Öffnungsfläche mit dem Druck der Druckmittelsenke
und in einer zweiten Schaltstellung mit dem Druck am Eingangsanschluss
oder am Ausgangsanschluss beaufschlagt.
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Bei
großen
Nenngrößen des
Sperrventils kann das Vorsteuerschaltventil seinerseits ein Logikventil
der Vorsteuerung vorsteuern, so dass eine in Schließrichtung
wirksame Fläche
des Logikventils über
das Schaltventil entweder mit dem Eingangsdruck oder mit dem Druck
der Druckmittelsenke beaufschlagbar ist. Dabei ist ein Zulaufanschluss
des Logikventils mit dem von der Öffnungsfläche begrenzten Raum und über eine
Düse mit
einem von der in Schließrichtung
wirksamen Fläche
des Kolbens des Logikventils begrenzten Federraum des Logikventils
verbunden.
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Es
wird bevorzugt, einen Ringraum dieses Logikventils stets mit dem
Druck der Druckmittelsenke zu beaufschlagen.
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Bei
einer alternativen Vorsteuerung ist ein Wechselventil vorgesehen, über das
der höhere
der Drücke
am Eingang und am Ausgang ausgewählt und
in der Grundposition des Vorsteuerventils in den vom Hauptkolben
begrenzten Federraum eingesteuert wird. Beim Verstellen des Vorsteuerventils
liegt im Federraum stets der Druck am Ausgangsanschluss an.
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Bei
dieser Variante kann die Steuerölführung in
der Vorsteuerung so ausgelegt sein, dass an einem Eingang des Wechselventils
entweder der Druck am Eingang oder einer Druckmittelsenke anliegt,
während
der andere Eingang des Wechselventils stets mit dem Druck am Ausgang
beaufschlagt ist.
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Dieses
Wechselventil ist vorzugsweise in einen Steuerdeckel des 2/2-Wegesitzventils
integriert.
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Zur
Dämpfung
von Druckstößen ist
im Steuerölströmungspfad
der Vorsteuerung zumindest eine Dämpfungsdüse vorgesehen.
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Sonstige
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer
Unteransprüche.
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Im
folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen
stark vereinfachten Hydraulikschaltplan einer Gießeinheit
einer Druckgießmaschine
mit einem ersten Ausführungsbeispiel
eines vorgesteuerten Sperrventils;
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2 eine
Variante einer Vorsteuerung des Sperrventils aus 1;
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3 eine
Gießeinheit
mit einem dritten Ausführungsbeispiel
eines vorgesteuerten Sperrventils und
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4 eine
Gießeinheit
mit einem weiteren Ausführungsbeispiel
eines vorgesteuerten Sperrventils.
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1 zeigt
in stark vereinfachter Form das Grundprinzip eines hydraulischen
Antriebs einer Gießeinheit 1 einer
Druckgussmaschine. Ähnliche Gieß- oder
Einspritzeinheiten werden auch bei Tixomoulding- oder Spritzgießmaschinen
eingesetzt. Die Gießeinheit 1 hat
einen Gießzylinder 2, über den
das aufgeschmolzene oder teigige Formmaterial in eine Werkzeugkavität eingespritzt
wird. Aufgrund des schnellen Erstarrungsprozesses muß dieser
Einspritzvorgang (Schuß)
mit hoher Geschwindigkeit erfolgen und zum vollständigen Füllen der
Werkzeugkavität
und zum Verdichten sowie zum Ausgleich der Materialschrumpfung sind
dann in der Folge hohe Drücke
aufzubringen.
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Der
Formfüll-
oder Gießvorgang
lässt sich
in drei Phasen unterteilen. In einer ersten Phase wird die Schmelze
in eine Gießbüchse eingebracht,
in der ein vom Gießzylinder 2 angetriebener
Gießkolben axial
verschieb bar geführt
ist. Während
dieses Einfüllens
der Schmelze erfolgt die Gießkolbenbewegung relativ
langsam.
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In
der zweiten Phase, dem eigentlichen Formfüllvorgang wird die Werkzeugkavität mit hoher Fließgeschwindigkeit
gefüllt – dazu muß der Gießzylinder 2 mit
maximaler Geschwindigkeit ausgefahren werden.
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In
der dritten Phase, der Nachdruckphase, wird die Werkzeugkavität dann vollständig gefüllt und der
Materialschwund kompensiert. Dazu muss über den Gießzylinder 2 ein sehr
hoher Druck aufgebracht werden.
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Gemäß dem in
1 dargestellten
stark vereinfachten Schema wird der Druck in den ersten beiden Phasen
(Vorfüllphase
und Formfüllphase)
von einem Niederdruckspeicher
4 aufgebracht, wobei die Ausfahrbewegung
des Gießzylinders
2 beispielsweise
durch ein in den Ablauf von einem Ringraum
7 zum Tank T
angeordnetes Drosselventil
9 geregelt wird. Hinsichtlich
der konkreten Regelvorgänge
in den Gießphasen
wird auf die zur Patentfamilie gehörenden Anmeldungen
DE 10 2004 050 310.9 und
DE 10 2004 050 432.6 und
deren Folgeanmeldungen verwiesen. Beim Umschalten in die dritte
Phase (Nachdruckphase) wird dann über ein stetig verstellbares
HD-Regelventil
5 der Hochdruck aufgeschaltet, wobei dieser
Hochdruck beispielsweise über
einen Druckübersetzer
6 aufgebracht
werden kann. Zwischen dem Niederdruckspeicher
4 und dem Gießzylinder
2 ist
ein Sperrventil
8 vorgesehen, das ein Rückströmen vom Druckmittel vom Gieß-zylinder
2 zum
Niederdruckspeicher
4 verhindern soll. Dieses Sperrventil
8 muss
beim Umschalten auf Hochdruck sehr schnell geschlossen werden, um
den Nachdruck mit der erforderlichen Geschwindigkeit aufbauen zu
können.
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Erfindungsgemäß ist das
Sperrventil 8 als vorgesteuertes Logikventil ausgeführt, wobei
bei diesem Ausführungsbeispiel
die Vorsteuerung mittels eines Vorsteuerschaltventils 12 erfolgt.
Das Logikventil hat einen Eingangsanschluss B und einen Ausgangsanschluss
A. Der Eingangsanschluss B ist über
eine Niederdruckleitung 14 mit dem Speicher 4 verbunden.
Der Ausgangsanschluss A ist über
eine Verbindungsleitung 16 an eine Druckleitung 18 angeschlossen, über die
der Ausgang des Druckübersetzers 6 mit
einem bodenseitigen Zylinderraum 20 des Gießzylinders 2 verbindbar
ist.
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Das
Logikventil 8 hat einen als Stufenkolben ausgeführten Hauptkolben 22,
der eine Stirnfläche A1, eine Ringfläche A2 und
eine rückseitige
Rückfläche A3 aufweist. Die Fläche der Rückfläche A3 ist gleich
der Summe der beiden Flächen
A1 und A2. Die Rückfläche A3 begrenzt einen Federraum 24, in
dem eine Feder 25 aufgenommen ist, über die der Hauptkolben 22 gegen
einen Ventilsitz 26 vorgespannt ist. Im Hauptkolben 22 ist
eine Verbindungsbohrung 28 mit möglichst großem Querschnitt vorgesehen, über die
der Federraum 24 mit dem Ausgangsanschluss A verbunden
ist, so dass im Federraum 24 im Wesentlichen der Ausgangsdruck
anliegt.
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Die
Ringfläche
A2 begrenzt einen Ringraum 30,
der über
eine gestrichelt eingezeichnete Vorsteuerleitung 32 mit
einem Anschluss A des Vorsteuerschaltventils 12 verbunden
ist. Ein Eingangsanschluss P dieses Vorsteuerschaltventils ist über eine Drossel 33 in
einem kurzen Leitungsabschnitt mit der Niederdruckleitung 14 verbunden.
Das Vorsteuerschaltventil 12 hat des Weiteren einen Tankanschluss
T, der über
eine Tankleitung 34 in einem Tank T mündet. In einer federvorgespannten
Grundposition ist der Anschluss A des Vorsteuerschaltventils 12 mit
dem Tankanschluss T verbunden, der Eingangsanschluss P ist abgesperrt.
Das heißt,
in dieser Grundposition ist der Ringraum 30 zum Tank hin
entlastet. In der Schaltposition a wird der Druckanschluss P mit
dem Anschluss A verbunden, so dass der Druck vom Eingangsanschluss
B des Logikventils über
die Niederdruckleitung 14, das Vorsteuerschaltventil 12,
die Steuerleitung 32 im Ringraum 30 anliegt und
entsprechend die Ringfläche
A2 in Öffnungsrichtung
mit diesem Druck beaufschlagt ist. In Öffnungsrichtung wirkt auch
der Druck am Ausgangsanschluss A auf die kleine Stirnfläche A1. Der Druck im Federraum wirkt in Schließrichtung
auf die große
Rückfläche A3.
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In
den beiden ersten Phasen, d. h. bei der Beschleunigung der Schmelze
innerhalb der nicht dargestellten Gießbüchse und beim eigentlichen Formfüllgang wird
das Sperrventil 8 in seiner Rückschlagfunktion verwendet.
Dazu wird das Vorsteuerschaltventil 12 in die Schaltstellung
a umgeschaltet, so dass im Ringraum 30 der Eingangsdruck
anliegt. Der Hauptkolben 22 kann dann gegen die Kraft der vergleichsweise
schwachen Feder 25 und gegen den an einer effektiven Fläche, die
genauso groß wie
die Ringfläche
A2 ist, wirkenden Druck am Ausgangsanschluss
A durch den Niederdruck am Eingangsanschluss B vom Ventilsitz 26 abgehoben
werden, so dass eine Druckmittelverbindung vom Niederdruckspeicher 4 zum
Zylinderraum 20 des Gießzylinders 2 besteht
und die beiden vorbeschriebenen Phasen (Einfüllen der Schmelze und Formfüllgang)
durchfahren werden können.
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Beim
Umschalten auf die Nachdruckphase wird der Druckübersetzer 6 durch
Aufsteuern des HD-Regelventils 5 zugeschaltet, so dass
der Druck in der Druckleitung 18 auf Hochdruck ansteigt
(400 bar). In dieser Umsteuerphase wird auch das Vorsteuerschaltventil 12 in
seine Grundposition zurückgeschaltet,
so dass der Ringraum 30 zum Tank T hin entlastet ist. Das
heißt,
auf die Ringfläche A2 wirkt nur noch der Tankdruck. Der sich
in der Druckleitung 18 aufbauende Druck liegt über die
große
Verbindungsbohrung 28 auch im Federraum 24 an,
so dass der Hauptkolben 12 aufgrund der Flächendifferenz
A3 – A1 äußerst schnell
und mit großer
Kraft in Schließrichtung
beaufschlagt ist und im Millisekundenbereich schließt, so dass
der Hochdruck im Zylinderraum 20 für die Nachdruckphase in wesentlich
kürzerer
Geschwindigkeit als bei Schaltungen aufgebaut werden kann, bei denen
die eingangs beschriebenen Sperrventile eingesetzt werden. Das Schaltsymbol eines
erfindungsgemäßen Sperrventils 8 mit
einer Sperrstellung und einer Rückschlagfunktion
ist in 1 rechts eingezeichnet.
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Die
Schließzeit
lässt sich
weiter verkürzen, wenn
anstelle der Vorsteuerung gemäß 1 die
in 2 dargestellte Vorsteuerung verwendet wird, bei der
das Vorsteuerschaltventil 12 praktisch als Vorsteuerung
eines Vorsteuerlogik 36 verwendet wird.
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Dieses
Vorsteuerlogik 36 ist mit seinem Anschluss C an die Steuerleitung 32 angeschlossen. Das
Vorsteuerlogik 36 hat einen Stufenkolben, dessen Ringfläche einen
ringförmigen
Raum 38 begrenzt, der über
eine Leitung 40 stets mit dem Tank T verbunden ist.
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Ein
Federraum 43 der Vorsteuerlogik 36 ist mittels
eines Leitungsabschnitts 42 an den Anschluss A des Vorsteuerschaltventils 12 angeschlossen.
Wie beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel
ist der Tankanschluss T mit dem Tank T und der Anschluss P des Vorsteuerschaltventils 12 über die Drossel 33 und
die Niederdruckleitung 14 mit dem Eingangsanschluss B des
Logikventils 8 verbunden. Der Druck am Anschluss C des
Vorsteuerlogik 36 wird über
eine Axialbohrung 44 und eine weitere Drossel 46 in
den Federraum 42 gemeldet.
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Das
Vorsteuerlogik 36 ist mit einer größeren Nennweite als das Vorsteuerschaltventil 12 ausgeführt, da über dieses
beim Umschalten auf Hochdruck nur ein vergleichsweise geringer Druckmittelvolumenstrom
fließen
muss. Das Vorsteuerschaltventil 12 gemäß 2 ist daher
auch kleiner als das Vorsteuerschaltventil 12 gemäß 1 ausgelegt. Letzteres
wird beispielsweise mit einer Nenngröße 10 ausgeführt, während beim
Ausführungsbeispiel gemäß 2 dann
eine Nenngröße 6 für das Vorsteuerschaltventil 12 ausreicht.
Das Vorsteuerlogik 36 wird dann zum Beispiel mit einer
Nenngröße 16 ausgeführt.
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In
der Funktion als Sperrventil wird das Vorsteuerschaltventil 12 in
seine Schaltstellung a umgeschaltet, so dass der Druck am Eingang
B der Hauptstufe über
die Niederdruckleitung 14, das umgeschaltete Vorsteuerschaltventil 12,
den Leitungsabschnitt 42, die Axialbohrung 44 und
die Drossel 46 sowie die Steuerleitung 32 im Ringraum 30 (1) anliegt
und somit den Hauptkolben 22 in Öffnungsrichtung beaufschlagt,
so dass dieser wie bei einem Rückschlagventil
vom Ventilsitz 26 abgehoben werden kann. Der Stufenkolben
des Vorsteuerlogik 36 verbleibt dabei in seiner Schließposition.
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Zum
Umschalten auf Hochdruck und zum Sperren des Sperrventils 8 wird
das Vorsteuerschaltventil 12 in seine federvorgespannte
Grundposition zurückgefahren
(siehe 2), in der der Federraum 43 des Vorsteuerlogik 36 mit
dem Tank T verbunden ist. Der Stufenkolben des Vorsteuerlogik 36 kann dann
durch den Druck in der Steuerleitung 32 gegen die Kraft
der Feder von seinem Ventilsitz abgehoben und die Verbindung vom
Anschluss C zum Anschluss T und zur Leitung 40 aufgesteuert
werden, so dass die Verbindung zum Tank T geöffnet und der Druck im Ringraum 30 aufgrund
der großen
Ventilgröße (NG 16)
sehr schnell abgebaut werden kann – das Umschalten erfolgt noch
schneller als beim Ausführungsbeispiel
gemäß 1.
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Bei
dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel
ist das als Logikventil ausgeführte
Sperrventil 8 mit drei Wirkflächen A1,
A2, A3 ausgeführt, wobei
die Flächen
A1 und A2 in Öffnungsrichtung
und die große Rückfläche A3 in Schließrichtung wirken. 3 zeigt ein
Ausführungsbeispiel,
bei dem der Hauptkolben 22 nur mit zwei Wirkflächen ausgeführt ist.
Im Folgenden werden für
einander entsprechende Bauelemente die gleichen Bezugszeichen wie
in 1 verwendet.
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Bei
dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel hat das Sperrventil 8 einen
Hauptkolben 22, der mit zwei Kolbenbünden 48 und 50 ausgebildet
ist, die über
einen Kolbensteg 52 miteinander verbunden sind. Der Kolbenbund 48 ist über die
Feder 25 gegen den Ventilsitz 26 vorgespannt.
Diese Feder 25 ist im Federraum 24 aufgenommen,
der über
einen im Kolben oder extern (3) ausgebildeten
Kanal 54 mit der an den Ausgangsanschluss A angeschlossenen Verbindungsleitung 16 verbunden
ist. Die Niederdruckleitung 14 mündet in den vom Kolbensteg 52 durchsetzten
Ringraum ein. Der in 3 untere Kolbenbund 50 begrenzt
einen Raum 56, der über
die Steuerleitung 32 mit einem Anschluss A eines Vorsteuerschaltventils 58 verbunden
ist. Dieses ist in der Darstellung gemäß 3 in seiner
Schaltposition a dargestellt. Ein Tankanschluss T des Vorsteuerschaltventils 58 ist
wiederum über
die Tankleitung 34 mit dem Tank T verbunden. Ein Anschluss
P des Vorsteuerschaltventils 58 ist über eine Drossel 33 und
einen Steuerleitungsabschnitt 60 hydraulisch an die Niederdruckleitung 14 angeschlossen.
Die Durchmesser der beiden Kolbenbünde 48, 50 sind
im Wesentlichen gleich ausgeführt,
so dass der Hauptkolben 22 mit seinen unmittelbar vom Druck
am Eingangsanschluss B beaufschlagten Stirnflächenbereichen druckausgeglichen
ist. In Schließrichtung
wirkt dann entsprechend nur die Stirnfläche A4 des
Kolbenbundes 48, während
die Stirnfläche
A5 des unteren Kolbenbundes 50 in Öffnungsrichtung
wirksam ist. Das vorbeschriebene Sperrventil 8 kann ebenfalls mit
einer Vorsteuerung gemäß 2 ausgeführt werden.
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In
der Funktion als Rückschlagventil
wird das Vorsteuerschaltventil 58 in seine dargestellte
Schaltposition a gebracht, so dass der Druck am Eingang B der Hauptstufe über den
Steuerleitungsabschnitt 60, die Drossel 33, das
Vorsteuerschaltventil 58 und die Steuerleitung 32 im
Raum 56 anliegt. Der Druck am Ausgang A der Hauptstufe
wirkt über
den Verbindungskanal 54 im Federraum 24, das sperrbare Sperrventil 8 kann
somit gegen die Kraft der schwachen Feder 25 und gegen
den Druck im Ausgang A durch den Druck am Eingangsanschluss B in
seine Öffnungsstellung
gebracht werden.
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Beim
Umschalten auf Hochdruck wird das Vorsteuerschaltventil 58 in
seine federvorgespannte Grundposition zurückgeschaltet, in der dessen
Anschlüsse
A, T miteinander verbunden sind, so dass der Raum 56 zum
Tank T hin entlastet wird und der Hauptkolben 22 durch
den Druck am Ausgangsanschluss A (Hochdruck) und die Kraft der Feder 25 gegen
den Ventilsitz 26 vorgespannt ist und somit leckagefrei
absperrt.
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Bei
den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen
liegt in dem durch den Hauptkolben 22 begrenzten Federraum 24 des
Logikventils stets der Druck am Ausgangsanschluss A an. Anhand 4 wird
ein Ausführungsbeispiel
erläutert,
bei dem über eine
Vorsteuerung 68 in den Federraum 24 entweder der
Eingangsdruck oder der Ausgangsdruck eingesteuert wird.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist das 2/2-Wegesitzventil als Logikventil mit einem abgestuften
Hauptkolben 22 ausgeführt,
der den Federraum 24 begrenzt, in dem eine den Hauptkolben 22 in
seine Sperrposition vorspannende Schließfeder aufgenommen ist. Wie
bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen
ist der Eingangsanschluss B des Logikventils über die Niederdruckleitung 14 an den
Niederdruckspeicher ND angeschlossen, der bei diesem Ausführungsbeispiel über eine
ND-Pumpe 62 und ein Speicherladeventil 64 aufladbar
ist, wobei eine Rückströmung von
Druckmittel vom Niederdruckspeicher ND zur ND-Pumpe 62 über ein
Rückschlagventil 66 verhindert
ist. Der Ausgangsanschluss A des Logikventils ist über die
Druckleitung 18 mit der Hochdruckquelle, beispielsweise
dem Druckübersetzer 6 oder
einem Hochdruckspeicher verbunden. Die Verbindung zu dieser Hochdruckquelle
ist während
der Vorfüllphase
und der Formfüllphase
durch das HD-Regelventil 5 abgesperrt.
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Die
Vorsteuerung 68 des Sperrventils 8 besteht im
Wesentlichen aus dem auf einen Steuerdeckel 70 des Sperrventils 8 aufgesetzten
Vorsteuerschaltventil 12, wobei der Steuerdeckel 70 mit
einem Wechselventil 72 ausgeführt ist. Ein Eingang des Wechselventils 72 ist über eine
Drucksteuerleitung 74 und einen Steueranschluss X mit der
Druckleitung 18 und der andere Eingangsanschluss des Wechselventils über eine
Verbindungssteuerleitung 76 mit einem Arbeitsanschluss
A des Vorsteuer-schaltventils 12 verbunden. In beiden Steuerleitungen 74, 76 ist
jeweils eine Dämpfungsdüse 78 angeordnet.
Der Ausgang des Wechselventils 72 ist über einen Steuerkanal 80 mit
dem Federraum 24 verbunden, so dass über das Wechselventil 72 stets
der höhere
der Drücke
am Eingangsanschluss A der Hauptstufe und am Arbeitsanschluss A
des Vorsteuerventils 12 in den Federraum 24 eingesteuert
wird. In seiner federvorgespannten Grundposition verbindet das Vorsteuerschaltventil 12 seinen
Arbeitsanschluss A mit einem Druckanschluss P, der seinerseits über eine
Niederdrucksteuerleitung 82 und einen Steueranschluss Z mit
der Niederdruckleitung 14 verbunden ist. In der Niederdrucksteuerleitung 82 ist
eine weitere Dämpfungsdüse 78 vorgesehen.
Das Vorsteuerschaltventil 12 hat des Weiteren einen Tankanschluss
T, der über einen
Ablaufströmungspfad 84 und
einen Steuerölablaufanschluss
Y mit einer Druckmittelsenke, im vorliegenden Fall einem Tank T
verbunden ist.
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Dieser
Ablaufströmungspfad 84 ist
in der Grundposition des Vorsteuerschaltventils 12 gegenüber der
Verbindungssteuerleitung 76 abgesperrt. Durch Umschalten
des Vorsteuerschaltventils 12 in seine Schaltposition a
wird die Verbindung zwischen dem Druckanschluss P und dem Arbeitsanschluss
A abgesperrt und letzterer mit dem Tankanschluss T verbunden, so
dass die Verbindungssteuerleitung 76 zum Tank T hin entlastet
ist. In den Federraum 24 wird dann der Druck am Ausgang
A der Hauptstufe, d.h., der Druck in der Druckleitung 18 gemeldet,
so dass bei umgeschaltetem Vorsteuerschaltventil 12 das
Sperrventil 8 als Rückschlagventil
arbeitet, das bei geschlossenem HD-Regelventil 5 (Verbindung zum
Hochdruck abgesperrt) durch den auf die Ringfläche des Hauptkolbens 22 wirkenden
Niederdruck geöffnet
werden kann, um eine Druckmittelströmung vom Niederdruckspeicher
ND zur Druckleitung 18 und somit zum Zylinderraum 20 des
Gießzylinders 2 zu
ermöglichen.
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In
der Grundposition des Vorsteuerschaltventils 12 ist das
Sperrventil 8 durch den höheren der Drücke an den
Anschlüssen
A, B der Hauptstufe in Schließrichtung
beauf schlagt, es befindet sich somit in seiner Sperrstellung. Bei
Hochdruck in der Druckleitung 18 wird das Sperrventil 24 auch
bei umgeschaltetem Vorsteuerschaltventil 12 in seine Sperrstellung
gebracht, so dass die Druckmittelverbindung zwischen dem mit Hochdruck
beaufschlagten Bereich und dem Niederdruckspeicher ND beim Umschalten
in die Nachdruckphase auch dann gewährleistet ist, wenn das Vorsteuerschaltventil
in seiner Schaltposition a hängen
bleiben sollte.
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Offenbart
sind eine hydraulisch betätigte Gießeinheit
und ein dafür
geeignetes Sperrventil mit Rückschlagfunktion,
das als 2/2-Wegesitzventil ausgeführt ist, und nur in eine Richtung
von einem Eingang zu einem Ausgang durchströmbar ist. Ein Hauptkolben des
Wegesitzventils ist mit mehreren Steuerflächen ausgeführt. Diese können über ein willkürlich betätigbares
Vorsteuerventil einer Vorsteuerung des Sperrventils in einer ersten
Stellung so mit Steuerdruck beaufschlagt werden, dass der Hauptkolben
geschlossen gehalten wird. In einer zweiten Stellung des Vorsteuerventils
erfolgt die Druckbeaufschlagung der Steuerflächen des Hauptkolbens derart,
dass dieser vom Druck am Eingang von seinem Sitz abhebbar ist, sofern
der Druck am Ausgang des Sperrventils niedriger als der Eingangsdruck
ist.
-
- 1
- Gießeinheit
- 2
- Gießzylinder
- 4
- ND-Speicher
- 5
- HD-Regelventil
- 6
- Druckübersetzer
- 7
- Ringraum
- 8
- Sperrventil
- 9
- Drosselventil
- 12
- Vorsteuerschaltventil
- 14
- Niederdruckleitung
- 16
- Verbindungsleitung
- 18
- Druckleitung
- 20
- Zylinderraum
- 22
- Hauptkolben
- 24
- Federraum
- 25
- Feder
- 26
- Ventilsitz
- 28
- Verbindungsbohrung
- 30
- Ringraum
- 32
- Steuerleitung
- 33
- Drossel
- 34
- Tankleitung
- 36
- Vorsteuerlogik
- 38
- ringförmiger Raum
- 40
- Leitung
- 42
- Leitungsabschnitt
- 43
- Federraum
- 44
- Axialbohrung
- 46
- Drossel
- 48
- Kolbenbund
- 50
- Kolbenbund
- 52
- Kolbensteg
- 54
- Verbindungskanal
- 56
- Raum
- 58
- Vorsteuerschaltventil
- 60
- Steuerleitungsabschnitt
- 62
- ND-Pumpe
- 64
- Speicherladeventil
- 66
- Rückschlagventil
- 68
- Vorsteuerung
- 70
- Steuerdeckel
- 72
- Wechselventil
- 74
- Drucksteuerleitung
- 76
- Verbindungssteuerleitung
- 78
- Dämpfungsdüse
- 80
- Steuerkanal
- 82
- Niederdrucksteuerleitung
- 84
- Ablaufströmungspfad