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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 5622217 A ist der Grundaufbau ei- ner 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 aufgesteuert. 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. Gegebenen falls 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 entlastet 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 verschiebbar 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 beaufschlagt, 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.
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Bezugszeichenliste
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- 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
