-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Kompressor zur Bereitstellung
eines Arbeitsfluids mit einem bestimmten Arbeitsdruck an einen Verbraucher, beispielsweise
an eine Werkzeugmaschine zum Stanzen, Verformen, Tiefziehen und
dergleichen von Metallen.
-
Werkzeugmaschinen
können
hydraulisch betrieben werden, indem der Arbeitsdruck zur Aufbringung
der Verformungs- oder Stanzkraft über ein entsprechend unter
Druck gesetztes Hydrauliköl
bereitgestellt wird.
-
Die
Erfindung betrifft eine Weiterbildung eines Kompressors, welcher
einen solchen Arbeitsdruck bereitstellt, wobei der Arbeitsdruck
unterschiedlich variiert werden soll, ohne dass sich die Abmessungen
des Kompressors verändern.
-
Gemäß der Erfindung
besteht der Kompressor zur Bereitstellung eines Arbeitsfluids mit
einem bestimmten Arbeitsdruck an einem Verbraucher aus einer Welle,
welche von einer Antriebseinheit in Rotation versetzt wird, und
aus zumindest zwei Reservoirkammern für das Arbeitsfluid, welche
sich senkrecht von der Welle paarweise einander gegenüberliegend
radial erstrecken. Die Antriebseinheit für die Welle kann beispielsweise
ein Elektromotor sein.
-
In
den Reservoirkammern ist jeweils ein mit der Welle verbundener Kolben
mit einer Kolbenstange verschieblich geführt. Sowohl die Kolben als
auch die Kolbenstangen weisen in ihrer axialen Erstreckung eine
Leitung für
das Arbeitsfluid auf, welche sich in der Anordnung radial zu der
Welle erstreckt.
-
Das
Arbeitsfluid wird von dieser Leitung durch das Gehäuse des
Kompressors weiter zu einem Ausgang geführt, welcher mit dem Verbraucher in
Verbindung steht.
-
Wird
die Welle mittels der Antriebseinheit in Drehung versetzt, verschieben
sich die Kolben in den Reservoirkammern in Folge der Zentrifugalkrafteinwirkung
radial nach außen,
da sich die Reservoirkammern und damit die Kolben mit der Welle
drehen. Das in den Reservoirkammern enthaltene Arbeitsfluid wird
komprimiert und durch die Kolben über die radialen Leitungen
wiederum radial nach innen verdrängt.
-
Es
wird deutlich, dass gemäß der Erfindung über die
Bereitstellung einer entsprechenden Umdrehungsgeschwindigkeit bzw.
-drehzahl, welche variiert werden kann, auf Grund der Verdrängung durch
die Kolben ein Arbeitsdruck bereitgestellt wird, welcher im Folgenden
dann einem Verbraucher, beispielsweise der Werkzeugmaschine, zur
Verfügung
gestellt werden kann.
-
In
einer besonderen Ausführungsform
des Kompressors gemäß der Erfindung
sind oberhalb der Welle in axialer Erstreckung mehrere Sammelkammern
für das
Arbeitsfluid vorgesehen, welche miteinander verbunden sind. In Abhängigkeit
der verdrängten
Menge kann sich das Arbeitsfluid in diesen Sammelkammern unter einem
bestimmten Arbeitsdruck sammeln, bevor es über einen Ausgang von dem Verbraucher
abgerufen wird.
-
Über den
Ausgang kann das in der gesamten Anordnung des Kompressors und damit
in den Sammelkammern einerseits und in den Reservoirkammern und
radialen Leitungen der Kolben andererseits vorgesehene Arbeitsfluid
mit einem Gegendruck beaufschlagt werden, so dass sich insgesamt
der Arbeitsdruck für
den Verbraucher variieren lässt.
Der Gegendruck wiederum ist einstellbar und wird vorzugsweise von
dem Verbraucher selbst bereitgestellt.
-
Die
Kolben des Kompressors gemäß der Erfindung
weisen des Weiteren einen Kontaktschalter auf, welcher sich mit
den Kolben bewegt und welcher an einem Widerlager zum Anschlag kommt.
Hierdurch kann ein Ventil in der Ausgangsleitung zu dem Verbraucher
geöffnet
werden, so dass ein Aufbau von Überdruck
in den Reservoirkammern einerseits und in den Sammelkammern andererseits
vermieden wird.
-
Zur
Abführung
von Leckage-Öl
ist ein Drainage-System vorgesehen, welches gemäß der Erfindung im Inneren
der Welle angeordnet ist, welche zu diesem Zweck hohl ausgebildet
ist.
-
Weitere
Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Zeichnungen. Es zeigen:
-
1 schematisch
eine Teilquerschnittsdarstellung des Kompressors gemäß der vorliegenden Erfindung;
-
2 eine
Draufsicht teilweise im Schnitt auf die Reservoirkammern des Kompressors;
und
-
3 schematisch
einen Verbraucher in der Form einer Stanzmaschine, für welche
der von dem Kompressor zur Verfügung
gestellte Arbeitsdruck verwendet werden soll.
-
In 1 ist
der Kompressor zur Bereitstellung eines Arbeitsfluids, insbesondere
eines Hydrauliköls,
mit einem bestimmten Arbeitsdruck an einen Verbraucher gezeigt.
-
Der
Kompressor besteht aus einer in einem Fundament 1 drehbar
gelagerten Welle 2, welche von einer hier nicht dargestellten,
unterhalb des Fundaments 1 angeordneten Antriebseinheit,
beispielsweise einem Elektromotor, in Drehung versetzt wird.
-
An
der Welle 2 sind radial senkrecht zu dieser Reservoirkammern 3 angeordnet,
welche sich mit der Welle 2 in einem Raum 4 drehen
können.
-
Wie
in 2 zu erkennen ist, liegen jeweils zwei Reservoirkammern 3 paarweise
einander gegenüber,
wobei im vorliegenden Fall drei derartige Paare vorgesehen sind.
-
In
den Reservoirkammern 3 ist jeweils ein Arbeitsfluid 5,
bspw. ein Hydrauliköl,
aufgenommen.
-
Jede
Reservoirkammer 3 ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet.
Im Inneren jeder Reservoirkammer 3 ist ein Kolben 6 verschieblich
geführt,
welcher mit einer Kolbenstange 7 in Verbindung steht.
-
Die
Kolbenstange 7 ist wiederum auf einem Gleitrohr 8,
welches an dem drehbaren Wellenkörper 2 fixiert
ist, gleitend außenseitig
geführt.
-
Wie
in 1 zu erkennen ist, weisen, jeweils in ihrer axialen
Längserstreckung,
der Kolben 6 eine Leitung 9, die Kolbenstange 7 eine
Leitung 10 und das Gleitrohr 8 eine Leitung 11 auf,
wobei die axialen Leitungen 9, 10 und 11 miteinander
fluidleitend in Verbindung stehen.
-
Die
axialen Leitungen 9, 10 und 11, welche sich
radial zu der Welle 2 erstrecken, führen zu einer Kammer 12,
welche über
axiale Leitungen 13 mit einzelnen Sammelkammern 14 in
Verbindung steht.
-
Diese
axialen Sammelkammern 14 stehen wiederum über Leitungen 15 miteinander
in Verbindung und dienen der Aufnahme des Arbeitsfluids, welches
unter einem bestimmten Arbeitsdruck steht.
-
Infolge
der Zentrifugalkraft verschieben sich die Kolben 6 mit
den Kolbenstangen 7 im Inneren der Reservoirkammern 3 radial
nach außen.
Hierdurch wird das in der Reservoirkammer 3 enthaltene
Arbeitsfluid 5 verdrängt
und durch die axialen Leitungen 9, 10 und 11 radial
nach innen geleitet und abschließend über die Kammer 12,
die axialen Leitungen 13 in die Sammelkammern 14 überführt. Das
in die Sammelkammern 14 so verdrängte Arbeitsfluid steht unter
einem bestimmten Arbeitsdruck, welcher sich aus der Umdrehungsgeschwindigkeit
der Welle 2 und der Reservoirkammern 3 einerseits
und aus dem Volumen der Reservoirkammern 3 andererseits
ergibt.
-
An
zumindest einer Sammelkammer 14 ist eine Ausgangsleitung 16 angeordnet,
welche zu dem Verbraucher, einer Arbeitsmaschine bzw. Werkzeugmaschine
zum Stanzen von Metallen führt,
wie diese in 3 schematisch dargestellt ist.
-
Ist
ein Ventil 17 in der Ausgangsleitung 16 geöffnet, wird
von dem erfindungsgemäßen Kompressor
das Arbeitsfluid mit dem definierten Arbeitsdruck in eine Kammer 18 der
Werkzeugmaschine geleitet, in welcher ein Kolben 19 verschieblich
geführt ist.
An dem Kolben 19 greift wiederum ein auswechselbares Werkzeug 20 an.
-
Der
Kolben 19 ist über
ein Wippgestänge 21, welches
an einem Fundament 22 der Arbeitsmaschine drehbar gelagert
ist, mit einem weiteren Druckzylinder 23 verbunden, in
welchem ein Kolben 24 verschieblich geführt ist. Der Kolben 24 ist
von einem separaten, hier nicht dargestellten Öldrucksystem über eine
Leitung 25 und ein Steuerventil 26 mit einem Gegendruck
beaufschlagbar.
-
Des
Weiteren weist der Druckzylinder 23 eine Abführleitung 27 mit
einem Steuerventil 28 auf.
-
Es
wird deutlich, dass über
den von dem erfindungsgemäßen Kompressor
bereitgestellten Arbeitsdruck in der Kammer 18 der Kolben 19 nach
unten auf das zu bearbeitende Werkstück bewegt wird. Diese Abwärtsbewegung
wiederum kann in ihrer Intensität
einerseits und Schnelligkeit andererseits dadurch gesteuert werden,
dass der Kolben 19 über
einen entsprechenden Gegendruck beaufschlagt wird.
-
Der
Gegendruck wiederum lässt
sich über den
Druck in dem Druckzylinder 23 bereitstellen, indem die
Steuerventile 26 und 28 den Durchfluss und damit
den Druck in dem Druckzylinder 23 variieren. Des Weiteren
erfolgt der Rückwärtshub des
Kolbens 19 über
den in dem Druckzylinder 23 dann jeweils aufgebrachten
Gegendruck.
-
Folglich
lässt sich
der Arbeitsdruck, der dem Verbraucher, im vorliegenden Fall einer
Werkzeugmaschine, durch den Kompressor gemäß der Erfindung zur Verfügung gestellt
werden soll, durch mehrere Parameter einstellen, nämlich über die
Zentrifugalkrafteinwirkung über
die Auswahl der Umdrehungsgeschwindigkeit der Reservoirkammern 3, über den
Durchsatz in der Ausgangsleitung 16, welcher über das
Ventil 17 einstellbar ist, sowie über die Einstellung des Gegendrucks
in dem Druckzylinder 23 durch die Steuerventile 26 und 27.
-
Der
Kompressor und die Arbeitsmaschine stehen dabei in einer solchen
Beziehung, dass das verdrängbare
Volumen der Reservoirkammer 3 mindestens dem verdrängbaren
Volumen der Kammer 18 der Arbeitsmaschine entspricht oder
größer ist.
-
Der
Kolben 6 weist einen Kontaktschalter 29 auf, welcher
sich mit dem Kolben 6 bewegt. Kommt dieser Schalter 29 mit
einer Kontaktfläche 30 in
Kontakt, kann ein elektrisches Steuersignal an das Ventil 17 ausgegeben
werden, um die Bildung von Überdruck
in dem System des Kompressors zu verhindern.
-
Die
Welle 2 ist hohl ausgebildet, so dass eine Drainage-Leitung 31 ein
Abführen
von Leckage-Öl aus
der Kammer 12 bei Bedarf ermöglicht.