DE1238701B

DE1238701B - Druckverhaeltnisregler

Info

Publication number: DE1238701B
Application number: DEK52508A
Authority: DE
Inventors: Alfons Goeke
Original assignee: TH Kieserling and Albrecht GmbH and Co
Current assignee: TH Kieserling and Albrecht GmbH and Co
Priority date: 1964-03-26
Filing date: 1964-03-26
Publication date: 1967-04-13
Also published as: NL6503319A; FR1420842A; SE301068B; CH420679A; US3312103A; GB1081440A; AT253256B; BE661730A

Description

Druckverhältnisregler Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckverhältnisregler, bei dem ein Druckvethältnis-Einstellhebel vorgesehen ist, an dessen ertem Hebelarm der Fülirungsdruck eines ersten Druckmittelkreises über einen Kolben angreift, während der zweite Hebelarm die sollwert-Einstellfeder eines Druckregelventils für den im eingestellten Verhältnis nachgeführten Druck eines zweiten Regelkreises belastet. Sie betrifft die besondere Ausbildung bzw. anbrdnung eines Druckminderventils und eines Überströmventils mit einer Hebelanordnung, durch die das Verhältnis zwischen »Führungsgröße«und»Regelgröße« durch Änderung der Übersetzung zwischen diesen beiden Größen eingestellt werden kann mit dem Ziel, daß nicht nur ein bestimmtes Verhältnis der Drücke in zwei oder mehr Druckmittelkreisen leicht eingestellt und gehalten werden kann, sondern außerdem erreicht wird, daß in allen Kreisen sowohl der Druckaufbau als aueh der Druckabbau gleichzeitig abläuft.
Es ist in Verbindung mit einer Rohrprüfpresse bereits eine Regeleinrichtung bekanntgeworden, die im wesentlichen aus zwei parallelgeschalteten Ventilen besteht, deren Ventilkegel als Kolbenstange ausgebildet sind. Die Kolbenstangen sind mit Kolben verbunden, in deren Zylinder jeweils eine Leitung zum Zuführen des Druckmittels mündet, das für die Erzeugung des Einspann- bzw. Prüfdruckes bei der Rohrprüfpresse benötigt wird. Beide Kolben sind an den Enden eines zweiarmigen hebels angelenkt, der sich über eine Feder an einem Festpunkt abstützt.
Durch entsprechende Verschiebung dieser Feder kann die Länge der beiden Hebelarme verändert und somit ein bestimmtes Druckverhältnis der Druckmittel für die Erzeugung des Einspann-und Prüfdruckes eingestellt werden. Dieses Verhältnis bleibt auch dann erhalten, wenn sich beispielsweise der Prüfdruck ändert. nachteilig bei dieser Regeleinrichtung ist, daß weder eine feine Abstufung der Eihspatin-und Prüfdrücke mögliche noch eih zeitgieicher gemeinsamer Aufbau bzw. Abbau dér beiden Drücke gegeben ist.
Dadurch würde ein dünnwandiges Rohr unweigerlich zu stark auf Knickung beansprucht werden.
Eine äußerst genaue Einstellung der Hinspanh-und Prüfdrücke ist deshalb erforderlich, weil die Rohrhersteller bei der Erzeugung von Präzisionsrohren aus Stahl sowie aus Nichteisenmetallen von den Beziehern gezwungen werden, die Rohre im Hinblick auf Durchmesser unå/oder Wandstärke fein abzustufen, d. h., daß sowohl Durchmesser als åuch Wandstärke beispielsweise nur um 1 mm differieren können. Müssen aber diese Präzisionsrohre, insbe- sondere, wenn sie beispielsweise aus Nichteisenmetallen wie Kupfer oder Messing hergestellt sind und nur eine schr geringe Wandstärke haben, mjittels Stirndichtung geprüft werden, so ist es verständlich, daß die Einspannkrälte wegen der Ausknickgefähr für die Rohre und der Gefahre der Dichtungsbeschädigungen unter keinen Uinständen höher sein dürfen als zur Abdichtung notwendig ist. Das setzt aber voraus, daß sowohl beim Druckaufbau als auch beim Druckabbau die beiden Drücke in dem erforderlichen Vrhältnis gemeinsam ansteigen bzw. falleh müssen.
Außerdem ist es erforderlich, dsß es möglich ist, ein beliebiges Verhältnis zwischen den Einspann- und Prüfdrücken leicht einstellen zu können.
Ähnliche Bedingungen können abernicht nur bei rohrprüfpressen, sondern auch bei anderen Arbeitsmaschinen bestehen, bei denen mehrere Druckmittelkreise für bestimmte Arbeitsvorgänge vorhanden sein müssen und die erforderlichen Drücke des Druckmittels in den einzelnen kreisen stark voneinander abweiVen können.
Züm Stand der Technik sei weiterhin erwähht, daß zur Regelung physikalischer Größen, wie beispielsweise Druck und Temperatur, oder bei einer Niveauregelung bekannt ist, Verhältnisregler einzusetzen, bei denen das Verhältnis zwischen Führungsgröße und Regelgröße durch Änderung der Übersetzung zwischen diesen beiden Größen einstellbar ist.
Um die eingangs beschriebenen Bedingungen mit einfache Mitteln einwandfrei erfüllen zu könhen, wird nach der Erfindung vorgeschlagen, als Druckregler ein an sich bekanntes Druckminderventil einzusetzen; dessen Vordruckseite eine Ausströmöffnung zur Atmosphäre besitzt, die durch ein Uberströmverntil gesteuert ist, dessen Vorspannfeder die durch den zweiten hebelarm des Druckverhältnis-Einstellhebels belastete Sollwerffeder darstellt.
Müssen mehrere Verrauchet- bzw. Druckrnittélkreise entsprechend geregelt werden, so kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung den Vorspannfedern der einzelnen nachgesteuerten Druckmittelkreise je ein Einstellhebel zugeordnet werden, deren Steuerkolben an eine gemeinsame, vom Führungsdruck gespeiste Druckleitung angeschlossen sind.
In der Zeichnung sind in den Fig. 1 bis 3 zwei Ausführungsbeispiele für eine Druckregeleinrichtung nach der Erfindung schematisch dargestellt und nachstehend näher erläutert.
F i g. 1 zeigt die Anwendung der Regeleinrichtung bei einer Rohrprüfpresse; Fig. 2 stellt dar, wie mehrere parallel angeordnete Kolbentriebe, die verschieden große Kräfte ausüben müssen, geschaltet werden, damit die erforderlichen Drücke eingestellt und gehalten werden können; Fig. 3 veranschaulicht den Aufbau und die Anordnung der beiden an sich bekannten Ventile.
Nach Fig. 1 ist in dem Zylinderl ein doppeltwirkender Kolben 2 geführt, der einen Dichtkopf 3 trägt, in dem eine Dichtung 4 zum Abdichten des Rohres 5 angeordnet ist. Der nicht dargestellte zweite Dichtkopf kann jedoch ortsfest angeordnet oder aber ebenfalls an einem Kolben befestigt sein, wie es die Fig. 1 zeigt. Im letzteren Fall wird der nicht dargestellte zweite Kolben durch eine weitere Regeleinrichtung so gesteuert, wie es nach Fig. 1 für die Kolben 2 und 6b dargestellt ist und nachstehend näher erläutert wird. Um das Rohr abdichten zu können, ohne daß die Dichtung 4 beschädigt oder das Rohr 5 geknickt wird, muß der Druck des in dem Druckmittelraum 7 a auf die Wirkfläche7 des Kolbens 2 einwirkenden Druckmittels in einem ganz bestimmten Verhältnis zum Druck des Druckmittels stehen, das in dem Druckmittelraum 6 a auf die Wirkfläche 6 des Kolbens 6b des Druckübersetzers 6c einwirkt. Der Druckübersetzer 6 c dient dazu, den Druck des durch die Leitung 10 und die Bohrungen 11, 12 und 13 in das Rohr eingeführten Wassers auf den erforderlichen Prüfdruck zu erhöhen. Wie vorstehend bereits beschrieben, müssen aber der Prüfdruck und der Einspanndruck in einem ganz bestimmten Verhältnis zueinander stehen, das auch bei einer Änderung des Prüfdruckes erhalten bleibt.
Außerdem ist Bedingung, daß diese beiden Drücke gemeinsam auf- bzw. abgebaut werden, weil sonst eine Knickung des Rohres nicht zu vermeiden ist.
Aus Gründen der Übersicht wurden alle anderen notwendigen Ventile oder Schieber, die entweder elektrisch oder hydraulisch betätigt werden, nicht in den Hydraulikplan aufgenommen.
Die Regeleinrichtung wirkt wie folgt: Es sei angenommen, daß das Rohr 5 mit Wasser gefüllt und der Kolben 2 so beaufschlagt ist, daß das Rohr 5 abgedichtet ist. Der Zufluß des Prüfwassers wird durch Schließen des Ventils 10 a abgestellt. Der Druck des durch die Pumpe 14 geförderten Druckmittels kann an dem Druckminderventil 15 eingestellt werden.
Sobald sich der Kolben 6b des Druckübersetzers nach links bewegt, baut sich im Rohr 5 bzw. in dem Druckmittelraum 13 des Kolbens 2 ein Druck auf.
Da aber das von der Pumpe 14 geförderte Druckmittel gleichzeitig auch über die Leitung 16, das Druckminderventil 17, die Leitung 16 a und die Bohrung la in den Druckmittelraum 7 a geflossen ist, baut sich darin ebenfalls ein Druck auf, der verhindert, daß die Dichtung vom Rohr abgehoben wird.
Durch die Leitung 14 b und die Bohrung lb gelangt das Druckmittel in den Druckmittelraum 2 a und wirkt auf die Ringfiäche 2 b des Kolbens 2 so ein, daß dieser gewissermaßen beidseitig eingespannt ist.
An die Leitung 14 a ist eine Leitung 14 c angeschlossen, durch die das Druckmittel zum Kolben 18 gelangt, der über die Rolle 19 (vgl. Fig.3) auf den Arm 20a eines zweiarmigen Hebels 20 einwirkt, dessen anderer Arm 20 b über eine Rolle 21 sowie über die Stange 22 und die Feder 23 auf den Ventilsitz 24 des Ventilkegels 25 im Sinne »Schließen« einwirkt.
Die Teile 22 bis 25 sind Bestandteile des Vorsteuerventils 26. Durch entsprechendes Verschieben des Halters 27 für den Hebel 20 im Sinne des Pfeiles 28 kann die Länge der Hebelarme 20a und 20b, die das Verhältnis der Einspann- und Prüfdrücke bestimmt, verändert werden. Sobald in der Leitung 14 a sowie in den daran angeschlossenen Druckmittelräumen der Druck ansteigt, entsteht auch ein entsprechender Druck in der Leitung 29. Steigt dieser Druck so weit an, daß der Ventilsitz 24 angehoben wird, kann das Drucköl über die Leitung 26 a abfließen. Da sich aber der Druck des in den Leitungen 16, 16 a fließenden Drucköls ebenfalls weiter aufbaut, steigt der Druck auch unter dem Steuerkolben 17 a des Ventils 17 weiter an und bewegt ihn nach oben, wodurch der Zufluß zur Leitungl6a gesperrt und ein weiterer Druckaufbau in den Druckmittelräumen verhindert wird, sobald der Druck erreicht ist, der durch das Druckminderventil 15 eingestellt worden ist. Dadurch ist ersichtlich, daß die Drücke in den Leitungen 14 a, 14 c, 16 und 16 a sowie in den daran angeschlossenen Druckmittelräumen leicht einstellbar sind und auch das vorgewählte Verhältnis der Drücke erhalten bleibt. Dieses Druckverhältnis bleibt aber auch während des gesamten Druckaufbaues verhalten, weil bei einem Druckanstieg in den Leitungen 14 a, 14c und 16 der Ventilsitz 24 auf den Ventilkegel 25 hinzu bewegt und der Durchfluß des Druckmittels in die Leitung 26 a verringert wird. Dadurch kann wiederum der Druck in den Leitungen 14 a, 16 a sowie in den daran angeschlossenen Druckmittelräumen ansteigen. Die Wirkflächen des Kolbens 2 sowie des Kolbens 6b für den Druckübersetzer sowie der Druck des auf diese Wirkflächen wirkenden Druckmittels ist selbstverständlich so gewählt, daß auf die Dichtung, durch die das Rohr abgedichtet wird, immer nur ein solcher Druck ausgeübt werden kann, der notwendig ist, um eine gute Abdichtung zu erzielen.
Aber auch ein gemeinsamer Druckabbau in den einzelnen Druckmittelräumen ist durch diese Anordnung der Ventile sichergestellt. Wird nämlich die Pumpe 14 abgeschaltet, dann kann das in der Leitung 14 a und den daran angeschlossenen Druckmittelräumen befindliche Druckmittel entspannen, weil es über das Rückschlagventil30 abfließen kann. Dadurch wird aber auch der Druck des im Rohr befindlichen Prüfwassers abgebaut, weil der Kolben 6b nach rechts ausweichen kann. Entsprechend dem Abbau des Druckes in den an der Leitung 14 a angeschlossenen Druckmittelräumen muß auch der Druck des in dem Druckmittelraum 7 a des Kolbens 2 befindlichen Druckmittels gleichzeitig abgebaut werden. Das ist dadurch sichergestellt, daß das Druckmittel über die Leitung 16 a und das den Hauptstrom absperrende Druckminderventil 17 (Bohrungen 17 b, 17 c, 17 d; vgl. F i g. 3) sowie über die Leitungen 29 und 26a abfließen kann. Der Durchfluß des Druckmittels durch das Vorsteuerventil 26 ist deshalb möglich, weil der Ventilsitz 24 durch das durch die Leitung29 zugeführte Druckmittel entgegen der Kraft der Feder 23 angehoben wird. Daraus ergibt sich, daß auch während des gesamten Druckabbaues das eingestellte Verhältnis des Einspann- und Prüfdruckes erhalten bleibt.
Bei dem in F i g. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um drei Kolbentriebe, die verschieden große Kräfte ausüben müssen. In diesem Fall ist für die Kolbentriebe 31 und 32 je eine Regeleinrichtung vorgesehen, die, wie beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 1, im wesentlichen aus je einem Druckminderventill7 und je einem Vorsteuerventil 26 besteht, deren Aufbau und Funktionsweise vorstehend erläutert ist. Dem Kolbentrieb 33 wird das durch die Pumpe 34 geförderte Druckmittel, dessen Druck durch das Druckbegrenzungsventil 35 einstellbar ist unmittelbar zugeführt. In diesem Fall kann in drei Druckmittelkreisen ein bestimmter Druck eingestellt und gehalten werden, deren Verhältnis zueinander auch beim Andern des Druckes des durch die Pumpe 34 geförderten Druckmittels erhalten bleibt.

Claims

Patentansprüche: 1. Druckverhältnisregler mit einem Druckverhältnis-Einstellhebel, an dessen erstem Hebelarm der Führungsdruck (eines ersten Druck- mitteikreises) über einen Kolben angreift, während der zweite Hebelarm die Sollwert-Einstellfeder eines Druckregelventils für den im eingestellten Verhältnis nachgeführten Druck (eines zweiten Regelkreises) belastet, d a d u r c h g ekennzeichnet, daß als Druckregler ein Druckminderventil dient, dessen Vordruckseite eine Ausströmöffnung (17 d) zur Atmosphäre besitzt, die durch ein Überströmventil gesteuert ist, dessen Vorspannfeder (23) die durch den zweiten Hebelarm (20b) des Druckverhältnis-Einstellhebels (20) belastete Sollwert-Feder darstellt.
2. Druckverhältnisregler nach Anspruch 1 für mehrere von einem Führungsdruck gesteuerte Druckmittelkreise, dadurch gekennzeichnet, daß den Vorspannfedern der einzelnen nachgesteuerten Druckmittelkreise je ein Einstellhebel zugeordnet ist, deren Steuerkolben an eine gemeinsame, vom Führungsdruck gespeiste Druckleitung angeschlossen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 263 802, 601 933 ; USA.-Patentschrift Nr. 2 725 743; Koppelt, Kleines Handbuch technischer Regelvorgänge, 1954, S. 31.

In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1 206 624.