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Einrichtung zum Entspannen der unter Hochdruck stehenden Ölsäule im
Arbeitsraum eines durch einen Pumpenreversierantrieb bewegten Kolbensystems Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Entspannen der unter Hochdruck stehenden
Ölsäule im Arbeitsraum eines durch einen Pumpenreversierantrieb bewegten Kolbensystems,
insbesondere an hydraulischen Pressen, bei welcher das Kompressionsvolumen aus dem
Arbeitszylinderraum abgesaugt wird und nach Umkehr der Bewegungsrichtung der Pumpe
zur Beschleunigung des Arbeitsleerhubes ein Teil der Ölmenge über ein in der Verbindungsleitung
von Arbeitszylinderraum und Ölbehälter angeordnetes, von dem im Rückhubzylinderraum
herrschenden Druck geschaltetes Füllventil dem Arbeitszylinderraum zufließt.
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Über die Füllventile wird bei Pressenhüben im Eilgang druckloses bzw.
unter geringem Druck stehendes Öl den Arbeitszylindern zugeführt. Während des Preßhubes
sind diese Ventile geschlossen. Bevor der Rückhub der Arbeitskolben jedoch eingeleitet
wird, sind diese Füllventile zu öffnen, um eine schnelle Ableitung des über dem
Arbeitskolben befindlichen Öles zu gewährleisten.
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Da über dem Arbeitskolben das Öl mit einem hohen Druck beaufschlagt
ist, führt dieses Öffnen zu einem Entspannungsschlag. Dieser hat zur Folge, daß
die Anschlüsse der Rohrleitungen gelockert werden, Rohrleitungen platzen, Störungen
im Ölkreislauf auftreten bzw. labile Verhältnisse bei der Steuerung der Presse auftreten.
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Diese Nachteile vermeidet man bei bekannten Einrichtungen, indem in
die Füllventile mehrere Stechkegel eingebaut werden, die den Entspannungsschlag
mildern. Bekannt ist es auch, besondere Entspannungsventile einzusetzen, bei denen
die unter Hochdruck stehende Ölmenge über als Drossel wirkende Kerben entspannt
wird. In beiden Fällen sind jedoch zusätzliche Bauelemente erforderlich. Die in
Entspannungsventilen vorgesehenen Kerben, ebenso wie die Schaltgeschwindigkeiten,
müssen für jede Einrichtung durch Versuche gefunden werden. Das gleiche trifft auf
die Anwendung von Stechkegeln in Füllventilen zu, deren Größe und Anzahl jeweils
empirisch ermittelt werden muß. Außerdem tritt bei der Drosselung durch Kerben eine
unerwünschte Erwärmung des Öles auf.
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Die Aufgabe der Erfindung ist, den Entspannungsschlag in schon vorhandenen
Bauelementen des Antriebes aufzufangen und das Füllventil dann zu öffnen, wenn der
überdruck, der durch die Kompressibilität des Öles, der eventuell noch eingeschlossenen
Luft sowie der Materialdehnung der Rohrleitung erzeugt wird, beseitigt wurde.
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Dies wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß in der zum Ölbehälter
hin abgeschlossenen Rückhubzylinderleitung eine das Kompressionsvolumen aufnehmende
Speichereinrichtung angeordnet ist. Dabei ist es zweckmäßig, den Kolbenraum eines
Aufstoßzylinders des Füllventils gleichzeitig als Speicherraum zu verwenden.
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In der Zeichnung ist die Erfindung dargestellt. Eine übernullschwenkbare
Pumpe 1 ist über Leitungen 2, 3 mit einem unteren Raum 4 einerseits und andererseits
über Leitungen 5, 6 mit einem oberen Raum 7 eines Arbeitszylinders 8 verbunden.
Die veränderliche Begrenzung des unteren zum oberen Raum bildet ein Arbeitskolben
9. Die Leitung 3 führt weiterhin zu einem Behälter 10 und ist gegen diesen
durch ein Rückschlagventil 11 abgesichert. Eine Abzweigleitung 12 verbindet
die Leitung 3 mit einem Zylinderraum 13 eines Füllventilgehäuses
14, in welchem ein entgegen dem Druck einer Feder 15 bewegbar angeordneter
Betätigungskolben 16 angeordnet ist. Im Füllventilgehäuse 14 befindet sich weiterhin
ein durch eine Feder 17 beaufschlagter Füllventilkolben 18, der eine kegelige Bohrung
19 im Füllventilgehäuse 14 verschließt. Zwischen den zueinander gerichteten Wirkflächen
20 und 21 des Betätigungskolbens 16 und des Füllventilkolbens 18 ist
ein Abstand vorgesehen, der einem Leerhub des Betätigungskolbens entschricht. Das
Füllventil ist einerseits über eine Leitung 22 mit dem Behälter
10 und andererseits über die Leitung 6 mit dem oberen Raum 7 des Arbeitszylinders
8 verbunden.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Bei der Abwärtsbewegung des Arbeitskolbens
9 ohne wesentlichen Lastangriff am Arbeitskolben saugt die Pumpe 1 aus dem unteren
Raum 4 des Arbeitszylinders 8 Öl ab. Die abwärts wirkende Kraft am Arbeitskolben
muß dabei immer größer sein als
die am Kolben wirkende Reibung.
Dies kann erreicht werden durch große Kolbengewichte oder durch einen im gesamten
System herrschenden Vorfülldruck. Die auf den Arbeitskolben wirkende resultierende
Kraft erzeugt damit einen Druck im Raum 4 des Arbeitszylinders 8, der über die Leitung
3 an der Saugleitung der Pumpe und auch auf den Bett -gungskolben 16 wirkt. Das
Öl kann zum Behälter 10 nicht entweichen, da in der Leitung 3 das Rückschlagventil
11 angeordnet ist, welches ein Strömen der Flüssigkeit nur vom Behälter
10 in die Leitung 3
zuläßt. Der Druck überwindet die Kraft der Feder
15 und hält damit den Füllventilkolben 19 offen. Damit kann Öl aus dem Behälter
10 über die Leitung 22
durch das Füllventil in die Leitung 6 und damit
in den Zylinderraum 7 fließen. Das von der Pumpe 1 geförderte Öl fließt ebenfalls
in die Leitung 6.
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Wird durch Lastangriff am Arbeitskolben 9 der Druck im unteren Raum
4 des Arbeitszylinders 8 und in der Leitung 3 durch Absaugen von Öl
von der Pumpe 1 so weit vermindert, daß die Kraft der Feder 15 im Füllventil nicht
mehr überwunden wird, schließt sich der Füllventilkolben 18. Damit ist die Verbindung
der Leitung 22 zur Leitung 6 abgeschlossen. Die Pumpe 1 arbeitet jetzt auf die große
Kolbenfläche, wodurch eine große Kraft erzeugt wird. Die Pumpe 1 saugt über die
Leitung 3 und das Rückschlagventil 11 aus dem Behälter 10 Öl (gezeichnete Stellung).
DieBewegungsrichtungsumkehr des Arbeitskolbens 9 wird durch übernullschwenken der
Pumpe 1 erreicht. Damit saugt die Pumpe 1 aus dem oberen Raum 7 des Arbeitszylinders
8 über die Leitungen 6 und 5 Öl ab und fördert dieses in die Leitung 3, und der
Druck in dieser Leitung 3 und im unteren Raum 4 des Arbeitszylinders 8 steigt soweit
an, bis die Kraft der Feder 15 überwunden wird. Durch Aufweitung des Arbeitszylinders
8 und der Rohrleitungen, durch eingeschlossene Luft im Zylinder, sowie durch die
Kompressibilität des im System unter Druck stehenden Öls ist das eingeschlossene
Ölvolumen größer als das rechnerisch ermittelte. Die Pumpe 1 saugt dieses Kompressionsvolumen
ab und fördert es in den Zylinderraum 13 oberhalb des Betätigungskolbens 16, ohne
daß das Füllventil betätigt wird. Der Druck im oberen Raum 7 des Arbeitszylinders
8 wird zügig und ohne Schlag abgebaut. Das Volumen des Zylinderraumes 13 muß so
groß bemessen sein, daß das Kompressionsvolumen aufgenommen werden kann. Damit wird
erst, wenn der Druck im oberen Raum 7 des Arbeitszylinders 8 abgebaut ist, der Füllventilkolben
18 gegen die Feder 17 geöffnet, wobei kein Schaltschlag eintritt. Gleichzeitig beginnt
die Aufwärtsbewegung des Arbeitskolbens 9.
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Die Speicherung des Kompressionsvolumens muß nicht unbedingt durch
eine Leerbewegung des Füllventilöffnungskolbens 16 erzielt werden, sondern es kann
auch an anderer Stelle der Leitung 3 das Volumen durch einen Akku oder ähnliche
Einrichtung gespeichert werden.