DE177245C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVIl77245 KLASSE 58 a. GRUPPE

CARL HUBER in BERLIN.

Hydraulische Treibeinrichtung für hydraulische Pressen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. Juni 1905 ab.

■ Zum Betriebe von hydraulischen Pressen

werden bekanntlich in der Regel riur Pumpen allein oder auch Pumpen in Verbindung mit Kraftsammlern mit Gewichts wirkung oder auch sog. Treibeinrichtungen angewendet.

In den meisten Fällen handelt es sich beim Betriebe von hydraulischen Pressen um periodisch auftretende Arbeitsvorgänge mit abwechselnden relativ längeren Ruhepausen, während deren die Beschickung erfolgt oder sonstige Hilfsarbeiten vorgenommen werden. Der Arbeitsvorgang selbst ist meistens nur von kurzer Zeitdauer, während welcher aber die höchste Arbeitsleistung bezw. der höchste Druck erreicht werden muß.

Diese Unregelmäßigkeit in der Kraftentnahme führte zunächst zur Anwendung von Kraftsammlern mit Gewichtswirkung, bestehend aus einem aufrecht stehenden Zylinder, in welchem ein mit großen Gewichtsmassen belasteter Tauchkolben ein durch seinen Durchmesser und Hub begrenztes Wasservolumen unter Druck hält. Aus diesen Sammlern kann das unter Druck stehende Wasser in beliebigen Zeitabschnitten und beliebiger Dauer zum Pressenbetrieb entnommen werden, wodurch eine größere Arbeitsleistung innerhalb kürzester Zeit ermöglicht wird. Während der Ruhepausen wird das dem Kraftsammler entzogene Druckwasser durch die ständig arbeitende ■Preßpumpe wieder zugeführt. Bei großem Wasserverbrauch der Presse und gar bei hohen Drücken wird die Verwendung solcher Sammler mit Gewichtswirkung schwierig, da dieselben große Hübe und große Durchmesser erhalten, wobei dann durch den freien Fall des häufig viele hundert Tonnen wiegenden Gewichtes auf einem Wege von 4 bis 6 Metern Massenbeschleunigungen auftreten. Diese Massenbeschleunigungen können bei Rohrbrüchen ge-.fährlich werden, besonders wenn die in Beschleunigung befindliche Gewichtsmasse am Ende des Hubes aufgehalten werden muß, wodurch Wasserschläge, d. h. plötzlich anwachsende Drucksteigerungen entstehen. W^Teiterhin ist es auch bekannt, bei Preßpumpen besondere, sogenannte !'Zusatz «-Schwungräder anzuordnen, welchen hierbei die Aufgabe zufällt, vermöge der in ihnen aufgespeicherten Energie Kraftsammler für den Preßdruck zu bilden.

Die dann außer diesen Sammlern verwendeten Treibeinrichtungen' welche meistens von unten nach oben arbeiten und mittels Dampf getrieben werden, sind im Volumen noch weit mehr eingeschränkt als die vorerwähnten Kraftsammler und besitzen zudem einen verhältnismäßig nur geringen Wirkungsgrad, da dieselben im Dampfverbrauch sehr unwirtschaftlich sind. In neuerer Zeit hat man auch versucht, Treibeinrichtungen anstatt mit Dampf mittels Schraubenspindeln, Zahnstangen usw. zu betreiben, wobei natürlich der. Weg der Tauchkolben bezw. das Volumen des zu fördernden Druckwassers größer werden kann wie.bei den Dampftreibeinrichtungen. Aber auch diese Ausführungsform arbeitet nicht wirtschaftlich, weil die Reibungsverhältnisse bei Schraubenspindeln höchst ungünstige sind, und infolgedessen die Nutzwirkung ganz bedeutend herabsinkt.

(2. Auflage, ausgegeben am 2g. Dezember igoö.J

Aber auch den Kraftsammlern mit Gewichtswirkung haftet (wenn auch aus anderen Gründen wie für die Treibeinrichtungen) der schwerwiegende Nachteil des Mangels an Wirtschaftlichkeit an. Während nämlich bei den Treibeinrichtungen als dynamisch angetriebene Druckwassererzeuger jeweilig nur immer so viel Kraft erzeugt zu werden braucht, als zur Überwindung des Widerstandes in der Presse

ίο (plus Reibungsarbeit) erforderlich ist, kommt bei dem Kraftsammler mit Gewichtswirkung stets ein und dieselbe Belastung in Betracht, für welche Belastung naturgemäß von vornherein als unterste Grenze der höchste Kraft bedarf der Presse zuzüglich der Reibung anzunehmen ist, weil die Möglichkeit irgendeiner anderweitigen Steigerung der Kraftzufuhr im gegebenen Augenblick nicht vorhanden ist. Es erhellt daraus, daß mit Bezug auf den gewohnlichen Kraftbedarf der Presse derartige Sammler ständig mit einem Überschuß an Belastungsgewicht arbeiten, um in jedem Falle etwaigen, im Pressenbetriebe vorkommenden gewissen Drucksteigerungen gewachsen zu sein.

Soll beispielsweise mittels eines solchen Sammlers eine Metallpresse betrieben werden, und erfordert das Metall bei einer gewissen Durchschnittstemperatur, unter der es zur Verarbeitung kommt, einen Preßdruck von 4000 Atmo-Sphären, so mag es vorkommen, daß in einzelnen Fällen (z. B. wenn der Block einmal nicht die richtige Temperatur "hat) der Druck der erforderlichen Betriebskraft auf 5000 Atmosphären steigt. Um dieser Möglichkeit gewachsen zu sein, damit der Block nicht in der Presse stecken bleibt, muß der Sammler also mit einer diesem erhöhten Betriebsdruck von 5000 Atmosphären entsprechenden Belastung entworfen sein, welche indessen nur in wenigen Fällen voll ausgenutzt wird, da für go Prozent der Pressungen ein Betriebsdruck von 4000 Atmosphären genügt. Es ist also von vornherein mit einem ständigen Opfer an Kraftverlust zu rechnen, welches mit Rücksicht auf die Sicher heit des Betriebes gebracht werden muß.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es nun, die vorstehend erörterten Nachteile der bisher bestehenden Bauart, insbesondere der Sammler mit Gewichtswirkung,, zu beseitigen und eine hydraulische Treibeinrichtung für hydraulische Pressen zu schaffen, durch welche eine wirtr schaftliche Betriebsweise bei für jeden eintretenden Fall ausreichendem Kraftvorrat ermöglicht wird. Bei der zu diesem Zwecke geschaffenen, den Erfindungsgegenstand bildenden hydraulischen Treibeinrichtung ist ein Sammler für konstante Kraftabgabe (z. B. Gewichtskraftsammler usw.) mit einem Sammler für dynamische Energie (z. B. Schwungrad usw.) vereinigt, welche beiden Sammler mit der hydraulischen Treibeinrichtung (Treibkolben) derart zusammenwirken, daß. der erforderliche Gesamtkraftaufwand einesteils für einen konstanten Bruchteil durch den Sammler der ersten Art und der noch übrig bleibenden gegebenenfalls veränderliche Rest des Kraftaufwandes durch den Sammler der letzten Art bestritten wird. Auf diese Weise wird beim Arbeitsvorgang der hydraulischen Presse, welche mittels der hydraulischen Treibeinrichtung betrieben wird, ein überschüssiger Kraftaufwand vermieden, und es kann immer jeweilig aus der Treibeinrichtung so viel Kraft entnommen werden, wie für den Arbeitsvorgang von Fall zu Fall erforderlich ist. Das Zusammenwirken der beiden Sammler, Gewicht und Schmungrad, bedingt in jedem Falle, daß an Stelle der (früher durch den freien Fall des Gewichts bedingten) kraftschlüssigen Bewegung eine zwangläufige Bewegung der hydraulischen Treibeinrichtung (der Treibkolben) stattfindet. Noch vorteilhafter ist es, wenn in weiterer Ausführungsform des Erfindungsgedankens die Anordnung' so getroffen wird, daß mit dem Sammler für konstante Kraftabgabe (Gewichtskraftsammler) und dem Sammler für dynamische Energie (Schwungrad) eine Kraftmaschine zusammenwirkt, wodurch eine Unterteilung des Gesamtkraftaufwandes beim Arbeitsvorgange der hydraulischen Presse mittels der hydraulischen Treibeinrichtung in Gewichtswirkung, dynamisch (im Schwungrad) aufgesammelte Energiewirkung und in Wirkung der Kraftmaschine stattfindet. Die Kraftmaschine wird also hierbei als zu den beiden Sammlern hinzukommender dritter Kraftfaktor für diesen Betrieb benutzt.

In der Zeichnung ist die Erfindung in Fig. 1 und 2 in derjenigen Ausführungsform veranschaulicht, für welche das Zusammenwirken sämtlicher drei Kraftfaktoren als Grundlage der Ausführung angenommen ist.

In dem Fundament g ist eine Schraubenspindel s senkrecht stehend, gelagert, deren Antrieb von einer Welle w aus bei eingerückter Kupplung k¹ durch Schneckenrad r und Globoidschnecke u erfolgt. Auf der Welle w neben der Kupplung k¹ sitzt ein mit der für den Antrieb der Welle beim Arbeitsvorgang dienenden Riemscheibe t¹ fest verbundenes Schwungrad m¹, welches bei ausgerückter Kupplung, wenn also die Spindel s still steht, allein weiter läuft. Auf der Welle w ist dann weiterhin eine Riemscheibe ft für den Antrieb der Welle behufs entgegengesetzter Drehung der Spindel beim Laden der Sammler während der Ruhepause angeordnet, für welchen Fall dann die entsprechende Kupplung k² eingerückt wird. Während also die Riemscheibe t¹ und die Kupplung k¹ die Drehung der Spindel für den Arbeitsvorgang

vermitteln, dienen die Riemscheibe P und die ■ Kupplung IJ dazu, die Drehung der Spindel in umgekehrter Richtung während der Ruhepause zu bewirken. Zu beiden Seiten der Spindel s sind die Zylinder c der hydraulischen Treibeinrichtung mit dem Tauchkolben d angeordnet, aus welchem die gesamte, zum Arbeitsvorgang der hydraulischen Presse erforderliche Kraft in Form von veränderlichem Wasserdruck entnommen werden soll. Die Tauchkolben d bilden zusammen mit der Gewichtsmasse ft einen Zwillingskraftsammler mit Gewichtswirkung, wobei die Gewichtsmasse aber nur zwangläufig durch Vermittlung der Schraubenspindel s niedergehen kann. Die Gefahr des Freifalls und die damit verbundene ge- ■ fährliche Massenbeschleunigung erscheint durch diese Zwangläufigkeit zunächst beseitigt. Die die Führung der Masse ft auf der Spindel bewirkende Mutter α ist samt dem .Belastungskasten durch Zugstangen ζ an dem Querhaupte b aufgehängt.

Für den Rückhub der Gewichtsmasse, welche durch Umkehrung der Umdrehungsrichtung

as der Welle w bezw. der Spindel s erfolgt, ist zweckmäßig eine besondere Maschine vorgesehen, dessen Arbeitsleistung nur eben aus-" zureichen braucht, um das Gewicht in der für die Ruhepause, vorgesehenen Zeit auf die gewünschte Höhe zu heben. Hierbei kann, wie in der Zeichnung angedeutet, auf der Welle neben der Kupplung k² ein Schwungrad m? vorgesehen sein für den Fall, daß bei langer Dauer des Preßvorganges die Ruhepause kurz ist, so daß dann dieses Schwungrad als dynamischer Kraftsammler beim Heben des Gewichts herangezogen und die Maschine entsprechend kleiner gewählt werden kann. Ist der Preßvorgang jedoch sehr kurz, so entfällt das Schwungrad m².

Die Anordnung ist zweckmäßig so getroffen, daß die Kupplungen k¹, k² am Ende des Preßhubes selbsttätig ausgerückt werden; ebenso empfiehlt es sich, um bei plötzlich auftretenden Drücken, Stöße zu vermeiden, die Mutter a elastisch zu lagern, etwa durch Unterlagen aus Gummi, Rhinozeroshaut, Plattenfeder usw. Ferner kann, um die Drücke der Spindel im Kammlager 0 aufzuheben, in Verbindung mit der Spindel ein Zylinder vorgesehen sein, von welchem aus Druckwasser oder öl nach dem Kammlager geleitet wird, welches, als Puffer wirkend, das Lager entlastet. In vorliegendem Falle kann die Druckflüssigkeit dem Sammler entnommen werden, derart, daß der Druck auf die Spindel die letztere in demselben Maßstabe entlastet, als sie durch die Gewichtsmasse beansprucht wird.
Was nun zunächst die Kraftverteilung bei dieser Anlage anbelangt, so ist die Gewichtsmasse ft so gewählt, daß sie nur einen Teil der erforderlichen Höchstleistung beim Pressenbetriebe, beispielsweise ein Drittel, zu bestreiten vermag. Ein weiterer Anteil, z. B. ebenfalls ein Drittel, hat die Treibvorrichtung w_f u, r, s bezw. die betreffende Kraftmaschine zu übernehmen, wohingegen für den noch bleibenden Rest der für den Preßvorgang aufzubringenden Kraft das Schwungrad m¹ als dynamischer Sarnmler aufzukommen hat, welcher beim Arbeitsvorgang die in ihm während der Ruhepause erzeugte und aufgespeicherte Energie abgibt.

Das Schwungrad bildet also hierbei eine dynamische Reserve für den veränderlichen Kraftbedarf, aus welcher von Fall zu Fall gerade so viel Kraft entnommen werden kann, als zur Ergänzung des bereits von der Gewichtsmasse und der Treibvorrichtung gelieferten größeren konstanten Kraftanteils zur Überwindung des jeweiligen Widerstandes noch erforderlich wird. Es fallen also bei dieser neuen Anlage nicht nur die sich aus der Freifallbeschleunigung des Belastungsgewichts ergebenden Nachteile fort, sondern es findet auch vor allem keine Kraftvernichtung wie früher statt, indem keine überschüssige Kraft aufgespeichert zu werden braucht, bloß um für alle Fälle gesichert zu sein, sondern im Gegenteil immer nur so viel Kraft aufgewendet wird, als für jeden Einzelfall zur Überwindung des jeweils in Frage kommenden Widerstandes in der Presse notwendig ist. Als besonders wertvoll kommt die bei der neuen Anlage er ^ zielte Arbeitsteilung für den Betrieb solcher hydraulischer Preßanlagen in Betracht, bei welchen die Preßdrücke erst während des Preß- , weges sich bis zur Höchstgrenze steigern; in diesem Falle wird zuerst die Gewichtswirkung ausgenutzt, alsdann kommt die Wirkung der Treibvorrichtung hinzu und zum Schlüsse wird die aufgespeicherte Energie im Schwungrade zur Deckung des Restes an Kraftbedarf in dem jeweilig erforderlichen Maße herangezogen.

Es ist also immer nur. ein Drittel der sonst (bei ausschließlicher Anwendung lediglich eines Sammlers mit Gewichtswirkung) erforderlichen Gewichtsmasse auf die Arbeitshöhe zu fördern, während die übrigen zwei Drittel der für den Arbeitsvorgang benötigten Energie dynamisch erzeugt werden, so daß einerseits bei geringerem als dem durchschnittlichen Kraftbedarf an Kraft gespart wird, andererseits bei gegebenenfalls auftretendem Mehrverbrauch über den Durchschnitt ohne weiteres der erforderliche Bedarf zur Verfügung steht, indem die Maschine überlastet oder das benötigte Mehr der Schwungradenergie entnommen werden kann. Keineswegs aber wird dieser Mehrbedarf in allen Fällen, auch wenn er nicht erforderlich ist,

nutzlos in Anspruch genommen, wie dies bei der ausschließlichen Anwendung von Gewichtskraftsammlern wegen der Betriebssicherheit der Fall ist. Von Bedeutung ist auch ferner, daß bei der neuen Treibanlage die Preßpumpe wegfällt, welche sonst zum Aufpumpen des Gewichtskraftsammlers dient, da hier nur ein Teil der Gewichtsmasse ' mechanisch gehoben wird.

ίο Es ist selbstverständlich, daß die Arbeitsteilung bezw. die Bemessung jeder einzelnen Kraftwirkung allen Arten des .Pressenbetriebes angepaßt werden kann und nicht, wie beispielsweise im vorhergehenden erwähnt, immer ein Drittel für jeden Sammler betragen muß.

Besonders ist die Regelung des Verhältnisses der Leistung der Treibvorrichtung bezw. der

. Kraftmaschine zur Schwungradenergie von der Größe der Zeitabschnitte abhängig, die zwischen zwei Preßvorgängen liegen. Ist die Ruhepause groß, so kann die Maschine kleiner und dafür ein größeres Schwungrad gewählt werden. Ist der Anfangsdruck in der Presse groß und tritt er plötzlich auf, so wird man schon ein beträchtlicheres Belastungsgewicht anwenden, um größeren Stoßen in der Spindel und in den Lagern zu begegnen.

Hervorzuheben ist ferner, daß die Anlage mit höheren spezifischen Drücken zu betreiben ist, wie ein Gewichtskraftsammler allein, welcher in der Unterbringung des Belastungsgewichts beschränkt ist, da dynamische Energie ohne bauliche Schwierigkeiten durch Schwungräder in beliebigem Maße angesammelt werden kann.

Die Anlage kann auch anstatt mit zweien mit einem, drei oder mehreren Zylindern und Tauchkolben ausgeführt sein. Wird nur ein Zylinder und ein Tauchkolben angeordnet, so können zwei oder mehr Spindeln zur Übermittlung der Bewegung angeordnet sein.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Hydraulische Treibeinrichtung für hydraulische Pressen, dadurch gekennzeichnet, daß bei derselben ein Sammler für konstante Kraftabgabe (z. B. Gewichtskraftsammler usw.) mit einem Sammler für dynamische Energie (z. B. Schwungrad usw.) vereinigt ist, welche beiden Sammler mit dem hydraulischen Treibapparat (Treibkolben) derart zusammenwirken, daß der erforderliche Gesamtkraftaufwand einesteils für einen konstanten Bruchteil durch den Sammler der ersten Art und der noch übrig bleibende gegebenenfalls veränderliche Rest des Kraftaufwandes durch den Sammler der letzten Art bestritten wird, zum Zwecke, beim Betriebe der hydraulischen Presse mittels der hydraulischen Treibeinrichtung einen überschüssigen Kraftaufwand zu vermeiden und immer jeweilig gerade so viel Kraft entnehmen zu können, wie für den Arbeitsvorgang von Fall zu Fall erforderlich ist.

2. Ausführungsform- der hydraulischen Treibeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Sammler für konstante Kraftabgabe (Gewichtskraftsammler) und dem Sammler für dynamische Energie (Schwungrad) eine Kraftmaschine derart zusammenwirkt, daß eine Unterteilung des Gesamtkraftaufwandes beim Arbeitsvorgange der hydraulischen Presse mittels der hydraulischen Treibeinrichtung in Gewichtswirkung, dynamisch (im Schwung-' rad) aufgesammelte Energiewirkung und in Motorwirkung stattfindet, so daß also hierbei die Kraftmaschine als zu den beiden Sammlern hinzukommender dritter Kraftfaktor für diesen Betrieb benutzt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.