DE2405105A1

DE2405105A1 - Verfahren und vorrichtung zum absperren von druckspeichern

Info

Publication number: DE2405105A1
Application number: DE19742405105
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl Ing Klinger; Leopold Wassiluk
Original assignee: Carl Schenck AG
Current assignee: Carl Schenck AG
Priority date: 1974-02-02
Filing date: 1974-02-02
Publication date: 1975-08-07
Also published as: JPS53121219A; JPS50109515A; DE2405105B2; CH582312A5; DE2405105C3; JPS546083B2

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Absperren von Druckspeichern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Absperren von Druckspeichern, insbesondere an hydraulischen Belastungszylindern von Prüfmaschinen, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
An hydraulischen Prüfmaschinen ist es oft erwünscht, die Prüflinge sowohl mit einer statischen Vorlast als auch mit einer dynamischen Wechsellast zu beaufschlagen. Hierzu sind Vorlast- und Wechsellast-Zylinder vorhanden, deren Kolbenstangen miteinander verbunden sind. Der Vorlastzylinder dient dazu, eine konstante Belastung auf das zu prüfende Werkstück aufzubringen. Mit dem Wechsellast-Zylinder können dieser konstanten Vorlast Wechsellasten überlagert werden. Der Kolben des Vorlastzylinders muß dabei die im Wechsellast-Zylinder erzeugten Schwingbewegungen mitmachen. Das Druckmittel im Vorlastzylinder muß aus diesem Grund in den Druckspeicher ausweichen können. In diesen Speichern werden die bei dynamischen Belastungen kurzzeitig auftretenden Volumenänderungen aufgenommen und ausgeglichen.
Die Speicherwirkung der Druckspeicher ist Jedoch in anderen Fällen störend und daher unerwünscht, insbesondere wenn statische Belastungen aufzubringen sind oder bei langsam ablaufenden Prüfungen. In solchen Fällen müssen die Speicher vom Belastungszylinder abgeschaltet werden.
Bei den Speichern handelt es sich im allgemeinen um sogenannte Blasenspeicher, bei denen sich im Speicher eine mit Gas vorgespannte Blase aus Gummioder Kunststoff befindet. Der Austritt der Speicherblase aus dem Speicher beim Absinken des Systemdrucks im angeschlossenen Zylinder wird meist durch ein fest eingebautes federvorgespanntes Rückschlagventil an der Austrittsöffnung verhindert.
Bei bekannten Ausführungen von Prüfmaschinen wird die Verbindungsleitung zwischen Bclastungszylinder und Druckspeicher durch-Absperrventile von Hand oder über Fernsteuerung gesperrt.
Bei einer weiteren bekannte,n Ausführung einer Prüfmaschine weren/ den die Anschlußöffnung/der Verbindungsleitungen zu den Druckspeichern über Ringkolben, die innerhalb des Belastungszylinders angeordnet sind, gesperrt (DT-PS 2 15) 749).
o Absperrorgane in der Verbindungsleitung zwischen Druckspeicher und Belastungszylinder bedingen Drosselverluste und wirken dämpfend, was sei Resonanzantrieb unerwünscht ist.
Zusätzliche Ringkolben erfordern einen gewissen Bauaufwand und erhöhen die träge Masse des Belastungskolbens.
Aufgabe der vorliegenaen Erfindung ist es, ein Verfahren zum Absperren von Druckspeichern, insbesondere an hydraulischen Belastungazylindern von Prüfmaschinen zu schaffen, das einen geringen Bauaufwand erfordert, keine zusätzlichen Absperrelemente in der Verbindungsleitung zwischen Belastungszylinder und Speicher oder im Belastungszylinder benötigt und einfach bedient und gesteuert werden kann. Diese Aufgabe wird erz in dungsgemäß dadurch gelöst, daß im Druckspeicher durch Zuführung eines Druckmittels ein über dem Betriebsdruck des Belastungszylinders liegender Druck erzeugt wird, der ein in der Zuleitung zum Druckspeicher liegendes Rückschlagventil beaufschlagt.
Das vorgeschlagene Verfahren der Absperrung des Druckspeichers über eine entsprechende Druckerhöhung im Speicher selbst ist einfach und erfordert nur einen minimalen Bauaufwand. Zusätzliche Absperrelemente werden nicht benötigt, da das im Speicher eingebaute Rückschlagventil eine zusätzliche Funktion erhält und gleichzeitig als Absperrventil benutzt wird. Daher treten auch keine zusätzlichen Drosselverluste in der Verbindungsleitung zwischen Zylinder und Speicher auf. Der Druck, mit dem der Speicher beaufschlagt wird, kann entsprechend dem im Belastungszylinder auftretenden Betriebsdruck gewählt werden.
Die Druckmittelversorgung ist bei hydraulischen Prüfmaschinen -kein Problem, da bei solchen Maschinen ohnehin eine Druckmittelversorgungsanlage vorhanden ist.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich, wenn das Druckmittel über den Belastungszylinder zugeführt wird, an dem der Druckspeicher angeschlossen ist, wobei danach das Rückschlagventil durch eine Schließvorrichtung geschlos- -sen wird. Hierbei werden außer der Schließvorrichtung keine zusätzlichen Bauelemente für die Absperrung des Speichers benötigt. Der Druckaufbau im Speicher kann über die hydraulische Steuereinrichtung für den Belastungszylinder gesteuert werden. Wenn der gewünschte Absperrdruck im Druckspeicher aufgebaut ist, wird das Rückschlagventil durch die Schließvorrichtung geschlossen. Danach kann der Druck im Belastungszylinder wieder abgesenkt werden. Der Druckspeicher bleibt Jedoch durch den höheren Druck im Speicher sicher gesperrt, solange der -Betriebsdruck im Belastungszylinder kleiner bleibt als der Speicherdruck.
Eine weitere zweckmäßige Ausführung ergibt sich, wenn das Druckmittel von außen über eine am Druckspeicher angeschlossene Verbindungsleitung nach Schließen des Rückschlagventils zugeführt wird. Auf diese Weise ist eine Absperrung des Speichers von außen möglich, ohne daß der Belastungszylinder beaufschlagt werden muß. Dies ist von Vorteil, wenn am Belastungszylinder beispielsweise bereits eine Prüflast aufgebracht ist.
Das Druckmittel kann sowohl in den geleerten (Rückschlagventil durch die Speicherblase geschlossen) als auch in den teilweise gefüllten Druckspeicher (Rückschlagventil wird durch die Schließvorrichtung geschlossen) zugeführt werden. Damit ist eine vorteilhafte Anpassung an unterschiedliche PrüSbedingungen und Prüfabläufe möglich. Wenn das Druckmittel in den geleerten Speicher zugeführt wird, sind besondere Maßnahmen zum Schließen des Rückschlagventils nicht nötig.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zweckmäßigerweise das Rückschlagventil des Druckspeichers mit einer Schließvorrichtung versehen. Damit ist es möglich, den Druckspeicher bei beliebigem Füllungsstand, d. h. bei beliebigem Drücken, abzuschließen.
In Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens am Druckspeicher ein zusätzlicher äußerer Anschluß für die Zuführung eines Druckmittels vorgesehen. Über eine Anschlußleitung und ein Steuerventil, das eine kleine Nennweite haben kann, ist es damit auf einfache Weise möglich, durch Druckmittelzufuhr von außen die Absperrung des Speichers vorzunehmen.
Zweckmäßigerweise wird der äußere Anschluß für die Zuführung eines Druckmittels am Druckspeicher in der Nähe des Rückschlagventils angeordnet. Dadurch ist eine vorteilhafte Gestaltung des Druckmitteleintritts in den Druckspeicher möglich. Hierzu ist vorgesehen, daß das Rückschlagventil des Druckspeichers an seiner Sitzfläche einen ringförmigen Spalt oder andere Aussparungen aufweist, durch die das von außen zugeführte Druckmittel in den Speicherraum eintreten kann. Der Spalt oder die Aussparungen sind so klein ausgeführt, daß die Speicherblase nicht beschädigt wird, wenn sie vom Gasdruck angepreßt wird.
Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel dargestellt und näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen hydraulischen Belastungszylinder einer Prüfmaschine mit angebautem Blasenspeicher und Steuerventil, Fig. 2 Teil eines Blasenspeichers (Ausschnitt aus Fig. 1).
Fig. 1 zeigt in vereinfachter Form einen hydraulischen Belastungszylinder 1 einer nicht dargestellten Prüfmaschine. Im Belastungszylinder ist ein Kolben 2 mit einer Kolbenstange 3 angeordnet. Die Kolbenstange kann in nicht dargestellter Weise mit dem Kolben eines weiteren Belastungszylinders an der Prüfmaschine verbunden sein.
Am Belastungszylinder 1 ist ein Druckspeicher 4 angeschlossen, in dem sich eine mit Gas vorgespannte Speicherblase 5 befindet.
Im Ausgang des Speichers zum Belastungszylinder ist ein Rückschlagventil 6 eingebaut. Eine Feder 7 hebt das Ventil bei Speicherbetrieb von seinem Sitz ab und hält es geöffnet. Durch eine Ventilschließvorrichtung 9 kann das Rückschlagventil 6 des Druckspeichers 4 gegen die Kraft der Feder 7 von außen geschlossen werden.
In Betriebstellung des Druckspeichers bei geöffnetem Ventil 6 ist der Druck p1 im Belastungszylinder 1 etwa gleich dem Druck p2 im Druckspeicher 4. Das im Belastungszylinder verdrängte Ölvolumen kann über das geöffnete Ventil in den Speicher ausweichen. Der Fluß des Druckmittels zwischen Speicher und Zylinder wird nicht behindert. Wenn das Druckmittel vollständig aus dem Speicher ausgetreten ist, drückt die Speicherblase 5 unter Uberwindung der Vorspannkraft der Feder 7 das Rückschlagventil 6 auf seinen Sitz.
Damit wird der nicht beaufschlagte Druckspeicher 4 abgeschlossen, so daß die Speicherblase nicht aus der Speicheröffnung austreten kann.
Die Absperrung des Druckspeicher 4 kann auf folgende Weise vorgenommen werden. Der Belastungszylinder 1 wird mit einem Druck teaufschlagt, der über dem maximalen Betriebsdruck liegt oder der dem maximalen Systemdruck entspricht. Hierbei öffnet das Rückschlagventil 6 und der Druckspeicher 4 füllt sich.
Danach wird das Rückschlagventil durch die Schließvorrichtung 9 geschlossen und der Belastungszylinder 1 entlastet. Der hohe Druck im Druckspeicher hält jetzt das Rückschlagventil 6 sicher geschlossen, solange der Betriebsdruck des Belastungszylinders unter dem Speicherdruck bleibt.
Die Entleerung des Druckspeichers wird in der Weise vorgenommen, daß der Druck p1 im Belastungszylinder 1 über den Speiche druck p2 erhöht wird. Dadurch öffnet das Rückschlagventil 6 und der Druckspeicher 4 kann durch Absenken des Drucks im Belastungszylinder entleert werden.
Am Druckspeicher 4 ist ein zusätzlicher äußerer Anschluß 10 vorhanden, der über eine Zuführungsleitung 11 mit einem Schaltventil 12 in Verbindung steht. Das Schaltventil, das eine kleine Nennweite haben kann, ist an eine nicht dargestellte Druckmittelversorgungsanlage angeschlossen. Das Schaltventil 12 kann beispielsweise drei Schaltstellungen besitzen: SchaltstellungO: Speicher in Funkiton oder gesperrt, Schaltstellungl: Speicher wird von außen vorgespannt, Schaltstellung2: Speicher wird von außen entspannt.
Uber das Schaltventil 12, die Zuführungsleitung 11 und den äußeren Anschluß 10 kann zur Absperrung des Druckspeichers bei geschlossenem Rückschlagventil 6 von außen Druckmittel in den Speicher zugeführt werden. Damit kann der Druck p2 im Druckspeicher bis zum maximal zulässigen Speicherdruck erhöht werden. Durch den Druck p2 entsteht am Rückschlagventil 6 eine Anpreßkraft, die das Ventil auf den Ventilsitz drückt.
Solange diese Kraft größer ist als die Kraft, die sich aus dem Zylinderdruck p1 und der Vorspannkraft der Feder 7 ergibt, bleibt das Ventil geschlossen. Durch die Zuführung von Druckmittel über den äußeren Anschluß 10 und durch geeignete Wahl des Speicherdruckes p2 kann daher ein sicheres Absperren des Druckspeichers 4 gegen den Belastungszylinder 1 erreicht werden.
Das Rückschlagventil 6 kann- bei entleertem Druckspeicher -durch die Speicherblase 5 geschlossen sein. Es kann Jedoch auch - bei teilweise gefülltem Speicher - durch die Ventilschließvorrichtung 6 geschlossen werden, ehe Druckmittel von außen zugeführt wird.
Der Speicherdruck kann jedoch beispielsweise auch so gewählt werden, daß das Rückschlagventil beim Erreichen eines bestimmten Drucks p1 im Belastungszylinder wieder öffnet. Der Druckspeicher kann über den äußeren Anschluß 10, die Zuführungsleitung 11 und das Schaltventil 12 (Schaltstellung 2) oder über den Belastungszylinder wie beschrieben entlastet werden.
Die Ventilschließvorrichtung kann entfallen, wenn ein zusätzlicher äußerer Anschluß am Druckspeicher vorhanden ist und wenn die Absperrung des Druckspeichers immer bei geleertem Speicher vorgenommen wird. Der äußere Anschluß für die Absperrung des Druckspeichers ist nicht erforderlich, wenn der Speicher in allen Fällen über den Belastungszylinder gesperrt werden kann und wenn eine Schließvorrichtung am Rückschlagventil vorhanden ist.
Die Fig. 2 zeigt schematisch einen Ausschnitt aus Fig. 1. Am Austritt des Druckspeichers 4 ist das Rückschlagventil 6 eingebaut. Es wird durch den Druck in der vorgespannten Speicherblase 5 gegen die Federkraft der Feder 7 auf seinen Sitz gedrückt. Das Rückschlagventil ist mit einem Ringspalt 8 versehen, in den der äußere Anschluß 10 mündet. Das Rückschlagventil kann anstelle des Ringspaltes 8 auch andere zweckmäßige Aussparungen aufweisen.
W nn durch den äußeren Anschluß 10 Druckmittel in den Druckspeicher geleitet wird, tritt dieses zunächst in den Ringspalt 8 oder in andere zweckmäßige Aussparungen am Ventilteller und von hier über den gesamten Umfang des Rückschlagventils in den Druckspeicher.

Claims

Patentansprüche:

~ . , i' Verrahren zum Absperren von Druckspeichern, insbesondere an hydraulischen Belastungszylindern von Prüfmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß im Druckspeicher (4) durch Zuführung eines Druckmittels ein über dem Betriebsdruck (P1) des Belastungszylinders(1) liegender Druck (P2) erzeugt wird, der ein in der Zuleitung zum Druckspeicher liegendes Rückschlagventil (6) beaufschlagt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittel über den Belastungszylinder (1) zugeführt wird, an dem der Druckspeicher (4) angeschlossen ist, und daß danach das Rückschlagventil (6) durch eine Schließvorrichtung (9) geschlossen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittel von außen über einen äußeren Anschluß (10) am Druckspeicher (4) nach Schließen des Rückschlagventils (6) zugeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (6) nach Entleeren des Druckspeichers (4) durch die Speicherblase (5) geschlossen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (6) bei beliebigem Füllungsstand des Druckspeichers (4) durch eine Schließvorrichtung (9) geschlossen wird.
6. Vorrichtung zum Absperren von Druckspeichern, die einen gasgefüllten Blasenspeicher und ein Rückschlagventil enthalten, und zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (6) des Druckspeichers (4) mit einer Schließvorrichtung (9) versehen ist.
7. Vorrichtung zum Absperren von Druckspeichern, die einen gasgefüllten Blasenspeicher und ein Rückschlagventil enthalten, und zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Druckspeicher (4) ein zusätzlicher äußerer Anschluß (10) für die Zuführung eines Druckmittels vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Anschluß (10) für die Zuführung eines Druckmittels in der Nähe des Rückschlagventils (6) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (6) an seiner Sitzfläche einen ringförmigen Spalt (8) oder Aussparungen aufweist, durch die das von außen zugeführte Druckmittel in den Speicherraum eintreten kann.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (6) des Druckspeichers (4) mit einer Schließvorrichtung (9) versehen ist.