DE261343C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung bezieht sich auf eine' Preß^ wasseranlage mit geschlossenem Flüssigkeitskreislauf und beliebiger hydraulischer Arbeitsmaschine mit Rückzug des Arbeitskolbens, wobei eine doppelt wirkende, ununterbrochen laufende Pumpe, d. h. eine solche, bei der bei jeder Pumpenkolbenbewegung ein gleich großes Volumen angesaugt und fortgedrückt wird, vorhanden ist.

to Es sind bereits derartige Preßwasseranlagen, bei denen beispielsweise die hydraulische Arbeitsmaschine von einer hydraulischen Presse gebildet wird, bekannt, bei denen der Abschluß der Saugseite des Flüssigkeitsraumes von einem unter dem Einfluß der Atmosphäre stehenden, luftdicht in einem Reservoir verschiebbaren Kolben bewirkt wird.

Anlagen dieser Art besitzen nun den erheblichen Nachteil, daß die Krafterzeugungspumpe während der Druckperiode unter heftigen Schlägen und Stößen arbeitet, da die Flüssigkeitssäule, die unter dem Einfluß der äußeren Atmosphäre steht und dem schnell arbeitenden Pumpenkolben nicht stets folgen kann, häufig abgerissen wird.

Weiterhin arbeitet der das Reservoir abschließende Kolben nicht einwandfrei, da es kaum möglich ist, diesen luftdicht im Reservoir zu führen. Sobald aber Luft in die geschlossene Flüssigkeitsleitung eintritt und mit in die Pumpe gelangt, gibt die Anlage nicht mehr den erforderlichen Preßdruck her, und zwar nimmt der Preßdruck um so mehr ab, je mehr Luft der Abschlußkörper durchläßt.

Die eben dargelegten Nachteile werden bei einer Preßwasseranlage entsprechend der Erfindung dadurch vollkommen beseitigt, daß der Rückzugkolben den gleichen Durchmesser wie der Arbeitskolben erhält und gleichzeitig als Ausgleichkolben im geschlossenen Flüssigkeitsraum benutzt wird.

Auf den beiliegenden Zeichnungen ist als Ausführungsbeispiel einer Preßwasserkraftanlage entsprechend der Erfindung eine hydraulische Nietmaschine dargestellt.

Die Fig. 1 und 2 zeigen die vollständige Anlage in Seiten- und Vorderansicht, während in den Fig. 3 und 4 schematisch das Innere der Anlage dargestellt ist. Die Fig. 3 zeigt die Teile der Anlage im Augenblick nach Beendigung der Preßbewegung, in dem die Steuerungsteile noch auf Pressen gestellt sind, während Fig. 4 die Teile der Maschine im Augenblicke nach dem Anheben des Preßkolbens zeigt, das ist während des Leerganges der Maschine.

Die dargestellte Anlage setzt sich im wesentlichen aus der Hochdruckkolbenpumpe e, die von einem Elektromotor 1 angetrieben wird, dem Preßgestell f, der Steuerungsvorrichtung c und der in den Ansichten der Fig. 1 und 2 nicht* ersichtlichen Geschwindigkeit-Regelungsvorrichtung d zusammen.

Die Bauart der Maschine sei an Hand ihrer-Wirkungsweise erläutert:

Der Motor 1 (Fig. 1 bis 4) überträgt in bekannter Weise seine Drehbewegung auf eine Kurbelwelle 66, von der sie durch eine Schubstange 39 auf eine Kurbelschleife 2 übertragen wird. Mit dieser Kurbelschleife 2 ist der Kolben 3 einer doppelt wirkenden schnellaufen-

den Hochdruckkolbenpumpe e verbunden, die weder Saug- noch Druckwindkessel besitzt. Bei der Bewegung des Pumpenkolbens 3 findet ein Ansaugen der Flüssigkeit aus der Leitung 4 und ein Fortdrücken der Flüssigkeit in die Leitung 9 statt, indem sich abwechselnd das Saugventil 5 und das Druckventil 6 oder das Saugventil 7 und das Druckventil 8 öffnen. Jede Bewegung des Pumpenkolbens 3 ergibt eine gleich große Volumenverdrängung im Saugraum wie im Druckraum, was für den Gang der Maschine Bedingung ist.

Nach dem Durchfließen der Druckventile .6 und 8 geht die Flüssigkeit in die Leitung 9 und 28' und gelangt zwischen die beiden Steuerkolben 11 und 12 der Steuerungsvorrichtung c. Bei der Stellung der mit dem Steuerhebel verbundenen Steuerkolben entsprechend Fig. 3 (Preßstellung) findet alsdann ein Weiterleiten der Druckflüssigkeit durch die Leitung 13 über den Preßkolben 14 im Preßzylinder 15 statt. Der Preßkolben bewegt sich infolgedessen, da das Ventil 16 innerhalb ■ des Preßzylinders normalerweise geschlossen ist (Fig. 4), abwärts und kommt schließlich in die in Fig. 3 gezeichnete unterste Stellung.

Bei der Abwärtsbewegung des Preßkolbens 14 wird der aus den beiden Kolben 18 und 19 sich zusammensetzende Ausgleichdifferentialkolben, der mit dem Preßkolben'14 durch die Stange 17 verbunden ist, mitgenommen. Die hierbei unter dem Kolben 18 befindliche Flüssigkeit entweicht infolgedessen durch die Leitung 20 in den Steuerzylinder 10 und von hier

: aus weiter in die Leitung 23. Die unter dem Kolben 19 befindliche Flüssigkeit entweicht durch die Leitung 22 ebenfalls in die Leitung 23. Da die Summe der Oberflächen der Kolben 18 und 19 gleich der wirksamen Oberfläche des .Preßkolbens 14 ist, so ist das vom Differentialkolben 18 und 19 verdrängte Volumen gleich dem über den Preßkolben 14 einströmenden. Volumen. Die Leitung 23 fördert die Flüssigkeit durch den Steuerzylinder 10 und die Leitung 24 hindurch in das Gehäuse 26 des Druckeinstellventils und von hier aus durch die Leitung 25 und durch das Gehäuse 27 des hydraulischen Geschwindigkeitsreglers d wieder in die oben erwähnte Leitung 4.

Sobald der Kolben 19 seine tiefste Stellung erreicht hat, trifft er das obere Ende der Stange des Ventils 16 und öffnet hierdurch das Ventil 16, so daß eine Verbindung vom Preßkolbenraum nach der Leitung 22 hergestellt wird und alsdann ein druckloser Flüssigkeitslauf eintritt.

Die maximale Höhe des in der Leitung 28 und demnach oberhalb des Preßkolbens 14 entstehenden Flüssigkeitsdruckes wird durch das Ventil 67 begrenzt, das mittels einer einstellbaren Gewichts- oder Federbelastung 32 auf seinen Ventilsitz gedrückt wird. Die Ventilbelastung 32 wird nämlich steis so eingestellt, daß sie dem gewünschten Arbeitsdrucke des Werkzeuges entspricht. Wird dieser Druck überschritten, so öffnet sich das durch das Rohrstück 29 an das Rohr 28 angeschlossene Ventil 67. Das Ventil 67 besitzt eine Führungsstange 31, die den gleichen Querschnitt wie der Ventilschaft 30 hat, so daß bei Veränderung der Lage des Ventils keine Volumenveränderung des Gehäuseinnenraumes 26 erfolgt.

Der bei der Stellung der Steuerung entsprechend Fig. 3 innerhalb der Leitungen 9 und 28 vorhandene Flüssigkeitsdruck dient zur Regelung der Preßkolbengeschwindigkeit, indem er innerhalb des Geschwindigkeitsreglers d zur Wirkung gelangt. Der Geschwindigkeitsregler d besteht aus einem Gehäuse 27, in dem ein Kolben 33 verschiebbar gelagert ist, der einerseits unter dem Einfluß einer Feder 34. und anderseits unter dem Einfluß des Flüssigkeitsdruckes in den Leitungen 9 und 28 steht. Je nach der Höhe des Flüssigkeitsdruckes nimmt der Kolben 33 also eine verschiedene Stellung innerhalb des Gehäuses 27 ein. Das Ende der Kolbenstange des Kolbens 33 ist mit dem einen Ende 35 eines zweiarmigen Hebels verbunden, der bei 36 am Maschinengestell drehbar gelagert ist. Das andere Ende 37 dieses zwv , rmigen Hebels ist derart mit der Kurbelschleife 2 verbunden, daß eine Veränderung der Lage des Punktes 37 infolge des Druckes auf den Kolben 33 eine Veränderung der Lage der Schleife 2 mit dem . Angriffspunkt 38 der Schubstange 39 zur Folge hat. Durch die Lagenveränderung der .Kurbelschleife 2 wird eine Veränderung des Weges des Pumpenkolbens 3 in dem Sinne bewirkt, daß bei wachsendem Druck auf den Kolben 33 eine Verminderung des Pumpenkolbenweges und somit der Preßkolbengeschwindigkeit erfolgt.

Der Kolben 33 des Geschwindigkeitsreglers d ist dadurch, daß die Kolbenstange auf beiden Seiten des Kolbens gleich dick ist, ebenfalls wieder derart ausgebildet, daß eine Veränderung seiner Lage eine gleich große Volumenveränderung im Saug- und Druckraum der Pumpe ergibt.

Am Ende der Saugleitung 4, also an einer Stelle, die nie unter Druck zu stehen kommt, ist diejenige Vorrichtung angeordnet, die verhindert, daß bei einer etwa infolge von Undichtigkeiten auftretenden Flüssigkeitsverminderung innerhalb des Flüssigkeitsraumes ein luftleerer Räum entstehen kann. Zur Aufnahme dieser Vorrichtung ist das obere Ende des Pumpenkörpers 40 gehäuseartig ausgebildet und dient zur Aufnahme eines unter Feder-

druck stehenden Kolbens 41. Dieser Kolben 41 bewegt sich bei normalem Flüssigkeitskreislauf nicht, da die durch die beweglichen Organe der Maschine im Flüssigkeitsraum verdrängten Volumen im Saugraum und Druckraum gleich groß sind. Tritt jedoch durch irgendeine Undichtigkeit im Flüssigkeitsraum eine Flüssigkeitsverminderung ein, wodurch ein den Gang der Maschine störender luftleerer Raum sich bilden würde, so schiebt sich der Kolben 41 selbsttätig unter dem Einfluß des Federdruckes vor, wodurch ein luftleerer Raum vermieden wird. Die Stange des Kolbens 41 wird zweckmäßig mit einer Skala versehen, so daß aus dem Stand der Kolbenstange auf den Stand der Flüssigkeit im Flüssigkeitsraum der Maschine geschlossen werden kann. Der Kolben 41 ist so eingerichtet, daß er mitsamt der Feder aus seinem Gehäuse herausgenommen werden kann, so daß durch die entstehende Öffnung neue Flüssigkeit in den Flüssigkeitsraum eingefüllt werden kann.

Während in Fig. 3 der Zeichnung die Teile der Maschine im Augenblick nach Beendigung der Preßbewegung des Preßkolbens, das ist noch in der Preßstellung, dargestellt sind, zeigt die Fig. 4 die Maschine im Augenblicke nach dem Anheben des Preßkolbens, also beim Leergang. Wird nämlich der Steuerhebel mit den mit ihm verbundenen Steuerkolben 11 und 12 aus der Stellung nach Fig. 3 in diejenige nach Fig. 4 bewegt, so wird die Druckflüssigkeit aus der Leitung 28 durch die Leitung 20 unter den kleinen Kolben 18 des Differentialkolbens geführt. Die Kolben 18 und 19 werden. hierdurch emporgehoben und ziehen den Preßkolben 14 mit so viel mal größerer Geschwindigkeit in die Höhe, als die Fläche des Kolbens 18 kleiner ist als die Fläche des Kolbens 14. Die Führung 64 des kleineren Kolbens 18 besitzt eine derartige Länge, daß, sobald der Preßkolben 14 seine höchste Stellung erreicht hat, der Kolben 18

Λ diese Führung 64 verläßt, wodurch die Verbindung zwischen Druck_r und Saugraum, d. h. die Verbindung zwischen den Leitungen 20, 22, 23 und 13, wiederhergestellt wird. Durch diese Ausbildung der Differentialkolbenführung wird also erreicht, daß ohne Zuhilfenahme eines Ventils die Höchstlage der Kolben begrenzt wird, was unter besonderer Berücksichtigung der schnelleren Hubgeschwindigkeit eine einfachere und betriebssichere Anlage ergibt.

Die miteinander verbundenen Kolben 14, 18, 19 bleiben bei der in Fig. 4 gezeichneten Stellung der Steuerungsteile in ihrer oberen Lage stehen, da die Reibungswiderstände der Kolbenmanschetten und der Dichtungen der Stange 17 in ihrer Führung so groß sind, daß sie von dem Eigengewicht der Teile 14, 17,18 nicht überwunden werden können.

Die Steuerkolben 11 und 12 mitsamt ihrer Kolbenstange sind wiederum, indem die Kolbenstange überall gleich dick ist, so ausgebildet, daß ihre Verschiebung weder eine Volumenveränderung im Saugraum noch im Druckräum ergibt.

Claims (2)

Pate nt-Ansprüche:

1. Preßwasseranlage mit geschlossenem Flüssigkeitskreislauf und darin eingeschalteter, ununterbrochen laufender, doppelt wirkender Pumpe sowie beliebiger hydraulischer Arbeitsmaschine mit Rückzug des Arbeitskolbens, dadurch gekennzeichnet, daß der genau den gleichen Durchmesser wie der Arbeitskplbeh (14) besitzende Rückzugkolben (18,19) gleichzeitig als Ausgleichkolben dient, der beim Arbeitshube, während dessen der Arbeitskolben (14) die derzeitige Druckseite des geschlossenen Flüssigkeitsraumes der Anläge abschließt; den allein veränderlichen Abschluß der derzeitigen Saugseite des geschlossenen Flüssigkeitsraumes der Anlage unter vollständiger Ausschaltung des Einflusses der Einwirkung der äußeren Atmosphäre auf den Flüssigkeitsinhalt bildet, während beim Rückzuge des Arbeitskolbens (14), bei dem letzterer den veränderlichen Abschluß der nunmehrigen Saugseite des geschlossenen _h Flüssigkeitsraumes der Anlage bildet, der nunmehr den Abschluß der alsdann vorhandenen Druckseite des Flüssigkeitsraumes der Anlage bildende Rückzugkolben (18,19) den Raum zur vollständigen Aufnahme der vom Arbeitskolben (14) verdrängten Flüssigkeit freigibt. ■

2. . Preßwässeranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Arbeitskolben (14) verbundene Ausgleichkolben (18, 19) ein Differentialkolben ist, dessen kleiner Kolben (18) sich in einer Führung (64) von solcher Länge bewegt, daß er bei Erreichung der oberen Endlage des Arbeitskolbens (14) diese Führung verläßt und hierdurch in diesem Zeitpunkt die Verbindung zwischen Druckraum und Saugraum in an sich bekannter Weise selbsttätig herstellt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.