DE2717577C3 - Ventilanordnung zum Entlasten von hydraulischen Hochdruckanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung zum Entlasten von hydraulischen Hochdruckanlagen, insbesondere Unterkolbenpressen, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Bei hydraulischen Hochdruckanlagen muß dafür gesorgt werden, daß beim Entlasten der Hochdruck nicht schlagartig abgebaut wird, da sonst durch die plötzliche Entspannung heftige Stöße auftreten. Andererseits verlangt es die Wirtschaftlichkeit der Anlage, daß ein rascher Druckabbau möglich ist. Man geht daher so vor, daß man zunächst den Hochdruck so weit abbaut, daß eine schlagartige weitere Druckentlastung keine Schäden hervorrufen kann. Ist diese Druckstufe erreicht, wird das Druckmittel frei und damit rasch abgelassen.

Bei einer bekannten Ventilanordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art (Druckschrift 16 der Anmelderin vom März 1972, letzte Seite) ist das weitere Ventil ein dem Vorsteuerventil nachgeschaltetes Druckbegrenzungsventil. Befindet sich das Vorsteuerventil in der Rücklaufstellung, dann fließt das Druckmittel durch die erste Drosselstelle mit immer noch hohem Druck zum Druckbegrenzungsventil, das durch diesen Druck selbsttätig offengehalten wird. Durch das offene Druckbegrenzungsventil gelangt das Druckmittel in den Rücklauf. Zwischen dem Vorsteuerventil und dem Druckbegrenzungsventil zweigt eine Leitung zum Steuerkolben des Hauptabflußventils ab. In dieser Leitung befindet sich eine weitere Drosselstelle. Diese muß so einjustiert werden, daß über das Druckbegrenzungsventil genügend Druck abgebaut ist, bevor der sich am Steuerkolben des Hauptabflußventils aufbauende Druck groß genug Ist, um dieses zu öffnen. Ist der Druck im rücklaufenden Druckmittel auf das gewünschte Maß verringert worden, schließt das Druckbegrenzungsventil und vor dem Steuerkolben des Hauptabflußventils bildet sich ein Druck aus, der reicht, dieses Hauptabflußventil zu öffnen. Nach Beendigen des Druckmitteirücklaufs muß das Hauptabflußventil wieder geschlossen werden. Um das am Steuerkolben anstehende Druckmittelvolumen verdrängen zu können, ist das Vorsteuerventil als 3/2-Wegeventil ausgebildet, das in seiner Ausgangsstellung, in der es den Rückfluß sperrt, die zwischen ihm und dem Druckbegrenzungsventil zum Hauptabflußventil abzweigende Leitung mit dem Rücklauf verbindet

Bei der bekannten Ventilanordnung ist es schwierig, die dem Hauptabflußventil vorgeordnete, weitere Drosselstelle genau so einzujustieren, daß der Druckaufbau vor dem Steuerkolben zeitlich genügend lange verzögert wird, um einen ausreichenden Druckabbau über das Druckbegrenzungsventil zu gewährleisten. Die Verwendung eines 3/2-Wegeventils als Vorsteuerventil ist außerdem baulich aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilanordnung der eingangs erwähnten Art so auszugestalten, daß mit einfachen baulichen Mitteln die Ansteuerung des Hauptablaßventils genauer auf die Druckverhältnisse abgestimmt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Ventilanordnung kann sich wegen der von der Beaufschlagungsseite des Steuerkolbens des Hauptabflußventils zur Rücklaufleitung führenden, gedrosselten Abströmleitung solange kein zum öffnen des Hauptabflußventils ausreichender Druck vor dem Steuerkolben aufbauen, solange das rückströmende Druckmittel vom Umsteuerventil durch die erste Drosselstelle geleitet wird. Erst wenn der Ί0 Druck genügend weit abgefallen ist, gelangt das Umsteuerventil in seine zweite Stellung, in der es das Druckmittel ungedrosselt zum Steuerkolben gelangen läßt. Damit ist sichergestellt, daß allein der Druck des rücklaufenden Druckmittels, unabhängig von der Dauer des Druckabbaus, darüber entscheidet, wann das Hauptabflußventil geöffnet wird. Zusätzlich hat die Abströmleitung den Vorteil, daß über sie das Druckmittel aus dem Zylinderraum des Steuerkolbens verdrängt werden kann, wenn sich das Hauptabflußventil wieder in so seine Schließstellung bewegt. Das Vorsteuerventil kann daher als 2/2-Wegeventil ausgebildet sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung zum Entlasten einer Unterkolbenpresse,

Fig. 2 und 3 in parallelen Ebenen gelegte Längsschnitte durch ein die Ventilanordnung nach F i g. 1 enthaltendes Ventilgehäuse und

Fig.4 und 5 Teilschnitte durch die Fig.2 bzw. 3 entsprechend der Schnittlinien IV-IV bzw. V-V.

Bei der in F i g. 1 schematisch gezeigten Ventilanordnung 1 sind ein Hochdruckanschluß HD, ein Niederdruckanschluß ND, ein Arbeitsanschluß A und eine Rücklaufleitung R vorgesehen. Der Hochdruck- und der Niederdruckanschluß kommt üblicherweise von einer zweistufigen Pumpe, die zunächst ein großes Druckmittelvolumen pro Zeiteinheit bei niedrigem Druck und

anschließend ein kleineres Druckmittelvolumen pro Zeiteinheit bei sehr hohem Druck liefert An den Arbeitsanschluß A ist eine bei UK angedeutete Arbeitseinheit einer Unterkolbenpressc angedeutet Bei einer solchen Presse wird der untere Preßbacken durch den hydraulischen Druck angehoben und die auf ihm ruhende Preßmasse gegen einen oberen, feststehenden Preßbacken gedrückt Die zum endgültigen Komprimieren der Preßmasse erforderlichen Drücke sind sehr hoch. Nach Beendigen des Pressens muß die Presse wieder entlastet werden, wobei zunächst der Hochdruck allmählich abgebaut wird und dann das Druckmittel rasch verdrängt werden solL Die Verdrängung erfolgt dabei durch das Eigengewicht der absinkenden Teile der Presse.

Bei der Ventilanordnung 1 sind die Niederdruckleitung ND und die Hochdruckleitung HD mit der Arbeitsleitung A über je ein die Rückströmung von der Arbeitsleitung verhinderndes Rückschlagventil 2, 3 verbunden. In einer zur Rücklaufleitung führenden Zweigleitung ND'der Niederdruckleitung NDund einer ebenfalls zur Rücklaufleitung R führenden Zweigleitung HD' der Hochdruckleitung HD befinden sich je ein Druckbegrenzungsventil 4 bzw. 5. Eine Steuerleitung 6 führt von der Arbeitsleitung A zum Druckbegrenzungsventil 4.

Zwischen die Arbeitsleitung A und die Rücklaufleitung R ist ein Hauptabflußventil 7 eingeschaltet. Dieses wird durch die Kraft einer Feder 8 in die in F i g. 1 gezeigte Sperrstellung gedrängt und kann mittels eines Steuerkolbens 9 gegen die Kraft der Feder 8 in eine Freigabestellung bewegt werden. Der Steuerkolben 9 ist über eine Leitung 10 mit rücklaufendem Druckmittel beaufschlagbar. Eine eine Drosselstelle 11 enthaltende Abströmleitung 12 führt von der Beaufschlagungsseite des Steuerkolbens 9 zur Rücklaufleitung R.

Von einer die Arbeitsleitung A mit dem Rückschlagventil 3 verbindenden Nebenleitung 13 führt eine Zweigleitung *4,14a, 14b einerseits zu einem Vorsteuerventil 15 und andererseits zu einem Umsteuerventil 16. Das Vorsteuerventil 15 wird durch eine Feder 17 in die gezeichnete Sperrstellung gedrängt und kann mittels eines Elektromagneten 18 oder einer sonstigen Betätigungseinrichtung in eine Freigabestellung bewegt werden, in der es den Leistungszweig 14a mit einer Zwischenleitung 19 verbindet, die zum Umsteuerventil 16 führt. Letzteres wird durch eine Feder 20 in die gezeichnete Stellung gedrängt, in der die Zwischenleitung 19 über einen Leitungsabschnitt 1Oi airekt mit der zum Steuerkolben 9 des Hauptabflußventils 7 führenden Leitung 10 in Verbindung steht. Das Umsteuerventil 16 kann ferner durch den im Leitungszweig 146 anstehenden Druck in eine weitere Stellung verschoben werden, in der die Zwischenleitung 19 mit der Leitung iO über einen Leitungsabschnitt 10a in Verbindung steht, der eine Drosselstelle 21 enthält.

Die beschriebene Ventilanordnung arbeitet wie folgt:

Bei offener Unterkolbenpresse UK befinden sich die Ventile in der in F i g. 1 gezeichneten Stellung. Über die Leitungen HD und ND gelangt Druckmittel durch die Rückschlagventile 2,3 in die ■' "^eitsleitung A, so daß die Presse rasch geschlossen wird. Ist der Schließpunkt erreicht, steigt der Druck stark an, so daß über die Leitung 6 das Druckbegrenzungsventil 4 geöffnet wird und der Niedel'druckkreis unmittelbar an die Rücklaufleitung angeschlossen wird. Das Rückschlagventil 2 schließt sich. Die Arbeitsleitung A wird ausschließlich von der Hochdruckleitung HD aus über das offene Rückschlagventil 3 gespeist Ist der am Druckbegrenzungsventil 5 eingestellte maximale Druck erreicht schließt sich das Rückschlagventil 3 und der Druck bleibt für die erforderliche Preßdauer aufrechterhalten.

Durch den Aufbau des hohen Druckes, der sich über die Leitungen 13, 14, 14Z> an das Umsteuerventil 16 anlegt, ist dieses aus der gezeichneten Stellung in diejenige Stellung verschoben worden, in der die Zwischenleitung 19 mit dem Leitungszweig 10a verbunden ist

Soll die Presse nun geöffnet und der Hochdruck abgebaut werden, so wird das Vorsteuerventil 15 betätigt Dadurch wird die Zweigleitung 14a mit der Zwischenleitung 19 verbunden und das unter hohem Druck stehende Druckmittel fließt durch das Umsteuer- ?.^jentil 16 in die Zweigleitung 10a. Da diese die Drosselstelle 21 enthält, wird das Druckmittel gedrosselt über die Leitung 10 und die bei 11 schwächer gedrosselte Leitung 12 in die Rücklaufleitung R abgelassen. Dadurch baut sich der hohe Druck allmählich ab, ohne daß Stöße im System auftreten würden.

Die pro Zeiteinheit zur Betätigungsseite des Steuerkolbens 9 gelangende Druckmittelmenge genügt zu diesem Zeitpunkt noch nicht, um die Kraft der Feder 8 zu überwinden, so daß das Hauptabflußventil 7 geschlossen bleibt.

Sobald sich der Druck genügend verringert hat, um es der Feder 20 ?.u gestatten, das Umsteuerventil in die gezeichnete Stellung zu verschieben, wird die Drosselstelle 21 umgangen, da dann die Zwischenleitung 19 über die drosselfreie Leitung 10i> mit der Leitung 10 in Verbindung steht. Die pro Zeiteinheit rückfließende Druckmittelmenge steigt dadurch stark an. Infolge der Drosselung bei 11 kann das Druckmittel durch die Leitung 12 nicht mehr rasch genug abfließen, so daß sich auf der Betätigungsseite des Steuerkolbens 9 ein Druck aufbaut, der nach einer gewissen Zeit ausreicht, um die Kraft der Feder 8 zu überwinden. Dadurch wird das Hauptabflußventil 7 in seine Freigabestellung geschaltet, so daß das Druckmittel direkt aus der Arbeitsleitung A in die Rücklaufleitung R zurückfließen kann. Die hydraulische Arbeitsanordnung der Presse leert sich daher unter dem Eigengewicht der zurücklaufenden Pressenteile sehr rasch.

Sobald die Presse die Offenstellung erreicht hat, läßt der Druck auf der Betätigungsseite des Steuerkolbens 9 wieder nach, so daß die Feder 8 das Hauptabflußventil 7 in die gezeichnete Sperrstellung zurückbewegen kann. Das auf der Betätigungsseite des Kolbens 9 befindliche Druckmittel kann dabei über die Leitung 12 und die Drosselstelle 11 über die Rücklaufleitung R verdrängt werden.

In den F i g. 2 bis 5 ist eine praktische Ausführung der Ventilanordnung 1 dargestellt, bei der alle Teile vorteilhafterweise in einem gemeinsamen Gehäuse G angeordnet sind. In den Fig.2—4 sind die einzelnen Teile mit denselben Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1, so daß eine erneute Erläuterung nicht erforderlich ist. Hingewiesen sei auf folgende bauliche Einzelheiten:

Aus F i g. 2 ist ersichtlich, wie das Umsteuerventil 16 aufgebaut ist. Es hat einen Steuerkolben 16a, der in F i g. 2 in derjenigen Stellung gezeigt ist, in der er den Druchtritt von der Zwischenleitung 19 zu dem ungedrosselten Leitungszweig 106 freigibt.

Ebenfalls aus F i g. 2 ist zu erkennen, daß die Abströmleitung 12 als den Steuerkolben 9 axial

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durchsetzende Bohrung ausgeführt ist, in die die Drossel 11 eingesetzt ist. Selbstverständlich könnte die Abströmleitung aber auch aus der dem Steuerkolben 9 zugeordneten Betätigungskammer 9a durch das Gehäuse G zur Rücklauf leitung R geführt sein.

Das Hauptabflußventil 7 ist als Kugelsitzventil ausgebildet, was zu einem einfachen Aufbau beiträgt. Es ist mit dem Rückschlagventil 2 baulich zusammengefaßt.

Hierzu 4 Biatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   I. Ventilanordnung zum Entlasten von hydraulischen Hochdruckanlagen, insbesondere Unterkolbenpressen, die zunächst den Hochdruck verzögert abbaut und danach einen raschen Druckmittelrückfluß zu einer Rücklaufleitung bewirkt, mit einem Hauptabflußventil, das von einem Steuerkolben -offenbar ist, der vom rückfließenden Druckmittel beaufschlagbar ist, wobei im Fließweg vor dem Steuerkolben ein Vorsteuerventil und eine erste Drosselstelle angeordnet sind, und ein weiteres, vom rückfließenden Druckmittel in einer ersten Stellung gehaltenes Ventil vorgesehen ist, in der es das Druckmittel durch die erste Drosselstelle fließen läßt dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Ventil ein Umsteuerventil (16) ist, das zwischen dem Vorsteuerventil (15) und der ersten Drosselstelle (21) angeordnet und nach Abbau des Hochdrucks in eine zweite Stellung bewegbar ist, in der es das Druckmittel unter Umgehung der ersten Drosselstelle (21) direkt zum Steuerkolben (9) fließen läßt, und daß von der Beaufschlagungsseite des Steuerkolbens (9) eine gedrosselte Abströmleitung (12) zur Rücklaufleitung (R) führt.
2. 2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmleitung (12) eine geringere Drosselwirkung aufweist als die erste Drosselstelle (21).
3. 3. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (9) eine die Abströmleitung (12) bildende Durchtrittsöffnung aufweist, die eine zweite Di osselstelle (11) enthält.