DE2814301C2 - Ventilanordnung zum Entlasten von hydraulischen Hochdruckanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilanordnung zum Entlasten von hydraulischen Hochdruckanlagen, insbesondere von 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 Schaden 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 (eigene Druckschrift D 4416 vom März 1972) ist das Vorsteuerventil als V2-Wegeventil ausgebildet. Das Vorsteuerventil hat hier nicht nur die Aufgabe, wahlweise den Rückfluß des Druckmittels zu sperren bzw. zum Steuerkolben des Hauptabflußventils und zum Druckbegrenzungsventil freizugeben, sondern gibt in seiner Schließstellung auch einen Abflußweg für das vom Steuerkolben des Hauptabflußventils bei dessen Schließen verdrängte Druckmittel zum Rücklauf frei. Ein solches Vorsteuerventil ist baulich aufwendig. Ein weiterer Nachteil der bekannten Ventilanordnung besteht darin, daß sich mit einer einzigen Drosselstelle vor dem Steuerkolben nur durch sehr genaue Justierung sicherstellen läßt, daß der Steuerkolben das Hauptabflußventil nicht zu früh, d. h. bei noch zu hohem Druck im Rückfluß, öffnet.

Es wurde auch bereits nach der älteren Patentanmeldung P 27 17 577.5 vorgeschlagen (DE-OS 27 17 577), anstelle des Druckbegrenzungsventils ein Umsteuerventil vorzusehen, das zwischen dem Vorsteuerventil und der ersten Drosselstelle angeordnet ist. Dieses Umsteuerventil wird nach Abbau des Hochdrucks in eine zweite Stellung bewegt, in der es das Druckmittel unter Umgehung der ersten Drosselstelle direkt zum Steuerkolben fließen läßt Von der Beaufschlagungsseite des Steuerkolbens führt eine gedrosselte Abströmleitung zum Rücklauf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ventilanordnung der eingangs erläuterten Gattung baulich zu vereinfachen und so zu gestalten, daß das Hauptabflußventil zuverlässig erst nach ausreichend großem Druckabfall öffnet

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

Bei der erfindungsgemäßen Ventilanordnung führt von der Beaufschlagungseite des Steuerkolbens eine Abströmleitung zum Rücklauf. Durch diese Abströmleitung kann das vom Steuerkolben bei der Bewegung des Hauptabflußventils in die Schließstellung verdrängte Druckmittel abfließen. Dadurch kann das Vorsteuerventil als baulich einfaches ^-Wegeventil ausgestaltet werden. Eine weitere, wesentliche Funktion der vom Steuerkolben zum Rücklauf führenden Abströmleitung besteht darin, ein Abströmen des zunächst unter hohem Druck stehenden und nach Durchströmen der ersten Drosselstelle am Steuerkolben anstehenden Druckmittels zu ermöglichen. Auf diese Weise wird verhindert, daß selbst bei sehr raschem Druckmittelrücklauf, bei dem möglicherweise das Druckbegrenzungsventil den Druck nicht schnell genug abbaut, vor dem Steucrkolben nicht zu früh ein zum öffnen des Hauptabflußventils ausreichender Druck entsteht. Damit sich trotzdem nach Verringern des Hochdrucks auf das erwünschte Maß ein zum Öffnen des Hauptabflußventils ausreichender Druck vor dem Steuerkolben aufbauen kann, enthält die Abströmleitung eine zweite Drosselstelle, die stärker als die erste drosselt, so daß sich das rückfließende Druckmittel vor dem Steuerrkc'ben in ausreichendem Maße staut. Damit schafft die Erfindung eine Ventilanordnung zum Entlasten hydraulischer Hochdruckanlagen, die einfach aufgebaut ist und trotzdem zuverlässig sicherstellt, daß das Hauptabflußventil erst öffnet, wenn der Druck genügend weit abgesunken ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellt, die schemalisch eine erfindungsgemäße Ventilanordnung zeigt.

Bei der in der Zeichnung schematisch gezeigten Ventilanordnung sind HD ein Hochdruckanschluß, Λ ein Arbeitsanschluß, ND ein Niederdruckanschluß und R ein Rücklauf. Der Hochdruck- und der Niederdruckanschluß kommen üblicherweise von einer zweistufigen Pumpe oder einer Doppelpumpe. Mit dieser Pumpe soll zunächst ein großes Druckmittelvolumen pro Zeiteinheit bei niedrigem Druck und anschließend ein kleineres Volumen pro Zeiteinheit bei sehr hohem Druck geliefert werden. An den Arbeitsanschluß A ist eine hydraulisehe Arbeitseinheit, beispielsweise ein Druckzylinder oder eine Gruppe von Druckzylindern einer Unterkolbenpresse, angeschlossen. 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 Eigengewichi der absinkenden Teile der Presse.
Ähnliche Probleme treten aber auch auf, wenn eine

Hochdruckpresse gegen Federdruck oder unter Überwindung der Rückstellkraft hydraulischer oder pneumatischer Speicher geschlossen wird. Auch beim Schließen von Werkzeugformen bei verschiedenen Werkzeugmaschinen treten ähnliche Probleme auf.

Die Ventilanordnung enthält in der Niederdruckleitung ein diese gegen Rückfluß vom Arbeitsanschluß sperrendes Rückschlagventil 1 uno in der Hochdruckleitung ein diese gegen Rückfluß vom Arbeitsanschluß sperrendes weiteres Rückschlagventil 2. In einer zum Rücklauf R führenden Zweigleitung det Niederdruckleitung und in einer ebenfalls zum Rücklauf führenden Zweigleitung der Hochdruckleitung befinden sich je ein Druckbegrenzungsventil 3 bzw. 4. Eine gedrosselte Steuerleitung 5 führt von der vom Arbeitsanschluß ausgehenden Arbeitsleitung 6 zum Druckbegrenzungsventil 3. Über diese Steuerleitung 5 wird das Druckbegrenzungsventil 3 offengehalten, wenn in der Arbeitsleitung 6 Hochdruck herrscht. Das Niederdruckfördervolumen wird dann direkt in den Rücklauf zurück gefördert.

Zum Entlasten der Arbeitsleitung 6 ist ein Hauptabflußventil 7 vorgesehen. Dieses ist als ²/₂-Wegeventil ausgestaltet und in der Zeichnung in seiner geschlossenen Stellung gezeigt. Dem Hauptabflußventil 7 ist ein Steuerkolben 8 zugeordnet, der dieses Ventil bei ausreichendcr Druckbeaufschlagung gegen die Kraft einer Rückstellfeder 9 in die Offenstellung bewegt.

Dem Hauptabflußventil 7 ist ein V01 steuerventil 10 zugeordnet, das ebenfalls ein ^-Wegeventil ist. Dieses steht über eine Zweigleitung 6' mit der Arbeitsleitung 6 in Verbindung. Die Zweigleitung 6' enthält eine Drosselstclle 11.

Eine vom Vorsteuerventil wegführende Rücklaufleitung 12 teilt sich in einen ersten, zum Steuerkolben 8 führenden Leitungszweig 12' und in einen zweiten Leitungszweig 12". Ersterer enthält eine Drosselstelle 13, während letzterer ein Druckbegrenzungsventil 14 aufweist, das zu der zum Rücklauf führenden Rücklaufleitung 15 führt.

Von der Beaufschlagungsseite des Steuerkolbens 8 führt eine Abströmleitung 16 zur Rücklaufleitung 15. Die Abströmleitung 16 enthält eine Drosselstelle 17, die stärker drosselt als die Drosselstelle 13.

Um die Unterkolbenpresse oder die sonstige hydraulische Hochdruckanlage rasch zu schließen, werden der große Volumenstrom der Zweistufenpumpe oder der Doppclpumpe vom Anschluß ND aus über das Rückschlagventil 1 und der kleine Volumenstrom derselben Pumpe vom Anschluß HD über das Rückschlagventil 2 zugeführt und vereinigen sich in der Arbeitsleitung 6. Beide Volumenströme unterliegen demselben niedrigen Druck, wie er zur Überwindung des Eigengewichts der zu schließenden Teile der Unterkolbenpresse oder der Gegenkraft der Rückstellfedern oder hydropneumatischen Speicher notwendig ist. Dieser Druck ist niedriger oder höchstens gleich der Einstellung im Druckbegrenzungsventil 3. Steigt der Druck infolge des Schließens der Presse o. dgl. an, wird das Druckbegrenzungsventil 3 über die Steuerleitung 5 geöffnet, so daß der große, bei ND eintretende Volumenstrom über dieses drucklos zum Rücklauf R abströmen kann, wobei gleichzeitig das Rückschlagventil 1 geschlossen ist, und allein der kleine, bei Λ/£>eintretende Hochdruckvolumenstrom weiterhin zum Anschluß A fließt. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich das Hauptabflußventil 7 und das Vorsteuerventil 10 in den gezeichneten Schließstellungen.

Ist der Hochdruck-Arbeitsvorgang beendet, dann wird das Vorsteuerventil iO in die Offenstellung umgesteuert. Unter Hochdruck stehendes Druckmittel fließt nun durch den Leitungszweig 6' über die Drossel 11 durch das Vorsteuerventil 10 in die Leitung 12. Der größere Teil dieses Druckmittels gelangt dann durch das auf einen sehr niedrigen Druckwert eingestellte Druckbegrenzungsventil 14 in die Rücklaufleitung 15. Ein weiterer Teil strömt durch den Leitungszweig 12' und die Drossel 13 zum Beaufschlagungsraum des Steuerkolbens 8. Die dort abzweigende Abströmleitung 16 läßt das Druckmittel über die zweite Drosselstelle 17 ebenfalls in die Rückströmleitung 15 gelangen. Zunächst kann sich daher kein zum öffnen des Hauptabflußventi-Ies 7 ausreichender Druck aufbauen.

Ist der Druck in der Arbeitsleitung 6 genügend weit abgesunken, schließt sich das Druckbegrenzungsventil 14 selbsttätig. Infolge der Drosselstelle 17 kann das rückfließende Druckmittel nun nicht mehr genügend rasch abfließen, so daß sich vor dem Steuerkolben 8 ein Druck aufbaut, der schließlich das Hauptabflußventil 7 in seine Öffnungsstellung verschiebt. Das rückfließende, jetzt unter niedrigem Druck stehende Druckmittel kann dadurch ungehindert und in großen Mengen direkt zum Rücklauf strömen.

Auf diese Weise ist sichergestellt, daß der Hochdruck zunächst allmählich abgebaut wird und danach trotzdem ein rasches Rückführen des Presse o. dgl. in die Ausgangslage möglich ist.

1st der Rückführvorgang beendet, dann fällt der Druck am Steuerkolben 8 so weit ab, daß die Feder 9 das Hauptabflußventil 7 wieder in die Schließstellung bewegen kann. Dabei gelangt das vom Steuerkolben 8 verdrängte Druckmittel über die Abströmleitung 16 in den Rücklauf R.

Die Erfindung ist nicht auf das gezeichnete Ausführungsbeispiel beschränkt. Selbstverständlich könnten die einzelnen hydraulischen Bauelemente auch anders angeordnet werden, solange der Abströmvorgang in der beschriebenen Weise abläuft. Die Drosselsteilen brauchen nicht durch spezielle Drosselbauteile gebildet zu sein. Es genügt, die Leitungsquerschnitte so zu dimensionieren, daß die gewünschte Drosselwirkung eintritt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Ventilanordnung zum Entlasten von hydraulischen Hochdruckanlagen, insbesondere Unterkolbenpressen, bei der zunächst der Hochdruck verzögert abgebaut und danach ein rascher Druckmittelrückfluß zu einer Rücklaufleitung bewirkt wird, mit einem Hauptabflußventil, das von einem Steuerkolben offenbar ist, der vom rückfließenden Druckmittel beaufschlagbar ist, wobei im Fließweg vor dem Steuerkolben ein Vorsteuerventil und zwischen diesem und dem Steuerkolben eine erste Drosselstelle angeordnet sind, und zwischen Vorsteuerventil und erster Drosselstelle ein zum Rücklauf führendes Druckbegrenzungsventil vorgesehen ist, das vom rückfließenden Druckmittel bis zum Abfallen des Druckes auf einen vorgegebenen Wert offengehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß von der Beaufschlagungsseite des Steuerkolbens (8) eine Abströmleitung (16) zum Rücklauf (R) führt, die eine zweite Drosselstelle (17) enthält, welche stärker drosselt als die erste (13).

2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Fließweg vor dem Vorsteuerventil (10) eine dritte Drosselstelle (11) vorgesehen ist.