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Verfahren zum IJ'nfo rmen pneumatischer o 3er hydraulischer
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Energie in mechanische Energie oder umgekehrt und Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens.
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Abgesehen von der Umwandlung der Energie eines strömenden Mediums
in mechanische Energie und umgekehrt, ein physikalischer Vorgang, der z. B. in der
Turbine bzw.
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in der Kreiselpumpe vorsichgeht, wird pneumatische oder hydraulische
Energie durch Kolben, die sich in Zylindern bewegen, in mechanische Energie umgeformt.
Auch bie dieser Form der Energieumwandlung ist der Vorgang reversibel, wobei als
Beispiel einerseits der pneumatische oder hydraulische Arbeitszylinder und andererseits
die Kolben= pumpe angeführt werden können.
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Vom Prinzip der Energieumwandlung aus betrachtet gehören die erfindungsgemäßen
Energieumwandler zur zweitgenannten Kategorie, mithin zum Prinzip des Kolbentriebes,
obwohl dabei weder Zylinder noch Kolben verwendet werden. Damit entfallen die Kosten
für die Herstellung feinstbearbeiteter Zylinderohre , Kolben, Kolbenstangen, Stopfbdchsen
und die Kosten sämtlicher dazugehöriger Dichtungen und Führungs = ringe. Anstelle
dessen werden andere Konstruktionsteile verwendet, die jedoch wesentlich einfacher
sind und zum größten Teil mit unbearbeiteten Oberflächen verwendet
werden
können. Ein witerer Vorteil besicht darin, daß ieck- und Spaltverluste, die bei
Dichtungen gegeneinander bewegter Flächen unvermeidlich sind, vollkommen entfallen.
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Wie später gezeigt wird, bieten sich die erfindungsgemäßen Konstuktionselemente
direkt. für eijie Typisierung an, sodaß mit wenigen, der Größe nach verschiedenen
Bauelementen das Auskommen. gefunden werden kann. Einer Normalisierung steht infolgedessen
nichtsim Wege.
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Erfindungsgemäß wird das durch die jeweilige Kolbens teilung begrenzte
und daher variable Volumen eines Zylinders durch das veränderliche Volumen eines
oder mehrerer Hohlkörper ersetzt, wobei das begrenzte Volumen der mit einem Medium
gefüllten Hohlkörper infolge Gestaltsänderung der Querschnittsform bei Einwirkung
mechanischer Kräfte von einem Maximalwert ausgehend bis zu einem Minimalwert kleiner
wird,wodurch Medium unter Druck verdrängt wird, oder daß das Volumen infolge Einspeisung
eines Mediums unter Druck von einem Minimalwert -ausgehend bis zu einem Maximalwert
größer wird, wodurch auf Widerlager mechanische Kräfte ausgeübt werden. Vorzugsweise
werden Hohlkörper mit einer zylindrischen Form verwendet-,dessen Querschnitt im
entlasteten Zustand zumeist kreisförmig ist,wobeitowohl die Umfangslänge des Querschnittes,als
auch die Länge des Hohlkörpers auch bei elastischen Gestaltsänderungen des Querschnittes
und unter Mediumdruck infolge Armierung der Hohlkörperwandung gleich groß bleiben,
wobei die Länge des Hohlkörpers durch zwei medilrmdichte Verschlüsse begrenzt ist.
Die exakte Einhaltung dieser Voraussetzungen dient zur Aufstellung der erforderlichen
Rechenansätze. In der Praxis können die Abweichungen infolge unvermeidlicher jedoch
geriiger Dehnungen der Hohlkörpers wandungen vernachlässigt werden.
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Soweit es sich um eine Energieübertragung über die elastische Wandun5-
eines Hohlkörpers handelt, sind folgende bekannte Vorrichtungen anzuführen, die
sich aber im Wesentlichen von der erfindungsgemäßen Neuheit unterscheiden.
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Pneumatisch-hydraulischer Blasenspeicher.
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r besteht aus einem Flüssigkeits = und einem Gasteil mit einem elastischen
Trenn?lement in Form einer B]ase (Hohlkörper), wobei der von außen anstehende Flüssigkeitsdruck
in einen gleich großen Gasdruck innerhalb der Blase umgesetzt wird.
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Dieser Prozess ist reversibel,so daß die gespeicherte z.B. hydraulisch
Energie wieder als hydraulische Energie zu-rückgewonnen wird.
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Es kann daher von keiner Energieumwandlung im Sinne der erfinderischen
Neuheit gesprochen werden.
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Pneumatik-Radreifen Es handelt sich dabei um eine Gasfeder, wobei
das Gas unter einem Vorspanndruck innerhalb eines elastischen, zylindrischen Ringes
eingeschlossen ist. Bei Auftreten einer äußeren mechanischen Last geht die anfänglich
theoretische Punktberührung durch örtliche Abplattung des Hohlkörpers in eine größerwerdende
Flächenberührung mit dem Widerlager über, bis ein Gleichgewichts zus tand nach der
Formel peA = F erreicht ist.
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Dieser Prozess ist reversibel. Die gespeicherte mechanische Energie
wird wieder als mechanische Energie zurückgewonnen, so daß von keiner Energieumwandlung
im Sinne der erfinderischen Neuheit gesprochen werden kann.
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Schlauchpumpe.
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Der wesentliche Unterschied des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber
dem Prinzip der Schlauchpumpe besteht darin, daß
bei der Schlauchpumpe
mechanische Energie zur Förderung einer Flüssigkeit bei relativ kleinem Druck benutzt
wird und dieser Vorgang nicht reversibel ist, während es sich beim erstgenannten
Verfahren um einen reversiblen Prozess handelt, wobei diesem die Gleichung F.s.
# p.v zundeliegt und sowohl der Kraftweg s, als auch die Volumsdifferenz v verfahrensmäßig
durch den einstellbaren Gestaltsänderungsgrad des Hohlkörpers zwischen einem Minimum
und einem Maximum bestimmbar sind.
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Auch bei der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens eigibt sich
ein wesentlicher Unterschied zur Schlauchpumpe, der darin besteht, daß bei dieser
der Schlauch zwecks einwandfreier Mediumförderung von einem Antriebsteil mediumdicht
flach zusammengedrückt werden muß, eine Bedingung, d-.e eine hochelastische, nicht
armierte Schlauchwand voraussetzt, die infolgedessen nur für niedere Mediumdrücke
( 1 - 2 bar) geeignet ist, während bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Schlauchstücke,
im Hinblick auf den durch mechanische Anschläge begrenzten Gestaltänderungsgrad,
armiert ausgeführt werden können und daher bis zu Betriebsdrücken von 350 bar-oder
mehr belastbar sind.
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Ein grundsätzlicher Unterschied zwischen den bekannten Kolbentrieben
und den erfindungsgemaßen Energiewandlern besteht darin, daß die konstruktive Ausbildung
bei ersteren stets von der Kreisform des Zylinders ausgeht und die zur Wirkung kommende
mechanische Kraft eine zentralliegende Einzelkraft ist, während es sich im zweitem
Falle um eine flächig verteilte Kraft handelt, die zumeist innerhalb einer Rechteckform
mit beliebigem Seitenverhältnis zur Geltung kommt, ein Vorteil, der sich besonders
im Presse bau günstig auswirkt.
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Anhand- von einigen Ausführungsbeispielen, die in den Fig. 1 bis 6
und 8,9 prinzipiell dargestellt sind, wird die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtungen
näher beschrieben.
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Fig. 1 Vereinfachte Ansicht t nach Fig.2 einer pneumatischen oder
hydraulischen Presse mit Rückhubeinrichtung.
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Bärplatte im oberen -Totpunkt.
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Fig.2 Grundriß zu Fig.l Fig.3 Vereinfachte Ansicht A, analog Fig.l
Bärplatte im unteren Totpunkt.
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Fig.4 Detail einer Schlauchhalterung.
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Fig.5 Schlauchverformungen bei schrägliegender Bär -platte, infolge
exzentrisch wirkenden Widerstandes, Fig.6 Prinzipielle Darstellung der Schlauchverformung
bei konstant bleibender Auflagerbreite b.
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Fig.7 Diagramm für den Verformungsbereich k0 bei konstant gleich groß
bleibender mechanischer Kraft F.
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Fig.8 mechanisch-hydraulisch-mechanischer Kraft - Weg - Übersetzer.
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Fig.9 hydraulisch-mechanisch-hydraulischer Druckübersetzer.
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Fig.10 Ansicht einer Presse mit einer nachträglich angebauten Schnittschlagdämpfung.
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Fig.ll Ansicht A aus Fig.lO Fig.12 Hydraulische Verbindung der erfindungsgemåßen
Energiewandler mit einem Speicher und einer Ölmengen-Justiereinri chtung zur Schnittschlag
dämpfung einer Presse.
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Fig.l3 Ansicht eines durch mechanische Kräfte verformten Schlauchstückes
mit Verschlußkappen und Zugstange.
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Fig.14 Ansicht A der Verschlußkappe.
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Fig. 15 Teilschnitt nach I - II der Fig. 13 Fig.16 Längsschnitt eines
Schlauchstückes mit Verschluß -kappen, die mittels einer Zugstange verbunden sind.
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Fig.17 Längsschnitt eines Schlauchstückes mit Verschluß kappen, die
mittels eines Medium führenden Rohres verbunden sind.
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In den Figuren 1 , 2 und 3 ist in vereinfachter Weise die Anordnung
erfindungsgemäßer Schlauchtriebe dargestelltwenn es um die Umwandlung pneumatischer
oder hydraulischer Energie in mechanische Energie geht.
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Innerhalb eines äußeren Rahmens 1 ist eine Bärplatte 2 derart verschiebbar
angeordnet, dab zwischen ihr und dem oberen Rahmenteil 1 die Antriebsschlauchstücke
3 zu liegen kommen, während an der Bärunterseite die Schlauchstücke 4 für den Rückhub
angeordnet sind.
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Zwecks Platzersparnis kann die Bärplatte z.B. mit seitlichen Kröpfungen
5 versehen sein. Die Anordnung der Schlauch stücke in mehreren Schichten - im Ausführungsbeispiel
sind es drei - ergibt einen Gesamthub der Bärplatte H = 3.(h2 - h1) wobei unter
der Größe (h2 - hl) der Krafiwegbei der Deformierung eines einzelnen Schlauchstückes
zu verstehen ist.
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Die Anordnung von mehreren Schlauchstückreihen £im vorliegenden Falle
liegen für den Abwärtsgang vier nebeneinander, für den Ruckhub sind es zwei, die
jedoch örtlich getrennt sind) vervielfältigt die Kraft eines Schlauchstückes. Im
Abwärtsgang wird die Kraft eines Schlauchstückes vervierfacht, beim Rückhub verdoppelt.
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Zwischen den Schlauchschichten sind Zwischenlagen 6 lose eingelegt,die
zur Halterung der Schlauchstücke, beispielweise mittels Rippen 7 nach Fig.4 dienen
und daher verhältnismäßig dünn sein können ( ca.3 bis 4 mm). liese Zwischenlagen,die
aus Metall oder aus Kunststoff bestehen, sind mit mindestens zwei Bohrungen außerhalb
des Schlauchbereiche
versehen, durch welche nicht dargestellte
Führungsstangen laufen, die am oberen und unteren Rahmteilen befestigt sind.
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In Fig.l ist die Bärplatte in ihrer oberen Totpunktlage, mithin vor
Beginn des Arbeitshubes, dargestellt. In dieser Position steht die Schlauchgruppe
4 für den Rückhub unter Mediumdruck, während die Gruppe der Antriebsschlauchstücke
3 über das 4/2 Wegeventil 8 bei pneumatischem Antrieb auf Auspuff, bei hydraulischem
Antrieb auf Rücklauf in die Ö1-wanne geschaltet ist. Durch Umstellung des Ventiles
8 wird der Arbeitshub eingeleitet, da nunmehr die Antriebs -schläuche mit Mediumdruck
versorgt und die Ruckhubs chlauchstücke 4 auf Auspuff bez.w. auf Rücklauf geschaltet
werden.
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Bei Füllung eines zu einem Oval zusammengedrückten Schlauch -stuckessan
an dessen einem Ende Druckmedium zugeführt wird und dessen anderes Ende druckdicht
verschlossen ist, oder wenn an beiden Enden des Schlauchstückes Druckmedium zugeführt
wird, verändert sich die Ovalform zu einer Kreis -form, weil die kreisförmige Querschnittsfläche
größer ist, als die Querschnittsfläche des Ovales. Trifft die Schlauch -wandung
dabei auf einen mechanischen Widerstand in Form einer ebenen Platte, so übt die
Schlauchwandung eine mechanische Kraft auf das Widerlager aus. Diese Kraft errechnet-sich
zu Formel 1 : F = p . b . L in daN F = p . b . L p... Me diumdruck in bar b... Breite
der am Widerlager aufliegende Schlauchwandung in cm L... Länge des Schlauch -stückes
in cm
Aus Formel 1 geht hervor, daß bei einem konstant groß bleibenden
Mediummdruck p und einer vorgegebenen Schlauchstücklänge L, die erzeugte mechanische
Kraft F der Breite b direkt proportional ist. Das bedeutet weiterhin, daß die Größe
der erzeugten mechanischen Kraft F von einem Maximalwert, der dann auftritt, wenn
der Schlauch ganz zusammen gedrückt ist, längs ihres Kraftweges theoretisch bis
zu dem Wert Null absinkt, wenn infolge des Innendruckes die Kreisform des Schlauchquerschnittes
erreicht ist ( b = O,tangentiale-Berührung).
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In der Praxis sind beide Endstellungen der Verformung weder erreichbar.
noch gewollt. Der Minimalwert der Breite b2 und der Maximalwert bl werden daher
erfindungsgemäß durch eine mechanische Hubbgrenzung, z.B. der Bärplatte, eingestellt,
wobei--sichliese --Begrenzungen einerseits nach der zulässigen -Querschnittsverformung
des Schlauches und anderseits nach dem angestrebten Kräfteverlauf richten. Die Werte
für die Grenzwerte von b liegen etwa zwischen -, b = 0,8d und wobei d der Durchmesser
des kreisrunden Schlauches ist.
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Qbwohl für manche Arbeitsvorgänge' - die längs des Arbeitsweges abnehmende
mechanische Kraft F de Bärplatte keine Rolle spielen mag, muß diese Tatsache im
Hinblick auf die gleich bleibende Kraft der bekannten Kolbentriebe als Nachteil
bezeichnet werden. Sie wirkt sich jedoch auch vorteilhaft aus, wenn z. B. die Bärplatte
nach Fig. 5 durch einen exzentrisch liegenden Widerstand W belastet wird, der die
Bärplatte schief zu stellen sucht, wobei automatisch die
Antriebsschläuche
derart verschieden verformt werden, daß in Richtung der exzentrischen Abweichung
die Breite b der am Bär aufliegenden Schlauchwandungen größer. wird - und daher
die Resultierende aller Flächenkräfte in der selben Richtung abwandert,ein Vorgang
der die Kräfte der Bär = führungen reduziert.
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Der Nachteil der sich änderten Kraft F, eine Erscheinung, die ursächlich
mit der sich ändernden Querschnittsform und mit der damit verbundenen Breite b der
aktiven Schlauch = wandung zusammenhängt, kann erfindungsgemäß dadurch vermieden
werden, daß anstelle der verhältnismäßig niederen Rippen 7 zwecks Schlauchhalterung
(Fig.4), höhere, kraftübertragende Rippen mit einer Breite b angeordnet werden,
die vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt haben, der aber auch z.B.
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trapezförmig sein kann, oder auch eine sphärisch gewölbte kontur haben
kann (Fig.6), Die Umsetzung des innerhalb des Schlauchstückes 3 befindlichen Mediumsdruckes
p in eine mechanische Kraft F erfolgt- über' zwei Rippen 7' und 7", die im Ausführungsbeispiel
einen rechteckigen Querschnitt mit der Breite b haben. Die Rippe 7' Stütz sich gegen
den äußeren Rahmen 1 ab, die Rippe 7'' überträgt ihre Kraft auf den beweglichen
Bär 2, oder auf ein Zwischenblech 6 nach Big.l. Der Kraftweg Ä h = h2 -h1 ist durch
nicht dargestellte mechanische Anschläge begrenet.-
Bei Gleichsetzung
der zugeführten und der abgegebenen Energie gilt somit p...Mediumsdruck in bar p.v
= F.th F...mechanische Kraft in daN p.#A.L = F.#h #A #v...zugeführtes Mediumvolumen
in cm³ F = p.L.## (Formel 2) #h #A...Differenz der Querschnitts -flächen des Schlauches
zwischen beiden Endstellungen in cm² #h...Kraftweg in cm L Länge des Schlaustückes
in cm Nach Formel 2 ist bei konstantern Mediumdruck p und einer konstanten Schlauchlänge
L die Kraft F dann: konstant, wenn der Wert #/# A konstant bleibt.
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Nach eingehenden Berechnungen des Erfinders ergaben sich mathematische
Formeln für die funktionellen Zusammenhänge der Größen d,b, h, A wobei d der Durchmesser
des kreisrunden Schlauchquerschnittes ist) aus welchen Zusammenhängen sich jener
Bereich für die Größe b und für die Größe h ableiten läßt, für welchen der Wert
n mit großer Annäherung konstant bleibt. Dieser Bereich ist in Fig. 7 graphisch
dargestellt, wobei auf der Abszissenachse das Verhältnis k1 = b/d und auf der Ordinatenachse
das Verhältnis k2 = h/d auftragen ist.
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Wenn z.B. die Rippenbreite b = 0,6 d gewählt wird, so ergibt sich
aus dem Diagramm fur h ein Bereich von h12 = 0,35 d bis 0,63 d, für welchen der
Wert #A und damit #h der mechanischen Kraft F mit großer Annährung konstant bleibt.
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Der bisher bescriebene Vorgang der Umwandlung von z.B; hydraulischer
Energie in mechanische Energie ist reversibel, d.h. daß bei einer konstant l.leibenden
Kraft F in oben genannten Bereichen ein mit großer Annäherung konstant; bleibender
Flüssigkeitsdruck erzeugt werden kann, Außer dem bisher beschriebenen Anwendlungsbeispiel
nach Fig. 1 werden neben den vielen Anwendungsmöglichkeiten in der Praxis, die sich
allein schon aus dem konstruktiv grundsätzlichen Unterschied gegenüber den bekannten
Kolben -trieben ergeben, weitere Anwendungsformen der erfindungs gemäßen Schlauchtriebe
gezeigt, die sich durch die RelhinfQlge der umzuwandelnden Energiearten vom ersten
Anwendlungsbeispiel unterscheiden.
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So ist beispielweise in Fig. 8 eine Vorrichtung im Prinzip dargestellt,
mit welcher unter Verwendung von Schlauchtrieben auf mechanisch - hydraulisch -
mechanischem Wege eine Kraft - Weg Übersetzung ermöglicht wird. Der Vorgang ist
reversibel. Die erfindungsgemäße Anordnung besteht beispielweise aus sechs gleichlangen
Schlauchstücken, von welchen drei Schlauchstücke 9 in Serie liegen während die übrigen
Schlauchstücke 10 nebeneinander angeordnet sind. Es könnten sich aber auch die beiden
Gruppen 9 und 10 durch verschieden lange Schlauchstücke oder durch deren Durchmesser
unterscheiden.
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Sie sind miA einem flüssigen Medium gefüllt und mit Rohr -oder Schlauchleitungen
11,12 und 13 derart verbunden, daß jedes einzelne Schlauchstück der in
Serie
angeordneten Schlauchstücke 9 mit einem zugeordneten Schlauchs tück dtr nebeneinanderliegenden
Schlauchstücke 10 hydraulisch verbunden ist. Es könnte aber auch anstelle der Verbindungsleitungen
11,12 und 13 und zweier einzelne Schlauchstücke ein durchlaufender Schlauch verwendet
werden.
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In beiden Fällen - und dies gilt allgemein - muß z.B. durch Entlüftungsschrauben
dafür gesorgt sein, daß die Flüssigkeits -räume frei von Lufteinschlüssen sind.
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Bei Kraftaufbringung des Stempels 14 auf die Schlaustücke 9 wird eine
Flüssigkeitsirenge A v von diesen in die Schlauch stücke 10 gedrückt, die in weiterer
Folge ihren Flächendruck p an die bewegliche Platte 15 abgeben und somit die Kraft
F2 hervorrufen. Aus der in Fig. 8 gezeigten prinzipellen Darstellung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ergibt sich offensichtlich,daß einerseits die Antriebskraft F1 infolge
der beweglichen Zwischenbleche 10 in gleicher Größe auf alle drei Schlauchstücke
9 einwirkt,während nach der hydraulischen Übertragung der Energie durch die Nebeneinanderanordnung
der Schlauchstücke 10 die Platte 15 mit-dreifacher Größe der Kraft F1 bewegt wird.
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Allgemein gilt demnach: F1.s1 = p.#V = .s2 s s = #h... Verformungsweg
eines 2 Fl.n.s = F2.s .s F2 = n.F1 s s1 = n.s n... Anzahl der Schlauch -stücke einer
Gruppe.
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Im Ausführungsbeispiel nach Fig.8 sind am Maschinenrahmen 17 Führungen
18 für den Stempel 14 und für die Zwischenbleche 16 angeordnet.Zwecks Rückführung
der Platte 15 könnte diese gemäß Fig.l ausgebildet werden.
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Im Anwendungsbeispiel nach Fig. 9 ist die prinzipielle Anordnung eien
hydraulisch-mechanisch-hydraulischen Druckübersetzers dargestellt. Innerhalb eines
Maschinen = rahmens 17a ist eine im Rahmen geführte Übertragungsplatte 19 vorgesehen,
die auf ihrer einen Seite von z.B.drei. unter dem eingespeisten Flüssigkeitsdruck
p1 stehenden Schlauch = stücken 20,21 und 22 belastet wird und die auf diese Weise
erzeugte mechanische Kraft an z.B. ein Schlauchstück 23 abgibt, wodurch in diesem
Schlauchstück ein hydraulischer Druck p2 = 3 Pl hervorgerufen wird, wenn alle Schlauchstücke
den gleichen Durchmesser d und die gleiche Länge B haben Bei nl Schaluchstücken
mit dem eingespeisten Flüssigkeitsdruck p1 und n2 Schläuchen für den rezeugten Flüssigkeitsdruck
p2 ergibt sich ein hydraulisches Übersetzungsverhältnis von: p2 n1 ü = = p1 n2 wenn
alle Durchmesser und alle Schaluchstücklängen gleich groß sind. Es könnten sich
aber auch die Schlauchstück = gruppenn mit der Anzahl n1 von jenen mit der Anzahl
n2 sowohl im Durchmesser d, als auch in der Schlauchstücklänge L voneinander unterscheiden.
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Mit diesre Vorrichtungskönnte auch die Energie eines bestimmten Mediums
auf ein anderes Medium übertragen werden' zum Beispiel Druckluft auf Drucköl oder
Wasser auf ein aggresives Medium. -
Als praktisches Anwendungebeispiel
der erfindungsgemäßen Hohlkörper als Energiewandler in Verbindung mit bekannten
hydraulischen Vorrichtungen wird in Fig.lO,ll und 12 eine Schnittschlagdänpfngs
- Vorrichtung einer Stanzpresse naher beschrieben.
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Von der in Fig.lo als Ansicht und in Fig.ll als Seiten = ansicht A
nicht maßstäblich dargestellten Stanzpresse ist der Pressenrahmen 24,der bewegliche
Bär 25 und ein Stanz = werkzeug 26 eingezeichnet. Im Gegensatz zu den am Markt befindlichen
Kolben-Schnittschlagdäpfern, welche mindestens zu zweit neben dem Werkzeug, zwischen
Bär und Pressentisch, eingebaut werden müssen - wozu zumeist kein Platz vorhanden
ist - sind nach Fig.lO die beiden erfindungsgemäßen Energie = wandler in Form von
Schlauchstückpaketen 27 und 28 seitlich des Pressenrahmens zwischen den Konsolen
29 bezw. 30 und den Jochbalken 31,die mit' dem Bär 25 fest verbunden sind} angeordnet.
Diese Methode wird nur dann angewendet, wenn eine Schnittschlagdämpfung nachträglich
in eine bestehende Presse eingebaut werden soll. Beim Neubau einer Presse können
die Schlauchpakete in einer einfacheren Weise z'.-B.
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in den Rahmenständern der Presse, eingebaut werden, wodurch die oben
genannten Jochbalken entfallen.
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Die in den Arbeitsphasen I, II und III in Fig.12 dargestellten Schlauchquerschnitte
32 als Kreis, 33 als Oval mit der Auflagenbreite b2 und 34 als Oval mit der Auflagenbreite
b3 sind sinnbildliehe Darstellungen für die Schlauchpakete 27 u.28, deren Schicht-und
Reihenanzahl durch die Kraft F, denlerforderlic]
Kraftweg s,bezw.
durch den Schlauchdurchmesser und den maximalen Mediumdruck vorbestimmt sind.
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In diesem Anwendungsbeispiel werden Halterippen 35 nach Anspruch 3,
z.B. nach Fig.4 gewählt, wodurch beim Dämpfungs -vorgang über den Rückweg 5 vorteilhafter
Weise infolge der kleiner werdenden Auflagenbreiten b der Schlauchwandung beim Abbau
der Rahmenspannungen im Pressenkörper die tampfungskräfte kleiner werden und schließlich
verschwinden.
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Bei einem Krafthubweg des Bären von s mm wird mittels der mit dem
Bär festverbundenen Auflagerflächen 36 des Joches 31 01 gegen den Vorspanndruck
pO des Kolbenspeichers 37 aus den Schlauchpaketen 27 und 28 in den Speicher verdrängt.
Die Größe des Vorspanndruckes pO wird so eingestellt, daß der Speicherdruck für
eine rasche Rückverformung der Schlauch querschnitte vom Oval zum Kreis beim Rückhub
des Bären ausreicht.
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Die gesamte Ölmenge die sich sowohl in den Schlauchstück -paketen
befindet, wenn der Bär im oberen Totpunkt steht; als auch die Verbindungsleitung
bis zum Kolben 42 des Speichers 37 füllt, wenn dieser in seiner untersten Stellung
steht wird mittels einer Justiereinrichtung 38 so einjustiert, daß beim Abriß des
gestanzten Materiales der Schwimmkolben 42 durch die beim Stanzvorgang aus den Schlauchstückpaketen
verdrängte Flüssigkeitsmeng v0 bis zum Deckel 43 des Speichers 37 verschoben wird
und am Deckel anliegt.
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Beim Abriß des Materiales, bei dem der Materialwiderstand plötzlich
verschwindet, kommt es zu einer augenblicklichen Entlastung des PressenrKhmens,zum
sognannten Schnittechlag
einer rscheinung,die sowohl für Werkzeug
aus auch Pressen -körper und Pressenantrieb schädlich ist und eine unzulässige T;armentwicklung
verursacht.Die Entlastung des Pressenrahmens und der Antriebsteile des Bären würde
eine weitere Annäherung des Widerlagers 42 an die Auflagerfläche 36 um den Federweg
As bedeuten. Da aber, wie oben angeführt, zu diesem Zeitpunkt der Schwimmkolben
42 am Speicherdeckel 43 ansteht und daher kein weiters Ölvolumen aus den Schlauchpaketen
verdrängt werden kann, rufen die noch im Pressenkörper bestehenden Spannungen in
den Schlauchpaketen einen Öldruck hervor, so daß ein Gleich -gewichtszustand eintritt.
Die auf den Wert Null zurückgegangene Kraft des Materialwiderstandes wird auf diese
Weise automatisch durch eine gleichgroße Wilderstandskraft der unter Öldruck stehenden
Schlauchpakete ersetzt. Bei dem nun folgenden Rückhub des Bären, wodurch die Querschnittsflächen
und damit das unter Kompressionsdruck des Speichers stehende Volumen der Schlauchpakete
nur langsam und nicht schlagartig vergrößert wird, tritt anstelle der plötzlichen
Entlastung der Pressenteile eine allmähliche Entspannung ein; ein Vorgang, der bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung nebenbei auch eine Energierückgewinnung bedeutet,
da sich die gespeicherte Verformungsenergie-in eine Rü-ckhubkr'aft längs des Federweges
umsetzt.
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Da es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Energie umwandlung
um Hohlkörper begrenzten Volumens handelt, die vorzugsweise als Schlauchstücke begrenzter
Länge ausgebildet werden, sind beide Enden eines Schlauchstückes mit Abschluß elementen
zu versehen, von welchen zumindest eines davon mit einer Anschlußvorrichtung für
das Druckmedium auszustatten ist.
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Die am Markt befindlichen Schlaucharinaturen die diesen Zweck erfüllen
würden, haben jedoch eine verhältnismäßig große Baulänge und für ihre sachgemäße
Montage sind spezielle Montagepressen erforderlich. Im Hinblick auf die erfindungsgemäß
bedingte Verwendung vieler, mehr oder weniger kurzer Schlauch -stücke, von welchen
jedes mit zwei Armaturen zu versehen wäre, ergeben sich zwei triftige Gründe, die
unter Umständen die praktische Verwirklichung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
a Frage stellen könnten. Der erste Grund besteht in der erheblichen Vergrößerung
der Gesamtlänge des komplettnerten Schlauchstückes infolge der großen Baulänge der
Armaturen.
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Der zweite Grund liegt bei den Kosten dieser Armaturen und deren Nontage.
Sowohl die große Baulänge der ScBlaucha-rmaturen, als auch ihr relativ hoher Preis
hängenursächlich mit den bekannten konstruktiven Maßnahmen zusammen, die mit Sicherheit
verhindern sollen, daß sich bei Auftreten eines Mediumdruckes im Schlauch, die Armatur
vom Schlauch löst.
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In den Figuren 13 bis 17 ist-eine erfindungsgemäße Vorrichtung in
zwei Varianten dargestellt, die die angeführten Nachteile vermeidet, indem bei ihrer
Verwendung die gesamte Baulänge des kompletten Schlauchstückes auf ein Mindestmaß
reduziert und gleichzeitig die Kosten gegenüber käuflicher Schlauch
armaturen
wesentlich verringert werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abschluß eines Schlauch -stückes
44 besteht im Wesentlichen aus zwei kreisförmigen oder ovalen Metall-oder Kunststoffkappen
45 und 46, die mittels einer zentral gelegenen Zugstange 47 oder auch durch ein
Medium führendes Rohr 48 fest verbunden sind. Auf diese Weise heben sich die auf
die Kappen wirkenden Druckkräfte gegenseitig auf, so daß die Verbindungsstellen
49 zwischen Schlauch und Schlauchabschlußteil von Zugkräften vollkommen entlastet
werden.
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Es genügt daher an dieser Stelle eine übliche Abdichtung,z.B.
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durch Kleben oder Aufschrumpfen mit einer zusätzlichen, nicht dargestellten
einfachen Schelle. Wird eine Zugstange 47 nach Fig.16 verwendet, sind eine oaer
mehrere Öffnungen mit einem Anschlußgewinde 50 für den Medium -Eintritt oder-Austritt
erforderlich. Wird nach Fig 17 ein Medium führendes Rohr 48 als Zugelement benützt,
wird dieses an beiden Enden mit einem Rohranschlußgewinde 51 versehen, das gleichzeitig
zum Fest = ziehen der Muttern 52 und 53 dient. Im Bereich des Schlauch -tückhohlraumes
54 sind Bohrungen 55 im Mantel des Rohres 48 angeordnet, deren Querschnittsflächensumme
gleich oder größer als die Fläche des lichten Rohrquerschnittes ist. Sowohl die
Zugstange 47 als auch das Rohr 48 wird z.B mittels 0 - Ringen gegen die Kappen abgedichtet.
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In Fig. 13 ist die prinzipielle Anordnung eines Schlauchstückes 4z
mit den erfindungsgemäßen Abschlußkappen 45 und einer Zugstange 4i dargestellt,
wobei das Schlauchstück in einem Arbeitsbereich der Hänge 1 durch Einwirkung mechanischer
Kräfte gemäß Fig. 15 von einem ursprünglich kreisförmigen Querschnitt zu einem
ovalen
Querschnitt verformt wurde, wobei eine bestimmte Flüssigkeit bei einem bestimmten
Druck aus dem Schlauchstück gepresst wurde (Reversibler Vorgang). Die beiden Überstände
a sind durch den Schlauchdurchmesser und durch die Schlauch -konstruktion bedingt.
Die Länge eines Überstandes a liegt erfahrungsgemäß zwischen 1,5 bis 2,5 d. Dies
gilt nur dann, wenn die Abschlußkappen kreisförmig sind. Bei Verwendun-g käuflicher
Schlaucharmaturen würde sich der Überstand a noch urr die Baulänge der Armatur verläng-rn.
Man kann aber auch den A.bschlußkappen die Form des flacsten Ovales geben, die dann
auftritt, wenn der durch mechanische Anschläge bedingte maximal zulässige Verformungsgrad
des Schlauchstückes erreicht ist. Auf diese Weise sind keine Übertände notwendig;
ein Vorteil hinsichtlich des Platzbedarfes, der bei käuflichen Schlaucharmaturen
infolge ihres grundsätzlich kreisförmigen Querschnittes nicht gegeben ist.