DE2923971A1

DE2923971A1 - Vorrichtung zum regeln und konstanthalten der geschwindigkeit und des bereiches bei hydraulisch gesteuerten aggregaten

Info

Publication number: DE2923971A1
Application number: DE19792923971
Authority: DE
Inventors: Bruno Sardelli
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-06-14
Filing date: 1979-06-13
Publication date: 1980-01-03
Also published as: BE876955A; IT1096675B; IT7824579A0; FR2428868A1

Description

Bruno Sardelli, Segrate (Milano)/Italien

Vorrichtung zum Regeln und Konstanthalten

der Geschwindigkeit und des Bereiches bei

hydraulisch gesteuerten Aggregaten

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Regeln und Konstanthalten der Geschwindigkeit und des Bereiches bei einer Austragsleitung eines mit einem Strömungsmittel gesteuerten Aggregates, insbesondere eines hydraulisch oder mit "Öldruck gesteuerten Aggregates, bei welcher das Strömungsmittel unter Druck über ein Auslaßventil oder ein Element zur Drosselung des abströmenden Ströniungsmittels ausgelassen wird.

Insbesondere bezieht sie sich auf eine Vorrichtung zum Regeln und Konstanthalten der Geschwindigkeit, mit welcher hydraulisch gesteuerte Mechanismen verschoben werden, und auf Vorrichtungen zum Regeln und Konstanthalten des Bereiches von Ventilen bzw. Steuerungen hydraulischer oder pneumatischer Art, insbesondere bei Anwesenheit veränderlicher Drücke.

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Unter den vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung kann man als Beispiel die hydraulisch betriebene Vorschubvorrichtung bei Pilgerschrittwalzwerken für die Herstellung von ungeschweißten Rohren und die Vorrichtung zum gesteuerten hydraulisch betriebenen Abbremsen des Dorns bei sogenannten kontinuierlich arbeitenden Walzwerken mit gestütztem Dorn für die Herstellung ungeschweißter Rohre nennen, bei welchen man, um ein Qualitätserzeugnis herstellen oder den Verschleiß der Maschinen verringern zu können, es erreichen muß, daß die Geschwindigkeit, mit der der Dorn verlagert wird, so konstant wie möglich gehalten wird, auch wenn sich die Anordnung und die gewünschten Antriebskräfte beim Walzvorgang ändern.

Es gibt auch noch viele andere Anv/endungsmöglichkeiten auf dem Hydraulik- bzw. Pneumatiksektor ganz allgemein, wenn man trotz vorhandener Änderungen des Drucks in einem Netz Hydraulik- bzw. Pneumatikleitungen oder in einer Vorrichtung Auslaßwerte für das Strömungsmittel erreichen will, die einen konstanten Wert haben.

Bei hydraulisch betriebenen Vorschubeinrichtungen für Pilgerschrittwalzwerke zur Herstellung ungeschweißter Rohre wird bekanntlich der Vorschubschlitten (Fig. 1: 10) von einem Kolben (Fig.l: 11) mit einem nahezu konstanten Druck und Schub beim Walzvorgang (der mit konstanter Geschwindigkeit stattfinden muß) angetrieben und von Kolben (Fig.l: 12) zurückbewegt, deren Zylinder (Fig. 1: 13) mit einem bekannten Hahn (Fig.l: 14; auch Nadelventil oder auch fäl-schlich Regelventil für die Geschwindigkeit oder auch anders genannt, wobei in

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der vorliegenden Beschreibung einfach vom Ventil (14) die Rede ist) verbunden sind, welcher seinerseits mit dem Auslaß (Fig. 1: 15) verbunden ist; der Einlaß des Ventils (Fig. 1: 14) an der Leitung (Fig. 1: 16) ist also mit den Zylindern (13) verbunden, während der Auslaß des Ventils (14) über die Leitung (17) mit dem Auslaß (15) verbunden ist.

Um nun ein Qualitätserzeugnis herzustellen, ist es erforderlich, daß während des Walzvorganges der Schlitten in Richtung des Pfeiles F (Fig. 1) mit konstanter Geschwindigkeit vorwärtsbewegt wird. Der Schub des Vorschubkolbens (11), dem die Kolben (12) entgegenwirken, ruft einen entsprechenden Druck in der Flüssigkeit in den Zylindern (13) hervor, so daß diese Flüssigkeit zum Austritt durch das Ventil (14) gezwungen wird; die Menge der aus den Zylindern (13) durch das Ventil (14) in einer bestimmten Zeiteinheit (Durchlaßbereich) austretenden Flüssigkeit folgt entweder aus dem von der Flüssigkeit in den Zylindern (13) erreichten Druck oder aus der mehr oder weniger großen 'Öffnung des Ventils (14). Die Vorschubgeschwindigkeit des Schlittens (10) ist hängt von dem Verhältnis zwischen der Flüssigkeitsmenge, die zum Auslaß (15) hin fließt und durch das Ventil (14) strömt, und dem Querschnitt der Kolben (12) ab. Bei einer vorgegebenen öffnung des Ventils (14) ist der Drucksprung (Δρ) zwischen dem mit den Zylindern (13) verbundenen Einlaß des Ventils und dem mit dem Auslaß (15) verbundenen Ausgang des Ventils konstant, wobei die Durchströmmenge (die Flüssigkeitsmenge, die durch das Ventil (14) zum Auslaß fließt) konstant ist und sich der Vorschubschlitten mit gleichbleibender Geschwindigkeit vorwärtsbewegt. Jedoch werden bekanntlich während des Walzvor-

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gangs und aufgrund desselben im Schlitten ungleichförmige axiale Schubkräfte beträchtlicher Größe erzeugt, die abwechselnd über den Kolben (11) und dessen einander entgegengesetzt vnrkende Kolben (12) aufgenommen werden, wobei beträchtliche Drucksprünge in der diese, d.h. die Zylinder (13), steuernden Flüssigkeit hervorgerufen werden. Damit findet am Eingang dieses Ventils (14) eine dauernde Druckänderung vor, während am Ausgang dieses Ventils, der mit dem Auslaß verbunden ist, ein nahezu konstanter Druck vorliegt; als Folge davon ändert sich der Drucksprung (Δρ) zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Ventils (14) laufend und beträchtlich: damit ändert sich auch die Durchflußmenge durch das Ventil und folglich auch die Geschwindigkeit des Schlittens, die nicht konstant gehalten werden kann.

Des weiteren verursacht der plötzliche und große Druckunterschied zwischen dem Eingang des Ventils (14), der mit den Zylindern (13) verbunden ist, und dem Ausgang dieses Ventils, der unter einem viel niedrigeren Druck steht, da er mit dem Auslaß verbunden ist, eine große Turbulenz in der Flüssigkeit und Gasbildungserscheinungen, die mit Problemen und Nachteilen verbunden sind, die zum Verschleiß des Ventils führen.

Bei Vorrichtungen zur gesteuerten Abbreinsung, die hydraulisch arbeiten und bei kontinuierlich betriebenen Walzwerken mit zurückgehaltenem Dorn zum Walzen von ungeschweißten Rohren (Fig.5) eingesetzt sind, ist der Dorn (18) an dem den Dorn tragenden Querträger (19) und dem zu walzenden Werkstück (20) befestigt, in welches er eingesetzt ist; der Dorn nähert sich nun rasch dem ersten Paar Walzen (21a) in einem Leer!aufgang, wobei er durch

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den Kolben (11) angetrieben wird. An diesem Punkt nun, an dem das Werkstück mit dem ersten Paar Walzen (21a) in Berührung gelangt, beginnt der Walzvorgang, der dann beendet ist, wenn das Werkstück, das nunmehr zum Rohr geformt wurde, das Walzwerk am letzten Walzenpaar 21n verläßt. Wenn der Walzvorgang beginnt, kann der Dorn (18) jedoch nicht völlig fest bleiben; um zu verhindern, daß nur einige Bereiche des Dorns dem Druck des Walzenpaares konstant ausgesetzt sind, wodurch sich eine Abnutzung des Dorns an bestimmten Stellen gegenüber dem nicht am Vorgang beteiligten und damit nicht abgeriebenen Teil in höherem Maße ergibt, ist es erforderlich, daß während des Walzvorgangs zur Herstellung eines Rohres der Dorn (18) eine axiale Verlagerung in Walzrichtung (Pfeil F) erfahren sollte, die in etwa gleich dem Abstand zwischen einem Walzenpaar und dem nächsten ist, und daß diese Verlagerung mit gleichbleibender Geschwindigkeit erfolgt.

Die zusätzliche Kraft, die in Vorschubrichtung auf den Dorn einwirkt, entsteht durch den Druck, den die Walzenpaare, die sich drehen, auf das Werkstück (20) ausüben, und damit auch auf den Dorn (18), sowie durch die Reibung zwischen dem Werkstück und dem Dorn. Der Dorn, der am Querträger angelenkt ist, hat die Tendenz, den Querträger zu verlagern; jedoch wirken die Kolben (12) dieser Bewegung entgegen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Regeln und Konstanthalten bzw. Stabilisieren der Geschwindigkeit und des Bereiches zu schaffen, mit welcher sich diese Bewegung steuern und regeln läßt, und mit welcher sich der Wert des Durchflußbereiches des

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hydraulischen bzw. pneumatischen Aggregates, insbesondere in den Hydraulik- bzw. Pneumatikkreisen, die mit Drucksprüngen beaufschlagt werden, stabilisieren bzw. konstant halten läßt und damit die Verlagerungsgeschwindigkeit der hydraulischen Steuereinrichtungen in zufriedenstellender Weise durch eine genaue Stabilisierung des Bereiches des Regelventils für alle gewünschten Geschwindigkeiten und unabhängig von den Werten der Drucksprünge selbst, die die Steuerzylinder aufgrund der veränderlichen und ungleichmäßigen Schubleistungen, die beim Walzen erwünscht sind, oder aus anderen Gründen beaufschlagen, sich stabilisieren läßt, wobei auch die Turbulenzerscheinungen aufgrund der beträchtlichen Druckunterschiede zwischen dem Eingang und Ausgang des Regel ventils, die zu einem raschen Verschleiß des Ventils führen können, in annehmbaren Grenzen gehalten werden.

Diese Aufgabe v/ird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß auf der Auslaßseite des Auslaß- und Stabilisierungsventils und des Drossel elementes eine Vorrichtung zum Regeln und Konstanthalten bzw. Stabilisieren vorgesehen ist, welche mindestens ein normalerweise geschlossenes Regelventil aufweist, durch welches das ausströmende Strömungsmittel fließt, wobei das Verschlußteil des Regel Ventils mit einer unabhängigen und regelbaren Kraft in die geöffnete Stellung gespannt ist und mit dem Druck des Strömungsmittels auf der Anström- bzw. Abströmseite des Auslaßventils bzw. des Drossel elementes beaufschlagt ist, und daß der Druck auf der Anströmseite das Verschlußteil in Verschlußrichtung des Ventils beaufschlagt, während der Druck auf der Abströmseite das Verschlußteil in Öffnungsrichtung beaufschlagt, wobei diese Beaufschlagung gleichzeitig mit der unabhängigen und regelbaren Kraft stattfindet. 909881/0720

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Die Geschwindigkeit, mit welcher der Querträger und damit der Dorn verlagert wird, entspricht tatsächlich dem Verhältnis zwischen dem Durchflußbereich (Flüssigkeitsmenge in einer bestimmten Zeiteinheit), in welchem das Strömungsmittel durch die regelnde und stabilisierende Vorrichtung zum Auslaß strömt, und dem Querschnitt der KoIben.

Wenn die auf den Dorn einwirkende Kraft aufgrund des Walzvorganges konstant wäre, so wäre auch der Flüssigkeitsdruck in den Zylindern konstant; um die Geschwindigkeit, mit welcher der Querträger und der Dorn verlagert werden, zu regeln, wäre ein ausreichend genauer guter Hahn bzw. ein entsprechend exakt arbeitendes Regelventil ausreichend. Da sich jedoch bei Beginn des Walzvorgangs das Werkstück und der Dorn nur zwischen dem ersten Walzenpaar befinden und der Dorn in Richtung des Pfeiles F nur durch die gewünschte Kraft des ersten Walzenpaares nach vorn gezogen wird, und da allmählich das Werkstück zwischen eine zunehmende Anzahl von Walzenpaaren gelangt, nimmt die Kraft, die den Dorn mitzureißen geeignet ist, zu, wobei diese Kraft die Summe aller Einwirkungen der einzelnen Walzenpaare ist, und erreicht ihren Höchstwert, wenn das Werkstück mit allen Walzeiipaaren (21a ... 2In) in Berührung steht. Die Kraft, die den Dorn mitzureißen versucht, wird daher immer größer, weshalb auch die Kolben, die dieser Kraft entgegenwirken, einer immer größeren Schubkraft unterliegen, wodurch auch der Druck der Flüssigkeit in den Zylindern sprungartig in mehreren Schüben bzw. Stufen erhöht wird.

Da der Druck am Auslaß nahezu konstant ist, erhöht sich der Druckunterschied (Δρ) zwischen dem mit den Zylindern verbundenen Einlaß des Ventils und dem mit dem Ausgang

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verbundenen Auslaß des Ventils ebenfalls in aufeinanderfolgenden sprungartigen Schüben: damit erhöht sich die Flüssigkeitsmenge (Durchlaßbereich), die durch das Ventil zum Auslaß strömt, und statt konstant zu bleiben erhöht sich auch die Verlagerungsgeschwindigkeit des den Dorn tragenden Querträgers und des daran angelenkten Dorns.

Wegen dieses Nachteils ziehen die Konstrukteure von Walzwerken bisher die teureren mechanisch arbeitenden Geschwindigkeitsregler vor.

Außerdem beeinflussen bei den öl betriebenen Systemen auch die Änderungen der öl temperatur (und damit die Änderungen der Viskosität des UIs) den Wert des Durchlaßbereiches des Ventils (bei gleichern Δρ), insbesondere während der Übergangszeit, und sei sie noch so kurz₅ in welcher das öl noch nicht seine Betriebstemperatur erreicht hat.

Alle diese Nachteile werden mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ebenfalls vermieden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der nachstehenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele derselben unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 die bereits angesprochene Vorrichtung nach dem bisherigen Stand der Technik;

Fig. 2 eine schematische allgemeine Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 3 eine Modifizierung der Vorrichtung aus Fig. 2;

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Fig. 4 und 5 jeweils ein Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei zwei Arten von Rohrwalzwerken, .
und

Fig. 6 und 7 jeweils Ausführungen entsprechend denen aus

Fig. 4 und 5, jedoch mit einigen Abwandlungen.

In der schematischen Darstellung von Fig. 2 wird beispielhaft der allgemeine Fall einer Regelung und Stabilisierung des Durchflußbereiches eines unter Druck stehenden Strömungsmittels erläutert, das von einer durch den Tank bzw. Behälter 22 beispielhaft angedeuteten Quelle kommt und durch eine Leitung 16 fließt, in welcher das Strömungsmittel beträchtliche Druckänderungen erfährt. Die Leitung 16 ist mit einem Auslaßventil 14 verbunden, das von an sich bekannter Bauart ist und so ausgebildet ist, daß man durch entsprechend weitere oder geringere öffnung seinen mittleren Durchlaßbereich verändern kann.

In Strömungsrichtung hinter dem Ventil 14 ist das Regel und Stabilisierungsventil 23 angebracht, das praktisch aus einem Ventil körper 24 besteht, in dessen axialer Erstreckung ein bewegliches Verschlußteil 25 angeordnet ist, das je nach seiner Stellung die Verbindung zwischen dem Einlaßanschluß 26 (der seinerseits mit der Leitung 17 verbunden ist) und dem Auslaßanschluß bzw. dem Auslaß 27 herstellt oder unterbricht.

Wie aus Fig. 2 deutlich ersichtlich ist, wird das Ventilteil 25 dauernd durch eine Feder 28 in seine Verschlußstellung gespannt, die zv/i sehen dem Boden des Ventil körpers 24 und einer fest mit der Spindel 30 des Ventil teil es. 25 verbundenen Scheibe 29 arbeitet.

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Ein Anschluß 31 verbindet eine Kammer 32 mit der Nebenbzw. Bypass-Leitung 33, mittels v/elcher der Druck des Strömungsmittels in Strömungsrichtung vor dem Auslaßventil 14 entnommen wird. Dieser Druck beaufschlagt das Ventil teil 25 mit einer der Federkraft (28) entgegenwirkenden Kraft, die somit versucht, die Verbindung zwischen den Anschlüssen 26 und 27 zu schließen.

Auf der Abströmseite des Ventils 23 ist außerdem ein Auslaßendventil 34 vorgesehen, das normalerweise geschlossen ist, in welchem ein Ventilteil 35 in normalerweise geschlossener Stellung von einer Feder 36 gehalten wird, wobei die Verbindung zwischen dem Einlaßanschluß 27 und dem Auslaßanschluß 38 unterbrochen wird. Die Anschlüsse 27 und 37 sind miteinander durch die Leitung 39 verbunden.

Schließlich ist im Ventilkörper 24 des Ventils 23 ein weiterer Einlaßanschluß 40 zu dem nachstehend noch erläuterten Zweck ausgebildet.

Wie bei dem vorbeschriebenen Kreis deutlich wird, versucht der Druck des Strömungsmittels, das von der Quelle kommt und durch die Leitung 33 fließt, das Ventilteil 25 des Ventils 23 zu schließen.

Das Strömungsmittel, das durch das Ventil 14 und durch das Ventil 23 strömt, muß, ehe es durch den Auslaß 15 abfließen kann, den Druck überwinden, der zum öffnen des Ventils 34 erforderlich ist (ein bei allen Durchlaßwerten nahezu konstanter Druck), wobei jedoch ein Gegendruck von nahezu konstantem Wert hervorgerufen wird, der die unvermeidlichen Nachteile (Turbulenz, Gasbildung im Strömungsmittel, usw.) bei einem zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Ventils 23 vorhandenepixatKächtlichen Drucksprung

ORIGINAL INSPECTED

Die erfindungsgemäße Regel- und Stabilisierungsvorrichtung arbeitet nun wie folgt:

Da das Ventil 14 vorhanden ist, beaufschlagt der Druck, der von der Druckquelle 22 kommt, das Ventil 23 in der Weise, daß das Ventil geschlossen wird (Leitung 33 und Anschluß 31).

Da das Strömungsmittel, das aus dem Ventil 14 aus der Leitung 17 austritt, den Durchlaß durch das Ventil 23 geschlossen vorfindet, erhöht sich der Druck soweit, bis die Kraft, die aus diesem Druckanstieg resultiert und welche das Venteilteil 25 gleichzeitig mit der von der Feder 28 aufgebrachten Kraft beaufschlagt, die Schließkraft überwindet, die aus dem Druck resultiert, der über die Leitung 33 direkt von der Quelle 22 kommt, wobei die öffnung des Ventils 23 ganz genau durch das erforderliche Maß bestimmt wird, das dazu dient, in der Leitung 17 den Druck, der zu der von der Feder 28 aufgebrachten Kraft hinzu kommt, aufrecht zu erhalten, welcher dabei das öffnen des VentiHeiles 25 des Ventils 23 bestimmt.

Damit wirken auf das Venti!teil 25 die folgenden Kräfte:

a) die Kraft, die aus dem (veränderlichen) Druck resultiert, der in der Leitung 16 herrscht (und ebenfalls in der Quelle 22), welche das Ventilteil schließen will, und

b) die (gleich- oder entgegengesetzt gerichtete) Kraft, die aus der Kombination des (ebenfalls veränderlichen) Drucks, der am Eingang des Ventil 23 anliegt, mit der (konstanten) entgegengesetzt gerichteten Kraft resultiert, die von der Feder 28 aufgebracht wird.

Der Druck in der Quelle 22 und damit in der Leitung 33 erhöhtsich, und damit wird auch die Kraft größer, die das Ventil teil 25 schließen möchte; damit nun das Ventil 23

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weit genug geöffnet bleibt, muß der Druck des Strömungsmittels in der Leitung 17 (am Eingang des Ventils 23) entsprechend erhöht werden. Da die für die geöffnete Stellung des Ventilteiles 25 unbedingt erforderliche Bedingung und die aus dem Druck am Eingang des Ventils 23 (Leitung 17) resultierende Kraft bei Addition zu der von der Feder 28 erzeugten Kraft die von dem Druck erzeugte Kraft ausgleicht, welcher direkt von der Quelle 22 kommt, und da die von der Feder 28 aufgebrachte Kraft immer konstant ist (ausgenommen die Veränderungen aufgrund der Temperaturveränderungen an der Feder), folgt daraus, daß die von den Drücken in den Leitungen 17 und 33 erzeugten Kräfte von diesem Wert abweichen und damit der Druckunterschied zwischen Einlaß und Auslaß des Ventils 14 konstant ist und durch den Wert der von der Feder 28 aufgebrachten und entgegengesetzt wirkenden Kraft bestimmt wird.

Um den Drucksprung Δρ zwischen Einlaß und Auslaß des Ventils 14 zu verändern, muß man einfach den Wert dieser entgegengesetzt wirkenden Kraft der Feder 28 verändern.

In dem Fall, daß das verwendete Strömungsmittel 01 ist, läßt gegebenenfalls eine Thermostateinrichtung (die in der beiliegenden Zeichnung nicht dargestellt ist) den Wert der von der Feder 28 aufgebrachten entgegengesetzt wirkenden Kraft ansteigen, wenn die Temperatur des Öls unter der Betriebstemperatur liegt, und läßt diese Kraft allmählich geringer werden, wenn die Temperatur des 01s schließlich bis zu den Betriebswerten ansteigt.

Der Anstieg dieser entgegengesetzt wirkenden Kraft läßt sich beispielsweise dadurch erreichen, daß man zu dieser Kraft die Kraft addiert, die man bei Einleitung durch

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den Anschluß 40 in die Kammer von unten vom Boden 29 her von Luft (oder einem anderen Strömungsmittel) mit regelbarem Druck mittels einer Thermostateinrichtung erreicht, die den Regler für diesen Druck beaufschlagt, oder auch direkt, indem man die entgegengerichtete Kraft durch Einleitung von Luft (oder auch einem anderen Strömungsmittel) unter einem Druck völlig erreicht, der sich selbsttätig mittels einer Thermostateinrichtung regelt, die den Regler für diesen Druck beaufschlagt.

Diese Anordnung ist notwendig, wenn beträchtliche Unterschiede in der Temperatur des üls vorliegen, da bei einer öl temperatur unterhalb der Betriebstemperatur das öl eine höhere Viskosität hat und bei gleicher öffnung des Ventils 14 und bei gleichem Wert der entgegengerichteten Kraft (die den Wert von Δρ festlegt) eine geringere Menge öl hindurchströmt.

Um den Durchflußbereich des Öls auch in der Obergangszeit konstant zu halten, in welcher das öl noch kalt ist, ohne die öffnung des Ventils 14 zu verändern, muß man den Wert der entgegengerichteten Kraft erhöhen, die genau den vorgenannten Wert Δρ festlegt. Mit der vorgenannten Thermostateinrichtung läßt sich die entgegengerichtete Kraft, die das Ventil teil 25 öffnen will, selbsttätig sehr einfach regeln.

Fig. 4 und 5 zeigen schematisch die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei einem Fall, in welchem der Gang des den Dorn tragenden Kolbens bei einem Pilgerschrittwalzwerk (Fig. 4) und einem kontinuierjich arbeitenden Walzwerk mit gestütztem Dorn (Fig. 5) geregelt wird.

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In diesem Fall besteht die Druckquelle aus den Zylindern 13, während bezüglich der Bezugszeichen der anderen Teile der Anordnung auf die Fig. 1 und Fig. 2 und die vorstehende Beschreibung verwiesen wird.

Wenn man die Geschwindigkeit des Schlittens 10 oder des den Dorn tragenden Querträgers 19 verändert, ohne den Drucksprung zu verändern, so genügt es, die öffnung des Durchlasses durch das Ventil 14 zu regeln; auf diese Weise verändert sich die Menge der durch das Ventil 14 und das Ventil 23 fließenden Flüssigkeit, dessen Ventilteil 25 sich je nach dem Durchlaßbereich mehr oder weniger öffnet, wobei man jedoch das Spiel der Druckwerte und den Einfluß der von der Feder 28 aufgebrachten entgegengesetzt v/irkenden Kraft unverändert läßt. Der zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Ventils 14 vorherrschende Drucksprung bleibt immer (konstant) durch die entgegengerichtete Kraft bestimmt, die auf das Ventilteil 25 des Stabilisierungsventils 23 wirkt, gleich wie hoch der von der Flüssigkeit in den Zylindern 13 erreichte Druckwert ist.

Da bei einer vorgegebenen Durchtrittsöffnung im Ventil der Durchlaßbereich von dem vorgenannten Drucksprung Δρ abhängt, folgt daraus, daß bei gleichbleibendem Druckunterschied Δρ bei allen Druckwerten in den Zylindern 13 auch der Durchströmbereich des Ventils 14 konstant ist.

Folglich bleibt auch die Geschwindigkeit des Schlittens 10 (Fig. 4) oder des den Dorn tragenden Querträgers 19 (Fig. 5) konstant, die über die Kolben 12 mit dem vorgenannten Durchströmbereich in Relation steht.

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...... ORK3INAL INSPECTED

Das Schlußventil 34 dient dazu, einen konstanten Gegendruck zu erzeugen, da die aus dem Stabilisierungsventil 25 austretende Flüssigkeit den erforderlichen Druck zum öffnen des Ventilteiles 35 haben muß. Dieser Gegendruck verringert eindeutig den Verschleiß des Ventils, der durch Turbulenzerscheinungen und Gasbildung in der Flüssigkeit hervorgerufen wird, wenn der Druck sehr rasch von sehr hohen Werten auf Werte um Null abfällt.

Im Falle von sehr starken Drucksprüngen in den Zylindern 13 kann man eine Reihe aufeinanderfolgender Stabilisierungsventile 23a, 23b, 23c (vgl. Fig. 6 und 7) verwenden, die bei aufeinanderfolgenden gleichen oder voneinander verschiedenen Drucksprüngen in aufeinanderfolgenden Phasen den Druck von den in den Zylindern 13 vorhandenen Werten bis zu Werten nahe denen vermindern, welche zum öffnen des Schlußventils 34 erforderlich sind oder die anderweitig gewünscht sind.

In diesem Fall werden die direkten oder indirekten Verbindungen folgendermaßen hergestellt: der Druck, der das erste Stabilisierungsventil 23a und damit das Ventil teil 25a schließen will, wird über die Leitung 33a von den Zylindern 13 abgenommen, ehe er das Ventil 14 erreicht; der Druck, der das zweite Stabilisierungsventil 23b schließen will, wird über die Leitung 33b am Eingang des ersten Stabilisierungsventil 23a abgenommen; der Druck, der das dritte Stabilisierungsventil 23c schließen will, wird mittels der Leitung 33c am Eingang des zweiten Stabilisierungsventils 23b abgenommen und auf diese Weise sind folglich die Stabilisierungsventile, wenn sie mehr als drei ausmachen, so angeordnet, wie Fig. 6 und 7 zeigen. Die Flüssigkeit, die aus dem Ventil 14 austritt, fließt nacheinander durch die Stabilisierungsventile 23a, 23b, 23c usw. über die Leitungen 17a, 17b, 17c und über die

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Leitung 39 strömt sie durch das Ventil 34 und zum Auslaß 15 hin.

Wegen des Durchlaßbereiches kann man mehr als die vorgenannten in Reihe geschalteten Stabilisierungsventile auch in paralleler oder in gemischter Anordnung nach demselben Prinzip und mit demselben Verhalten vorsehen. Nach dem letzten Stabilisierungsventil wird in allen Fällen das End- bzw. Schlußventil 34 angeordnet.

Bei der vorbeschriebenen schematischen Anordnung sind die Zylinder mit einem bekannten Ventil 14 verbunden, das mittels seiner mehr oder weniger großen üffnung seinen Durchlaßbereich verändert. In Strömungsrichtung hinter dem bekannten Ventil 14 ordnet man mehrere Stabilisierungsventile 23 (bei der schematischen Darstellung in Fig. 6 und 7 drei: 23a, 23b, 23c) und schließlich das Endventil 34 an.

Hinsichtlich des ersten Stabilisierungsventils 23a ist die Arbeitsweise und die Verbindung mit dem Ventil 14 und den Zylindern 13 analog zu jenen aus Fig. 4 und 5, wobei dies auch die eventuelle Einschaltung einer Thermos ta tsteuerung einschließt, die unter Veränderung des Wertes der entgegengerichteten Kraft aufgrund der ültemperatur wirksam wird; in Fig. 4 und 5 wurde jedoch nur ein einziges Stabilisierungsventil 23 verwendet. Der Druck, der am Eingang des ersten Stabilisierungsventils 23a anliegt und über die Leitung 33b zum zweiten Stabilisierungsventil 23b geführt wird, kann Werte haben, die nicht ausreichen, damit die Schließkraft des Ventils 23b einen Wert annimmt, der dazu geeignet ist, die entgegengerichtete Kraft der Feder 28b im zweiten Stabilisierungsventil zu überwinden, und damit folglich das

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Ventil geschlossen werden kann. In diesem Fall bleiben das zweite Ventil 23b, das dritte Ventil 23c — sowie alle gegebenenfalls weiters vorgesehenen Ventile- vollständig geöffnet und bieten dem Durchtritt des Strömungsmittels keinen Widerstand. Wenn mit dem Anstieg des Drucks in den Zylindern 13 und trotz-des Drucksprungs Δρ zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Ventils 14 (Δρ) aufgrund der entgegengerichteten Kraft der Feder 28a des ersten Stabilisierungsventils 23a der Druck am Eingang des ersten Stabilisierungsventils 23a einen solchen Wert annimmt, bei welchem erreicht wird, daß beim Erreichen des zweiten Stabilisierungsventils 23b über die Leitung 33b die Schließkraft einen Wert annimmt, der groß genug ist, um die entgegengerichtete Kraft der Feder 28b zu überwinden und damit das Ventilteil 25b zu schließen, tritt die Flüssigkeit nicht mehr über die Leitung 17b und durch das zweite Stabilisierungsventil aus, solange sie nicht einen Druck erreicht hat, bei welchem die Schließkraft einen Wert annehmen kann, der bei Addition zur entgegengerichteten Kraft der Feder 28b dazu führt, daß die Schließkraft ausgeglichen wird und eine ausreichende Öffnung des Ventil teil es 25b stattfindet. Das nachfolgende Stabilisierungsventil 23c bleibt noch solange offen, bisam Eingang des zweiten Stabilisierungsventils 23b wegen eines weiteren Druckanstieges in den Zylindern 13 und trotz der stufenweisen Verringerung des Druckes beim Durchtritt durch das Ventil 14 und das erste Stabilisierungsventil 23a ein Druck anliegt, der bei Weiterleitung durch die Leitung 33c zum dritten Stabilisierungsventil 23c dazu führt, daß die Schließkraft einen Wert annimmt, bei welchem die entgegengerichtete Kraft der Feder 28c überwunden werden und damit das Ventil teil 25c geschlossen werden fcann. Auch in diesem Fall ist es erforderlich, daß der Druck in der Leitung 17c der Schließkraft einen Wert verleiht, die bei

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Addition zur entgegengerichteten Kraft der Feder 28c die Schließkraft aufgrund des über die Leitung 33c ankommenden Druckes ausgleicht, weil das Ventil teil 25c sich öffnen und die Flüssigkeit durch das dritte Stabilisierungsventil 23c hindurchfließen lassen kann. Dies wiederholt sich, wenn mehr als die drei schematisch in Fig. 6 und 7 gezeichneten Stabilisierungsventile vorgesehen sind.

Somit nimmt der Drucksprung zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Ventils 14 den Wert der entgegengerichteten Kraft der Feder 28a im ersten Stabilisierungsventii 23a an; der Drucksprung zwischen dem Einlaß und Auslaß des ersten Stabilisierungsventils 23a ist gleich dem Wert der entgegengerichteten Kraft der Feder 28b im zweiten Stabilisierungsventil 23b; und der Drucksprung zwischen dem Einlaß und dem Auslaß des zweiten Stabilisierungsventils ist gleich dem Wert der entgegengerichteten Kraft der Feder 28c des dritten Stabilisierungsventils 23c. Dies gilt folglich auch, wenn mehr als drei Stabilisierungsventi-Ie vorgesehen sind.

Schließlich dient das Schlußventil 34 dazu, über das Ventil teil 35 und die von der Feder 36 aufgebrachte Kraft einen konstanten Gegendruck zum Auslaß des letzten Stabilisierungsventils 23c oder eines nachfolgenden Stabilisierungsventils zu liefern. Dieser Gegendruck soll ganz eindeutig die Turbulenzerscheinungen und die Gasbildung in der Flüssigkeit, die durch den plötzlichen Abfall des Flüssigkeitsdruckes von sehr viel höheren Werten auf Werte nahe Null hervorgerufen werden, zu mildern und damit den Verschleiß des verwendeten Ventils verringern. Dabei ist es jedoch selbstverständlich, daß das Ventil 34 nicht unbedingt erforderlich ist, auch wenn es vorzugsweise aus den vorgenannten Gründen angeordnet werden sollte. .../23

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Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel für die mehr allgemeine Lösung nach Fig. 2, welche sich auf den Fall bezieht, daß es nicht erforderlich ist, den Durchlaßbereich zu verändern, so daß das Ventil 14 in Form einer allgemein mit 41 bezeichneten festen Drossel vorliegt. In diesem Fall wird über die Leitung 33 der zum Schließen des Ventils 23 erforderliche Druck von einem Abzweigpunkt oberhalb der feststehenden Drossel 41 abgenommen .

In der vorstehenden Beschreibung wurde laufend auf die Feder 28 Bezug genommen, die die entgegengerichtete Kraft zum Offenhalten des Ventilteils 25 des Regel- und Stabilisierungsventils 23 aufbringt; selbstverständlich kann man auch diese entgegengerichtete Kraft mit vielen anderen in der Technik bekannten Mitteln erzeugen, beispielsweise durch Einleiten von unter Druck stehender Luft oder Flüssigkeit über den bereits erwähnten Anschluß 40.

Eine analoge Überlegung gilt auch für das Schlußventil 34, das jede in der Technik bekannte Bauart haben kann, um alle hier beschriebenen Funktionen zu erfüllen.

In dieser Hinsicht muß betont werden, daß bei der Erfindung andere Ausführungsformen außer den beispielhaft hier beschriebenen möglich sind, ohne über den Umfang der Erfindung hinauszugehen.

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Claims

Bruno Sardelli, Segrate (Milano)/Italien

Vorrichtung zum Regeln und Konstanthalten der Geschwindigkeit und des Bereiches bei hydraulisch gesteuerten Aggregaten

Patentansprüche

il.J Vorrichtung zum Regeln und Konstanthalten der Geschwindigkeit und des Bereiches bei einer Austragsleitung eines mit einem Strömungsmittel gesteuerten Ag-

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gregates, insbesondere eines hydraulisch oder mit Öldruck gesteuerten Aggregates, bei welcher das Strömungsmittel unter Druck über ein Auslaßventil oder ein Element zur Drosselung des abströmenden Strömungsmittels ausgelassen wird, dadurch GEKENNZEICHNET, daß auf der Auslaßseite des Auslaß- und Stabilisierungsventils (14) und des Drossel elementes eine Vorrichtung zum Regeln und Konstanthalten bzw. Stabilisieren vorgesehen ist, welche mindestens ein normalerweise geschlossenes Regelventil (23) aufweist, durch welches das ausströmende Strömungsmittel fließt, wobei das Verschlußteil (25) des Regelventils mit einer unabhängigen und regelbaren Kraft in die geöffnete Stellung gespannt ist und mit dem Druck des Strömungsmittels auf der Anström- bzw. Abströmseite des Auslaßventils (14) bzw. des Drossel elementes beaufschlagt ist, und daß der Druck auf der Anströmseite das Verschlußteil (25) in Verschlußrichtung des Ventils beaufschlagt, während der Druck auf der Abströmseite das Verschlußteil in Öffnungsrichtung beaufschlagt, wobei diese Beaufschlagung gleichzeitig mit der unabhängigen und regelbaren Kraft stattfindet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1- dadurch GEKENNZEICHNET, daß die unabhängige und regelbare Kraft von einer eichbaren bzw. einstellbaren Feder (28) aufgebracht ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch*!, dadurch GEKENNZEICHNET, daß sie weiterhin ein zweites Auslaßventil (34) in Strömungsrichtung unterhalb des Regelventils (23) auf-

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v/eist, so daß der Drucksprung beim Strömungsmittel durch das Auslaßventil (14) bzw. das Drossel element ausschließlich im Betrieb von der unabhängigen und regelbaren Kraft abhängt.
4« Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch GEKENNZEICHNET, daß die unabhängige und regelbare Kraft übergangsweise und in Abhängigkeit von der Temperatur durch eine Kraft ergänzt ist, welche gleichzeitig ebenfalls das Verschlußteil (25) des Regelventils (23) so beaufschlagt, daß dieses in geöffneter Stellung bleibt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch GEKENNZEICHNET, daß diese zusätzliche Kraft durch einen pneumatischen Druck aufgebracht ist, welcher durch eine Thermostateinrichtung gesteuert ist, die auf die Temperatur des ausströmenden Strömungsmittels anspricht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch GEKENNZEICHNET, daß mehrere Regelventil (23a, 23b, 23c) in Reihe geschaltet sind, wobei das Verschlußteil (25a, 25b, 25c) jedes der Regelventile mit einer entsprechenden unabhängigen und regelbaren Kraft einzeln so beaufschlagt ist, daß es in geöffneter Stellung gehalten ist, wobei die beiden Drücke auf der Anströmseite und der Abströmseite, mit welchen das Ventil teil (25a, 25b, oder 25c) beaufschlagt ist, mit Ausnahme des ersten Regel ventil es die Drücke auf der Anströmseite und der Abströmseite des unmittelbar davorllegenden Regelventiles sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch GEKENNZEICHNET, daß jedes Regelventil (23) in einer Weise beaufschlagbar ist, daß die Ergänzung der unabhänqigen und

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regelbaren Kraft in der Art nach den Ansprüchen 3 und 4 möglich ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch I₅ dadurch GEKENNZEICHNET, daß mehrere zueinander parallel geschaltete Regelventile (23a, 23b, 23c) vorgesehen sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch GEKENNZEICHNET, daß das zweite Auslaßventil (34) normalerweise geschlossen ist und sich dann öffnet, wenn das aus mindestens einem Regelventil (23) ausströmende Strömungsmittel einen vorbestimmten und einstellbaren üffnungsdruck beim zweiten Auslaßventil (34) überwindet.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch GEKENNZEICHNET, daß das ausströmende Strömungsmittel eine von Zylindern (13) zur Steuerung der Längsbewegung des Doms bei einem Pilgerschrittwalzwerk oder zur gesteuerten Abbremsung des des Dorn tra genden Querträgers (19) bei einem kontinuierlich arbeitenden Walzwerk mit gestütztem Dorn ausströmende Flüssigkeit ist.

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