DE3810490A1

DE3810490A1 - Ueberlastsicherungsvorrichtung fuer eine presse

Info

Publication number: DE3810490A1
Application number: DE19883810490
Authority: DE
Inventors: Heinz Weber
Original assignee: L Schuler GmbH
Current assignee: Schuler AG
Priority date: 1988-03-28
Filing date: 1988-03-28
Publication date: 1989-10-12
Also published as: DE3810490C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Überlastsicherungsvorrichtung für eine Presse mit mechanisch angetriebenem Stößel, mit im Kraftfluß liegenden hydraulischem Druckkissen, mit in einem Ventilblock befind lichen Entlastungsventilen, und zwar einem an das Druckkissen ange schlossenen Sitzventil als Hauptventil, dessen Ventilkegel nach rück wärts als Kolben ausgebildet ist, der rückseitig im Schließsinne durch eine Rückstellfeder und einen Gegendruck und im Öffnungssinne durch den Druckmitteldruck im Druckkissen belastet ist, und einem im Überlastfall ebenfalls unter der Wirkung im Öffnungssinne wirkenden Druckmitteldruckes im Druckkissen öffnenden Hilfsventil, das ein wei teres Sitzventil umfaßt, dessen Ventilkegel nach rückwärts als Kolben ausgebildet ist, der rückseitig im Schließsinne durch eine Rückstell feder und einen Gegendruck belastet ist, wobei jedes der beiden Sitz ventile hinter seinem Sitz einen Ringraum aufweist, und wobei die an den beiden Sitzventilen vorhandenen Entlastungsräume direkt in einen Druckmitteltank ausmünden.

Eine derartige Überlastsicherungsvorrichtung ist aus der DE-PS 28 00 832 bekannt. Hierbei ist der den Kolben des Hauptventiles rück seitig belastende Gegendruck nur der Vorspanndruck, der vor Inbetrieb nahme der Presse auch in dem Druckkissen aufgebracht werden muß. Wäh rend des Betriebes der Presse beeinflußt der in dem Druckkissen auf tretende Druckmitteldruck den den Kolben des Hauptventils rückseitig belastenden Gegendruck somit nicht. Folglich ist das an dem Hauptven til gegebene Verhältnis zwischen der stirnseitigen und der rückseiti gen Beaufschlagungsfläche unter Berücksichtigung der Kennung der an dem Kolben angreifenden Rückstellfeder bestimmend für das Verhältnis zwischen dem Vorspanndruck und dem Auslösedruck, bei dessen Auftreten in dem Druckkissen die Überlastsicherungsvorrichtung anspricht. Die gleichen Abhängigkeiten bestehen bei dieser Überlastsicherungsvorrich tung auch in bezug auf das Hilfsmittel. Ein Nachteil der bekannten Überlastsicherungsvorrichtung ist demnach, daß zur Erzielung eines be stimmten Verhältnisses zwischen Vorspanndruck und Auslösedruck sowohl am Hauptventil als auch am Hilfsventil bestimmte Dimensionierungen vorgesehen werden müssen, daß also für verschiedene Pressen, bei denen verschiedene Verhältnisse zwischen Vorspanndruck und Auslöse druck erreicht werden sollen, sowohl das Hauptventil als auch das Hilfsventil jeweils verschieden ausgelegt werden müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die weitgehende Verwendung gleicher Bauteile bei verschiedenen Überlastsicherungsvorrichtungen für verschiedene Verhältnisse zwischen Vorspanndruck und Auslösedruck zu ermöglichen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einer Überlastsicherungsvor richtung der eingangs genannten Art gemäß Patentanspruch 1 darin, daß der den Kolben des Hauptventiles rückseitig belastende Gegendruck ebenfalls zumindest mittelbar der Druckmitteldruck im Druckkissen ist, daß die rückseitige Beaufschlagungsfläche des Kolbens des Haupt ventiles mindestens 5% größer ist als dessen stirnseitige Beaufschla gungsfläche, die von dem Druckmitteldruck im Druckkissen belastet ist, und daß das Hilfsventil ferner ein Kegel-Sitzventil umfaßt, des sen Ventilkörper im Schließsinne von einer Rückstellfeder und einem Gegendruck und im Öffnungssinne zumindest mittelbar von dem Druckmit teldruck im Druckkissen belastet ist, wobei auch der an dem Kegel- Sitzventil vorhandene Entlastungsraum direkt in den Druckmitteltank ausmündet. Das Flächenverhältnis der Beaufschlagungsflächen rücksei tig und stirnseitig am Kolben des Hauptventiles bezieht sich hierbei auf den geschlossenen Zustand des Hauptventiles.

Mit einer solchen Auslegung der Überlastsicherungsvorrichtung ist es möglich, für verschiedene Verhältnisse zwischen Gegendruck und Aus lösedruck gleich dimensionierte Hauptventile zu verwenden. Deren Di mensionierung hängt somit nur von der aus dem Druckkissen abzuführen den Menge an Druckmittel ab. Das Verhältnis der Beaufschlagungsflä chen an dem Hauptventil bewirkt dabei, daß dieses jedenfalls nicht vor dem Hilfsventil öffnen kann. Das Öffnen des letzteren hängt unter Berücksichtigung der Kennungen der darin vorgesehenen Rückstellfedern von dem Verhältnis der Beaufschlagungsflächen an Sitzventil und Ke gel-Sitzventil des Hilfsventiles derart ab, daß allein durch Dimen sionsänderungen am Hilfsventil das Verhältnis zwischen Gegendruck und Auslösedruck im gewünschten Sinne verändert werden kann. Eine Dimen sionsänderung am Hilfsventil kann allein in einer Änderung des Durch messers des Sitzes für den Kegel des Ventilkörpers des Kegel-Sitzven tiles bestehen.

Letzteres kann gemäß Patentanspruch 2 auf besonders einfache Wei se dadurch erreicht werden, daß in dem Ventilblock der Sitz für den Kegel des Ventilkörpers des Kegel-Sitzventiles an einem austausch baren Ringteil gebildet ist. Dessen Austausch kann dann allein die Dimensionsänderung am Hilfsventil darstellen.

Der den Ventilkörper des Kegel-Sitzventiles im Schließsinne beauf schlagende Gegendruck ist gemäß Patentanspruch 3 zweckmäßigerweise durch Anschluß des zugeordneten Druckraumes an eine auch einen Vor spanndruck in dem Druckkissen erzeugende Druckmittelquelle aufge bracht, so daß der Vorspanndruck als Gegendruck an dem Hilfsventil wirkt.

Mit den Patentansprüchen 4 bis 8 sind verschiedene Ausgestaltungs möglichkeiten für das Hauptventil erfaßt.

Die Patentansprüche 9 und 10 beziehen sich auf zwei Möglichkeiten speziell für die Ausgestaltung des Sitzventiles des Hilfsventiles als solches.

Mit den Patentansprüchen 11 bis 14 sind verschiedene Ausgestal tungsmöglichkeiten für die Zusammenschaltung und relative Anordnung des Sitzventiles und des Kegel-Sitzventiles des Hilfsventiles erfaßt.

Die Patentansprüche 15 und 16 beziehen sich auf Ausführungsmög lichkeiten für die getrennte Anordnung des Sitzventiles und des Ke gel-Sitzventiles des Hilfsventiles in dem Ventilblock.

In der Zeichnung sind in neun Figuren neun Ausführungsbeispiele für Überlastsicherungsvorrichtungen nach der Erfindung schematisch und teilweise im Schnitt dargestellt.

Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, daß in einem Stößel 1 in üblicher Weise ein Druckkissen 2 gebildet ist, das im Kraftfluß von einem Antriebspleuel 3 zu dem Stößel 1 liegt. Das Druckkissen 2 ist mittels einer motorgetriebenen Pumpe 4 über eine Leitung 5, die ein Rückschlagventil 6 enthält, mit Druckmittel füllbar. Ein gemein samer Ventilblock 7 enthält sowohl das Hauptventil als auch das Hilfs ventil, das aus einem Sitzventil und einem Kegel-Sitzventil besteht.

Das als Sitzventil ausgebildete Hauptventil weist einen Ventilke gel 8, dessen Sitz in dem Ventilblock 7 gebildet ist, einen nach rück wärts daran anschließenden Kolben 9 und eine diesen rückseitig im Schließsinne belastende Rückstellfeder 10 auf. Die rückseitige Beauf schlagungsfläche des Kolbens 9 ist mindestens 5% größer als dessen stirnseitige Beaufschlagungsfläche, die von dem Druckmitteldruck im Druckkissen 2 belastet ist, und die innerhalb oder außerhalb des Sitzes angeordnet sein kann. Anschließend an diesen Sitz ist in dem Ventilblock 7 auf der von der Beaufschlagungsfläche abgewandten Seite ein Entlastungsraum 17 für das Hauptventil angeordnet, der direkt in einen Druckmitteltank 18 ausmündet.

Das Sitzventil des Hilfsventiles weist ebenfalls einen Ventilke gel 11, dessen Sitz in dem Ventilblock 7 gebildet ist, einen nach rückwärts daran anschließenden Kolben 12 und eine diesen rückseitig im Schließsinne belastende Rückstellfeder 13 auf. Der Kolben 12 weist außerdem eine auf diesen im Schließsinne wirkende, rückseitige Beauf schlagungsfläche und eine auf diesen im Öffnungssinne wirkende, stirn seitige Beaufschlagungsfläche auf, die innerhalb oder außerhalb des Sitzes angeordnet sein kann. Anschließend an diesen Sitz ist in dem Ventilblock 7 auf der von der Beaufschlagungsfläche abgewandten Seite ein Entlastungsraum 19 für das Sitzventil des Hilfsventiles angeord net, der ebenfalls direkt in den Druckmitteltank 18 ausmündet.

Das Kegel-Sitzventil des Hilfsventiles weist einen Ventilkörper 14 auf, der aus einem kegelförmigen und einem zylindrischen Teil be steht. Der kegelförmige Teil wirkt mit einem Sitz zusammen, der an einem austauschbar in dem Ventilblock 7 angeordneten Ringteil 15 ge bildet ist. Anschließend an diesen Sitz ist in dem Ventilblock 7 ein Entlastungsraum 20 für das Kegel-Sitzventil des Hilfsventiles angeord net, der direkt in den Druckmitteltank 18 ausmündet. Auf den Ventil körper 14 wirkt eine diesen im Schließsinne belastende Rückstellfeder 16. Außerdem sind an dem Ventilkörper 14 im Schließsinne und im Öff nungssinne wirkende Beaufschlagungsflächen vorgesehen.

Während die Merkmale der Patentansprüche 1 bis 3 bei sämtlichen Ausführungsbeispielen verwirklicht sind, treten die Merkmale der Pa tentansprüche 4 bis 16 jeweils nur bei einem Teil der Ausführungsbei spiele auf, und zwar in folgender Zuordnung:

Fig. 1: Patentansprüche 4, 7, 9,11, 12, 13
Fig. 2: Patentansprüche 5, 8, 9, 11, 12, 13
Fig. 3: Patentansprüche 4, 7, 10, 11, 12, 13
Fig. 4: Patentansprüche 4, 7, 9, 11, 12, 13
Fig. 5: Patentansprüche 4, 7, 9, 11, 12, 14
Fig. 6: Patentansprüche 4, 7, 9, 11, 12, 14
Fig. 7: Patentansprüche 4, 7, 9, 15, 16
Fig. 8: Patentansprüche 5, 6, 9, 15, 16
Fig. 9: Patentansprüche 4, 7, 9, 15, 16

Für die Flächenverhältnisse der Beaufschlagungsflächen an dem Hilfsventil gelten bei den einzelnen Ausführungsbeispielen folgende Bedingungen, jeweils bezogen auf eine Flächeneinheit "1":

Fig. 1 bis 6 Beaufschlagungsfläche am Sitzventil im Öffnungssin ne wirkend: 1
Beaufschlagungsfläche am Sitzventil im Schließsin ne wirkend: mind. 1,05 = X
Beaufschlagungsfläche am Kegel-Sitzventil im Öff nungssinne wirkend: X
Beaufschlagungsfläche am Kegel-Sitzventil im Schließsinne wirkend: mind. 1,05 X

Fig. 7 bis 9 Beaufschlagungsfläche am Sitzventil im Öffnungssin ne wirkend: 1
Beaufschlagungsfläche am Sitzventil im Schließsin ne wirkend: X (X größer als 1)
Beaufschlagungsfläche am Kegel-Sitzventil im Öff nungssinne wirkend: Y (Y größer/gleich/kleiner 1)
Beaufschlagungsfläche am Kegel-Sitzventil im Schließsinne wirkend: Z (Z größer Y und ^Z/_Y kleiner ^X/₁).

Die Flächenverhältnisse der Beaufschlagungsflächen an dem Hilfs ventil beziehen sich hierbei jeweils auf den geschlossenen Zustand des Sitzventiles und des Kegel-Sitzventiles des Hilfsventiles.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 bis 4 weist die Durch brechung in dem Kolben 12 des Sitzventiles des Hilfsventiles jeweils eine Drosselstelle auf. Entsprechend weist bei den Ausführungsbeispie len gemäß Fig. 5 und 6 die Durchbrechung in dem Ventilkörper 14 des Kegel-Sitzventiles jeweils eine Drosselstelle auf. Bei den Ausfüh rungsbeispielen gemäß Fig. 7 bis 9 sind dagegen solche Drosselstel len nicht erforderlich.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 bis 4 haben die Dros selstellen die Bedeutung, daß sich der Anstieg des Druckmitteldruckes im Druckkissen 2 in den gemeinsamen Druckraum in dem Hilfsventil fort pflanzt, der an eine im Schließsinne wirkende Beaufschlagungsfläche an dem Sitzventil und einem im Öffnungssinne wirkende Beaufschlagungs fläche an dem Kegel-Sitzventil angrenzt, aber die in diesen gemein samen Druckraum einströmende Menge an Druckmittel begrenzt wird. We gen der Flächenverhältnisse an den beteiligten Beaufschlagungsflächen bewirkt dies ein Öffnen des Kegel-Sitzventiles kurz vor dem Öffnen des Sitzventiles, die beide offen bleiben. Darauf öffnet das Hauptven til.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 5 und 6 haben die Dros selstellen die Bedeutung, daß sich der nach Öffnen des Sitzventiles des Hilfsventiles ergebende Anstieg des Druckmitteldruckes in dem ge meinsamen Druckraum in dem Hilfsventil, der an eine im Schließsinne wirkende Beaufschlagungsfläche an dem Sitzventil und eine im Öffnungs sinne wirkende Beaufschlagungsfläche an dem Kegel-Sitzventil an grenzt, nur etwas verzögert in den die Beaufschlagung des Kegel-Sitz ventiles im Schließsinne bewirkenden, unter dem Gegendruck stehenden Druckraum fortpflanzt. Wegen der Flächenverhältnisse an den beteilig ten Beaufschlagungsflächen bewirkt dies ein Öffnen des Kegel-Sitzven tiles kurz nach dem Öffnen des Sitzventiles, worauf das Hauptventil öffnet.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 7 bis 9 sind Drossel stellen nicht erforderlich, weil ein gemeinsamer Druckraum in dem Hilfsventil, der an eine im Schließsinne wirkende Beaufschlagungsflä che an dem Sitzventil und eine im Öffnungssinne wirkende Beaufschla gungsfläche an dem Kegel-Sitzventil angrenzt, nicht vorhanden ist.

Die Zeitdifferenzen zwischen dem Öffnen der verschiedenen Ven tile, dem Sitzventil des Hilfsventiles, dem Kegel-Sitzventil des Hilfsventiles und dem Hauptventil, liegen nur in der Größenordnung von Millisekunden, teilweise sogar in der Größenordnung von Bruchtei len von Millisekunden, so daß sich trotz dreier beteiligter Ventile eine wirksame, schnell ansprechende Überlastsicherung ergibt.

Claims

1. Überlastsicherungsvorrichtung für eine Presse mit mechanisch angetriebenem Stößel, mit im Kraftfluß liegendem hydraulischem Druck kissen, mit in einem Ventilblock befindlichen Entlastungsventilen, und zwar einem an das Druckkissen angeschlossenen Sitzventil als Hauptventil, dessen Ventilkegel nach rückwärts als Kolben ausgebildet ist, der rückseitig im Schließsinne durch eine Rückstellfeder und einen Gegendruck und im Öffnungssinne durch den Druckmitteldruck im Druckkissen belastet ist, und einem im Überlastfall ebenfalls unter der Wirkung im Öffnungssinne wirkenden Druckmitteldruckes im Druck kissen öffnenden Hilfsventil, das ein weiteres Sitzventil umfaßt, des sen Ventilkegel nach rückwärts als Kolben ausgebildet ist, der rück seitig im Schließsinne durch eine Rückstellfeder und einen Gegendruck belastet ist, wobei jedes der beiden Sitzventile hinter seinem Sitz einen Ringraum aufweist, und wobei die an den beiden Sitzventilen vor handenen Entlastungsräume direkt in einen Druckmitteltank ausmünden, dadurch gekennzeichnet, daß der den Kolben (9) des Hauptven tiles rückseitig belastende Gegendruck ebenfalls zumindest mittelbar der Druckmitteldruck im Druckkissen (2) ist, daß die rückseitige Be aufschlagungsfläche des Kolbens (9) des Hauptventiles mindestens 5% größer ist als dessen stirnseitige Beaufschlagungsfläche, die von dem Druckmitteldruck im Druckkissen (2) belastet ist, und daß das Hilfs ventil ferner ein Kegel-Sitzventil umfaßt, dessen Ventilkörper (14) im Schließsinne von einer Rückstellfeder (16) und einem Gegendruck und im Öffnungssinne zumindest mittelbar von dem Druckmitteldruck im Druckkissen (2) belastet ist, wobei auch der an dem Kegel-Sitzventil vorhandene Entlastungsraum (20) direkt in den Druckmitteltank (18) ausmündet.

2. Überlastsicherungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß in dem Ventilblock (7) der Sitz für den Kegel des Ventilkörpers (14) des Kegel-Sitzventiles an einem austauschbaren Ringteil (15) gebildet ist.

3. Überlastsicherungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß der den Ventilkörper (14) des Kegel- Sitzventiles im Schließsinne beaufschlagende Gegendruck durch An schluß des zugeordneten Druckraumes an eine auch einen Vorspanndruck in dem Druckkissen (2) erzeugende Druckmittelquelle (4) aufgebracht ist.

4. Überlastsicherungsvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitige, an das Druckkissen (2) angeschlossene Beaufschlagungsfläche des Hauptventiles innerhalb des Sitzes dieses Sitzventiles liegt und an einen stirnseitigen Druck raum angrenzt (Fig. 1, 3, 4, 5, 6, 7, 9).

5. Überlastsicherungsvorrichtung nach Anspruch 1, 2, oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitige, an das Druckkissen (2) angeschlossene Beaufschlagungsfläche des Hauptventiles außerhalb des Sitzes dieses Sitzventiles liegt und an den hinter diesem Sitz liegenden Ringraum angrenzt (Fig. 2, 8).

6. Überlastsicherungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, da durch gekennzeichnet, daß auch der an die rückseitige Beaufschla gungsfläche des Kolbens (9) des Hauptventiles angrenzende Druckraum über eine äußere Verbindung in dem Ventilblock (7) an das Druckkissen (2) angeschlossen ist (Fig. 8).

7. Überlastsicherungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß der an die rückseitige Beaufschlagungsfläche des Kolbens (9) des Hauptventiles angrenzende Druckraum mittels einer Durchbrechung in dem Kolben (9) des Hauptventiles über den stirnseiti gen Druckraum an das Druckkissen (2) angeschlossen ist (Fig. 1, 3, 4, 5, 6, 7, 9).

8. Überlastsicherungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß der an die rückseitige Beaufschlagungsfläche des Kolbens (9) des Hauptventiles angrenzende Druckraum mittels einer Durchbrechung in dem Kolben (9) des Hauptventiles über den Ringraum an das Druckkissen (2) angeschlossen ist (Fig. 2).

9. Überlastsicherungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitige, zumindest mittelbar an das Druckkissen (2) angeschlossene Beaufschlagungsfläche des Sitzventiles des Hilfsventiles innerhalb seines Sitzes liegt und an einen stirnseitigen Druckraum angrenzt (Fig. 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9).

10. Überlastsicherungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitige, zumindest mittelbar an das Druckkissen (2) angeschlossene Beaufschlagungsfläche des Sitzventiles des Hilfsventiles außerhalb seines Sitzes liegt und an den hinter diesem Sitz liegenden Ringraum angrenzt (Fig. 3).

11. Überlastsicherungsvorrichtung nach mindestens einem der An sprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Hilfsven til dessen Sitzventil und das Kegel-Sitzventil derart hintereinander geschaltet sind, daß eine im Schließsinne wirkende Beaufschlagungs fläche an dem Sitzventil und eine im Öffnungssinne wirkende Beauf schlagungsfläche an dem Kegel-Sitzventil an einen gemeinsamen Druck raum angrenzen (Fig. 1, 2, 3, 4, 5, 6).

12. Überlastsicherungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Hilfsventil die Hintereinanderschal tung des Sitzventiles und des Kegel-Sitzventiles durch gleichachsige Anordnung des Kolbens (12) und des Ventilkörpers (14) und Führung des einen in dem anderen verwirklicht ist (Fig. 1, 2, 3, 4, 5, 6).

13. Überlastsicherungsvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Druckraum durch eine Durchbrechung in dem Kolben (12) des Sitzventiles des Hilfsventiles mittelbar von dem Druckmitteldruck in dem Druckkissen (2) beauf schlagt ist (Fig. 1, 2, 3, 4).

14. Überlastsicherungsvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Druckraum durch eine Durchbrechung in dem Ventilkörper (14) des Kegel-Sitzventiles mittel bar von dem dieses im Schließsinne beaufschlagenden Gegendruck in dem zugeordneten Druckraum beaufschlagt ist (Fig. 5, 6).

15. Überlastsicherungsvorrichtung nach mindestens einem der An sprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ventil körper (14) des Kegel-Sitzventiles ein Betätigungskolben befestigt ist, der in einem Betätigungszylinder in dem Ventilblock (7) geführt ist, in dem ein Betätigungsdruckraum gebildet ist, der zumindest mit telbar an das Druckkissen (2) angeschlossen ist, und in dem die Beauf schlagung des Betätigungskolbens im Öffnungssinne des Kegel-Sitzven tiles wirkt (Fig. 7, 8, 9).

16. Überlastsicherungsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der den Kolben (12) des Sitzventiles des Hilfsventiles im Schließsinne beaufschlagende Gegendruck durch An schluß des zugeordneten Druckraumes an eine auch einen Vorspanndruck in dem Druckkissen (2) erzeugende Druckmittelquelle (4) aufgebracht ist (Fig. 7, 8, 9).