-
Vorrichtung zur Regelung der Fördermenge des Hochdruckteils einer
zwei- oder mehrstufigen Druckpumpe Die Erfindung betrifft eine selbsttätige Regelung
der Fördermenge der Hochdruckstufe von zweistufigen Druckpumpen für hydraulische
Pressen u. dgl. Die Fördermenge der Hochdruckstufe wird geändert durch vergrößerte
oder verkleinerte Zufuhr von Niederdruckflüssigkeit, wobei der Hub des kraftschlüssig
rückgeführten Hochdruckkolbens sich der veränderlichen Fördermenge anpaßt.
-
In bekannten Ausführungen sind die Preßpumpen zum Betreiben von hydraulischen
Pressen zur Begrenzung :eines einstellbaren Höchstdruckes mit einem Sicherheitsventil
ausgerüstet, über welches das überschüssige Druckwasser nutzlos abfließt, sobald
der Bedarf der angeschlossenen Presse, beispielsweise durch Aufsetzen des Preßstempels,
kleiner als die Fördermenge der Pumpe geworden ist. Bei dem großen Arbeitsvermögen
des Druckwassers bedeutet dies einen beträchtlichen Energieverlust. Es ist nun zwar
bekannt, von Hand die Fördermenge der Hochdruckstufe durch Drosseln des von der
Niederdruckpumpe zur Hochdruckpumpe überfließenden Druckmittels zu regeln, um die
beispielsweise Geschwindigkeit des von der Pumpe gespeisten hydraulischen Kolbengetriebes
zu verändern.
-
Nach der Erfindung werden die Mängel der bekannten Ausführungen durch
eine Einrichtung vermieden, durch welche die Fördermenge der Hochdruckpumpe dem
Bedarf dadurch angepaßt wird, daß das über ein hinter dem Druckventil ,der Hochdruckpumpe
in bekannter Weise eingeschaltete Überdruckventil abfließende Druckmittel durch
.ein geeignetes Mittel, beispielsweise einen Kolbenschieber, den Zufluß zur Hochdruckpumpe
so weit drosselt, daß dieser nur die von der hydraulischen Arbeitsmaschine verlangte
Fördermenge zufließt. Durch einen den Kolbenschieber umgehenden Kanal ist dafür
Sorge getragen, daß das vom Überdruckventil abfließende Druckmittel frei entweichen
kann, wenn der Zufluß zur Hochdruckpumpe vom Kolbenschieber ganz geschlossen ist.
Das Überdruckventil arbeitet dann in bekannter Weise. Durch einen weiteren Umlaufkanal
mit kleinem Durchgangsquerschnitt, der zweckmäßig durch eine Drosselschraube regelbar
gemacht wird, ist dafür gesorgt, daß der Drosselschieber genügend statisch arbeitet.
Durch diese selbsttätige Regelung wird der Kraftbedarf der Pumpe der Fördermenge
fast verlustlos angepaßt, da das Arbeitsvermögen des abfließenden Niederdruckwassers
so klein ist, daß praktisch kein nennenswerter Verlust auftritt. In den
Zeichnungen.
ist die Regelung der Fördermenge nach der Erfindung an einem Beispielschematisch
dargestellt.
-
Abb. i zeigt die Anordnung der selbsttätigen Regelung.
-
Abb. 2 zeigt den selbsttätigen Dr uckumsteuerschieber in Arbeitsstellung.
-
Abb. 3 zeigt den Drosselschieber in Drosselstellung bei teilweise
geöffnetem Durchlaß. Abb. q. zeigt den Drosselschieber in Schlußstellung, d. h.
den Fall, daß der Durchlaß völlig geschlossen ist.
-
Die in Abb. i gezeigte Anordnung besteht aus einer Niederdruckpumpe
N und einer Hochdruckpumpe H, die in eine gemeinsame Hauptleitung L fördern, an
welche die von dem Pumpenaggregat betätigte Presse, die hier nicht dargestellt ist,
angeschlossen gedacht sei.
-
Der Kolben i der Niederdruckpumpe wird durch eine Kurbel 2 mittels
eines Lenkers 3 mit unveränderlichem Hub und gleichbleibender Tourenzahl bewegt.
Die Niederdruckpumpe hat deshalb eine unveränderliche Fördermenge. Der Kolben q.
der HochdruckpumpeH wird von einem Exzenter 5, gegen das sich sein Kopf 6 anlegt,
kraftschlüssig abwärts bewegt, während der Aufwärtsgang des Hochdruckkolbens dadurch
bewirkt wird, daß der Zylinder "7 der HochdruckpumpeH mit Niederdruckwasser, das
die Niederdru.ckpumpeN fördert, gespeist wird, das den Kolben hebt. Da sich, je
nach der zugeführten Wassermenge, der Kolben mehr oder weniger hebt und entsprechend
das Exzenter 5 früher oder später am Kolbenkopf 6 angreift, läßt sich der Hub des
Kolbens q. durch Ändern der Zuflußmenge regeln. Die Kurbele und das Exzenter 5 sitzen
an den Enden einer gemeinsamen Welle 8, die in Lagern 9 und i o läuft und mittels
einer Riemenscheibe i i oder in einer anderen Weise angetrieben wird.
-
Die NiederdruckpumpeN dient einem doppelten Zweck, zunächst dem, den
Preßstempel der angeschlossenen Presse in den Leerwegen bei verhältnismäßig kleinen
Bewegungswiderständen mit großer Geschwindigkeit zu bewegen. Zu diesem Zweck ist
das Hubvolumen der Niederdruckpumpe N beträchtlich größer als das der Hochdruckpumpe
H. Sie dient außerdem aber noch als Zubringerpumpe zur Hochdruckpumpe.
-
Die Niederdruckpumpe N saugt nun das Druckmittel durch das Saugventil
Sn und das Saugrohr 12 aus dem Behälter B an und drückt es teilweise unmittelbar
durch die Leitung 13 und das Druckventil Da in die Hauptleitung L, teilweise
zur Hochdruckpumpe H.
-
Dem erwähnten doppelten Verwendungszweckentsprechend arbeitet die
Niederdruckpumpe mit zwei verschiedenen Druckstufen. Zum Füllen des Hochdruckzylinders
ist nur ein verhältnismäßig niedriger Druck erforderlich, der durch ein ÜberdruckventilVn
begrenzt wird, über das das überscll4ssige, vom Hochdruckzylinder nicht aufgenommene
Druckmittel abfließt.
-
Die HochdruckpumpeH wird von der NiederdruckpumpeN durch die Leitung
13 über einen Drosselschieber D, dessen Aufbau und Wirkungsweise noch besprochen
wird, das Saugventil Sh und die Leitung 14 gespeist. Bei der Abwärtsbewegung des
Kolbens ¢ wird das Druckmittel von der Hochdruckpumpe über das Druckventil Dlz und
die Leitung 1 in die Hauptleitung L gefördert.
-
Wird nun die von dem Pumpenaggregat bediente Presse durch ihre Steuerung
mit der Leitung L verbunden, so wird dem Preßzylinder, solange der Bewegungswiderstand
des Preßstempels, d. h. während des Leergangs des Preßstempels, gering ist, die
gesamte Fördermenge der Niederdruckpumpe N teils über das Rückschlagventil Dn und
die Leitung L, teils über die HochdruckpumpeH, das Druckventil Dh sowie die Leitungen,1
und L zugeführt. Das Überdruckventil: Vn wird dabei zunächst dadurch unwirksam gemacht,
daß der Steuerkolben 15, der im Umsteuerzylinder 16 .sitzt, die AbRußöffnung 17
des Ventils Vn geschlossen hält. Auf den Kolbenschieber 15 wirkt der in , der Leitung
L herrschende Druck, da der Zylinder 16 durch die Leitung 18 mit dieser verbunden
ist. Der Kolbenschieber 15 ist weiter durch eine Feder i9 belastet, die ihn in die
in Abb. i gezeigte Stellung zu schieben sucht, in der der Drückwasserabfluß über
das Ventil Vn zum Flüssigkeitsbehälter gesperrt ist. Die Spannung der Feder i g
ist dabei so eingestellt, daß sich der Kolbenschieber 15 verschiebt, wenn der Druck
in der Hauptleitung L auf einen bestimmten Höchstdruck, der für den Leergang des
Preßstempels ausreicht, beispielsweise auf i o kg/cm2, gestiegen ist. Der Kolbenschieber
15 wird dann in die in Abb. 2 gezeigte Stellung verschoben, in der er das Ventil
Vn dadurch wirksam macht, -daß die Öffnung 17 vom Kolbenschieber 15 freigegeben
und durch den Ringraum 2o mit der frei in den Behälter B führenden Leitung 2i verbunden
wird. Dadurch fällt der Druck in der Leitung 13 auf den Fülldruck der Hochdruckpumpe,
der erheblich niedriger ist, das Rückschlagventil Dn schließt sich, und die Leitung
L wird nur noch von der Hochdruckpumpe H über das. Druckventil DIA und die
Leitung 1 gespeist. Die HochdruckpumpeH liefert nun zunächst ihre volle Fördermenge,
die dem größten Hub des Exzenters 5 entspricht, bis im Preßraum der Höchstdruck
erreicht ist, auf den das Sicherheitsventil
S eingestellt ist.
Dieses entleert nicht unmittelbar ins Freie, sondern ist durch die Leitung 22 mit
der Drosselschiebersteuerung D verbunden. Diese besteht aus einem Zylinder 23, in
dem ein Kolhenschieber 24 gleitet, dessen Ringraum z 5 die Leitung 13
über
die Leitung 26, das Einlaßventil Sh und die Leitung 14 mit dem Hochdruckzylinder,
solange das Sicherheitsventil S geschlossen bleibt, verbindet. Er steht dabei in
der in Abb. i gezeigten Stellung und wird in dieser durch die Feder 27 gehalten.
Das Sicherheits,-ventil S besteht aus einem Nadelventil 28, dessen Belastungsfeder
29 auf den Höchstdruck eingestellt ist. Wenn das Nadelventil sich öffnet, tritt
durch die Leitung 22 Druckwasser in den Zylinder 23 und verschiebt den Kolbenschieber
24 entgegen der Wirkung der verhältnismäßig schwachen Feder 27. Dadurch wird zunächst
die Öffnung 30 teilweise geschlossen, wie Abb. 3 -zeigt, und der Zufluß durch
die anschließende Leitung 26 zur Hochdruckpumpe so weit gedrosselt, daß die Fördermenge
auf das benötigte Maß, sinkt. Hört der Zufluß von Hochdruckwasser zur Presse ganz
auf, beispielsweise wenn der Preßstempel zum Stillstand gekommen ist, so wird der
Kolbenschieber 24 so weit verschoben (Abb. 4), daß er die Öffnung 30 vollkommen
schließt und der Hochdruckpumpe kein Druckmittel mehr zufließt, wodurch ihre Fördermenge
auf Null sinkt. Gleichzeitig wird vom Kolbenschieber 24 auch der Umlaufkanal 31
freigegeben, durch den das. aus dem Sicherheitsventil S austretende Druckmittel
in die Leitung 13 entweichen kann. Ebensogut könnte es auch ins Freie austreten.
Um den Drosselschieber genügend statisch zu machen, d. h. um zu bewirken, daß er
nicht sofort in seine Schlußstellung geht, sobald sich das Sicherheitsventil lediglich
vorübergehend um einen kleinen Betrag öffnet, ist noch ein Umlaufkanal 32 von geringem,
gegebenenfalls durch eine Drosselschraube regelbarem Querschnitt vorgesehen. Über
diesen Umlaufkanal kann sich der Innenraum 33 des Sicherheitsventils auch entleeren,
wenn es sich wieder schließt.
-
Die gezeigten Einzylinderpumpien stellen selbstverständlich nur schematische
Beispiele dar. Bei praktischer Ausführung wird die Hochdruckpumpe zweckmäßig alssvnelzylindrige
Sternzylinderpumpe ausgebildet. Die Niederdruckpumpe kann auch als Zahnradpumpe
oder ähnlich ausgeführt, gegebenenfalls durch einen Hochbehälter ersetzt werden.