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Hydraulischer Druckübersetzer für durch Druckmittel betriebene Nietmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf hydraulische Druckübersetzer für Preßluftnietinaschinen.
Derartige Nietmaschinen arbeiten mit hohem Luftverbrauch. Außerdem erfordern sie
infolge der Druckübersetzung (von 7 atü auf etwa .40o atii) einen verhältnismäßig
langen und dünnen Preßkolben, der bald undicht wird, weil während des Nietvorganges
eine Verspannung des Nietbügels auftritt und dadurch eine Verlagerung der Zylinderachsen
entsteht. Man hat nun versucht, den langen Hochdruckkolben in Kugelgelenke zu lagern,
damit der Kolbea den auftretenden Bewegungen folgen kann. Aber auch diese Maßnahme
führt nicht zu dem gewünschten Erfolg, da sich die Hochdruckkolben mit der Zeit
krummziehen.
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Durch die Erfindung sollen diese Mängel behoben werden und der Luftverbrauch
um 36 °/a vermindert. Die Erfindung besteht darin, daß der Preßkolben mit zwei Druckübersetzern
an beiden Enden versehen ist. Der Arbeitsvorgang des Hochdruckkolbens wird also
unterteilt und so der Hub des Luftkolbens unter die Hälfte des Hubes bekannter Bauarten
gesenkt. Ferner gestattet es die neue Bauart, den Nietbügel von sämtlichen Bewegungskräften
zu befreien, welche sonst durch die Kolbenkräfte hervorgerufen wurden. Ein weiterer
großer Vorteil ist, daß das neue Aggregat als geschlossenes Ganzes auf dem Nietbügel
angebracht werden kann und bei der Bearbeitung des Nietbügels keinerlei Achsen,
Abstände usw. genau eingehalten werden müssen. Eine Folge der obenerwähnten Anordnung
ist, daß sowohl der Luftzylinder als auch die Flüssigkeitszylinder vollkommen von
äußeren Einflüssen (Verspannung des Bügels) befreit sind, da sie ein geschlossenes
Ganzes bilden und lediglich der Luftzylinder mit dem Nietbügel verschraubt ist,
während die Preßzylinder a m Luftzlinder angebaut sind. Es wird dadurch' der Preßkolben
auf ein Drittel verkürzt und hierdurch eine so große Steifigkeit des Kolbens erzielt,
daß selbst bei größter Beanspruchung ein Durchfedern der Kolben verhindert ist,
wodurch eine gute Abdichtung für die Dauer erhalten bleibt.
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Um das Wesen der Erfindung an einem Arbeitsschema zu veranschaulichen,
zeigt Abb. i das Diagramm des Preßzylinders während der Formung eines Nietkopfes,
Abb. z das Arbeitsschema einer bekannten Nietmaschine, Abb. 3 das Arbeitsschema
einer Nietmaschine nach der neuen Erfindung.
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In Abb. i stellt die Abszissenachse @--x denjenigen Weg dar, welcher,
nachdem der Döpper auf den Nietschaft aufgesetzt hat, notwendig ist, den Nietkopf
zu formen. Die Ordinate zeigt die Höhe der auftretenden Drücke an und stellt die
eingezeichnete Kurve 8 den Druckverlauf dar.
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In Abb. - einer bekannten Bauart wird zunächst das Ventil i geöffnet
und fließt so lange aus einem unter Druck stehenden Behälter Druckflüssigkeit zu,
bis der Stößel z auf dein \Tietschaft 3 aufsitzt. lin gleichen
Augenblick
wird das Ventil r abgeschaltet und das Ventil 4 -geöffnet, durch welches Druckluft
hinter den Kolben 5 tritt und den fest verbundenen Kolben 6 vorwärts treibt, welcher
dann die Druckflüssigkeit 7 auf den Stößel 2 einwirken läßt, wodurch der Nietkopf
geformt wird. Der Druckanstieg während dieses Vorganges ist in Abb. i durch die
Kurve S eingezeichnet.
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Der hydraulische Druckübersetzer gemäß der Erfindung besteht, wie
in Abb. 3 schematisch veranschaulicht ist, aus einem Preßluftzylinder 32 mit Kolben
31. Dieser ist auf der einen Seite mit dem Mitteldruckkolben 46, auf der gegenüberliegenden
Seite mit dem Kolben des Hochdruckzylinders 17 verbunden. Bei transportablen Maschinen
wird der Behälter i i für die Preßflüssigkeit zweckmäßig in unmittelbarer Nähe des
Preßluftzylinders 32 angeordnet und das Gehäuse für das federbelastete Ventil
56 mit dem Zylinder des Arbeitskolbens 20 verschraubt. Die beiden Rückschlagventile
43 und 44 werden am besten in einem Ventilblock vereint am Zylinderkörper 32 befestigt,
um möglichst kurze Rohrverbindungen zu erhalten. Der Handhebel i zur Kolbenschiebersteuerung
für die Preßflüssigkeit und der Steuerhebel 3 zur Kolbenschiebersteuerung für den
Preßluftkolben sind so anzubringen, daß sie für die Bedienung leicht erreichbar
sind. Die Zylinderkörper für die selbsttätigen Umsteuerkolben 33 und 47 werden zweckmäßigerweise
mit dem Gehäuse zur Kolbenschiebersteuerung6 so vereint, daß der Steuerhebel 3 ohne
Zwischenglieder von den Kolben 33 und 47 betätigt werden kann. Die Verbindungen
zwischen den Steuerungen und den Zylindern geschehen auf einfache Weise mittels
schwacher Kupferrohre und Überwurfmuttern.
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Die Wirkungsweise einer Nietmaschine mit dem neuen Druckübersetzer
ist nun folgende: In der Ruhestellung der Maschine befindet sich der Handhebel i
in der Ruhestellung 2-2, der Handhebel 3 in seiner Mittellage 4-4. Die Zuleitung
der Druckluft erfolgt durch den Stutzen 5. In der Mittellage des Handhebels 3 befindet
sich auch der Schieber 6 in seiner Mittellage, und die Steuerkanten 7 und 8 lassen
die Kanäle 9 und io offen. Sobald der Handhebel i nach rechts in die auf der Zeichnung
dargestellte Lage 2i-21 gebracht ist, kann die durch 5 eintretende Druckluft vermittels
Kanal 22, Steuerung 24, Leitung 23 auf die Preßflüssigkeit in Behälter i i drücken.
Die Preßluft treibt dann die Preßflüssigkeit durch die Leitungen 12, 13, Steuerung
24, Ventil 25, Leitung 26 über den Nietkolben 2o und bewegt denselben bis zum Aufsetzen
des Döppers 27 auf das zu drückende Niet vorwärts. Jetzt wird der Steuerhebel 3
in die Stellung 28-28 gebracht. Die Steuerkante 29 gibt den Kanal 36 frei, und die
Druckluft kann hinter den Kolben 31 treten. In der vorbezeichneten Stellung des
Steuerhebels 3 hat die Steuerkante 8 den Kanal io verschlossen, 9 dagegen bleibt
offen. Die hinter deal Kolben 31 des Preßluftzylinders 32 tretende Druckluft treibt
denselben nach rechts, und die Druckflüssigkeit im Zylinder 18 tritt durch Rohrleitung
9, Steuerung 16, Leitung 15 und 26 hinter den Nietkolben 2o und treibt denselben
gewaltsam vorwärts, wodurch das Anstauchen des Nietschaftes durch Döpper 27 erfolgt.
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Das durch die Feder 55 offen gehaltene Ventil 56 beginnt sich zu schließen,
sobald in der Leitung 15 ein etwas größerer Druck als im Behälter i i herrscht.
Wie aus der Zeichnung Abb. 3 hervorgeht, kann die Preßflüssigkeit durch Kanal 57
in den Zylinderraum 58 hinter den Kolben 59 treten und denselben nach aufwärts bewegen.
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Hat sich nun der Druck der Preßflüssigkeit im Mitteldruckzylinderraum
18 etwa bis zur Hälfte des erforderlichen Nietdruckes gesteigert, so überwindet
der Druck der Preßflüssigkeit auf den Kolben 33 den Druck der Feder 34. Hierdurch
bewegt sich der Kolben 33 nach rechts und legt den Steuerhebel 3 in die Lage 35-35
und bringt den Steuerschieber 6 in seine linksseitige Lage. Steuerkante 7 schließt
Kanal 9, Steuerkante 8 gibt Kanal io frei. Gleichzeitig wird der Luftzuführungskanal
30 abgeschlossen, Kanal 36 mit dem Auspuff 37 verbunden und Kanal 38 mit
der Zuführung der Druckluft 5 verbunden. Aus dem Zylinderraum 4o kann nunmehr die
Druckluft entweichen, und die in den Zylinderraum 39 eintretende Frischluft schiebt
den Kolben 31 nach links. Im Hochdruckzylinderraum 17 findet jetzt eine weitere
Steigerung des Druckes der Preßflüssigkeit statt. Leitung 42 ist nach links durch
das Kugelventil 43 abgeschlossen, mithin kann die Preßflüssigkeit aus dem Zylinderraum
17 nur durch die Leitung io, Steuerung 16, Leitung 15 und 26 hinter den Nietkolben
20 treten, da ja auch Ventil 56 geschlossen ist. Während sich nun der Preßluftkolben
31 mit dem Mitteldruckkolben 46 nach links bewegen, drückt die Feder 34 den Kolben
33 in seine Anfangsstellung zurück infolge Nachlassens des Druckes der Preßflüssigkeit
im Zylinderraum 18. Bei weiterem Zurückgehen des Kolbens 46 füllt sich der Raum
18 wieder mit der Preßflüssigkeit aus dein Behälter i i. Sie kann durch Leitung
12, 45, das sich öffnende Kugelventil 44, Leitung 41 und 9 jetzt unbehindert in
den Raum 18 treten. Sobald nun der maximale Nietdruck erreicht ist, überwindet der
-Druck der Preßflüssigkeit, die
durch Leitung 42 hinter den Kolben
47 treten kann, den Druck der Feder 48, und die Kolbenstange 49 schiebt den Steuerhebel
3 in seine Mittelstellung 4-4. Hierdurch werden die beiden Luftzuleitungskanäle
36 und 38 abgeschlossen, so daß eine weitere Bewegung des Preßluftkolbens 31 nicht
eintreten kann. Die Maschine bleibt also unter dem Druck der Preßflüssigkeit stehen,
d. h. das gestauchte Niet kann nun unter Druck erkalten. Soll nun die Maschine in
ihre Anfangslage zurückkehren, so ist Handhebel r in die Stellung 2-2 zu legen.
Hierdurch wird Leitung 52 mit Leitung 53 verbunden, während vorher Leitung 53 mit
dem Auspuff 51 in Verbindung stand, wodurch die Luft aus dem Zylinder 5..1. ins
Freie entweichen konnte. Die durch Stutzen 5 eintretende Frischluft kann jetzt in
den Zylinderraum 54 gelangen und den Nietkolben 20 wieder in seine obere Stellung
zurückbringen. Weiter wird durch die vorerwähnte Umlegung des Steuerschiebers i
g Leitung 23 mit Auspuff So verbunden, wodurch die über der Preßflüssigkeit im Behälter
11 befindliche Druckluft ins Freie ausströmen kann. In den Leitungen 12, 45, 4r,
15, 26 usw. hört der Druck der Preßflüssigkeit auf, wodurch sich auch das Ventil
56 unter dem Einfluß der Feder 55 wieder öffnet, und das Spiel kann von neuem beginnen.
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Um nun den durch die Erfindung gemachten Fortschritt zu demonstrieren,
soll folgende Bere:linung aufgestellt werden.
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Der Druck auf den Stößel 2 (Abb. 2) soll bei _loo atü .Flüssigkeitsdruck
8o ooo kg betragen. Es ist eine Kolbenfläche Voll 20o qcm über dem Stößel 2 notwendig.
Der Hub des Stößels 2 während des Nietvorganges beträgt 4o min. Es werden also 200
800 ccm Druckflüssigkeit benötigt. Zur Verfügung steht Druckluft von 7 atü,
und diese wirkt auf den Kolben 5 von 381 mm Durchmesser, was bei 7 atü einer Druckleistung
von 8 ooo kg entspricht. Der Kolben 6 soll nun einen Druck von .40o atü erzeugen
und darf seine Kolbenfläche demnach
= 2o qcm groß sein. Da nun, wie oben festgestellt, für ein Niet 8oo ccm Druckflüssigkeit
benötigt wird, muß der Kolben 6 bzw. 5 einen Weg von
- 4o cm zurücklegen. Gemäß der Eifindung (Abb. 3) wird für den Stößel 2o die gleiche
Kolbenfläche von Zoo qcm bei 4oo atü Druck vorausgesetzt. Die Druckleistung des
Kolbens 31 beträgt ebenfalls 8 ooo kg und werden auch 8oo ccm Druckflüssigkeit benötigt.
Der Kolben des Hubraumes 18 drückt aber nur auf 19o atü, wobei die Kolbenfläche
= 42 qcm betragen kann. Bei einem Hub des Kolbens 3 1 nach rechts von etwa
13,33 cm beträgt die Leistung des Hubraumes 18 42 # 13,33 = 56o ccin auf igo atü.
Das Ventil 56 schließt selbsttätig. Die Fläche des Kolbens 2o beträgt 2o qcin und
muß nun Kolben 31 noch die fehlenden 24o ccin leisten, was einen Hub von - 12 cm
bedingt. Vom Kolben 31 wird nun
insgesamt ein Weg von 13,33 @- 12 - 23,33 durchlaufen bei der gleichen Kolbenfläche
des Kolbens 5 (Abb. 2). Der Weg des Kolbens 31 (Abb. 3) ist nun 40 - 25,33 - 14,67
cm kürzer als der Weg des Kolbens 5 (Abb. 2). DieLuftersparnis durch den Erfindungsgegenstand
gegenüber dein Bekannten beträgt also
- 36,6°a.