EP3012453A2 - Hydraulikantrieb für einen druckübersetzer - Google Patents

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EP3012453A2 EP15455007.3A EP15455007A EP3012453A2 EP 3012453 A2 EP3012453 A2 EP 3012453A2 EP 15455007 A EP15455007 A EP 15455007A EP 3012453 A2 EP3012453 A2 EP 3012453A2
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pressure booster
hydraulic
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Definitions

  • the invention relates to a hydraulic drive for a pressure booster in a fluid high-pressure device, in particular for a plant for water jet cutting, consisting essentially of a hydraulic pump, which per revolution promotes a constant volume of working fluid, driven by an electric servo drive, operatively connected to a rule by means of measuring signals and / or switchable power supply.
  • Hydraulic actuators for pressure intensifiers which are driven by a controllable servo drive, are state of the art.
  • a hydraulic drive which comprises a constant-flow pump with a controllable servo drive, by which constant-flow pump by means of a switching block, a two plungers having pressure booster can be acted upon with working fluid.
  • Switching over a loading of the respective working piston surfaces with a working fluid takes place, as stated above, by means of a switching block or switching block.
  • a switching block for alternately acting on the working piston surfaces of the pressure booster on the one hand represents a high constructional effort and on the other hand can introduce shocks into the hydraulic high-pressure system, in particular when switching the pressurized working fluid, which thereby causes a superimposed mechanical peak stress of the parts in addition to the static base load.
  • the servo drive is formed bidirectionally, that is to say as a reversible motor, and such an actuation of the pressure booster can be reversed with working fluid, wherein a control of the control parameters and / or the switching parameters of the electric supply of the servo drive is checked for signals from measuring devices of pressure and / or pressure curve of the working fluid and / or pressure and / or pressure curve of the high-pressure fluid and / or based on the position of the plunger in the pressure booster.
  • a switching of a pressurized working fluid by means of a switching block according to the prior art, which can naturally cause shocks is thus circumvented and according to the invention each gentle pressure build-up in the working fluid at the start of a servo drive in milliseconds or small periods accomplished.
  • Another advantage is the simplicity of the mechanical design, the high reliability and economy of such high pressure equipment seen.
  • a particularly advantageous embodiment of the drive according to the invention for a pressure booster is achieved if at least one heat exchanger in the conducting means and / or in the vessel for adjusting the temperature of the working fluid in the region of the line of the working fluid between the hydraulic pump and pressure booster and / or in the area of provision in a vessel is positioned.
  • the conducting means or lines between the hydraulic pump and the pressure booster respectively have means for feeding working fluid into the system of the hydraulic drive, in each case a return of working fluid from the pressure booster to the hydraulic pump in this one can be set with respect to the environment low pressure.
  • optimum output conditions can be set in each case for the pressure side of the hydraulic drive or the pump.
  • Low overpressure values of from 0 to about 5 bar have proven useful, possibly to prevent gas formation.
  • Fig. 1 shows a fluid high-pressure device with a hydraulic drive 1 for a pressure booster second
  • a constant flow pump 11 is driven by a servo drive 12.
  • a controlled supply 15 of the servo motor 12 controls its rotation parameter and its shutdown.
  • a feed system 4 for working fluid has, for example, a feed pump with a drive motor 40, which is connected via check valves 41, 42 to the respective guide means between the hydraulic pump 11 and pressure booster 2.
  • Such a feed system can also have a heat exchanger 5, by means of which the temperature of the working fluid inriadsgefäß is einregelbar.
  • Fig. 2 essentially shows parts of a hydraulic drive 1 for a pressure booster 2 Fig. 1
  • a heat exchanger 51 for the working fluid can be arranged in the region of a supply vessel 10 and / or the conducting means from the hydraulic pump 11 to the pressure booster 2 each have a heat exchanger 52, 53.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hydraulikantrieb für einen Druckübersetzer einer Hochdruckeinrichtung, insbesondere für eine Anlage zum Wasserstrahlschneiden, bestehend im Wesentlichen aus einer Hydraulikpumpe, welche je Umdrehung ein konstantes Volumen an Arbeitsfluid fördert, angetrieben von einem elektrischen Servoantrieb, wirkverbunden mit einer durch Messsignale regel-und/oder schaltbaren elektrischen Versorgung. Um einen Hydraulikantrieb für einen Druckübersetzer einer Fluid-Hochdruckeinrichtung zu schaffen, welcher geringe Druckschwankungen und Stöße im Hochdrucksystem verursacht und derart die Spitzen der Materialbelastungen verringert und höhere Sicherheit gewährleistet sowie die Anlagenkonzeption vereinfacht und wirtschaftliche Vorteile aufweist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Servoantrieb für die Hochdruckpumpe bidirektional, also als reversibler Motor gebildet und derart eine Beaufschlagung des Druckübersetzers mit Arbeitsfluid umsteuerbar ist, wobei eine Steuerung der Regelungs-und/oder die Schaltparameter der elektrischen Versorgung des Servoantriebs auf Signale von Messeinrichtungen von Druck-und/oder Druckverlauf des Arbeitsfluids und/oder Druck-und Druckverlauf des Hochdruckfluids und/oder von der Position des Plungerkolbens im Druckübersetzer basiert.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Hydraulikantrieb für einen Druckübersetzer in einer Fluid-Hochdruckeinrichtung, insbesondere für eine Anlage zum Wasserstrahlschneiden, bestehend im Wesentlichen aus einer Hydraulikpumpe, welche je Umdrehung ein konstantes Volumen an Arbeitsfluid fördert, angetrieben von einem elektrischen Servoantrieb, wirkverbunden mit einer mittels Messsignalen regel-und/oder schaltbaren Stromversorgung.
  • Hydaulikantriebe für Druckübersetzer, die mit einem regelbaren Servoantrieb angetrieben werden, sind Stand der Technik.
  • In der AT 512 322 B1 ist beispielsweise ein Hydraulikantrieb offenbart, welcher eine Konstant-Förderstrom-Pumpe mit einem steuerbaren Servoantrieb, umfasst, durch welche Konstant-Förderstrom-Pumpe mittels eines Schaltblockes ein zwei Plungerkolben aufweisender Druckübersetzer mit Arbeitsfluid beaufschlagbar ist.
  • Eine Umschaltung einer Beaufschlagung der jeweiligen Arbeitskolbenflächen mit einem Arbeitsfluid, welches in der Regel mit einem Druck von etwa 300 bar von der Pumpe bereitgestellt wird, erfolgt, wie oben dargelegt, mittels eines Schaltblockes bzw. Umschaltblockes.
  • Ein Schaltblock zur abwechselnden Beaufschlagung der Arbeitskolbenflächen des Druckübersetzers stellt einerseits einen hohen bautechnischen Aufwand dar und kann andererseits insbesondere bei einer Umschaltung des unter Druck stehenden Arbeitsfluids Stöße in das hydraulische Hochdrucksystem einbringen, welche dadurch zusätzlich zur statischen Grundbelastung eine überlagerte mechanische Spitzenbeanspruchung der Teile bewirkt.
  • Es ist nun Aufgabe der Erfindung, einen Hydraulikantrieb für einen Druckübersetzer einer Fluid-Hochdruckeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher zu geringen Druckschwankungen im Hochdrucksystem führt, derart die Spitzen der Materialbelastungen verringert und höhere Sicherheit gewährleistet, sowie die Anlagenkonzeption vereinfacht und wirtschaftliche Vorteile aufweist.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Servoantrieb bidirektional, also als reversibler Motor gebildet und derart eine Beaufschlagung des Druckübersetzers mit Arbeitsfluid umsteuerbar ist, wobei eine Steuerung der Regelungs-und/oder die Schaltparameter der elektrischen Versorgung des Servoantriebs auf Signale von Messeinrichtungen von Druck-und/oder Druckverlauf des Arbeitsfluids und/oder Druck-und/oder Druckverlauf des Hochdruckfluids und/oder von der Position des Plungerkolbens im Druckübersetzer basiert.
  • Die mit der Erfindung erreichten Vorteile sind insbesondere dadurch gegeben, dass eine alternative Beaufschlagung der jeweiligen Arbeitskolbenfläche eines Druckübersetzers mit Arbeitsfluid direkt von einer Hydraulikpumpe mit Konstant-Volumenförderung je Umdrehung, bidirektional angetrieben von einem Servoantrieb, erfolgt.
  • Eine Umschaltung eines unter Druck stehenden Arbeitsfluids mittels eines Schaltblockes gemäß dem Stand der Technik, welche naturgemäß Schläge verursachen kann, wird somit umgangen und erfindungsgemäß jeweils ein schonender Druckaufbau im Arbeitsfluid beim Anlauf eines Servoantriebs im Millisekunden oder geringen Zeitspannen bewerkstelligt.
  • Als weiterer Vorteil wird die Einfachheit der mechanischen Konzeption, die hohe Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit derartiger Hochdruckeinrichtungen gesehen.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebes für einen Druckübersetzer wird erreicht, wenn im Bereich der Leitung des Arbeitsfluids zwischen Hydraulikpumpe und Druckübersetzer und/oder im Bereich einer Bereitstellung in einem Gefäß mindestens ein Wärmetauscher im Leitmittel und/oder im Gefäß zur Einstellung der Temperatur des Arbeitsfluids positioniert ist.
  • Derart können für einen schweren Betrieb eines Druckübersetzers gewünschte bzw. optimale Temperaturen des Arbeitsfluids eingeregelt werden.
  • Wenn gemäß der Erfindung die Leitmittel bzw. Leitungen zwischen Hydraulikpumpe und Druckübersetzer jeweils Mittel zur Einspeisung von Arbeitsfluid in das System des Hydraulikantriebes aufweisen, kann jeweils bei einer Rückführung von Arbeitsfluid vom Druckübersetzer zur Hydraulikpumpe in diesem ein gegenüber der Umgebung geringer Überdruck eingestellt werden. Dadurch sind jeweils für die Druckseite des Hydraulikantriebes bzw. der Pumpe optimale Ausgangsbedingungen einstellbar. Geringe Überdruckwerte von 0 bis etwa 5 bar haben sich, gegebenenfalls zur Verhinderung einer Gasbildung, bewährt.
  • Beispiele der Erfindung, welche lediglich einen Ausführungsweg derselben darstellen sind in den Zeichnungen gezeigt und werden nachfolgend beschrieben.
  • Es zeigen
    • Fig. 1 einen Hydraulikantrieb eines Druckübersetzers mit Mittel zur Einspeisung von Arbeitsfluid in das System
    • Fig. 2 einen Hydraulikantrieb für einen Druckübersetzer mit Wärmetauscher
  • Zur leichteren Zuordnung der Teile und Komponenten in den Darstellungen soll die nachfolgende Bezugszeichenliste dienen.
    • 1
    Hydraulikantrieb
    10
    Arbeitsfluid
    11
    Pumpe
    12
    elektrischer Servoantrieb
    13
    Niederdruck-Messwertgeber
    14
    Hochdruck-Messwertgeber
    15
    Elektrische Anspeisung und Steuerung
    16
    Plungerkolbenkolbenwegermittler
    2
    Druckübersetzer
    21
    Versorgungseinrichtung für Hochdruckfluid
    3
    Hochdruckleitung
    31
    Pulsationsdämpfer
    32
    Druckentlastungsventil
    4
    Einspeiseanlage von Arbeitsfluid
    40
    Antriebsmotor der Einspeisepumpe
    41
    Einspeisemittel mit Rückschlagventil
    42
    Einspeisemittel mit Rückschlagventil
    5
    Wärmetauscher in der Einspeiseanlage
    51
    Wärmetauscher im Bereitstellungsgefäß
    52
    Wärmetauscher im Leitmittel
    53
    Wärmetauscher im Leitmittel
  • Fig. 1 zeigt eine Fluid-Hochdruckeinrichtung mit einem Hydraulikantrieb 1 für einen Druckübersetzer 2.
  • Eine Konstant-Förderstrom-Pumpe 11 ist von einem Servoantrieb 12 antreibbar. Eine gesteuerte Anspeisung 15 des Servomotors 12 regelt dessen Rotationsparameter und dessen Stillsetzung.
  • Unter Verwendung von Niederdruck-Messwertgeber 13 und/oder Hochdruck-Messwertgeber 14 und/oder Kolbenwegermittler 16 vom Druckübersetzer 2 wird der Motorbetrieb und derart die Förderung von Arbeitsfluid der Pumpe 11 und somit eine Beaufschlagung der jeweiligen Arbeitskolbenfläche des Druckübersetzers 2 programmgesteuert.
  • Eine Einspeiseanlage 4 für Arbeitsfluid weist beispielsweise eine Einspeisepumpe mit einem Antriebsmotor 40 auf, welche über Rückschlagventile 41, 42 mit den jeweiligen Leitmitteln zwischen der Hydraulikpumpe 11 und Druckübersetzer 2 verbunden ist.
  • Eine derartige Einspeiseanlage kann auch einen Wärmetauscher 5 aufweisen, mittels welchen die Temperatur des Arbeitsfluids im Bereitstellungsgefäß einregelbar ist.
  • Fig. 2 zeigt im Wesentlichen Teile eines Hydraulikantriebes 1 für einen Druckübersetzer 2 nach Fig. 1
  • Allerdings ist für eine erfindungsgemäße Kühlung des Arbeitsfluids eine unterschiedliche Ausführungsform dargestellt.
  • Ein Wärmetauscher 51 für das Arbeitsfluid kann im Bereich eines Bereitstellungsgefäßes 10 angeordnet sein und/oder die Leitmittel von der Hydraulikpumpe 11 zum Druckübersetzer 2 weisen jeweils einen Wärmetauscher 52, 53 auf.

Claims (3)

  1. Hydraulikantrieb (1) für einen Druckübersetzer (2) einer Hochdruckeinrichtung, insbesondere für eine Anlage zum Wasserstrahlschneiden, bestehend im Wesentlichen aus einer Hydraulikpumpe (11), welche je Umdrehung ein konstantes Volumen an Arbeitsfluid fördert, angetrieben von einem elektrischen Servoantrieb (12), wirkverbunden mit einer durch Messsignale regel- und/oder schaltbaren elektrischen Versorgung (15), dadurch gekennzeichnet, dass der Servoantrieb (12) für die Hydraulikpumpe (11) bidirektional, also als reversibler Motor gebildet und derart eine Beaufschlagung des Druckübersetzers (2) mit Arbeitsfluid umsteuerbar ist, wobei eine Steuerung der Regelungs- und/oder die Schaltparameter der elektrischen Versorgung (15) des Servoantriebs (12) auf Signale von Messeinrichtungen (13,14,16) von Druck- und/oder Druckverlauf des Arbeitsfluidsund/oder Druck-und/oder Druckverlauf des Hochdruckfluids und/oder von der Position des Plungerkolbens im Druckübersetzer (2) basiert.
  2. Hydraulikantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Leitung des Arbeitsfluids zwischen Hydraulikpumpe (11) und Druckübersetzer (2) und/oder im Bereich einer Bereitstellung desselben in einem Gefäß (10) mindestens ein Wärmetauscher (W) (51,52,53) im Leitmittel und/oder im Gefäß (10) zur Einstellung der Temperatur des Arbeitsfluids positioniert ist.
  3. Hydraulikantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitmittel von Arbeitsfluid zwischen Hydraulikpumpe (11) und Druckübersetzer (2) jeweils Mittel (41,42) zur Einspeisung von Arbeitsfluid in das System des Hydraulikantriebes (1) aufweisen.
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