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Die Erfindung betrifft ein Ventil zur Steuerung einer hydropneumatischen Vorrichtung zur Druckübersetzung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine hydropneumatische Vorrichtung zur Druckübersetzung mit einem Ventil.
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Stand der Technik
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Für verschiedene Anwendungen, insbesondere zum Durchsetzfügen, werden zur kraftbeaufschlagten Bewegung eines Stempels hydropneumatische Vorrichtungen zur Druckübersetzung eingesetzt. Derartige Vorrichtungen besitzen einen Arbeitskolben, der in einem Zustand hydraulisch von einem Übersetzerkolben bewegt wird, welcher pneumatisch betätigt ist.
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Bis zu dem Punkt, an welchem der Übersetzerkolben aktiv wird, wird der Arbeitskolben pneumatisch mit geringer Kraft bewegt. Um den Umschaltpunkt zwischen nicht übersetzter und übersetzter Bewegung des Arbeitskolbens an die Stelle zu legen, an welcher am Arbeitskolben eine große Kraft benötigt wird, kommt ein Ventil zum Einsatz, das abhängig von einem Druck in einem pneumatischen Rückhubraum des Arbeitskolbens zum pneumatischen Rückführen des Arbeitskolbens entgegen einer Arbeitshubrichtung an den Übersetzerkolben einen Arbeitsdruck anlegt. Das Ventil arbeitet nach dem Staudruckverfahren in Bezug auf einen Differenzkolben. Der Differenzkolben weist zwei miteinander in Verbindung stehende Kolben auf, wovon einer einen größeren Kolbendurchmesser als der Andere besitzt. Diejenige Seite mit dem größeren Kolbendurchmesser des Differenzkolbens wird an einen Rückhubraum des Arbeitskolbens angeschlossen. Die Seite mit dem kleineren Kolbendurchmesser ist konstruktiv mit einer Druckquelle verbunden, die den Arbeitsdruck bereithält und regelmäßig dazu eingesetzt wird, den Übersetzerkolben zu betätigen, wenn das Ventil durchschaltet. In einer Verbindungsleitung zwischen dem Rückhubraum des Arbeitskolbens und dem Ventil ist eine Abluftdrossel mit Rückschlagfunktion vorgesehen, mit welcher die Abluftgeschwindigkeit und damit der Umschaltzeitpunkt des Ventils einstellbar ist.
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In einer Grundstellung ist der Rückhubraum mit Druck beaufschlagt, wodurch das Ventil sich in einer Stellung befindet, in welcher der Übersetzerkolben drucklos ist. Bei einer Umschaltung, auf einen Arbeitshub ist der Arbeitskolben mit einem pneumatischen Arbeitsdruck beaufschlagt (Eilhub), sodass sich der Arbeitskolben in einer Arbeitshubrichtung bewegt.
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Wird die Bewegung des Arbeitskolbens durch eine erhöhte Gegenkraft verzögert oder kommt zum Stillstand fällt der Druck im Rückhubraum ab, wobei die Geschwindigkeit des Druckabfalls auf der größeren Seite des Ventilschiebers durch Verstellen der Abluftdrossel eingestellt werden kann. Wenn der Druck vor dem größeren Kolbendurchmesser abfällt, führt das dazu, dass der Druck am kleineren Kolbendurchmesser den Differenzkolben verschiebt und das Ventil schaltet. Bei diesem Vorgang wird ein Arbeitsdruck auf einen Druckraum des Übersetzerkolbens durchgeschaltet, sodass nunmehr eine Bewegung des Arbeitskolbens mit großer Kraft entsprechend dem Übersetzungsverhältnis des Übersetzerkolbens (Krafthub) stattfindet. Durch dieses Ventil wird es somit möglich, immer dann, wenn der Arbeitskolben auf eine Gegenkraft trifft, und seine Bewegung verlangsamt oder einstellt auf Krafthub umzustellen, um mit deutlich höherer Kraft einen gewünschten Arbeitshub fortzusetzen und zu vollenden.
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Die Zu- und Wegschaltung des Luftdrucks kann auch über extern angesteuerte Schaltventile erfolgen.
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Aufgabe und Vorteile der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydropneumatische Vorrichtung zur Druckübersetzung mit Ventil zur Steuerung der Vorrichtung in einer Weise zu verbessern, dass ein erweiterter Einsatzbereich der hydropneumatischen Vorrichtung zur Druckübersetzung ermöglicht ist.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 und 7 gelöst.
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In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
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Die Erfindung geht von einem Ventil zur Steuerung einer hydropneumatischen Vorrichtung zur Druckübersetzung aus, die einen Arbeitskolben und einen Übersetzerkolben zur Druckübersetzung besitzt. Der Übersetzerkolben ist dazu ausgelegt mit einem vergleichsweise hohen Übersetzungsverhältnis aufgrund einer pneumatischen Betätigung hydraulisch den Arbeitskolben zu bewegen, wobei das Ventil eine Differenzkolbenanordnung mit einem ersten Kolben mit einer ersten wirksamen Kolbenfläche in einem ersten Druckraum und einem zweiten Kolben mit einer zweiten wirksamen Kolbenfläche mit einem zweiten Druckraum aufweist. Der erste Kolben ist mit dem zweiten Kolben gekoppelt. Die erste wirksame Kolbenfläche ist vorzugsweise größer als die zweite wirksame Kolbenfläche. Der erste Druckraum ist mit einem ersten Anschluss für einen pneumatischen Steuerdruck, insbesondere Rückhubraum des Arbeitskolbens oder einen externen Schaltanschluss und der zweite Druckraum mit einem zweiten Anschluss für eine pneumatische Druckquelle ausgestattet, die sich von dem Steuerdruck unterscheidet. Bei einer vorgegebenen Druckdifferenz schaltet das Ventil bei einem Arbeitshub des Arbeitskolbens und der Übersetzerkolben wird mit einem Arbeitsdruck beaufschlagt.
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Der Kern der Erfindung liegt nun darin, dass ein dritter Kolben mit einer dritten wirksamen Kolbenfläche vorgesehen ist, der mit dem zweiten Kolben gekoppelt ist und einen dritten Druckraum aufweist, der über einen dritten Anschluss mit einer pneumatischen Druckquelle beaufschlagbar ist und dass das Ventil dergestalt ist, dass bei einer vorgegebenen Druckdifferenz zwischen erstem und drittem Druckraum das Ventil schaltet und einen etwaig angeschlossenen Übersetzerkolben mit dem Druck im zweiten Druckraum versorgt.
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Damit wird der Übersetzerkolben mit dem Druck im zweiten Druckraum bewegt und leitet den Krafthub ein.
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Die erfindungsgemäße Konstruktion hat zunächst den Vorteil, dass das Schalten des Ventils über den dritten Druckraum unabhängig von einem Druck im zweiten Druckraum erfolgen kann. Damit ist es möglich, an dem zweiten Druckraum der auf den Übersetzerkolben durchgeschaltet wird, im Wesentlichen beliebige Drücke zu legen, ohne das Schaltverhalten des Ventils zu beeinflussen. Auf diese Weise kann die Kraft des Übersetzerkolbens durch verschiedene Drücke in einem weiten Bereich eingestellt werden. Hingegen wird das Schaltverhalten des Ventils durch den Differenzdruck zwischen dem ersten und dritten Druckraum bestimmt. Der Druck im dritten Druckraum kann in Bezug zum zweiten Druckraum auf ein Niveau gelegt werden, das ein gewünschtes Schaltverhalten ermöglicht. Zum Beispiel auf einen maximalen zur Verfügung stehenden Versorgungsdruck. In entsprechender Weise ist es nur einmal notwendig, eine Abluftdrossel zwischen dem ersten Druckraum und dem Rückhubraum derart einzustellen, dass sich ein Staudruck bei der Bewegung des Arbeitskolbens im Rückhubraum in Bezug auf einen Druck im dritten Druckraum so verhält, dass immer an der gleichen gewünschten Stelle das Ventil schaltet und den Übersetzerkolben mit dem vorgesehenen Arbeitsdruck versorgt.
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Wird der Druck im zweiten Druckraum auf den Übersetzerkolben geändert, hat dies somit keine Auswirkungen auf das Schaltverhalten, wie dies beim Stand der Technik der Fall wäre, wenn sich eine Druckregelung unmittelbar durch einen geänderten Druck im zweiten Druckraum, der für das Schaltverhalten im Stand der Technik verantwortlich ist, bemerkbar macht. In diesem Fall müsste die Abluftdrossel zwischen dem ersten Druckraum und dem Rückhubraum angepasst werden, um bei zum Beispiel herabgesetztem Druck, der auf den Übersetzerkolben durchgeschaltet wird, an der gleichen Stelle das Ventil zum Durchschalten zu bringen.
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In der Versorgungsleitung zum zweiten Anschluss für den zweiten Druckraum kann erfindungsgemäß ohne Beeinflussung des Schaltverhaltens ein Druckregler vorgesehen werden, mit dem sich der Krafthub über den Übersetzerkolben nach Vorgabe einstellen lässt.
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Ein derartiger Druckregler lässt sich im Krafthubventil oder an beliebiger anderer Stelle, z. B. in einem Schaltschrank unterbringen.
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Als Druckregler lässt sich z. B. ein Proportionalventil einsetzen, dass in einer Leitung zwischen dem zweiten Druckraum und einem Druckraum für den Übersetzerkolben angeordnet ist. Es sind jedoch auch andere Druckregeleinheiten denkbar.
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In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem zweiten und dem dritten Druckraum eine Verbindungsleitung vorgesehen, die sich verschließen lässt. Das bietet den Vorteil, dass das erfindungsgemäße Ventil für einen herkömmlich bekannten Einsatz ebenfalls zur Verfügung steht, indem die Verbindungsleitung zwischen dem zweiten und dritten Druckraum offen bleibt, der Anschluss des dritten Druckraumes nach außen jedoch verschlossen wird. Soll hingegen mit einem herabgesetzten Arbeitsdruck für den Übersetzerkolben bei gleichbleibendem z. B. maximalem Versorgungsdruck für das Schaltverhalten gearbeitet werden, wird diese Verbindungsleitung verschlossen, womit an dem dritten Anschluss ein hoher Schaltdruck angelegt werden kann und der zweite Anschluss mit einem verminderten Druck, z. B. durch einen Druckregler, versorgt ist. Ebenso ist es möglich, auch in sicherheitsrelevanten Steuerungen eine pneumatische Dauerdruckversorgung am zweiten Anschluss anzuschließen und diese über einen geschalteten Eingang auf den Übersetzerkolben durchzuschalten.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung lässt sich die Verbindungsleitung zwischen dem zweiten und dritten Druckraum durch ein Schraubenelement verschließen, z. B. durch Eindrehen in die Verbindungsleitung zwischen die Leitungen des zweiten und dritten Anschlusses.
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Zur Realisierung einer einfachen Kopplung zwischen dem zweiten und dritten Kolben ist es bevorzugt, wenn der dritte Kolben in den zweiten Kolben einclipsbar ausgeführt ist. Dadurch ist es möglich, dass der zweite Kolben auch in Systemen zum Einsatz kommen kann, in welchen kein dritter Kolben vorgesehen ist. Eine vorgesehene Einrastmöglichkeit für den dritten Kolben stört die Funktion des zweiten Kolbens nicht. Es ist aber auch denkbar, dass der dritte Kolben mit dem weiteren Kolben, gegebenenfalls allen Kolben einteilig ausgeführt sind.
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Ein weiterer wesentlicher Aspekt der Erfindung liegt darin, dass ein dritter Anschluss vorgesehen ist, der mit einer Druckquelle beaufschlagbar ist und dass das Ventil dergestalt ist, dass bei einer vorgegebenen Druckdifferenz des ersten und zweiten Druckraums das Ventil schaltet und ein angeschlossener Übersetzerkolben mit dem Druck der am dritten Anschluss liegenden Druckquelle versorgt wird.
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Bei dieser Ausführungsform wird bei unveränderter Differenzkolbenanordnung ein dritter schaltbarer Durchgang zur Verfügung gestellt, der für variable Drücke am Übersetzerkolben genutzt werden kann. Damit wird das Schaltverhalten des Ventils ebenfalls unabhängig vom eingestellten Druck am Übersetzerkolben gehalten. Denn der zweite Druckraum kann mit dem vollen Versorgungsdruck beaufschlagt werden. In entsprechender Weise wie bei der ersten Ausführungsform der Erfindung lässt sich z. B. am dritten Anschluss eine druckgeregelte Leitung anschließen, sodass der Druck auf den Übersetzerkolben, wenn dessen Druckraum angeschlossen ist, entsprechend einer solchen Druckregelung in einem weiten Bereich frei einstellbar ist.
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Zeichnungen
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In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und werden nachstehend unter Angabe weiterer Vorteile und Einzelheiten näher erläutert.
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Es zeigen
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1 in einem schematischen Längsschnitt ein erfindungsgemäßes Krafthubventil,
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2 einen Schnitt entlang der Längsachse durch einen hydropneumatischen Druckübersetzer mit gefaltetem Hubweg,
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3 einen Schnitt durch ein aus dem Stand der Technik bekanntes Ventil zur Steuerung des Krafthubs (Krafthubventil) und
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4 eine Prinzipschaltung eines hydropneumatischen Druckübersetzers mit einem Ventil zur Steuerung des Krafthubs.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 2 ist ein aus dem Stand der Technik bekannter hydropneumatischer Druckübersetzer dargestellt, der nur beispielhaft einen gefalteten Weg von Kolbenelementen aufweist.
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Das Nachstehende zu 2 gilt jedoch auch prinzipiell für einen Druckübersetzer mit nicht gefaltetem Weg.
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Der Druckübersetzer 1 umfasst einen pneumatisch bewegten Übersetzerkolben 2 (im Folgenden Plunger genannt) mit einem gedichteten Kolbenabschnitt 3, der in einem Pneumatikraum (8a) (Krafthubraum) eines Gehäuseabschnitts 8 des Druckübersetzers 1 verschiebbar angeordnet ist. In 2 ist die vollständig eingefahrene Position des Plungers 2 dargestellt, in welcher bereits eine Druckübersetzung auf einen Arbeitskolben 4 stattgefunden hat. Der Arbeitskolben 4 ist verschiebbar in einem parallel angeordneten Gehäuseabschnitt 5 untergebracht.
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In dem dargestellten Stadium ist eine Kolbenstange 2a des Plungers 2 in einen durch die Kolbenstange 2a über eine Dichtung (nicht dargestellt) abgedichteten Hydraulikhochdruckraum 7 eingetaucht. Der Hydraulikhochdruckraum 7 erstreckt sich über eine Verbindungsleitung 7a in einen Hydraulikraumabschnitt 7b im Gehäuseabschnitt 5. Der Plunger wird durch Druckbeaufschlagung des Krafthubraums 8a bewegt.
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Der Krafthubraum 8a ist über eine Wand 9 und Dichtungen (nicht dargestellt) zur Kolbenstange 2a des Plungers 2 zu einem weiteren Pneumatikraum 12 abgedichtet.
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Der Pneumatikraum 12 wird einerseits durch die Wand 9 und andererseits durch einen Speicherkolben 13 definiert. Der Speicherkolben 13 weist Dichtungselemente (nicht dargestellt) auf, die einerseits den Speicherkolben 13 zur Kolbenstange 2a des Plungers hin dichten, die durch den Speicherkolben 13 hindurch verläuft und andererseits eine Separierung des Pneumatikraum 12 zu einem Hydraulikniederdruckraum 18 sicherstellen.
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Im vollständig zurückgefahrenen Zustand des Plungers 2 kann durch eine pneumatische Bewegung des Speicherkolbens 13 aus dem Hydraulikniederdruckraum 18 Hydraulikflüssigkeit in den Hochdruckhydraulikraum 7 gedrückt werden, da dann die Kolbenstange 2a so weit aus dem Hydraulikhochdruckraum 7 herausgezogen ist, dass eine Öffnung 6a durch die Dichtung freigegeben ist.
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Durch Einströmen von Hydraulikflüssigkeit in den Hydraulikhochdruckraum 7 wird der Arbeitskolben 4 in Arbeitsrichtung 5 (siehe Pfeil 19) verschoben.
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Die Versorgung kann mit vergleichsweise großer Geschwindigkeit erfolgen und wird als Eilhub bezeichnet.
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Der Arbeitskolben 4 weist ein zum Hochdruckraum 7 bzw. 7b abgedichteten Kolbenabschnitt 4a und einen in Arbeitsrichtung (Pfeil 19) gegenüberliegenden Kolbenabschnitt 4b auf. Zwischen den Kolbenabschnitten 4a und 4b ist ein Hydraulikflüssigkeitsvolumen in einem Hydraulikraum 20 eingeschlossen.
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Der Hydraulikraum 20 ist einem ersten Bereich 21 und einem zweiten Bereich 22 durch einen Dichtungsabschnitt zu einem Kolbenabschnitt 4c geteilt. Eine Bewegung des Arbeitskolbens 4 kann daher nur stattfinden, wenn aus dem ersten Bereich 21 und dem zweiten Bereich 22 Hydraulikflüssigkeit überströmen kann und umgekehrt. Hierzu kann ein Regulierungsblock (nicht dargestellt) vorgesehen sein.
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Ein Bewegungsablauf kann wie folgt aussehen:
In einer Ausgangssituation ist der Plunger 2 komplett zurückgefahren in 2 zur linken Berandungswand 8b des Krafthubraums 8a. über den Speicherkolben 13, der pneumatisch durch Druckluftbeaufschlagung des Pneumatikraums 12 betätigbar ist, wird zunächst Hydraulikflüssigkeit vom Hydraulikniederdruckraum 18 in den Hydraulikhochdruckraum 7 verschoben. Hierdurch kann ein vergleichsweise schneller Hub des Arbeitskolbens 4 durch Überströmen von Hydraulikflüssigkeit über die Verbindungsleitung 7a in den Hydraulikraumabschnitt 7b bewirkt werden (Eilhub).
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Der Hydraulikblock (nicht dargestellt) lässt hierzu z. B. einen entsprechenden schnellen Ausgleich von Hydraulikflüssigkeit aus dem zweiten Bereich 22 in den ersten Bereich 21 zu.
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Der Arbeitskolben 4 steht in dieser Phase unter Niederdruck.
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Ab einem vordefinierten Verfahrweg des Arbeitskolbens 4 soll dieser mit Hochdruck beaufschlagt werden. Hierzu fährt die Kolbenstange 2a des Plungers 2 durch pneumatische Beaufschlagung des Krafthubraums 8a durch die Öffnung 6a in den Hydraulikhochdruckraum 7 ein. Dieser Vorgang wird durch ein Ventil zur Steuerung des Krafthubs (Krafthubventil) eingeleitet (siehe unten). Durch das Verhältnis der wirksamen Querschnitte des Kolbenabschnitts 3 zur Kolbenstange 2a findet eine enorme Druckübersetzung in die Hydraulikflüssigkeit im Hydraulikhochdruckraum 7 statt, sodass der Arbeitskolben mit der unter Hochdruck stehenden Hydraulikflüssigkeit weiter mit großer Kraft ausgefahren werden kann, abhängig davon, wie weit der Plunger in den Hydraulikhochdruckraum 7 eintaucht (Krafthub).
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Auch bei dieser Bewegung ist es erforderlich, dass aus dem zweiten Bereich 22 in den ersten Bereich 21 des Hydraulikraums 20 Hydraulikflüssigkeit überströmen kann.
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Für eine Rückbewegung des Arbeitskolbens 4 kann der Regulierungsblock (nicht dargestellt) so ausgebildet sein, dass ein weitgehend freies Strömen von Hydraulikflüssigkeit aus dem ersten Bereich 21 in den zweiten Bereich 22 möglich ist. Zur Rückbewegung wird ein Pneumatikraum 25 (Rückhubraum) mit Druckluft beaufschlagt und in gleicher Weise pneumatisch der Plunger 2 über dem Pneumatikraum 8 zurückgefahren, sodass durch Druckbeaufschlagung im Pneumatikraum 25 Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikhochdruckraum 7 in den Hydraulikniederdruckraum 18 zurückfließen kann.
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Dadurch wird auch der Speicherkolben 13 in Richtung Wand 9 gefahren.
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3 zeigt ein aus dem Stand der Technik bekanntes Ventil 26 zur Steuerung des Krafthubs (Krafthubventil) mit einem verschiebbar gelagerten Differenzkolben 27 mit einem Kolben 28 mit einer großen Kolbenfläche 29 und einem Kolben 30 mit einer kleinen Kolbenfläche 31.
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Der Kolben 28 bewegt sich in einem Druckraum 32 und der Kolben 30 in einem Druckraum 33. In 3 ist die maximal nach rechts verschobene Position des Differenzkolbens 27 dargestellt.
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In dieser Position besteht eine Verbindung eines Ausgangs 34, an welchem der Krafthubraum angeschlossen ist durch das Krafthubventil 26 hindurch zu einem Ausgang 35, über welchen Luft über einen Schalldämpfer 36 entweichen kann. Der Druckraum 33 ist über einen Eingang 37 mit einer Krafthubleitung (nicht dargestellt) verbunden. Die Funktion des Krafthubventils wird nachstehend mit Bezug auf 4 erläutert. Hier ist sehr schematisch die Verbindung zu einem Druckübersetzer gezeigt, z. B. einer gemäß 2 Eine Umsteuerung von Eilhub auf Krafthub erfolgt automatisch, wenn der Arbeitskolben 4 im Eilhub an beliebiger Stelle des Hubes auf einen Widerstand trifft und zum Stehen kommt. Die Seite des Differenzkolbens 27 mit dem Kolben 28 mit größerer Kolbenfläche ist über eine Pneumatikverbindung 39 am Anschluss 38 und eine Abluftdrossel 40 mit dem Rückhubraum 25 des Druckübersetzers 1 verbunden. Die Seite des Differenzkolbens mit dem Kolben 30 mit kleinerer Kolbenfläche 31 ist über den Anschluss 37 mit einer Eilhubleitung 41 des Druckübersetzers 1 verbunden.
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In der Grundstellung des Druckübersetzers befindet sich der Arbeitskolben 4 sowie der Plunger 2 als auch der Speicherkolben 13 in einer Rückhubstellung, bei welcher im Rückhubraum 25 über eine Rückhubleitung 42 ein Rückhubdruck ansteht, der über die Verbindung 39, die Abluftdrossel 40, den Eingang 38 und den Druckraum 32 die große Kolbenfläche 29 mit Druck beaufschlagt und den Differenzkolben 27 in die zum Druckraum 32 entgegengesetzte Richtung verschiebt.
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Bei einer Umschaltung in einen Eilhub liegt der Eilhubdruck über die Eilhubleitung 41, den Eingang 37 und den Druckraum 33 an der kleinen Kolbenfläche 31 des Kolbens 30 an. Der Arbeitskolben bewegt sich dann in Richtung des Pfeils 19 (siehe auch 4).
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Die im Rückhubraum 25 eingeschlossene Luft kann nicht schnell genug über die Rückhubleitung 42 entweichen, sodass über die Pneumatikverbindung 39 und den Eingang 38 ein entsprechend hoher Druck im Druckraum 32 besteht, wodurch der Differenzkolben 27 obgleich eines Druckes im Druckraum 33 in der in 3 dargestellten Stellung bleibt, in welcher der Krafthubraum 8a noch drucklos ist. Trifft der Arbeitskolben 4 jedoch auf Widerstand und kommt zum Stillstand, fällt der Druck im Druckraum 32 über die Abluftdrossel 40 ab, sodass das Krafthubventil 26 schaltet, in dem sich der Differenzkolben 27 in den Druckraum 32 soweit bewegt, dass eine Verbindung des Eingangs 37 zum Ausgang 34 erfolgt, wodurch der Krafthubraum 8a mit dem Eilhubdruck bzw. Arbeitsdruck beaufschlagt wird. In diesem Moment beginnt der Krafthub. Die Umschaltzeit kann über die Abluftdrossel 40 reguliert werden, je nach dem wie schnell die eingeschlossene Luft im Druckraum 32 entweichen kann. Wird der Druckübersetzer 1 in den Rückhub geschaltet, entweicht die Luft aus der Eilhubseite des Krafthubventils 26 sofort und die einströmende Luft auf die größere Kolbenfläche 29 bewirkt ein Umschalten des Krafthubventils 26 im Wesentlichen ohne Verzögerung zurück in die Grundstellung.
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Die Abluftdrossel kann auch durch ein pneumatisches Schaltventil für eine beliebige Durchschaltung des Krafthubes ersetzt werden.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßes Krafthubventil 43 dargestellt. Gleiche Elemente wie im Krafthubventil 26 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Zentrales Element des Krafthubventils ist der Differenzkolben 27. Der Differenzkolben 27 weist einen kleinen Kolben 30 mit einer kleinen Kolbenfläche 31 sowie einem großen Kolben 28 mit einer großen Kolbenfläche 29 auf. Der Kolben ist verschiebbar gelagert, wodurch sich der Kolben 28 in einem Druckraum 32 und der Kolben 30 in einem Druckraum 33 bewegt. In 1 ist die maximal nach links bewegte Position des Differenzkolbens 27 dargestellt. Der Druckraum 32 steht im angeschlossenen Zustand mit dem Rückhubraum 25 in Verbindung über den Eingang 38.
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Des Weiteren sind wie beim Krafthubventil 26 ein Ausgang 35 zu einem Schalldämpfer (nicht dargestellt) sowie ein Ausgang 34 zum Krafthubraum vorgesehen. Außerdem existiert ein Eingang 37, der mit einem Arbeitsdruck versorgt wird, welcher dann über den Ausgang 34 an den Krafthubraum 25 angelegt wird, bei entsprechender Schaltstellung des Krafthubventils 43. Insoweit weist das Krafthubventil 43 die gleichen funktionalen Bauteile auf, wie das Krafthubventil 26.
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Im Unterschied zum Krafthubventil 26 ist der Kolben 30 mit der kleinen Kolbenfläche 31 mit einem weiteren Kolben 44 gekoppelt, der vorzugsweise die gleiche Kolbenfläche aufweist wie der Kolben 30 und sich in einem Druckraum 45 bewegt. In 1 ist die maximal linke Stellung dargestellt.
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Der Druckraum 45 lässt sich über einen Eingang 46 mit Steuerluft beaufschlagen. Zwischen dem Eingang 37 und dem Eingang 46 besteht eine Verbindung 47.
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Für den Fall, dass der Eingang 46 mit einem Verschlussstopfen verschlossen ist und die Verbindung 47 zwischen dem Eingang 37 und dem Eingang 46 geöffnet ist, arbeitet das Krafthubventil 43 exakt so wie das Krafthubventil 26, wobei sich der Kolben 44 parallel mit dem Differenzkolben 27 bzw. dem kleineren Kolben 30 mitbewegt.
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Durch den zusätzlichen Kolben 44 ergibt sich jedoch eine zusätzliche Funktionalität.
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Wenn die Verbindung 47 zwischen dem Eingang 46 und dem Eingang 37, z. B. durch ein Schraubelement verschlossen wird, besteht die Möglichkeit, den Eingang 46 als separaten Eingang zur Steuerung zu nutzen.
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Dieser zusätzliche Eingang 46 lässt sich dann vorteilhaft einsetzen, wenn bei Zuleitung zum Eingang 37 für die Beaufschlagung des Krafthubraums 25 mit Druckluft ein Druckregler zum Einsatz kommt, um damit die Kraft beim Krafthub nach Wunschvorgabe einstellen zu können.
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Am Eingang 46 wird in diesem Fall als Steuereingang ein Versorgungsdruck ohne Druckreduzierung angelegt. Wogegen am Eingang 37 eine druckgeregelte Versorgung über einen Druckregler stattfindet. Damit ist der Einfluss eines geregelten Drucks für den Krafthubraum 25 unabhängig vom Schaltverhalten des Krafthubventils 43. Denn das Schaltverhalten wird vom Steuerdruck am Eingang 46, der regelmäßig über dem geregelten Druck am Eingang 37 liegt, bestimmt. Der für den Krafthubraum 25 vorgesehene Druck kann damit im Prinzip beliebig gewählt werden, insbesondere deutlich unter Druckwerten liegen, für welche das herkömmliche Krafthubventil nicht mehr zuverlässig funktionieren würde. Eine Veränderung des Krafthubraumversorgungsdrucks hat außerdem keine Auswirkungen im Hinblick auf eine Einstellung der Abluftdrossel 40. Damit kann der Druckregler für die Versorgung des Krafthubraums an beliebiger Stelle, z. B. in einem entfernten Schaltschrank oder an einer anderen für den Anwender günstigen Stelle platziert werden.
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Damit lässt sich ohne Einbuße einer herkömmlichen Funktionalität eleganterweise in einem weiten Bereich eine Einstellung eines Druckes für den Krafthubraum vornehmen, ohne dass ein Schaltverhalten des Schaltpunktes zwischen Eilhub und Krafthub beeinträchtigt wird.
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Des Weiteren ist es möglich, eine pneumatische Dauerdruckversorgung am Anschluss 37 anzuschließen und diese über ein extern geschaltetes Ventil am Anschluss 46 bei geschlossener Verbindungsleitung 47 zu schalten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hydropneumatischer Druckübersetzer
- 2
- Übersetzerkolben (Plunger)
- 2a
- Kolbenstange
- 3
- Kolbenabschnitt
- 4
- Arbeitskolben
- 4a
- Kolbenabschnitt
- 4b
- Kolbenabschnitt
- 4c
- Kolbenabschnitt
- 5
- Gehäuseabschnitt
- 6a
- Öffnung
- 7
- Hydraulikhochdruckraum
- 7a
- Verbindungsleitung
- 7b
- Hydraulikraumabschnitt
- 8
- Gehäuseabschnitt
- 8a
- Pneumatikraum (Krafthubraum)
- 8b
- Berandungswand
- 9
- Wand
- 12
- Pneumatikraum
- 13
- Speicherkolben
- 18
- Hydraulikniederdruckraum
- 19
- Pfeil
- 20
- Hydraulikraum
- 21
- erster Bereich
- 22
- zweiter Bereich
- 25
- Pneumatikraum (Rückhubraum)
- 26
- Krafthubventil
- 27
- Differenzkolben
- 28
- Kolben
- 29
- Kolbenfläche
- 30
- Kolben
- 31
- Kolbenfläche
- 32
- Druckraum
- 33
- Druckraum
- 34
- Ausgang
- 35
- Ausgang
- 36
- Schalldämpfer
- 37
- Eingang
- 38
- Eingang
- 39
- Pneumatikverbindung
- 40
- Abluftdrossel
- 41
- Eilhubleitung
- 42
- Rückhubleitung
- 43
- Krafthubventil
- 44
- Kolben
- 45
- Druckraum
- 46
- Eingang
- 47
- Verbindung
