DE1184603B - Oberdruck-Schmiedehammer - Google Patents

Description

für Maschinenbau, Leverkusen

Als Erfinder benannt:

Fritz Riemenschneider, Leverkusen; Harald Hassel, Opladen

druck möglich ist. Während des Abwärtsganges des Bären fließt die Druckflüssigkeit von der Pumpe drucklos in den Pumpenansaugbehälter.

Es sind ferner hydraulisch betriebene Schmiedehämmer als Oberdruck-Schmiedehämmer bekannt, bei denen der hydraulische Antrieb mittels eines Akkumulators durchgeführt wird. Hierbei ist der Windkessel in der Abflußleitung angeordnet. Bei den

Der Oberdruck-Schmiedehammer hat an sich 5
gegenüber dem Fallhammer bekanntlich den Vorteil,
daß die gleiche Schlagarbeit auf einem kürzeren
Wege im Hammerbären aufgespeichert werden kann,
wodurch sich die Bauhöhe des Hammers verringern
läßt und zugleich die Schlagzahl und somit die Lei- io
stung des Hammers gesteigert werden kann. Bei dem
Oberdruck-Schmiedehammer wird der Bär für den
Aufwärtsgang über die untere Kolbenringfläche und
für den Abwärtsgang über die Gesamtkolbenfläche
der Oberseite mit einem Betriebsmittel beaufschlagt, 15 Kolbenringfläche steht mit dem drucklosen Pumpenwobei eine sperrbare Verbindung zwischen Kolben- ansaugbehälter in Verbindung, so daß kein Oberober- und Kolbenunterseite sowie eine Steuerung für
die Umkehrpunkte vorhanden ist. Das Betriebsmittel
ist üblicherweise Dampf oder Preßluft, wobei die
Expansionswirkung des Betriebsmittels genutzt wird, ao
Der Hammer wird in der Weise gesteuert, daß die
Verbindung von der Kolbenunterseite zu der Kolbenoberseite beim Arbeitshub schon nach kurzer Zeit
abgesperrt wird. Das expansible Betriebsmittel wird
hierbei nach der Arbeitsleistung aus dem Arbeitskreis as Akkumulatoren wird die Druckflüssigkeit an sich als des Hammers vollständig entlassen. praktisch inkompressibel angesehen und die Speiche-

Soweit bei Schmiedehämmern die Verwendung rung der Druckflüssigkeit wird durch ein weiteres eines hydraulischen Antriebes vorgesehen ist, handelt Medium erreicht, das in der Regel Luft oder Gas ist es sich um Schmiedehämmer, die ohne Oberdruck- Der Druck der Druckflüssigkeit in dem Akkumulatorwirkung mit direktem Flüssigkeitsantrieb durch eine 30 behälter soll unabhängig von der Entnahme mittels Pumpe arbeiten. Wegen der konstanten Fördermenge der Preßluftspannung oder einer Gasspannung bzw. der Pumpe ist es erforderlich, was auch aus dem auch Gewichte konstant gehalten werden. Der Zweck Schmiedepressenbau bekannt ist, daß zwischen eines hydraulischen Akkumulators bei Einzelantrieb Pumpe und Abnehmer (Kolben/Zylinder) eine An- ist darauf gerichtet, die Pumpengröße und Pumpenpassungsstelle an die unterschiedliche Abnahme vor- 35 leistung klein zu halten. Der schwankenden Energiehanden sein muß. Die mit einem hydraulischen entnahme aus dem Akkumulator steht die konstante Antrieb versehenen Schmiedehämmer arbeiten jedoch Energiezufuhr in den Akkumulator mittels der Pumpe — hydraulisch gesehen — rein nach dem Fall- gegenüber, wobei die Pumpenleistung durch die mitthammerprinzip. Der Sachverhalt, daß eine Ausgleich- lere Energieentnahme bestimmt wird. Da eine konstelle vorhanden sein mußte, liegt für den direkten 40 stante Energiezufuhr bei einer Pumpe mit konstanter Pumpenantrieb mit konstanter Fördermenge somit Fördermenge nur bei konstantem Druck möglich ist, von vornherein fest und dadurch auch außerhalb des ist der Akkumulatordruck prinzipmäßig bei dem be-Weiterentwicklungsgedankens. kannten Akkumulator konstant. Die praktisch auf-

Bei einem bekannten, hydraulisch betriebenen tretenden geringen Druckschwankungen sind hierbei Schmiedehammer, bei dem der Aufwärtsgang hydrau- 45 grundsätzlich unerwünscht.

lisch betätigt wird, ist zum Ausgleich zwischen der Bei einem weiteren Fallhammer mit hydraulischem

konstanten Fördermengenlieferung der Pumpe und Antrieb für den Aufzug des Bären ist von der von der der schwankenden Fördermengenabnahme durch den Pumpe zum Zylinder führenden Druckflüssigkeits-Hammer ein Rückschlagventil geschaltet, das als leitung eine in den Flüssigkeitsvorratsbehälter füh-Abspritzventil arbeitet. Überschüssige Fördermengen 50 rende Umlaufleitung abgezweigt, die durch ein steuerwerden über das Ventil in den drucklosen Pumpen- bares Ventil drossel- und absperrbar ist. Femer ist in ansaugbehälter abgeleitet. Der Raum über der oberen der Druckflüssigkeitsleitung zwischen der Abzweig-

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stelle der Umlaufleitung und dem Zylinder ein Rück- Der aus Bär- und Kolbenmasse, Druckflüssigkeits-

schlagventil angeordnet. Außerdem ist in der Druck- volumen und koppelnder Fläche bestehende Schwin-

flüssigkeitsleitung ein Stoßdämpfer vorgesehen, der ger hat eine Eigenschwingungsdauer von

das Volumen der Druckfliissigkeitsleitung zwischen , ----

der Pumpe und dem Zylinder vergrößert, sobald der 5 T — Λ/ -'^m .

Druck in dieser Leitung über eine vorher bestimmte f \ β

Höhe ansteigt. Bei diesem hydraulisch betriebenen Hierin bedeutet

Hammer nach dem Fallhammerprinzip wird die / die koppelnde Kolbenfläche,

u ^C u^PÄ^nergJf·· Λ ?^net ^Luft _u ^klss?ⁿ _u ^s V das Druckflüssigkeitsvolumen,

oberhalb des Baren genutzt. Dadurch ergibt sich io _{m dje Masse des} J^_n

!f ^dOCA- ^°K^Ch J"*",, ^Ob,^erdm^-Schmiedehammer, bei _{£ den Elastizitä}tsmodu'l der Druckflüssigkeit,

dem die Oberdruckwirkung die Fallenergie überwiegt.

Es soll vielmehr ein Abbremsen der Aufwärtsbewe- Die Zeit des Aufwärts- bzw. Abwärtshubes muß

gune des Bären erzielt werden. Der Hammer selbst . , ^ ..„ . T₁. , . , — „

Arbeitet ausgesprochen nach dem Fallhammerprinzip, 15 ^{m der} Größenordnung von ₂ hegen, auf jeden FaU

so daß ein großer Hub erforderlich ist und der aber kleiner als T sein, da anderenfalls eine ungleich-

Hammer verhältnismäßig langsam arbeitet. Bei klei- mäßige Bärbewegung, begleitet von erheblichen

neren Hüben wird das Luftkissen kaum zusammen- Druckspitzen im Druckflüssigkeitsvolumen, entsteht.

gedruckt, so daß sich eine spürbare Oberdruckwir- Es ergibt sich für die Zeit t des Aufwärts- bzw. Abkung nicht mehr ergibt. Weiterhin ist bei dem be- ao wärtshubes die Beziehung

kannten Hammer eine verhältnismäßig große Pum- 2 ι I V · m

penleistung erforderlich, und man kommt nicht ohne t<T bzw. t< -- ■ \- -----

eine Kühlung der Druckflüssigkeit aus, was Energie- f '

verlust bedeutet. Durch Umstellung dieser Formel ergibt sich, daß

Aufgabe der Erfindung ist, einen Oberdruck- 25 Ip

hammer mit rein hydraulischem Antrieb, d.h. auch ί·/1'

für den Abwärtsgang des Bären zu schaffen, wobei \ V · m

die Schwierigkeiten, die sich bei Anwendung eines kleiner als 2 π sein muß.

Akkumulators als Ausgleich für die unterschiedliche Diese Details sind an sich geläufige Voraus-Abnahme zwischen Pumpe und dem Kolben—Zylin- 30 Setzungen.

der des Bären ergeben würden, ausgeschaltet werden. Das Umschalten der Hammerbewegung erfolgt Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß bei an durch Steuerorgane, die in bekannter Weise in Absich bekanntem hydraulischen Antrieb mittels Pumpe hängigkeit von der Bewegung des Hammerbären mit konstanter Fördermenge zwischen dieser Pumpe gesteuert werden, wobei die Betätigung z. B. elektro- und den Zylinderräumen ein ausschließlich mit Flüs- 35 hydraulisch oder elektro-pneumatisch erfolgen kann. sigkeit gefüllter Behälter, dessen Flüssigkeit ständig Zum Ausgleich des Druckes zwischen Ober- und unter hohem Druck steht und als hydraulische Feder Unterseite des Kolbens während des Abbremsens wirkt, geschaltet ist, wobei die Eigenschwingungs- des Bären in der oberen Totlage ist ein Rückschlagdauer des Systems (Kolben—Bär—Flüssigkeit) im ventil vorgesehen. Bereich der Fall- plus Hubzeit liegt. 40 Beim Schmieden, insbesondere beim Gesenk-

Der erfindungsgemäße hydraulische Schwingantrieb schmieden, kann die Stoßgröße sehr unterschiedlich

arbeitet also mit einer Flüssigkeitsfeder, deren Wir- sein, wodurch das Rückschwingen des Bären so stark

kung ausschließlich auf der Kompressibilität der beeinflußt werden kann, daß für den erneuten Nieder-

Druckflüssigkeit beruht. Die in einem solchen gang des Bären nicht immer das gleiche Druckver-

Schwingantrieb im Gegensatz zum Akkumulator- 45 hältnis in dem Flüssigkeitsvolumen herrscht. Hierfür

antrieb auftretenden, erheblichen Druckschwankun- wird vorteilhaft erst dann der Bär zum erneuten

gen führen zu stark unterschiedlichen Beschleuni- Niedergang, z. B. mittels eines Druckschalters um-

gungskräften für die Bärmasse. Diese Schwankungen geschaltet, wenn der erforderliche Flüssigkeitsdruck

sind besonders für schnellaufende Kurzhub-Gesenk- erreicht ist.

hammer günstig, die bei Hubhöhen von nur 0,3 bis 5° Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung in 0,5 m mit Rückhubgeschwindigkeiten von mehreren einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. m/Sek. arbeiten. Die Gesenke müssen so schnell wie Der dargestellte Oberdruck-Schmiedehammer weist möglich nach dem Schlag getrennt werden. Dies er- einen in dem Hammergestell aufwärts und niederfordert eine hohe Anfangsbeschleunigung. Diese Be- gehenden Hammerbär 2 auf, der über die Kolbenschleunigung muß aber schnell wieder vermindert 55 stange 3 mit dem Kolben 4 verbunden ist, der in dem werden, sonst schlägt der Bär nach oben. Infolge der Zylinder 5 gleitet. Der Raum 6 unterhalb des Kolguten Anpassung des Schwingantriebes an die für bens 4 steht mit einem ein erhebliches Flüssigkeitseinen Hammer typische Gangart ergibt sich ein hoher volumen enthaltenden Raum 7 in offener Verbindung. Wirkungsgrad. Im Gegensatz zu hydraulischen Fall- Von einer Pumpe 8 mit konstanter Fördennenge hämmern ist trotz erheblich höherer Schlagzahl keine 60 führt eine Leitung 9 über ein Rückschlagventil 10 Kühlung der Druckflüssigkeit erforderlich. Flüssig- zu dem Flüssigkeitsraum 7. Die Pumpe 8 ist in bekeitsschläge treten nicht auf, und die Erwärmung kannter Weise mit der durch das Ventil 11 steuerbleibt in geringen Grenzen. Um diese günstigen Ver- baren Umlaufleitung 12 verbunden. Von dem Flüshältnisse zu erreichen, muß die Eigenschwingungs- sigkeitsraum 7 führt eine direkte Leitung 13 über ein zahl des aus der Bär- und Kolbenmasse und der 65 Absperrorgan 14 zu dem Zylinderraum 15 oberhalb Flüssigkeitsfeder bestehenden, elastischen Schwingers des Kolbens 4. Außerdem ist der Flüssigkeitsraum 7 in einem bestimmten Verhältnis zur Schlagzahl des mit dem Zylinderraum 15 durch ein Rückschlagventil Hammers stehen. 16 verbunden. Der Zylinderraum 15 kann ferner

über die Leitung 17 mit dem Sammelbehälter 18 in Verbindung gebracht werden, in der das Absperrorgan 19 liegt.

Der Raum 7 mit dem Flüssigkeitsvolumen dient als elastisches Zwischenglied zwischen der Pumpe 8 S und dem Kolben 4 sowohl auf dem Hin- als auch auf dem Rückweg des Kolbens. Er ist vollständig mit Druckflüssigkeit angefüllt und wird so bemessen, daß die im Betrieb auftretende Druckschwingung die für den Hammerbetrieb zweckmäßige Größe erhält. Die Pumpe 8 fördert in das Flüssigkeitsvolumen des Raumes 7.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung ist wie folgt:

Die Pumpe 8 fördert ununterbrochen mit konstanter Fördermenge in das Flüssigkeitsvolumen des Raumes 7, sowohl beim Aufwärtsgang als auch beim Abwärtsgang des Bären. Sie wird nur dann über die Umlaufvorrichtung 12,11 auf drucklosen Umlauf geschaltet, wenn der Bär 2 stehenbleiben soll. ao

Steht der Bär in seiner oberen Stellung, dann steigert sich der Druck im Flüssigkeitsraum 7 so lange, bis ein Druckschalter anspricht, welcher das Absperrorgan 14 öffnet. Es stehen dadurch das Flüssigkeitsvolumen 7 und der Raum 15 unter gleichem as Druck. Da die obere Fläche des Kolbens 2 größer als die um den Kolbenstangenquerschnitt verminderte untere Fläche ist, wird der Bär durch den Druck und sein Eigengewicht nach unten getrieben. Der Druck im Flüssigkeitsvolumen 7 steigt, bis der Bär die der Pumpenfördermenge entsprechende Geschwindigkeit erreicht hat, und fällt dann wieder ab. Der Druck im Flüssigkeitsvolumen am Ende des Hubes hängt von der Bemessung des Raumes 7 ab; diese wird so gewählt, daß der Druck am Ende des Hubes die zum Anheben des Bären erforderliche Höhe erheblich übersteigt. Kurz vor dem Auftreffen wird durch den Bär eine vorzugsweise elektrische Auslösevorrichtung für das Absperrorgan 14 betätigt, welche dieses Absperrorgan schließt und anschließend das Absperrorgan 19 öffnet. Dadurch wird der Raum 15 drucklos und der Bär steigt. Der Druck im Flüssigkeitsvolumen 7 erhöht sich so lange, bis der Bär die der Fördermenge der Pumpe entsprechende Geschwindigkeit erreicht hat und fällt dann wieder ab. Da die Pumpenfördermenge und das Flüssigkeitsvolumen 7 für den günstigsten Abwärtsgang bereits festgelegt sind, wird die für den Aufwärtsgang günstigste Druckkurve durch entsprechende Bemessung der unteren Fläche 21 des Kolbens 4 erreicht. Je nach der gewünschten Fallhöhe wird durch den steigenden Bär in der eingestellten Höhe die vorzugsweise elektrische Auslösevorrichtung des Absperrorgans 19 betätigt und dadurch dieses Absperrorgan geschlossen. Durch sein Eigengewicht und den Gegendruck im Raum 15 wird der Bär 2 zum Stillstand gebracht; eine unzulässige Druckerhöhung im Raum 15 wird durch das Rückschlagventil 16 verhindert. Der Bär bleibt jetzt so lange stehen, bis der an dem Druckschalter 22 eingestellte Druck im Flüssigkeitsvolumen 7 erreicht ist, und das Spiel beginnt von neuem, wobei der Druckschalter anspricht, der das Absperrorgan 14 mittels elektrischer Betätigung öffnet.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Oberdruck-Schmiedehammer, bei dem der Bär für den Aufwärtsgang über die untere Kolbenringfläche und für den Abwärtsgang über die Gesamtkolbenfläche der Oberseite mit Betriebsmittel beaufschlagt wird, wobei eine sperrbare Verbindung zwischen Kolbenober- und Kolbenunterseite, sowie eine Steuerung für die Umkehrpunkte vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei an sich bekanntem hydraulischen Antrieb mittels Pumpe (8) mit konstanter Fördermenge, zwischen dieser Pumpe (8) und den Zylinderräumen (6,15) ein ausschließlich mit Flüssigkeit gefüllter Behälter (7), dessen Flüssigkeit ständig unter hohem Druck steht und als hydraulische Feder wirkt, geschaltet ist, wobei die Eigenschwingungsdauer des Systems (Kolben—Bär—Flüssigkeit) im Bereich der Fallplus Hubzeit liegt.

2. Oberdruck-Schmiedehammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der das Flüssigkeitsvolumen aufnehmende Raum (7) mit dem über dem Kolben (4) liegenden Raum (15) durch ein Rückschlagventil (16) verbunden ist.

3. Oberdruck-Schmiedehammer nach Anspruch 1, mit einem zwischen Kolbenunterseite und Kolbenoberseite liegenden, umsteuerbaren Ventil, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuergeber für dieses Ventil (14) ein Druckschalter (22) ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 570 097, 263 666, 825;

deutsche Patentanmeldung L 10481 Ib/49g (bekanntgemacht am 14.4.1955); USA.-Patentschrift Nr. 2 345 563.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409 760/146 12.64 O Bundesdruckerei Berlin