DE19521101A1 - Hydraulische Druckübersetzereinheit, insbesondere für eine nach dem Innenhochdruckumformverfahren arbeitende Presse - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer hydraulischen Drucküberset­ zereinheit, die insbesondere an einer nach dem Innenhochdruckum­ formverfahren arbeitenden Presse verwendet wird und die die Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufweist.

Eine solche hydraulische Druckübersetzereinheit ist z. B. aus dem DE-GM 18 85 909 oder aus der DE 43 12 589 A1 bekannt. Bei diesen Druckübersetzereinheiten besitzt der Andockzylinder einen An­ dockkolben, an dem eine Andockkolbenstange befestigt ist, die, vom Primärkolben des Druckübersetzers aus gesehen, durch einen sich jenseits des Andockkolbens befindlichen Gehäusekopf nach außen tritt. Andockkolben und Andockkolbenstange sind mit einer zentralen Bohrung versehen, in die der Sekundärkolben des Druck­ übersetzers eintaucht. Der Andockkolben trägt auch auf seiner dem Primärkolben des Druckübersetzers zugewandten Seite eine Kolbenstange, die ebenfalls in Längsrichtung durchbohrt ist. Bei der Druckübersetzereinheit nach dem Gebrauchsmuster tritt diese zweite Kolbenstange des Andockkolbens durch einen Gehäuseboden nach außen. Bei der Druckübersetzereinheit nach der DE 43 12 589 A1, bei der der Gehäuseboden unmittelbar den ersten Zylinderraum vom zweiten Zylinderraum trennt, taucht die zweite Kolbenstange des Andockzylinders lediglich in den Gehäuseboden ein.

Bei hydraulischen Druckübersetzereinheiten der skizzierten Art hat der Andockzylinder zunächst die Aufgabe, den Rohling, bei dem es sich üblicherweise um ein Rohrstück handelt, verschlossen zu halten. Außerdem kommt ihm bei vielen Umformvorgängen die Funktion zu, beim Umformen Material des Rohlings axial nach­ zuschieben.

Mit der Erfindung wird das Ziel verfolgt, eine hydraulische Druckübersetzereinheit mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weiterzuentwickeln, daß mit dem Andockzylinder größere Kräfte als bisher ausgeübt werden können und daß eine kürzere Bauweise möglich ist.

Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß bei einer hydraulischen Druckübersetzereinheit mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gemäß dem kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs der Andockkolben nur einseitig eine Kolben­ stange, nämlich die durch den Gehäusekopf nach außen tretende Andockkolbenstange besitzt. Auf diese Weise verringert sich der Innendurchmesser der auf der der Andockkolbenstange gegenüber­ liegenden Seite des Andockkolbens befindlichen Ringfläche auf den Außendurchmesser des Sekundärkolbens des Druckübersetzers. Die Ringfläche ist damit gegenüber den bekannten hydraulischen Druckübersetzereinheiten vergrößert, so daß ohne eine Vergröße­ rung des Außendurchmessers des Andockkolbens und ohne eine Erhö­ hung des wirkenden Druckes eine größere Kraft ausgeübt werden kann. Auch baut die Einheit nun kürzer, da der erste Zylinder­ raum und der zweite Zylinderraum näher zusammengerückt werden können.

Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen hydraulischen Druckübersetzereinheit, die sich auf die Abdichtung verschiedener Druckräume gegeneinander und die Abführung von Leckflüssigkeit beziehen.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen hydraulischen Druckübersetzereinheit ist in den Zeichnungen als ganzes schema­ tisch und ausschnittsweise mit den konstruktiven Details darge­ stellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 schematisch das Ausführungsbeispiel in seiner Gesamtheit,

Fig. 2 detailliert einen Ausschnitt im Bereich zweier durch die Andockkolbenstange führender Leckflüssigkeits­ kanäle und

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III aus Fig. 2.

Die gezeigte hydraulische Druckübersetzereinheit umfaßt einen Andockzylinder 10, einen Druckübersetzer 11 und einen Eilgangzy­ linder 12 für den Druckübersetzer 11. Die hinsichtlich ihrer Funktion benannten Teile lassen sich örtlich nicht eindeutig voneinander trennen, sondern sind zu einer kompakten Einheit in­ einander integriert. Zum Gehäuse 13 der Einheit gehört ein dem Andockzylinder 10 und dem Druckübersetzer 11 gemeinsames, ein­ stückiges Gehäusemittelteil 14, das einen ersten Zylinderraum 15 und einen zweiten Zylinderraum 16 aufweist. Die beiden Zylinder­ räume 15 und 16 sind nach entgegengesetzten Seiten hin offen und durch einen Boden 17 des Gehäusemittelteils 14 voneinander ge­ trennt, von dem aus sich die Zylindermäntel 18 und 19 der beiden Zylinderräume nach entgegengesetzten Richtungen erstrecken. Der erste Zylinderraum 15 ist mit einem Gehäusekopf 20 und der zweite Zylinderraum 16 mit einem Gehäusekopf 21 verschlossen.

Der erste Zylinderraum 15 gehört zum Andockzylinder 10. In ihm ist ein Andockkolben 25 axial verschiebbar, der nur einseitig eine an ihm befestigte Kolbenstange aufweist. Diese tritt als Andockkolbenstange 26 durch den Gehäusekopf 20 nach außen. An ihr freies Ende ist ein Flansch 27 angeschraubt, mit dem ein um­ zuformender rohrförmiger Rohling 37 verschlossen werden kann. Eine zentrale Bohrung 28 erstreckt sich axial durch den Andock­ kolben 25 und durch die Andockkolbenstange 26 hindurch, wobei diese Bohrung einen Abschnitt 29 mit einem kleineren Durchmesser und einen Abschnitt 30 mit einem größeren Durchmesser aufweist. Letzterer reicht von der dem Flansch 27 zugekehrten Stirnseite der Andockkolbenstange 26 aus bis zu einer Radialschulter 31, die auch bei maximal eingezogener Andockkolbenstange 26 noch einen axialen Abstand vom Gehäusekopf 20 hat.

Andockkolbenstange 26 und Gehäusekopf 20 sind mit Hilfe zweier axial beabstandeter Dichtungen 32 und 33 gegeneinander abgedich­ tet, zwischen denen eine Leckleitung 34 abgeht.

Durch zwei Anschlüsse 35 und 36 durch den Zylindermantel 18 hin­ durch kann ein Hydrauliköl in die beiden durch den Andockkolben 25 voneinander getrennten Teilräume 15a und 15b des Zylinderraumes 15 hinein- oder daraus wegfließen.

In dem zweiten Zylinderraum 16 ist der Primärkolben 40 des Druckübersetzers 11, der den Zylinderraum 16 in die beiden Teilräume 16a und 16b teilt, verschiebbar. Der einen wesentlich kleineren Durchmesser als der Primärkolben 40 aufweisende Sekun­ därkolben 41 des Druckübersetzers 11 ragt wie eine Kolbenstange einseitig von dem Primärkolben 40 ab, tritt durch den Boden 17 des Gehäusemittelteils 14 hindurch und taucht in die zentrale Bohrung 28 des Andockkolbens 25 und der Andockkolbenstange 26 bis in den Bohrungsabschnitt 30 reichend ein. Die Stufe 31 in der Bohrung 28 wird vom freien Ende der Andockkolbenstange 26 in keiner Phase eines Arbeitszyklusses der Druckübersetzereinheit überfahren. Das freie Ende des Sekundärkolbens 41 befindet sich also axial immer außerhalb des Gehäusekopfes 20.

Am Primärkolben 40 des Druckübersetzers 11 ist außer dem Sekun­ därkolben 41 eine entgegengesetzt zum Sekundärkolben 41 abste­ hende Kolbenstange 42 befestigt, die durch eine Bohrung 43 des Gehäusekopfes 21 hindurch in einen in diesem Gehäusekopf ausge­ bildeten Zylinderraum 44 tritt und dort einen Eilgangkolben 45 trägt. Der Zylinderraum 44 ist durch einen Deckel 46 verschlos­ sen. Der Eilgangkolben 45 teilt den Zylinderraum 44 in zwei Teilräume 44a und 44b auf, die jeweils über einen Kanal 47 bzw. 48 im Gehäusekopf 21 mit einer Druckflüssigkeit versorgt werden können. Vorgesehen ist dafür eine Druckflüssigkeit auf Wasserbasis. Durch die Kolbenstange 42, den Primärkolben 40 und den Sekundärkolben 41 des Druckübersetzers 11 führt zentral ein Kanal 49 hindurch, der durch eine Querbohrung 50 mit dem einen, über den Kanal 48 mit Druckflüssigkeit versorgten Teilraum 44a des Zylinderraumes 44 verbunden ist und an dessen Mündung in den Abschnitt 30 der Bohrung 28 ein zum Kanal 48 hin sperrendes Rückschlagventil 51 sitzt.

Der Primärkolben 40 des Druckübersetzers 11 kann über die durch den Zylindermantel 19 gehenden Kanäle 52 und 53 wechselweise beidseitig mit Druck beaufschlagt werden. Als Druckmittel wird Hydrauliköl verwendet.

Zur Trennung der verschiedenen Druckräume und der verschiedenen Hydraulikflüssigkeiten voneinander sind eine Reihe von Dichtun­ gen vorgesehen. In der Bohrung 43 sind zwischen dem Gehäusekopf 21 und der Kolbenstange 42 drei axial voneinander beabstandete Dichtungen 60, 61 und 62 angeordnet. Zwischen den Dichtungen 60 und 61 geht eine Leckleitung 63 ab, in der aus dem Teilraum 44a des Zylinderraums 44 über die Dichtung 60 leckende Hydraulikflüssigkeit auf Wasserbasis abgeführt wird. Zwischen den Dichtungen 61 und 62 geht eine Leckleitung 64 ab, über die aus dem Teilraum 16a des Zylinderraumes 16 über die Dichtung 62 leckendes Hydrauliköl abgeführt wird.

Im Boden 17 des Gehäusemittelteils 14 sind zwischen dem Sekun­ därkolben 41 des Druckübersetzers und dem Boden in einem axialen Abstand voneinander zwei Dichtungen 65 und 66 angeordnet, zwi­ schen denen eine Leckleitung 67 abgeht, die wie bei einer Leck­ leitung üblich mit Tank verbunden ist und die eine gegenseitige Beeinflussung der Drücke in den beiden durch den Boden 17 von­ einander getrennten Teilräumen 15a und 16b der Zylinderräume 15 und 16 verhindert.

Zwischen dem über den Kanal 35 mit Hydrauliköl beaufschlagbaren Teilraum 15a des Zylinderraums 15 und dem Abschnitt 30 der Bohrung 28, der mit Hydraulikflüssigkeit auf Wasserbasis beauf­ schlagbar ist, sind wiederum drei Dichtungen wirksam, die in dem Abschnitt 29 der Bohrung 28 zwischen dem Andockkolben 25 und der Andockkolbenstange 26 einerseits und dem Sekundärkolben 41 ande­ rerseits relativ zum Andockkolben und zur Andockkolbenstange fest angeordnet sind. Die Dichtung 68 befindet sich unmittelbar hinter dem kolbenseitigen Beginn der Bohrung 28 im Andockkolben 25. Die beiden anderen Dichtungen 69 und 70 befinden sich knapp vor der Stufe 31 in Radialebenen, die auch bei ganz zurückgezogener Andockkolbenstange vor dem Gehäusekopf 20 verlaufen. Wie man in Fig. 2 erkennt, setzt sich die Dichtung 69 entsprechend den beiden möglichen Bewegungsrichtungen zwischen der Andockkolbenstange 26 und dem Sekundärkolben 41 aus zwei axial voneinander beabstandeten Dichtringen 80 und 81 zusammen. Auch die anderen in Fig. 1 erkennbaren Dichtungen können jeweils aus mehreren Dichtringen zusammengesetzt sein.

Zwischen den beiden Dichtungen 69 und 70 führt eine Leckleitung 71 für die hydraulische Flüssigkeit, die von dem Abschnitt 30 der Bohrung 28 aus über Dichtung 70 leckt, quer durch die An­ dockkolbenstange 26 nach außen. Eine weitere Leckleitung 72 be­ findet sich ebenfalls noch in jeder Position der Andockkolben­ stange 26 vor dem Gehäusekopf 20, geht quer durch die Andockkol­ benstange 26 hindurch und mündet zwischen den beiden Dichtungen 68 und 69 in den Abschnitt 29 der Bohrung 28. Über sie wird Hydrauliköl abgeführt, das über die Dichtung 68 leckt.

Beide Leckleitungen 71 und 72 werden durch jeweils eine Bohrung gebildet, die von einer Abflachung 82 der Andockkolbenstange 26 ausgeht. Die Mündungsöffnungen der beiden Bohrungen in der Ab­ flachung 82 befinden sich in derselben Radialebene 83 der An­ dockkolbenstange 26 und haben einen Abstand voneinander, der kleiner als der Durchmesser des Abschnitts 29 der zentralen Boh­ rung 28 in der Andockkolbenstange 26 ist. Von den Mündungsöff­ nungen aus verlaufen die Bohrungen 71 und 72 axial nach entge­ gengesetzten Richtungen schräg, in einer Projektion auf die Ra­ dialebene 83 jedoch parallel zueinander nach innen und münden auf gegenüberliegenden Seiten der Dichtung 69 in die Bohrung 28.

Weil wegen des engen Bauraums zwischen dem Gehäusekopf 20 und einem Flansch 84 der Andockkolbenstange, der in Fig. 1 nicht gezeigt ist, ein Rohr oder ein Schlauch direkt an der Abflachung 82 nur schwierig zu befestigen ist, ist auf die Abflachung 82 eine schmale Platte 85 mit langen Schrauben 86 aufgeschraubt, in der die Bohrungen 71 und 72 durch Bohrungen 87 und 88 bis etwa auf den Außenumfang des Flansches 84 und des Gehäuses 13 fortge­ setzt sind. Dort lassen sich leicht zwei Rohre oder Schläuche an der Platte 85 befestigen.

Geht man von einem Zustand, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, aus, so schiebt im Betrieb der Andockkolben 25 zunächst den Flansch 27 nahe an den zu verformenden Rohling 37 heran. Über den Kanal 48, den Teilraum 44a des Zylinderraums 44, die Querbohrung 50, die Längsbohrung 49, das Rückschlagventil 51, den Abschnitt 30 der Bohrung 28 und eine Bohrung 75 im Flansch 27 wird Hydraulik­ flüssigkeit auf Wasserbasis in den Rohling hineingedrückt, wobei die Luft aus dem Rohling durch einen Spalt zwischen Flansch und Rohling zusammen mit Hydraulikflüssigkeit entweicht. Der Druck im Rohling steigt an. Bei einem bestimmten Druck gilt der Rohling als gefüllt und wird vom Andockzylinder verschlossen. Der Teilraum 44a wird vom Druck entlastet. Das Rückschlagventil 51 schließt. Nun wird über den Kanal 47 und den Teilraum 44b der Eilgangkolben 45 mit Druck beaufschlagt und schiebt den Sekundärkolben 41 des Druckübersetzers 11 tiefer in die Bohrung 28 hinein. Da ein Maximaldruck im Kanal 47 nicht überschritten werden kann, ist mit Hilfe des Eilgangkolbens 45 eine Verschie­ bung des Sekundärkolbens 41 nur bis zu einer bestimmten Druck­ höhe im umzuformenden Rohling möglich. Ab diesem Druck wird zusätzlich zum Eilgangkolben 45 der Primärkolben 40 des Druckübersetzers 11 über den Kanal 52 mit Druck beaufschlagt.

Während der Verformung des Rohlings 37 kann der Andockkolben 25 weiter bewegt werden, um Material des Rohlings axial nach­ zuschieben.

Nach Beendigung des Umformvorganges wird zunächst durch einen Teilrückzug des Primärkolbens 40 und des Sekundärkolbens 41 des Druckübersetzers 11 die Flüssigkeit im Formteil dekomprimiert. Dann werden die Kolben 40 und 41 des Druckübersetzes 11 und der Andockkolben 25 wieder in die in der Zeichnung dargestellte Aus­ gangslage gebracht.

Claims (10)

1. Hydraulische Druckübersetzereinheit, insbesondere für eine nach dem Innenhochdruckumformverfahren arbeitende Presse, mit einem Andockzylinder (10), der einen in einem ersten Zylin­ derraum (15) verschiebbaren Andockkolben (25) und eine am An­ dockkolben (25) befestigte und durch einen Gehäusekopf (20) nach außen tretende Andockkolbenstange (26) aufweist, und mit einem Druckübersetzer (11), dessen Primärkolben (40) sich in einem ko­ axial zum ersten Zylinderraum (15) angeordneten und vom ersten Zylinderraum (15) durch einen Gehäuseboden (17) getrennten, zweiten Zylinderraum (16) befindet, und dessen Sekundärkolben (41) in eine zentrale Bohrung (28) des Andockkolbens (25) und der Andockkolbenstange (26) eintaucht, dadurch gekennzeichnet, daß der Andockkolben (25) nur einseitig eine Kolbenstange (26) besitzt.

2. Hydraulische Druckübersetzereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Andockkolben (25) und/oder der Andockkolbenstange (26) einerseits und dem Sekun­ därkolben (41) des Druckübersetzers (11) andererseits zwei axial voneinander beabstandete Dichtungen (69, 70; 68, 69) angeordnet sind und daß zwischen den beiden Dichtungen von dem Spalt zwi­ schen dem Sekundärkolben (41) und dem Andockkolben (25) und/oder der Andockkolbenstange (26) ein nach außen führender Leckflüs­ sigkeitskanal (71, 72) ausgeht.

3. Hydraulische Druckübersetzereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Leckflüssigkeitskanal (71, 72) durch die Andockkolbenstange (26) direkt nach außen führt und vorzugsweise radial außen an der Andockkolbenstange (26) endet.

4. Hydraulische Druckübersetzereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärkolben (41) in jeder Po­ sition und in jeder Position der Andockkolbenstange (26) bis über den Gehäusekopf (20) hinaus in die Andockkolbenstange (26) eintaucht, daß sich eine der Dichtungen (69; 70) außerhalb des Gehäusekopfes (20) befindet und daß der Leckflüssigkeitskanal (71, 72) durch eine zumindest annähernd quer durch die Andockkol­ benstange (26) verlaufende und vor dem Gehäusekopf (20) nach au­ ßen mündende Bohrung gebildet wird.

5. Hydraulische Druckübersetzereinheit nach einem der An­ sprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem An­ dockkolben (25) und/oder der Andockkolbenstange (26) einerseits und dem Sekundärkolben (41) andererseits drei axial voneinander beabstandete Dichtungen (68, 69, 70) angeordnet sind und daß axial zu beiden Seiten der mittleren Dichtung (69) jeweils ein nach außen führender Leckflüssigkeitskanal (71, 72) abgeht.

6. Hydraulische Druckübersetzereinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leckflüssigkeitskanäle (71, 72) außen an der Andockkolbenstange (26) in derselben Ra­ dialebene der Andockkolbenstange (26) und seitlich versetzt zu­ einander enden.

7. Hydraulische Druckübersetzereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leckflüssigkeitskanäle (71, 72) außen an der Andockkolbenstange (26) in einer Abfla­ chung (82) enden.

8. Hydraulische Druckübersetzereinheit nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der seitliche Versatz der Leckflüssigkeitskanäle (71, 72) kleiner ist als der Durchmesser der zentralen Bohrung (28) in der Andockkolbenstange (26) und daß die beiden Leckflüssigkeitskanäle (71, 72) nur längs der An­ dockkolbenstange (26) schräg verlaufen.

9. Hydraulische Druckübersetzereinheit nach einem der An­ sprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß radial außen an die Andockkolbenstange (26) eine Platte (89) mit einer Bohrung oder mehreren Bohrungen (87, 88), die den Leckflüssigkeitskanal bzw. die Leckflüssigkeitskanäle (71, 72) fortsetzen, befestigt ist.

10. Hydraulische Druckübersetzereinheit nach einem der An­ sprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen An­ dockkolben (25) und/oder Andockkolbenstange (26) einerseits und dem Sekundärkolben (41) andererseits wirkenden Dichtungen (68, 69, 70) ruhend bezüglich des Andockkolbens (25) bzw. der Andock­ kolbenstange (26) angeordnet sind.