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Vent;ilanordnung~zum Entlasten von hydraulischen
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Hochdruckanlagen Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilanordnung
zum Entlasten von hydraulischen Hochdruckanlagen, insbesondere Unterkolbenpressen,
der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art.
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Bei hydraulischen HochdrackanlaGen muß dafür gesorgt werden, daß beim
Entlasten der Hochdruck nicht schlagartig abgebaut wird, da sonst durch die plötzliche
Entspannung heftige Stöße auftreten. Andererseits verlangt es die Wirtschaftlichkeit
der Anlage, daß ein raschei Druckabbau möglich ist. Man geht daher so vor, daß mal)
zunächst den Hochdruck so weit abbaut, daß eine schlagartige weitere Druckentlastung
keine Schäden hervorrufen kann. Ist diese Druckstufe erreicht, wird das Druclmittel
frei und damit rasch abgelassen.
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Bei einer bekannten Ventilanordnung der im Oberbegriff des Anspruchs
1 angegebenen Art (Druckschrift 44 16 der Anmelderin vom März 1972, letzte Seite)
ist das Vorsteuerventil als 3/2-Wegeventil ausgebildet. In seiner ersten Stellung
verhindert es einen Druckmittelrückfluß zur Betätigungsseite des Steuerkolbens des
Hauptablaßventils, verbindet aber diese Betätigungsseite mit dem Rücklauf. In seiner
zweiten Stellung, in die es zum Entlasten der Hochdruckanlage verbracht wird, gibt
es den Durch tritt des rücklaufenden Druckmittels zur Betätigungsseite des Steuerkolbens
frei. Es ist ihm Jedoch die erste Drosselstelle vorgeschaltet, so daß dieser Rücklauf
gedrosselt erfolgt. Um zu vermeiden, daß trotz dieser Drosselung das Hauptablaßventil
zu früh geöffnet wird, ist dem Umsteuerventil ein Druckbegrenzungsventil nachgeordnet,
das das Druckmittel unmittelbar in den Rücklauf gelangen läßt, solange der Druck
über einem vorbestimmten Wert liegt. Erst wenn dieser Wert unterschritten ist, schließt
dieses Druckbegrenzungsventil, so daß sich dann auf der Betätlgungsseite des Steuerkolbens
für das Hauptablaßventil Druck aufbauen kann.
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Da as Vorsteuerventil als 3/2-Wegeventil ausgebildet wIld und außerdem
noch ein Druckbegrenzungsventil vorgesehen sein muß, ist die bekannte Ventil anordnung
ziemlich aufwendig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilanordnung der
eingangs beschriebenen Art baulich zu vereinfachen.
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Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs
1 gelöst.
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Bei der erfindungsgemäßen Ventilanordnung ist dem Umsteuerventil ein
einfaches 3/2-Wege4'lbensteuerventil nachgeordnet. Ein solches Ventil ist wesentlich
billigei in der Herstellung als ein Druckbegrenzungsventil. Das Vorsteuerventil
kann als 2/2-Wegeventil und damit einfacher als das bei der vorbekannten Ventilanordnung
erforderliche 3/2-Wegeventil ausgebildet sein. Dies ist möglich, weil von der Beaufschlagungsseite
des Steuerkolbens zur Rücklaufleitung eine Abströmleitung vorhanden ist, so daß
der Steuerkolben nach Beendigung des Entlastungsvorganges unter Verdrängung des
Druckmittels durch die Abströmleitung in die Ausgangslage zurückgestellt werden
kann.
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Dadurch Tübrigt sich ein dritter Strömungsweg durch das Umsteuerventil.
Insgesamt ergibt sih durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen eine beachtliche bauliche
Vereinfachung und Verbilligung der Ventilanordnung.
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Ein Ausführungsbeispiel der ErEindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Venti lanordnung zum Entlasten einer Unterkolbenpresse, Fig. 2 und 3 in parallelen
Ebenen gelegte Längsschnitte durch ein die Ventilanordnung nach Fig. 1 enthaltendes
Ventilgehäuse, und Fig. 4 und 5 Teilschnitte durch die figuren 2 bzw. 3 entsprechend
der Schnittlinien IV-IV bzw. V-V.
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Bei der in Fig. 1 schematisch gezeigten Ventilanordnung 1 sind ein
Hochdruckanschiuß IMID, ein Niederdruckanschluß ND, ein Arbeitsanschluß A und eine
Rücklaufleitung R vorgesehen. Der Hochdruck- und der Niederdruckanschluß kommt üblicherweise
von einer zweistufigen Pumpe, die zunächst ein großes Druckmittelvolumen pro Zeiteinheit
bei niedrigem Druck und anschließend ein kleineres Druckmittelvolumen pro Zeiteinheit
bei sehr hohem Druck liefert. An den A:rbeitsanschluß A ist eine bei UK angedeutete
Arbeitseinheit einer Unterkolbenpresse angedeutet. Bei einer solchen Presse wird
der untere Pressbacken durch den hydraulischen Druck angehoben und die auf ihm ruhende
Preßmasse gegen einen oberen, feststehenden Preßbacken gedrückt. Die zum endgültigen
Komprimieren der Preßmasse e-forderlichen Drücke sind sehr hoch. Nach Beendigen
des Pressens muß die Presse wieder entlastet werden, wobei zunächst der Hochdruck
al?-mählich abgebaut wird und dann das Druckmittel rasch verdrängt werden soll.
Die Verdrängung erfolgt dabei durch das Eigengewicht der absinkenden Teile der Presse.
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Die Ventilanordnung 1 enthalt in der Niederdruckleitung ND ein von
der Arbeitsieitung A ausschließendes erstes
Rückschlagventil 2 und
in der Hochdruckleitung HD ein ebenfalls von der Arbeitsleit;ung aus schlieRendes
zweites Rückschlagventil 3. In einer zur Rücklaufleitung führenden Zweigleitung
ND' der Niederdruckleitung IiD und einer ebenfalls zur Rücklaufleitung R führenden
Zweigleitung HD' der Hochdruckleitung HD befinden sich je ein Druckbegrenzungsventil
4 bzw. 5. Eine Steuerleitung 6 führt von der Arbeitsleitung A zum Drckbegrenzunvntil
4.
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Zwischen die Arbeitsleitung A und die Rücklaufleitung K ist ein Hauptablaßventil
7 eingeschaltet. Dieses wird durch die Kraft einer Feder 8 in die in Fig. 1 gezeigte
Sperrstellung gedrängt und kann mittels eines Steuerkolbens 9 gegen die Kraft der
Feder 8 in eine Freigabestellung bewegt werden. Der Steuerkolben 9 ist über eine
Leitung 10 mit fücklaufendem Druckmittel beaufschlagbar. Eine eine Drosselstelle
11 enthaltende Abströmleitung 12 führt von der Beaufschlagungsseite des Steuerkolbens
11 zur Rücklaufleitung R.
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Von einer die Arbeitsleitung A mit dem Rückschlagventil 3 verbindenden
Nebenleitung 13 führt eine Zweigleitung 14, 14a, 14b einerseits zu einem Vorsteuerventil
15 und andererseits zu einem Umsteuerkolbenventil 16. Das Vorsteuerventil 15 wird
durch eine Feder 17 in die gezeichnete Sperrstellung gedrängt und kann mittels eines
Elektromagneten 18 oder einer sonstigen Betätigungseinrichtung in eine Freigabestellung
bewegt werden, in der es den Leitungszweig 14a mit einer Zwischenleitung 19 verbindet,
die zum Umsteuerkolbenventil 16 führt. Letzteres wird durch eine Feder
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in die gezeichnete Stellung gedrängt, in der die Zwischenleitung 19 über einen Leitungsabschnitt
10b direkt mit der zum Steuerkolben des Hauptablaßventils 7 führenden Leitung 10
in Verbindung steht. Das TJlosteuerventil 16 kann ferner durch den im Leitungszweig
14b anstehenden Druck in eine weitere Stellung verschoben werden, in der die Zwischenleitung
19 mit der Leitung 10 über einen Leitungsabschnitt lOa in Verbindung steht, der
eine Drosselstelle 21 enthält.
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Die beschriebene Ventilanordnung arbeitet wie folgt: Bei offener Unterkolbenpresse
Wic befinden sich die Ventile in der in Fig. 1 gezeichneten Stellung. ueber die
Leitungen HD und ND gelangt Druckunittel durch die Rückschlagventile 2, 3 in die
Arbeitsleitung A, so daß die Presse rasch geschlossen wird. Ist der Schließpunkt
erreicht, steigt der Druck stark an, so daß über die Leitung 6 das Druckbegrenzungsventil
4 geöffnet wird und der Niederdruckkreis unmittelbar an die Rücklaufleitung angeschlossen
wird. Das Rückschlagventil 2 schließt sich.
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Die ArbeitsleitungA wird ausschließlich von der Hochdruckleitung HD
aus über das offene Rückschlagventil 3 gespeist.
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Ist der am Druckbegrenzungsventil 5 eingestellte maximale Druck erreicht,
schließt sich das Rückschlagventil 3 und der Druck bleibt für die erforderliche
Preßdauer aufrechterhalten.
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Durch den Aufbau des hohen Druckes, der sich über die Leitungen 13,
14, 14b an das Umsteuerkolbenventil 16 anlegt, ist dieses aus der gezeichneten Stellung
in diejenige Stellung verschoben worden, in der die Zwischenleitung 19
illit
dem Leitungszweig 10a verbunden ist.
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Soll die Presse nun geöffnet und der Hochdruck abgebaut werden, so
wird das Vorsteuerventil 15 betätigt. Dadurch wird die Zweigleitung 14a mit der
ZwischnleitunLr 19 verbunden und das unter hohem Druck stehende Druckmittel fließt
durch das Umsteuerkolbenventil in die Zweigleitung lOa. Da diese die Drosselstelle
21 enthält, wird das Druckmittel gedrosselt über die Leitung 10 und die bei 11 schwächer
gedrosselte Leitung 12 in die Rücklaufleitung R abgelassen. Dadurch baut sich der
hohe Druck allmählich ab, ohne daß Stöße im System auftreten würden.
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Die pro Zeiteinheit zur Betätigungsseite es Steuerkolbens 9 gelagende
Druckmittelmenge genügt zu diesem Zeitpunkt noch nicht, um die Kraft der Feder 8
zu überwinden, so daß das Hauptablaßventil 7 geschlossen bleibt.
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Sobald sich der Druck genügend verringert hat, um es der Feder 2C
zu gestatten, das Umsteuerkolbenventil in die gezeichnete Stellung zu verschieben,
wird die Drosselstelle 21 umgangen, da dann die Zwisebenleitung 19 über die drosselfreie
Leitung, 10b mit der Leitung 10 in Verbindung steht.
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Die pro Zeiteinheit rückfließende Druckmittelmenge steigt dadurch
stark an. Infolge der Drosselung bei 11 kann das Druckmittel durch die Leitung 12
nicht mehr rasch genug abfließen, so daß sich auf der Betätigungsseite des Steuerkolbens
9 ein Druck aufbaut, der nach einer gewissen Zeit ausreicht, zwirn die Feder 8 zu
überwinden. Dadurch wird das Hauptablaßventil 7 in seine Freigabestellung geschaltet,
so daß das Druckmittel direkt aus der Arbeitsleitung A in die Rücklaiifleitwug R
zurückfließen kann. Die hydraulische
Arbeitsanordnung der Presse
leert sich daher unter dem Eigengewicht der zurücklaufenden Pressenteile sehr rasch.
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Sobald die Presse die Offenstellung trieicht hat, läßt der Druck auf
der Betätigungsseite des Steuerkolbens. 9 wieder nach, so daß die Feder 8 das Hauptablaßventil
7 in die gezeichnete Sperrstellung zurückbewegen kann. Das auf der Betätigungsseite
des Kolbens 9 befindliche Druckmittel kann dabei über die Leitung 12 und die Drosselstelle
11 über die Rücklaufleitung R verdrängt werden.
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In den Figuren 2 bis 5 ist eine praktische Ausführung der Ventilanordnung
1 dargestellt, bei der alle Teile vorteilhafterweise in einem gemeinsamen Gehäuse
G angeordnet sind. In den Figuren 2-4 sind die einzelnen Teile mit derselben Bezugszeichen
versehen wie in Fig. 1, so daß eine erneute Erläuterung nicht erforderlich ist.
Hingewiesen sei auf folgende bauliche Einzelheiten: Aus Fig. 2 ist ersichtlich,
wie das Umsteuerkolbenventil 16 aufgebaut ist. Es hat einen Steuerkolben 1Ga, der
in Fig. 2 in derjenigen Stellung gezeigt ist, in der er den Durchtritt von der Zwischenleitung
zu dem ungedrosselten Leitungszweig 10b freigibt.
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Ebenfalls aus Fig. 2 ist zu erkennen, daß die Abströmleitung 12 als
den Steuerkolben 9 axial durchsetzende Bohrung ausgeführt ist, in die die Drossel
11 eingesetzt ist. Selbstverständich könnte die Abst:cömleitung aber auc aus der
dem Steuerkolben 9 zugeordneten Betätigungskammer 9a durch das Gehäuse G zur Rücklaufleitung
R gefilmt sein.
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Das Ablaßventil 7 is-t als Kugelventil ausgebildet, was zu cinem einfachen
Aufbau beitragt. Es ist mit den Rückschlagventil 2 baulich zusammengefaßt.