DE2717577B2

DE2717577B2 - Ventilanordnung zum Entlasten von hydraulischen Hochdruckanlagen

Info

Publication number: DE2717577B2
Application number: DE19772717577
Authority: DE
Inventors: Rudolf 8011 Baldham Brunner
Original assignee: Heilmeier & Weinlein Fabrik fur Oel-Hydraulik & Co Kg 8000 Muenchen GmbH
Current assignee: Heilmeier & Weinlein Fabrik fur Oel-Hydraulik & Co Kg 8000 Muenchen GmbH
Priority date: 1977-04-20
Filing date: 1977-04-20
Publication date: 1980-03-27
Also published as: DE2717577C3; DE2717577A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung zum Entlasten von hydraulischen Hochdruckanlagen, insbesondere Unterkolbenpressen, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Bei hydraulischen Hochdruckanlagen muß dafür gesorgt werden, daß beim Entlasten der Hochdruck nicht schlagartig abgebaut wird, da sonM durch die plötzliche Entspannung heftige Stöße auftreten. Andcrcr-.cits verlangt es die Wirtschaftlichkeit der Anlage, daß ein rascher Druckabbau möglich ist. Man geht daher so vor, daß man zunächst den Hochdruck so weit abbaut, daß eine schlagartige weitere Druckentlastung keine Schaden hervorrufen kann. Ist diese Druckstufe erreicht, wird das Druckmittel frei und damit rasch abgelassen.

Bei einer bekannten Ventilanordnung der im Oberbegriff des Anspruchs I angegebenen Art (Druckschrift *4 Ib der Anmelderin vom März 1972, letzte Seite) ist das weitere Ventil ein dem Vorsteuerveniil nachgeschaltetes Druckbegrenzungsventil. Befindet sich das Vorsteuerventil in der Rücklaufstcllung, dann fließt das Druckmittel durch die erste Drosselstelle mit immer noch hohem Druck zum Druckbegrenzungsventil, das durch diesen Druck selbsttätig offengehalten wird. Durch das offene Druckbegrenzungsventil gelangt das Druckmittel in den Rücklauf. Zwischen dem Vorsteuerventil und dem Druckbegrenzungsventil zweigt eine Leitung zum Steuerkolben des Hauptabflußventils ab. In dieser Leitung befindet sich eine weitere Drosselstelle. Diese muß so einjustiert werden, daß über das Druckbegrenzungsventil genügend Druck abgebaut ist, bevor der sich am Steuerkolben des Hauptabflußventils aufbauende Druck groß genug ist, um dieses zu öffnen. Ist der Druck im rücklaufenden Druckmittel auf das gewünschte Maß verringert worden, schließt das Druckbegrenzungsventil und vor dem Steuerkolben des Hauptabflußventils bildet sich ein Druck aus, der reicht, dieses Hauptabflußventil zu öffnen. Nach Beendigen des Druckmittelrücklaufs muß das Hauptabflußventil wieder geschlossen werden. Um das am Steuerkolben anstehende Druckmittelvolumen verdrängen zu können, ist das Vorsteuerventil als 3/2-Wegeventil ausgebildet, das in seiner Ausgangsstellung, in der es den Rückfluß sperrt, die zwischen ihm u^1 dem Druckbe-

■ i grenzungsventil zum Hauptabflußventil abzweigende Leitung mit dem Rücklauf verbindet.

Bei der bekannten Ventilanordnung ist es schwierig, die dem Hauptabflußventil vorgeordnete, weitere Drosselstelle genau so einzujustieren, daß der Druckaufbau vor dem Steuerkolben zeitlich genügend lange verzögert wird, um einen ausreichenden Druckabbau über das Druckbegrenzungsventil zu gewährleisten. Die Verwendung eines 3/2-Wegeventils als Vorsteuerventil ist außerdem baulich aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilanordnung der eingangs erwähnten Art so auszugestalten, daß mit einfachen baulichen Mitteln die Ansteuerung des Hauptablaßventils genauer auf die Druckverhältnisse abgestimmt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs I gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Ventilanordnung kann sich wegen der von der Beaufschlagungsseite des Steuerkolbens des Hauptabflußventils zur Rücklauflei-

J5 tung führenden, gedrosselten Abströmleitung solange kein zum öffnen des Hauptabflußventils ausreichender Druck vor dem Steuerkolben aufbauen, solange das rückslrömende Druckmittel vom Umsteuerventil durch die erste Drosselstelle geleitet v, ird. Erst wenn der

•»ο Druck genügend weit abgefallen ist, gelangt das Umsteuerventil in seine zweite Stellung, in dei es das Druckmittel ungedrosselt zum Steuerkolben gelangen läßt. Damit ist sichergestellt, daß allein der Druck des rücklaufenden Druckmittels, unabhängig von der Dauer

■n des Druckabbaus, darüber entscheidet, wann das Hauptabflußventil geöffnet wird. Zusätzlich hat die Abströmleitung den Vorteil, daß über sie das Druckmittel aus dem Zylinderraum des Steucrkolbcns verdrängt werden kann, wenn sich das Hauptabflußventil wieder in

ϊο seine Schließstellung bewegt. Das Vorsteuerventil kann daher als 2/2-Wegeventil ausgebildet sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Γ i g. I eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung zum Entlasten einer Unterkolbenpresse,

Fig. 2 und 3 in parallelen Ebenen gelegte Längsschnitte durch ein die Ventilanordnung nach Fig. I enthaltendes Ventilgehäuse und

Fig.4 und 5 Teilschnitte durch die Fig. 2 bzw. 3 entsprechend der Schnittlinien IV-IV bzw. V-V.

Bei der in Fig. I schematisch gezeigten Ventilanordnung 1 sind ein Hochdruckanschluß HD, 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 Druclcmittelvolumen pro Zeiteinheit bei sehr hohem Druck liefert. An den Arbeitsanschluß A isi 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 gedruckt Die zum endgültigen Komprimieren der Preünwsse erforderlichen Drücke sind sehr hoch. Nach Beendigen des Pressens muß die Presse wieder entlastet werden, wobei zunächst der Hochdruck allmählich abgebaut wird und dann das Druckmittel rasch verdrängt werden soll. Die Verdrängung erfolgt dabei durch das Eigengewicht der absinkenden Teile der Presse.

Bei der Ventilanordnung 1 sind die Niederdruckleitung ND und die Hochdruckleitung HD mit der Arbeitsleitung A über je ein die Rückströmung von der Arbeitsleitung verhinderndes Rückschlagventil 2, 3 verbunden. In einer zur Rückiaufleitung führenden Zweigleitung ND'der Niederdruckleitung NDund piner ebenfalls zur Rücklaufleitung R führenden Zweigleitung HD' der Hochdruckleitung HD befinden i-ich je ein Druckbegrenzungsventil 4 bzw. 5. Eine Steuerleitung 6 führt von der Arbeitsleitung A zum Druckbegrenzungsventil 4.

Zwischen die Arbeitsleitung A und die Rücklaufleitung R ist ein Hauptabflußventil 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 Freigabcstellung bewegt werden. Der Steuerkolben 9 ist über eine Leitung 10 mit rücklaufendem Druckmittel beaufschlagbar. Eine eine Drosselstelle 11 enthaltende Abströmleitung 12 führt von der Beaufschlagungsseite J5 des Steuerkolbens 9 zur Rücklaufleitung R.

Von einer die Arbeitsleitung A mit dem Rückschlagventil 3 verbindenden Nebenleitung 13 führt eine Zweigleitung 14.14a. 146einerseits zu einem Vorsteuerventil 15 und andererseits zu einem Umsteuerventil 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 Leistungszweig 14a mit einer -ti Zwischenicitung 19 verbindet, die zum Umsteuerventil 16 führt. Letzteres wird durch eine Feder 20 in die gezeichnete Stellung gedrängt, in der die Zwischenleitung 19 über einen Leitungsabschnitt 10i> direkt mit der /um Stcucrkolben 9 des Hauptabflußvcntils 7 führenden Leitung 10 in Verbindung steht. Das Umsteuerventil 16 kann ferner durch den im Leitungszweig 14£> anstehenden Druck in eine weitere Stellung verschoben werden, in der die Zwischenleitung 19 mit der Leitung 10 über einen Leitungsabschnitt 10a in Verbindung steht, der eine Drosselstclle21 enthält.

Die beschriebene Ventilanordnung arbeitet wie folgt:

Bei offener Unterkolbenpresse UK befinden sich die Ventile in der in F i g. 1 gezeichneten Stellung. Über die Leitungen HD und ND gelangt Druckmittel 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 Niedenlrurkkreis unmittelbar an die Rücklauf- 6e leitung angeschlossen wird. Das Rückschlagventil 2 schließt sich. Die Arbdtsleitung A wird ausschließlich von der Hochdruckleitung HD aus über das offene Rückschlagventil 3 gespeist. Ist der am Druckbegrenzungsventil 5 eingestellte maximale Druck erreicht, schließt sich das Rückschlagventil 3 und der Druck bleibt für die erforderliche Preßdauer aufrechterhalten.

Durch den Aufbau des hohen Druckes, der sich über die Leitungen 13, 14, \4b an das Umsteuerventil 16 anlegt, ist dieses aus der gezeichneten Stellung in diejenige Stellung verschoben worden, in der die Zwischenleitung 19 mit dem Leitungszweig 10a verbunden ist.

Soll die Presse nun geöffnet und der Hochdruck abgebaut werden, so wird das Vorsteuerventil 15 betätigt. Dadurch wird die Zweigleitung 14a mit der Zwischenleitung 19 verbunden und das unter hohem Druck stehende Druckmittel fließt durch das Umsteuerventil 16 in die Zweigleitung 10a. Da diese die Drosselstelle 21 enthält, wird das Druckmittel gedrosselt über die Leitung 10 und die bei 11 schwächer gedrosselte Leitung 12 in die Rücklaufleiiung R abgelassen. Dadurch baut sie'- der hohe Druck allmählich ab, ohne daß Stöße im "ystem auftreten würden.

Die pro Zeiteinheit zur Betätigungsseile des Steuerkolbens 9 gelangende Druckmittelmenge genügt zu diesel Zeitpunkt noch nicht, um die Kraft der Feder 8 zu überwinden, so daß das Hauptabflußventil 7 geschlossen bleibt.

Sobald sich der Druck genügend verringert hat, um es der Feder 20 zu gestatten, das Umjteuerventil in die gezeichnete Stellung zu verschieben, wird die Drosselstelle 21 umgangen, da dann die Zwischenleitung 19 über die drosselfreie Leitung iOb mit der Leitung 10 in Verbindung steht. 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 abflie3en, so daß sich auf der Betätigungsseite des Steuerkolbcns 9 ein Druck aufbaut, der nach einer gewissen Zeit ausreich, um die Kraft der Feder 8 zu überwinden. Dadurch wird das Hauptabflußventil 7 in seine Freig.ibestellung geschaltu. so daß das Druckmittel direkt aus der Arbeitsleitung A in die Rücklaufleitung R zunickfließen kann. Die hydraulische Arbeitsanordnung dei Presse leert sich daher unter dem Eigengewicht der zurücklaufenden Pressenteile sehr rasch.

Sobald die Presse die Offenstellung erreicht hat. läßt der Druck auf der Betätigungsseite des Steucrkolbens 9 wieder nach, so daß die Feder 8 das Hauptabflußventil 7 in die gezeichnete Sperrstellung zurückbewegen kann. Das auf der Beiäiigungsseite des Kolbens 9 befindliche Druckmittel kann dabei über die Leitung 12 und die Drosselstelle Il über die Rucklaufleitung R verdrangt werden.

In den F i g. 2 bis 5 ist eine praktische Ausführung der Ventilanordnung 1 dargestellt, bei der alle Teile .Orteilhafterweise in einem gemeinsamen Gehäuse G angeordnet sind. In den Fig. 2 —4 sind die einzelnen Teile mit denselben Bezugszeichen versehen wie in F i g. 1, so daß eine erneute Erläuterung nicht erforderlich im. Hingewiesen sei auf folgende bauliche Einzelheiten:

Aus Fig.? ist sTsichtlich, wie das Unisteuerventil 16 aufgebaut ist. Es hat einen Steuerkolben 16a, der in Fig. 2 in derjenigen Stellung gezeigt ist, in der er den Druchtritt von der Zwischenleitung t9 zu dem ungedrosselten Leitungszweig 10/»freigibt.

Ebenfalls aus Fig. 2 ist zu erkennen, daß die Abströmleitung 12 als den Steuerkolben 9 axial

durchsetzende Bohrung ausgeführt ist, in die die Drossel Il eingesetzt ist. Selbstverständlich könnte die Abströmleitung aber auch aus der dem Steuerkolben 9 zugeordneten Betätigungskammer 9a durch das Gehäuse G zur Rücklaufleitung R geführt sein.

Das Hauptabflußventil 7 ist als Kugelsitzventil ausgebildet, was zu einem einfachen Aufbau beiträgt. Es ist mit dem Rückschlagventil 2 baulich zusammengefaßt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ventilanordnung zum Entlasten von hydraulischen Hochdruckanlagen, insbesondere Unterkolbenpressen, die zunächst den Hochdruck verzögert abbaut und danach einen raschen Druckmittelrückfluß zu einer Rücklaufleitung bewirkt, mit einem Hauptabflußventil, das von einem Steuerkolben offenbar ist, der vom rückfließenden Druckmittel beaufschlagbar ist, wobei im Fließweg vor dem Steuerkolben ein Vorsteuerventil und eine erste Drosselstelle angeordnet sind, und ein weiteres, vom rückfließcnden Druckmittel in einer ersten Stellung gehaltenes Ventil vorgesehen ist, in der es das Druckmittel durch die erste Drosselstelle fließen läßt, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Ventil ein LJmsteuerventil (16) ist, das zwischen dem Vorsteuerventil (15) und der ersten DrosselMelle (21) angeordnet und nach Abbau des Hochdrucks in eine zweite Stellung bewegbar ist, in der es das Druckmittel unter Umgehung der ersten Drosselstelle (21) direkt zum Steuerkolben (9) fließen läßt, und daß von der Beaufschlagungsseite des Steuerkolbens (9) eine gedrosselte Abströmleitung (12) zur Rücklaufleitungf/?,} führt.

2. Ventilanordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmleitung (12) eine geringere Drosselwirkung aufweist als die erste Drosselstelle (21).

3. Ven¹. !anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sieuerkolben (9) eine die Abströmleitung (t2) bildende Durchtrittsöffnung aufweist, die eine zweit·.' Drrvselstelle (11) enthält.