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Regelbare Umlaufpumpe für hydraulische Arbeitsmaschinen, wie Pressen,
Scheren usw. Zum Antrieb von hydraulischen Pressen, Scheren u. dgl. Maschinen bis
zu den größten Abmessungen wurden bisher hydraulische Akkumulatoren oder durch Dampf
oder Luft gesteuerte Treibapparate verwendet. Hierbei setzte bereits unmittelbar
bei Beginn des Arbeitshubes der volle, für die jeweilige Höchstleistung erforderliche
Luft-, Dampf-oder Preßwasserdruck ein, so daß, da an sich der Höchstdruck erst geraume
Zeit nach Beginn des Arbeitsvorganges erforderlich ist, ein mehr oder minder starker
Treibmitteht,@erlust in Kauf genommen werden mußte. Ein weiterer Nachteil ist, daß
bei Verwendung von dampf- oder luftbetriebenen Treibapparaten die Expansion des
Dampfes oder der Luft nicht ausgenutzt werden kann, weil hierbei der dampf- oder
luftgefüllte Zylinder nach jedem Hub der Presse den Dampf oder die Luft ins Freie
abbläst.
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Im Gegensatz zu diesen bekannten Einrichtungen wird durch den Einbau
der regelbaren Umlaufpumpe nach der Erfindung eine Druckanpassung bei hydraulischen
Pressen, Scheren u. dgl. Maschinen erreicht, indem der Kraftstrom von der Antriebmaschine
aus selbsttätig in einer dem jeweiligen Arbeitsvorgang angepaßten Höhe entnommen
und auf die Arbeitsmaschine übergeleitet wird. Infolge der zwangläufigen Druckanpassung
an die unter Umständen häufig und stark wechselnden Drucke bei -der Werkstückbearbeitung
auf den erwähnten Maschinen wird ein wesentlich wirtschaftlicheres Arbeiten erzielt.
Dieser Vorteil wird augenfällig an hydraulischen Maschinen mit besonders hohen Drucken,
da die erfindungsgemäße Einschaltung der regelbaren Umlaufpumpe gerade hierbei ganz
beträchtliche Treibmittelersparnisse zeitigt.
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Die Erfindung besteht in der in den Ansprüchen näher gekennzeichneten
baulichen Ausgestaltung einer solchen Regelung.
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Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
in Verbindung mit einer Schmiedepresse dargestellt.
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Abb. i zeigt die Pumpe mit dem-Pufferbehälter im Schnitt.
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Abb. z ist eine Seitenansicht der Pumpe nach Abb. i, wobei die rechte
Hälfte im Schnitt, die linke Hälfte dagegen in Ansicht wiedergegeben ist.
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Abb. 3 zeitigt die Schmiedepresse im Schnitt mit zugehöriger Steuerung.
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Die Abb. ¢ und 5 zeigen Einzelheiten in größerem Maßstäbe, wobei die
Abb. 5 einen
Schnitt in Richtung der Linie I-I nach Abb. 4 (Vorderansicht
der sternförmig ausgebildeten Welle) darstellt.
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Im zweckmäßig staubdicht geschlossenen Räderkasten i mit abnehmbarem
Deckel 2. sind ein oder mehrere Pumpenzylinder 3 im Radkörper 4 vorgesehen. Auf
dem Umfang des Radkörpers 4 befindet sich der Zahnkranz 5, der vom Ritzel 6 durch
eine Kraftmaschine beliebiger Art angetrieben wird. Zu beiden Seiten des Räderkastens
und Deckels sind durchlaufende Führungen 7 angegossen oder sonstwie befestigt, in
denen der zusammengeschraubte zweiteilige Führungsrahmen 8 gleitet. Am unteren Teil
des Räderkastens i sind die Hebel 9 um die Zapfen io und .die Gewichtshebel ii um
den Zapfen 12 ,schwenkbar gelagert. Die Hebel 9 und i i sind @durch die beweglichen
Laschen 13 und 14 mit dem Rahmen 8 und untereinander sowie mit einem als Ölkatarakt
dienenden Gleichgewichtszylinder 44 gelenkig verbunden.
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Im beweglichen Rahmen ist die sternförmig oder ähnlich gestaltete
Welle 15 (Abb. 4 und 5) drehbar gelagert. Auf dieser Welle 15 sind zwei Hebel 16
befestigt, die mittels Gleitschuhen in den an der Zahnradnahe 4 befindlichen besonderen
Führungen 43 eingreifen,, so daß bei der ,Drehbewegung ;der Zahnradnabe 4 die Welle
1'5' zwängläufig mitgenommen wird. Die Purripenkolben il sind durch die Schubstangen
18 und die Kreuzköpfe 1_9 sowie deren Bolzen 2o mit der Welle 15 -gelenkig verbunden.
Die Welle 15 wird durch den senkrecht- geführten Rahmen 8 und die Hebel- und Laschenverbindungen
9, i l sowie 13 und 14 in einer- um den Abstand 38 - (Abb. i) zu dem Radkörper q.
ungleichachsigen Lage gehalten.
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Der oder die Pumpenzylinder 3 sind mit je einem Saugventil ?,i und
Druckventil 2,2 ausgestattet, die in dem Radkörper 4 leicht ausnehmbar -eingebaut
sind.
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Die Drehbewegung des Radkörpers 4 um seine Achse 23 erfolgt zusammen
mit derjenigen der Pumpenzylinder 3, während gleichzeitig die Pumpenkolben 17 um
die um das Maß 38 zur Achse 23 ungleichaehsig gelagerte Welle 15 bewegt werden und
infolgedessen einen der doppelten Exzentrizität entsprechenden Hub ausführen. Die
sich hierbei ergebenden Pumpenleistungen sind derart abgestimmt, daß sie selbsttätig
nach Maßgabe der jeweils erforderlichen Druckwirkungen auf das Arbeitsstück, wie
sie für die einzelnen Arbeitsstufen notwendig sind, unter Zuhilfenahme der als Druckwaage
ausgebildeten Gewichtshebel i i (vgl. deren ausgezogene und strichpunktierte Lagen
nach Abb. i) und des als ölkatarakt dienenden Gleichgewichtszylinders 44 regelnd
auf den Druck der Arbeitsmaschine einwirken.
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Die Umlaufpumpe steht durch die beiden Rohrgelenke 24 mit der Druckleitung
25, der Saugleitung 26, dem Pufferbehälter 27, der Arbeitsmaschine 28, im Ausführungsbeispiel
einer Schmiedepresse, sowie der durch die Hebel 29 angetriebenen Steuerung mit dem
Umlaufventil 39 in Verbindung. Der Pufferbehälter 27 ist mit einem an einem Schwimmer
3a befestigten Rückschlagventil 31 ausgerüstet, das den auftretenden Druckstößen
und Flüssigkeitsmengen entsprechend auf die Pumpe einwirkt.
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Die Schmiedepresse 28 trägt einen Preßko-Iben 32 und einen Rückzugkolben
33 von gleichen Durchmessern, die mittels der beiden Zugstangen 34 mit den oberen
und unteren Querträgern 35 und 36 starr verbunden sind. Der hohle Rückzugkolben
33 ist mit einem Füllventil 37 versehen und dient gleichzeitig als Füllbehälter
für Presse und Umlaufpumpe. Die Presse arbeitet hier also wie jede gewöhnliche Presse
mit Vorfüllung, die dadurch hervorgerufen wird, daß durch das Eigengewicht des Preßkolbens
32, der beiden Querträger 35 und 36 und der beiden _7-u_gstangen 34 die Flüssigkeit
aus dem Rückzugzylinder verdrängt wird, wobei sie gleichzeitig durch die Umlaufpumpe
hindurch vorn. Preßkölben 32 angesägen wird. Die Flüsigkeit wird durch die Umlaufpumpe
in einen Kreislauf versetzt und durch die Steuerung mit dem Handhebe129 je nach
Bedarf dem Preßzylinder oder dem Rückzugzylinder zugeführt.
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Der Antrieb der Umlaufpumpe kann beliebig, entweder durch einen Elektromotor
oder eine sonstige Kraftmaschine, erfolgen..
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Die Arbeitsweise der Umlaufpumpe in Verbindung mit _ einer Schmiedepresse
ist folgende: - = - _ Die Umlaufpumpe arbeitet mit Gewichtsbelastung. Das Wesentliche
der regelbaren Umlaufpumpe besteht darin, daß je nach dem Stand der Gewichte i i
(vgl. ausgezogene und strichpunktierte Stellung nach Abb. i) die Exzentrizität 38
ihr größtes Maß erreicht oder bis auf Null zurückgeht. Die Exzentrizitätsänderung
wird selbsttätig durch das zu bearbeitende Schmiedestück hervorgerufen. Die Umlaufpumpe
versetzt durch ihre Saug-und Druckwirkung die Flüssigkeit (ö1 oder Wasser) in einen
Kreislauf, der durch ein von Hand gesteuertes Umlaufventil 39 unterbrochen und-
wiederhergestellt werden kann. Die Steuerung besteht aus je einem für den Preß-
und Rückzugzylinder bestimmten Druckventil 4o und Auslaßventil 41 sowie dem Umlaufventil
39. Alle Ventile werden von dem Handhebel 29 aus durch eine
Nockenwelle
4.2 nach drei verschiedenen Handhebel- und dementsprechend Ventilstelhtngen I, II,
III gesteuert.
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Die auf Abb. 3 gezeichnete Stellung III zeigt die Steuerung in der
Pressenrückzub Stellung. Bei dieser Stellung ist das Druckventil do des Rückzugzylinders
für den Rückzugkolben 33 und das A.uslaßventil 41 des Preßzylinders für den Preßkolben
32 geöffnet. Die Umlaufpumpe saugt also in dieser Ventilstellung III die Flüssigkeit
aus dem Preßzylinder und drückt sie in den Rückzugzvlinder.
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Bei der Mittel- oder Ruhestellung II der Steuerung sind alle Steuerventile
der Presse geschlossen, während das Umlaufventil 39 durch die von dem Handhebel29
bewegte Nockenwelle 42 geöffnet wird. In .dieser Stellung ist die Druckflüssigkeitszufuhr
nach der Schmiedepresse ganz abgeschaltet, die Schmiedepresse steht in der Ruhestellung,
und der Flüssigkeitskreislauf zwischen Druck-und Saugleitung der Umlaufpumpe ist
durch die Öffnung des Umlaufventils 39 hergestellt.
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Bei der linken Handhebelstellung I ist das Druckflüssigkeitsv entil
:4o für den Preßzylinder und das Auslaßventil ¢1 für den Rückzugzylinder geöffnet,
während alle anderen Ventile geschlossen sind. Durch diese Ventilstellungen erhält
die Schmiedepresse nachstehende zwei selbsttätig aufeinanderfolgende Arbeitsvorgänge.
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i. Das mit den beweglichen Querträgern 35# 36, Preßkolben 32, Rückzugk.olben
33 und Rückzugstangen 3.1. starr verbundene obere Schmiedewerkzeug fällt durch die
Eigengewichte auf das Arbeitsstück. Die Umlaufpumpe wirkt hierbei infolgedessen
als Füllbehälter.
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2. ES =erfolgt nunmehr die eigentliche Schmiedearbeit, die durch die
mit der Umlaufpumpe verbundene Kraftmaschine zu leisten ist. Durch die Umlaufpumpe
wird die in dem Rückzugzylinder befindliche Flüssigkeit dem Preßzylinder unter Druck
zugeführt. Der Preßkölben 32 setzt also der zuströmenden Druckflüssigkeit durch
die von ihm verlangte Arbeit einen Druck entgegen. Dieser Druck muß von dem oder
den Kolben 17 der Umlaufpumpe überwunden werden. Da aber die Kolben 17 mit
der verstellbaren Welle 15 durch die Pleuelstangen 18 v erbunden sind, wirken bei
der Drucksteigerung im Maße des benötigten Kraftaufwandes an der Arbeitsmaschine
die Kolben 17 auf die Welle 15 und weiter auf den Führungsrahmen 8, wodurch die
Stellung der gewichtsbelasteten schwingenden Hebel beeinflußt wird. Gleichzeitig
setzt eine Verkleinerung der Exzentrizität ein, wodurch als weitere Folge die von
den Kolben der Umlaufpumpe beeinflußten Flüssigkeitsmengen abnehmen. Hierdurch ergibt
sich eine zwangläufige Einstellung der für den jeweiligen Druck der Schmiedearbeit
benötigten Exzentrizität und der hiermit in Zusammenhang stehenden, als Gewichtswaage
ausgebildeten Gewichte.
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Soll ein Arbeitsstück zwischen den Schmiedewerkzeugen festgehalten
werden, so hört die Bewegung des Preßkolbens auf, der Flüssigkeitsdruck steigt auf
das durch die strichpunktierte äußerste Stellung der Gewichtshebel (Abb. i) bedingte
Höchstmaß, die Exzentrizität wird gleich Null, und es setzt die Flüssigkeitslieferung
für die Umlaufpumpe aus. Soll die Presse in ihre Höchststellung zurückkehren, dann
wird der Handhebel 29 in Stellung III zurückgezogen; nach erfolgtem Rückzug rückt
er selbsttätig in die Mittelstellung II (Ruhestellung). Die in der Druckleitung
25 auftretenden Druckstöße werden durch den mit einem Kompressor in Verbindung stehenden
Luftpuffer und das mit Schwimmern 30 versehene Rückschlagventil 31 ausgeglichen.
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Zusammengefaßt ergibt sich folgendes: Die regelbare Umlaufpumpe wirkt
derart, daß die erforderliche Flüssigkeitsmenge und der Preßdruck in Atmosphären
ausgedrückt von der gewichtsbelasteten Anordnung jeweilig abgesogen wird. - Die
in der Kraftmaschine erzeugte Arbeitsleistung wird also durch die Umlaufpumpe nur
in solchen Mengen entnommen, wie sie zur jeweiligen Werkstückbearbeitung gerade
erforderlich sind. Somit ergibt sich bei dem Erfindungsgegenstand gegenüber den
bekannten Akkumulatoren, Treibapparatantriehen u. 4-l. eine laufende Kraftersparnis.