DE3721646A1 - Hydraulische presse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Presse, bestehend aus einem Zylinder, einem mit dem Zylinder verbundenen Hydrauliksystem und einem durch hydraulischen Druck in dem Zylinder bewegbaren Kolben, an dessen Umfangsfläche umlaufende, an der Zylinderwandung anliegende Dichtungselemente angebracht sind, von denen mindestens eins als in der Nähe der Stirnfläche des Kolbens angeordnete Rückzugsdichtung ausgebildet ist.

Derartige Pressen sind als stehende Pressen seit Jahrzehnten auf dem Markt erhältlich. Sie werden zur Bearbeitung unterschiedlicher Materialien, wie beispielsweise Metall, Kunststoff, Holz oder Kautschuk, eingesetzt. Bei der Metallbearbeitung sind beispielsweise Ziehpressen und Pressen zum sogenannten Fließpressen bekannt. Die Pressen haben in der Regel einen Differentialkolben, mit dem der Arbeitsstößel - im folgenden kurz "Kolben" genannt - auf und ab bewegt wird. Der Druck wird bei hydraulischen Pressen im Hydrauliksystem beispielsweise durch elektrisch angetriebene Kolbenpumpen erzeugt und auf den Kolben der Maschine unmittelbar übertragen oder aber gespeichert und erst von dort zur Maschine weitergeleitet. Die dadurch zu erreichende Kraft ist vom hydraulischen Druck und der Größe der Stirnfläche des Kolbens abhängig.

Damit der Druck in ausreichender Höhe aufgebaut werden kann, ist eine ausreichende Abdichtung des Spalts zwischen dem Kolben der Presse und der Zylinderwandung erforderlich. Die Dichtungselemente müssen also relativ fest an der Zylinderwandung anliegen. Für die Dichtungselemente werden beispielsweise Kolbenringe verwendet, die eine bestimmte Leckrate haben. Bei der Bewegung des Kolbens gleiten die Dichtungselemente und die Kolbenführung an der Zylinderwand. Durch den entstehenden Verschleiß von Dichtungselementen und Zylinderwand steigt die Leckrate der Kolbenabdichtung. Weiterhin können durch im Druckmedium des Hydrauliksystems enthaltene Schmutzteile, bei welchem es sich beispielsweise um Öl handelt, auch wesentliche Beschädigungen der Zylinderwand auftreten.

Da der Spalt zwischen Kolben und Zylinder nicht vollständig abgedichtet ist (Leckrate), tritt ein Teil des Druckmediums auch in denselben ein. Dadurch können auch Schmutzteile, wie beispielsweise Metallsplitter, in den Spalt gelangen und Riefen in der Oberfläche der Zylinderwand erzeugen. Durch die Riefen in der Zylinderwand und den wegen der größeren Leckrate erhöhten Strom des Druckmediums kann die relativ weiche Rückzugsdichtung leicht zerstört werden. Der Kolben kann dann nur noch mit Schwierigkeiten in seine Ruhestellung zurück bewegt werden und er bleibt wegen Druckverlustes nicht in dieser oberen Ruhestellung stehen. Die Presse muß dann mit erheblichem materiellem und zeitlichem Aufwand repariert werden. In extremen Fällen muß eine solche Presse verschrottet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Presse anzugeben, bei der die Rückzugsdichtung wirksam geschützt und die Gefahr der Beschädigung der Zylinderwand durch im Druckmedium enthaltene Schmutzteile weitestgehend ausgeschlossen ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Presse der eingangs geschilderten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst,

• - daß die Stirnfläche des Kolbens, auf welche der hydraulische Druck einwirkt, mindestens an einer Stelle durch eine Bohrung mit der Umfangsfläche des Kolbens verbunden ist,
• - daß zwischen der Austrittsstelle der Bohrung an der Umfangsfläche des Kolbens und dessen in Höhe der Stirnfläche liegender Kante mindestens die Rückzugsdichtung als Dichtungselement angeordnet ist,
• - daß im Bereich der Stirnfläche des Kolbens ein an der Zylinderwand anliegender umlaufender Schmutzabstreifer angebracht ist und
• - daß in der Bohrung mindestens ein Rückschlagventil angeordnet ist, das nur in Arbeitsrichtung des Kolbens für das Druckmedium durchlässig ist.

Durch die im Kolben angebrachte Bohrung ist der Druckraum der Presse mit dem Spalt zwischen Kolben und Zylinderwand verbunden, so daß an beiden Stellen der gleiche Druck herrscht. Die dadurch mit einem Bypass überbrückte Rückzugsdichtung und der Schmutzabstreifer sind bei der Arbeitsbewegung des Kolbens druckentlastet. Der durch die Leckage bedingte Strom des Druckmediums wird also an der Rückzugsdichtung vorbeigeführt und kann dieselbe nicht beschädigen. Durch die Druckentlastung des Bereichs des Kolbens an seiner Stirnfläche bleibt der dort befindliche Schmutzabstreifer auf Dauer voll wirksam, so daß Schmutzteile dort festgehalten werden und keine Riefen in der Zylinderwand erzeugen können. Das in der Bohrung befindliche Rückschlagventil stellt sicher, daß der für die Rückwärtsbewegung des Kolbens in seine Ruhestellung erforderliche Druck aufgebaut werden kann und daß der Kolben in seiner oberen Ruhestellung stehen bleibt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine hydraulische Presse.

Fig. 2 einen Schnitt durch Zylinder und Kolben der Presse in vergrößerter Darstellung, wobei der Einfachheit halber nur eine Seite dieser symmetrischen Teile wiedergegeben ist.

Fig. 3 eine Einzelheit in nochmals vergrößerter Darstellung.

Die in Fig. 1 schematisch angedeutete hydraulische Presse soll beispielsweise zum Fließpressen metallischer Werkstücke eingesetzt werden. In einem Gestell 1 ist ein Zylinder 2 angebracht, in dem ein Kolben 3 bewegbar angeordnet ist. Der Kolben 3 weist ein Werkzeug 4 auf, durch welches ein auf dem Maschinentisch 5 angebrachtes Werkstück verformt werden soll. Der Kolben 3 ist hydraulisch verstellbar. Das Hydrauliksystem 6 ist durch ein Kästchen schematisch angedeutet. Das Druckmedium, bei welchem es sich beispielsweise um Öl handelt, wird dem Druckraum des Zylinders 2 über eine Leitung 7 zugeführt. Über eine Leitung 8 wird der Kolben 3 in seine Ruhestellung zurückgefahren.

Zylinder 2 und Kolben 3 gehen aus Fig. 2 in vergrößerter Darstellung hervor. Der Kolben 3 ist in Richtung des Doppelpfeiles 9 im Zylinder 2 bewegbar, von dem nur ein Teil seiner Wandung dargestellt ist. An bzw. in der Umfangsfläche des Kolbens 3 sind Dichtungselemente 10 und 11 angebracht, welche den Spalt zwischen dem Kolben 3 und der Zylinderwand abdichten. Die Dichtungselemente 10 sind beispielsweise Kolbenringe. Das Dichtungselement 11 ist eine Rückzugsdichtung, die nur beim Hochfahren des Kolbens 3 in seine Ruhestellung abdichtet. Sie besteht aus einem weichen, gummiähnlichen Material. Der obere Teil 12 des Kolbens 3 ist beispielsweise mittels Schrauben am restlichen Kolben festgelegt, damit ein das Dichtungselement 11 tragender Ring 13 montiert werden kann. In Höhe des Teils 12 bzw. der Stirnfläche 14 des Kolbens 3 ist außerdem ein an der Zylinderwandung anliegender umlaufender Schmutzabstreifer 15 angebracht.

Das vom Hydrauliksystem 6 in den Druckraum des Zylinders 2 eingebrachte Druckmedium drückt in Richtung des Pfeiles 16 auf die Stirnfläche 14 des Kolbens 3. Der Kolben 3 wird dadurch in der in Fig. 2 dargestellten Position nach unten bewegt. Eventuell im Druckmedium enthaltene Schmutzteile, insbesondere Metallsplitter, werden durch den Schmutzabstreifer 15 aufgefangen. Sie werden vom Schmutzabstreifer 15 im Druckraum gehalten und können daher nicht in den Spalt zwischen Kolben 3 und Zylinder 2 gelangen. Beschädigungen der Zylinderwand durch solche Schmutzteile sind also ausgeschlossen. Der Schmutzabstreifer 15 besteht vorzugsweise aus weichem schmiegsamem Material, so daß er stets dicht an der Zylinderwand anliegt.

Damit das Dichtungselement 11 durch das Druckmedium nicht beschädigt und der Schmutzabstreifer 15 nicht in den Spalt zwischen Kolben 3 und Zylinder 2 gepreßt wird, sind beide durch mindestens eine als Bypass wirkende Bohrung 17 überbrückt. Die Bohrung 17 beginnt an der Stirnfläche 14 des Kolbens 3 und endet an seiner Umfangsfläche. Zwischen der Austrittsstelle 18 der Bohrung 17 am Umfang des Kolbens 3 und dessen Stirnfläche 14 ist mindestens das Dichtungselement 11, also eine Rückzugsdichtung, angeordnet.

Im Kolben 3 wird mindestens eine Bohrung 17 angebracht, durch welche an der Stelle 18 der gleiche Druck wie an der Stirnfläche 14 des Kolbens 3 herrscht. Das Dichtungselement 11 und er Schmutzabstreifer 15 sind dadurch vollständig druckentlastet. In bevorzugter Ausführungsform sind drei um 120 Grad in Umfangsrichtung gegeneinander versetzte Bohrungen 17 vorgesehen.

In der Bohrung 17 ist mindestens ein Rückschlagventil 19 angebracht, welches nur in Arbeitsrichtung des Kolbens 3 durchlässig ist. Das Rückschlagventil 19 sperrt in der Gegenrichtung, wenn der Kolben 3 hydraulisch in seine Ruhestellung zurückbewegt und in dieser Stellung gehalten wird. Der Teil der Bohrung 17, in dem sich das Rückschlagventil 19 befindet, soll parallel zur Achse des Kolbens 3 verlaufen, so wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Eine zum Rückschlagventil 19 gehörende Kugel legt sich dann durch ihr Gewicht immer in Schließstellung.

Die Bohrung 17 könnte prinzipiell geradlinig (schräg) zwischen der Stirnfläche 14 und der Umfangsfläche des Kolbens 3 verlaufen. In bevorzugter Ausführungsform besteht sie jedoch aus Strecken, die alle parallel oder senkrecht zur Achsrichtung des Kolbens 3 verlaufen. Eine solche Bohrung 17 läßt sich relativ einfach mit einer Bohrmaschine herstellen, wenn entsprechende Abschnitte wieder verschlossen werden. Die Bohrung 17 besteht beispielsweise aus vier Strecken, die mäanderförmig aneinandergereiht sind. In der dargestellten Ausführungsform besteht die Bohrung 17 aus sechs Strecken. Das Rückschlagventil 19 ist in einer der parallel zur Achse des Kolbens 3 verlaufenden Strecken angeordnet.

Die Bohrung 17 kann an der Stirnfläche 14 des Kolbens 3 beispielsweise ein Sieb aufweisen, durch das der Durchtritt von Schmutzteilen verhindert werden soll. Es ist jedoch auch möglich, die Bohrung 17 durch Einsetzen eines Rohrstücks 20 über die Stirnfläche 14 des Kolbens 3 hinaus zu verlängern, so wie es aus Fig. 3 hervorgeht. Auch dann dringen keine Schmutzteile in die Bohrung 17 ein.

Claims (6)

1. Hydraulische Presse, bestehend aus einem Zylinder, einem mit dem Zylinder verbundenen Hydrauliksystem und einem durch hydraulischen Druck in dem Zylinder bewegbaren Kolben, an dessen Umfangsfläche umlaufende, an der Zylinderwandung anliegende Dichtungselemente angebracht sind, von denen mindestens eins als in der Nähe der Stirnfläche des Kolbens angeordnete Rückzugsdichtung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Stirnfläche (14) des Kolbens (3), auf welche der hydraulische Druck einwirkt, mindestens an einer Stelle durch eine Bohrung (17) mit der Umfangsfläche des Kolbens (3) verbunden ist,
• - daß zwischen der Austrittsstelle (18) der Bohrung (17) an der Umfangsfläche des Kolbens (3) und dessen in Höhe der Stirnfläche (14) liegender Kante mindestens die Rückzugsdichtung (11) als Dichtungselement angeordnet ist,
• - daß im Bereich der Stirnfläche (14) des Kolbens (3) ein an der Zylinderwandung anliegender umlaufender Schmutzabstreifer (15) angebracht ist und
• - daß in der Bohrung (17) mindestens ein Rückschlagventil (19) angeordnet ist, das nur in Arbeitsrichtung des Kolbens (3) für das Druckmedium durchlässig ist.

2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (17) an der Stirnfläche (14) des Kolbens (3) gegen das Eindringen von Schmutzteilen abgedichtet ist.

3. Presse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bohrung (17) ein über die Stirnfläche (14) des Kolbens (3) hinausragendes Rohrstück (20) angebracht ist.

4. Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der Bohrung (17), in dem das Rückschlagventil (19) angeordnet ist, parallel zur Achsrichtung des Kolbens (3) verläuft.

5. Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kolben (3) drei jeweils um 120 Grad in Umfangsrichtung versetzte Bohrungen (17) angebracht sind.

6. Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmutzabstreifer (15) aus weichem, schmiegsamem Material besteht.