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Hydraulische Pumpe mit veränderlicher Fördermenge Es sind Spritzgußmaschinen
bekannt, bei denen sowohl die Vorrichtung zum Öffnen und Schließen der Formen wie
auch der Spritzkolben hydraulisch betätigt werden. Es ist wünschenswert, daß sich
die Formhälften während ihres Schließvorganges zuerst schnell bewegen, daß aber
die Bewegung unter hohem Druck mit einem langsamen Aneinanderlegen der Formhälften
endet; dagegen ist es beim Offnungsvorgang wünschenswert, daß sich die Formhälften
zunächst langsam unter hohem Druck bewegen, um den Kniehebelmechanismus zu lösen,
der sie geschlossen hält, und daß sie danach schnell in die geöffnete Lage gehen.
Der Spritzkolben sollte ungefähr die erste Hälfte seines Einspritzhubes schnell
zurücklegen, danach sollte aber das Einspritzen des Spritzgutes in die Form hinsichtlich
des Druckes und des Volumens geregelt werden. Beim Rückgang des Spritzkolbens ist
es erforderlich, daß er so schnell wie möglich bis zum Anschlag zurückläuft.
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Allen diesen Anforderungen, außer derjenigen, die sich auf die zweite
Hälfte des Einspritzhubes des Spritzkolbens bezieht, wird man gerecht, wenn man
eine hydraulische Pumpe mit veränderlicher Fördermenge von einer Ausführung vorsieht,
die einen federbelasteten oder anderweitig beeinflußten Kolben besitzt, der mit
der Steuerung für die Fördermenge verbunden .und dem Fördermengendruck der Pumpe
ausgesetzt ist, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die Pumpe so lange ihre
größte Fördermenge liefert, bis der Förderdruck auf einen Wert ansteigt, der ausreicht,
um den Kolben gegen den auf ihm lastenden Gegendruck zu verschieben, worauf der
Kolben die Fördermenge
der Pumpe mehr und mehr herunterregelt, falls
der Förderdruck noch weiter ansteigt.
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Um für eine Überwachung von Druck und Volumen zu sorgen, unter denen
die Spritzmasse während des zweiten Teiles des Förderhubes des Spritzkolbens eingespritzt
wird, sind verschiedene Ausführungsformen von Zusatzvorrichtungen vorgeschlagen
worden.
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Diese wenden jedoch alle ein Durchflußregulierventil an mit dem Ergebnis,
daß der Antriebsmotor für die Pumpe mit voller Belastung arbeitet, obwohl nur ein
Bruchteil der Fördermenge der Pumpe benötigt wird, um den Spritzkolben zu betätigen.
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Die Erfindung bezieht sich auf hydraulische Pumpen mit veränderlicher
Fördermenge obiger Art für die besondere, aber nicht auschließliche Verwendung bei
Spritzgußmaschinen, wobei die Pumpe einen zweiten Kolben besitzt, der mit der Steuervorrichtung
für die Fördermenge verbunden ist, ferner ein Schaltorgan, das .sich aus einer Normalstellung,
in der der beeinflußte Kolben dem Förderdruck der Pumpe ausgesetzt und der zweite
Kolben mit der Abflußleitung verbunden ist, in eine Ausweichstellung bewegen kann,
in der der beeinflußte Kolben vom Druck entlastet und der Flüssigkeitsdruck auf
den zweiten Kolben geleitet wird, und wobei die Pumpe ferner einen Anschlag besitzt,
der den zweiten Kolben in einer vorausbestimmten Lage festhält, in der die Fördermengenregulierung
auf eine vorausbestimmte Fördermenge eingestellt wird. Vorzugsweise ist der mit
dem zweiten Kolben verbundene Anschlag verstellbar, um die Fördermenge zu verändern,
die die Pumpe liefert, wenn das Schaltorgan in seiner Ausweichstellung ruht. Diese
Ausführungsform der Pumpe hat, wenn sie zur Druckerzeugung bei einer Spritzgußmaschine
benutzt wird, den Vorteil, daß die Antriebsmaschine für die Pumpe mit verminderter
Kraft arbeitet, entsprechend der verminderten Leistung, wenn die Fördermenge der
Pumpe während des zweiten Teiles des Einspritzhubes des Kolbens vermindert wird.
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Eine Ausführungsform der Pumpe gemäß der Erfindung, wie sie bei einer
Spritzgußmaschine benutzt wird, wird im folgenden im einzelnen als Ausführungsbeispiel
an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt Fig. i die Pumpe im Grundriß, Fig. 2
eine Seitenansicht, Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Pumpe, Fig. 4 in größerem
Maßstab einen Schnitt durch den Regelzylinder der Pumpe, der ein konstantes Volumen
der Förderung bestimmt, Fig. 5 die teilweise geschnittene Ansicht auf die rechte
Seite der Fig. 4, Fig. 6 den Einspritzzylinder in Verbindung mit dem Begrenzungsschalter,
Fig. 7 einen hydraulischen Schaltplan, Fig. 8 einen elektrischen Schaltplan, Fig.
g einen Schnitt durch das Schaltorgan und Fig. 1o einen Schnitt durch das mit ihm
verbundene Steuerorgan. Gleiche Teile sind in den verschiedenen Figuren mit gleichen
Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Die Pumpe io, die eine veränderliche Fördermenge hat und von einem
Elektromotor i i (Fig. 7) über eine elastische Kupplung 12 angetrieben wird, gehört
zu einer Bauart mit einer Taumelscheibe. Wie in Fig.3 dargestellt ist, wird die
Taumelscheibe 13, die drehbar in einem kippbar gelagerten Gehäuse 14 angebracht
ist, von einer Pumpenwelle 15 angetrieben. Von der Welle 15 wird auch ein Zylinderblock
16 angetrieben, der eine Reihe von Zylindern enthält, von denen nur einer bei 17
in Fig.3 dargestellt ist. In jedem Zylinder befindet sich ein Kolben 18, der mit
der Taumelscheibe durch eine Kolbenstange ig verbunden ist. Der Zylinderblock 16
arbeitet in -bekannter Weise mit einer feststehenden Ventilplatte 2o zusammen, die
zwei (nicht eingezeichnete) nierenförmige Kanäle besitzt, von denen der eine mit
der Einlaßöffnung der Pumpe und der andere mit ihrer Auslaßöffnung in Verbindung
steht. Das kippbar angebrachte Gehäuse 14 ruht auf Drehzapfen 21, 22, um die es
sich zu dem Zweck drehen kann, die Winkelstellung der Taumelscheibe und damit die
Fördermenge der Pumpe zu verändern.
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Der eine Drehzapfen 21 (Fig. i) trägt einen Arm 23, der drehbar an
der Stange 24 des Kolbens 25 gelagert ist, der in einem Zylinder 26 angeordnet ist
und von einer Feder 27 belastet wird. Der Kolben 25 ist im Normalzustand dem Förderdruck
der Pumpe ausgesetzt. Der andere Drehzapfen 22 (s. auch Fig. 2 und 4) trägt einen
Arm 28, der gegen die Stange 29 eines zweiten Kolbens 3o anliegt. Der Kolben 3o
befindet sich in einem eine konstante Fördermenge bestimmenden Zylinder 31, und
seine Kolbenstange 29 kann sich in einer Einstellhülse 32 bewegen. Ein Gewinde 33
auf der Außenseite der Hülse 32 greift in das Gewinde eines Getrieberades 34 ein,
das gegen eine axiale Verschiebung zwischen dem Zylinder 31 und einem Teil 35 festgehalten
wird und in ein Getrieberad 36 eingreift, das auf einer quer zur Kolbenstange angeordneten
Einstellwelle 37 sitzt. Die Welle 37 steht über ein nicht gezeichnetes Getriebe
mit einem Einstellknopf 38 (Fig. 2) in Verbindung, mit dem die Welle 37 gedreht
werden kann, um die Hülse 32 in Längsrichtung zu bewegen. Eine Feder 39 (Fig. 4)
greift in eine Nut 4o der Hülse 32 ein und verhindert damit, daß sich die Hülse
dreht. Das linke Ende der Hülse 32 ist als ein verstellbarer Anschlag ausgebildet
und legt sich gegen den Kolben 3o an, um seinen Hub zu begrenzen.
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Die Pumpe io, die Flüssigkeit aus einem Sammelbehälter go ansaugt,
fördert diese Flüssigkeit unter Druck über eine Speiseleitung 41 (Fig. 7), die mit
einem Druckregulierventi142 ausgerüstet ist, zu den hydraulischen Zylindern, die
die Formen einer Spritzgußmaschine öffnen und schließen und den Spritzkolben betätigen.
Diese Zylinder stehen mit der Speiseleitung 41 durch Leitungen 43 bzw. 44 in Verbindung,
die mit nicht dargestellten Ventilen versehen sind, die in bekannter Weise periodisch
betätigt werden, um zuerst -die Formen zu
schließen, dann zu bewirken,
daß der Spritzkolben das plastisch gemachte Preßpulver in die Formen spritzt, danach
den Spritzkolben zurückzuziehen und schließlich die Formen zu öffnen. Diese Teile
sind die allgemein üblichen und darum nicht im einzelnen dargestellt. Fig.6 zeigt
jedoch den hydraulischen Zylinder 45 zur Betätigung des Spritzkolbens 46. Der Kolben
46 arbeitet in einem Einspritzzylinder 47, der eine Öffnung 48 besitzt, . durch
die das Preßpulver aus einem Schütttrichter eingefüllt wird, und der periodisch
eine Füllung zusammengedrücktes Preßpulver in eine Kammer 49 preßt, in der das Preßpulver
plastisch gemacht wird und die mit der Einspritzdüse 5o der Maschine in Verbindung
steht. Der Spritzkolben 46 trägt einen Nocken 51, der einen Begrenzungsschalter
52 betätigt, dessen Zweck weiter unten erläutert wird.
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Ein Leitungsrohr 53 (Fig. i und 7) leitet die unter dem Förderdruck
der Pumpe stehende Flüssigkeit auf ein Schaltorgan 54. Dieses (s. auch Fig.9) besitzt
eine Druckeinlaßöffnung 55 und Auslaßöffnungen 56, 57, 58. Die Auslaßöffnung 56
steht über ein Leitungsrohr 59 mit dem Zylinder 26 in Verbindung, die Auslaßöffnung
57 ist über ein Leitungsrohr 6o mit dem Zylinder 31 verbunden, die Auslaßöffnung
58 dient als Druckablaßöffnung.
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Normalerweise nimmt der Schieber 61 des Schaltorgans 54 die in Fig.
9 gezeigte Lage ein, in der die Auslaßöffnung 56 und damit der Zylinder 26 dem Druck
ausgesetzt sind, während die Auslaßöffnung 57 und damit der Zylinder 31 mit der
Druckablaßöffnung verbunden sind. Der federbelastete Kolben 25 steuert damit automatisch
die Fördermenge der Pumpe. Die Taumelscheibe 13 wird zunächst durch die Feder 27
in die Stellung der größten Fördermenge gebracht, in der der Arm ' 28 den Kolben
30 in der in Fig. q. gezeigten Lage hält. Wenn der Förderdruck der Pumpe
über einen bestimmten Wert ansteigt, wird der Kolben 25 zurückgedrückt, so daß er
die Neigung der Taumel scheibe verringert und damit die Fördermenge der Pumpe herabsetzt,
wobei sich der Arm 28 von der Kolbenstange 29 abhebt.
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Ungefähr auf dem halben Wege während des Förderhubes des Spritzkolbens
46 schließt der Nocken 51 für einen Augenblick den Begrenzungsschalter 52. Dieser
schließt, falls der Leitungstrennschalter gi (Fig.8) geschlossen ist, den Stromkreis
zwischen den elektrischen Speiseleitungen 62 und 63, so daß ein einstellbarer Zeitschalter
64 und die Spulen 65 und 66 erregt werden. Die Kontakte 67 der Spule 65 schalten
sich dann ein und schließen für die Spulen 65 und 66 einen dauernden Stromkreis,
und die Kontakte 68 der Spule 6 schalten sich ein und erregen ein Solenoid 69.
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Das Solenoid 69 ist mit einem Steuerorgan 70 verbunden, dessen Einzelheiten
in Fig. io dargestellt sind. Das Steuerorgan 7o hat eine Einlaßöffnung 71, die mit
der Druckleitung 41 der Pumpe (Fig. 7) über eine Leitung 72 in Verbindung steht,
die ein Druckreduzierventil 73 besitzt. Das Steuerorgan 7o hat ebenfalls drei Auslaßöffnungen
74, 75, 76. Die Öffnung 74 dient zum Ablassen des Druckes, wogegen die Öffnung 75
über eine Leitung 77 mit einer Öffnung 78 im Schaltorgan 54 und die Öffnung 76 über
eine Leitung 79 mit einer Öffnung 8o im Schaltorgan 54 in Verbindung steht.
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Wenn das Solenoid 69 nicht erregt ist, hält eine Feder 81 den Schieber
82 des Steuerorgans 70 in der in Fig. io dargestellten Lage. Der Druck wird
dann von der Einlaßöffnung 71 des Steuerorgans zu seiner Auslaßöffnung 75 und damit
zur Öffnung 78 des Schaltorgans 54 hingeleitet. Die Öffnung 76 des Steuerorgans
und damit auch die öffnung 8o des Schaltorgans sind dann durch eine Öffnung 83 und
eine zentrische Bohrung 84 des Schiebers 84 mit dem Druckablaß verbunden. Der Schieber
61 des Schaltorgans wird deshalb in der in Fig. 9 dargestellten Lage festgehalten.
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Sobald jedoch das Solenoid 69 erregt wird, wird der Schieber 82 des
Steuerorgans aus der in Fig, io dargestellten Stellung gegen die Feder 81 nach unten
gedrückt. Die Druckeinlaßöffnung 71 des Steuerorgans wird dann mit der Öffnung 76
und damit mit der Öffnung 8o des Schaltorgans verbunden, wogegen die Öffnung 75
des Schaltorgans und folglich auch die Öffnung 78 des Steuerorgans dann über eine
Öffnung 85 des Schiebers 61 und seine zentrische Bohrung 84 mit dem Druckablaß verbunden
werden. Folglich wird der Schieber 61 des Schaltorgans aus der in Fig.9 dargestellten
Lage nach rechts hin verschoben, wobei er den Druck auf die Öffnung 57 und den Zylinder
31 leitet und die Öffnung 56 und den Zylinder 26 mit dem Druckablaß verbindet. Der
Kolben 30 (Fig. .4) bewegt sich dann so weit, bis er gegen die Hülse 32 anschlägt,
und bringt auf diese Weise die Taumelscheibe 13 in eine Lage, die durch die Lage
der Hülse 32 bestimmt wird. Wie oben beschrieben wurde, wird diese Hülse durch Drehen
der Einstellwelle 37 mit Hilfe des Einstellknopfes 38 verstellt. Der Knopf 38 betätigt
auch einen Zeiger 86 (Fig. 2), der auf Schalen 87 die tatsächliche Zeit in Sekunden
angibt, die von der zweiten Hälfte des Einspritzhubes in Anspruch genommen werden
soll, für die eine Vorschubdauer eingestellt ist, und der außerdem den Weg pro Minute
des Kolbens beim Vorschub angibt. Die Pumpe liefert danach eine konstante Fördermenge
für den übrigen Teil des Einspritzhubes und ebenso für eine darauffolgende Beharr
ungsperiode. Nach Beendigung dieser Periode öffnet der Zeitschalter 64 (Fig. 8)
die Kontakte 67, wodurch die Spulen 65, 55 abgeschaltet, die Kontakte 68 geöffnet
und das Solenoid 69 außer Tätigkeit gesetzt werden. Das Steuerorgan
70 und das Schaltorgan 54 kehren dann in die in Fig. io bzw. 7 dargestellten
Stellungen zurück, so daß der federbelastete Kolben 25 für den verbleibenden Teil
des Arbeitszyklus der Maschine die Steuerung der Taumelscheibe 13 übernimmt, bis
der Begrenzungsschalter 52 wieder auf dem Vorwärtshub des Spritzkolbens 46 während
des nächsten Arbeitszyklus der Maschine betätigt wird. Die Betätigung des Begrenzungsschalters
52 auf dem Rückhub des Spritzkolbens 46 ist für die Erregung des Solenoids 69 unwirksam,
weil
zu dieser Zeit andere, nicht gezeichnete Stromkreise geschlossen sind und eine Erregung
der Spule 66 durch das- Schließen des Begrenzungsschalters verhindern.
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Selbstverständlich kann man, wenn es gewünscht ist, die Bewegung des
Schaltorgans 5,4 in seine andere Lage so einrichten, daß es den Zylinder
31 mit einer anderen Druckquelle als der Förderleitung der Pumpe verbindet.
In bekannter Weise wird der Einspritzhub des Kolbens ¢6 durch ein Solenoid ausgelöst,
das ein Ventil steuert, welches mit der hydraulischen Vorrichtung verbunden ist,
die den Kolben steuert. Dieses Solenoid gibt dann ein Hilfsdruckregulierventil frei,
das sich, wenn es freigegeben ist, bei einem niedrigeren Förderdruck öffnet als
das ÜUberdruckventil 4.2 der Pumpe und ein Anwachsen des Förderdruckes der Pumpe
über einen bestimmten Wert während der zweiten Hälfte des Einspritzhubes und der
nachfolgenden Beharrungsperiode verhindert. Dieses Hilfsdruckregulierventil wird
vor dem Rückhub des Kolbens außer Tätigkeit gesetzt. Diese Vorrichtungen, die in
bekannter Weise arbeiten, sind nicht in der Zeichnung dargestellt.
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Es ist klar, daß man, wenn das Bedürfnis dazu vorliegt, das Schaltorgan
5¢ so einrichten kann, daß es mehrere hydraulische Pumpen steuert. In seiner normalen
Stellung würde das Organ dann den Druck auf die federbelasteten Kolben aller Pumpen
leiten, und wenn es die andere Lage einnimmt, würde es die federbelasteten Kolben
vom Druck entlasten und den Druck auf die zweiten Kolben der Pumpen schicken.