Anwendungsprinzip eines Speichers in hydraulischen Spannsystemen

Einführung

1 – Motor; 2 – Hydraulikpumpe; 3 – Ölfilter; 4 – Rückschlagventil; 5 – Überlaufventil; 6 – Druckrelais; 7 – Manometer; 8 – Druckspeicher; 9 – Wegeventil; 10 – Hydraulikzylinder

Das hydraulische Spannsystem ist in der Werkzeugmaschinenindustrie weit verbreitet. Es bietet die Vorteile einer großen Spannkraft, einer bequemen Bedienung und einer einfachen Automatisierung mit Elektrogeräten. Allerdings hält das allgemeine Klemmsystem die Pumpe und den Motor lange in Betrieb, um einen konstanten Druck im System aufrechtzuerhalten, was nicht nur wertvolle Energie verschwendet, die Systemerwärmung erhöht, sondern auch die Lebensdauer der hydraulischen Komponenten erheblich verkürzt. Als hydraulische Hilfskomponente werden Akkumulatoren mit der Verbesserung der Fertigungstechnologie immer häufiger in Hydrauliksystemen von Werkzeugmaschinen eingesetzt. Aus diesem Grund hat sich bei der hydraulischen Konstruktion der Werkzeugmaschine die Verwendung des Akkumulators für das hydraulische Spannsystem bewährt.

Wie in Abb. 1 dargestellt, wird, wenn der Spannvorgang erforderlich ist, der Motor 1 gestartet, die Hydraulikpumpe 2 beginnt zu arbeiten, ein Teil des Drucköls gelangt in den Spannzylinder 10 und der andere Teil gelangt zur Speicherung in den Druckspeicher 8 . Wenn der Druck steigt und die Obergrenze des Systemgebrauchsdrucks erreicht ist, signalisiert das Druckrelais 6, dass der Motor und die Hydraulikpumpe durch die elektrische Steuerung gestoppt werden und der Druck des Systems durch den Druckspeicher aufrechterhalten wird. Wenn das System undicht ist und der Druck auf den unteren Grenzwert des Druckrelais abfällt, sendet das Druckrelais ein Signal zum Starten des Motors und der Pumpe, um den Öldruck wieder aufzufüllen. Die Zeit vom Stopp der Hydraulikpumpe bis zum Neustart wird durch die Anzahl der Spannzylinder im System und die Leckage des Systems bestimmt. Erfahrungsgemäß kann das Intervall bei besserer Systemleckagekontrolle 2 bis 3 Stunden betragen. Dadurch wird die Laufzeit des Motors und der Pumpe erheblich verkürzt, die Wärmeentwicklung des Systems verringert und die Lebensdauer jeder Komponente erhöht.

Anwendungsgrundsätze

In einem hydraulischen Spannsystem spielt ein Druckspeicher eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung des Systemdrucks, der Speicherung von Energie und der Gewährleistung eines reibungslosen Betriebs. Hier ein Überblick über die Anwendungsprinzipien:

1. Energiespeicher

Ein Akkumulator speichert hydraulische Energie in Form einer unter Druck stehenden Flüssigkeit. Wenn die Hydraulikpumpe mehr Druck erzeugt, als das System benötigt, wird die überschüssige Flüssigkeit in den Druckspeicher geleitet. Diese gespeicherte Energie kann bei Bedarf wieder an das System abgegeben werden, beispielsweise bei Spitzenbedarf oder um den Druck bei Systemschwankungen aufrechtzuerhalten.

2. Druckstabilisierung

Druckspeicher tragen zur Stabilisierung des hydraulischen Drucks bei, indem sie Druckstöße und -schwankungen absorbieren. Dies ist entscheidend für die Aufrechterhaltung einer konstanten Spannkraft und die Vermeidung von Druckabfällen, die die Leistung und Genauigkeit des Spannsystems beeinträchtigen könnten.

3. Reduzierung der Pumpenlast

Durch die Speicherung überschüssiger hydraulischer Energie reduzieren Akkumulatoren die Frequenz und Belastung der Hydraulikpumpe. Dies führt zu einer verbesserten Systemeffizienz und Langlebigkeit, da die Pumpe nicht ständig unter hohem Druck arbeiten muss.

4. Dämpfung und Stoßdämpfung

Druckspeicher dämpfen hydraulische Stöße und reduzieren die Auswirkungen plötzlicher Druckänderungen. Dies ist besonders nützlich bei Anwendungen, bei denen Spannkräfte sanft und präzise aufgebracht werden müssen, wodurch der Verschleiß anderer Systemkomponenten reduziert wird.

5. Notstromversorgung

Im Falle eines Stromausfalls oder einer Pumpenstörung können Akkumulatoren als vorübergehende Stromquelle dienen, um den hydraulischen Druck und die Funktionalität aufrechtzuerhalten. Dadurch ist sichergestellt, dass das Spannsystem auch in unerwarteten Situationen funktionsfähig bleibt.

6. Durchflusskompensation

Druckspeicher können Schwankungen in der Durchflussmenge ausgleichen und sorgen so dafür, dass das hydraulische Spannsystem auch bei Schwankungen in der Versorgung mit Hydraulikflüssigkeit reibungslos funktioniert.

Arten von Akkumulatoren

Blasenspeicher: Verwenden Sie eine flexible Blase, um die Hydraulikflüssigkeit von einem Gas (normalerweise Stickstoff) zu trennen, das zur Energiespeicherung komprimiert wird.

Kolbenspeicher: Verwenden Sie einen Kolben, um die Hydraulikflüssigkeit vom Gas zu trennen. Dies bietet eine hohe Energiedichte und die Möglichkeit, größere Volumina zu verarbeiten.

Membranspeicher: Verwenden Sie eine Membran zur Trennung von Hydraulikflüssigkeit und Gas, geeignet für Anwendungen, die eine präzise Drucksteuerung erfordern.