Industrie-Lexikon

Hydraulische Presse

Zur Erzeugung der gr├Â├čten in der Technik notwendigen Drucke (bis 500 Atmosph├Ąren) dienen ausschlie├člich hydraulische Pressen.

Funktionsprinzip
Nach dem hydrostatischen Grundgesetz pflanzt sich ein Druck von gegebener Gr├Â├če in einer Fl├╝ssigkeit nach jeder Richtung mit gleicher St├Ąrke fort und kann folglich - wenn er gegen eine bewegliche Wand wirksam ist - durch blo├če Ver- gr├Â├čerung dieser Wand zu jeder beliebigen Gr├Â├če vervielfacht werden.

Die hydraulische Presse, die nach ihrem Erfinder Joseph Bramah auch Bramahsche Presse genannt wird, ist eine Anwendung dieses Gesetzes, um den (mittels des Kolbens einer Pumpe ausge├╝bten Druck) zu vervielfachen.

Sie besteht aus einer Saug- und Druckpumpe, welche den Druck aus├╝bt, und einem Kolben, welcher den Druck empf├Ąngt, um ihn auf den zu pressenden K├Ârper zu ├╝bertragen. Durch einen Hebel wird der Pumpenkolben gehoben, das Wasser des Beh├Ąlters dringt durch das Sieb, hebt das Ventil und gelangt so unter den Kolben.

Wenn man den Hebel niederdr├╝ckt, so geht auch der Kolben nieder, das zur├╝ckgetriebene Wasser schlie├čt das Ventil, hebt das andere Ventil und gelangt durch die R├Âhre in den Zylinder der Presse; hier dr├╝ckt es nun gegen den Kolben, den es mit der Platte hebt, und so wird der zu pressende K├Ârper zusammen- gedr├╝ckt.

Wenn der Kolben durch irgend eine Kraft niedergedr├╝ckt wird, so hat jeder Fl├Ą- chenteil der Gef├Ą├čw├Ąnde, welcher dem Querschnitt des Kolbens gleich ist, einen gleichen Druck auszuhalten. Nun kann man aber die Unterfl├Ąche des Kolbens als einen Teil der Gef├Ą├čwand betrachten; so vielmal also der Querschnitt des Kolbens gr├Â├čer ist als der Querschnitt des Kolbens, so vielmal wird auch die Kraft, mit welcher der Kolben gehoben wird, gr├Â├čer sein als die Kraft, mit welcher der kleine Kolben niedergedr├╝ckt wird.

Wenn der Querschnitt des Kolbens ein Hundertstel des Querschnitts ist, so wird eine Masse von 50 kg gehoben, wenn mit einer Masse 0,5 kg niedergedr├╝ckt wird. Wird der Hebel mit einer Masse von 50 kg niedergedr├╝ckt, so ist, wenn z. B. die Hebelarme von Kraft und Widerstand sich wie 6:1 verhalten, die Wirkung dieselbe, als ob auf den Kolben direkt Masse 300 kg wirkte. Der Kolben k├Ânnte also eine Masse von 30.000 kg gehoben.

Von der Kraft, welche am Hebel angewandt wird, geht ein Teil durch Reibungswiderstand verloren, bevor sie sich bis zum Kolben fortpflanzt; deshalb wird der Effekt stets geringer sein, als er nach der obigen Berechnung sein sollte.

Entwicklung
Eine nicht unwesentliche Verbesserung erfuhr die erste hydraulische Presse durch Anwendung einer speziellen Dichtung (Liderung) des gro├čen Kolbens, welche Henry Maudsley in London, von anderen Benjamin Hick in Bolton, zugeschrieben wird.

Dieselbe besteht aus einem umgest├╝lpten Sohllederring, welcher die Gestalt eines umgekehrten U hat und an beiden Enden zugesch├Ąrft ist. Dieser Kranz liegt in einer Vertiefung des Zylinders und wird durch das Wasser gegen den Kolben und Zylinder gepresst. Zur Erhaltung der Form des Lederringes dient ein aus zwei Teilen zusammengesetzter Metallring.

In Deutschland und Frankreich scheint die hydraulische Presse erst nach dem zweiten Pariser Frieden Beachtung gefunden zu haben. So gibt Gilbert ("Annalen der Physik", Bd. 60, 1819) an, dass zu Anfang des Jahres 1818 der Mechaniker Neubauer in der Maschinenfabrik von Nathusius in Hundisburg bei Magdeburg eine hydraulische Presse konstruiert habe, welche, durch zwei Menschen in Bewegung gesetzt, einen Druck von 150.000 kg erzeugte und namentlich zum Auspressen des R├╝bensafts, des ├ľls aus den Samen etc. genutzt wurde.

In Frankreich soll der Mechaniker Montgolfier einer der ersten gewesen sein, welcher die hydraulische Presse mit Erfolg zum ├ľlpressen benutzt hat, und eine solche Presse befand sich aus der Pariser Industrieausstellung von 1819.

Anwendung
Seitdem Joseph Bramah in London die von ihm (1795) erfundene Presse als Packpresse f├╝r Heu, Flachs und Baumwolle, ├╝berhaupt zum Ersatz der Schraubenpressen in Manufakturen und Fabriken, sowie zum Heben von Lasten statt der Kr├Ąne, als Erzeuger gro├čen Druckes bei der Schie├čpulverfabrikation und seltsam genug als Metallhobel- und Bohrmaschine verwandte, hat sich diese Maschine ein derartiges weites Feld der Verwendung gewonnen, dass dieses heute fast un├╝bersehbar genannt werden kann.

Im allgemeinen benutzt man sie ├╝berall da, wo es sich darum handelt, auf ein verh├Ąltnism├Ą├čig gr├Â├čeres St├╝ck Weg von ca. 30-90 cm einen sehr starken Druck nachhaltig und gleichm├Ą├čig auf einen Stoff zu dessen Zusammenpressen einwirken zu lassen.

Au├čer ihrer Benutzung zur Pr├╝fung der Festigkeit von Konstruktionsmaterialien (St├Ąben, Ketten, Seilen, Steinen) hat man die hydraulische Presse bei der R├╝benzucker-, Stearinlicht-, ├ľl- und Gummifabrikation mit entschiedenem Erfolg angewandt, ebenso zum Pressen von R├Âhren aus Blei und Zinn, ferner beim Heben gro├čer Lasten (als Aufzug), zur Bewegung des Steuers gro├čer Schiffe etc.; auch dient sie zum Auf- und Abziehen der Eisenbahnwagenr├Ąder auf und von den Achsen und zum Pressen der Klauen bei der Vorbereitung f├╝r die Knopf- fabrikation.

Sehr wichtig sind diese Maschinen auch als Appreturmaschinen f├╝r verschiedene Gewebe, und endlich dienen sie gegenw├Ąrtig noch mehr denn fr├╝her als Packpressen, um Stoffe, die einen gro├čen Raum einnehmen und schwer zu transportieren w├Ąren (z. B. Heu), in einen kleinen Raum zusammenzudr├Ąngen.

Durch die Anwendung des Prinzips der hydraulischen Presse in und ohne Verbindung mit dem 1843 von Armstrong erfundenen Akkumulator ist eine ganz neue Kategorie von Werkzeugen und Werkzeugmaschinen (hydraulische Werkzeuge) entstanden.

Haswell benutzte die hydraulische Presse zuerst beim Schmieden der Metalle und er├Âffnete damit ein weites Feld neuer Arbeitsoperationen (z. B. ausgedehntere Verwendung von Hohlformen oder Matrizen zum Schmieden).

Die Hauptschwierigkeit, welche hierbei zu ├╝berwinden war, lag in der langsamen Bewegung des Presskolbens, w├Ąhrend welcher sich jedes Arbeitsst├╝ck so weit abk├╝hlen musste, dass der dann erfolgende Druck nur eine h├Âchst ungen├╝gende Wirkung haben konnte.

Haswells Maschine, welche von diesem ├ťbelstand frei ist, gew├Ąhrt anderen Schmiedeapparaten gegen├╝ber den Vorteil, dass man den Druck beliebig regulieren kann, der nun gleichm├Ą├čig auch auf die innern Teile des Eisens wirkt, allm├Ąhlich gesteigert wird und die vollst├Ąndige Ausf├╝llung der Formen ohne Ersch├╝tterungen herbeif├╝hrt.

An Tangyes Schere ist der Zylinder, das feste und das mit dem Kolben zugleich bewegliche Scherenblatt ist die Druckpumpe, der Hebel zur Kolbenbewegung und das Gef├Ą├č, woraus die Druckpumpe die Druckfl├╝ssigkeit (Wasser, Glycerin etc.) saugt. Eiserne St├Ąbe von 75 mm Seitenl├Ąnge im Quadrat sollen sich, wenn am Hebel h ein Mann arbeitet, in ca. 2┬╝ Minuten durchschneiden lassen. Man benutzt diese Scheren ├╝berall da mit Erfolg, wo nur wenige Arbeiter zur Disposition stehen.

├ähnlich ist die Lochmaschine konstruiert, indem der Dr├╝cker oder Lochstempel am beweglichen Kolben der Presse befestigt ist. Mit einer derartigen Maschine ist ein Mann im Stande, in ca. ┬Ż Minute ein Loch von 25 mm Durchmesser in einer 21,5 mm dicken Eisenplatte auszupressen. Auch hydraulische Nietmaschinen und Winden werden nach diesem System gebaut und zeichnen sich, wie die Lochmaschinen, durch gro├če Leistungsf├Ąhigkeit bei gen├╝gender Leichtigkeit und Transportierbarkeit aus. Dabei ist freilich nicht zu verschweigen, dass die Maschinen (der Natur der Wasserwirkung nach) sehr langsam arbeiten.

Neue Konstruktionen der hydraulischen Presse (appareils sterhydrauliques) sind die von Desgoffe und Ollivier. Bei diesen wird die Druckpumpe ersetzt

entweder durch einen mehr oder weniger d├╝nnen Kolben, dem man durch eine Schraube eine gleichzeitig fortschreitende und drehende Bewegung erteilen kann, so dass er durch sein Eindringen in den Raum des Presszylinders die Druckfortpflanzungsfl├╝ssigkeit verdr├Ąngt und zur Bewegung des Presskolbens und der Pressplatte zwingt,

oder durch einen Apparat, welcher Darmsaite von einer au├čerhalb des Zylinders befindlichen Rolle ab- und auf eine im Zylinder angebrachte Rolle aufwickelt.

Letztere wird hierbei von au├čen durch eine Kurbel gedreht. Die in den Zylinder tretende Darmsaite verdr├Ąngt wieder Fl├╝ssigkeit und zwingt den Presskolben, eine der Dicke der Darmsaite entsprechende mehr oder weniger langsame Bewegung anzunehmen

Quelle: Wikipedia

 

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