Hydraulische Presse zum Verdichten schüttbarer Massen Die Erfindung betrifft eine hydraulische Presse zum Verdichten schüttbarer Massen, die aus einem festen und einem beweglichen Stempel sowie einer be weglichen Kokille besteht, wobei die beweglichen Teile in voneinander unabhängigen Hydrokreisen liegen.
Das Verdichten schüttbarer Massen stellt eine Ope ration dar, die in verschiedenen Industrien angewendet wird, um Formkörper mit bestimmten Stoffeigenschaf ten herzustellen. Besonders bekannt ist die Herstellung von Kokselektroden für Elektroschmelzanlagen. Einer der grössten Verbraucher ist vor allem die Aluminium industrie. In den Elektrolyseöfen werden solche Koks- elektroden als Blockanoden verwendet, die während des Betriebes einen langsamen Abbrand erleiden und nach einer bestimmten Zeit durch eine neue Block anode ersetzt werden müssen.
Von diesen Blockanoden werden bestimmte Eigen schaften verlangt. So soll die Verdichtung möglichst gleichmässig über den ganzen Querschnitt der Anode erfolgen, so dass der Abbrand gleichmässig erfolgt. Im weiteren sollen die in der schüttbaren Masse befind lichen Gase möglichst weitgehend während des Ver- dichtens austreten können, damit die Blockanoden in der nachfolgenden Wärmebehandlung nicht reissen oder beschädigt werden.
Um den an die Qualität der Anoden gestellten An forderungen zu genügen, wird bei einer bekannten Ausführung die Bewegung des beweglichen Stempels und der beweglichen Kokille derart aufeinander abge stimmt, dass die Kokille während des Verdichtens der schüttbaren Massen mit etwa der halben Geschwindig keit derjenigen des beweglichen Presstempels läuft. Der bewegliche Presstempel kann dabei sowohl von oben nach unten oder von unten nach oben bewegt werden. Entsprechend erfolgt auch die Bewegung der beweg lichen Kokille während des Verdichtens von oben nach unten bzw. von unten nach oben.
Zum Einfüllen der schüttbaren Massen in den durch einen der Presstem- pel und die Kokille gebildeten Hohlraum werden geeig nete Fördereinrichtungen verwendet. Dadurch dass man die Kokillenbewegung in Ab hängigkeit des beweglichen Presstempels vornimmt, wird zwar eine wesentliche Verbesserung in der Gleichmässigkeit der Dichte der Blockanoden erzielt. Dagegen gelingt es nicht, die in den schüttbaren Mas sen befindlichen Gase in genügendem Umfang zu ent fernen, so dass der Anteil defekter Anoden bei der nachfolgenden Wärmebehandlung verhältnismässig gross ist.
Zur weiteren Verbesserung der Qualität der Press- linge ist vorgeschlagen worden, dass schüttbare Mate rial vor Beginn der Verdichtung zu vibrieren. Zu die sem Zweck wird in einem der Stempel und gegebenen falls auch in der Kokille eine Vibriereinrichtung einge baut, die eingeschaltet wird, sobald das Material in den durch den Presstempel und die Kokille gebildeten Hohlraum geschüttet wird. Durch das Vibrieren er reicht man eine Verdichtung des Materiales, bevor das Verdichten durch den eigentlichen Presshub einsetzt. Das Volumen der eingeschütteten Massen wird dadurch erheblich geringer und damit auch die verblei benden mit Gas gefüllten Hohlräume.
Durch das Vibrieren erhält man eine wesentlich verbesserte Qualität von Elektroden, die sich in einer wesentlich kleineren Ausschussquote zeigt, als wenn eine Vibrierung vor dem Verdichten unterbleibt.
Für die Anordnung von Vibriereinrichtungen müs sen jedoch am Presstempel und insbesondere an der Kokille Änderungen vorgenommen werden. Zudem werden besondere Leitungen für die Zuführung der Energie benötigt.
Die Erfindung ermöglicht es, ohne Änderung an den Presstempeln und an der Kokille auszukommen und die Zuordnung der Bewegung der Kokille zu der Bewegung des beweglichen Stempels sowie das Ver dichten durch Vibrieren des eingeschütteten Gutes vor Beginn der Verdichtung durch Pressen dadurch zu er reichen, dass die beiden Hydrokreise für die beweg lichen Teile mit ihren Steuermitteln voneinander unab- hängige Regelkreise bilden, die die Bewegung der Kokille und des beweglichen Stempels gemäss dem zu geordneten Signal des Sollwertgebers regeln.
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargelegt.
Im linken Teil der Zeichnung ist eine hydraulische Presse schematisch dargestellt. Diese weist einen Rah men 1 auf, der z. B. durch Säulen und Joche gebildet wird. Mit 2 ist das obere Joch angedeutet, an dem der feste Presstempel 3 angeordnet ist. Diesem gegenüber liegend ist der bewegliche Stempel 4 angeordnet, der mittels dem durch Drucköl beaufschlagten Hauptkol ben 5 und den beiden Kolben 6 der Eilgangzylinder bewegt wird. Die bewegliche Kokille 7 wird durch die Hubkolben 8 und die Rückzugkolben 9 bewegt, die über den Träger 10 mit der Kokille 7 verbunden sind.
Der Hydrokreis I des beweglichen Presstempels 4 umfasst eine Verstellpumpe 11, die über ein Steuer ventil 12 den Hauptkolben 5 und direkt die beiden Eil- gangkolben 6 beaufschlagt. Zu diesem Hydrokreis ge hört auch das Füllventil 13, das bei der Eilgangbewe- gung öffnet und das Tlachsaugen des Öles in den Hauptzylinder ermöglicht.
Zum Hydrokreis II der beweglichen Kokille 7 ge hört eine Verstellpumpe 14, die die Hubkolben 8 und die Rückzugkolben 9 wahlweise beaufschlägt.
Die Verstellpumpen 11 und 14 der beiden Hydro kreise werden. durch einen Elektromotor 15 angetrie ben. Zur besseren Übersicht sind alle zusätzlichen, für die Beschreibung der Erfindung notwendigen, jedoch für den praktischen Betrieb der beiden Hydrokreise notwendigen Teile, wie Ventile, Behälter, Filter, Spei sesysteme und weitere Elemente in der Zeichnung weg gelassen.
Jeder der beiden Hydrokreise weist getrennte Steuermittel auf. Im Hydrokreis I für den beweglichen Presstempel 4 sind dies ein Weggeber 16, der die Stel lung des beweglichen Presstempels 4 abgreift und in ein entsprechendes elektrisches Signal wandelt. Das Signal gelangt über Leitung 17 und 18 über ein Relais zum Vergleichsglied 20. In diesem wird der Istwert mit dem Sollwert verglichen und eine entsprechende Ab weichung als Signal über Verstärker 21 einem elektro hydraulischen Servoventil 22 zugeführt, wo es, ver stärkt und in ein hydraulisches Signal umgewandelt, die Verstellung der Verstellpumpe 11 mit Hilfe des Servozylinders 23 so lange vornimmt, bis der Istwert mit dem Sollwert in Übereinstimmung ist.
Der Hydrokreis II der beweglichen Kokille 7 weist praktisch die gleichen Steuermittel auf. Die Lage der Kokille 7 wird durch den Weggeber 23 abgenommen und in ein proportionales Signal umgewandelt. Dieses wird über Leitungen 24 und 25 sowie über Relais 26 dem Vergleichsglied 27 zugeführt. Dort wird es mit dem Sollwert verglichen und, falls eine Abweichung vorliegt, ein Signal über Verstärker 28 dem elektrohy draulischen Servoventil 29 zugeleitet, wo es verstärkt und in ein hydraulisches Signal umgewandelt wird und mit Hilfe des Servokolbens 30 die Verstellpumpe 14 solange verstellt, bis Istwert und Sollwert übereinstim men.
Jeder Hydrokreis bildet zusammen mit seinen Steuermitteln einen vollständigen Regelkreis, in dem ein Sollwert-Istwert-Vergleich stattfindet und die Kor rektur einer etwaigen Abweichung laufend vorgenom men wird. Zur Verbesserung der Regeleigenschaften ist bei den Verstellpumpen 11 und 14 je ein weiterer Weggeber 31 bzw. 32 angeordnet, dessen Signal eben falls dem Vergleichsglied 20 bzw. 27 zugeführt wird.
Die Sollwertgeber sind mit 33 und 34 bezeichnet, wobei der Sollwertgeber das Sollwertsignal für den Regelkreis des beweglichen Presstempels erzeugt, wäh rend Sollwertgeber 34 das Sollwertsignal der Kokille erzeugt. Wie dies bereits einleitend beschrieben, ist es erwünscht, dass die Kokille dem beweglichen Presstem- pel in einer bestimmten Abhängigkeit folgt. Dement sprechend ist der Sollwertgeber 34 vom Sollwertgeber 33 abhängig, was durch die Verbindung 35 dargestellt wird.
In der praktischen Ausführung stellen natürlich die Sollwertgeber 33, 34 einen einzigen Programmge ber dar und die Abhängigkeit des Sollwertsignales der Kokille von demjenigen für den beweglichen Presstem- pel kann nach Belieben eingestellt oder auch gelöst werden.
Den Steuermitteln der beiden Hydrokreise sind weiter Schwingungsgeber 36 und 37 zugeordnet. Sie liegen parallel zur Leitung 18 bzw. 25 und werden durch das Relais 19 bzw. 26 zu- oder abgeschaltet. Die Schwingungsgeber überlagern dem von den Weggebern 16 und 23 erzeugten Istwertsignal ein Schwingungssi gnal. Gegenüber dem Sollwertsignal findet somit eine dauernd ändernde Abweichung statt, die durch die Verstellpumpen 11 und 14 korrigiert wird.
Es entsteht somit in der Kokille wie auch im beweglichen Press- stempel eine Vibrationsbewegung, die sich dem Signal des durch den Programmgeber gegebenen Sollwertes der Sollwertgeber 33 und 34- überlagert.
Die Herstellung eines Presslings verläuft wie folgt: Die Presse befindet sich in ihrer Ausgangslage, d. h. bei einer Presse mit beweglichem unterem Pres- stempel in vollständig abgesenkter Lage. Die Kokille wird soweit abgesenkt, dass sie mit dem Presstempel einen Hohlraum bildet, in den die zu verdichtende Schüttmasse eingeschüttet wird. Gleichzeitig mit dem Einschütten setzt das Vibrieren des beweglichen Pres stempels und der Kokille ein. Der Sollwert wird nun dem Programm entsprechend in der Weise verändert, dass der bewegliche Presstempel und die Kokille mit gleicher Geschwindigkeit angehoben werden, bis der feste Presstempel in die Kokille eintaucht.
Während dieser Hubbewegung sind die Schwingungsgeber 36 und 37 in Betrieb und führen eine Verdichtung des eingeschütteten Materiales herbei. Sobald ein gewisser Vorpressdruck erreicht wird, schaltet das Relais 19 bzw. 26 den Schwingungsgeber 36 bzw. 37 ab und das Verdichten durch Pressen erfolgt jetzt in der Weise, dass die Kokille gegenüber dem beweglichen Presstem- pel zurückbleibt. Am Schluss des Presshubes wird etwa die in der Zeichnung dargestellte Lage erreicht. Der Pressling 38 befindet sich in der Mitte der Kokille. Nach Beendigung des Pressens fahren Kokille und be weglicher Presstempel abwärts, bis der bewegliche Presstempel den Pressling 38 nach oben herauspressen kann.
Auch bei den weiteren Pressungen wird der Press- ling immer an der gleichen Stelle der Kokille liegen, was für den praktischen Betrieb von Vorteil ist. Im all gemeinen haben die Kokillen leicht konisch geneigte Wände, so dass bei ungleicher Lage der Presslinge diese ein ungleiches Format aufweisen würden.
Während des Presshubes steigt der Druck mit zu nehmender Verdichtung des Presslings an. Aus diesem Grund wird der Pressdruck gemessen und in. einem Druckgeber 38 in ein entsprechendes Signal umgewan- delt. Dieses wird in den Sollwertgeber eingeführt und bewirkt eine entsprechende Änderung des Sollwertes, damit die Leistung des Elektromotors 15 nicht über schritten wird. Es findet also eine Leistungsregelung statt. Wird die Leistung überschritten, so ändert sich der Sollwert in dem Sinne, dass die Verstellpumpen 11 bzw. 14 auf kleineren Hub verstellt werden.
Durch die Anordnung der Schwingungsgeber 36 bzw. 37 in das Signalteil der entsprechenden Regel kreise ist es nicht mehr erforderlich, an der Presse ent sprechende Virbriervorrichtungen anzubringen, wodurch der Einbau grosser und schwerer Elemente vermieden wird. Die Vibriereinrichtung lässt sich aber auch an bereits bestehenden Pressen nachträglich noch anbringen, ohne dass an der Presse eine Änderung vor genommen werden müsste. Lediglich die Steuermittel sind entsprechend anzupassen.