CH642288A5

CH642288A5 - Verfahren und einrichtung zum verdichten von formstoff, insbesondere fuer giessformen.

Info

Publication number: CH642288A5
Application number: CH129580A
Authority: CH
Inventors: Max Wernli
Original assignee: Fischer Ag Georg
Priority date: 1980-02-18
Filing date: 1980-02-18
Publication date: 1984-04-13
Also published as: FR2475953A1; PL229742A1; DE3105350A1; JPS56134046A; DK69381A; IT8167221A0; DE3105350C2; GB2069384B; GB2069384A; IT1143509B; JPS646855B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des 1. Anspruches. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es sind bereits einschlägige Vorrichtungen bekannt, die nach dem Impulsverfahren arbeiten. So zeigt die DE-PS 1 097 622 eine Einrichtung zum Verdichten von Giessereiformsand durch Druckluft. In einer Bodenplatte einer Druckluftglocke befinden sich Öffnungen, die mit Ventilen versehen sind, die mittels eines Hebels ruckartig geöffnet werden können, so dass ein Druckstoss auf den Sand im darunter befindlichen Füllrahmen einwirkt und damit den Sand verdichtet. Nachteilig sind hierbei einerseits die Druckverluste beim Durchtritt der Luft durch die Bodenplatte und anderseits treten durch die nachfolgende Wirbelung zusätzliche Strömungsverluste auf. Zudem pflanzt sich die Druckwelle auch in Richtung gegen die Seitenwände des Füllrahmens fort, was ein weiterer Energieverlust ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, denen zufolge die Energieverluste auf ein Minimum reduziert werden und eine wirksame Druckbeaufschlagung zielgenau ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des 1. und des 3. Anspruches. Vorteilhafte Weiterbildungen gehen aus den sonstigen Ansprüchen hervor.

Dadurch, dass dem Gas bis zu Überschallgeschwindigkeit erteilt werden kann, wobei der Strömungsdruck entsprechend gross wird, vergrössert sich je nach Auftreffgeschwindigkeit des Gases auf die Formstoffoberfläche auch die Verdichtungskraft. Wie gross die tatsächliche Geschwindigkeit der Gase beim Auftreffen auf den Formstoff ist, hängt vom Anfangsdruck und vom Gegendruck (im Normalfall atmosphärischer Druck) ab. Mit einer Lavaldüse sind Wirkungsgrade bis zu 98% erreichbar, wobei als Wirkungsgrad das reziproke Verhältnis der im Gasraum kurz vor der Entspannung enthaltenen Energie zu der in den Verdichtungsraum transferierten Energie zu verstehen ist, so dass ein praktisch verlustfreies Expandieren ermöglicht wird. Ein Wirkungsgrad von 98% ist natürlich nur dann erreichbar, wenn der Gasraum ohne Einschnürung in die Lavaldüse mündet. Da die Druckwelle der Gase rechtwinklig auf die Formstoffoberfläche gerichtet ist, wird die kinetische Energie des Gases nur durch den Sand und nicht durch die Seitenwände aufgenommen. Durch die Expansion ohne nennenswerte Reibungs- und Strömungsverluste kann der Anfangsdruck in der Druckgaskammer gesenkt werden, was sich kostengünstig auswirkt. Ausserdem kann die Druckgaskammer auf einen niedrigeren Druck ausgelegt werden.

Die Erfindung wird nunmehr anhand einiger in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei auch weitere Vorteile ersichtlich werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Verdichten von Giesserei-Formstoff im Längsschnitt,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Druckgaskammer gemäss Linie I-I in Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Füllrahmen gemäss Linie II-II in Fig. 1 und

Fig. 4 einen Teilschnitt einer anderen Ausführung einer Düsenplatte.

Fig. 1 zeigt einen Formkasten 2 und einen Füllrahmen 3, die zusammen mit einer Modellplatte 4 samt Modell 5 mittels eines Schubkolbenantriebes 9 gegen eine Bodenplatte 10 anhebbar und auf Rollenpaare 13,14,15 in getrennter Folge absenkbar sind. Die Bodenplatte 10, die einstückig ausgeführt ist und eine Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen 19 in Form von Lavaldüsen aufweist, ist Teil einer Druckluftkammer 20. Die Druckluftkammer 20 steht über eine abschliess-bare Zufuhrleitung 21 mit einer Druckluftquelle 25 in Verbindung. Die Öffnungen 19 sind mittels Ventilen 26 ab-schliessbar, wobei alle Ventilstössel 27 mit einer Ventilbetätigungsplatte 28 verbunden sind. Vorzugsweise sind die Ventilstössel 27 mittels Muttern 29 einzeln höheneinstellbar, was

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ein gleichzeitiges Betätigen aller Ventilstössel 27 gewährleistet.

Bei geschlossenen Ventilen 26 wird aus dem Druckluftbehälter 25 Druckluft in die Kammer 20 eingelassen, wonach das Absperrorgan 33 in der Leitung 21 nach dem Druckaus- 5 gleich zwischen Kammer 20 und Behälter 25 geschlossen wird. Dann wird die Ventilbetätigungsplatte 28 mittels eines Hubkolbens 34 schlagartig gehoben, so dass die Ventile 26 die Öffnungen 19 freigeben. Die Luft expandiert bzw. entspannt sich durch die Lavaldüsen, die senkrecht zum lose ge- x0 schütteten Formsand im Füllrahmen 3 ausgerichtet sind und wird so beschleunigt. Dabei stellt sich eine überkritische Ausströmung der Gase ein, bei welcher der Druck auch im erweiterten Querschnitt, in Durchströmrichtung nach der Kehle mit dem engsten Querschnitt der Lavaldüse, ab- i5

nimmt, was einer weiteren Beschleunigung des Gases über die im engsten Querschnitt herrschende Schallgeschwindigkeit hinaus bedeutet.

Obgleich zufriedenstellende Ergebnisse mit nur einer Durchtrittsöffnung 19 erreichbar sind, ist es vorteilhafter, 2o die Bodenplatte 10 über annähernd ihre ganze Fläche mit so nah wie möglich aneinanderliegenden Öffnungen 19 zu versehen, wie es Fig. 2 zeigt. So kann eine gleichmässige Wirkung der Gasströmung über die ganze Formstoffoberfläche erreicht werden. Die Öffnungen 19 sind auf ein Rastersystem 2s ausgerichtet, das aus rechtwinklig sich schneidenden gedachten Linien 36, 37 besteht, womit die Fläche der Platte 10 vorteilhaft genutzt ist.

Als Druckgas wird hier Druckluft verwendet. Es können jedoch auch (Wasser) Dampf oder andere Gase angewendet 30 werden. Bereits bei relativ niedrigen Drücken von etwa 8 bar in der Kammer 10 können Formen hergestellt werden, die Druckfestigkeiten von etwa 20 N/cm2 aufweisen.

Mit Vorteil wird der Formstoff bis an den oberen Rand des Füllrahmens 3 gefüllt, derart, dass durch Abstreifen eine ebene Formstoffoberfläche gebildet wird. Dadurch wird vermieden, dass die einzelnen Luftströme aus den Lavaldüsen miteinander in Kontakt kommen und sich gegenseitig beeinträchtigen können.

Zur besseren Trennung der Luftströme ist die Bodenplatte 10 mit Vorsprüngen 40 versehen, die sich etwa über den ganzen Querschnitt des Füllrahmens 3 erstrecken und eine Höhe 41 aufweisen. Diese Vorsprünge 40 ragen in den Füllrahmen 3 und damit in den Formstoff. Um jedoch zu vermeiden, dass der Formstoff durch die Vorsprünge mechanisch verdichtet wird, sind diese als scharfkantige Ränder

42 ausgebildet. Das wird dadurch erreicht, dass die Partien

43 zwischen den einzelnen Rändern 42 und auch zwischen Rändern 42 und dem Füllrahmen 3 mindestens um die Höhe 41 des Vorsprungs 40 zurückversetzt sind.

Eine andere, vorteilhafte Ausführung der Wand- oder Düsenplatte 10 ist in Fig. 4 gezeigt. Hier sind Laval-Düsen-einsätze 46 in ein gerüstähnliches Gehäuse eingesetzt. Das Gehäuse hat eine obere Abschliessplatte 47, deren freie Oberfläche bündig mit den Eintrittsenden der Lavaldüsen 46 verläuft, und eine untere, dem Füllrahmen 3 zugewandte Abschliessplatte 48, aus der die Austrittsenden der Düsen 46 um die Höhe 41 des Vorsprungs 40 hervorragen, so dass auch hier eine wirksame Trennung der Teilströme gewährleistet ist.

Die Düsenöffnungen können konisch ausgebildet sein, so dass sie aus runden Querschnitten bestehen. Möglich sind auch polygonale Querschnitte, z. B. viereckige, oder beide gemischt.

1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Verfahren zum Verdichten von Formstoff durch die Einwirkung eines unter Überdruck stehenden Gases auf den lose geschütteten Formstoff, dadurch gekennzeichnet, dass das unter Überdruck stehende Gas bei seiner Entspannung mittels einer Überschalldüse in einer Richtung auf bis zu Überschallgeschwindigkeit beschleunigt wird, welche Richtung senkrecht zur Oberfläche des zu verdichtenden Formstoffs steht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Formstoffs geebnet und das Austrittsende der Überschalldüse geringfügig in den Formstoff eingetaucht wird.

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer, mit einer Druckgasquelle (25) verbindbaren Druckgaskammer (20), deren Bodenplatte (10) mit mindestens einer verschliessbaren Gasdurchtrittsöffnung (19) versehen ist, sowie mit einem Füllrahmen (3), einem Formkasten (2) und einer Modellplatte (4), die gemeinsam an diese Bodenplatte (10) anschliessbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasdurchtrittsöffnung (19) als senkrecht zum Füllrahmenquerschnitt ausgerichtete Lavaldüse ausgebildet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenplatte (10) über annähernd ihre ganze Fläche mit nah aneinanderliegenden Gasdurchtrittsöffnun-gen (19) versehen ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (19) auf einem, vorzugsweise aus einander sich rechtwinklig schneidenden Linien (36, 37) bestehenden Rastersystem angeordnet sind.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenplatte (10) einstückig ausgebildet ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenplatte (10) Vorsprünge (40) aufweist, die über den ganzen Querschnitt verteilt in den Füllrahmen (3) ragen.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Partien (43) zwischen den Vorsprüngen (40) als scharfkantige Ränder (42) ausgebildet sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenplatte (10) ein gerüstähnliches Gehäuse ist, in welches die Lavaldüsen (46) eingesetzt sind.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse eine untere Abschlussplatte (48) aufweist, aus der die Austrittsenden der Lavaldüsen (46) um eine Höhe (41) hervorragen.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jede Gasdurchtrittsöffnung (19) runde und/oder polygonale Querschnitte aufweist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass alle die Gasdurchtrittsöffnungen (19) verschliessenden Ventile (26) mit einer Ventilbetätigungsplatte (28) verbunden sind.