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PATENTANSPRÜCHE
1. Anlage zur Herstellung von Giessformen und Formkernen aus fliessfähigen Formstoffen, enthaltend einen Mischer (5) mit Zuteilern (3, 4) für feste und flüssige Formbestandteile, mindestens einen Tauchkolben (9), mindestens eine mit einer Entleerungsöffnung (7) des Mischers (5) periodisch verbindbare, in ein oberes und ein unteres Teil (13, 15) unterteilte Presskammer (8) und einen Antrieb (18) zur Bewegung des unteren Teils (15) relativ zum oberen Teil (13), dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite des oberen Teils (13) in das untere Teil (15) hineinragende Schaufeln (14) befestigt sind und dass das untere Teil (15) am oberen Teil (13) drehbar angebracht und durch den Antrieb (18) drehbar ist.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Presskammer (8) durch einen weiteren Antrieb (23) zwischen dem Tauchkolben (9) und der Entleerungsöffnung (7) des Mischers (5) hin und her bewegbar ist.
3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tauchkolben (9) an seiner Umfangsfläche in Längsrichtung verlaufende Nuten (24) aufweist, welche als Aussparung für die in den unteren Teil (15) der Presskammer (8) hineinragenden Schaufeln (14) bemessen sind.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Dabei können die fliessfähigen Formstoffe in beheizte Kästen eingepresst werden.
Stand der Technik
Allgemein bekannt sind zur Zeit Sandstrahlgebläseanlagen zur Herstellung von Kernen, deren Aushärtung in beheizten Kästen erfolgt. Diese Anlagen bestehen aus einem mit dem Sandstrahlkopf verbundenen Aufnahmebunker und einem Tisch zum Andrücken des Kernkastens gegen den Sandstrahlkopf. Weiterhin gibt es ein System zur Vorwärmung der Ausrüstung und entsprechende Mechanismen zum Öffnen des Kernkastens und Herausnehmen des Formkernes.
Mit diesen Anlagen lassen sich kleine und der Form nach einfache Kerne mit hoher Massgenauigkeit herstellen, wobei der Zeitaufwand für deren Herstellung gering ist.
Bedeutende Schwierigkeiten entstehen jedoch bei der Herstellung von grossen, der Form nach komplizierten Kernen, welche dünne Körperteile und eine entwickelte Oberfläche besitzen. Diese Anlagen können das Füllen der Kernkästen sogar beim Vorhandensein von zusätzlichen Einblasöffnungen nicht gewährleisten. Für die Baugruppe Aufblasen und Ausrüstung bedarf es ausserdem eines komplizierten Ventilationssystems und einer ständigen Überwachung, weil infolge eines Kontaktes zwischen dem Sandstrahlkopf und der vorgewärmten Ausrüstung der hitzehärtbare Kernsand in den Pfropfen mit Sieb und den Einblaseöffnungen erstarrt.
Hierdurch wird die Konstruktion der Anlage erschwert, welche im Betrieb nicht zuverlässig genug sein wird.
Neuerdings kommen fliessfähige Formstoffe mit Erfolg zum Einsatz, die sich besonders bei der Herstellung von Giessformen und Kernen bewährt haben. So wurde z. B. eine Reihe von Patenten für eine Anlage zur Herstellung von Giessformen und Kernen aus fliessfähigen Formstoffen erteilt, darunter die FR-Patentschrift Nr. 2 197 674, K1. B22c 15/00,5/00 und die DE-Patentschrift Nr. 2 239 057, Kl. B22c 9-10. Diese Anlage besteht aus einem Mischer mit Zuteilern für flüssige und feste Formstoff-Bestandteile sowie aus Antriebsplungern mit Presskammern zum Einpressen des genannten Formstoffes in beheizte Kernkästen. Jede der Presskammern der Anlage besteht gemäss den Patentschriften aus einem oberen und einem unteren Teil und wird mit einer in der Seitenwand des Mischers ausgebildeten Auslassöffnung periodisch in Verbindung gesetzt.
Der obere zylindrische Teil der Presskammer ist feststehend gelagert und arbeitet mit dem Plunger zusammen, während der untere Teil in Form einer Düse ausgebildet und mit einem Antrieb kinematisch verbunden ist, der die Düse relativ zu dem oberen Teil der Presskammer hin und her bewegt und sie zu der Reinigungsstelle bringt, wo die Düse von den darin zusammengepressten Formstoffresten nach dem Füllen des Kernkastens gereinigt wird. Diese Reinigung ist gegebenenfalls erforderlich, damit in der Düse kein Pfropfen entsteht, der den nachfolgenden Arbeitszyklus der Anlage behindert. Um die zusammengepressten Formstoffreste aus der Düse entfernen und die Düse zu dem oberen Teil der Presskammer und die Formstoffreste in den Mischer zurückbringen zu können, ist die Anlage mit entsprechenden Mechanismen, darunter auch mit einem Elevator ausgestattet.
Diese Anlage bietet die Möglichkeit, Grosskerne mit komplizierter Form aus fliessfähigen Formstoffen in beheizten Kernkästen herzustellen.
Es ergaben sich jedoch beim Einsatz der Anlage manche Schwierigkeiten. So ist z. B. der für die Reinigung der Düse nach jedem Arbeitszyklus der Anlage erforderliche Zeitaufwand ziemlich hoch. Aus diesem Grunde kann die Leistung der Anlage als unzureichend angesehen werden.
Es gelingt auch nicht, die Düse von den Resten des darin zusammengepressten Formstoffes vollständig zu reinigen, und diese Reste gelangen schliesslich in den beheizten Kernkasten und verschlechtern dadurch die Oberflächengüte der herzustellenden Kerne. Die aus der Düse entfernten zusammengepressten Formstoffreste gehen teilweise auf dem Rückweg zu dem Mischer verloren. Dadurch entstehen unerwünschte Verluste an fliesslähigem Formstoff, die Luft in der Halle wird verunreinigt und es kommt letztenendes zu einer Verteuerung der Produktion von Giessformen und Kernen.
Das Vorhandensein von zusätzlichen Mechanismen zum Reinigen der Düse und zur Rückführung der Formstoffreste in den Mischer wirken sich ungünstig auf die Lebensdauer der Anlage aus, überdies bedarf es eines zusätzlichen Bedienungspersonals für die Instandsetzung und Überwachung dieser Mechanismen.
Eine der Schwierigkeiten ist mit der Notwendigkeit einer genauen Dosierung des fliessfähigen Formstoffes, das der Presskammer zugeführt wird, verbunden, damit der gesamte zusammengepresste Rest in der Düse (dem unteren Teil der .Presskammer) untergebracht und danach entfernt werden konnte.
Im Zuge der Weiterentwicklung des Maschinenbaues steigt der Bedarf an Gusserzeugnissen an, die eine hohe Massgenauigkeit und eine qualitativ hochwertige Oberfläche bei grossen Ausmassen und einer komplizierten Form besitzen.
Die bekannten Anlagen zur Herstellung von Giessformen und Kernen aus fliessfähigen Formstoffen werden den immer steigenden Anforderungen in bezug auf ihre Leistung, Lebensdauer, Verbesserung der Qualität der herzustellenden Erzeugnisse sowie einen sparsamen Verbrauch an fliessfähi- gen Formstoffen nicht gerecht. Es lag also nahe, die genannten Anlagen wesentlich zu vervollkommen.
Darstellung der Erfindung
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die genannten Schwierigkeiten zu beseitigen.
Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrunde gelegt, eine Anlage zur Herstellung von Giessformen und Kernen aus fliessfähigen Formstoffen mit einer konstruktiv derart ausgeführten Presskammer zu schaffen, die es ermöglicht, die Qualität der herzustellenden Erzeugnisse zu verbessern, die Leistung und die Lebensdauer sowie die Betriebszuverlässigkeit der Anlage zu erhöhen und den Verbrauch an fliessfähigem Formstoff unter Ausschluss von Formstoffverlusten zu vermindern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Durch eine solche konstruktive Ausführung der Presskammer ist die Durchmischung des gesamten zusammengepressten Restes des fliessfähigen Formstoffes direkt in der Presskammer gewährleistet. Dies ermöglicht es, auf Düsenreinigungsmechanismen und den Transport des zusammengepressten Restes in den Mischer zu verzichten, die Verluste von fliessfähigem Formstoff auszuschliessen und den unproduktiven Zeitverlust zu vermindern. Die technologischen Eigenschaften des zusammengepressten Restes werden dabei bedeutend früher wiederhergestellt und der Rest wird vollständig verbraucht, während sich die Oberfläche der Kerne als hochqualitativ erweist.
Dank der vorgeschlagenen Vervollkommnung wird die Anlage gedrängter, betriebssicherer und bedienungsfreudlicher.
Es ist zu empfehlen, jede Presskammer mit einem Antrieb für deren hin und her gehende Bewegung relativ zu den Standorten des Tauchkolbens und der Entleerungsöffnung des Mischers kinematisch zu verbinden. Dabei kann eine Mehrzahl von Tauchkolben eingesetzt werden und es können auf einer Anlage mehrere Kernkästen eingepresst werden, wodurch die Leistung der Anlage erhöht wird.
Es ist wünschenswert, längs der Seitenflächen eines jeden Tauchkolbens Nuten vorzusehen, die für die Unterbringung der sich im unteren Teil der Presskammer befindlichen Schaufeln beim Pressvorgang ausreichend gross sind.
Dies ermöglicht den Durchgang des Tauchkolbens praktisch durch die gesamte Presskammer bei der Herstellung von grossen Kernen. Es kann auch das Durchmischen von ihren Volumina nach grossen Formstoffresten in der Presskammer gewährleistet werden, die bei der Herstellung kleinerer Kerne entstehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Zur Erläuterung der Erfindung sind nachstehend konkrete Ausführungsbeispiele der Anlage unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Anlage gemäss der Erfindung, im Schnitt mit vertikaler Ebene durch die Längsachse des Mischers und bedingt einen Längsschnitt durch den Kernkasten,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 2.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
Die Anlage zur Herstellung von Giessformen und Ker nen aus fliessfähigen Formstoffen stellt eine Metallkonstruktion 1 (Fig. 1) dar, bestehend aus einem Bunker 2 für feste Formstoffbestandteile, einem unter dem Bunker 2 angeordneten Bandzuteiler 3 und einer Rohrleitung 4 für die Zuführung von flüssigen Formstoffbestandteilen zu einem mit Schiebern 6 bestückten, kontinuierlich arbeitenden Mischer 5, bei dem die Schieber 6 die Entleerungsöffnungen 7, welche den Hohlraum des Mischers 5 mit Presskammern 8 verbinden, periodisch verschliessen.
Die Anlage hat mindestens einen auch als Tauchkolben bezeichneten Antriebsplunger 9 (Fig. 2), der mit einem pneumatischen bzw. hydraulischen senkrecht bewegbaren Antrieb 10 zum Herauspressen des Formstoffes aus der Presskammer 8 in einen Kernkasten 11, der auf einem Hebetisch 12 steht, und zur Erzeugung eines Drucks auf den in diesem Kasten befindliche Formstoff versehen ist.
Jede Presskammer 8 besteht aus einem oberen Teil 13, an dessen Innenseite Schaufeln 14, die in den unteren Teil 15 der Presskammer 8 hineinragen, befestigt sind.
Der untere Teil 15 der Presskammer 8 ist am oberen Teil 13 derart befestigt, dass er nicht herunterfallen kann, seine Drehung aber relativ zu dem mit ihm koaxial liegenden oberen Teil 13 nicht behindert wird.
Die Drehung des unteren Teils 15 wird mittels einer kinematischen Verbindung bewirkt, bestehend aus einem Zahnkranz 16 (Fig. 1) und einem Zahnrad 17, welche Verbindung mit einem Antrieb 18 für die Drehbewegung zusammenarbeitet.
Zum Schliessen der Entleerungsöffnung ist im unteren Teil 15 der Presskammer 8 ein Absperrschieber 19 mit einem Antrieb 20 für dessen Verstellung vorgesehen.
Der obere Teil 13 der Presskammer lässt sich feststehend befestigen und kann periodisch mit dem Hohlraum des Mischers 5 über eine Seitenöffnung (nicht dargestellt) verbunden werden. In diesem Fall befinden sich über der Presskammer 8 der Antriebsplunger 9 (Fig. 2) und unter der Presskammer 8 der Kernkasten 11.
Zweckmässig ist ein Ausführungsbeispiel der Anlage, bei dem jede Presskammer 8 mit dem Hohlraum des Mischers 5 durch die im Bodenteil des Mischers befindliche Entleerungsöffnung 7 verbunden ist. Hierzu ist der obere Teil 13 der Presskammer 8 an einem Wagen 21 befestigt, der sich auf eine Führungsstange 22 stützt und mit einem Antrieb 23 für eine hin und her gehende Bewegung relativ zu den Standorten des Antriebsplungers 9 und der Entleerungsöffnung 7 des Mischers 5 kinematisch verbunden ist.
Bei einem der Ausführungsbeispiele der Anlage kann der Antriebsplunger 9 mit Längsnuten 24 (Fig. 3) an seinen Seitenflächen versehen werden, die den Schaufeln 14 (Fig. 2) beim Pressvorgang angepasst sein müssen. Diese Nuten 24 sind nicht über die gesamte Höhe des Plungers 9 ausgebildet, sondern über eine Höhe, die der Höhe des unteren Teils 15 der Presskammer 8 etwa gleich ist. Dadurch kann ein Ausbruch des fliessfähigen Formstoffes nach oben während des Pressvorganges vermieden werden.
Zur Verhinderung eines Formstoffausbruchs aus dem Kernkasten 11 ist dieser mit einem Schieber 25 versehen.
Die Anlage zur Herstellung von Giessformen und Kernen arbeitet wie folgt.
Aus dem Bunker 2 (Fig. 1) wird der Sand mittels des Bandzuteilers 3 kontinuierlich dem Mischer 5 zugeführt.
Gleichzeitig wird in den Mischer 5 durch die Rohrleitung 4 die flüssige Formstoffmischung zugeführt. Beim Vermischen geht der Formstoff infolge Schaumbildung in einen fliessfähigen Zustand über. Der fertige Formstoff wird im Mischer 6 gespeichert.
Die Presskammer 8 wird auf dem Wagen 21 (Fig. 2) mittels des Antriebes 23 unter die Entleerungsöffnungen 77 des Mischers 5 gefahren; jetzt wird der Schieber 6 geöffnet und die Presskammer 8 mit dem Formstoff gefüllt. Dabei verdeckt der Absperrschieber 19 (Fig. 1) die Entleerungsöffnung im unteren Teil 15 der Presskammer 8.
Nach dem Füllen der Presskammer 8 mit Formstoff verdeckt der Schieber 6 die Entleerungsöffnung 7 des Mischers 5, die Presskammer 8 wird auf dem Wagen 21 (Fig. 2) mittels des Antriebs 23 zu dem Kernkasten 11 gefahren und genau unter seiner geöffneten Beschickungsöffnung aufgestellt.
Der Hebetisch 12 drückt den Kernkasten 11 gegen die Entleerungsöffnung des unteren Teils 15 der Presskammer 8 und der Absperrschieber 19 öffnet die genannte Entleerungs öffnung. Gleichzeitig damit wird der Antrieb 10 des Plungers 9 eingeschaltet und der Formstoff wird mittels des Plungers 9 in den vorgewärmten Kernkasten 11 eingepresst.
Nach einer Haltezeit von 5 bis 20 s, während der sich auf dem Kern eine dichte Oberflächenkruste bildet, wird die Be schickungsöffnung des Kernkastens 11 durch den Schieber 25 geschlossen. Die Entleerungsöffnung im unteren Teil 15 der Presskammer 8 wird durch den Absperrschieber 19 geschlossen.
Der Plunger 9 wird mittels des Antriebes 10 angehoben, und der Kernkasten 11 wird mittels des Hebetisches 12 in die Ausgangsstellung heruntergelassen.
Gleich nach dem Schliessen des Absperrschiebers 19 wird der untere Teil 15 der Presskammer mittels des Antriebes 18 (Fig. 1) in Drehung versetzt. Da die Schaufeln 14, die im unteren Teil 15 der Presskammer 8 angeordnet sind, in dieser Zeitperiode unbeweglich bleiben findet eine Durchmischung des zusammengepressten Formstoffrestes statt.
Der Formstoff wird wieder fliessfähig. Gleichzeitig mit dem Durchmischen des Formstoffrestes wird der Wagen 21 (Fig. 2) mit der Presskammer 8 mittels des Antriebes 23 unter die Entleerungsöffnung 7 des Mischers 5 gefahren. Bei dem nachfolgenden Füllen der Presskammer 8 wird der in ihr gebliebene wiederhergestellte Formstoff mit einer frischen Formstoffportion vermischt.
Die Presskammer 8 der Anlage (die Anlage kann mehrere Presskammern haben), die mit dem Antrieb 23 für eine hin und her gehende Bewegung von einer Position in die andere versehen ist, kann mehrere ortsfest aufgestellte Kernkästen 11 bedienen.
Die Prüfungen haben ergeben, dass auf einer Anlage mit der beweglichen Presskammer 8, die den unteren sich drehenden Teil 15 und die Schaufeln 14 besitzt, eine grosse Vielfalt von Kernen hergestellt werden kann, weil dabei die Notwendigkeit in einer genauen Dosierung des Formstoffes entfällt. Der zurückgebliebene Formstoff stellt nach der Durchmischung direkt in der Presskammer 8 seine Eigenschaften vollständig wieder her und wird bei dem nachfolgenden Arbeitszyklus der Anlage verlustlos weiterverwendet.
Dabei entfallen Arbeitsgänge zum Entfernen von Formstoffresten aus der Presskammer 8, zum Rückführen des Formstoffes und zu dessen wiederholter Durchmischung im Mischer und zum Reinigen der Düse.
Eine hohe Leistung der Anlage wird dadurch erreicht, dass die Arbeitsgänge zum Rückführen der Formstoffreste in einen Zwischenbehälter oder Mischer unnötig sind, sowie dadurch, dass der Arbeitsgang zum Füllen der Presskammer 8 mit dem Formstoff und der Arbeitsgang zur Durchmischung des Formstoffrestes in der Presskammer 8 vereinigt sind.
Das Vorhandensein von zusammengesetzten Presskammern mit den sich drehenden unteren Teilen vermindert die Anzahl der Mechanismen in der Anlage, es entfällt z. B. der Mechanismus für die Rückführung der Formstoffreste, wodurch die Konstruktion der Anlage vereinfacht und die Betriebszuverlässigkeit erhöht werden.
Der nach dem vorangehenden Arbeitszyklus zurückgebliebene Formstoff (bis zu 40% des Presskammervolumens) wird zur Herstellung des nächstfolgenden Kernes verwendet, weil die Fliessfähigkeit des Formstoffes direkt in den Presskammern wiederhergestellt wird.
Die verstellbaren Presskammern gestatten die Verwendung von ortsfesten Kernkästen mit einem zuverlässigen autonomen System der Vorwärmung und Wärmeisolierung, wodurch die Anlage weniger energieaufwendig (10 bis 12% weniger als bei der bekannten Anlage) wird.
Gewerbliche Verwertbarkeit
Die Anlage zur Herstellung von Giessformen und Kernen aus fliessfähigen Formstoffen kann beim Herstellen von grossen Kernen, die eine entwickelte Oberfläche und dünne Körperteile aufweisen, zum Herstellen von Gussstücken bei der Massen- und Grossserienproduktion, z. B. zum Herstellen von Zylinderblöcken für Fahrzeugmotoren und Heizeinrichtungen eingesetzt werden.