DE10036463A1 - Feste Pressscheibe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pressscheibe und ein Verfahren zum Pressen von Materialien. DOLLAR A Die Pressscheibe besteht aus mindestens einem Teil und übt mit ihrer Pressfläche (16) eine Kraft auf das zu pressende Material aus. Erfindungsgemäß weist die Pressscheibe in Bezug auf ihre horizontale Rotationsachse einen im Wesentlichen radialsymmetrischen Spalt (3A) auf, welcher sich von innen nach außen im Wesentlichen konisch aufweitet. Dadurch entsteht beim Pressen in einem Füllstück der Pressscheibe eine elastische Biegespannung. Durch die Biegespannung wird der Verschleiß des Materials, aus dem die Pressscheibe besteht, verringert.

Description

Die Erfindung betrifft eine aus mindestens einem Teil bestehende feste Pressscheibe mit einer Pressfläche, die eine Kraft auf ein zu pressendes Material ausübt, eine Pressvorrichtung sowie ein Pressverfahren.

Nach dem Stand der Technik sind Pressen bekannt, welche mittels fester Pressscheiben betrieben werden, die den Druck auf das zu verpressende Material übertragen. Die Pressscheiben bestehen in einigen Ausführungsformen aus einem Füllstück und einem Dichtring. Die Pressscheiben sind in der Regel rotationssymmetrisch und befinden sich während des Pressvorganges in einem Aufnehmer, der sie ummantelt. In der Regal besteht die Pressscheibe aus einem Metall, wie Warmarbeitsstahl.

Beim Pressen ist die Pressscheibe einer starken Druck­ belastung und einer Durchmesservergrößerung ausgesetzt, die eine Beanspruchung des Materials mit sich führt. Diese Beanspruchung führt zu einem Verschleiß des Pressscheibenmaterials. Weiterhin ergibt sich bei den Pressvorrichtungen nach dem Stand der Technik die Pro­ blematik, dass zu Beginn des Pressvorgangs im Aufnehmer enthaltene Luft oftmals nicht vollständig entweichen kann und das zu verpressende Material beeinträchtigt.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Pressscheibe zu gestalten, welche einen möglichst geringen Verschleiß aufweist sowie ein Pressverfahren zur Verfügung zu stellen, das eine besonders saubere Pressung ermög­ licht.

Ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 wird die Auf­ gabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine aus min­ destens zwei Teilen bestehende Pressscheibe eingesetzt wird, die mit einer Pressfläche eine Kraft auf ein zu pressendes Material ausübt, wobei die Pressscheibe min­ destens in ihrem Randbereich in Bezug auf ihre horizon­ tale Rotationsachse einen im Wesentlichen radialsymme­ trischen Spalt besitzt, welcher sich vorzugsweise von innen nach außen im Wesentlichen konisch aufweitet.

Mit der erfindungsgemäßen Pressscheibe wird nunmehr ei­ ne längere Lebensdauer erzielt, die einen geringeren Verschleiß aufweist und die Durchmesservergrößerung und die anschließende Entlastung dauerhaft sicherstellt. Weiterhin wird der Einschluss von Luft in dem Pressvo­ lumen verhindert, wodurch die Pressqualität verbessert wird.

Vorzugsweise unterliegt das Füllstück einer Biegespan­ nung. Durch diese Biegespannung wird ein Druck auf den Konus des Dichtrings ausgeübt. Hierdurch weitet sich der Dichtring auf.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung beispielhaft in schematischer Form.

Es zeigt:

Fig. 1: Eine erfindungsgemäße feste Pressscheibe.

Die in Fig. 1 dargestellte Pressscheibe besteht aus einem Pressscheibenkern 5, auf dem mittels eines Zen­ trierbolzens 4 als Befestigungsmittel ein vorzugsweise in einem zentralen Bereich konisch nach außen geformtes Füllstück 3 in eine im Pressscheibenkern 5 eingelagerte Mutter 6 eingeschraubt ist. Das Füllstück 3 weist eine Pressfläche 16 auf. Das Füllstück 3 liegt bei Betrieb der Pressscheibe im Zentrum am Pressscheibenkern 5 an. Die Mutter 6 wird durch einen Sicherungsstift 7 arre­ tiert. Der Pressscheibenkern 5 und das Füllstück 3 sind von einem Dichtring 1 ummantelt. Auf den Dichtring 1 ist ein Zwischenring 2 aufgesetzt, welcher den Press­ scheibenkern 5 umgibt. Auf den Zwischenring 2 ist eine weitere Stützscheibe 9 hinterlegt. Parallel zur in der Mitte durch die durchbrochene Linie angedeuteten Rota­ tionsachse verlaufen in einem Winkel von 90° vier Boh­ rungen 14 durch die Stützscheibe 9 und setzen sich im Pressscheibenkern 5 fort. Die Bohrungen 14 weiten sich im vorderen Bereich der Stützscheibe 9 und im hinteren Bereich des Pressscheibenkerns 5 auf und nehmen jeweils einen Zentrierstift 8 auf. In die Bohrungen 14 münden in der Stützscheibe 9 die Bohrungen 13 für Schlüssel zum Auf- und Abschrauben der Pressscheibe. Ein Zugan­ ker, beziehungsweise Verbindungsbolzen 12, durchtritt entlang der Rotationsachse die Stützscheibe 9 und den Pressscheibenkern 5. Hinter der Stützscheibe 9 ist ein Pressstempel 11 hinterlegt, der ebenfalls vom Zuganker 12 durchlaufen wird. Der Pressstempel 11 und die Stützscheibe 9 nehmen in einem Hohlraum den Sicherungsstift 10 auf.

Das Füllstück ist auch an der dem Pressgut zugewandten Seite konisch oder gewölbt. Bei Beginn eines Pressvor­ gangs gelangt daher der mittlere Bereich des Füllstücks zuerst in Kontakt mit dem Pressgut.

Im Folgenden soll die erfindungsgemäße Pressscheibe beispielhaft erläutert werden.

In einer in Fig. 1 dargestellten besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Pressscheibe einen Press­ scheibenkern 5, an den das Füllstück 3 mit einem Befes­ tigungsmittel angebracht ist. In dieser Ausführungsform ist das Füllstück 3 mit einem Zentrierbolzen 4 in die Mutter 6 derart eingeschraubt, dass das Füllstück 3 entlang der Rotationsachse der Pressscheibe mittig fi­ xiert wird. Das hat zur Folge, dass die das Füllstück 3 haltende Kraft entlang der Rotationsachse am stärksten wirkt. Das Füllstück 3 liegt dann unter dem konischen Bereich des Zentrierbolzens 4 auf dem Pressscheibenkern 5 auf. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist nun die dem Pressscheibenkern 5 zugewandte Seite des Füll­ stückes 3 nach außen konisch verjüngt (ebenso kann der Pressscheibenkern konisch verjüngt sein), so dass sich zwischen dem Pressscheibenkern 5 und dem Füllstück 3 ein Spalt 3A ausbildet. Dieser Spalt kann einen Winkel von vorzugsweise 0,1° bis 3° einschließen. Vorteilhaf­ terweise beträgt der Winkel 0,3° bis 1°, in einer be­ sonders bevorzugten Ausführungsform wird ein Winkel von etwa 0,5° gewählt. Durch den erfindungsgemäßen Spalt 3A wird ein Biegemoment in dem Füllstück 3 ermöglicht, welches zu einer größeren Verschleißbeständigkeit des Füllstückes 3 und damit der Pressscheibe führt. Weiter­ hin wird auf das in der Fig. 1 nicht dargestellte zu pressende Material beim Aufstauchen der Druck mittig weitergeleitet, bevor die Pressscheibe sich aufweitet, was zu einer besseren, insbesondere gleichmäßigeren, Entlüftung führt. Um die vorteilhafte Wirkung zu erzie­ len, muß der Spalt 3A nicht streng konisch verlaufen. Es ist auch denkbar, dass sich entlang des Spaltes 3A Abweichungen von der rein konischen Form ergeben. Eben­ falls ist es denkbar, den Spalt 3A so auszugestalten, dass er im Wesentlichen parallel zu der unteren Fläche des Presskerns 5 verläuft und mehr oder weniger tief bis zur Rotationsachse des Pressscheibenkerns 5 vor­ stößt. Der Spalt 3A befindet sich mindestens im Randbe­ reich der Pressscheibe und kann bis in das Zentrum her­ einragen. Der zwischen dem Pressscheibenkern 5 und dem Füllstück 3 verbleibende Abstand kann vorzugsweise etwa 10 mm bis 100 mm betragen. Der vordere Bereich des Pressscheibenkerns 5 sowie das Füllstück 3 sind mit dem Dichtring 1 umgeben. Der Dichtring 1 ist mit seinem In­ nendurchmesser so ausgelegt, dass er mit der Kegelflä­ che 15 des Füllstückes 3 entweder einen minimalen Kon­ takt hat oder mit der Kegelfläche einen Spalt ausbil­ det, solange die Pressscheibe keinen Druck auf das zu pressende Material ausübt und somit unbelastet ist. Da die Pressscheiben in der Regel rotationssymmetrisch sind, nimmt auch der Dichtring eine den Außenkonturen der Pressscheibe entsprechende rotationssymmetrische Form an. Durch die konische Fläche auf der dem Press­ kern zugewandten Seite des Füllstückes 3 ist bei Einleitung des Stauchvorganges der Dichtring 1 weitestge­ hend unbelastet. Der entstehende Druck wird auf den Pressscheibenkern 5 weitergeleitet. Dies bewirkt, dass die sich noch im Aufnehmer befindliche Luft entweichen kann, da der Dichtring 1 nicht bei Beginn der Pressung nach außen gedrückt wird. Nach vollständiger Druckbela­ stung des Füllstückes 3 wird dieses unter Biegebean­ spruchung in den Dichtring 1 gepresst. Der Dichtring 1 spreizt so zum genau definierten Zeitpunkt, wenn die Luft entwichen ist und dichtet ab. Das Entweichen der Luft führt auch dazu, dass die Pressung nicht durch Lufteinschlüsse gestört wird, und sich Fehlstellen in dem ausgepressten Material befinden. Nach Beendigung des Pressvorgangs nimmt das Füllstück 3 seine Ausgangs­ form ein und der Dichtring 1 ist entlastet. Bei der Rückzugsbewegung des Pressstempels 11 wird die Zugkraft vom Pressscheibenkern 5 auf den Dichtring 1 geleitet. Hierdurch wird verhindert, dass im Bereich des ur­ sprünglichen Spaltes 15 die Kegelflächen des Dichtrin­ ges 1 und des Füllstückes 3 sich in Kontakt befinden. Auf diese Weise ist eine reibungsfreie Rückzugsbewegung möglich. Hierdurch wird die Lebensdauer der Pressschei­ be erhöht.

Je nach Pressscheibengröße und Kosten können der Zen­ trierbolzen 4 und das Füllstück 3 sowie der Zwischen­ ring 2 und der Dichtring 1 auch einteilig hergestellt sein. Es ist auch möglich, den Zentrierbolzen 4, das Füllstück 3 und den Pressscheibenkern 5 einteilig her­ zustellen.

Entscheidend für die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Pressscheibe ist, dass eine Biegespannung erzeugt wird, welche einen Verschleiß der Pressscheibe, insbe­ sondere der Kegelflächen 15, stark vermindert und die Pressscheiben zum gewünschten Zeitpunkt aufweitet.

Die Art der Befestigung der Pressscheibe oder des Füll­ stückes 3 an dem Pressscheibenkern 5 ist variabel und keinesfalls auf die beschriebene Weise beschränkt. Es können beispielsweise Zuganker oder Verbindungsbolzen hierfür eingesetzt werden. Auch die Verwendung von Stützscheiben und Mitnehmerstiften ist optional und nicht notwendig.

In anderen Ausführungsformen kann der Spalt 3A, welcher für das Biegemoment verantwortlich ist, auch dadurch ausgebildet sein, dass an Stelle das Füllstück 3 der Pressscheibenkern 5 eine nach oben gerichtete konusar­ tige Ausgestaltung an der dem Füllstück 3 zugewandten Seite aufweist. Auch können sowohl das Füllstück 3 als auch der Pressscheibenkern 5 konusförmig ausgebildet sein und im Zusammenwirken einen Spalt 3A ausbilden. In einer weiteren Ausführungsform können die dem Press­ scheibenkern 5 zugewandte Seite des Füllstückes 3 und die dem Füllstück 3 zugewandte Seite des Pressscheiben­ kerns 5 im Wesentlichen passschlüssig aneinandergrenzen und ein Spalt 3A im hinteren Bereich des Pressscheiben­ kerns 5 angeordnet sein. In einer weiteren, besonders einfachen Ausführungsform ist es denkbar, dass der Pressscheibenkern 5 und das Füllstück 3 aus einem ein­ zigen Formstück bestehen, welches in seinem der Press­ fläche 16 zugewandten Ende einen Spalt 3A aufweist. Das auf das zu pressende Material den Druck ausübende Werkstück - in der bevorzugten Ausführungsform das Füllstück 3 - besteht aus einem elastischen Material. Bevorzugt ist Warmarbeitsstahl.

Der Spalt 3A befindet sich vorzugsweise an dem dem zu pressenden Material zugewandten vorderen Bereich der Pressscheibe. Bevorzugt befindet sich der Spalt 3A in einem Abstand von etwa 5% bis 40% des Außendurchmes­ sers der Pressscheibe von der Pressfläche 16.

Bezugszeichenliste

1

Dichtring

2

Zwischenring

3

Füllstück

3

A Spalt

4

Zentrierbolzen

5

Pressscheibenkern

6

Mutter

7

Sicherungsstift

8

Zentrierstift

9

Stützscheibe

10

Sicherungsstift

11

Pressstempel

12

Verbindungsbolzen

13

Bohrungen

14

Bohrungen

15

Kegelfläche

16

Pressfläche

Claims (16)

1. Aus mindestens einem Teil bestehende Pressscheibe mit einer Pressfläche (16), die eine Kraft auf ein zu pressendes Material ausübt, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen Spalt (3A) besitzt.

2. Pressscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (3A) in Bezug auf eine horizontale Rotationsachse der Pressscheibe im Wesentlichen radialsymmetrisch ist.

3. Pressscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (3A) im Wesentlichen oval ist.

4. Pressscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, dass der Spalt 3A sich von innen nach außen im Wesent­ lichen konisch aufweitet.

5. Pressscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die konische Aufweitung einen Winkel von 0,1° bis 3° annimmt.

6. Pressscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem Pressscheibenkern (5) und einem Füllstück (3) besteht, welches mit Befestigungsmitteln (4) an dem Pressscheibenkern (5) befestigt ist.

7. Pressscheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel (4) das Füllstück (5) am Durchtritt der Rotationsachse der Pressscheibe mit dem Pressscheibenkern (5) verbindet.

8. Pressscheibe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (3A) dadurch ausgebildet wird, dass sich das Füllstück (3) an der dem Pressscheiben­ kern (5) zugewandten Seite nach außen konisch ver­ jüngt.

9. Pressscheibe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Spalt (3A) dadurch ausbildet, dass sich der Pressscheibenkern (5) an der dem Füll­ stück (3) zugewandten Seite nach außen hin konisch zuläuft.

10. Pressscheibe nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der an das Füllstück (3) angrenzende Bereich des Pressscheibenkerns (5) und das Füllstück (3) von einem Dichtring (1) umgeben ist.

11. Pressscheibe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (1) und die Kegelfläche (15) des Füllkerns (3) einen Spalt ausbilden oder lediglich einen minimalen Kontakt aufweisen.

12. Pressscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen im Wesentlichen runden Querschnitt aufweist.

13. Pressscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens zwei konische Spalten aufweist.

14. Pressscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (3a) in einen weiteren Spalt (15) über­ geht, der gegenüber dem ersten Spalt (3a) geneigt ist.

15. Pressvorrichtung, dadurch gekenn­ zeichnet, dass sie eine Pressscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 14 umfasst.

16. Pressverfahren, bei dem ein zu pressendes Material mit einer Pressscheibe gepresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass während des Pressens in einem Füllstück (3) der Pressscheibe eine elastische Biegespannung erzeugt wird.