DE1258033B

DE1258033B - Horizontal cold chamber die casting machine

Info

Publication number: DE1258033B
Application number: DET20118A
Authority: DE
Inventors: Donald Eugene Cooper; Schuyler Alexander Herres
Original assignee: CONTIMET GES MIT Beschrankter
Current assignee: CONTIMET GES MIT Beschrankter
Priority date: 1960-07-15
Filing date: 1961-05-04
Publication date: 1968-01-04
Also published as: BE603924A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

B22dB22d

Deutsche Kl.: 31 b2-17/28 German class: 31 b2- 17/28

Nummer: 1258 033Number: 1258 033

Aktenzeichen: T 20118 VI a/31 b2File number: T 20118 VI a / 31 b2

Anmeldetag: 4. Mai 1961 Filing date: May 4, 1961

Auslegetag: 4. Januar 1968Open date: January 4, 1968

Die Erfindung betriSt eine Horizontal-Kaltkammer-Druckgießmaschine zum Herstellen von Druckgußteilen aus schwer schmelzenden Metallen.The invention relates to a horizontal cold chamber die casting machine for the production of die-cast parts from refractory metals.

Es sind Spritzgießverfahren und -vorrichtungen bekannt, um Metalle mit verhältnismäßig niedrigem Schmelzpunkt, z. B. Magnesium, Zink, Aluminium, Zinn, Blei sowie deren Legierungen, zu gießen. Schwer schmelzende Metalle, wie z. B. rostfreier Stahl und Titan, sind infolge ihres höheren Schmelzpunktes viel schwieriger zu handhaben und neigen während des Eingießens in die Druckgußmaschine sehr leicht zum Verfestigen. Die für Leichtmetalle und Legierungen mit niedrigem Schmelzpunkt geeigneten bekannten Gießvorrichtungen können für die Herstellung von Spritzgußstücken aus schwer schmelzbaren Metallen, wie es Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, nicht verwendet werden. Wegen des höheren Schmelzpunktes und der oftmals reaktiven Eigenschaften schwer schmelzbarer Metalle müssen bei Druckgießmaschinen für schwer schmelzbare Metalle besondere Vorkehrungen getroffen werden, welche bei der Herstellung von Spritzgußstücken aus niedrig schmelzenden Metallen nicht erforderlich sind. Hinzu kommt, daß es bei der Herstellung insbesondere von Titangußstücken auf eine gute Oberflächenbeschaffenheit ankommt, während es bei der Herstellung von Spritzgußstücken aus Leichtmetallen insbesondere bei deren Massenproduktion wichtiger ist, daß sie schnell und billig hergestellt werden können. Deswegen müssen die Spritzgußgesenke für niedrig schmelzende Metalle eine möglichst lange Lebensdauer aufweisen, während dies beim Schmelzen schwer schmelzender Metalle, das eine sorgfältigere und individuellere Arbeitsweise erforderlich macht, nicht so wichtig ist. Dafür ist es bei der Herstellung von Spritzgußstücken aus schwer schmelzenden Metallen von größerer Bedeutung, daß das Metall schnell geschmolzen und in die Gießvorrichtung eingebracht wird, um nachteilige Oxydationserscheinungen zu vermeiden. Aus diesem Grund soll das Gießen in bekannter Weise unter Vakuum erfolgen.Injection molding methods and devices are known to produce metals with relatively low Melting point, e.g. B. magnesium, zinc, aluminum, tin, lead and their alloys to cast. Refractory metals such as B. stainless steel and titanium, are due to their higher melting point much more difficult to handle and tend to tend very easily during pouring into the die casting machine to solidify. The known ones suitable for light metals and alloys with a low melting point Molding devices can be used for the production of injection moldings from difficult to melt Metals, as it is the subject of the present invention, are not used. Because of the higher melting point and the often reactive properties of difficult-to-melt metals special precautions are taken for die-casting machines for difficult-to-melt metals, which is not required in the manufacture of injection molded parts from low-melting metals are. In addition, in the manufacture of titanium castings in particular, a good surface finish is essential arrives, while it is more important in the manufacture of injection molded parts from light metals, especially in their mass production is that they can be made quickly and cheaply. Therefore, the injection molds for Low-melting metals have the longest possible service life, while this is the case when melting refractory metals that require a more careful and individual way of working power is not that important. For this it is used in the manufacture of injection moldings from low-melting ones Metals of greater importance that the metal is quickly melted and placed in the caster is introduced in order to avoid disadvantageous oxidation phenomena. For this reason this is supposed to Casting done in a known manner under vacuum.

Die zur Herstellung von Druckgußteilen aus schwer schmelzenden Metallen geeignete Vorrichtung weist in bekannter Weise eine Schmelzeinrichtung zum Schmelzen der zu einer Formfüllung erforderlichen Metallmenge in einem Tiegel sowie eine Einrichtung zum Entleeren der Schmelze in die Druckkammer auf, wobei der die Druckkammer bildende Zylinder und die den Formhohlraum bildende mehrteilige Form in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet und an eine gemeinsame Vakuumquelle angeschlossen sind. Die Vorrichtung zum Herstellen von Druck-Horizontal-Kaltkammer-Druckgießmaschine The device suitable for the production of die-cast parts from refractory metals has in a known manner a melting device for melting the required for a mold filling Amount of metal in a crucible and a device for emptying the melt into the pressure chamber on, the cylinder forming the pressure chamber and the multi-part cylinder forming the mold cavity Form arranged in a common housing and connected to a common vacuum source are. The device for manufacturing pressure horizontal cold chamber die casting machine

Anmelder:Applicant:

Contimet Gesellschaft mit beschränkter Haftung, Krefeld, Gladbacher Str. 564Contimet limited liability company, Krefeld, Gladbacher Str. 564

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Donald Eugene Cooper, Las Vegas, Nev.;Donald Eugene Cooper, Las Vegas, Nev .;

Schuyler Alexander Herres,Schuyler Alexander Herres,

New Providence, N. J. (V. St. A.)New Providence, N.J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

V. St. v. Amerika vom 15. Juli 1960 (43 205) - -V. St. v. America July 15, 1960 (43 205) - -

gußteilen aus schwer schmelzenden Metallen gemäß der Erfindung ist in bekannter Weise als Horizontal-Kaltkammer-Druckgießmaschine ausgebildet. Das in einem Schmelztiegel erschmolzene Metall wird dabei in eine Druckkammer geleitet, in der sie in horizontaler Richtung in eine kalte Form zur Bildung des Druckgußteils gepreßt wird.Castings from refractory metals according to the invention is known in a known manner as a horizontal cold chamber die casting machine educated. The metal, which is melted in a crucible, is fed into a pressure chamber in which it moves horizontally Direction is pressed into a cold mold to form the die-cast part.

Um die an die Herstellung von Druckgußteilen aus schwer schmelzenden Metallen gestellten Forderungen zu erfüllen, wird gemäß der Erfindung eine Horizontal-Kaltkammer-Druckgießmaschine vorgeschlagen, bei der außer der Form und dem Druckzylinder mit Druckkolben auch die gesamte Schmelzeinrichtung in dem über eine Leitung zu evakuierenden gemeinsamen Gehäuse angeordnet ist, wobei als Schmelzeinrichtung ein an sich bekannter Lichtbogenofen mit kippbarem Schmelztiegel, mit einer Abschmelzelektrode, Elektrodenhalter und Antriebsspindeln zu diesen vorgesehen ist, der jedoch außerdem noch mit einem Druckzylinder zum schnellen Anheben des Elektrodenhalters vor dem Kippen des Tiegels versehen ist und dem ein Trichter zur Druckkammer-Einfüllöffnung zugeordnet ist.To meet the demands placed on the production of die-cast parts from refractory metals to meet, a horizontal cold chamber die casting machine is proposed according to the invention, in addition to the mold and the pressure cylinder with pressure piston, the entire melting device is arranged in the common housing to be evacuated via a line, as Melting device a known arc furnace with a tiltable crucible, with a A consumable electrode, electrode holder and drive spindles are provided for these, but also still with a pressure cylinder for quick lifting of the electrode holder before tilting the Crucible is provided and a funnel is assigned to the pressure chamber filling opening.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Druckgießmaschine soll der Druckzylinder mit einer Auskleidung aus Graphit versehen sein.According to an advantageous embodiment of the die casting machine according to the invention, the pressure cylinder be provided with a lining made of graphite.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, alle Teile der Druckgießmaschine, in denen sich flüssige Schmelze aus schwer schmelzenden Metallen befindet, so zu verbinden, daß sie gemeinschaftlich eva-By the measure according to the invention, all parts of the die casting machine in which there is liquid Melt is located from low-melting metals, to be combined in such a way that they are jointly eva-

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kuiert werden können, wird erreicht, daß das Gießen von Formteilen aus schwer schmelzenden Metallen ohne irgendeine nachteilige Oxydation erfolgen kann. Dabei ist es insbesondere möglich, mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit zu gießen, wodurch eine nachteilige Verfestigung der schwer schmelzenden Metalle während des Vergießens verhindert werden kann. Durch die Auskleidung des Druckzylinders mit Graphit wird schließlich eine wirkungsvolle der 36 ausfahren läßt. Als Folge dieser Bewegung wird die Elektrode aus dem Schmelztiegel 70 herausgefahren. Bei umgekehrter Beaufschlagung des Druckzylinders 36 wird der Elektrodenhalter wieder nach unten bewegt, bis der mit ihm befestigte Kreuzkopf 40 gegen den durch die Antriebsspindeln 28 bewegten Kreuzkopf 32 stößt. Die weitere Bewegung der Elektrode 44 über den Elektrodenhalter 42 erfolgt dann weiter über den normalen Antrieb mit dercan be kuiert, it is achieved that the casting of molded parts from refractory metals can occur without any detrimental oxidation. In particular, it is possible to use proportionately high-speed pouring, thereby deleteriously solidifying the refractory Metals can be prevented during potting. Through the lining of the printing cylinder with graphite an effective one of the 36 can be extended. As a result of this movement the electrode is moved out of the crucible 70. When the reverse is applied to the Pressure cylinder 36, the electrode holder is moved back down until the crosshead attached to it 40 abuts against the crosshead 32 moved by the drive spindles 28. The further movement the electrode 44 via the electrode holder 42 then continues via the normal drive with the

Kolbenwirkung durch schnelle Bewegung des KoI- io der Abschmelzung der Elektrode 44 angepaßten GePiston effect through rapid movement of the column which is adapted to the melting of the electrode 44

bens erreicht, ohne daß eine Verfestigung des flüssigen schwer schmelzenden Metalls eintritt. Dabei ist auch sichergestellt, daß keine Verunreinigung des eingebrachten Metalls erfolgt, wie sie beispielsweise durch Berührung mit anderen Metallegierungen auftreten könnte. Durch die Graphitauskleidung des Druckzylinders wird die Einbringung des Metalls beschleunigt, weil Graphit eine hohe Schmierfähigkeit besitzt und infolge der guten Wärmeleitfähigkeit von Graphit das flüssige Metall nicht an der Auskleidung Ideben bleiben und dort erstarren kann.bens is achieved without solidification of the liquid, refractory metal. It is also ensures that there is no contamination of the introduced metal, as for example could occur through contact with other metal alloys. The graphite lining of the The introduction of the metal into the printing cylinder is accelerated because graphite has a high lubricity and due to the good thermal conductivity of graphite, the liquid metal does not adhere to the lining I can stay and freeze there.

An Hand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen, mit einer Schmelzeinrichtung zusammenarbeitenden Drackgießschwindigkeit. With reference to the drawing, in which an embodiment of the invention, with a Melting device cooperating die casting speed.

Das schnelle Herausziehen und Hineinfahren der Elektrode 44 aus dem bzw. in den Schmelztiegel 70 ist erforderlich, um nach dem Abschmelzen der für den jeweiligen Druckguß zur Ausfüllung der Druckgußform erforderlichen Menge ohne nennenswerten Wärmeverlust abgießen zu können. Nach dem Herausziehen der Abschmelzelektrode 44 aus dem Tiegel 70 wird dieser um eine horizontale Achse gekippt und das im Tiegel befindliche abgeschmolzene flüssige Material durch eine im Boden des Tiegelgehäuses 16 befindliche Öffnung 112 in den darunter befindlichen Trichter 106 gegossen. Der Auslauf des Trichters 106 mündet in die Druckkammer 113, von wo das flüssigeThe rapid withdrawal and retraction of the electrode 44 from or into the crucible 70 is necessary to fill the die for the respective die casting after melting The required amount can be poured off without any significant loss of heat. After pulling out the consumable electrode 44 from the crucible 70 is tilted about a horizontal axis and the melted liquid material located in the crucible through one in the bottom of the crucible housing 16 opening 112 located in the funnel 106 below is poured. The outlet of the funnel 106 opens into the pressure chamber 113, from where the liquid

maschine dargestellt ist, soll die Erfindung näher 25 Material durch einen hydraulisch betätigten Druckerläutert werden. kolben 120 über den Einguß 188 in den Formhohl-Die Druckgießmaschine ist zusammen mit der raum 192 gedrückt wird. Die den Formhohlraum Schmelzeinrichtung von einem gasdichten Gehäuse 192 enthaltende Gießform besteht aus zwei Form-10 umgeben, das aus einem Behälter 12, einem Ein- hälften, nämlich einer feststehenden Formhälfte 180 Spritzgehäuse 14, einem Tiegelgehäuse 16, dessen 30 und einer beweglichen Formhälfte 184. Nach erfolg-Deckel von den Seitenwandungen mittels einer Zwi- tem Abguß kann die bewegliche Formhälfte 184 mitschenlage aus isolierendem Dichtungsmaterial 17 tels einer Hydraulikvorrichtung 168 horizontal verelektrisch isoliert ist, und einem Elektrodengehäuse fahren werden, wodurch die Gießform geöffnet und 18 zusammengesetzt ist. Das Gehäuse 10 kann über das abgegossene Formteil nach unten durch die öffeine Leitung 96 mittels einer Vakuumpumpe 98 eva- 35 nung 174 im Boden des Einspritzgehäuses 14 in den kuiert und über eine Leitung 100, in der ein Ab- lösbar mit diesem verbundenen und vorzugsweise aufmachine is shown, the invention is to explain in more detail 25 material by a hydraulically operated printer will. Piston 120 over the sprue 188 into the mold cavity - The die casting machine is pressed together with the space 192. The the mold cavity Melting device of a casting mold containing a gas-tight housing 192 consists of two mold-10 surrounded, which consists of a container 12, a unit, namely a stationary mold half 180 Injection housing 14, a crucible housing 16, its 30 and a movable mold half 184. After success-cover The movable mold half 184 can be joined by means of a second casting from the side walls made of insulating sealing material 17 by means of a hydraulic device 168 horizontally electrical is insulated, and drive an electrode housing, opening the mold and 18 is composed. The housing 10 can over the cast molded part down through the opening Line 96 by means of a vacuum pump 98 evacuation 174 in the bottom of the injection housing 14 in the kuiert and via a line 100 in which a detachable connected to this and preferably on

Rollen 178 verfahrbaren Behälter 12 fallen kann. Anschließend wird die bewegliche Formhälfte 184 wieder zurückgefahren, bis die Gießform geschlossen ist,Rollers 178 movable container 12 can fall. Then the movable mold half 184 is again moved back until the mold is closed,

schlußventil vorgesehen ist, belüftet werden.check valve is provided to be ventilated.

Die Schmelzeinrichtung besteht aus einem um eine horizontale Achse kippbaren Schmelztiegel 70, inThe melting device consists of a melting crucible 70, in

dessen Hohlraum eine Abschmelzelektrode 44 ein- 40 wonach ein weiterer Abguß erfolgen kann. Wenn diethe cavity of which has a consumable electrode 44, after which a further casting can take place. If the

gefahren werden kann und durch die Erzeugung eines Lichtbogens zwischen Elektrode und Schmelztiegel in diesem abschmilzt.can be driven and by creating an arc between the electrode and the crucible melts in this.

Die Abschmelzelektrode 44 ist an einem Elektrodenhalter 42 befestigt, der durch eine in der oberen Abschlußplatte 20 des Elektrodengehäuses 18 eingesetzte Gleitdichtung 46 hindurchgeführt ist. Die Auf- und Abwärtsbewegung des mit der Elektrode 44 verbundenen Elektrodenhalters 42 erfolgt über Antriebsvorgesehene Anzahl von Formstücken fertiggestellt ist, wird der Behälter 12 von dem Einspritzgehäuse 14 gelöst und die darin befindlichen Formstücke entnommen. The consumable electrode 44 is attached to an electrode holder 42, which is through one in the upper End plate 20 of the electrode housing 18 inserted sliding seal 46 is passed. The up and downward movement of the electrode holder 42 connected to the electrode 44 takes place via drive mechanisms When the number of fittings is completed, the container 12 is removed from the injection housing 14 solved and removed the fittings located therein.

Der Druckraum 113, der sich an den Eingußtrichter 106 anschließt, besteht aus einem horizontalen Rohr 116, das mit einer Ausfütterung 117, vorzugsweise aus Graphit, versehen ist. Die Ausfütterung soll jedenfalls aus einem Material bestehen, dasThe pressure chamber 113, which adjoins the pouring funnel 106, consists of a horizontal one Tube 116, which is provided with a lining 117, preferably made of graphite. The feeding should in any case consist of a material that

spindeln 28, die mit einem geeigneten Antrieb ver- 50 mit dem geschmolzenen Material für die Druckgußsehen sind. Durch die Drehung der Antriebsspindeln stücke nicht reagiert, um einerseits keine Verunreini-28 wird ein in Führungsstangen 22 geführter Kreuzkopf 32 auf- oder abwärts bewegt, an dem ein Druckspindles 28, which with a suitable drive 50 with the molten material for die casting see are. The rotation of the drive spindle pieces does not react, on the one hand to avoid contamination a crosshead 32 guided in guide rods 22 is moved upwards or downwards, on which a pressure

zylinder 36 befestigt ist. Der Elektrodenhalter 42, der gung des Gußmaterials zu erhalten, andererseits Ablagerungen des schmelzflüssigen Materials an der Ausfütterung zu vermeiden, damit die Gleitfläche fürcylinder 36 is attached. The electrode holder 42, the supply of the casting material, on the other hand, deposits to avoid the molten material on the lining so that the sliding surface for

als Druckkolben durch den Druckzylinder 36 hin- 55 den Druckkolben 120 nicht beeinträchtigt wird.as a pressure piston, the pressure piston 120 is not adversely affected by the pressure cylinder 36.

durchgeführt ist, ist an einem weiteren, ebenfalls in Der erfindungsgemäß vorgesehene Schnellantriebis carried out is on a further, also in the fast drive provided according to the invention

den Führungsstangen 22 geführten Kreuzkopf 40,the guide rods 22 guided crosshead 40,

durch den die Antriebsspindein 28 frei hindurchgeführt sind, befestigt.through which the drive spindles 28 are freely guided.

zum raschen Herausziehen der Elektrode 44 aus dem Schmelztiegel 70 ist insbesondere wichtig für schwer schmelzende Metalle, d. h. metallische Werkstoffepulling the electrode 44 out of the crucible 70 quickly is particularly important for heavy melting metals, d. H. metallic materials

Bei der normalen Auf- oder Abwärtsbewegung des 60 mit hohem Schmelzpunkt, damit der Abguß nach Elektrodenhalters 42 und der an ihm befestigten dem Schmelzen des Gußmaterials ohne nennenswerte Elektrode 44 liegen die Kreuzköpfe 32 und 40 aufeinander und werden durch entsprechende Drehung
der Antriebsspindeln 28 auf- oder abwärts bewegt.
Soll nun die Elektrode rasch auf- oder abwärts be- 65
wegt werden, wird der Druckzylinder 36 mit Druckluft oder Druckflüssigkeit beaufschlagt, die denDuring the normal upward or downward movement of the 60 with a high melting point, so that the casting after the electrode holder 42 and the melting of the casting material attached to it without any significant electrode 44, the cross heads 32 and 40 lie on top of one another and are rotated accordingly
the drive spindles 28 moved up or down.
Should the electrode now move quickly up or down 65
are moved away, the pressure cylinder 36 is acted upon with compressed air or hydraulic fluid that the

Elektrodenhalter 42 nach oben aus dem Drückzylin-Zeirverzögerung erfolgen kann, um den zeitabhängigen Temperaturverlust des geschmolzenen Materials auf dessen Weg in den Formhohlraum 192 hinein auf ein Mindestmaß zu beschränken.Electrode holder 42 up out of the push cylinder time delay can be done to the time-dependent temperature loss of the molten material to a minimum on its way into the mold cavity 192.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Evakuierung der Druckgußvorrichtung einschließlich der Schmelzeinrichtung ist notwendig bei oxydationsempfind-The evacuation of the die-casting device including the melting device provided according to the invention is necessary if you are sensitive to oxidation

lichen Metallen und Legierungen, ζ. Β. Titan, Zirkonium oder deren Legierungen.common metals and alloys, ζ. Β. Titanium, zirconium or their alloys.

Das Gußmaterial kann, wie oben beschrieben, durch Abschmelzen von der Elektrode 44 in den Tiegel 70 erzeugt werden, es kann aber ebensogut eine sich nicht selbst verzehrende Elektrode zum Schmelzen eines in den Tiegel eingebrachten Materials verwendet werden. In jedem Fall muß der Schmelzvorgang so gesteuert werden, daß nur die für einen Abguß erforderliche Metallmenge geschmolzen wird. Dies ist wichtig, weil beim Abschmelzen einer zu großen Metallmenge diese nicht in dem Schmelztiegel 70 gehalten werden kann, weil das zu einer Verfestigung der in dem Tiegel 70 zurückbleibenden Schmelze führen und eine übermäßig große Metallmenge in der sich im Tiegel bildenden Schale erstarren würde. Wenn eine zu geringe Metallmenge geschmolzen wird, kann der Formhohlraum 192 nicht voll ausgefüllt werden, so daß sich Ausschuß ergibt. Die Dauer des Abschmelzvorgangs für einen Abguß hängt verständlicherweise von einer Reihe von Gegebenheiten ab, der Art des zu schmelzenden Materials, Größe der zu gießenden Form, zugeführten Schmelzenergie u. ä.The casting material can, as described above, be produced by melting off the electrode 44 into the crucible 70 , but a non-self-consuming electrode can just as well be used to melt a material introduced into the crucible. In any case, the melting process must be controlled so that only the amount of metal required for a casting is melted. This is important because if too large an amount of metal is melted, it cannot be kept in the crucible 70 because this would solidify the melt remaining in the crucible 70 and solidify an excessively large amount of metal in the shell being formed in the crucible. If too little metal is melted, the mold cavity 192 cannot be completely filled, resulting in rejects. Understandably, the duration of the melting process for a casting depends on a number of factors, the type of material to be melted, the size of the mold to be cast, the melt energy supplied and the like.

Claims

Patent claims:

1. Horizontal cold chamber die casting machine for the production of die-cast parts from poorly melting metals, with a melting device for melting the amount of metal required to fill a mold in a crucible, as well as a device for emptying the melt into the pressure chamber, the cylinder forming the pressure chamber and the The multi-part mold forming the mold cavity are arranged in a common housing and connected to a common vacuum source, characterized in that in addition to the mold, consisting of the mold halves (180, 184) and the pressure cylinder (116) with pressure piston (120) , the entire Melting device is arranged in the housing (10), which is to be evacuated jointly via a line (96) and consists of housing parts (12, 14, 16, 18) A consumable electrode (44), electrode holder (42) and drive spindles (28) are provided for these i st, which is also provided with a pressure cylinder (36) for quickly lifting the electrode holder before tilting the crucible, and to which a funnel (106) is assigned to the pressure chamber filling opening.

2. Die casting machine according to claim 1, characterized in that the pressure cylinder (116) is provided with a lining (117) made of graphite.

Considered publications:
Austrian Patent No. 160 460;
U.S. Patent No. 2,195,360;
"Foundry Technology", 1960, pp. 124/125;
"Neue Hütte", 1959, p. 374;
"Zeitschrift für Metallkunde", 1956, p. 151/152.

1 sheet of drawings