DE1452929C - Vorrichtung zum formenden Pressen oder Tiefziehen dünnwandiger Werkstucke durch stoßweise wirkenden hydraulischen Druck - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum formenden Pressen oder Tiefziehen dünnwandiger Werkstücke, insbesondere von Blechteilen, durch stoßweise wirkenden hydraulischen Druck mit einem pneumatisch hin-' und hergehend angetriebenen, in einem zylindrischen Eintrittskanal geführten Hammer, der auf eine in einer Kammer eingeschlossene Flüssigkeit mindestens einen Stoß ausübt, der das einen Teil der Wandung der Kammer bildende Werkstück gegen die Fläche einer Form preßt.

Eine derartige Vorrichtung zum formenden Pressen oder Tiefziehen dünnwandiger Werkstücke mittels stoßweise wirkendem hydraulischem ι Druck ist aus der britischen Patentschrift 980 351 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung hat der Eintrittskanal eine durchgehend zylindrische Innenbohrung und der Hammer an seiner der Flüssigkeit zugewandten Seite eine planebene Stirnfläche. Etwa im Bereich des Flüssigkeitsspiegels befindet sich in der zylindrischen Wandung des Eintrittskanals eine Auslaßöffnung, durch die zwischen der Oberseite der Flüssigkeit und dem angetriebenen Hammer die Bildung eines Luftkissens verhindert werden soll. Abgesehen davon, daß über die Auslaßöffnung Flüssigkeit in unerwünschter Weise entweichen kann, hat es sich auch gezeigt, daß der Wasserspiegel bereits unter der Wirkung des Luftdruckes ausweicht, der von dem sichmit hoher Geschwindigkeit nähernden Hammer herrührt. Sobald daher der Hammer mit seiner ebenen Stirnfläche in die Flüssigkeit eindringt, wird der Wasserspiegel in erheblichem Maße zerstört, d. h., das Wasser an der Oberfläche wird aufgeworfen und zerspritzt, so daß sich Luft'in Form von¹ Luftbläschen mit dem Wasser vermischen kann. Da sich diese Luftbläschen bei steigendem Wasserdruck komprimieren lassen, bleibt der vom Hammer erzeugte Energiestoß teilweise ungenutzt.

Um zu verhindern, daß sich Luft mit dem Wasser vermischt, kann man zwar einen gesonderten, metallischen oder nichtmetallischen Kolben, eine Gummimembran od. dgl. an der·. Grenzfläche zwischen der Luft und'dem Wässer,''also' dem Wasserspiegel, vorsehen. "Andererseits ist es aber erstrebenswert, daß der. Hammer auf einejq... solchen Kolben, oder eine solche Membran mit -höher Geschwindigkeit auftrifft. Dann aber geht ein Teil der im Hammer gespeicherten Stoßenergie verloren oder der Kolben oder die Membran werden beschädigt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Bildung eines Flüssigkeits-Luft-Gemisches ohne Energieverlust weitgehend verhindert wird.~Dies wird" erfindüngsgemäß dadurch erreicht, daß,(Jer; zylindrische Eintrittskanal in Höhe des Flüssigkeitsspiegels in eine Mulde übergeht und der Hammer än^; seinem auf die Flüssigkeit wirkenden Ende eirie^ lconyex- geformte Stirnfläche' hat. Durch diese Gestaltung des Hammers an seiner dem Flüssigkeitsspiegel zugewandten Stirnfläche und der Eintrittsfläche des den Hammer führenden Eintrittskanals wird beim Auftreffen des Hammers auf den Wasserspiegel dieser nicht zerstört, so daß damit auch der die Stoßenergie übertragenden Flüssigkeit keine Luft beigemengt werden kann. Somit bleibt die Flüssigkeit frei von kompressiblen Luftbläschen, so daß die formgebende Wirkung der Flüssigkeit auf ein Werkstück voll ausgenutzt wird. Der im Hammer enthaltene Impuls wird direkt auf das Wasser übertragen.

Vorzugsweise weist die Mulde an ihrer der Flüssigkeitskammer zugewandten, sich an einen zylindrisehen Bohrungsteil des Eintrittskanals anschließenden Unterseite eine abgerundete Umlaufkante auf. Diese Maßnahme hat zusätzlich den Vorteil, daß die unter der Einwirkung der mit hoher Geschwindigkeit .strömenden Flüssigkeit einer starken Abnutzung unterliegende Kante eine wesentlich längere Lebensdauer erhält.

Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, entlang der abgerundeten" Umfangskante mehrere Schlitze anzuordnen. Hierdurch werden Luftbläschen, die sich trotz alledem in geringer Menge gebildet haben sollten, zusammen mit einigem Wasser abgeleitet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt in Längsschnitten
A b b. 1 einen Teil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei in der linken und der rechten Hälfte der Hammer in verschiedenen Arbeitsstellungen wiedergegeben ist,

A b b. 2 und 3 Einzelheiten in etwas vergrößertem Maßstab,

A b b. 4 Erläuterungen der Wirkungsweise.
Wie aus A b b. 1 hervorgeht, besteht die Vorrich-. tung im wesentlichen aus einem Gehäuse 23 mit einer hydraulischen Kammer 22 und einem zylindrischen Eintrittskanal 28. Dem Eintrittskanal 28 ist ein nicht ; dargestellter zur Erzeugung des hydraulischen Drucks dienender Antriebsteil vorgeschaltet,, während sich an die hydraulische Kammer 22 über den Durchlaß 39 ein ebenfalls nicht dargestellter Arbeitsteil anschließt, der ein zu verformendes Werkstück aufnehmen kann.

Der Eintrittskanal 28 hat einen zylindrischen Bohrungsteil 38, der an seinem unteren Ende in die hydraulische Kammer 22 übergeht. Im oberen Teil des zylindrischen Eintrittskanals 28 kann in vertikaler Richtung ein Hammer 3 hin- und hergehend - bewegt werden. Der im dargestellten Ausführungsbeispiel als Stempel ausgebildete Hammer 3 kann direkt in die hydraulische Kammer 22 vordringen.
. Wird Luftdruck auf den Hammer 3 gegeben, so bewegt sich dieser beschleunigt in den mit Wasser gefüllten zylindrischen Bohrungsteil 38 hinein und setzt das Wasser innerhalb der Kammer 22 stoßweise unter Druck. Die rechte Hälfte von Abb. 1 zeigt den Hammer 3, wie er sich dem Eintritt in die Bohrung 38 nähert, und zwar kurz bevor er den Wasserspiegel 40 berührt. Die linke Hälfte von Abb. 1 zeigt in vollen Linien den Hammer 3, unmittelbar bevor er die umlaufende Oberkante α des zylindrisehen Bohrungsteils 38 erreicht, und in strichpunktierten Linien, während er in den Bohrungsteil 38 voll eingedrungen ist.

Eine Eiritrittsfläche an der oberen Mündung des Bohrungsteils 38 hat die Form einer Mulde 41 und dient dazu, den Wasserspiegel 40 um den Höhenbetrag h oberhalb der umlaufenden Oberkante a des zylindrischen Bohrungsteiles 38 zu halten. Die untere . Stirnfläche 42 des Hammers 3 ist konvex gestaltet und bildet beispielsweise eine aus einem Kreisbogen entstandene Rotationsfläche.

Der Wasserspiegel 40 weicht bereits unter der Wirkung des Luftdrucks aus, der von dem sich mit hoher Geschwindigkeit nähernden Hammer 3 herrührt. Zu-

folge der konvexen Gestalt der Stirnfläche 42 des Hammers 3 dringt dieser in das Wasser ein, ohne den Wasserspiegel nennenswert zu stören. In A b b. 4 ist dargestellt, wie man sich dies vorzustellen hat. Würde Luft in Form von Luftbläschen mit dem Wasser vermischt sein, wie es der Fall wäre, wenn das Wasser an der Oberfläche aufgeworfen und zerspritzen würde, so würde der Stoß des Hammers 3 insofern ungenutzt bleiben, als die Bläschen bei steigendem Wasserdruck komprimiert werden.

Das Wasser im Bohrungsteil 38 quillt zwischen der Mantelfläche des,,Hammers 3 und der Innenfläche des Bohrungsteils 38 nach außen, bis gemäß der vollen Linien in der linken Hälfte von Abb. 1 ..-die Kante der unteren Stirnfläche 42 des sich nähernden Hammers 3 auf die Höhe der Kante α des Bohrungsteils gelangt. Anschließend setzt der Hammer 3 das Wasser im Bohrungsteil 38 stoßweise unter Druck. Die Mulde 41 am Eintritt in den Bohrungsteil 38 und der Übergang der Stirnfläche 42 des Hammers 3 in dessen Mantelfläche sind so gestaltet, daß das Wasser, ausgehend vom Bohrungsteil 38, in einem zusammenhängenden Schwall, also ohne Zerteilung, herausquillt. Hierdurch wird die Stoßenergie des Hammers 3 möglichst gut ausgenutzt und eine Vermischung von Wasser und Luft unter Bildung von Blasen vermieden. Die umlaufende Oberkante a ist bei 43 (Abb. 2 und 3) abgerundet. Da eine scharfe Kante α unter der Einwirkung des mit hoher Geschwindigkeit strömenden Wassers starker Abnutzung unterliegt, so dient das Abrunden auch zur Erhöhung der Lebensdauer. Im übrigen sind mehrere Schlitze 44 längs dem Umfang der Kante α vorgesehen, um Luftbläschen, die sich trotz alledem in geringer Menge gebildet haben sollten, zusammen mit einigem Wasser abzuleiten.

An der Mantelfläche des Bohrungsteils 38 ist gemäß A b b. 3 ein Labyrinth 45 vorgesehen, um das unter hohem Druck stehende Wasser daran zu hindern, zwischen der Fläche des Bohrungsteils 38 und des Hammers 3 hindurchzulecken. Da der Druckwasserstoß zufolge der hohen Geschwindigkeit des Hammers 3 augenblicklich auftritt, wobei es sich um Größenordnungen von Millisekunden handelt, kann allerdings angenommen werden, daß auch ohne Vorhandensein des Labyrinths nicht viel Wasser entweichen kann. Ferner wird angenommen, daß der sich dem Wasserspiegel 40 mit hoher Geschwindigkeit nähernde Hammer 3 bereits in das Wasser eingedrungen ist, bevor der Wasserspiegel unter dem vorangehenden Luftdruck des Hammers 3 wesentlich verdrängt worden ist. Wenn demgemäß der Höhenbetrag h der Mulde 41 (A b b. 1 oder 4) geeignet gewählt worden ist, dringt der Hammer 3 in das Wasser ein, ohne daß Luft in nennenswerter Menge in den Bohrungsteil 38 eingeführt wird.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum formenden Pressen oder Tiefziehen dünnwandiger Werkstücke, insbesondere von Blechteilen, durch stoßweise wirkenden hydraulischen Druck mit einem pneumatisch hin- und hergehend angetriebenen, in einem zylindrischen Eintrittskanal geführten Hammer, der auf eine in einer Kammer eingeschlossene Flüssigkeit mindestens einen Stoß ausübt, der das einen Teil der Wandung der Kammer bildende Werkstück gegen die Fläche einer Form preßt, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Eintrittskanal (28) in Höhe des Flüssigkeitsspiegels (40) in eine Mulde (41) übergeht und der Hammer (3) an seinem auf die Flüssigkeit wirkenden Ende eine konvex geformte Stirnfläche (42) hat.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mulde (41) an ihrer der Flüssigkeitskammer (22) zugewandten, sich an einen zylindrischen Bohrungsteil (38) des Eintrittkanals (28) anschließenden Unterseite eine abgerundete Umlaufkante (43 a) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Umfangskante (α) mehrere Schlitze (44) angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen