DE1502154A1

DE1502154A1 - Verfahren zum Abflachen der Spitzendrucke in einem Kolbenantrieb

Info

Publication number: DE1502154A1
Application number: DE19631502154
Authority: DE
Inventors: Richard Gronemann; Stadler Dr Dipl-Chem Hans; Gawlich Dr Heinz
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Dynamit Nobel AG
Priority date: 1963-09-03
Filing date: 1963-09-03
Publication date: 1969-06-12
Also published as: GB1065954A; AT265869B; SE303097B

Description

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Dynarnit-ilobel λktiengeSeilschaft,Trolsdorf

/erfahren zum Abflachen der äpibzendrucke

in einem Kolbenantrieb

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abflachen der Spitzendrucke in einem mit Gasdruck einer Treibladung arbeitenden Kolbenantrieb,z.B. einer mit Pulvergasdruck arbeitenden Presse.

tfür die mechanische Verformung von metallteilen sind Schußapparabe bekannt, bei denen ein Kolben durch die 'Treibladung einer in ein Lager eingesetzten Kartusche angetrieben wird, üer durch die Verbrennungsgase angetriebene ivolben ist in seinem Durchmesser etv/a gleich dem Durchmesser des Kartuschenlagers oder großer als dieses. Bei kleinen Leistungen bewegen sich die PulVerladungen noch in der Größenordnung einer Jagdbüchsenpatrone und übersteigen nicht die Ladung von ca. 6 Gramm, hit dieser Pulvermenge isI; jedoch die Verformungsarbeit nur sehr klein , so daß si-2 sich auch mit den gebräuchlichen Maschinen ausführen liO:,i^. '.₍r^;j:joi"j Vrarf-^rmungsarb^i ten erfordern jedoch ein Vi^lfMXiho;-. -!.laser Pulv^rmea ^e₀ ./ürde man diese nach bekann-

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tem Verfahren auf einmal zünden, so wäre hierbei mit sehr hohen Spitzendrucken zu rechnen. Diese würden ihrerseits sehr starke Kammerwände erfordern.

Kolben mit über 8 cm Durchmesser dagegen machen Brennkammern und Verschlüsse notwendig, die sonst nur bei Hochleistungskanonen üblich sind. JiS kommt der Umstand hinzu, daß bei der Verformung von Metallteilen Arbeit über eine längere v/egstrecke auszuführen ist und der Widerstand, den das Werkzeug bei seiner Arbeit findet, längere Zeit bestehen bleibt. Die Vergrößerung des Verbrennungsraumes durch den sich'bewegenden Kolben erfolgt daher nur langsam, so daß gefährliche Spitzendrucke über 30Ou atLi auftreten können.

iüs ist ferner bekannt geworden, mehrere Ladungen nacheinander zu zünden, um beim Verformen von Blechen eine Faltenbildung zu vermeiden. Zu diesen Zweck erfolgt eine zeitliche Anpassung des jixplosionsvorganges an die vor sich gehende Verformung, Als Übertragungsmittel des Gasdruckes wird V/asser verwendet.

Der !Erfindung liegt die aufgäbe zugrunde, gefährliche Spitzendrucke in einem mit Gasdruck einer Treibladung arbeitenden Kolbenantrieb zu vermeiden. Diese Aufgabe wird c-irfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Treibladungsdruck in sonst an sich bekannter Weise gestaffelt durch eine hehrzahl nacheinander gezündeter Kartuschen, jedoch derart erzeugt wird, daß der Gasdruck während de3 Arbeitsvorganges infolge

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Anpassung der gezündeten Energiemenge an die Kolbenstellung im wesentlichen konstant bleibt.

Erfindungsgemäß werden für den Antrieb des Kolbens mehrere Kartuschen verwendet, deren Kaliber sehr viel geringer als der Kolbendurchmesser ist. Die Kartuschen sind entweder parallel zur Achse des Kolbens am ßoden des Gerätes oder in einem Uinkel hierzu angeordnet, z.3. seitlich in einem Winkel, insbesondere einem rechten Winkel. Die Zündung der einzelnen Kartuschen erfolgt in gewissen Zeitabständen, die sich nach der Vorwärtsbewegung des Kolbens richten. Erfindungsgemäß kann die Zeitfolge der Zündungen entweder durch die Bewegung des Kolbens bestimmt werden, der nach Zurücklegung einer festgelegten V/egstrecke elektrische Kontakte betätigt, wodurch die aufeinanderfolgende Zündung der Kartuschen veranlaßt wird. Andererseits kann auch eine elektrische Zündvorrichtung vorgesehen werden, mit der die Zündzeiten zwischen den einzelnen Kartuschen beliebig eingestellt werden kcmnen. Damit ist es möglich, die Energiezufuhr der Ver..rrö'yserunj· des Verbrennungsräumen anzupassen vu:.d den :>asaruc-c während des Arbeitsvorganges möglichst Konstant zu halt'-?η und unerwünschte jruckspitzen zu vermeiden.

Ur.i den .jas.Lruck auch bei tion vergrößerndem ^xpansi lu-is::. i::i wesentlichen konstant zu halten, kann von Zündung zv. ^ünvj.ji:"·: .lic .-::"ahl ler ;\leichzeiti τ gezündeten ^n

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sehen gesteigert werden, so z.B. bei der ersten Zündung nur eine Kartusche, bei der zweiten Zündung zwei Kartuschen, bei der dritten Zündxrg drei Kartuschen usw. Auch eine hiervon abweichende Verteilung der Kartuschenzündung ist möglich und richtet sich nur nach der Form des Expansionsvolumens,

Bei der Zündung von mehreren Kartuschen in aufeinanderfolgenden Zeitpunkten ist jedoch darauf zu achten, daß der Gasdruck der bereits gezündeten die noch nicht gezündeten Kartuschen nicht beschädigt oder vorzeitig zündet. Erfindungsgemäß kann das mit verschiedenen Mitteln verhindert lire r den.

Die Zündung der nachfolgenden Kartuschen erfolgt jeweils in einem kleineren, besonderen Verbrennungsraum, der von dem Expansfcionsraum zunächst durch den Kolben selbst getrennt ist. Diese Trennung kann auch durch ein Ventil erfolgen, das sich nur dann in den Expansionsraum hinein öffnet, wenn ein bestimmter Druck im Kartuschenraum erreicht ist. Der Druck im Kartuschenraum muß jedoch immer höher sein als im Expansionsraum, so daß laufend Gas in dem Maße abgegeben wird, wie der Druck in dem Expansionsraum sinkt.

Eine andere Köglichkeit besteht darin, die öffnung der Kartuschenkammern mit später zu zündenden Kartuschen durch

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den Bewegungsablauf des Kolbens zu steuern.

Ferner kann auch durch eine entsprechende Formgebung des Kolbens, z.B. durch einen stufenförmig abgesetzten Kolben, eine zu frühe Zündung einzelner Kartuschen verhindert werden. Bei einem stufenförmig abgesetzten Kolben kann durch eine Anordnung der Kartuschen am Kolbenboden und seitlich an den einzelnen Stufen erreicht werden, daß der Kolben zunächst nur durch die Kartuschen am Boden in Bewegung gesetzt wird und daß für die Verbrennungsgase der später nacheinander zu zündenden Kartuschen jeweils etwa das gleiche Volumen zur Verfugung steht.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, es zeigen:

Figur 1

Figur 2

Figur 3

Figur 4

Figur 6

einen Querschnitt durch eine mit Pulvergasdruck arbeitende Presse,

einen Einsatz mit Kartuschenlager für eine Presse nach Figur 1,

einen Querschnitt durch eine andere mögliche Ausbildungsform einer Presse, eine Presse nach Figur 3 aus Richtung des Pfeiles IV von Figur 3 gesehen, eine Presse im querschnitt mit besonderem Einsatz für Kartuschenlager,

eine weitere Presse mit besonderem Einsatz für das Kartuschenlager,

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Figur 7 eine Presse im Querschnitt mit Verschlußkappen

für den Kartuschenraum und Figur 8 eine Presse im Querschnitt mit stufenförmig abgesetzten Kolben.

Übereinstimmende Teile sind in den Figuren 1 bis 8 mit denselben Bezugszeichen versehen.

In dem Kartuschenlager 1 sind kreisförmig um seine Mittelachse herum achsenparallele Kartuschenräume 2 zur Aufnahme formgleicher Kartuschen angeordnet. Das Beispiel der Figur 1 und 2 zeigt sechs Kartuschenräume 2. Die Kartuschenräume können aber auch radial liegen, wobei jede Kartusche 2 ein eigenes Kartuschenlager 1 besitzt. Beipsiele hierfür zeigen die Figuren 3i^ und 8.

Das Kartuschenlager 1 ist im unteren Teil eines Zylinders 3 eingesetzt, der den Kolben k aufnimmt. Zylinder 3 ist durch Schraubgewinde in einen Verschlußkopf 6 eingeschraubt, kann aber auch einstückig mit ihm verbunden sein. Die Zündung der Kartuschen soll elektrisch erfolgen, 5a sind die Anschlußleitungen für den positiven Pol der Stromquelle, wohingegen der negative Pol 5b direkt an den Verschlußkopf 6 gelegt ist.

Damit der Druck der Verbrennungsgase schon unmittelbar nach ZiMung der Kartuschen auf eine größere Kolbenfläche wirkt, sind Ausnehmungen 7 vorhanden. Diese sind entweder

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wie z.B. in Figur 1 an der Stirnfläche der achsenparallelen oder wie in Figur £ vor der Mündung der radialen Kartuschenlager vorgesehen ; sie können aber auch wiez.B. in der Figur 5 zylinderförmig um die Kartusche herum angeordnet sein. In den Figuren 5 und 6 ist mit 8 eine Kontaktbrücke zur Zündung der Kartuschen in bestimmten Zeitabständen bezeichnet, während der Kontaktgeber 9 entweder wie in Figur 5 elektrisch oder mechanisch gesteuert wird, wodurch die Zündzeitfolge der einzelnen Kartuschen einstellbar ist» oder wie in Figur 6 am Kolben k angebracht und damit durch die Bewegung des Kolbens gesteuert wird.

Es ist möglich, daß die Kartuschen 2 nicht direkt im Kartuschenlager 1 untergebracht sind. In diesem Falle sind Kartuschenlagereinsätze ιυ mit seitlichen Durchbrechungen 11 vorgesehen. Es -besteht außerdem die Möglichkeit, daß das Kartuschenlager 1 der Zylinder 3 und der Verschlußkopf 6 wie in den Figuren b und 3 einstückig ausgebildet sind.In diesem Falle dienen Verschlußschrauben 12 zum Abdichten der eingesetzten Kartuschen. Besteht die Absicht, die Kartuschen nicht auf einmal, sondern nacheinander in Serien zu zünden, so können die Kartuschenlager der zur späterenZündung vorgesehenen Kartuschen mit Ventilen abgedeckt sein. Diese öffnen sich unter dem Gasdruck in den Expansionsraum. Figur 7 zeigt ein Ventil 13 im geschlossenen und gestrichelt im geöffneten Zustand. rJach Abtrennen der ersten Zündserie befindet sich der Ivolben bei a und das Ventil 13 ist geschlossen, nach Zündung der zweiten Serie ist der Kolben

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bei b angelangt und das Ventil ist geöffnet. Die Ventile 13 können fortgelassen werden, wenn die Öffnungen der Kartuschenlager 2 in den Expansionsraum durch die Kolberibewegung selbst freigegeben werden. Figur 8 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel. In der ersten Zündserie brennen die Kartuschen 2a ab und treiben den Kolben bis zur Stellung a. Hierbei werden die Öffnungen für die zweite Zündeerie mit den Kartuschen 2b freigegeben, die den Kolben bis in die Stellung b weitertreiben. Für die dritte Zündserie mit den Kartuschen 2c sind in der Stellung b
die Öffnungen der Kartuschenlager 2 c ebenfalls freigegeben. Eine gleichmäßige Wirkung bei jeder Zündserie erhält man, wenn die Größe der Expansionsräume der einzelnen
Stufen in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen, insbesondere gleich sind. In den Figuren 1,3,5 bis 6 gibt der Pfeil B die Bewegungsrichtung des Kolbens ^ an.

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Claims

Patentansprüohe

1. Verfahren zum Abflachen der Spitzendrucke in einen mit Gasdruck einer Treibladung arbeitenden Kolbenantrieb, z.B. einer Presse, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibladungsdruck in sonst an sich bekannter Weise gestaffelt durch eine Hehrzahl nacheinander gezündeter Kartuschen derart erzeugt wird, daß der Gasdruck während des Arbeitsvorganges infolge Anpassung der gezündeten Energiemenge an die Kolbenstellung im wesentlichen konstant bleibt.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der zur Zündung kommenden Kartuschen dem zunehmenden Volumen des vom Kolben freigegebenen Expansionsraumes angepaßt ist.

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kartusche,die gegenüber einer vorhergehenden zu einem späteren Zeitpunkt gezündet wird, durch ein sich unter dem Gasdruck in den Expansionsraum öffnendes Ventil von diesem abgetrennt ist.

^. Einrichtung nach Anspruch 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Freigabe der Öffnungen der einzelnen Kartuschenräume durch die Bewegung des Kolbens gesteuert wird.

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5. Einrichtung nach Anspruch k_t dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Kolbens stufenförmig derart abgesetzt ist, daß durch eine nacheinander herbeigeführte Öffnung der Kartuschenräume die Größe der Expansionsräume der einzelnen Stufen in einem bestimmten Verhältnis zueinander steht, insbesondere gleich ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 2 und einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Abstand zwischen den Zündungen der einzelnen Kartuschen durch die Bewegung des Kolbens steuerbar ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 2 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündungszeitfolge der einzelnen Kartuschen elektrisch einstellbar ist.

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