DE1602581A1 - Vorrichtung zum Formen von Material durch pulsierenden Fluessigkeitsdruck - Google Patents
Vorrichtung zum Formen von Material durch pulsierenden FluessigkeitsdruckInfo
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- DE1602581A1 DE1602581A1 DE19671602581 DE1602581A DE1602581A1 DE 1602581 A1 DE1602581 A1 DE 1602581A1 DE 19671602581 DE19671602581 DE 19671602581 DE 1602581 A DE1602581 A DE 1602581A DE 1602581 A1 DE1602581 A1 DE 1602581A1
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Description
iaientctnv-äir ·■
Dlpf.-Ing. Sauerland
Dr- 'ng. König
4 DÜSSELDORF Ceci/lenaflee 76
22* Jymi 1967
aMeMkI XaIsIIa8, 1©O H
•3 ίΛ-
lisekem Pöap© tasd
te,
η Q s 1 fi /
Neu®
BAD
22.Juni 1967 "Vorrichtung sum iorrnen von ..."
erhält, 1st die Verformung verhältnismäßig klein und der
erforderliche hydraulisch® Druck hoch» Eine Pumpe, die zur Erzeugung τοη hydraulischem Druck verwendet wird» kann eine
verhältnismäßig große Wassermenge liefern und dementsprechend
ein© starke Deformation bewirken, kann jedoch keinen sehr hohen hydraulisches Druck erzeugen* Demgegenüber
kana ein® Vorrichtung sur Erzeugung eines pulsierenden Plüasigkeitsdrucke
leicht eines, sehr hohen Brück erzeugen, kann
jedoch aus konstruktivem Gründan nur eine beschränkte Wassermenge
liefern*
IiB, Zweck der vorliegenden Erfindung ist daher
die Bereitstellung einer formvorrichtung, die auf der Grundlage einas sweistufigea Braeksyatems arbeitet und die obengenannten
Uadrfcelle vessaeMet. Me erfindungsgemäße Vorrichtung
macht es ssSglleh, eis Material kontinuierlich und wirksam
in so komplizierte Gestalten zu formen, wie es mit einer
hydraulischen Pumpe allein nicht erreicht werden kann.
ferner lasses eich auch gröSvoXumige Gegenstand» mit einer
verhältnismäßig l@i@tung3B3hwaohen Vorrichtung zur Urzeugung pulsierendem Plüssig^eitsdrucks herstellen» Man kann
eine Wassernumpt mit Hilfe eines Umschaltventils für die
Wasserversorgung sowohl der Vorrichtung zur Erzeugung pulsierenden
flüssigkeitsdruck^ als auch der Druckvorrichtung auf der ersten Stufe, verwenden»
Ein weiterer 2w#ok der vorliegenden Erfindung 1st
UU981B/09ÜB BA0ORiGiNAL
22.Juni 1967 "Vorrichtung sum Formen von ..."
die Bereitstellung einer Vorrichtung «ua? Erseugrag pulsierenden
ZLüßsigkeitadrucks, bei der das Homent eines
vollständig ausgeglichen werden, icann· · Di®
Vorrichtung bietet den Vorteil einfacher Bauweise und leichter
Bedienung» Darüber hinaus kann auch bei änderungen des
Luftdrucks der Ausgleich stets "beibehalten werden! dafür
ist keine zusätzliche Energie erforderlich* vielmehr kann
alle Energie wirksam für die ErsEeugung voa hydraulischem
Druck ausgenutzt werden·
Ein v/eiterer Zweck der vorliegendes. Brfl&dttag ist
die Bereitstellung einer Vorrichtung, die pulsierenden Flüssigkeitsdruck erzeugt und gleiehzeltig eine Pufferwirkung
hat» Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist keiner starken Beschleunigung
ausgesetzt, so dall die auf das Pim&ament einer
großen Vorrichtung übertragenes Stoßschwingungen gering gehalten werden können.
Weitere Zwecke und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung und den beiliegenden
Zeichnungen hervor. Es zeigen
PIg, 1 einen Längssohnitt duroh. eine Vorrichtung zur Foraung
einer Haterialplatte duroh pulsierenden flüssigkeitsdruck;
Fir:. 2 die perspektivische Ansicht eines mit dieser Vorrichtung
hergestellten Erzeugnisses;
Fig. 5 bis 5 Längeechnitte durch die Vorrichtung während
009818/094G
BAD Or«-«=■■"-
22.Juni 1967 "Vorrichtung zum Formen von ·.·"
dos Formvorganges;
tt. 6 einen schaubildlichen Längsschnitt durch eine "bekannte
Vorrichtung' zur Erzeugung pulsierenden Plüssigkeitsdruoks,
vie er in ^ölvorrichtungen dieser Art
angewendet wird;
Pig. 7 einen schaubildlichen Schnitt zur Darstellung des Arbeit
sprinzips dor Vorrichtung gemäß Pig. 6;
Fig, 8 einen acheiaatischen Längsschnitt duroh eino andere
Vorrichtung sur Erzeugung pulsierenden Flüasigk8it3-drucks,
wie er in Formvorrichtungen angowendet wird;
ffig. 9 einen sehauMldlichen Schnitt zur Darstellung des Arbeitsprinzipa
der Vorrichtung gemäß Pig. 8;
Fig« 10 einen Längsschnitt duroh eine gegenüber der Vorrichtung
genäß Pig. S abgewandelte Ausführungsfora;
H tmd 12 aine weitere Abwandlung der
Vorrichtung sur Erzeugung pulsierenden Flüssigkeitsdruoks,
erstens iia Zustand unmittelbar vor Erseugung des Flüeaigkeitsdrucks und zweitens im Zustand unmittelbar
aach Erzeugung des Flüsaigkeitsdruoksi
Fifl»15 einen Uingsaohnitt durch ein schallschluckendes System
für die erfindungegemäße Vorrichtung;
Fig, 14 eine auiaschnittsv/aisß Vergrößerung gemäß Fig. 13j unc
g«1^ I bis IY verschiedene Stellungen des Hammers und des
Stößels während des Sclilagvorgangs sowie den Zustand
des -™™-8/(mß BAD
22.Juni 1967 »Vorrichtung zum Formen von
Wie In Pig. 1 zu erkennen r steht eine Leitung 1
mit einer hydraulischen Druckkammer 12 einer Vorrichtung zur Erzeugung pulsierenden flüssigkeitsdruck» gemäß den
Pig· 8, 10 und 11 in Verbindung* EiA druckdichtes umschaltventil
2, z.B· ein Dreh« oder Schieberventil, dient zur Umschaltung der Leitungen« Sine liagserpumpe 3, g„B· eine Getriebe-
oder Solbenpumpe, kann einen hydraulischen Druck von etwa 100 bis 200 atü erzeugen« Die Pumpe hat die Aufgabe , Wasser In die Vorrichtung 11 zur Erzeugung pulsierenden
Plüssigkeitsdrucks zu liefern und den hydraulischen Druck
zu erzeugen· Eine Leitung 4 führt zu einer Porra 5, in der
sich eine Aussparung 6 zur Pormung des Materials und ein
mit der Atmosphäre verbundenes Loch J befinden» Hit 3 ist
ein zu formendes Material, geB» ein Metallblech» unä mit
9 eine Packung bezeichnet« die das mit dem Material 8 in
Eontakt stehende Wasser 10 am Austreten, hindert»
Runmehr sei die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben: Wie in Pig· 1 dargestellt,
lot die Leitung 1 durch das Umschaltventil 2 verschlossen und die Pumpe 3 mit der Leitung 4- verbunden» Das Material 8
ist in die Form 5 eingesetzt; sie ist fest verschlossen und mit Wasser 10 gefüllt, das in Kontakt mit dem Material β
steht· Im Wasser enthaltene Luftblasen können vorher entfernt sein· Sobald die Pumpe 3 den Druck des Wassers 10 erhöht,
verformt sich unter der Wirkung des hydraulischen Drucks das Material 8 allmählich in Richtung auf die Porm
009 81 8 /0 9A6
22,Juni 1967 "Vorrichtung zum Pormen von ..»" -6
und paßt eich grob der Aussparung δ an. Der von der Pumpe 3
erzeugte hydraulische Druck von etwa 100 bis 200 atü reicht
jedoch nicht aus, das Material δ genau in die Gestalt der
Aussparung 6 der form zu zwingen, ea sei denn, die zu formende Platte wäre sehr dünn. Es ist daher erforderlich, die
Endformung unter Anwendung eines stärkeren hydraulischen Drucks vorzunehmen. Der Bearbeitungszustand 1st in Pig· 3
veranschaulicht.
Anschließend hieran wird die Leitung 4 durch das Umschaltventil 2 geschlossen und die Pumpe 3 mit der Leitung
1 verbunden, wie in Fig. 4 dargestellt. Sodann wird eine hydraulische Druckkammer 12 der Torrichtung 11 zur Erzeugung pulsierenden Plüsaigkeitsdrueks alt Wasser gefüllt
und ein Hammer 13 aufwärts gedrückt« ffunmehr wird die Leitung
14 der Pumpe 3 durch Betätigung des Umschaltventils 2
geschlossen, so daß die Leitung 1 mit der Leitung 4 verbunden ist, wie in Pig* 5 dargestellt· Durch einen Schlag auf
den Hammer 15 wird für die Dauer eines Augenblicks ein pulsierender
!flüssigkeitsdruck von mehreren Sausend atü erzeugt, der das Material 8 genau JLn die Gestalt der Aussparung
formt und dadurch den Formvorgang beendet. Pig. 5 zeigt diesen Zustand, Fig. 2 das Endprodukt.
Im folgenden sei die Vorrichtung 11 zur Erzeugung pulsierenden üüssigkeitsdruoks la einzelnen beschrieben.
Bei einer herkömmlichen Vorrichtung zur Erzeugung
009818/0945 . BAD
22.Juni 1967 "Vorrichtung aura Formen von ...* ψ
pulsierenden Flüssigkeitsdruck nach Art der Ausführung gemäß
Pig. 6 bilden ein Zylinder 17» der in seinem obex*en Teil einen Druckluftöinlaß 15 und in seinem unteren Seil
eine öffnung 16 aufweist, und eine hydraulische Druckkammer
12 einen einsigen Körper· Im Zylinder 17 sind ein Hammer 13
und ein Stößel 18, beide mis einem Stück gebildet, angeordnet.
Di© hydraulische Druckkammer 12 ist mit einer hydraulischen
Druckleitung 4 verbunden und mit einem Druekflud 10f
s.B. V/asser» gefüllt.
Gemäß Pig, 7 sei angenommen, daß der Hammer 13
mit einer Masse von m~ unter der Einwirkung voa Druokluf t
mit einer Geschwindigkeit von Y, in das Wasser 10 stößt und
einen pulsierenden hydraulischen Druck ©rseugt* Dann ist
die vom Hammer 13 auf das Wasser 10 Übertragene Arbeitsmen<»
ge gleich der kinetischen Energie des Hammers, nämlich
*;5 3m. · Gleichzeitig mit der Erzeugung hydraulischen Drucke
1 2 ":
wird das Moment m,V^ des Hammers 13 durch die hydraulische
Druckkammer 12 hindurch als Stoß auf das fundament übertragen. Soweit die Vorrichtung nicht Übermäßig groß ist, verwendet man vorzugsweise ein festes Fundament 19 und oin
stoßdämpfendes Organ 20, z.B. aus Gummi, zwischen der Vorrichtung und dem Fundament, um die starke auf das Fundament
übertragene Vibration au mildern und doduroh das Fundament
vor Beschädigungen eu bewahren·
Besonders bei einer großen Vorrichtung ist es un-0 0 9 8 18 /09 A 6 BAD cn^':
erwünscht, daß das Moment als Stoß auf das Fundament 19
wirkt, denn das Moment versetzt nicht nur das Fundament 19
sondern auch die ganze Vorrichtung in. Schwingungen, so daß
angebrachte Teile sich lösen können und dadurch ihre Funktion
nicht mehr erfüllen und die Genauigkeit des Produkts bo einträchtigen ·
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung pulsierenden Flüssigkeitsdruck^ untor Ausgleich des Schlag—
momenta vermeidet die vorbeschriebenen Haohteile. Wie in
l?ig. 8 veranschaulicht, "besitzt die Vorrichtung einen kleinen.
Hammer 22, der in einem kleinen Zylinder 21 läuft, und einen großen Hammer 24» dor in einem großen Zylinder 23
läuft· Beide Färamer arbeiten gegenläufig und sind durch eine
dazwischenliegende hydraulische Druckkammer 12, an der "beide Zylinder "befestigt sind, voneinander getrennt. Die
hydraulische !Druckkammer 12 hat eine zylindrische öffnung
25» in die der am kleinen Hammer 22 sitzende Stößel 26 und
der am großen Hammer 24 sitzende Stößel 27 gleitend eindringen könnexi· Die hydraulische Druckkammer ist mit einer
Flüssigkeit, s.B. Wasser 10, gefüllt. Mit der öffnung 25
steht eine Leitung 4 in Verbindung, durch die hindurch der erzeugte pulsierende hydraulische Druck nach außen abgeleitet wird, um dort verschiedene Arbeiten zu verriohten. Am
Außenonde des kleinen Zylinders 21 und des großen Zylinders 23 sind öffnungen 28 und 29 vorgesehen, in die ein Druokluftrohr
15 mündet» Am Znnenend· der Zylinder 21 und 23 sind
009818/094B
22.Jiml 1967 "Vorrichtung »um Pormen von *,·» g*
öffnungen 30 und 31 vorgesehen*
BoI den vorstehenden Erläuterungen wurde
men, daß als Druckmedium Wasser verwendet wird; es
jedoch auch andere !flüssigkeiten» s»B» Glyzerin oder öl? be
nutzt werden»
9 veranschaulicht das Arbeit©prinzip der erfindungsgeiaäße»
Vorrichtung, m^ und m^ sind die Massen des
kleinen Hämmere 22 einschließlich Stößel 26 und des großen
Hammers 24 einschließlich Stößel 27 ί v^ xaicL ν,, sind die Geschwindigkeiten der Hämmer 22 und 24 unmittelbar bevor di©
Stößel 26 und 27 einen pulsierenden hydraulischen Druck in
der hydraulischen Druckkammer 12 @Y&®VLgeni S^ und S2 @3-n&
dle Hübe der Hämmer 22 und 24 J &* und &2 sin& &&e öer Druckluft
ausgesetzten Bndflächen des kleinen Hammers 22 und des
großen Hamaers 24; ρ ist der Druck der Druckluft und p»
(S1Ig* 10) der durch ein Reduzierventil 52 um eines bestisimten
Wert verminderte Luftdruck·
An jenem Ende des großen Hammers 24» das der Druck*
luft ausgesetzt 1st» befindet sich ©in abgesetzter Abschnitt
von verringertem Durchmesser, der genau dem Durchmesser des kleinen Hammers 22 entspricht» Xn die Drucklu^ftleitung 15
ist ein (nicht dargestelltes) Ventil eingebaut* durch das hindurch Druckluft gleichzeitig in die beiden Zylinder 21
und 23 eingeleitet werden kann. Zn Pig. 10 lsi; der luftdruck ρ durch das Redusierventil 32 auf dea Wert p* vermia,-
009818/09 hS BADOKG-
22,Juni 1967 "Vorrichtung sum formen von .»." 10
dort. Diener luftdruck p1 wirkt auf die llächc a2· In diesem
Falle iat das Verhältnis p*ip gleich dem Verhältnis
E1ta2·
öffnet man das (nicht dargestellte) Ventil in dar
Druckleitung 15» strömt Druckluft gleichseitig in die "beiden
Zylinder 21 und 23· Dadurch werden der kleine Hammer 22 und der große Bammer 24 unmittelbar bevor sie in die hydrau
lische Druckkammer 12 eindringen auf die Geschwindigkeiten V1 und Y2 "beschleunigt· Dabei wird das Wasser IO in der hydraulischen
Druckkammer durch die Stößel 26 und 27 der Hex£-
mer 22 und 24 stoßartig komprimiert und ein hoher Druck erzeugt. Um das Ausdringen von Wasser aus der Druckkammer zu
verhindern, ist der Stößel 27 vorzugsweise derart angeordnet» daß er schon vorher ein Stück in die zylindrische Öffnung
25 der hydraulischen Druckkammer 12 hineinragt.
Die von beiden Hämmern auf das Wasser übertragene Energiemenge ist 1/2 Cm1V1 + m2 v2 '» 1^ die gesamte kinetische Energie beider Hämmer vird zur Kompression des Wassers
und damit aur Erzeugung eines pulsierenden hydraulischen Drucks ausgenutzt. Für den Ausgleich beider Momente
muß XB1V1 gleich »2 ν2 aein» demnach
die Pig. 8 und 9 gilts (Z) Werden beide Hämmer unter der Einwirkung eines konstan-
009818/0946 bad crs^NAf
iyo/ "vorricireuBg zu» ronaen von ,··"
ton Xiuftdruclca gleichfönaig beschleunigt^ eo int
Haben "beide ESEsner ihre Bewegung gleichseitig besonnen und wird der hydraulische Druck naea Durchlauf en der
Hübe S1 und S2 erzeugt, ist t1 gleich t2; äenmaclä
■XT a
\Jt
T2 S2
(II) Bleibt der wirksame Luftdruck nlofet konstant.
Ist die Bssclileunigung ^odes Hammers ^ nitskt
sondern eine Funktion der Zeit;
und s« m\ 2
SlatsäckXicli ist ^edar Eu^ asig©B§&©rt direct proportional
sowohl zur AnTtreffgee^wiMigkeit wie sur Seit t
S1 .ot V|tt und S2 <£.v2t2 (2*)
Wenn, wie oben, t^ gleich t2 iet» erhalten wir
In beiden Fällen (I) und (XX) ist jeder Hsuaaer mit
derselben Kraft Pa1 m Pa2 für dieselbe Zeit t.. » t2 ausgestattet,
so daß ei oh nach der Formel
Kraft χ Zeit (Impuls) « Moment
ergibt»
ergibt»
009818/09AB
22»Juni 1967 "Vorrichtung sum formen von *··* Kt
pa,jt| · IB1T1 «ad P&2t2 * m2v2
Pa^1 ■ pa2t2 C* E1 ■ a2 und t1 - t2)
und daher ...
So ist das Moment des kleinen Hammers stets gleich
dem des großen Hammers und damit die erforderliche Voraussetzung
erfüllt,
Aus obigem und aas formel (3) ergibt sich
' Mit anderen Wörtern Der Ausgleich 1st gegeben,
wenn die Vorrichtung so gebaut 1st, daß das Masseverhältnis
kleiner Hammer ι großer Hammer umgekehrt proportional zum
Hubverhältnis kleiner Hammer t großer Hammer ist» Wie sich
aus obiger Ponael ergibt, 1st unabhängig von änderungen des
Luftdrucks ρ das Abvärtsmoment stets gleich dea Aufwärtsmoment·
Wählt man die Kasse des großen Bammers 24 viel
größer als dl« des kleinen Hammers 22, wenn also m2 ^m1
ist, ergeben sich die Bedingungen S2 « S1 und V2 4c V1. Hit
anderen Worten; Der kleine Hammer mit der Hasse m1 bewegt
sich schnell über eine lange Strecke (Hub), während der gro
ße Hammer mit der Hasse m2 sich langsam über eine verhält-
009818/0948 bad o^üi
22.Juni 1967 "Vorrichtung zum formen von ···?
nismäßig ktrase Strecke bewegt« Dabei sind die Momente bei»
der Hämmer einander gleich, so daß die auftretenden Schlag
kräfte ausgeglichen und nicht nach außen übertragen werden·
«» i In Pig. 10 wird die Bedingung *- · ~- durch das
a1p * a2pl
Demgegenüber sind
t'^rn t2 ('.· ^Pt1 « a2p* t2)
ferner a^pt^ · Ja^v1 und a^V^z m m2v2
So ist das Koaent des kleinen Earners stets gleich
de» des großen Hammers und damit die erforderliche Voraussetzung erfüllt.
den Fig· β und 9 ist
V2 e2 W
und somit
Auch in diesem Pail erfolgt der Ausgleich, da die
konstruktive Voraussetzung dafür gegeben ist, daß das Masse—
Verhältnis kleiner Hammer s großer Hammer umgekehrt proportional sram Hubverhaltnis kleiner Hammer ι großer Hammer ist.
00 9818/0946 BAD 0-e'
22.Juni 1967 "Vorrichtung sum Formen von ·»·* \4
Das Aufwärtsaoment ist stets gleich, dem Abwärt smoment, wie
in den Pig· 6 und 9 veranschaulicht» Das Reduzierventil zur
Erzielung eines konstanten Verhältnissee ρ ι ρ' ist mindestens in einem Fabrikat auf dem Harkt erhaltlich·
In der vorangegangenen Erläuterung 1st die vertikale Beschleunigung sowohl dea kleinen wie des großen Earn·»
mere außerordentlich groß; sie liegt in der Größenordnung
von. mehreren Hundert g (g « Fairbeschleunigung) bzw» mehreren lausend g, eo daß das Gewicht der Hämmer vernachlässig«
bar ist. Falls das Gewicht nicht vexnachlässigbar ist,
braucht lediglich die Formel (4) abgeändert zu werden.
Die Vorrichtung zur Erzeugung pulsierenden I4IUseigkeitsdruoks unter Verwendung eines Paffersystems sei nun
an Hand der Fig· 11 und 12 beschrieben· Soweit es sich hierein um die gleichen Seile handelt wie in den Fig. 8 und 9»
sind diese mit gleichen Bezugszeichen versehen.· Ein Hasmor
22 ist gleitbar in einem Zylinder 21 angeordnet. Der untere
Seil des Hammers ist als StSSeI 26 ausgebildet und paßt in
eine StSßelfOhrung 53, άί^ in eine hydraulische Druckkammer
12 mündet. Eine Umschaltventil vorrichtung 34 kann» wahlweise Druckluft in den Zylinderraum oberhalb des Sammors 22 lsiten, den Zylinderraum an eine Unterdruokquell· anschließen
und damit den Hammer 22 hochziehen oder den Zylinderraum mit der Atmosphäre verbinden· Die Ventilvorrichtung besteht
aus mehreren Magnetventilen und kann ε wischen den genannten
009818/0946 bad
22.Juni 1967 "Vorrichtung sub formen von .*»" Ή3
Zylinder und eine Druckluftleitung, einen Vakuumbehälter
und ein Rohr» das mit der Atmosphäre in Verbindung steht,
eingebaut werden· ' '
Eine Öffnung 16 hält den Zylinderraum unterhalb des Hammers 22 ständig mit der Atmosphäre verbunden. Die
hydraulische Druckkammer 12 ist mit Wasser oder einer anderen Flüssigkeit gefüllt* Ein Wasserventil 35 ist an eine
Druckwasaerquelle angeschlossen· Bin in der hydraulischen Druckkammer 12 erzeugter pulsierender hydraulischer Druck
wird durch eine Leitung 4 zu anderen (nicht dargestellten)
Vorrichtungen, die Form- oder andere Arbeiten ausführen, übertragen.
Gegenüber dem Zylinder 21 und von diesem durch
die dazwischenliegende hydraulische Druckkammer 12 getrennt befindet sich ein zweiter Zylinder 23» in dem ein mit Ringen 36 versehener Kolben 37 gleitbar angeordnet ist. An seiner
Oberseite ist der Solben 37 als Stößel 27 ausgebildet, der gleitend in die Führung 33 der hydraulischen Druckkammer
12 eingreift· Der Solben 37 ist schwerer als der Hammer
22. Am Boden 38 des zweiten Zylinders 23 ist ein sehlagdämpfendes
Organ 39» 3·Β· ein Srumairing, angeordnet» Sine Hiederdruckluftleituag
40 mündet in den Boden 38 des zweiten Zylinders 23· Am Kopf 4t des zweiten Zylinders 23 sind ein
Rückschlagventil 42» das eine Luftzufuhr nur in den Zylinder 23 hinein gestattet, und ein Drosselventil 43, das den
0Q9818/094S ^ΛΧ&
Zylinder 25 mit der Atmosphäre vorbindet, vorgesehen.
Di© "beweglichen Teile nehmen die in Pig. 11 gezeigten
Stellungen ein. Der Hammer 22 "befindet sich am oberen
Ende des Zylinders 21, da der Zylinderraum oberhalb des
Hammers 22 über die Ventilvorriohtung 34 alt einer XJnterdruokquelle
verbunden ist. Der Kolben 37 liegt am Zopf des zweiten Zylinders 23» da Hiederdruekluft durch das Rohr 40
gegen den Boden des Kolbens 37 wirkt und ihn aufwärts gedrückt
hält· Gleichzeitig befindet sich auch der zweite Stößel 27« der in die Pührung 33 der hydraulischen Druck«
kammer 12 hineinragt„ in seiner obersten Stellung.
Ifachdem Wasser durch das geöffnete Ventil 35 in
die hydraulische Druckkammer eingeleitet und diese bis cum
Überlaufen gefüllt ist» wird das Ten til geschlossen, nunmehr
wird die Ventilvorrichtung 34 umgeschaltet und Druckluft mit einem Druck von etwa 20 atti in den Zylinder 21 geleitet.
Dadurch wird der Hammer 22 beschleunigt und mit seinem Stößel 26 unter hoher Geschwindigkeit in die Führung 33 und somit
ins Wasser getrieben, so da3 in der hydraulischen Druckkammer eine starke Druckwelle entsteht, die sich durch die
Leitung 4 fortpflanzt. Unter der Wirkung des in der hydraulischen Druckkammer 12 erzeugten hydraulischen Drucks bewegt
sich der «weite Stößel 27 und somit auch der schwere Kolben 37 langsam abwärts· Da der Hammer 22 eich sehr
schnell» is.B. mit einer Geschwindigkeit von 30 m/eec, der
Kolben 37 aber sehr langsaa bewegt» läßt sich der pulsieren-
009818/0946
22.Juni 1967 "Vorrichtung zum SOrmen von ·.·"
'16G2S81
de hydraulische Druck wirksam ausnutzen, ohne daß die Abwärtsbewegung des Kolbens 37 die Druckerzeugung beeinträchtigt. ■ " " 4 '
Der um den Solben 37 gelegte Hing 36 verhindert
den Durchtritt von Luft und verlangsamt gleichzeitig durch
seine Reitung am aweiten Zylinder 23 die Bewegung des SoI-bena
37· Der Solben 37 trifft auf das sohl abdämpfend ο Organ
39» das den Stoß des aufschlagenden Solbens auffängt» Inzwischen
wird bereits wieder Druckluft durch das Rohr 40
zugeführt und dadurch ein aufwärts gerichteter Druck auf die Bodenfläehe des Kolbens 37 ausgeübt· Damit 1st ein Zyklus
zur Erzeugung pulsierenden Elüssigkeitsdrucks abgeschlossen·
Sobald der Hammer 22 nach oben gesogen ist, beginnt der nächste Zyklus«
Bei dieser Anordnung ist das Eüokschlagventil 42
während der Abwärtsbewegung des Kolbens 37 geöffnet, so daß der Baun oberhalb des Kolbens 37 in zweiten Zylinder 23 unter
atmosphärischem Druck steht* Dagegen 1st das Rückschlag
ventil 42 geschlossen» während der Kolbon 37 unter der Wirkung der unter ihm eingeleiteten Druckluft sich aufwärts
bewegt und gleichseitig die im Zylinderraum oberhalb des
Solbons 37 vorhandene Luft durch das Drosselventil 42 entweicht,
wobei infolge des Drosaelwlderstandes ein Gegendruck
auf die obere !Fläche des Solbens 37 wirkt und dieser
sich daher nioht plötzlich und ruckweise aufwärts bewegt«
Würde aex Boden der hydraulischem DraöMsamser. 12
009318/0946 . \
- - BAD GS.
22.Juni 1967 "Vorrichtung zum Formen von ..." 18
geschlossen sein, wäre die gesamte Vorrichtung mit Ausnahme
des Hammers 22 durch den abwärts gerichteten Schlag einer Erschütterung ausgesetzt. Bei der erfindungagemäßen Vorrichtung ist daher an der unteren Seite der Druckkammer der Kolben
37 Torgesehen und auf einem Luftkissen gelagert, das zur Dämpfung dient. Dadurch wirken eich starke Schläge nicht unmittelbar
auf die Vorrichtung aus· Die gesamte Über das
sohlagdämpfende Organ. 39 auf den Soden wirkende Kraft läßt
sich zwar nicht restlos absorbieren, jedoch ausreichend
dämpfen· Ein auf das Fundament einer großen Vorrichtung wirkender
Vibrationsstoß kann schwach gehalten werden, v/can der
Kolben 37 i» Verhältnis sum Earner 22 schwer ist, wenn &eT
Ring 36 aus einem Material mit verholtniemäßig hohen Hol*
bungswlderstand besteht, wenn ein geeignetes schlagdämpfendes
Organ 39 vorgesehen ist und/oder wenn der Hub do a Kolbens 37 im zulässigen Bereich bleibt.
Bei einem pneumatischen Werkzeug, wie z.B. einem Preßlufthammer, mit Bestandteilen von der Art eines Hammers
und eines Kolbens, die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegen und mit heftigen Stößen gegen andere Teile wirken, entsteht beim Aufeinandertreffen beweglicher Seile atarlior Lärm.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird vor^Q schlagen,
den Schlag nicht unmittelbar auf ein metallisches Organ, sondern auf ein« zwischen den metallischen Seilen befindliche
flüssigkeit, wie z.B. Ul, zu führen, um den beim
Aufeinandertreffen solcher Metallteile entstehenden Lärm su
00981 8/09Ä6 ΕΛ" ^:^
22«Juni 1967 "Vorrichtung zum ,Formen von ··«* 1«9
verhindern·
Im allgemeinen arbeiten pneumatische Werkzeuge derart, daß ein Hammer, durch Preßluft angetrieben, sich
mit hoher Geschwindigkeit in einem Zylinder bewegt und mit
seinem Ende unmittelbar auf das Ende eines Kolbens schlägt,
dor seinerseits die Kraft auf ein mit ihm verbundenes Werkzeug überträgt, das eine Arbeit leistet· Gemäß dor Erfindung
sind ein Ende des Hammers und das ihm zugeordnete Ende des Kolbens besonders gestaltet und derart ausgebildet, daß bein;
Auf traf fen des Haxamorendes auf das Kolbenende ein 3?ortdrücken des Öls weiteatgehend verhindert wird« so daß stete
ein Ölfilm zwischen beiden Flächen erhalten bleibt und damit der direkte Kontakt zwischen festen Körpern vermieden
wird und keine Schlaggeräusche, wie beim Aufeinandertreffen von Hetallteilen üblich, entstehen.
Dies sei an Hand der Fig. 13 bis 15 näher be schrie
bcn. Darin bezeichnen 45 einen Zylinder» 46 einen Hammer,
47 einen Kolben und 48 einen ölraum an der Innenfläche des
Zylinders· Am unteren Teil des Kolbens ist ein (nicht dargestelltes)
Werkzeug angebracht, das Hiet-, Schlag-, Meißel-,
Stanz«, Biege·-, Zieh- oder andere Arbeiten ausführt. Gemäß
der vorliegenden !Erfindung ist in der Endfläche des Solbens
47 eine kegelstumpfförmigo Aussparung mit gerundet on Kanten
a vorgesehen und an der cugeordneten Endfläche des Hammers 46 ein. kegel stumpfförmiger Vorsprung »it gerundeten
Kanten b.
00 9818/0946 ' rad GRZ.V&-
22»Juni 1967 "Vorrichtung «um formen von ··." 2Θ
Zn Fig. 15 sind folgende vier Arbeitsphasen dargestellt:
. .
X· Der Hammer fällt»
II· Der Hemmer nähert sich dem Kolben.
ΪΙΙ. Der Hammer trifft auf den Kolben»
IV· Der Hammer hat seinen Schlag beendet.
Bei der Annäherung des Hammers an den Kolben wird die am Ende des Kolbens 47 befindliche Flüssigkeit, z.B. Öl,
in Richtung auf den ölraum 43 mit hoher Geschwindigkeit fortgedrüokt,
da die Geschwindigkeit des Hammers sehr hoch ist· Dieser schnell fließende ölstrom bewegt sich zunächst radial
von der Kolbenmitte zum Kolbenumfang hin und wird dann plötzlich bei a (Pig. H) umgelenkt» so daß in diesem Abschnitt infolge des Rückstoßwiderstandes der Druck sehr
hoch wird· Der Ölstrom wird anschließend in Abschnitt b
erneut umgelenkt und stößt hier auf einen neuen Widerstand, der den Innendruck des öle weiter erhöht· Sobald dieser hohe
momentane dynamische Druck den Wert des zwischen Hammer 46 und Kolben 47 auftretenden Drucks erreioht, wird kein weiteres
Öl mehr fort gedrückt.
In der Praxis benötigt dieser Vorgang eine außerordentlich kurze Zeit in der Größenordnung einer Millisekunde
(1/1000 see), so daß die Schlagwirkung des Hammers endet,
bevor das 01 restlos fortgedruckt ist. Der Anstieg des Öldrucks
beim Schlag beträgt mehrere Hundert Atmosphären, wird
jedoch durch den Rückstoßwideretand la bei a und b (Pig. H) 00981 8/094 6 _%n ^^.:.';&,
22«Juni 1967 "Vorrichtung zum formen von ···"» 2T
gekrümmten öldurchgang aufgefangen.
Als flüssigkeit eignet sich ein Schmieröl wegen der hohen Festigkeit des Ölfilms (Druckdichtheit) und wegen
seines Rostsohutzeffekt3 für- das verwendete Metall· Außer
Öl lassen sich Jedoch auch andere flüssigkeiten verwenden»
jedoch muß von ihnen ein schalldämpfender Effekt vorausgesetzt
werden· Ganz allgemein arbeitet aber eine !flüssigkeit
wirkungsvoll, da sie besser als ein fester Körper Schläge ab
sorbiert und metallische Schlaggeräusohe verhindert«
009818/0946
Claims (1)
- 5.Sept. 1967 das Deutsche Patentamt, 2 34 161Tokyu Sharyo Seizo Kabushiki Kaisha, Uo. 1, Kamariya-cho,Kanazawa-ku, Yokohama-shJL, Kanagawa-ken, JapanPatentansprüche s· Vorrichtung zum Hochenergieumformen von Metallen, bei der das in einer Verformungskammer vor einer Form liegende Verformungsgut durch einen in einer Hoehdruckkammer von einem beschleunigten Plunger erzeugten hydraulischen Druckstoß umgeformt wird, dadurch gekennzeichnetdaß die Yerformungskammer (10) über ein Umschaltventil (2) mit einer Druckpumpe (3) und der Hochdruckkammer (12) verbunden ist.2* Vorrichtung nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet t daß auf gegenüberliegenden Seiten der Hochdruckkammer (12) Zylinder (21, 23) angeordnet sind, deren Plunger (22, 24) unterschiedliche Massen und einander zugekehrte, in Bohrungen (25, 33) der Hochdruckkammer (12) passende Stößel (26, 27) besitzen.3· Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Zylinder (21, 23) an einer gemeinsamen Druckleitung (15) liegen.4« Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennssei oh net, daß das MaseenverhältnisBAD OR'ß^ÄQ09B1&/0946Λ Neue Unterlagen (Art. 7 s 1 Ate. ■£ νγ.ι sau 3 0» Anrnmum. v. 4.9,5«Sept, 1967 das Deutsche Patentamt, 5 34 16I Anlage160258 Γder Plunger (22, 24) umgekehrt proportional au deren Hublängen (s-j, S2) ist·5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bie 4, dadurch gekennz ei chnet » daß die !druckflächen (a-f a2) der Plunger (22, 24) gleich groß sind·6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet , daß in der zum unteren Plunger (24) führenden Druckmittelleitung ein Reduzier-* ventil (52) angeordnet ist.7· Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch geke nnzei chnet , daß der untere Stößel (27) teilweise in die Bohrung (25) der Hochdruckkammer (12) hineinragt.8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1,2 und 7* dadurch gekennzeichnet , daß der Hantel dee Plungers (57) mit Reibringen versehen und einlaßseitig im Zylinder (23) ein Dämpfer (39) angeordnet ist·9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Zylinder (21) über ein Umschaltventil (34) mit einer Unterdruck- und einer Hochdruckleitung und der Zylinder (23) mit einer Hiederdruckleitung(40) verbunden ist.Ib. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 und 9» dadurch gekennzeichnet » daß stößelseitig im Zylinder009818/09A6 bad GK---L5.Sept. 1967 das Deutsche Patentamt, I 34 161 Anlage(23) ein Rückschlagventil (42) und ein Drosselventil (43)angeordnet sind» ·11· Torrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , ·' daß der obere Plunger zweiteilig ausgebildet ist und zwischen beiden Teilen (46» 47) ein Flüssigkeitspolster liegt·12· Torrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 11, daduzrch gekennzeichnet , daß sich das Flüssigkeitspolster in einer Wanne des getriebenen Plungerteils (47) befindet, wobei die Stirnseite des treibenden Plungerteils (46) etwa dieselben Konturen wie die Wanne besitzt·13· Torrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Wanne einen schwalbenschwanzförmigen Querschnitt besitzt.14· Torrichtung nach den Ansprüchen 1 bis I3, dadurch gekennzeichnet , daß die Zylinderwandung (45) in Höhe der Berührungsflächen der Plungerteile (46, 47) eine Ringnut (48) aufweist.15· Torrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß die ineinandergreifenden Kanten der Wanne und der Stirnseite des Plungers (46) abgerundet sind·BAD On-;2L*JAL0098 18/0946
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