DE1910604B2 - Druckkammer zum Komprimieren eines Arbeitsstückes mittels zweier Druckmittel - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine vertikale Druckkammer zum Komprimieren mindestens eines Arbeitsstücks mittels zweier Druckmittel mit einem Hochdruckzylinder und einem in diesen hineinragenden Deckel, wobei die für je ein Druckmittel vorgesehenen beiden Druckmittelräume durch ein nachgiebiges Begrenzungsteil voneinander getrennt sind. Eine solche Druckkammer ist in der nicht veröffentlichten Offenlegungsschrift 06 608 beschrieben.

Die Druckkammer dient zum Verdichten von Material unter hohem Druck, z. B. zur isostatischen Komprimierung von Pulverkörpern, beispielsweise von Hartmetallprodukten, elektrischen Heizelementen mit einem elektrischen Leiter, der von einem Körper aus gepreßtem Pulvermaterial und eventuell einer ihn umschließenden, rohrförmigen Hülle umgeben ist, von Schweiß- oder Ofenelektroden und andere mehr.

Es ist bekannt, einen oder mehrere Pulverkörper, die gewöhnlich mit einer dichten Hülle versehen sind, in einer Hochdruckkammer anzuordnen und mit einem gas- oder flüssigkeitsförmigen Druckmittel einen hohen Druck in der Kammer aufzubauen, so daß die Körper einem allseitigen Druck ausgesetzt werden, eine große Dichtigkeit bekommen und fast ganz frei von Porositäten, Lufteinschlüssen usw. werden.

Durch ein solches isostatisches Pressen können mit Vorteil Körper mit komplizierteren Formen als nach anderen Methoden hergestellt werden, z. B. gekrümmte Hartmetallstücke, Heizelemente mit Spiralform oder anderer komplizierterer Form. Das Formen kann in einfacher Weise vor dem isostatischen Pressen ausgeführt werden. Dieses Verfahren ergibt eine gute Qualität der Produkte und gute Bemessungsgenauigkeit auch ohne Kalibrierung und gleichzeitig hohe Stückzahlen. Die Herstellungskosten sind deshalb gering.

Ein Nachteil, der jedoch zuweilen bei diesem isostatischen Pressen vorkommt, ist, daß Druckmittel, die für Hochdruckpumpen geeignete schmierende Eigenschaften haben, Nachteile verursachen können, wenn sie in Kontakt mit den Körpern kommen. Es ist schwer, öl, das sich auf einem Heizelement festgesetzt hat oder in seine Poren eingedrungen ist, zu entfernen. Solche Rückstände vermindern z. B. die Isolationsfähigkeit der Körper. Außerdem kann öl bei der späteren Verwendung des Heizelements lange Zeit einen schlechten Geruch verbreiten. Es ist schwierig, ein Druckmittel zu finden, das sowohl für die Hochdruckpumpen als auch für die in der Druckkammer zu pressenden Körper geeignet ist.

Um die genannten Schwierigkeiten zu vermeiden, ist bereits vorgeschlagen worden (DT-OS 18 06 608), die Körper in einen Behälter mit einer elastischen Wand in Form eines Sacks einzusetzen und den Behälter mit einem für die Körper geeigneten Druckmittel zu füllen, danach zu verschließen und in eine Druckkammer zu bringen, in der ein für Druckmittelpumpen anwendbares Druckmittel benutzt wird. Bei dieser Anordnung hat es sich erwiesen, daß das Druckmittel im Behälter vom Druckmittel in der Druckkammer verunreinigt wird, oder umgekehrt. Um Verunreinigungen zu verhindern, ist der Behälter nach dem Herausheben aus der und vor dem Hinabsenken in die Druckkammer gewaschen worden, was aber mehr Arbeit bedeutet und mehr Raum beansprucht und somit zu höheren Kosten führt.

Aus der CH-PS 2 89 776 ist eine Druckkammer bekannt, bei der durch einen gleitbaren Kolben zwei getrennte Räume gebildet werden. In einem der Räume befindet sich das Arbeitsstück in einer Druckflüssigkeit. In dem anderen Raum wird eine Sprengladung untergebracht, die zur Erzeugung des hohen Drucks gezündet wird. Bei dieser bekannten Anordnung gleitet der die beiden Druckkammerräume trennende Kolben an der Druckkammerwand bzw. der Innenwand des Druckkammerdeckels, also auf einer Wand, die bei dem Preßvorgang hohen nach außen gerichteten radialen Kräften ausgesetzt ist. An die Dichtungseigenschaften des Kolbens werden daher sehr hohe Anforderungen gestellt. Ein Verschleiß der Zylinderwand, an der der Kolben läuft, bedeutet, daß ein sehr teures Teil ersetzt werden muß, da dieses Teil den vollen Druckkammerdruck aufnehmen muß.

Aus der Druckschrift »Hydraulics & Pneumatics« 1961, S. 38 ist es bekannt, bei Stoßdämpfern in dem Stoßdämpferzylinder die Trennung zweier verschiedener Druckmittel durch eine zwischen Deckel und einem Zylinderende eingespannte elastische Membran vorzunehmen. Zur Begrenzung der mechanischen Beanspruchung der Membran ist ein korbartiger Ausdehnungsbegrenzer vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckkammer der eingangs erwähnten Art, bei der mit zwei verschiedenen Druckmitteln gearbeitet wird, derart weiterzuentwickeln, daß keine Gefahr besteht, daß das Werkstück mit dem Pumpendruckmittel in Beruh-

rung kommt, und zwar auch nicht beim Beladen und beim Entladen der Druckkammer, und daß die mechanische Beanspruchung des nachgiebigen Begrenzungsteils und der an dieses angrenzenden Teile nicht zu h'jch wird _s

Gemäß einer Lösung dieser Aufgabe wird eine Druckkammer der eingangs erwähnten Art angegeben, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß das nachgiebige Begrenzungsteil in Form eines nachgiebigen Sacks mit seiner öffnung nach oben in einen rohrförmigen Körper eingehängt ist und daß der ronrförmige Körper auf der Innenseite des unteren Deckels dichtend befestigt ist.

Gemäß einer zweiten Lösung dieser Aufgabe wird eine Druckkammer der eingangs erwähnten Art angegeben, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß das nachgiebige Begrenzungsteil in Form eines Kolbens innerhalb eines rohrförmigen Körpers angeordnet ist und der rohrförmige Körper auf der Innenseite des unteren Deckels dichtend befestigt ist.

Der rohrförmige Teil kann mit einem perforierten Deckel, Gitter, Netz od. dgl. versehen sein, wodurch verhindert wird, daß die Teile aus der Hochdruckkammer in den Sack bzw. auf den Kolben fallen. Der Sack füllt im unbelasteten Zustand im wesentlichen den rohrförmigen Teil aus.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß die Arbeitsstücke in einfacher Weise, z. B. auf dem den rohrförmigen Körper begrenzenden Gitter in die Druckkammer eingeführt werden und daß diese herausgenommen werden können, ohne daß die Gefahr einer Berührung des Werkstücks mit dem Pumpendruckmittel oder eine Vermischung des Pumpendruckmittels mit dem Druckmittel im Arbeitsraum besteht.

Bei der Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Sack in den rohrförmigen Körper eingehängt wird, wird auf gleitende Trennungsteile zwischen den beiden Druckmitteln ganz verzichtet.

Bei der Ausführungsform nach der Erfindung, bei der in den rohrförmigen Körper ein gleitender Kolben die beiden Druckmittel voneinander trennt, läuft dieser Kolben auf einer Wand, die praktisch keinen Kräften ausgesetzt ist und die daher dünn gehalten werden kann. Es läßt sich daher auf einfache Weise eine Dichtung zwischen Kolben und Gleitwand herstellen, und beim Verschleiß der Gleitwand ist diese mit geringem Aufwand zu ersetzen, da sie nur aus einem relativ dünnwandigen rohrförmigen Körper besteht.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt

F i g. 1 eine Ausführung mit einem nachgiebigen Begrenzungsteil aus elastischem Material und

F i g. 2 eine Ausführung mit einem nachgiebigen Begrenzungsteil in der Form eines beweglichen Kolbens.

Beide Ausführungen haben eine Druckkammer der Art, in der die auf die Zylinderdeckel wirkenden Kräfte von einem Pressengestell aufgenommen werden.

In der Zeichnung bezeichnen 1 die Joche eines im übrigen nicht gezeigten Pressengestells und 2 einen Hochdruckzylinder, der aus einem Rohr 3, einen dieses umgebenden, vorgespannten Bandmantel 4, zwei Stützringen 5, die durch Sprengringe 6 axial auf dem Rohr 3 fixiert sind, und aus einer Schutzhülle 7 besteht. Der Zylinder hat zwei Deckel 8 und 26, die mit einem zylindrischen Ansatz in den Hochdruckzylinder hineinragen. Der untere Deckel 8 ist mit Hilfe eines Rings 9, pines FederDakets 10 und mehreren Bolzen 11 am unteren Stützring 5 aufgehängt Der in den Zylinder hineinragende Teil hat zwei im Durchmesser abgestufte Teile mit einem kleiner werdenden Durchmesser. In dem ringförmigen Raum zwischen dem Rohr 3 und dem ersten abgestuften Teil liegt ein Dichtungsring 12, der in seiner Lage von einem Ring 13 gehalten ist, der in axialer Richtung am Deckel 8 befestigt ist Der Ring 13 ist mit einem rohrförmigen Teil 14 fest verbunden. Ein Sack 15 ist an seinem oberen Ende zwischen einem Ring 16 und dem oberen Rand des rohrförmigen Teils 14 eingespannt In dem Ring 16 liegt ein perforierter Deckel 17. Zwischen dem Ring 13 und dem Deckel 8 gibt es einen Dichtungsring 18.

Im Deckel 8 sind zwei Kanäle 19 und 21 für die Zufuhr von Druckmitteln angeordnet. Durch den Kanal 19 wird dem Arbeitsraum 20 der Druckkammer und durch den Kanal 21 dem Raum 22 zwischen dem rohrförmigen Teil 14 und dem Sack 15 Druckmittel zugeführt. Ein Kolben 23, der im Deckel 8 mit Hilfe von Bolzen 24 und eines Federpakets 25 aufgehängt ist, wird zum Einschieben der Deckel in den Zylinder nach dem Pressen benutzt.

Der in den Zylinder hineinragende Teil des oberen Deckels 26 hat auch zwei im Durchmesser abgestufte Teile. Im ringförmigen Raum zwischen dem Rohr 3 und dem Deckel 26 liegt ein Dichtungsring 27, der in seiner Lage von einem Ring 28 gehalten wird, der axial am Deckel befestigt ist. Im Deckel ist ein Kanal 35, durch den der Raum 20 entlüftet wird, während er durch den Kanal 19 mit Druckmittel gefüllt wird. Ein Pulverkörper, der gepreßt werden soll, ist mit 29 bezeichnet.

F i g. 2 zeigt eine Ausführung der Hochdruckkammer, in der man statt eines elastischen Sacks 15 einen Kolben 30 mit einem Dichtungsring 34 verwendet, um die beiden Druckmittel voneinander zu trennen. Der Kolben läuft in einem Zylinder 31, der mit dem Haltering 13 für den Dichtungsring 12 dichtend verbunden ist. Der Zylinder hat einen perforierten Deckel 32. Der Kanal 21 für das Hochdruckmittel mündet in den Raum 33 unter dem Kolben 30. Im übrigen ist die Hochdruckkammer identisch mit der in F i g. 1 gezeigten.

Eine Druckkammer der gezeigten Art wird außerhalb des Pressengestells mit Körpern 29 gefüllt, die isostatisch komprimiert werden sollen. Der obere Deckel wird aufgelegt, die Kammer in ein Pressengestell eingesetzt und der Raum 20 der Kammer durch den Kanal 19 im unteren Endverschluß 8 mit dem für das Pressen geeigneten Druckmittel gefüllt. Während des Füllens kann eingeschlossene Luft durch den Kanal 35 im oberen Deckel 26 austreten. Wenn der Raum 20 mit Flüssigkeit gefüllt ist, wird ein Ventil in einer am Kanal angeschlossenen, nicht gezeigten Leitung geschlossen und weitere Flüssigkeit zugeführt, bis ciie Deckel 8 und 26 aus dem Hochdruckzylinder soweit hinausgeschoben sind, daß sie in Kontakt mit den Jochen 1 des nicht gezeigten Pressengestells kommen. Danach wird ein Ventil in einer am Kanal 19 angeschlossenen, nicht gezeigten Leitung geschlossen. Nun wird die Kammer mit einer gewöhnlichen Pumpe unter Druck gesetzt, die dem Raum 22 ein Druckmittel zuführt. Der Preßdruck beträgt zwischen 1000 und 20 000 bar, gewöhnlich bis etwa 6000 bar. Bei Druckerhöhung nimmt das Volumen der Kammer zu und das Druckmittel wird in einem gewissen Grade komprimiert. Für die Druckerhöhung ist also eine diesen Volumenänderungen entsprechende Druckmittelzufuhr erforderlich. Das Volumen des Sacks 15 und des Zylinders 31 muß somit der genannten Volumenänderung angepaßt werden, so daß die

irper deformiert werden bzw. sich in erforderlicher Streckung bewegen können.

Als Beispiel kann genannt werden, daß bei einem Aritsdruck von 6000 bar das erforderliche Volumen des cks 15 oder des Zylinders 31 mindestens 16% des isamtvolumens der Kammer betragen muß.

Nach dem Pressen wird der Druck durch Abzapfen s Druckmittels gesenkt und die Deckel werden mit Ife der Betätigungskolben 23 in ihre innere Lage eingedrückt, wonach die Kammer aus dem Pressengestell herausgenommen und geöffnet wird und die gepreßten Körper herausgenommen werden. Danach können wieder neue Arbeitsstücke in die Kammer hineingelegt werden.

Die Erfindung ist ebenso anwendbar bei Druckkammern mit im Hochdruckzylinder eingeschraubten Dekkeln.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

1995

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vertikale Druckkammer zum Komprimieren mindestens eines Arbeitsstücks mittels zweier Druckmittel mit einem Hochdruckzylinder und einem in diesen hineinragenden Deckel wobei die für je ein Druckmittel vorgesehenen beiden Druckmittelräume durch ein nachgiebiges Begrenzungsteil voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das nachgiebige Begrenzungsteil in Form eines nachgiebigen Sacks (15) mit seiner öffnung nach oben in einen rohrförmigen Körper (14) eingehängt ist und daß der rohrförmige Körper (14) auf der Innenseite des unteren Deckels (8) dichtend befestigt ist.

2. Vertikale Druckkammer zum Komprimieren mindestens eines Arbeitsstücks mittels zweier Druckmittel mit einem Hochdruckzylinder und einem in diesen hineinragenden Deckel, wobei die für je ein Druckmittel vorgesehenen beiden Druckmittelräume durch ein nachgiebiges Begrenzungsteil voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das nachgiebige Begrenzungsteil in Form eines Kolbens (30) innerhalb eines rohrförmigen Körpers (31) angeordnet ist und der rohrförmige Körper (31) auf der Innenseite des unteren Dekkels (8) dichtend befestigt ist.

3. Druckkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sack (15) in unbelastetem Zustand im wesentlichen den rohrförmigen Teil (14) ausfüllt.

4. Druckkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende des rohrförmigen Körpers (14, 31) mit einem perforierten Deckel, Gitter, Netz od. dgl. (17) abgedeckt ist.