DE19848048A1

DE19848048A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verdichten von Formstoffen z. B. Gießerei-Formsand

Info

Publication number: DE19848048A1
Application number: DE19848048A
Authority: DE
Inventors: Josef Mertes
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-10-19
Filing date: 1998-10-19
Publication date: 2000-05-04
Also published as: DK0995522T3; ATE234170T1; EP0995522A1; DE59904521D1; EP0995522B1; ES2196695T3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verdichten von Gießereiformstoffen innerhalb einer geschlossenen Formkammer, wobei zunächst in einer ersten zeitgedehnten Phase ein den Formstoff durchdringender und über die Modellplattendüsen abfließender Luftstrom die Schüttdichte des lose geschütteten Formstoffes homogenisiert und fluidisiert, ohne dabei eine nennenswerte Vorverdichtung des Formstoffes zu bewirken und wonach dann in einer zweiten Phase in den laufenden Homogenisierungs- und Fluidisierungsvorgang hinein ein Druckluftimpuls von bis zu 600 bar/sek auf den Formstoff einwirkt und diesen dabei verdichtet. Von Bedeutung ist hierbei, daß der Luftstrom mit einem sanften Druckgradienten von 2 bis 3 bar/sek eingeleitet und danach 1 bis 3 Sekunden aufrecht erhalten wird, bevor der Druckluftimpuls einsetzt. Das den Luftstrom treibende Druckgefälle "B" zwischen der Formkammer und der Unterseite der Modellplatte wird von einer Regelvorrichtung erzeugt, wobei nur soviel Druckluft in die Formkammer eingeblasen wird, wie bei dem entsprechenden Druckgefälle "B" über die Modellplattendüsen ohne weiteren Druckstau abfließen kann. Das Druckgefälle "B" kann auch erzeugt werden, indem an der Unterseite der Modellplatte ein Unterdruck angelegt wird oder indem eine Kombination von Überdruck "B1" und Unterdruck "B2" angewendet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verdichten von Gießereiformstoffen innerhalb einer geschlosse nen Formkammer, wobei der Formstoff durch einen Druckluftstoß fluidisiert und verdichtet wird.

Aus der DE-37 40 775-C2 ist ein Verfahren bekannt, bei dem der Formstoff innerhalb einer geschlossenen Formkammer mit zwei Druckstößen verdichtet wird, wobei angegeben wird, daß der er ste Druckstoß mit einem relativ flachen Druckgradienten bis maximal 300 bar/sek, insbesondere maximal 40 bar/sek und der zweite Druckstoß mit einem wesentlich steileren Druckgradien ten durchgeführt werden soll und wobei ein Wirkdruck von maxi mal 20 bar erzeugt wird, der nach dem ersten Druckstoß und vor Beginn des zweiten Druckstoßes gesteuert auf einen Zwischen wert abgebaut wird und mit dem zweiten Druckstoß erneut wieder aufgebaut wird. Besonders nachteilig ist hierbei, daß nach dem ersten Druckstoß, der bereits zu einer erheblichen Vorverdich tung führt, der Fließzustand des Formstoffes unterbrochen wird und der zweite Druckstoß den Fließzustand wieder in Gang brin gen muß, was auf Grund der Vorverdichtung zumindest sehr schwierig ist und je nach Modellsituation stellenweise auch unmöglich ist. Auch kann eine Fluidisierung des Formstoffes bestenfalls nur für wenige Millisekunden im Anfangsstadion des ersten Druckstoßes zustande kommen, womit sie praktisch un wirksam ist. Die Folge ist dann, daß es in bestimmten Modell partien bei der Vorverdichtung bleibt, was zu ungleichmäßiger Verdichtung und zu unbefriedigenden Formfestigkeiten in den entsprechenden Modellpartien führt.

Aus der DE-38 36 876-C2 ist ein Verfahren bekannt, bei dem der Formstoff innerhalb einer geschlossenen Formkammer mit einem einzigen Druckstoß verdichtet wird, wobei der Druckstoß zu nächst mit einem flachen Druckgradienten von 30 bis 100 bar/sek durchgeführt wird, der dann lückenlos in einen steile ren Druckgradienten von 100 bis 600 bar/sek übergeht. Der er ste Teil des Druckstoßes erreicht nach 10 bis 100 Millisekun den einen Wirkdruck von 1 bis 3 bar und der zweite Teil des Druckstoßes erreicht nach 5 bis 30 Millisekunden einen Wirk druck von 3 bis 6 bar. Dabei soll der erste Teil des Drucksto ßes den Formstoff ohne nennenswerte Vorverdichtung nur fluidi sieren und der zweite Teil unter dem Einfluß der Fluidisierung den Formstoff verdichten. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß die stetige Druckerhöhung in der Formkammer bei einem Druck gradienten von 30 bis 100 bar/sek zwangsläufig zu der angege benen, sehr kurzen Zeit des ersten Druckstoßteils von 10 bis 100 Millisekunden führt. Innerhalb dieser extrem kurzen Zeit ist eine wirksame Fluidisierung nicht möglich. Auch bewirkt der Druckgradient von 30 bis 100 bar/sek bereits eine erhebli che Vorverdichtung. Im weiteren ist von Nachteil, daß bei dem großflächigen Impulsventil ein geringer Öffnungshub bereits zu einer erheblichen Vergrößerung des Durchgangsquerschnittes führt und dies zusammen mit der extrem kurzen Zeit für den er sten Teil des Druckstoßes eine gleichbleibende Reproduktion des Druckverlaufes nahezu unmöglich macht. Massenträgheit, Reibung, temperaturbedingte Viskositätsänderungen und sonstige Einflußgrößen des rauen Gießereibetriebes können die stetige Öffnungsbewegung des Impulsventiles bei dem relativ kurzen Hub derart beeinflussen, daß ein präziser und reproduzierbarer Ab lauf innerhalb der extrem kurzen Zeit nicht eintreten kann. Verdoppelt sich beispielsweise die Zeit des ersten Druckstoß teiles von 100 Millisekunden auf eine immer noch extrem kurze Zeit von 200 Millisekunden, dann kann die gedachte Wirkung des zweiten steileren Druckgradienten gar nicht mehr eintreten, weil nach 200 Millisekunden anstatt der beispielsweise 3 bar bereits der Enddruck von beispielsweise 6 bar erreicht ist (30 bar/1000 ms = 6 bar/200 ms!). Die Folge dieser Nachteile ist, daß die Formen nicht optimal verdichtet werden und auch keine wiederkehrend gleichmäßige Verdichtung aufweisen können.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der zuvor beschriebenen Nachteile ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, womit insbesondere für kritische Modelle eine ver besserte Formverdichtung mit einem einzigen Druckluftstoß und einem einstufigen Druckgradienten erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in Bezug auf das Verfahren dadurch gelöst, indem innerhalb einer geschlossenen Formkammer zunächst während einer ersten zeitgedehnten Phase ein den Formstoff durchdringender Luftstrom die Schüttdichte des lose geschütteten Formstoffes homogenisiert, wobei der Formstoff gleichzeitig auch intensiv und ohne Zeitzwang fluidisiert wird, ohne dabei eine erkennbare Vorverdichtung des Formstof fes zu bewirken und wonach dann in einer zweiten Zeitphase in den laufenden Homogenisierungs- und Fluidisierungsvorganges hinein ein Druckluftimpuls mit steilem Druckgradienten von bis zu 600 bar/sek auf den Formstoff einwirkt und diesen dabei verdichtet. Von erfindungsgemäßer Bedeutung ist dabei, daß der vor der Druckluftimpulsverdichtung eingeleitete Luftstrom mit einem sanften Druckgradienten von maximal 5 bar/sek, vorzugs weise 2 bar/sek eingeleitet wird und der Luftstrom im weiteren Verlauf von der Abströmkapazität der Schlitzdüsen in der Mo dellplatte bestimmt wird. Es wird dabei durch eine Regelvor richtung ein den Luftstrom treibendes Druckgefälle erzeugt, wobei nur soviel Druckluft in die Formkammer eingeblasen wird, wie bei dem entsprechenden Druckgefälle über die Schlitzdüsen der Modellplatte ohne weiteren Druckstau abfließen kann.

Die erfindungsgemäße Homogenisierung bewirkt eine gleichmäßige Schüttdichte des lose geschütteten Formstoffes in der Weise, daß die einzelnen Sandkörner weitgehendst locker aneinander zu liegen kommen und daß Hohlräume, in denen die Sandkörner keine Berührung zueinander haben, weitgehendst beseitigt werden. We gen der unregelmäßigen Oberflächenformen der Sandkörner berüh ren diese sich nur punktuell, so daß zwangsläufig Luftporen räume zwischen den Sandkörnern entstehen. Die aneinanderlie genden und sich punktuell berührenden Sandkörner bilden eine wichtige Voraussetzung für eine wirksame Impulsverdichtung, da hierdurch erst die impulsartige und sich fortpflanzende Ener gieübertragung von Sandkorn zu Sandkorn während des Impulssto ßes gewährleistet ist. Im Gegensatz hierzu würden Hohlräume und ungleichmäßige Schüttdichte die Fortpflanzung der Impuls energie behindern oder auch verhindern, weil die Energie der beschleunigten Sandkörner in diesen Hohlräumen verpufft und nicht wirksam an andere Sandkörner übertragen werden kann. Die zwischen den unregelmäßigen Oberflächen der punktuell aneinan derliegenden Sandkörner befindlichen Luftporen ermöglichen idealerweise eine Fluidisierung durch den Luftstrom, der gleichsam einem Gleitfilm die Fließfähigkeit des Formstoffes verbessert. In diesen optimierten Schüttzustand hinein wird bei weiterhin laufender Fluidisierung ein einziger Druckluft impuls bis zu 600 bar/sek ausgelöst und wonach dann der in der Formkammer entstandene Wirkdruck wieder kontrolliert abgebaut wird. Von Bedeutung ist hierbei, daß der optimierte Schüttzu stand keine erkennbare bzw. wirksame Vorverdichtung aufweist und daß der Fließzustand des Formstoffes durch Anwendung eines einzigen Verdichtungsstoßes nicht unterbrochen wird. Mehrstu fige Verdichtungsvorgänge haben unabhängig von ihrer Verfah rensart grundsätzlich den Nachteil, daß der Fließzustand des Formstoffes unterbrochen wird und für die nächste Stufe wieder aufgebaut werden muß, was auf Grund der Vorverdichtung sehr schwierig oder auch je nach Modellsituation unmöglich ist, wo bei insbesondere die mehrstufige Impulsverdichtung von diesem Nachteil betroffen ist. Das erfindungsgemäße Verdichtungsver fahren benötigt als zeitgedehntes Verfahren für einen Verdich tungsvorgang einschließlich dem kontrollierten Abbau des Wirk druckes etwa 5 Sekunden. Diese Zeit kann jedoch von einer ent sprechend entwickelten Hochleistungsformmaschine ohne Takt zeiteinschränkung zur Verfügung gestellt werden.

Erfindungsgemäß wird zwischen der Formkammer und der Unter seite der Modellplatte ein Druckgefälle aufgebaut, womit ein Luftstrom erzeugt wird, der durch den lose geschütteten Form stoff und über die Schlitzdüsen der Modelleinheit in den atmo sphärischen Bereich unterhalb der Modellplatte abfließt. Dabei ist von Bedeutung, daß zur Vermeidung einer Vorverdichtung des Formstoffes das Druckgefälle mit einem sanften Druckgradienten von maximal 5 bar/sek (vorzugsweise 2 bar/sek) aufgebaut wird und daß der Luftstrom nach dem Aufbau des Druckgefälles von maximal 3 bar (vorzugsweise 0,5 bis 1,5 bar) für eine bestimmte Zeit von mindestens 0,5 sek (vorzugsweise 1 bis 3 sek) aufrecht erhalten wird, um eine wirksame Homogenisierung und Fluidisie rung des Formstoffes zu erzielen. Der Hauptdurchflußwiderstand entsteht dabei beim Durchströmen der Modellplattendüsen, wäh rend im lose geschütteten Formstoff nur ein relativ geringer Durchflußwiderstand entsteht. Im weiteren ist daher bedeutsam, daß für den Luftstrom nur soviel Druckluft in die Formkammer eingeblasen wird, wie bei dem entsprechenden Druckgefälle über die Schlitzdüsen der Modelleinheit abfließen kann. Da die Mo delle nach den individuellen Erfordernissen nach Anzahl und Aufteilung sehr unterschiedlich mit Schlitzdüsen bestückt sind, wird das Druckgefälle und der Massenstrom der Druckluft für jedes Modell individuell eingestellt. Dies erfolgt durch eine Regeleinrichtung, die bei einem Modellwechsel über die Modellkodierung automatisch auf die aus dem Modell-Datensatz entnommenen Werte eingestellt wird. Im weiteren wird der Form kammerdruck während des fließenden Luftstromes über einen Drucksensor kontrolliert, so daß bei Sollwertabweichungen eine sofortige Korrektur durchgeführt werden kann. Da der relativ geringe Durchflußwiderstand im lose geschütteten Formstoff mo dellunabhängig ist und bei allen Modellen annähernd gleich bleibt, ist die individuelle Einstellung des Massenstromes nur von den Modellplattendüsen des jeweiligen Modelles abhängig.

Die Erzeugung des Druckgefälles und des daraus resultierenden Luftstromes kann erfindungsgemäß auf verschiedene Art erfol gen. Zum einen kann über ein feinrasteriges Netz kleiner Dü sen, die in der Formkammerdecke oberhalb eines Freiraumes über dem losen Formstoff angeordnet sind, flächendeckend und senk recht Druckluft auf die lose Formstoffoberfläche geblasen wer den, wobei der Massenstrom wie bereits beschrieben auf die Ab flußkapazität der Modellplattendüsen abgestimmt ist. Zum ande ren kann aber auch die Unterseite der Modellplatte mit einer Unterdruckquelle verbunden werden, die den Luftstrom über den losen Formstoff und oberhalb des losen Formstoffes über das feinrasterige Düsensystem aus der freien Atmosphäre ansaugt, so daß keine vorverdichtend wirkende Evakuierung innerhalb der Formkammer stattfinden kann. Auch kann das Druckgefälle mit einer Kombination aus Unterdruck und aus Überdruck durch Ein blasen von Druckluft über das bereits erwähnte Düsensystem er zeugt werden.

Im weiteren kann in der Formkammer ein dem Druckgefälle ent sprechender Druck aufgebaut werden, indem von der Unterseite der Modellplatte über die Schlitzdüsen Druckluft entgegen der Schwerkraft des Formstoffes in die Formkammer eingeblasen wird. Dabei ist das Düsensystem oberhalb des losen Formstoffes abgesperrt, damit ein Druckaufbau möglich ist. Der Druckaufbau erfolgt ebenfalls mit einem sanften Druckgradienten von maxi mal 5 bar/sek (vorzugsweise 2 bar/sek) um den Formstoff nicht anzuheben. Eine Verdichtung des Formstoffes kann dabei nicht stattfinden, weil sich zwischen der losen Formstoffoberfläche und der Formkammerdecke noch ein Freiraum befindet, so daß sich der Formstoff nach oben nicht abstützen kann. Die Form kammer und die Luftporen im Formstoff werden dabei lediglich in einen Zustand höheren atmosphärischen Druckes gebracht. Das Einblasen von unten muß dabei nicht über alle Schlitzdüsen er folgen, vielmehr können hierfür je nach Modellsituation nur bestimmte Düsen vorgesehen werden, indem die nicht erforderli chen Düsen von der Unterseite der Modellplatte mit einem ein fachen, aus einer Gummilippe bestehenden Rückschlagventil ver sehen werden, womit das Einblasen von unten verhindert wird, das Durchströmen von oben aber frei bleibt. Sobald der erfor derliche Druck aufgebaut ist, wird die Unterseite der Modell platte je nach Verfahrensvariante zur freien Atmosphäre oder zur Unterdruckquelle hin geschaltet. Gleichzeitig wird das be reits erwähnte Düsensystem in der Formkammerdecke eingeschal tet, so daß der Luftstrom durch den Formstoff einsetzen kann. Der Vorteil dieser Variante besteht darin, daß der Luftstrom und somit die Homogenisierung und Fluidisierung des Formstof fes durch den bereits in der Formkammer und im Formstoff auf gebauten Druck in den unteren modellnahen Formstoffschichten beginnt und sich dann in die oberen Schichten ausdehnt.

Die Durchführung des Verfahrens kann durch zwei verschiedene Vorrichtungsvarianten realisiert werden. Beide Vorrichtungsva rianten haben zunächst zum Einblasen des Luftstromes in den Formstoff ein feinrasteriges und flächendeckendes Netz kleiner Einblasdüsen in der Kopfplatte der Formkammer, die oberhalb der losen Formstoffoberfläche und in einem kleinen Abstand dazu angeordnet sind, wobei jedoch die Düsenformen der beiden Varianten unterschiedlich ausgeführt sind. Beiden Vorrich tungsvarianten ist auch gemeinsam, daß nur soviel Druckluft in die Formkammer eingeblasen wird, wie bei einem entsprechenden Druckgefälle über die Schlitzdüsen der Modellplatte ohne wei teren Druckstau abfließen kann. Im weiteren kann mit beiden Vorrichtungsvarianten auch die zuvor beschriebene Verfahrens variante betrieben werden, bei der zunächst Druckluft von der Unterseite der Modellplatte in die Formkammer eingeblasen wird und wonach dann der Luftstrom in umgekehrter Richtung ein setzt.

Bei der ersten Vorrichtungsvariante wird der Luftstrom von ei nem separaten, vom Impulssystem unabhängigen Druckluftsystem gespeist, wobei die als Schlitzdüsen ausgeführten Einblasdüsen in Anzahl und Durchgangsquerschnitt als konstante Größe fest gelegt sind. Die von der Abflußkapazität der variablen Modell plattendüsen abhängige Durchflußmenge bzw. Massenstrom wird dabei von einem vor den Einblasdüsen anstehenden regelbaren Druck bestimmt, wobei im Bereich der Einblasdüsen ein unter kritisches bis kritisches Druckverhältnis p_a/p_i von etwa 0,9 bis 0,528 gewählt wird, um einem druckabhängigen variablen Massenstrom zu erzielen. Das Druckluftsystem zur Speisung des Luftstromes wird dabei über ein Druckregelventil automatisch auf den Druck eingestellt, der für den modellabhängigen Mas senstrom erforderlich ist. Die Druckwerte für die verschie denen Modelle sind in Datensätzen abgespeichert, die bei einem Modellwechsel über die Modellkodierung automatisch abgerufen und dem Druckregelventil zugeführt werden. Zur Auslösung des Luftstromes wird die entsprechend geregelte Druckluft über ein Schaltventil den Einblasdüsen zugeleitet. Diese Vorrichtungs variante eignet sich besonders dazu, bestehende Impuls-Ver dichtungsmaschinen durch Einbringen der Düsenkanäle und Düsen in die vorhandene Bodenplatte des Druckluftbehälters nachzu rüsten. Die in den Luftstrom hineinwirkende Impulsverdichtung kann somit unter anderem wie in EP-0139119 unter Anwendung der Variante des Anspruches 19 beschrieben, durchgeführt werden. Dabei wäre lediglich der Ausgangsdruck im Druckluftbehälter um den Wert des bereits in der Formkammer vorhandenen Luftstrom druckes höher einzustellen, um die übliche Druckdifferenz von ca. 3 bis 4 bar wieder zu erreichen.

Bei der zweiten Vorrichtungsvariante wird der Luftstrom direkt vom Druckluftbehälter des Impulssystems gespeist, wobei die Einblasdüsen auf Grund der daraus resultierenden Druckverhält nisse p_a/p_i < 0,528 weit im überkritischen Bereich arbeiten. Die von der Abflußkapazität der variablen Modellplattendüsen abhängige Durchflußmenge bzw. Massenstrom wird dabei von re gelbaren Durchgangsquerschnitten der Einblasdüsen bestimmt, weil im überkritischen Bereich eine druckabhängige Veränderung des Massenstromes nicht mehr möglich ist. Die Einblasdüsen weisen einen hubabhängigen regelbaren Durchgangsquerschnitt auf und sie sind Bestandteil der Ventilstößel, die den Druck stoß für die Impulsverdichtung auslösen. Die lineare Verände rung des Durchgangsquerschnittes von Null bis Maximal wird da bei über einen relativ langen Hub durchgeführt, um durch eine bessere Auflösung eine genaue Einstellung des Durchgangsquer schnittes und somit des Massenstromes zu gewährleisten. Bei der Auslösung des Luftstromes wird der Durchgangsquerschnitt über einen Positionierantrieb geöffnet und automatisch auf den Wert eingestellt, der für den modellabhängigen Massenstrom er forderlich ist. Die Querschnitts- bzw. Hubwerte für die ver schiedenen Modelle sind in Datensätzen abgespeichert, die bei einem Modellwechsel über die Modellkodierung automatisch abge rufen und dem Positionierantrieb zugeführt werden. Während des Luftstromes bleibt die Druckluftzufuhr zum Druckluftbehälter des Impulssystems geöffnet, um den Druckluftvorrat für die nachfolgende Impulsverdichtung aufrecht zu erhalten. Die in den Luftstrom hineinwirkende Impulsverdichtung erfolgt durch schlagartiges öffnen der Ventilstößel, welches unter anderem wie in EP-0139119 beschrieben durchgeführt werden kann, wobei jedoch die zusätzliche Anordnung des Positionierantriebes und die andere Funktionsweise der Ventilstößel zu berücksichtigen sind. Im weiteren wäre auch der Ausgangsdruck im Druckluftbe hälter um den Wert des bereits in der Formkammer vorhandenen Luftstromdruckes höher einzustellen, um die übliche Druckdif ferenz von ca. 3 bis 4 bar wieder zu erreichen. Auf die Funk tion der Ventilstößel und des Positionierantriebes wird in der Folge noch näher eingegangen.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben, wobei die Bezugszeichen mit Index 1 der Vorrichtungsvariante 1 und die Bezugszeichen mit Index 2 der Vorrichtungsvariante 2 zugeordnet sind. Die Bezugszeichen mit Index 1/2 werden im Zusammenhang mit beiden Vorrichtungs varianten und bei der Verfahrensbeschreibung verwendet. Die Figuren zeigen:

Fig. 1a den Druckverlauf des Luftstromes und des Druckstoßes über die Zeit, wobei der Luftstrom eingeblasen wird.

Fig. 1b den Druckverlauf des Luftstromes und des Druckstoßes über die Zeit, wobei der Luftstrom eingesaugt wird.

Fig. 1c den Druckverlauf des Luftstromes und des Druckstoßes über die Zeit, wobei der Luftstrom in einer Kombina tion eingeblasen und eingesaugt wird.

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch die Verdichtungsstation, Vorrichtungsvariante 1, in Ruhestellung dargestellt.

Fig. 3 einen Horizontalschnitt durch die Bodenplatte des Druckluftbehälters zur Vorrichtungsvariante 1, gemäß Schnittlinie A-A in Fig. 2.

Fig. 4 einen vergrößerten Vertikalschnitt durch die Düsen für das Impulssystems und durch die Düsen für den Luftstrom zur Vorrichtungsvariante 1, gemäß Schnittlinie B-B in Fig. 3.

Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch die Verdichtungsstation, Vorrichtungsvariante 2, in Ruhestellung mit Impuls ventil und Luftstromdüsen im geschlossenen Zustand.

Fig. 5a einen Teilschnitt mit dem Positionierantrieb für die Luftstromdüsen zur Vorrichtungsvariante 2
linke Schnitthälfte: Arbeitsstellung, Luftstrom düsen geöffnet
rechte Schnitthälfte: Arbeitsstellung, Impulsdüsen geöffnet.

Fig. 6a Ventilstößel im geschlossenen Zustand zur Vorrichtungsvariante 2.

Fig. 6b Ventilstößel für Druckstoß maximal geöffnet zur Vorrichtungsvariante 2.

Fig. 6c Ventilstößel für Luftstrom geringfügig geöffnet zur Vorrichtungsvariante 2.

Fig. 6d Ventilstößel für Luftstrom maximal geöffnet zur Vorrichtungsvariante 2.

Fig. 6e Ventilstößel in einer alternativen Ausführungsform zur Vorrichtungsvariante 2.

Die Fig. 1a, 1b, und 1c zeigen den verfahrensmäßigen Druck verlauf des Luftstromes und des Druckstoßes über die Zeit. Die Linie X kennzeichnet den atmosphärischen Druck. Mit B ist das den Luftstrom treibende Druckgefälle zwischen der Formkammer 10.1/2 und der Modellplattenunterseite 06.1/2 gekennzeichnet. C ist der absolute Druck an der Modellplattenunterseite 06.1/2 Mit A ist die durch den Druckstoß entstandene Druckerhöhung gekennzeichnet. Während der Zeit t₁ wird der Luftstrom zur Ho mogenisierung und Fluidisierung des lose geschütteten Form stoffes ohne wirksamen Vorverdichtungseffekt aufgebaut. Dies geschieht mit einem sehr flachen Druckgradienten von maximal 5 bar/sek, vorzugsweise 2 bar/sek, bis das den Luftstrom trei bende Druckgefälle B von maximal 3 bar, vorzugsweise 0,5 bis 1,5 bar erreicht ist. Dieses Druckgefälle und damit der Luft strom wird im dargestellten Zeitbereich t₂ mindestens 0,5 sek, vorzugsweise 1 bis 3 sek aufrecht erhalten, um eine wirksame Fluidisierung und Homogenisierung des losen Formstoffes zu er zielen. Danach wird in den laufenden Fluidisierungs- und Homo genisierungsvorgang hinein der Druckstoß mit einem Druckgradi enten von bis zu 600 bar/sek ausgelöst, dargestellt durch den Druckanstieg A und der Zeit t₃. Der nach der Druckerhöhung A erreichte Wirkdruck wird für eine kurze Zeitdauer t₄ von etwa 0,5 sek aufrecht erhalten. Nach Ablauf der Zeit t₄ hat das Im pulsventil die Impulsdüsen 26.1/2 wieder geschlossen, so daß aus dem Druckluftbehälter 19.1/2 keine Druckluft mehr in die Formkammer 10.1/2 strömen kann. Danach werden über die Zeit t₅ die Entlüftungsventile 47.1/2 langsam geöffnet, um einen schockfreien Druckabbau in der Formkammer einzuleiten. Im Punkt D sind die Entlüftungsventile ganz geöffnet, so daß ein weiterer kontrollierter Druckabbau über die Drosseln 48.1/2 und innerhalb der Zeit t₆ erfolgen kann. Unter Berücksichti gung der vorzugsweise vorgesehenen Wertigkeiten dauert der ge samte Druckverlauf in etwa 5,5 sek.

(t1 = 0,8 sek + t2 = 2,2 sek + t3 = 0,005 sek + t4 = 0,5 sek + t5 = 0,5 sek + t6 = 1,5 sek = 5,5 sek).

Gegenüber den bekannten Impulsverfahren mit einem einzelnen Druckstoß wird das erfindungsgemäße Verfahren somit um die Zeit t₁ + t₂, d. h. um etwa 3 sek verlängert, womit jedoch eine wesentlich verbesserte Verdichtung, insbesondere eine wesent lich verbesserte Gleichmäßigkeit der Verdichtung im gesamten Formbereich erzielt wird. Von einer entsprechend konzipierten Hochleistungsformmaschine kann jedoch der Zeitbedarf für das erfindungsgemäße, zeitgedehnte Formverfahren selbst bei einem noch größeren Zeitbedarf ohne Taktzeiteinschränkung gedeckt werden. Im Vergleich zu den bekannten zweistufigen Impulsver fahren ergibt sich für das erfindungsgemäße Formverfahren hin gegen keine nennenswerte Zeitverlängerung.

Das den Luftstrom treibende Druckgefälle B kann auf verschie dene Art erzeugt werden. Gemäß Fig. 1a erfolgt dies, indem die Druckluft über ein feinrasteriges Netz kleiner Düsen 37.1 (Fig. 2) bzw. 58.2 (Fig. 5)/61.2 (Fig. 6d), die oberhalb eines Freiraumes 09.1/2 über den losen Formstoff 08.1/2 flächendec kend angeordnet sind, senkrecht eingeblasen wird. Der Luft strom durchströmt den Formstoff 08.1/2 und die Modellplatten düsen 07.1/2 und fließt über die Ventile 52.1/2 und 53.1/2 zur freien Atmosphäre ab. Der Hauptdurchflußwiderstand entsteht dabei beim Durchströmen der Modellplattendüsen 07.1/2, während im lose geschütteten Formstoff nur ein geringer Durchflußwi derstand entsteht. Entsprechend entsteht auch das Druckgefälle B hauptsächlich an den Modellplattendüsen 07.1/2. Die Masse des Luftstromes (Massenstrom) wird daher auf die Abflußkapazi tät der Modellplattendüsen 07.1/2 eingestellt, damit die ein geblasene Druckluft bei gleichbleibendem Druckgefälle wieder über die Modellplattendüsen 07.1/2 abfließen kann. Gemäß Fig. 1b kann das Druckgefälle B auch durch Ansaugen erzeugt werden, indem an der Modellplattenunterseite 06.1/2 ein Unter druck angelegt wird, der den Luftstrom über die Modellplatten düsen 07.1/2, über den losen Formstoff 08.1/2, über die Düsen 37.1 und über das Ventil 50.1 (Fig. 2) bzw. entsprechend einer anderen Vorrichtungsvariante direkt über die Ventile 50.2 (Fig. 5) aus der freien Atmosphäre ansaugt. Gemäß Fig. 1c können die beiden Varianten aus Fig. 1a und Fig. 1b auch kombiniert werden. Das Druckgefälle B setzt sich dabei aus dem Überdruck B1 und dem Unterdruck B2 zusammen.

Bei den Fig. 1a und 1c kann das den Luftstrom treibende Druckgefälle B auch dadurch erzeugt werden, indem von der Mo dellplattenunterseite 06.1/2 über die Modellplattendüsen 07.1/2 zunächst Druckluft entgegen der Schwerkraft des Form stoffes und entsprechend des Druckverlaufes über die Zeit t₁ in die Formkammer 10.1/2 eingeblasen wird, bis der dem Druck gefälle B (Fig. 1a) bzw. dem Druckgefälle B1 (Fig. 1c) entspre chende Druck erreicht ist. Dabei ist das Düsensystem 37.1 (Fig. 2) bzw. 58.2 (Fig. 5)/61.2 (Fig. 6d) oberhalb des losen Formstoffes abgesperrt, um den Druckaufbau zu ermöglichen. Die Formkammer 10.1/2 und die Luftporen im Formstoff werden dabei ohne Verdichtungseffekt in einen Zustand höheren atmosphäri schen Druckes versetzt. Sobald der dem Druckgefälle B bzw. B1 entsprechende Druck erreicht ist, wird die Modellplattenunter seite 06.1/2 je nach Verfahrensvariante zur freien Atmosphäre 53.1/2a oder zur Unterdruckquelle 55.1/2 hin geschaltet. Gleichzeitig wird das Düsensystem 37.1 (Fig. 2) bzw. 58.2 (Fig. 5)/61.2 (Fig. 6d) freigegeben, womit der Luftstrom be ginnt und womit das Druckgefälle aufrecht erhalten wird. Das Druckgefälle wird dabei unmittelbar an den Modellplattendüsen 07.1/2 wirksam, woraus sich der Vorteil ergibt, daß der Luft strom und somit die Homogenisierung und Fluidisierung des Formstoffes in den unteren modellnahen Formstoffschichten be ginnt und sich dann in die oberen Schichten ausdehnt.

Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen die Vorrichtungsvariante 1. Bei dieser Variante wird der Luftstrom von einem separatem, vom Impulssystem unabhängigen Druckluftsystem 44.1 gespeist. Die als Schlitzdüsen ausgeführten Einblasdüsen 37.1 sind dabei in Anzahl und Durchgangsquerschnitt als konstante Größe festge legt. Die von der Abflußkapazität der variablen Modellplatten düsen 07.1 abhängige Masse des Luftstromes wird dabei nach den Gesetzmäßigkeiten des unterkritischen bis kritischen Ausströ mens von dem regelbaren Innendruck der Einblasdüsen 37.1 be stimmt, wobei diese Einblasdüsen mit einem Druckverhältnis p_a/p_i (Fig. 4) von etwa 0,9 bis 0,528 betrieben werden können. p_i ist dabei der vom Druckregler 42.1 regelbare Innendruck vor den Einblasdüsen und p_a der Außendruck am Ausgang der Einblas düsen. Beträgt beispielsweise das Druckgefälle B (Fig. 1a) 1,5 bar, so ergibt sich für p_a ein absoluter Druck von 2,5 bar. Bei einem absoluten Innendruck p_a = 2,78 bar wird dabei ein praktisch noch anwendbares unterkritisches Druckverhältnis von p_a/p_i = 2,5/2,78 = 0,9 erreicht, wobei der Massenstrom am kleinsten ist. Bei einem absoluten Düseninnendruck p_i 4,74 bar wird das kritische Druckverhältnis p_a/p_i = 2,5/4,74 = 0,528 erreicht, wobei der Massenstrom am größten ist. Eine weitere Steigerung des Düseninnendruckes p_i mit Unterschreiten des Wertes 0,528 kann den Massenstrom bekanntlich nicht weiter erhöhen. Bei dem beispielsweise angenommenen Druckgefälle B mit 1,5 bar bzw. dem daraus resultierenden absoluten Druck p_a = 2,5 bar ergibt sich in dem Arbeitsbereich von 0,9 bis 0,528 eine Massenstromsteigerung von etwa 270%, womit eine Anpassung an den unterschiedlichen Luftstrombedarf der einzelnen Modelle ausreichend sichergestellt ist.

Die Fig. 2 zeigt einen Vertikalschnitt durch die Verdichtungs station einer als beispielhaft dargestellten Formmaschine. Im rechten Halbschnitt ist die Ausgangsstellung der Formmaschine dargestellt, wobei die aus Modellträger 01.1, Modellplatte 02.1, Formkasten 03.1 und Füllrahmen 04.1 bestehende und mit losem Formstoff 08.1 gefüllte Formeinheit 05.1 in die Verdich tungsstation eingefahren ist. Im unteren Teil des rechten Halbschnittes hat die andere Modellplattenhälfte 01.1a/02.1a die Verdichtungstation auf der Rollenbahn 33.1 nach hinten hin verlassen, so daß der Hubtisch 31.1 gegen die eingefahrene Formeinheit 05.1 anheben kann. Im linken Halbschnitt hat der Hubtisch 31.1 die Formeinheit 05.1 angehoben und mit einer entsprechenden Schließkraft gegen den Rahmen 17.1 der Boden platte 18.1 gedrückt. Die aus dem Bereich des lose geschütte ten Formstoffes 08.1 und dem darüber befindlichen Freiraum 09.1 bestehende Formkammer 10.1 ist dadurch über die Dichtun gen 11.1/12.1/13.1 druckdicht verschlossen. Die Freiraumhöhe 09.1 kann sehr klein gehalten werden, weil die feinrasterige und flächendeckende Anordnung der Einblasdüsen 37.1 und der Impulsdüsen 26.1 innerhalb dieser kleinen Distanz die Bildung eines über der Formstoffoberfläche gleichmäßig verteilten und senkrecht wirkenden Luftstromes und einer ebenso gleichmäßigen und senkrecht wirkenden Impulsdruckwelle ermöglicht. Dadurch wird insbesondere der Druckluftverbrauch reduziert und der Aufbau des hohen Druckgradienten für den Impulsdruckstoß be günstigt im oberen Teil der Fig. 2 ist eine Impulsverdichtungs einheit 16.1 dargestellt, wie sie beispielsweise aus EP-0139119 bekannt ist. Es können aber auch andere Impulsverdich tungssysteme vorgesehen werden. In der Bodenplatte 18.1 der Impulsverdichtungseinheit 16.1 sind die Einblasdüsen 37.1 in einem feinrasterigen Netz zwischen den lavalartigen Düsen 26.1 des Impulssystems flächendeckend angeordnet. Fig. 3 zeigt einen horizontalen Querschnitt durch die Bodenplatte 18.1, woraus die feinrasterige und flächendeckende Anordnung der Einblasdü sen 37.1 zwischen den ebenfalls feinrasterigen und flächendec kenden lavalartigen Impulsdüsen 26.1 ersichtlich ist. Die feinrasterige und flächendeckende Anordnung der Einblasdüsen 37.1 in Verbindung mit ihrer Ausführung als Schlitzdüsen mit 0,3 mm Schlitzbreite, ermöglicht vorteilhafterweise einen fein verteilten gleichmäßigen und senkrechten Luftstrom.

Das den Luftstrom speisende Druckluftsystem 44.1 besteht aus dem Speicherkessel 41.1, dem Druckregelventil 42.1, dem rela tiv kleinvolumigen Regelkessel 43.1, dem Schaltventil 45.1 und dem Rückschlagventil 46.1. Am Druckventil 42.1 wird der Dü seninnendruck p_i für das Druckgefälle B bzw. B1 (Fig. 1a/1c) eingestellt und geregelt. Über das Schaltventil 45.1 und über das Rückschlagventil 46.1 sowie über die Verteilerrohre 34.1 und über die Kanäle 35.1/36.1 wird die Druckluft 44.1 den Ein blasdüsen 37.1 zugeführt. Die Ventile 42.1, 45.1 und 46.1 mit den Rohrleitungen sowie die Verteilerrohre 34.1 und die Kanäle 35.1/36.1 sind so großzügig dimensioniert, daß jede Einblas düse 37.1 ausreichend und drosselfrei mit Druckluft versorgt wird, d. h. die Einblasdüsen haben im Vergleich zu den vorange henden Ventilen, Kanälen und Rohrleitungen den engsten Durch gangsquerschnitt. Fig. 4 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Einblasdüsen 37.1 und der Kanäle 35.1/36.1, die zwischen den lavalartigen Düsen 26.1 des Impulssystems angeordnet sind. Bei den Einblasdüsen 37.1 handelt es sich um handelsübliche Schlitzdüsen mit 0,3 mm Schlitzbreite, die mit einem gekerbten Sitz in die Aufnahmebohrungen eingesetzt sind. Zur Sicherung der Einblasdüsen sind die mit Bohrungen 40.1 und Dichtbändern 39.1 versehenen Flacheisen 38.1 unterhalb der Bodenplatte 18.1 angeschraubt. Eine besondere Aufgabe dieser mit Dichtbändern versehenen Flacheisen 38.1 besteht jedoch darin, daß die Größe der Bohrung 40.1 letztendlich den freien Durchgangsquerschnitt der Einblasdüse 37.1 bestimmt. Zum Beispiel ist bei der Boh rung d1 (Fig. 4) der volle Durchgangsquerschnitt der Einblas düse 37.1 wirksam, während bei der Bohrung d2 (Fig. 4) ein Teil des Düsenquerschnittes abgedeckt und somit unwirksam ist. Auch könnten einzelne Einblasdüsen auf diese Weise ganz verschlos sen werden. Durch diese Maßnahmen ist es vorteilhafterweise möglich, die Intensität des Luftstromes partiell zu variieren. Beispielsweise befinden sich die meisten Modellplattendüsen 07.1 wegen der Formstoffreibung an den Formkastenwänden und wegen der häufig engen Abstände zwischen Modell und Formka stenwand üblicherweise im Bereich der Formkastenwände. Hierauf kann der Luftstrom sinnvoll angepaßt werden, indem die am äu ßeren Umfang angeordneten Einblasdüsen 36.1/37.1a (Fig. 3) mit vollem Durchgangsquerschnitt betrieben werden und die inneren Einblasdüsen 36.1/37.1i (Fig. 3) mit reduzierten Durchgangs querschnitt.

Die Vorrichtungsvariante 1 ermöglicht die Anwendung der be reits beschriebenen Verfahrensvarianten gemäß Fig. 1a, 1b und 1c sowie auch der Verfahrensvariante, wobei der Aufbau des Luftstromdruckes in der Formkammer 10.1 von unten durch die Modellplatte 02.1 erfolgt. Ausgehend von der Darstellung im linken Halbschnitt der Fig. 2 laufen die einzelnen Funktionen dabei wie folgt ab:

Beim Einschalten des Luftstromes gemäß Fig. Ia sind die Ventile 52.1 und 53.1 ausgeschaltet, so daß die Modellplattenunter seite 06.1 am Ventilausgang 53.1a mit der freien Atmosphäre verbunden ist. Hinter dem Druckregelventil 42.1, im Regelkes sel 43.1 und im Rohrleitungssystem 44.1 steht der dem jeweili gen Modell entsprechende Druck für die Luftstromerzeugung an. Im Druckbehälter 19.1, im Rohrleitungssystem 21.1 und im Kes sel 20.1 steht der Druck für den Impulsdruckstoß an. Dieser Druck liegt etwa 3 bis 4 bar über dem Druck B (Fig. 1a), damit ein entsprechendes Druckgefälle für den Impulsdruckstoß gege ben ist. Die Ventile 29.1 und 30.1 sind ausgeschaltet, wodurch der Hubkolben 23.1 allseitig vom Druck 21.1 der Impulseinheit beaufschlagt wird, so daß er ohne Krafteinwirkung ist. Die Ven tilstößel 25.1 werden durch den Druck 21.1 der Impulseinheit auf ihren Sitz gedrückt und dadurch geschlossen gehalten. Durch Einschalten des Ventils 45.1 wird die Druckluft 44.1 den Einblasdüsen 37.1 zugeführt, womit der Luftstrom in den Freiraum 09.1 der Formkammer 10.1 eingeblasen wird und durch den Formstoff 08.1 und durch die Modellplattendüsen 07.1 zur Unterseite 06.1 der Modellplatte 02.1 fließt und von dort über die Leitungen 54.1 und über die Ventile 52.1/53.1 in die freie Atmosphäre 53.1a abgeleitet wird. Das öffnen des Ventils 45.1 erfolgt über eine Zeitrampe, um das zu Beginn noch kleinere Druckverhältnis p_a/p_i mit seinen Auswirkungen auf den Druckgra dienten B/t₁ (Fig. 1a) zu kompensieren. Der den Luftstrom trei bende Druck wird innerhalb der Formkammer 10.1 von einem Drucksensor 49.1 überwacht, so daß bei Abweichungen von der Sollwerttoleranz eine Korrektur am Druckregelventil 42.1 er folgen kann. In den laufenden Luftstrom hinein wird der Im pulsdruckstoß ausgelöst, indem das großflächige Schnellschalt ventil 29.1 eingeschaltet wird. Dadurch wird der Kolbenraum 22.1 schlagartig entlastet und der Hubkolben 23.1 mit dem Hub rahmen 24.1 und den Ventilstößel 25.1 ebenso schlagartig ange hoben, wodurch der Impulsdruckstoß ausgelöst wird. Dabei ver hindert das Rückschlagventil 46.1 ein zurückschlagen des Im pulsdruckstoßes in das Drucksystem 44.1. Unterstützend dazu wird das Ventil 45.1 ohne Zeitrampe ausgeschaltet. Nach dem Zeitablauf t₄ (Fig. 1a) wird durch Ausschalten des Ventils 29.1 und durch kurzzeitiges Einschalten des Ventils 30.1 der Kol benraum 22.1 mit dem höheren Netzdruck 93.1 beaufschlagt, wo durch die Ventilstößel 25.1 die Impulsdüsen 26.1 wieder ver schließen. Nach dem Wiederausschalten des Ventils 30.1 wird der Kolben 23.1 wieder allseitig vom Impuls-Systemdruck 21.1 beaufschlagt, so daß seine Kraftwirkung auf den Hubrahmen 24.1 wieder aufgehoben wird. Unmittelbar nach dem Verschließen der Impulsdüsen 26.1 wird das Ventil 47.1 über eine Zeitrampe ge öffnet, womit ein schockfreier Druckabbau in der Formkammer 10.1 eingeleitet wird. Nachdem das Ventil 47.1 ganz geöffnet ist, erfolgt der weitere gesteuerte Druckabbau über die Dros sel 48.1. Nach dem Druckabbau beginnt das Aussenken des Mo dells aus der Form und gleichzeitig wird das Ventil 47.1 wie der geschlossen, womit der Verdichtungsvorgang beendet ist.

Beim Luftstrom gemäß Fig. 1c ist der Funktionsablauf wie zuvor für Fig. 1a beschrieben. Zusammen mit dem Ventil 45.1 wird da bei jedoch zusätzlich noch das Ventil 53.1 mit geschaltet, wo mit die Modellplattenunterseite 06.1 über die Bohrungen 32.1 und über die Leitungen 54.1 mit der Unterdruckquelle 55.1 ver bunden wird. Die Drucksysteme 21.1 und 44.1 werden dabei auf den Druck B1 (Fig. 1c) abgestimmt.

Beim Luftstrom gemäß Fig. 1b werden zur Erzeugung des Luftstro mes nur die Ventile 50.1 und 53.1 eingeschaltet. Dadurch wird der Luftstrom von Unterdruckquelle 55.1 über das eingeschal tete Ventil 53.1, über das ausgeschaltete Ventil 52.1, über die Leitungen 54.1, über die Bohrungen 32.1, über die Modell plattendüsen 07.1, durch die Formkammer 10.1 über das Düsensy stem 37.1 und schließlich über das eingeschaltete Ventil 50.1 aus der freien Atmosphäre 50.1a angesaugt. Die Intensität des Luftstromes wird dabei von den Durchgangsquerschnitten der Mo dellplattendüsen 07.1 und vom Unterdruck C (Fig. 1b) bestimmt, während der Luftstrom über die Ventile 50.1 frei einfließen kann, so daß also keine vorverdichtend wirkende Evakuierung der Formkammer 10.1 eintreten kann. Die Dichtungen 14.1 und 15.1 verhindern dabei das Ansaugen von Falschluft. In den lau fenden Luftstrom hinein erfolgt der Impulsdruckstoß wie zuvor beim Luftstrom zu Fig. 1a beschrieben. Zu Beginn des Impuls druckstoßes wird dabei jedoch das Ventil 50.1 ausgeschaltet, damit der Druckstoß gegen die freie Atmosphäre abgesperrt ist. Das Drucksystem 21.1 wird dabei auf den Druck X (Fig. 1c) abge stimmt.

Bei der Variante, bei der der Aufbau des Luftstromdruckes in der Formkammer 10.1 von unten durch die Modellplatte 02.1 er folgt, wird der erforderliche Druck am Druckregler 51.1 einge stellt und geregelt. Dieser Druck entspricht dem bereits be schriebenen Ausgangsdruck p_a bzw. C + B (Fig. 1a/Fig. 1c) am Aus gang der Einblasdüse 37.1 (Fig. 4). Er ist damit immer kleiner als p_i (Fig. 4), so daß die Primärseite des Druckreglers 51.1 vom Drucksystem 44.1 gespeist werden kann, welches dem Druck p_i entspricht. Ausgehend von der Darstellung im linken Halb schnitt der Fig. 2 läuft der Arbeitsvorgang wie folgt ab: Durch Einschalten des Ventils 52.1 wird die vom Druckregler 51.1 kommende Druckluft über die Leitungen 54.1 und über die Mo dellplattendüsen 07.1 von unten in die Formkammer 10.1 einge blasen. Die Einblasintensität wird dabei in Abhängigkeit von den variablen Modellplattendüsen 07.1 an dem regelbaren Dros selventil 56.1 eingestellt. Die Ventile 45.1, 47.1, und 50.1 sind dabei ausgeschaltet bzw. geschlossen, damit ein Druckauf bau ermöglicht wird. Der Druckaufbau erfolgt auch hierbei mit dem sehr flachen Druckgradienten von 5 bar/sek, vorzugsweise 2 bar/sek über die Zeit t₁ (Fig. 1a/1c), wodurch ein Anheben des Formstoffes in den Freiraum 09.1 und somit eine Verdichtung des Formstoffes verhindert wird. Die Formkammer 10.1 bzw. der Freiraum 09.1 und die Luftporen im Formstoff werden dabei le diglich in den Zustand eines höheren atmosphärischen Druckes entsprechend p_a bzw. C + B (Fig. 1a/Fig. 1c) versetzt. Sobald der am Druckregler 51.1 eingestellte Druck in der Formkammer 10.1 erreicht ist und vom Drucksensor 49.1 gemeldet wird, wird das Ventil 45.1 eingeschaltet und das Ventil 52.1 ausgeschaltet, so daß der Luftstrom von oben nach unten eingeleitet wird. Je nach Schaltstellung des Ventils 53.1 fließt der Luftstrom da bei gemäß Fig. 1a zur freien Atmosphäre 53.1a oder gemäß Fig. 1c zur Unterdruckquelle 55.1 ab. In den laufenden Luftstrom hin ein wird dann wie bereits zuvor zur Variante gemäß Fig. 1a be schrieben der Druckstoß ausgelöst.

Die Fig. 5 und 6a bis 6e zeigen die Vorrichtungsvariante 2. Bei dieser Variante wird der Luftstrom direkt aus dem Druck luftbehälter 19.2 bzw. aus dem Impuls-Drucksystem 21.2 ge speist. Die von der Abflußkapazität der variablen Modellplat tendüsen 07.2 abhängige Masse des Luftstromes wird dabei auf Grund des Druckverhältnisses p_a/p_i < 0,528 nach den Gesetzmä ßigkeiten des überkritischen Ausströmens von den regelbaren Durchgangsquerschnitten der Ventilstößel 58.2 (Fig. 5) be stimmt. p_i ist dabei der im Druckluftbehälter 19.2 anstehende Druck 21.2 des Impulssystems und p_a der Außendruck im Freiraum 09.2 bzw. in der Formkammer 10.2 unterhalb der Ventilstößel 58.2. Beträgt beispielsweise das Druckgefälle B (Fig. 1a) 1,5 bar, so ergibt sich für p_a ein absoluter Druck von 2,5 bar. Bei einem für den Impulsdruckstoß erforderlichen Druckgefälle zwischen dem Druckluftbehälter 19.2 und dem Formkammerbereich 09.2, welches üblicherweise zwischen 3 und 4 bar liegt, ergibt sich dann für p_i im Druckluftbehälter 19.2 beispielsweise ein absoluter Druck von 2,5 + 4,0 = 6,5 bar. Das Druckverhältnis liegt dabei mit p_a/p_i = 2,5/(2,5 + 4,0) = 0,38 < 0,528 weit im überkritischen Bereich. Das Drucksystem 20.2/21.2 wird während des Luftstromes über das Ventil 28.2 aus dem Druckluftnetz nachgespeist, um den Druckluftvorrat bzw. den Ausgangsdruck für den Impulsdruckstoß aufrecht zu erhalten. Das Druckver hältnis p_a/p_i bleibt daher während des Luftstromes unverändert im überkritischen Bereich. Der unterkritische Bereich würde erst erreicht, wenn das Druckgefälle B (Fig. 1a) auf einen praktisch nicht mehr anwendbaren Wert von 2,24 bar abgesenkt würde (p_a/p_i = 2,5/(2,5 + 2,24) = 0,528). Auf Grund der Druck verhältnisse ist der überkritische Bereich sichergestellt, so daß die Masse des Luftstromes im praktischen Betrieb aus schließlich von den variablen Durchgangsquerschnitten der Ven tilstößel 58.2 bestimmt wird. Im Falle des unterkritischen Be triebes, d. h. p_a/p_i < 0,528 würde die Masse des Luftstromes ne ben dem variablen Durchgangsquerschnitt auch noch vom Druck p_i mit beeinflußt, was grundsätzlich auch durchführbar wäre.

Die Ventilstößel 58.2 (Fig. 5) haben eine Doppelfunktion, wobei sie in der ersten Funktionsphase einen variablen Durchgangs querschnitt für den Luftstrom freigeben und in der zweiten Funktionsphase durch schlagartiges Anheben die Impulsdüsen 26.2 für den Impulsdruckstoß öffnen. Die Ventilstößel 58.2 mit den Impulsdüsen 26.2 sind gemäß der Darstellung in Fig. 5 und Fig. 3 in einem feingliederigen und flächendeckenden Raster oberhalb der Formkammer 10.2 angeordnet, wodurch ein gleichmä ßig verteilter und senkrechter Luftstrom sowie auch eine gleichmäßige und senkrecht wirkende Impulsdruckwelle ermög licht wird. Auf Grund der feinrasterigen und flächendeckenden Anordnung der Impulsdüsen 26.2 kann die Freiraumhöhe 09.2 sehr klein gehalten werden, wodurch der Druckluftverbrauch redu ziert und der Aufbau des hohen Druckgradienten für den Impuls druckstoß begünstigt wird.

Die Fig. 6a, 6b, 6c und 6d zeigen den Ventilstößel 58.2 (Fig. 5) in verschiedenen Betriebsstellungen. In Fig. 6a ist der Ventilstößel in Schließstellung und in Fig. 6b in maximaler Öffnungsstellung für den Impulsdruckstoß dargestellt. In Fig. 6c ist der Ventilstößel in einer geringfügigen Öffnungs stellung und in Fig. 6d in einer maximalen Öffnungsstellung je weils für den Luftstrom dargestellt. Die Ventilstößelumströ mung für den Impulsdruckstoß ist in Fig. 6b durch die Pfeilli nien 59.2 dargestellt. In Fig. 6d kennzeichnen die Pfeillinien 60.2 die Ventilstößeldurchströmung für den Luftstrom. Der da bei durchströmte Ringspalt 61.2 bewirkt eine feine und groß flächige Verteilung der ausströmenden Druckluft. Der Ringspalt 61.2 hat einen größeren Querschnitt als der maximale Durch gangsquerschnitt an der Steuerkante 62.2, so daß im Ringspalt 61.2 keine Drosselwirkung entstehen kann. Die feinrasterige und flächendeckende Anordnung der Impulsdüsen 26.2 im Zusam menhang mit dem feinverteilten Ausblasen aus den Ringspalten bewirkt einen fein verteilten, gleichmäßigen und senkrechten Luftstrom.

Im weiteren werden die Ventilstößel 58.2 (Fig. 5) anhand der Fig. 6a, 6b, 6c und 6d beschrieben. Der einzelne Ventilstö ßel besteht aus einem metallischen und kreisrundem (D1/D2) Grundkörper 63.2, auf dem im oberen Teil die Dichtung 64.2 und im unteren Teil die Dichtung 65.2 aufvulkanisiert ist. Im Ru hezustand drückt der Hubrahmen 24.2 (Fig. 5 und 6a) die Ventil stößel auf die Ventilsitze 57.2 in der Bodenplatte 18.2, wobei die Dichtung 64.2 den Luftstrom 60.2 sperrt und die Dichtung 65.2 den Impulsstrom 59.2 sperrt. Die Schließkraft 81 auf die Dichtung 64.2 ist das Produkt aus dem Druck p_i (Fig. 6a) im Druckbehälter 19.2 und der Kreisfläche aus D1 (Fig. 6a) und sie wirkt über die Oberseite 24.2a des Hubrahmens 24.2 mit dem Flächenwert D1. Da der Hubkolben 23.2 allseitig vom Drucksy stem 21.2 beaufschlagt wird, ist er ohne Krafteinwirkung auf den Hubrahmen 24.2. Der Hubrahmen 24.2 wird daher nur durch die Summe der einzelnen Schließkräfte 81 nach unten auf die Ventilstößel gedrückt. Die Schließkraft 82 auf die Dichtung 65.2 ist das Produkt aus dem Druck p_i im Druckbehälter 19.2 und der Kreisfläche D2, wobei sich die Wirkungsfolge wie folgt zusammensetzt:

p_i.D₁ ².3,14/4 + p_i.(D₂ ² - D₁ ²).3,14/4 = p_i.D₂ ².3,14/4.

Der Ventilstößel 63.2/64.2/65.2 ist auf dem am Hubrahmen 24.2 befestigten Bolzen 66.2 geführt. Der Bolzen 66.2 ist an der unteren Seite mit einem Bund 67.2 und einem Schlüsselsechskant versehen. Auf dem Bund 67.2 liegt eine aus Gummi bestehende Dämpfscheibe 68.2 und darauf wiederum eine aus schlagfestem Kunststoff bestehende Prallscheibe 69.2 auf. Der Bolzen ist mit Ausfräsungen 70.2 versehen, womit an der Steuerkante 62.2 ein regelbarer Durchgangsquerschnitt für den Luftstrom 60.2 gebildet wird. Über den Weg 71.2 und der Kurve 72.2 wird der Durchgangsquerschnitt für den Luftstrom 60.2 von Null bis Ma ximal linear verstellt. Die Schnitte U, V und W zur Fig. 6b zeigen die Durchgangsquerschnitte 73.2, 74.2 und 75.2 zu ver schiedenen Stellungen des Bolzens 66.2 zur Steuerkante 62.2 des Ventilstößelgrundkörpers 63.2. In Fig. 6c ist ein Durch gangsquerschnitt an der Steuerkante 62.2 durch das Bezugszei chen 76.2 gekennzeichnet. Der Stellweg 71.2 ist relativ lang ausgelegt, um so eine bessere Auflösung des Stellweges und da mit eine genaue Einstellung bzw. Regelung des Durchgangsquer schnittes an der Steuerkante 62.2 zu erzielen. Zur Einleitung des Luftstromes wird der Hubrahmen 24.2 mit den Bolzen 66.2 vom dem als Positionierantrieb ausgeführten Hydraulikzylinder 82.2 (Fig. 5) soweit angehoben, bis der Durchgangsquerschnitt an der Steuerkante 62.2 den vorgegebenen, von den variablen Modellplattendüsen 07.2 abhängigen Wert erreicht hat. Dabei hebt der Hubrahmen 24.2 von den Dichtungen 64.2 ab, während der Ventilstößel 63.2/64.2/65.2 vom Druck p_i bzw. 21.2 über die Fläche von D2 weiterhin auf den Ventilsitz 57.2 gehalten wird. Durch das Abheben des Hubrahmens 24.2 von der Dichtung 64.2 gelangt die Druckluft 21.2 zur Steuerkante 62.2 und durchströmt den Ventilstößel entsprechend der Pfeillinien 60.2. Je nach Öffnungsstellung 77.2 bzw. 78.2 stellt sich zwi schen der Ventilstößelfläche 63.2a und der Prallscheibe 69.2 die Distanz 80.2 bzw. 81.2 ein. Dieses Maß dient als Beschleu nigungsweg des Hubrahmens 24.2 beim Auslösen des Impulsdruck stoßes. Hierzu wird der Kolbenraum 22.2 schlagartig entlastet, wodurch der Hubrahmen 24.2 ebenso schlagartig angehoben wird. Nach Durchfahren der Distanz 80.2 bzw. 81.2 schlägt die Prall scheibe 69.2 mit einer bereits erreichten definitiven Ge schwindigkeit gegen den Ventilstößel und hebt diesen mit der Dichtung 65.2 im "fliegenden Start" vom Ventilsitz 57.2 ab, wobei die maximale Öffnungsstellung h (Fig. 6b) in wenigen Mil lisekunden erreicht wird und wodurch der Impulsdruckstoß mit einem Druckgradienten von bis zu 600 bar/sek ausgelost wird. Die Öffnungsstellung h = D₃/4 entspricht dabei einem drossel freien Einstromquerschnitt für D₃ (D₃.3,14.h = D₃ ².3,14/4). Die Prallscheibe 69.2 besteht aus einem schlagfesten Kunst stoff, um ein metallisches Anschlagen zu vermeiden und durch die unter der Prallscheibe 69.2 liegenden Gummischeibe 68.2 wird außerdem noch der Anschlag der Prallscheibe 69.2 an den Ventilstößel 63.2 gedämpft. Durch unterschiedliche Staffelung der Prallscheibenhöhe 79.2 wird verhindert, daß alle Ventil stößel gleichzeitig vom Ventilsitz abheben, wodurch die Hub kraft bzw. die Öffnungskraft wesentlich reduziert wird und was sich außerdem günstig auf das schnelle Abheben der Ventilstö ßel auswirkt. Mit Vorteil kann die Öffnungsfolge so ausgeführt werden, daß als erstes die äußeren und dann zunehmend die in neren Ventilstößel vom Ventilsitz abheben, was in Bezug auf die Formstoffreibung an der Formkastenwand vorteilhafterweise zu einer glockenförmigen Impulsdruckwelle führt. Im weiteren kann auch der Luftstrom im Außenbereich intensiviert werden, indem die Durchgangsquerschnitte im Außenbereich größer ausge führt werden als im Innenbereich.

Die Fig. 6e zeigt eine alternative Ausführungsform des Ventil stößels, wobei der Grundkörper bei sonst gleicher Funktion aus einer metallischen Hülse 95.2 und einer darauf aufvulkanisier ten Gummiummantelung 96.2 besteht.

Die Fig. 5 zeigt einen Vertikalschnitt durch die Verdichtungs station einer als beispielhaft dargestellten Formmaschine. Im rechten Halbschnitt ist die Ausgangsstellung der Formmaschine dargestellt, wobei die aus Modellträger 01.2, Modellplatte 02.2, Formkasten 03.2 und Füllrahmen 04.2 bestehende und mit losen Formstoff 08.2 gefüllte Formeinheit 05.2 in die Verdich tungsstation eingefahren ist. Im linken Halbschnitt hat der Hubtisch 31.2 die Formeinheit 05.2 angehoben und mit einer entsprechenden Schließkraft gegen den Rahmen 17.2 der Boden platte 18.2 gedrückt. Die aus dem Bereich des lose geschütte ten Formstoffes 08.2 und dem darüber befindlichen Freiraum 09.2 bestehende Formkammer 10.2 ist über die Dichtungen 11.2/12.2/13.2 druckdicht verschlossen. Die Freiraumhöhe 09.2 kann sehr klein gehalten werden, weil die feinrasterige und flächendeckende Anordnung der Düsen 26.2 innerhalb dieser kleinen Distanz die Bildung eines über die Formstoffoberfläche gleichmäßig verteilten und senkrecht wirkenden Luftstromes und einer ebenso gleichmäßig verteilten und senkrecht wirkenden Impulsdruckwelle ermöglicht. Dadurch wird insbesondere der Druckluftverbrauch reduziert und der Aufbau des hohen Druck gradienten begünstigt. Im oberen Teil der Fig. 5 ist eine Ver dichtungseinheit 16.2 dargestellt, wie sie beispielweise (mit Ausnahme der zuvor beschriebenen Ventilstößel 58.2 und des Stellzylinders 82.2) aus EP-0139119 bekannt ist. Dabei weist der Kolbenraum 22.2 eine Vertiefung 83.2 auf, die im unteren Bereich durch den eingeschweißten Boden 84.2 druckdicht zum Raum 19.2 begrenzt ist. Im oberen Bereich wird die Vertiefung 83.2 durch die mit Schrauben befestigte Scheibe 85.2 begrenzt. Durch die Bohrung der Scheibe 85.2 wird die Kolbenstange 86.2 des Stellzylinders 82.2 berührungslos in die Vertiefung 83.2 eingeführt. Am unteren Ende der Kolbenstange 86.2 ist die Mit nehmerscheibe 87.2 befestigt, die beim Anheben unter die Scheibe 85.2 greift und dabei den Kolben 23.2 mit dem Hubrah men 24.2 anhebt und damit die Durchgansquerschnitte für den Luftstrom öffnet. Im Ruhezustand bzw. in der untersten Stel lung des Stellzylinders 82.2 hat die Mitnehmerscheibe 87.2 den Abstand 88.2 zur Scheibe 85.2, so daß die Kolbenstange 86.2 und die Mitnehmerscheibe 87.2 keine Berührung zur Scheibe 85.2 haben und die Ventilstößel 58.2 (Fig. 5) so ungehindert auf ihre Ventilsitze gedrückt werden können. Der hydraulisch be triebene Stellzylinder 82.2 ist in der, den Kolbenraum 22.2 nach oben begrenzenden Kopfplatte 89.2 befestigt. Im Stellzy linder 82.2 ist eine Wegmeßeinrichtung integriert, die im Zu sammenwirken mit einer elektronischen Regeleinrichtung 90.2 und einem hydraulischen Proportional- oder Servoventil 91.2 ein genaues Positionieren der Kolbenstange 86.2 und der Mit nehmerscheibe 87.2 ermöglicht. Damit können dann auch über den Hubrahmen 24.2 die Ventilstößelbolzen 66.2 in eine genaue Po sition gebracht werden, die dem vorgegebenen Durchgangsquer schnitt an der Steuerkante 62.2 entspricht.

Auch die Vorrichtungsvariante 2 ermöglicht die Anwendung der bereits beschriebenen Verfahrensvarianten gemäß Fig. 1a, 1b und 1c sowie der Verfahrensvariante, wobei der Aufbau des Luftstromdruckes in der Formkammer 10.2 von unten durch die Modellplatte 02.2 erfolgt. Ausgehend von der Darstellung im linken Halbschnitt der Fig. 5 laufen die einzelnen Funktionen dabei wie folgt ab:

Für den Luftstrom gemäß Fig. 1a sind die Ventile 52.2 und 53.2 ausgeschaltet, so daß die Modellplattenunterseite 06.2 am Ven tilausgang 53.2a mit der freien Atmosphäre verbunden ist. Im weiteren sind auch die Ventile 47.2 und 50.2 ausgeschaltet. Im Druckluftbehälter 19.2 steht der Druck 21.2 an und das Ventil 28.2 ist geöffnet, damit während des Luftstromes Druckluft aus dem aus dem Netz nachfließen kann, womit der Wert des System druckes 21.2 für den nachfolgenden Impulsdruckstoß aufrecht erhalten wird. Der Hubkolben 23.2 steht allseitig unter dem Systemdruck 21.2, so daß er ohne Krafteinwirkung auf den Hub rahmen 24.2 ist. Die Ventilstößel 58.2/63.2 werden vom System druck 21.2 auf ihren Ventilsitz gedrückt und dadurch geschlos sen gehalten. Durch Einschalten des Ventilmagneten 91.2a wird der Kolben des Stellzylinders 82.2 nach oben bewegt. Nach Durchfahren der Distanz 88.2 erfaßt die Mitnehmerscheibe 87.2 die Scheibe 85.2, wodurch der Hubrahmen 24.2 mit den Bolzen 66.2 soweit nach oben gezogen wird, bis an der Steuerkante 62.2 der von den variablen Modellplattendüsen 07.2 abhängige Durchgangsquerschnitt erreicht ist. Das Öffnen bis zu diesem Durchgangsquerschnitt erfolgt über eine Zeitrampe, um das zu Beginn noch kleinere Druckverhältnis p_a/p_i mit seinen Auswir kungen auf den Druckgradienten B/t₁ (Fig. 1a) zu kompensieren. Die lineare Erweiterung des Durchgangsquerschnittes von Null bis Maximal erfolgt über den relativ langen Weg 71.2, um durch eine bessere Auflösung eine genaue Einstellung des Durchgangs querschnittes und somit des Massenstromes zu erzielen. Mit dem Öffnen des Durchgangsquerschnittes an der Steuerkante 62.2 be ginnt der Luftstrom entsprechend der Pfeillinien 60.2 über alle Düsen 26.2 zu fließen und er erreicht nach der Zeit t₁ (Fig. 1a) seine, auf die Abflußkapazität der Modellplattendüsen 07.2 abgestimmte Stärke. Der Luftstrom fließt durch den Form sand 08.2, über die Modellplattendüsen 07.2, und über die Ven tile 52.2 und 53.2 zur freien Atmosphäre 53.2a ab. Dabei wird der den Luftstrom treibende Druck innerhalb der Formkammer 10.2 von einem Sensor 49.2 überwacht, so daß bei Abweichungen von der Sollwerttoleranz eine Korrektur der Hubstellung des Stellzylinders 82.2 und damit des Durchgangsquerschnittes an den Steuerkanten 62.2 erfolgen kann. In den laufenden Luft strom hinein wird der Impulsdruckstoß ausgelöst, indem das großflächige Schnellschaltventil 29.2 eingeschaltet wird. Da durch wird der Kolbenraum 22.2 schlagartig entlastet und der Hubkolben 23.2 mit dem Hubrahmen 24.2 ebenso schlagartig ange hoben. Die Scheibe 85.2 entfernt sich dabei von der ruhenden Mitnehmerscheibe 87.2 und nach Durchfahren der Strecke 80.2 bzw. 81.2 werden die Ventilstößel 58.2 (Fig. 5) bzw. 63.2/65.2 (Fig. 6c/6d) mit einer bereits erreichten definitiven Geschwin digkeit des Hubrahmens 24.2 im "fliegenden Start" von ihren Ventilsitzen 57.2 abgehoben, wodurch der Impulsdruckstoß aus gelöst wird. Die Fig. 5a zeigt im linken Halbschnitt den Hub kolben 23.2 und den Stellzylinder 82.2 mit der an Scheibe 85.2 anliegenden Mitnehmerscheibe 87.2 in der Luftstromstellung. Der rechte Halbschnitt zeigt den Hubkolben 23.2 in der Stel lung für den Impulsdruckstoß, wobei er sich von der Mitnehmer scheibe 87.2 entfernt hat. Mit Auslösung des Impulsdruckstoßes wird die Mitnehmerscheibe 87.2 des Stellzylinders 82.2 durch Einschalten des Magneten 91.2b wieder in die unterste Position gemäß Fig. 5 gefahren. Nach dem Zeitablauf t₄ (Fig. 1a) wird durch Ausschalten des Ventils 29.2 und durch kurzzeitiges Ein schalten des Ventils 30.2 der Kolbenraum 22.2 mit dem höheren Netzdruck 93.2 beaufschlagt, wodurch die Ventilstößel 58.2 die Impulsdüsen 26.2 wieder verschließen. Nach dem Wiederausschal ten des Ventils 30.2 wird der Kolben 23.2 wieder allseitig vom Impulsdrucksystem 21.2 beaufschlagt, so daß die Krafteinwir kung auf den Hubrahmen 24.2 wieder aufgehoben wird. Unmittel bar nach dem Verschließen der Impulsdüsen 26.2 wird das Ventil 47.2 über eine Zeitrampe geöffnet, womit ein schockfreier Druckabbau in der Formkammer 10.2 eingeleitet wird. Nach dem das Ventil 47.2 ganz geöffnet ist, erfolgt der weitere gesteu erte Druckabbau über die Drossel 48.2. Nach dem Druckabbau be ginnt das Aussenken des Modells aus der Form und gleichzeitig wird das Ventil 47.2 wieder geschlossen, womit der Verdich tungsvorgang beendet ist.

Beim Luftstrom gemäß Fig. 1c ist der Funktionsablauf wie zuvor für Fig. 1a beschrieben. Zusammen mit dem Öffnen der Durch gangsquerschnitte an der Steuerkante 62.2 (Fig. 6d) wird dabei jedoch zusätzlich das Ventil 53.2 eingeschaltet, womit die Mo dellplattenunterseite 06.2 über die Leitungen 54.2 mit der Un terdruckquelle 55.2 verbunden wird. Das Drucksystem 21.2 wird dabei auf den Druck B1 (Fig. 1c) abgestimmt.

Beim Luftstrom gemäß Fig. 1b werden zur Erzeugung des Luftstro mes nur die Ventile 50.2 und 53.2 eingeschaltet. Dadurch wird der Luftstrom von der Unterdruckquelle 55.2 über das einge schaltete Ventil 53.2, über das ausgeschaltete Ventil 52.2 über die Leitungen 54.2, über die Modellplattendüsen 07.2, durch die Formkammer 10.2 und schließlich über die eingeschal teten Ventile 50.2 aus der freien Atmosphäre 50.2a angesaugt. Die Intensität des Luftstromes wird dabei von den Durchgangs querschnitten der Modellplattendüsen 07.2 und vom Unterdruck C (Fig. 1b) bestimmt, während der Luftstrom über die Ventile 50.2 frei einfließen kann, so daß also keine vorverdichtend wir kende Evakuierung der Formkammer 10.2 eintreten kann. Die Dichtungen 14.2 und 15.2 verhindern ein Ansaugen von Falsch luft. In den laufenden Luftstrom hinein erfolgt der Impuls druckstoß wie zuvor zu Fig. 1a beschrieben. Dabei werden die Ventilstößel jedoch in einem Hub gemäß Darstellung von Fig. 6a zu Fig. 6b für den Impulsdruckstoß geöffnet. Zu Beginn des Im pulsdruckstoßes wird das Ventil 50.2 ausgeschaltet, damit der Druckstoß zur freien Atmosphäre abgesperrt ist. Das Drucksy stem 21.2 wird dabei auf den Druck X (Fig. 1c) abgestimmt.

Bei der Variante, bei der der Aufbau des Luftstromdruckes in der Formkammer 10.2 von unten durch die Modellplatte 02.2 er folgt, wird der erforderliche Druck am Druckregler 51.2 einge stellt und geregelt. Dieser Druck entspricht dem bereits be schriebenen Ausgangsdruck p_a bzw. C + B (Fig. 1a/1c) am Ringspalt 61.2 (Fig. 6d). Ausgehend vom linken Halbschnitt der Fig. 5 läuft der Arbeitsvorgang wie folgt ab: Durch Einschalten des Ventils 52.2 wird die vom Druckregler 51.2 kommende Druckluft über die Leitungen 54.2 und über die Modellplattendüsen 07.2 von unten in die Formkammer 10.2 eingeblasen. Die Einblasin tensität wird dabei in Abhängigkeit von den variablen Modell plattendüsen an dem regelbaren Drosselventil 56.2 eingestellt. Die Ventile 47.2 und 50.2 sind dabei ausgeschaltet bzw. ge schlossen, damit ein Druckaufbau möglich wird. Der Druckaufbau erfolgt auch hierbei mit dem sehr flachen Druckgradienten von 5 bar/sek (vorzugsweise 2 bar/sek) über die Zeit t₁ (Fig. 1a/1c), wodurch ein Anheben des Formstoffes in den Freiraum 09.2 und somit eine Verdichtung des Formstoffes verhindert wird. Die Formkammer 10.2 bzw. der Freiraum 09.2 und die Luftporen im Formstoff werden dabei lediglich in den Zustand eines höheren atmosphärischen Druckes entsprechend p_a bzw. C + B (Fig. 1a/1c) versetzt. Sobald der am Druckregler 51.2 eingestellte Druck in der Formkammer 10.2 erreicht ist und vom Drucksensor 49.2 ge meldet wird, wird der Magnet 91.2a eingeschaltet, womit der Kolben des Stellzylinders 82.2 den Hubrahmen 24.2 mit den Bol zen 66.2 soweit nach oben zieht, bis an der Steuerkante 62.2 der von den variablen Modellplattendüsen 07.2 abhängige Durch gangsquerschnitt erreicht ist. Da der Druck p_a in der Formkam mer 10.2 bereits ansteht, kann dieser Öffnungsvorgang im Ge gensatz zu dem von oben aufgebauten Druck p_a schnell und ohne Zeitrampe erfolgen. Gleichzeitig mit dem Einschalten des Ma gneten 91.2a wird das Ventil 52.2 ausgeschaltet, so daß der Luftstrom von oben nach unten eingeleitet wird. Je nach Schaltstellung des Ventils 53.2 fließt der Luftstrom dabei ge mäß Fig. 1a zur freien Atmosphäre 53.2a oder gemäß Fig. 1c zur Unterdruckquelle 55.2 ab. Der den Luftstrom treibende Druck innerhalb der Formkammer 10.2 wird von dem Sensor 49.2 über wacht, so daß bei Abweichungen von der Sollwerttoleranz eine Korrektur der Hubstellung des Stellzylinders 82.2 und somit des Durchgangsquerschnittes an der Steuerkante 62.2 erfolgen kann. In den laufenden Luftstrom hinein wird dann wie bereits zuvor zur Vorrichtungsvariante 2 und Fig. 1a beschrieben der Druckstoß ausgelöst.

Wie bereits beschrieben, ist die Masse des Luftstromes von der Abflußkapazität der Modellplattendüsen 07.1/2 abhängig, da diese den Hauptdurchflußwiderstand für den Luftstrom bilden.

Es wird dabei nur soviel Druckluft in die Formkammer 10.1/2 eingeblasen, wie bei dem entsprechenden Druckgefälle B (Fig. 1a/1c) und ohne weiteren Druckstau über die Modellplattendüsen 07.1/2 abfließen kann. Da die Modelle nach den individuellen Erfordernissen nach Anzahl, Größe und Aufteilung sehr unter schiedlich mit den als Schlitzdüsen ausgeführten Modellplat tendüsen 07.1/2 bestückt sind, muß die Masse des Luftstromes auch individuell für jedes Modell eingestellt werden. Dies er folgt wie bereits beschrieben bei der Vorrichtungsvariante 1 im unterkritischen Bereich über den Druck p_i (Fig. 4) vor den Einblasdüsen 37.1 und bei der Vorrichtungsvariante 2 im über kritischen Bereich über die Durchgangsquerschnitte in den Ven tilstößeln 58.2, die schließlich von der Hubstellung des Stellzylinders 82.2 bestimmt werden. Um bei einem Wechsel ei nes Modellplattenpaares oder auch beim ständigen Wechsel von Ober- und Unterkastenmodell die entsprechenden Werte schnell und automatisch einstellen zu können, wird für jedes Modell paar ein Datensatz angelegt, in dem alle modellrelevanten Da ten, nach Oberkasten- und Unterkastenmodell differenziert, ab gelegt werden. Neben den gießtechnischen Daten wie beispiels weise Gießtrichterposition, Eingußgewicht, Impfmittel, Kühl zeit usw. werden auch die formtechnischen Daten für Formstoff, Verdichtung und Luftstrom in dem Datensatz abgelegt. Der Da tensatz wird der Modellnummer fest zugeordnet. Beim Wechsel eines Modellplattenpaares wird die Modellnummer über eine an der Modellplatte 02.1/2 angebrachte Kodierleiste automatisch gelesen und der zugeordnete Datensatz automatisch aktiviert. Die formtechnischen Daten können dann im Wechsel für Ober- und Unterkastenmodell abgerufen werden, wobei die Identifizierung von Ober- und Unterkastenmodell durch den fest gefügten Rhyth mus der Formanlagensteuerung erfolgt. Für die gießtechnischen Daten wird die Modellnummer mit der zugehörigen Form über ein Schieberegister an die entsprechende Anlagenstation weiter ge geben. Anstatt des automatischen Auslesens der Modellnummer mittels Kodierleiste, kann die Modellnummer beim Wechsel eines Modellpaares auch manuell über eine Tastatur oder über einen Kodierschalter eingegeben werden. Nach Freigabe und mit dem Vollzug des Modellwechsels wird dann die Modellnummer übernom men und der zugeordnete Datensatz aktiviert. Die Daten für den erfindungsgemäßen Luftstrom werden entsprechend der ausgeführ ten Vorrichtungsvariante und der ausgewählten Betriebsvariante automatisch an die Stellgeräte ausgegeben. Die Ausgabe an die Stellgeräte erfolgt dabei immer sofort nach Abschluß eines Verdichtungsvorganges, damit bis zum nächsten Verdichtungsvor gang für eventuelle Druckveränderungen genügend Zeit zur Ver fügung steht. Die im Datensatz abgelegten Parameter für die Vorrichtungsvariante 1 bestehen dabei aus:
Druckwert für das Druckregelventil: 42.1
Druckwert für das Druckregelventil: 51.1
Drosselwert für das Drosselventil: 56.1
Unterdruckwert für die Unterdruckquelle: 55.1
Korrespondenzwert für Drucksensor: 49.1
Zeiten t1 und t2 gemäß Fig. 1a/1b/1c
Druckwert für das Druckregelventil: 27.1 (Impulssystem).

Die im Datensatz abgelegten Parameter für die Vorrichtungsva riante 2 bestehen dabei aus:
Hubwert zum Durchgangsquerschnitt an der Steuerkante 62.2 gemäß 77.2 (Fig. 6c) bzw. 78.2 (Fig. 6d)
Druckwert für das Druckregelventil: 51.2
Drosselwert für das Drosselventil: 56.2
Unterdruckwert für die Unterdruckquelle: 55.2
Korrespondenzwert für Drucksensor: 49.2
Zeiten t1 und t2 gemäß Fig. 1a/1b/1c
Druckwert für das Druckregelventil: 27.2 (Impulssystem).

Die Parameter für den Luftstrom werden beim erstmaligen Ein satz eines Modellpaares durch Versuche ermittelt und nach Festlegung einer Modellnummer in den ihr zugeordneten Daten satz eingetragen. Zur Optimierung kann der Datensatz während des Betriebes verändert werden.

In seiner Gesamtfunktion stellt das Luftstromsystem zwischen dem Druckluftsystem 44.1 bzw. 21.2 und der Außenatmosphäre 53.1/2a oder der Unterdruckquelle 55.1/2 einen zweistufigen Durchströmungsvorgang dar. Die erste Stufe ist das Druckge fälle zwischen dem Drucksystem 44.1/2 bzw. 21.1/2 und dem Freiraum 09.1/2 (Fig. 2 und 5) über der losen Formstoffoberflä che, welches an den Luftstromdüsen entsteht und welches für die Vorrichtungsvariante 1 unterkritisch und für die Vorrich tungsvariante 2 überkritisch ist. Die zweite Stufe ist das den Luftstrom treibende Druckgefälle B (Fig. 1a/1c) zwischen der Formkammer 10.1/2 und der Außenatmosphäre 53.1/2a oder der Un terdruckquelle 55.1/2, welches zum geringeren Teil im lose ge schütteten Formstoff 08.1/2, hauptsächlich aber an den Modell plattendüsen 07.1/2 entsteht und welches in Abhängigkeit von seinem Druckverhältnis und unabhängig von den Vorrichtungsva rianten über- oder unterkritisch sein kann.

Bezugszeichenliste Bezugszeichenindex 1 bezieht sich auf Vorrichtungsvariante 1 Bezugszeichenindex 2 bezieht sich auf Vorrichtungsvariante 2

01.1/01.2

OK-Modellplattenträger

02.1/02.2

OK-Modellplatte

01.1

a/- UK-Modellplattenträger

02.1

a/- UK-Modellplatte

03.1/03.2

Formkasten

04.1/04.2

Füllrahmen

05.1/05.2

Formeinheit

06.1/06.2

Unterseite Modellplatte

07.1/07.2

Modellplattendüsen

08.1/08.2

loser Formstoff

09.1/09.2

Freiraum über dem losen Formstoff

10.1/10.2

Formkammer

11.1/11.2

Dichtung im Rahmen

17.1

/

17.2

12.1/12.2

Dichtung im Füllrahmen

13.1/13.2

Dichtung in Modellplatte

14.1/14.2

Dichtung Modellplatte/Modellträger

15.1/15.2

Dichtung Modellplatte/Hubtisch

16.1/16.2

Impulseinheit

17.1/17.2

Rahmen an Bodenplatte

18.1

/

18.2

18.1/18.2

Bodenplatte Impulseinheit/Kopfplatte Formkammer

19.1/19.2

Druckluftkammer Impulseinheit

20.1/20.2

Druckluftkessel Impulseinheit

21.1/21.2

Drucksystem für die Impulseinheit

22.1/22.2

Kolbenraum über Kolben

23.1

/

23.2

23.1/23.2

Hubkolben für Impulssystem

24.1/24.2

Hubrahmen für Ventilstößel

25.1/-

Ventilstößel Vorrichtungsvariante

1

26.1/26.2

Impulsdüsen

27.1/27.2

Druckregelventil Impulssystem

28.1/28.2

Absperrventil

29.1/29.2

Schnellschaltventil

30.1/30.2

Zusatzventil Ventilstößel schließen

31.1/31.2

Hubtisch

32.1/32.2

Durchgangsbohrung Hubtisch/Modellplatte

33.1/-

Modellplattenrollenbahn
< ;B 04500 00070 552 001000280000000200012000285910438900040 0002019848048 00004 04381OL<34.1/- Verteilerrohre

35.1/-

horizontale Kanäle in Bodenplatte

18.1

36.1/-

vertikale Kanäle in Bodenplatte

18.1

37.1/-

Einblasdüsen

38.1/-

gelochtes Flacheisen

39.1/-

Dichtband zum Flacheisen

38.1

40.1/-

Bohrungen im Flacheisen

38.1

41.1/-

Speicherkessel für Luftstrom

42.1/-

Druckregelventil für Luftstrom

43.1/-

Regelkessel für Luftstrom

44.1/-

Drucksystem für Luftstrom

45.1/-

Schaltventil für Luftstrom

46.1/-

Rückschlagventil für Luftstrom

47.1/47.2

Schaltventil für Druckabbau

48.1/48.2

Drosselventil für Druckabbau

49.1/49.2

Drucksensor für Luftstrom

50.1/50.2

Schaltventil zum Einsaugen des Luftstromes

50.1

a/

50.2

a Außenatmosphäre am Ventil

50.1

/

50.2

51.1/51.2

Druckregelventil zum Lufteinblasen von unten

52.1/52.2

Schaltventil zum Lufteinblasen von unten

53.1/53.2

Schaltventil Unterdruckquelle/Atmosphäre

53.1

a/

53.2

a Außenatmosphäre am Ventil

53.1

/

53.2

54.1/54.2

Verbindungsleitungen zum Hubtisch

31.1

/

31.2

55.1/55.2

Unterdruckquelle

56.1/56.2

Drosselventil für Drucklufteinblasen von unten

57.1/57.2

Ventilsitz für Ventilstößel

-/58.2

kompletter Ventilstößel Vorrichtungsvariante

2

-/59.2

Pfeillinie für Ventilstößelumströmung

-/60.2

Pfeillinie für Ventilstößeldurchströmung

-/61.2

Ringspalt im Ventilstößel

-/62.2

Steuerkante am Ventilstößelgrundkörper

-/63.2

Ventilstößelgrundkörper

-/63.2

a Anschlagfläche im Ventilstößel

-/64.2

obere Ventilstößeldichtung

-/65.2

untere Ventilstößeldichtung

-/66.2

Ventilstößelbolzen

-/67.2

Bolzenbund

-/68.2

Gummi-Dämpfscheibe

-/69.2

Kunststoff-Prallscheibe

-/70.2

Ausfräsungen am Bolzen

66.2

als Luftstromkanäle

-/71.2

Stellweg für Querschnittserweiterung

-/72.2

Kurve für lineare Querschnittserweiterung

-/73.2

Durchgangsquerschnitt im Schnitt "U"

-/74.2

Durchgangsquerschnitt im Schnitt "V"

-/75.2

Durchgangsquerschnitt im Schnitt "W"

-/76.2

Darstellung eines Durchgangsquerschnittes

-/77.2

kleine Öffnungsstellung für Luftstrom

-/78.2

große Öffnungsstellung für Luftstrom

-/79.2

Prallscheibenhöhe

-/80.2

Beschleunigungsweg bei kleiner Ventilstößelöffnung

-/81.2

Beschleunigungsweg bei großer Ventilstößelöffnung

-/82.2

hydraulischer Stellzylinder

-/83.2

Vertiefung Kolbenraum

22.2

-/84.2

Boden der Kolbenraumvertiefung

-/85.2

Scheibe über der Kolbenraumvertiefung

-/86.2

Kolbenstange zum Stellzylinder

82.2

-/87.2

Mitnehmerscheibe

-/88.2

Abstand Scheibe

85.2

zu Scheibe

87.2

-/89.2

Kopfplatte zum Kolbenraum

22.2

-/90.2

elektronische Regeleinrichtung

-/91.2

Hydraulikventil für Stellzylinder

82.2

-/91.2

a Magnet A zum Hydraulikventil

91.2

-/91.2

b Magnet B zum Hydraulikventil

91.2

92.1/92.2

Dämpfungsgummi für Kolben

23.1

/

23.2

93.1/93.2

Druckluftnetz

-/94.2

Freilaufweg am Ventilstößel

63.2

-/95.2

Metallhülse zum Ventilstößel

-/96.2

Gummimantel zum Ventilstößel

Claims

1. Verfahren zum Verdichten von Gießereiformstoffen innerhalb einer geschlossenen Formkammer, die aus einer mit Entlüftungs düsen versehenen Modellplatte, einem Formkasten, einem Füll rahmen und einer mit Impulsventilöffnungen versehenen Kopf platte besteht, wobei der Formstoff durch einen Druckluftstoß fluidisiert und verdichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß während einer zeitgedehnten Phase vor Auslösung des Druckluft stoßes ein gleichmäßiger, den Formstoff durchdringender und durch die Modellplattendüsen 07.1/2 abfließender Luftstrom die Schüttdichte des lose geschütteten Formstoffes homogenisiert und fluidisiert, ohne dabei eine nennenswerte Vorverdichtung zu bewirken und daß in den laufenden Homogenisierungs- und Fluidisierungsvorgang hinein ein Druckluftstoß bis zu 600 bar/sek ausgelöst wird, der den Formstoff verdichtet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den Luftstrom treibende Druckgefälle "B" über die Zeit t₁ mit einem flachen Druckgradienten von maximal 5 bar/sek (insbeson dere 1,5 bis 2,5 bar/sek) bis zu einem Wert von maximal 3 bar (insbesondere 0,5 bis 1,5 bar) aufgebaut wird und daß danach der Luftstrom mit dem Druckgefälle "B" über die Zeit t₂ minde stens 0,5 sek (insbesondere 1 bis 3 sek) wirksam bleibt und daß unmittelbar danach der Druckluftstoß ausgelöst wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekenn zeichnet, daß für den Luftstrom nur soviel Druckluft als Mas senstrom in die Formkammer eingeblasen wird, wie bei dem gleichbleibenden Druckgefälle "B", d. h. ohne weiteren Druck stau in der Formkammer 10.1/2 über die Modellplattendüsen 07.1/2 abfließen kann.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der Luftstrom auch durch eine Unterdruckquelle 55.1/2 von der Modellplattenunterseite 06.1/2 angesaugt werden kann, wobei der Freiraum 09.1/2 im oberen Teil der Formkammer 10.1/2 mit der freien Atmosphäre verbunden ist, so daß keine evakuierende Wirkung in der Formkammer 10.1/2 entsteht.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Luftstrom auch durch eine Kombination aus Ansaugen und Einblasen erzeugt werden kann, wobei das Druckge fälle "B" sich dabei aus dem Überdruck "B1" und dem Unterdruck "B2" zusammensetzt.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß das den Luftstrom treibende Druckgefälle "B" von der Modellplattenunterseite 06.1/2 her aufgebaut wird, indem die Druckluft entgegen der Schwerkraft des Formstoffes über die Modellplattendüsen 07.1/2 in die Formkammer 10.1/2 einge blasen wird, wodurch die Formkammer und die Luftporen im Form stoff in einen, dem Druckgefälle "B" entsprechenden Zustand höheren atmosphärischen Druckes "C+B" versetzt werden und wo nach der Luftstrom durch Umschalten des Einblasventils 52.1/2 und durch Zuschalten der Druckluftquelle von oben nach unten durch den Formstoff einsetzt.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die einzelnen Einblasdüsen für den Luftstrom un terschiedliche Durchgangsquerschnitte haben können, um parti ell eine unterschiedliche Intensität des Luftstromes zu bewir ken, womit insbesondere im Bereich der Formkastenwände mit ei ner Häufung der Modellplattendüsen 07.1/2 der Luftstrom ver stärkt werden kann.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckluftstoß durch ein von außen nach innen verlaufendes zeitversetztes Öffnen der Impulsdüsen 26.1/2 als glockenför mige Impulsdruckwelle auf den Formstoff einwirkt und es da durch zu einer intensiveren Wirkung des Druckstoßes im Bereich der Formkastenwände kommt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der beim Druckluftstoß aufgebaute Wirkdruck "A" nach einer Halte zeit t₄ von maximal 0,5 sek zunächst über eine Ventilrampen zeit t₅ von maximal 1 sek (insbesondere 0,5 sek) und dann über eine Drossel 48.1/2 innerhalb der Zeit t₆ von maximal 3 sek (insbesondere 1,5 sek) schockfrei und kontrolliert abgebaut wird.

10. Vorrichtung (Variante 1) zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7, bestehend aus einer Formeinheit 05.1, einer Impulsverdichtungseinheit 16.1 mit einer Boden platte 18.1, in der die Düsen 26.1 für den Druckluftstoß fein rasterig und flächendeckend angeordnet sind und mit einer Hub vorrichtung 23.1/24.1 und daran befestigter Ventilstößel 25.1, womit die Düsen 26.1 verschlossen bzw. geöffnet werden, einer von der Bodenplatte 18.1 nach oben und von der Modellplatte 02.1 nach unten begrenzten Formkammer 10.1, wobei die Modell platte 02.1 mit den Entlüftungsdüsen 07.1 versehen ist sowie einem Hubtisch 31.1, womit die Formeinheit 05.1 mit einer ent sprechenden Schließkraft gegen den Rahmen 17.1 der Bodenplatte 18.1 gedrückt wird und wodurch die Formkammer über die Dich tungen 11.1/12.1/13.1 druckdicht verschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte 18.1 ein feingliederig und flächendeckend angeordnetes Düsensystem 37.1 aufweist, womit ein gleichmäßig verteilter und senkrecht wirkender Luftstrom in die Formkammer 10.1 eingeblasen wird, der den Formstoff durchströmt und über die Modellplattendüsen 07.1 wieder aus der Formkammer 10.1 austritt, wobei das Düsensystem 37.1 einen konstanten Durchgangsquerschnitt aufweist und mit einem unter kritischen bis kritischen Druckverhältnis p_i/p_a von 0,9 bis 0,528 betrieben wird und wobei der Massendurchsatz des Luft stromes von dem regelbaren Innendruck p_i vor den Düsen 37.1 bestimmt wird, womit der Massendurchsatz des Luftstromes so eingestellt bzw. geregelt wird, daß er mit dem Druckgefälle "B", d. h. ohne weiteren Druckstau in der Formkammer 10.1 über die Modellplattendüsen 07.1 abfließen kann,

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom von einem separaten Druckluftsystem 43.1/44.1 gespeist wird, welches zur Einstellung des Druckes p_i vor den Einblasdüsen 37.1 das Druckregelventil 42.1 aufweist, womit letztendlich der Massendurchsatz des Luftstromes eingestellt bzw. geregelt wird.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch ge kennzeichnet, daß der Luftstromdruck "B" in der Formkammer 10.1 oberhalb der Formstoffoberfläche von einem Drucksensor 49.1 überwacht wird, der bei Abweichungen von der Sollwertto leranz am Druckregelventil 42.1 automatisch eine entsprechende Korrektur bewirkt.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 bis 11, dadurch ge kennzeichnet, daß die Bodenplatte 18.1 die feinrasterig einge teilten Kanäle 35.1/36.1 aufweist, worüber die von den Vertei lerrohren 34.1 und den Ventilen 45.1/46.1 kommende Druckluft den Einblasdüsen 37.1 zugeführt wird und daß die Querschnitte der Kanäle 35.1/36.1, der Verteilerrohre 34.1 und der Ventile 45.1/46.1 größer dimensioniert sind als die anteiligen Quer schnitte der Düsen 37.1, so daß die Druckluft ungedrosselt zu den Einblasdüsen 37.1 strömen kann und die Einblasdüsen 37.1 den engsten Querschnitt in dem Zuführsystem 34.1/35.1/36.1 und 45.1/46.1 haben.

14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 bis 13, dadurch ge kennzeichnet, daß die Einblasdüsen 37.1 als Vielfachschlitzdü sen mit maximal 0,6 mm (insbesondere 0,3 mm) Schlitzbreite aus geführt sind und daß die wirksamen Durchgangsquerschnitte der einzelnen Düsen durch die Bohrungen 40.1-d₁ bzw. 40.1-d₂ im Flacheisen 38.1 und im Dichtband 39.1 festgelegt werden, womit eine partiell unterschiedliche Luftstromintensität, insbeson dere eine verstärkte Luftstromintensität im Bereich der Form kastenwände ermöglicht wird und wobei das unter der Boden platte 18.1 befestigte Flacheisen 38.1 die Einblasdüsen 37.1 in ihren Aufnahmebohrungen fixiert.

15. Vorrichtung (Variante 2) zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 8, bestehend aus einer Formeinheit 05.2, einer Impulsverdichtungseinheit 16.2 mit einer Boden platte 18.2, in der die Düsen 26.2 für den Druckluftstoß fein rasterig und flächendeckend angeordnet sind und mit einer Hub vorrichtung 23.2/24.2 und daran befestigter Ventilstößel, wo mit die Düsen 26.2 verschlossen bzw. geöffnet werden, einer von der Bodenplatte 18.2 nach oben und von der Modellplatte 02.2 nach unten begrenzten Formkammer 10.2, wobei die Modell platte 02.2 mit den Entlüftungsdüsen 07.2 versehen ist sowie einem Hubtisch 31.2, womit die Formeinheit 05.2 mit einer ent sprechenden Schließkraft gegen den Rahmen 17.2 der Bodenplatte 18.2 gedrückt wird und wodurch die Formkammer über die Dich tungen 11.2/12.2/13.2 druckdicht verschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilstößel 58.2 eine Doppelfunktion aufweisen, womit in einer ersten Funktionsphase ein relativ kleiner variabler Durchgangsquerschnitt für den Luftstrom ge öffnet wird und in einer zweiten Funktionsphase ein großer Durchgangsquerschnitt für den Druckluftstoß innerhalb weniger Millisekunden schlagartig freigegeben wird, wobei über das feingliederig und flächendeckend angeordnete Düsensystem 26.2 während der ersten Funktionsphase ein gleichmäßig verteilter und senkrecht wirkender Luftstrom in die Formkammer 10.2 ein geblasen wird, der den Formstoff durchströmt und über die Mo dellplattendüsen 07.2 wieder aus der Formkammer 10.2 austritt, wobei der variable Durchgangsquerschnitt mit einem überkriti schen Druckverhältnis p_a/p_i < 0,528 betrieben wird und wobei der Massendurchsatz des Luftstromes von den regelbaren vari ablen Durchgangsquerschnitten der Ventilstößel 58.2 bestimmt wird, womit der Massendurchsatz des Luftstromes so eingestellt bzw. geregelt wird, daß er mit dem Druckgefälle "B", d. h. ohne weiteren Druckstau in der Formkammer 10.2 über die Modellplat tendüsen 07.2 abfließen kann.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilstößel 58.2 aus einem Grundkörper 63.2 besteht, der im oberen Teil die Dichtung 64.2 zum Sperren des Luftstromes und im unteren Teil die Dichtung 65.2 zum Sperren des Druck luftstoßes aufweist, wobei der Grundkörper 63.2 auf einem am Hubrahmen 24.2 befestigten Bolzen 66.2 geführt wird, der die Ausfräsungen 70.2 mit den Auslaufkurven 71.2/72.2 aufweist, womit an der Steuerkante 62.2 und über den Stellweg 71.2 der Durchgangsquerschnitt für den Luftstrom 60.2 linear von Null bis maximal verstellbar bzw. regelbar ist, wobei der Ring spaltquerschnitt 61.2 größer ist als der maximale Durchgangs querschnitt an der Steuerkante 62.2 und daß der Bolzen 66.2 die auf dem Bolzenbund 67.2 aufliegende Dämpfscheibe 68.2 und die Prallscheibe 69.2 aufweist, wobei die Dämpfscheibe aus Gummi und die Prallscheibe aus schlagfestem Kunststoff be steht.

17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 und 16, dadurch ge kennzeichnet, daß die Luftstromquerschnitte für die äußeren Ventilstößel größer als die der inneren sein können, um eine intensivere Luftstromwirkung im Bereich der Formkastenwände zu erzielen.

18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 17, dadurch ge kennzeichnet, daß der Luftstrom aus der Druckluftkammer 19.2 gespeist wird und daß die Druckluftkammer während des Luft stromes über das geöffnete Ventil 28.2 vom Druckluftnetz 93.2 nachgespeist wird, um den Ausgangsdruck für den nachfolgenden Druckluftstoß aufrecht zu erhalten.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 18, dadurch ge kennzeichnet, daß der Ventilstößel 63.2/64.2/65.2 ohne Kraft einwirkung durch den Hubrahmen 24.2 vom Systemdruck 19.2/21.2 über die Fläche D₂ ².3,14/4 auf den Ventilsitz 57.2 gedrückt wird und daß beim Hubbeginn des Hubrahmens 24.2 der Ventilstö ßel vom Systemdruck 19.2/21.2 über die Ringfläche (D₂ ² - D₁ ²).3,14/4 auf dem Ventilsitz 57.2 gehalten wird und daß nach dem Abheben des Hubrahmens 24.2 von der Dichtung 64.2 und während des Luftstromes, der Ventilstößel weiter vom Systemdruck 19.2/21.2 über die Fläche D₂ ².3,14/4 auf dem Ventilsitz 57.2 gehalten wird.

20. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 19, dadurch ge kennzeichnet, daß zur Einstellung eines bestimmten Durchgangs querschnittes (beispielsweise 73.2/76.2) der Hubrahmen 24.2 mit dem Bolzen 66.2 um das Maß 77.2 angehoben wird und in die ser Stellung bis zur Einleitung des Druckluftstoßes verbleibt und daß zur Einleitung des Druckluftstoßes der Hubrahmen 24.2 mit dem Bolzen 66.2 weiter angehoben und über den Weg 80.2 auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigt wird, mit welcher dann die Prallscheibe 69.2 gegen die Ventilstößelfläche 63.2a schlägt und den Ventilstößel 63.2 mit der Dichtung 65.2 schlagartig vom Ventilsitz 57.2 um das Maß h = D₃/4 abhebt, wo bei die aus Gummi bestehende Dämpfscheibe 68.2 den Anschlag dämpft und die aus schlagfesten Kunststoff bestehende Prall scheibe 69.2 ein metallisches Anschlagen verhindert.

21. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 20, dadurch ge kennzeichnet, daß die Prallscheibenhöhe 79.2 und damit das Di stanzmaß 94.2 für die einzelnen Ventilstößel unterschiedlich sein kann, womit die Öffnungsfolge der Ventilstößel bestimmt werden kann und wobei insbesondere die Öffnungsfolge von außen nach innen verläuft, um eine glockenförmige Druckimpulswelle mit einer intensiveren Wirkung im Bereich der Formkastenwände zu erreichen und womit außerdem auch noch die Hubkraft zum An heben des Hubrahmens 24.2 reduziert wird.

22. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 21, dadurch gekenn zeichnet, daß der Ventilstößelgrundkörper aus einer metalli schen Hülse 95.2 und einer darauf aufvulkanisierten Gummium mantelung 96.2 besteht und daß die Gummiummantelung die Dich tungsfunktion 64.2/65.2 übernimmt.

23. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 22, dadurch ge kennzeichnet, daß zur Einstellung eines Durchgangsquerschnit tes für den Luftstrom ein Stellzylinder 82.2 mit einem inte grierten Wegmeßsystem in der Kopfplatte 89.2 eingebaut ist, dessen Kolbenstange 86.2 mit der Mitnehmerscheibe 87.2 berüh rungslos durch die Scheibe 85.2 in den Kolbenraum 83.2 einge führt ist und daß durch Anheben der Kolbenstange 86.2 sowie nach Durchfahren der Distanz 88.2 der Hubkolben 23.2 mit dem Hubrahmen 24.2 von der Mitnehmerscheibe 87.2 soweit angehoben wird, bis der vorgegebene Durchgangsquerschnitt an der Steuer kante 62.2 und somit der erforderliche Massendurchsatz des Luftstromes erreicht ist, wobei das genaue Positionieren des Hubrahmens 24.2 von der Regeleinrichtung 90.2 in Verbindung mit dem Proportional- oder Servoventil 91.2 und des im Stellzy linder 82.2 eingebauten Wegmeßsystem übernommen wird.

24. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 23, dadurch ge kennzeichnet, daß sich der Hubkolben 23.2 mit der Scheibe 85.2 beim Druckluftstoß, der durch eine schlagartige Entlastung des Kolbenraumes 22.2 über das großflächige Schnellschaltventil 29.2 ausgelöst wird, von der Mitnehmerscheibe 87.2 löst und dabei frei und ohne Berührung zur Kolbenstange 86.2 mit hoher Geschwindigkeit bis gegen das Dämpfungsgummi 92.2 fährt.

25. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 23, dadurch ge kennzeichnet, daß der Luftstromdruck "B" in der Formkammer 10.2 oberhalb der Formstoffoberfläche von einem Drucksensor 49.2 überwacht wird, der bei Abweichungen von der Sollwertto leranz automatisch eine entsprechende Korrektur der Kolben stellung des Stellzylinders 82.2 über die Regeleinrichtung 90.2 bewirkt.

26. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 6, und nach den Ansprüchen 10 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einblasen der Druckluft von der Modellplattenunter seite 06.1/2 ein separates Druckluftsystem verwendet wird, welches die Ventile 51.1/2, 52.1/2, 56.1/2 und das Leitungssy stem 54.1/2 aufweist, wobei am Druckregelventil 51.1/2 der in der Formkammer 10.1/2 und in den Luftporen des Formstoffes aufzubauende Druck "C + B" eingestellt wird und wobei am regel baren Drosselventil 56.1/2 die Einstellung der Einblasintensi tät und die Zunahme der Einblasintensität erfolgt und wobei das Einblasen durch das Ventil 52.1/2 eingeschaltet wird.

27. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 bis 26, dadurch ge kennzeichnet, daß die Steuerorgane und Leitungen zwischen der Modellplattenunterseite 06.1/2 und der freien Atmosphäre 53.1/2a oder der Unterdruckquelle 55.1/2 so dimensioniert sind, daß die aus den Modellplattendüsen 07.1/2 in den Raum 06.1/2 austretende Abluft ohne nennenswerten Druckstau abflie ßen kann.

28. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 und 15, dadurch ge kennzeichnet, daß die Freiraumhöhe 09.1/2 auf Grund der fein gliederigen und flächendeckenden Anordnung der Düsen 26.1/2 und 37.1 sehr klein gehalten werden kann und welche bis maxi mal 50%, insbesondere bis 25% der Formkastenhöhe beträgt.

29. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 26, dadurch gekenn zeichnet, daß die modellbezogenen Betriebswerte für die Druck regelventile 27.1/2, 42.1, und 51.1/2, für den Hubwert des Stellzylinders 82.2, für das Drosselventil 56.1/2, für die Un terdruckquelle 55.1/2 und für die Zeiten t₁ und t₂ sowie für den Korrespondenzwert des Drucksensors 49.1/2 für jedes ein zelne Modellplattenpaar in einem Datensatz abgelegt werden, der der Modellnummer fest zugeordnet ist und daß die Modell nummer beim Modellwechsel über eine an der Modellplatte 02.1/2 angebrachte Kodierleiste automatisch ausgelesen oder über eine Tastatur bzw. über einen Kodierschalter manuell eingegeben wird, und wonach dann die Betriebs- und Korrespondenzwerte au tomatisch an die Steuereinrichtung und an die Stellgeräte aus gegeben werden.