DE2021080A1 - Vorrichtung zur Versorgung einer Presse mit pulverfoermigem Material - Google Patents

Description

PATENTANWALT

D θ MÖNCHEN S, OT.TOSTRASSE la TELEGRAMME: MAYPATENT MÜNCHEN TELEFON CO81O B93682 B 3246.3 JP München, 29. April 1970

CP 340/853 Dr.M.A

Commissariat ä 1'Energie Atomique in Paris/Frankreich und Societe de Fabrication d¹ Elements Catalytiques in Sollene/Frankreich.

Vorrichtung aur Versorgung einer Presse mit pulverförmiger Material

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Abgabe gleichbleibender Gewichtsmengen von pulverförmiges» Material, insbesondere zur automatischen Versorgung der Matrize einer Presse mit aufeinanderfolgenden Füllungen gleicher Gevichtsmengen Pulver*

In der Pulvermetallurgie werden häufig Tabletten durch Pressen eines Pulvers hergestellt. Im allgemeinen vird das Pulver in die Presskammer der Presse eingefüllt, bis es ein gleichbleibendes bestimmtes Volumen einnimmt, vorauf dieses Pulver «wischen zwei Stempeln komprimiert vird.

Dieses Verfahren erfordert, daß das Pulver praktisch hydrostatisch fließt und die Formkammer gleichmäßig und reproduzierbar aus« füllt. Bestimmte Materialien aeigen jedoch in des Zustand,vie sie bei- ihrem chemischen Herstellungsverfahren anfallen« eine schlechte Fließfähigkeit, erfüllen also nicht die obigen Förde-

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rungen. Das ist besonders der Fall bei den einfachen oder gemischten Actiniden-dioxiden (UO₂, PuO«, (u,Pu) O₂ usw.)· die durch Glühen von Verbindungen wie Diuranaten und Oxalaten erhalten wurden. In diesem Fall muß man eine lange und kostspielige Verfahrensstufe Zwischenschalten, die sogenannte Granulierung, um das Ausgangspulver in Körner mit einer besseren Fließfähigkeit umzuwandeln, welche in reproduzierbarer tfeise Füllungen mit gleichem Volumen ermöglichen.

Die Kompliziertheit des Granulationsverfahrens läßt sich an einem Beispiel zeigen, welches die Herstellung von Kernbrennstoffen auf der Grundlage des gemischten Oxids von Uran und Plutonium betrifft. Das Pulver der Oxide wird zu Tabletten gepreßt, die anschließend gebrochen und granuliert werden; das Granulat wird gesiebt, und die zu feinen und zu groben Körner werden abgetrennt und zum Beginn des Verfahrens zurückgeführt.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur automatischen Füllung einer Presse mit gleichbleibenden Gewichtsmengen an pulverförmigem Material zu schaffen, wobei diese Gewichtsmenge: , wenn das Material eine mäßige Fließfähigkeit besitzt, in der Matrizenkammer ein variables Volumen einnnehmen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung, die einen Löffel auf v/eist, der von einem waagerechten biegsamen Blatt oder Stab getragen wird, der mit einem Dehnungsmeßstreifen versehen ist, welcher das Meßelement einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Tagung des Löffels bildet, und Abgabevorrichtungex^ welche das pulverförmige Material allmählich in den Löffel abgeben, und Vorrichtungen zur automatischen Unterbrechung des Pulverausflusses in den Löffel, zum automatischen Umkippen des

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Löffels in die Matrizenkammer, wenn da3 Gewicht von in den Löffel gefülltem Pulver zusammen mit dem Löffelgewicht einen bestimmten Wert erreicht, und sum automatischen Wiederholen des gleichen Zyklus mit einer der Folge des Betriebsablaufs der Presse entsprechenden Folge aufweist.

Diese Vorrichtung ermöglicht die Verwendung eines beliebigen Pulvers, unabhängig von seiner - Fließfähigkeit und garantiert für das erhaltene Produkt besser reproduzierbare Eigenschaften, insbesondere eine besser reproduzierbare Rohdichte.als bisher erreichbar, da mit Füllungen von gleichbleibendem Gewicht statt mit solchen von gleichbleibendem Volumen gearbeitet wird.

Die Erfindung wird erläutert durch die folgende Beschreibung einer nur als Beispiel angegebenen AusfUhrungsform. Die Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen. Hierin zeigen:

Die Fig. 1 und 2 die mechanischen Elemente der Vorrichtung im Aufriß und in Draufsicht;

die Fig. 3 bis 7 schematisch die Vorrichtung mit den damit zusammenwirkenden Elementen während aufeinanderfolgender Betriebsphasen.

Die in Fig. 1 lind 2 gezeigte Vorrichtung besitzt eine feststehende

platte
Grund-/ 10, die an dem schematisch strichpunktiert gezeigten Pressengerüst 12 befestigt ist. Die Platte trägt das Gehäuse 14 eines Arbeitszylinder.*I^der so angeordnet ist, daß sich seine Kolbenstange 16 parallel zum Pressengerüst 12 in Richtung auf die Matrizenkammer 18 (in Pig. 1 strichpunktiert gezeigt) und von die-' ser weg verschiebt. Die Kolbenstange 16 ist mit einer beweglichen armatur gekuppelt, die aus einer an der Kolbenstange 16 befestigten Platte .20 und Zugstangen 22 besteht, welche durch die auch das

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Gehäuse 14 des Arbeitszylindea^stragende Halteplatte 24 parallel zur Kolbenstange 16 geführt sind. Diese Zugstangen 22 sind an einem Kopfstück 26 befestigt, das einen Zapfen 28 trägt, der weiter unten erläuterte Endschalter 30 und 32 betätigt. Am Kopfstück 26 ist drehbar eine Muffe 34 gehalten, die mit einem Führungszapfen 36 versehen ist, der in einer.dafür an einem das Gehäuse des Arbeitszylinders 13 verlängerenden Zylinder 40 vorgesehenen Führungsnut 38 verschiebbar ist.

An der Muffe 34 ist ein biegsamer Stab oder ein biegsames Blatt. , befestigt, dessen Ende einen Löffel 44 trägt. Der Stab 42 ist Über den Hauptteil seiner Länge parallel zur Verschiebungsachse der beveglichen Armatur und an seinem Endabschnitt so umgebogen, daß sich der Rand des Löffels 44 in der Höhe der Achse des Arbeitszylinders 13 befindet. Auf diese Weise wird beim Drehen der Muffe 34 der Löffel allmählich gedreht, wobei er um einen in der Ebene seines Randes liegenden Durchmesser gekippt vird.

Im Kopfstück 26 gleitet ferner eine Stange 46, die durch eine Bohrung in der Halteplatte 24 parallel zur Achse des'Arbeitszylinders 13 geführt ist (Pig· 2). Die Stange vird durch eine Feder 48 in die in Fig. 2 gezeigte Stellung gedrückt, welche durch den Anschlag einer Verdickung 50 der Stange gegen das Kopfstück 26 bestimmt ist. Das Ende der Stange 46 trägt mittels eines elektromagnetischen Vibriermechanismus einen Trichter 52. Wenn die Stange 46 frei ist und die F<q6.«üt 48 die Verd-ick-ung 50 im Anschlag gegen das Kopfstück 26 hält, nehmen der Trichter 52 und der Löffel 44 die in Fig. 1 und 2 gezeigte Stellung relativ zueinander ein. Die Stange 46 trägt außerdem einen Verbindungstrichter 56 C¹Fis· ¹)i welcher den vibrierenden Trichter 52 und die Matrizenhammer 18 verbindet, wenn diese Elemente sich in einer

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Linie befinden.

Die Stange 46 besitzt ferner eine Verdickung 58 (Fig. 2), welche mit einem von der Grundplatte 10 getragenen Anschlag 60 in Berührung kommt, wenn der Arbeitszylinder 13 das Kopfstück 26 vorschiebt. Jeder Vorschub des Kopfstücks 26, während die Verdickung 58 in Berührung mit dem Anschlag 60 ist, führt offensichtlich zur. Kompression der Feder 48 auf der unbeweglich bleibenden Stange 46. Im Verlauf dieser zusätzlichen Verschiebung wird der Löffel 44 bezüglich des vibrierenden Trichters 52 verschoben. Bei der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform ist eine Relativverschiebung um die Strecke L vorgesehen, welche der Laufstrecke der Muffe . 34 entspricht, welche das Umkippen des Löffels 44 bewirkt·

Der Stab 42 trägt in der Nähe seines an der Muffe 34 befestigten Abschnitts einen Dehnungsmeßstreifen 62 (Fig. 1 und 2) der das Meßelement einer in Fig. 3 schematisch gezeigten Wiegevorrichtung zum Wiegen des Löffels 44 bildet. Diese Wiegevorrichtung weist ein Meßgerät 64 und ein Auslöserelais 66 auf, das ein Signal liefert, wenn das Gewicht des Löffels einen bestimmten Wert erreicht, der mit Hilfe eines Schalters 68 einstellbar ist. Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist das Meßgerät 64 mit einem Streifenschreiber 70 verbunden, der nicht unbedingt erforderlich ist, jedoch die Überwachung des einwandfreien Betriebs erleichtert.

Die Auslösung des Relais 66 steuert das Ausschalten des Erregungsmechanismus eines Vibrationsförderers 74, der das aus einem Trichter 76 kommende Pulver in den Löffel 44 austrägt, wenn letzterer sich •in der in Fig. 1, 2 und 3 gezeigten Stellung befindet.

Es ist ferner ein Programmier- oder Zeitschaltsystem 72 üblicher Art vorgesehen, das aus diesem Grunde nicht weiter beschrieben wird,

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welche9 die automatische und wiederholte Durchführung der erforderlichen Verfahrenssehritte synchron zum Betrieb der zugehörigen Presse steuert, deren wesentliche Elemente scheinetisch in Fig. gezeigt sind. Bs gehören dasiu eine Matrize 78, welche die zylindrische Matrizenkammer 18 begrenzt» in welche die senkrecht verschiebbaren "stempel 82 und 84 eintreten.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung ergibt sich aus der obigen Beschreibung. Es wird daher nur kurz zusammenfassend ein Arbeitszyklus mit Bezug auf die Figuren 3 bis 7 beschrieben. Fig* 3 zeigt die Teile in ihrer Ausgangsstellung. Die Stempel 82 und 84 befinden sich am Ende ihrer Kompressionsbewegung zum Komprimieren der in der Kammer 18 enthaltenen Tablette 80. Der Vibrationsförderer 74 ist eingeschaltet, und das im Trichter 76 enthaltene Pulver läuft in den Löffel 44, der vom Arbeitszylinder in der äußersten zurückgezogenen Stellung (in den Figuren die äußerste rechte Stellung) gehalten wird. Das Meßgerät 64 mißt dauernd das Gewicht des im Löffel enthaltenen Pulvers, welches der Streifenschreiber 70 aufzeichnet.

In dem Moment, wo das mittels des Schalters 68 vorgewählte Gewicht erreicht wird, löst das Relais 66 aus, schaltet den Vibrationsförderer 74 ab und steuert über das System 72 ein Elektroventil 86 (Fig. 3) das den Arbeitszylinder mit Arbeitsmedium versorgt, sodaß die das Kopfstück26 und den Löffel 44 tragende bewegliche Armatur vorgeschoben wird.

Während des Vorschubs der beweglichen Armatur in der in Fig. 4 durch den Pfeil S angegebenen Richtung müssen sich dip Stempel und 84 so verschieben, daß die in der ilatriaenkammc-r ijcpreOto Pulvertablette herausgedrückt wird. Zu diesem Zweck geht der Stempel 02 nach obe i, gefolgt vom Stempel 84, dessen Stirnseite sich bis

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zur oberen Fläche der Matrize vorschiebt und die Tablette 80 herausdrückt.

Vie bewegliche Armatur verschiebt sich weiter in Richtung des iTeiIs f und schiebt 'den Verbindungstrichter 56 über die obere KlächG der Matrize bis vor deren Kammer. Gleichzeitig drückt ein von diesem Trichter getragener Finger 88 die fertiggestellte Tablette zurück. Der stempel 84 senkt sich wieder in eine untere stellung, in der er noch das untere Ende der lammer 18 der Matrize 78 verschließt.

Diese Relativstellung ist in Fig. 5 gezeigt, der eine Verschiebung, der beweglichen Armatur aus ihrer Ausgangsstellung in der tfeise .entspricht, daß die Verdickung 58 in Berührung mit dem Anschlag loiT.mt. Von diesem Augenblick an können sich das Kopfstück 26 und der Löffel AA nur noch mit Bezug auf die Stange 46 und unter Zus.mmendrucken der Feder 48 verschieben.

I.n Verlauf dieser letzten Vorschubphase des Kopfstücks 26 aus der in Fig. 5 gezeigten in die Fig. 6 gezeigte Stellung vird der Löffel 44 um die Strecke L vorgeschoben und dabei gekippt, da die Muffe 34 durch die Führungsnut 38 gedreht vird. Wenn das Kopfstück 26 das Ende seiner Verschiebung erreicht, schließt der Zapfen 28 den Mikroschalter 30 (Fig. 1) der den Vibrator des Trichters 52 einschaltet und das Anhalten des Arbeitszylinders bewirkt« Die Dauer dieser Vibration bei stillstehenden übrigen Stücken ist durch den Zeit- oder Prograranierschaltkreis 72 üblichen Typs festgelegt. Am Ende dieses Zyklus schaltet der Kreis 72 das Elektroventil 86 um und bewirkt, daß der Arbeitszylinder 13 das Kopfstück 26 .zurückschiebt. Dieses gelangt aus der in Fig. 6 gezeigten Stellung gemäß dem Pfeil f¹ der Fig. 7 in die Ausgangsstellungen der die Füllung erfolgt. Gleichzeitig beginnt der obere Stempel 82 seine Abvärts-

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bewegung in Richtung auf die Kammer der Matrize 78. Der Löffel 44 kehrt in seine Fttllstellung zurück, die in Fig. 3 gezeigt ist,und der Zapfen schließt den MikroSchalter 32, vodurch automatisch ein neuer Zyklus beginnt.

Eine Vorrichtung des oben beschriebenen Typs vurde gebaut» um Tabletten von Uranoxid oder gemischtem Uran- und Plutoniumoxid herzustellen, welche als Kernbrennstoffe dienen sollen. Pie festgelegten Gewichtevurden mit einer Genau-igkeit von besser als V/_u bei einem Takt von 7 Tabletten pro Minute erreicht. Viel höhere Produktionstakte können falls erforderlich erreicht werden, durch Erhöhung der Anzahl der Matrieznkammern und entsprechende Erhöhung der Zahl der Löffel.

Vie ersichtlich löst die Erfindung die Probleme, welche bei der Verwendung von pulverförmiger, schlecht fließenden Materialien auftraten, wobei nur verhältnismäßig einfache und stabile Vorrichtungen benutzt verden und die Gesamtvorrichtung sich vollkommen in eine durchgehend automatisierte kontinuierliche Arbeitskette integrieren läßt. Die eigentliche Vorrichtung kann auch durch Verschiebung der Stempel der Presse selbst gesteuert verden.

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Claims (3)

a. Q — Patentanspruch·

1. Vorrichtung tür Versorgung einer Presse mit pulverförmig^ Material» velche der Presse automatisch aufeinanderfolgende Pulverfttllungen gleichen Gewichts liefert^uit Einrichtungen, velche das pulverförmige Material allmählich in ein Gefäß abgeben» das dabei kontinuierlich gewogen wird» und vorrichtungen sun Unterbrechen des Ausfließens des Pulvers in das Gefäß und sum automatischen Umkippen desselben in die Presskammer der Presse, wenn das Gewicht des Pulvers, das su den des Gefäßes hinzugefügt wird, einen vorbestimmten Wert erreicht, dadurch gekennzeichnet, dafl das Gefäß aus einem Löffel(44)besteht, der von eine» waagerechten bieg-» samen Blatt (42) getragen wird, welches mit einem das Meßelernent einer den Löffel kontinuierlich wiegenden Wiegevorrichtung bildenden Dehnungsmesser versehen ist, und daß das Blatt von einer Muffe (34) getragen wird, die verschiebungsfest mit einem Arbeitszy linder (13) gekuppelt und durch eine feststehende Rampe drehbar ist, welche die Drehung der Muffe und das Kippen des Löffels bewirkt, wenn der Arbeitszylinder den Löffel in die Stellung oberhalb der Kammer(I8)der Presse bringt,

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dehungsmeßstreifen mit einem Relais (JS6)verbunden ist, welches ein Signal auslöst, wenn das Gewicht des Löffels einen bestimmten Wert erreicht, der mittels eines Schalters einstellbar ist, und den Erregungsmechanismus eines Vibrationsförderers (74) abschaltet, welcher die Einrichtung am* Abgabe des Pulvers bildet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß ;;ie mnen Trichter (5A)₁ .:«.r ebenfalls "oa dei.i Arbeitszylinder ls eine? ■/Lariti-Mclu'a ^ cbinauwj angvi? .Ή "ten ist, und einsn

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Anschlag(60)aufweist, der die Verschiebung des Trichter*(52)im Bereich der Presse zum Stillstand bringt, sodaß der Trichter das vom Löffel abgegebene pulver in die Fresse leitet*