DE2166140C3 - Vorrichtung zum Hochenergieumformen metallischer Werkstücke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Hochtnergieumformen metallischer Werkstücke mittels hydraulischer Druckstöße, die einen zur Erzeugung der Druckstöße mit einem Plunger in ein Druckmedium wirkenden und dazu in einem Zylinder wechselseitig tnit Druckluft od. dgl. beaufschlagten Hammer aufweist.

Insbesondere bei der Verwendung von Druckluft ist der Betrieb des Hammers bei einer Vorrichtung der vorerwähnten Art mit hohen Kosten verbunden. Dabei wird die Energie der beim Rückhub des Hammers gegen eine ebene Hammerstirnfläche strömenden Druckluft nur zum Teil in eine Hammerbewegung umgesetzt. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad der den Hammer bewegenden Druckluft zu verbessern und so die Betriebskosten zu senken.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der mit dem Plunger einstückige Hammer plungerseitig an der Stirnfläche mit einer nach innen gewölbten Ausnehmung versehen ist und die Eintritts-Öffnung für die Druckluft der Ausnehmung im Hammer gegenüberliegt und in die Ausnehmung gerichtet ist. Bei halbkreisförmigem oder ähnlichem Querschnitt bewirkt die Ausnehmung dann eine Umlenkung der gegen den Hammer strömenden Druckluft um 180° und eine maximale Ausnutzung der der Druckluft innewohnenden Bewegungsenergie, während die Bewegungsenergie der in den Zylinder herkömmlicher Vorrichtungen strömenden Druckluft infolge glatter Hammerstirnfläche und quer zur Hammerbewegungsrichtung verlaufender Einströmrichtung nur zu einem vernachlässigbar geringen Teil zur Hammerbewegung beiträgt. In weiterer Ausbildung der Erfindung wird die Bewegungsenergie der Druckluft noch dadurch erhöht, daß die Einströmöffnungen in den Zylinder als Düsen ausgebildet sind.

In der Zeichnung ist eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung hy-140

draulischer Druckstöße mit einem mittels Druckluft hin- und herbewegten Hammer dargestellt

In einem Zylinder 1 isi ein Hammer 3 mit einem Plunger 2 verschiebbar angeordnet An dem vorderen Ende, d. h. dem plungerseitigen Ende des Zylinders 1 befindet sich eine Kammer 6, die durch einen den Plunger 2 mit einer Öffnung 4 umschließenden Innenkragen 5 des Zylinders 1 von dem Zylinderraum, in dem sich der Hammer 3 befindet, abgeteilt ist Der Zylinder 1 ist dazu mehrteilig ausgebildet bzw. besitzt bei am Innenkragen quer zur Längsachse verlaufender Trennfuge am vorderen Ende ein den Plunger 2 aufnehmendes Druckteil 7, dessen mit 8 bezeichnete Plungerbohrung in die Kammer 6 mündet bzw. von der Kammer 6 ausgeht

Außerdem is; die Plungerbohrung 8 über eine Wasserzuleitung 11, in der sich ein vorzugsweise als Rückschlagventil ausgebildetes Ventil 9 befindet, an eine beispielsweise als Druckpumpe oder Druckspeicher ausgebildete Wasserzuführung 10 angeschlossen und über eine Bohrung 12 mit dem Forminnenraum einer nicht dargestellten Preßform verbunden, in der Werkstücke mittels hydraulischer Druckstöße in eine Matrize gedrückt werden und dabei eine gewünschte Form erhalten.

Die hydraulischen Druckstöße entstehen, wenn die Preßform, die Bohrung 12 und die Plungerbohrung 8 aus der Wasserzuführung 10 mit Wasser gefüllt sind und der Hammer 3 sich mit seinem Plunger 2 mit hoher Geschwindigkeit in die Plungerbohrung 8 bewegt. Dabei verhindert ein Wasservorhang in der Kammer, daß das Wasser bei horizontaler Lage des Zylinders 1 aus der Plungerbohrung 8 strömt, bevor sich der Plunger 2 in der Plungerbohrung befindet Der Wasservorhang entsteht durch einen Wasserstrahl, der aus einer Einlaßöffnung 14 tritt und in die Plungerbohrung 8 gerichtet ist Eine Auslaßöffnung 15 leitet das sich in der Kammer 6 sammelnde Wasser ab; außerdem ist eine Öffnung 16 zur Belüftung der Kammer 6 vorgesehen.

Der Hammer 3 ist mit dem Plunger 2 einstückig und weist plungerseitig eine ringförmige Ausnehmung 17 auf, die sich von dem Plunger 2 bis zu seinem äußeren Umfang als Einwärtswölbung erstreckt. Der Innenkragen 5 besitzt an der der Ausnehmung 17 des Hammers 3 gegenüberliegenden Seite eine Anzahl Eintrittsöffnungen 18 für Druckluft.

Nachdem der Hammer 3 mit dem Plunger 2 unter Erzeugung eines stoßförmigen, hydraulischen Druckes in die mit Wasser gefüllte Plungerbohrung 8 bewegt worden ist, wird der Hammer 3 an der Ausnehmung 17 aus den Eintrittsöffnungen 18 mit Druckluft beaufschlagt und so in seine Ausgangslage zurückbewegt.

Die aus den Eintrittsöffnungen 18 in den Zylinder 1 geblasene Druckluft prallt gegen den Hammer 3 und erfährt in der Ausnehmung 17 in der Bewegungsrichtung eine Änderung um fast 180°. Infolge dieser Bewegungsumkehr ist die auf dem Hammer 3 ausgeübte Rückstellkraft wesentlich größer als bei einer einfachen glatten Aufprallfläche und läßt sich der Hammer 3 entsprechend seiner Massenträgheit, Reibungswiderständen u. dgl. leicht in der relativ kurzen Zeit von ungefähr 0,5 Sekunden in seine Ausgangslage zuriickbewegen. Durch die bessere Ausgestaltung der Aufprallfläche am Hammer 3 reicht dabei zur Erzeugung der erforderlichen Rückstellkraft eine geringe Menge Druckluft mit verhältnismäßig niedrigem Druck aus.

Im einzelnen wird der Hammer 3 im ersten Teil seiner Rückwärtsbewegung 0,1 bis 0,2 Sekunden lang aus

den Eintrittsöffnungen 18 mit der Druckluft beaufschlagt und ein starker Druck auf den Hammer 3 ausgeübt, der durch Verschließen der Eintrittsöffnungen 18 abfällt, wenn der Hammer 3 tine ausreichende Geschwindigkeit erreicht hat Der Hammer 3 wird dann allein noch von der sich in dem Zylinder 1 befindenden und sich ausdehnenden Druckluft mit Druck beaufschlagt Damit ergibt sich eine besondere wirtschaftliche Ausnutzung der Druckluft. Außerdem wirkt das einem starken Aufprall des Hammers 3 bei seiner Bewegung in die Ausgangstage entgegen.

Wenn der Plunger 2 wiederum durch Beaufschlagung mit Druckluft in die Plungerbohrung 8 gestoßen wird und das sich in der Plungerbohrung 8 befindende Wasser komprimiert, entsteht ein hoher Druckstoß, der auf den Plunger 2 und den Hammer 3 rückwirkt und die Gefahr einer Beschädigung an der Verbindungsstelle zwischen Plunger 2 und Hammer 3 in sich birgt, da die Belastungen aus dem Druckstoß an der Verbindungsstelle besonders groß sind. Erfindungsgemäß wird diese Gefahr dadurch beseitigt, daß sich der Plunger 2 an der Verbindungsstelle infolge der Verliefungen 17 stetig, d. h. langsam anwachsend an den Hammer 3 anschließt Insofern ist die Belastbarkeit des Plungers 2 und des Hammers 3 sehr groß.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche: 2 3

1. Vorrichtung zum Hochenergieumformen metallischer Werkstücke mittels hydraulischer Druckstoße, die einen zur Erzeugung der Druckstöße mic einem Plunger in das Druckmedium wirkenden und in einem Zylinder wechselseitig, insbesondere mit Druckluft beaufschlagten Hammer aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Plunger (2) einstückige Hammer (3) plungerseitig an der Stirnfläche mit einer nach innen gewölbten Ausnehmung (17) versehen ist und die Eintrittsöffnung (18) für die Druckluft der Ausnehmung (17) im Hammer (3) gegenüberliegt und in die Ausnehmung (17) gerichtet ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnung (18) als Düse ausgebildet ist

3. Vorrichtung nach Anspruch ί oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ausnehmung (17) in dem Hammer (3) von dem Plunger (2) bis zum äußeren Hammerumfang erstreckt und eine umlaufende Ringnut bildet

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Eintrittsöffnungen (18) vorgesehen sind.