DE2517156C3 - Vorrichtung zum Brikettieren von Schüttgütern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Brikettieren von Schüttgütern unter Verwendung der Impulsenergie einer Explosion gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Vorrichtung ist aus der FR-PS 20 24 744 bekannt, wobei allerdings die Matrize nicht einstückig mit dem Aufnehmer ausgebildet ist, sondern fest mit dem Amboß verbunden ist. Die einstückige Ausbildung von Aufnehmer mit Matrize ist jedoch wiederum von anderen ähnlichen Ausbildungen, z. B. gemäß der US-PS 70 0OJ bekannt.

Explosionspressen der genannten Art werden vorteilhaft verwendet zum Brikettieren von Metallspänen, insbesondere Stahlspänen, die sich wegen ihrer Elastizität sonst nur schwer zusammenpressen lassen. Ein anderes Anwendungsgebiet solcher Explosionspressen ist das Brikettieren von granulierten Materialien, Konzentraten, Feuerfeststoffen und anderen Schüttgütern. Außerdem können die hergestellten Briketts Werkstücke zur weiteren Bearbeitung, z. B. durch Sintern, oder Fertigteile darstellen.

Bei der bekannten Ausbildung sind einerseits für das Herausstoßen des Fertigbriketts aus der Matrize und andererseits zum Zurückführen des Aufnehmers und des Gehäuses mit dem Amboß in die Ausgangsstellung besondere Hilfszylinder erforderlich. Da die Matrize bei dieser Ausbildung mit dem Amboß offenbar starr verbunden ist und dieser den Boden der Matrize darstellt, ist der Hilfszylinder zum Herausstoßen des Fertigbriketts koaxial zur Maschinenlängsachse hinter dem Amboß angebaut, und in diesem befindet sich eine zentrale Durchgangsöffmsng für die Kolbenstange des Hilfszylinders.

Damit das Fertigbrikett aus dem Maschinenbereich herausfallen kann, muß vor dessen Herausstoßen aus der Matrize der Aufnehmer von der Matrize abgeführt werden. Hierzu dient ein weiterer Hilfszylinder, der am Aufnehmer angreift. Nach der Entfernung des Fertigbriketts muß dann der Aufnehmer wieder an die Matrize angedrückt werden, wozu noch ein weiterer am Aufnehmer in der Gegenrichtung angreifender Hilfszylinder dient. Auch müssen das Gehäuse und der Amboß in die Ausgangsstellung zurückgeführt werden. Diese

jo beiden Hilfszylinder sind auf der Grundplatte montiert.

Nachteilig ist bei der bekannten Vorrichtung die Notwendigkeit einer Vielzahl von nacheinander arbeitenden Kraftzylindern, wodurch die verschiedenen zur Vorbereitung des Brikettierens notwendigen Arbeitsgänge langwierig werden und die Leistung der Vorrichtung gering bleibt.

Ein Nachteil ist auch die in der den Matrizenboden darstellenden Amboüfläche vorhandene öffnung für die das Fertigfabnkat ausstoßende Kolbenstange. Wegen dieser öffnung können keine feindispersen Schüttgüter, z. B. Pulver Salz u. a. brikettiert werden, weil solche Materialien während des Brikettierungsschlags aus der öffnung he· ausgeschleudert werden können.

Eine weitere Beschränkung des Anwendungsgebiets der bekannten Vorrichtung liegt darin, daß sie nicht zum Brikettieren von solchen Schüttgütern geeignet ist, die vorgewärmt werden müssen oder die im Vakuum oder in einer Schutzgasatmosphäre brikettiert werden müssen.

so Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine liegende Explosionspresse der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die beschriebenen Nachteile vermieden werden, d. h. insbesondere, daß nach einem Brikettierschlag die Entfernung des Fertigbriketts und

■ s die Wiederherstellung der Ausgangspositionen aller Baugruppen mit einem Minimum an apparativem Aufwand und unter Reduzierung der Anzahl der notwendigen Hilfszylinder gelingt. Damit im Zusammenhang soll die Anzahl der notwendigen Operationen

(«1 verringert und somit die Leistung der Vorrichtung erhöht werden. Die Vorrichtung soll von stabilem Aufbau und geeignet sein, auch feindisperse Schüttgüter zu verarbeiten, wodurch insgesamt eine hochleistungsfähige und universell anwendbare Explosionspresse ■ geschaffen werden soll.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Hilfszylinder, deren Kolbenstangen mit der Matrize verbunden sind, auf der Seite des Ambosses

liegen, wie an sich bekannt, und daß entweder der Aufnehmer in den Kraftzylinder eintreten kann oder umgekehrt und der Aufnehmer mit Matrize nach Anschlag des von diesen durch Reibung mitgenommenen Druckstempelkolbens in seiner rückwärtigen Endlage im Gehäuse noch einen zusätzlichen Weg in gleicher Richtung machen kann, der mindestens der Axialerstreckung des fertigen Briketts gleich ist

Bei dieser Ausbildung können mit nur zwei gleichartigen und synchron arbeitenden Hilfszylindern der Kraftzylinderkolben mit dem Druckstempel in seine Ausgangslage zurückgeführt, das Fertigfabrikat ausgestoßen und der Aufnehmer wieder in seine Ausgangsstellung zurückgeführt werden.

Bei einer Vorrichtung, bei der der Aufnehmer in den Kraftzylinder eintreten kann, und bei der wie an der bekannten Vorrichtung ein fester Anschlag für das Gehäuse an der Grundplatte vorgesehen ist, ist es eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung, daß der Anschlag in die Bewegungsbahn der zurückbewegten Matrize reicht, so daß bei Anschlag derselben an ihm zugleich eine Rückverschiebung des Gehäuses in seine Ausgangslage erfolgt. Bei dieser Ausbildung erfolgt die vollständige Wiederherstellung der Bereitschaft für den nächsten Brikettiergang nur mittels der synchron arbeitenden Hilfszylinder.

An sich ist es aus der bereits erwähnten US-PS 30 70 003 bekannt, daß die Matrize durch Kolbenstangen von Zylindern relativ zum Stempel zurückgeschoben wird, weiche Zylinder auf der Seite des Ambosses liegen. Aus der US-PS 23 58 765 ist es ferner bekannt, daß Betätigungszylinder für die Matrize sowohl diese als auch den Preßstempel zurückbewegen, und zwar über Anschlagstücke. Diese bekannten Ausbildungen können jedoch nicht bei der Lösung der vorliegenden Aufgabe helfen, weil es zur Arbeitsweise der Presse gemäß US-PS 23 58 765 gehört, daß der Stempel beim Zurückgehen der Matrize Widerstand leistet. Das den Kolben gemäß vorliegendem Ausgangspunkt treibende Gas ist jedoch nicht geeignet, einen definierten, zum Ausstoßen des Fertigbriketts ausreichenden Widerstand zu leisten, zumal es beim Rückwärtsgang des Kolbens in die Atmosphäre entlassen werden muß.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

Fig. I die schnittbildliche Darstellung einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung zum Brikettieren von Schüttgütern in der Ausgangsstellung,

Fig. 2 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 nach Beendigung des Brikettierungsgangs,

Fig.3 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 im Augenblick, in dem das Fertigbrikett aus der Matrize herausgestoßen wird und das Gehäuse und der Amboß in die Ausgangsstellung gebracht werden,

Fig.4 die schnittbildliche Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung in der Ausgangsstellung,

Fig. 5 die Vorrichtung gemäß Fig.4 nach Beendigung des Brikettierungsgangs,

F i g. 6 die Vorrichtung gemäß F i g. 4 im Augenblick, in dem das Fertigbrikett aus der Matrize herausgestoßen wird.

Beide beispielsgemäßen Ausführungsformen der Vorrichtung zum Brikettieren von Schüttgütern unter Verwendung der Impulsenergie einer Explosion haben eine Grundplatte I₁ auf der auf Rollen 2 ein Gehäuse 3 und ein Amboß 4 aufgesetzt sind, welche miteinander durch vier waagerechte Zugstangen 5 starr verbunden sind.

Im Gehäuse 3 befinden sich eine Explosionskammer 6 und der Hohlraum 8 eines Kraftzylinders 9, wobei dieser Hohlraum auf der Seite des Ambosses 4 offen und durch ein Überströmventil 7 mit der Expiosionskammer 6 verbunden ist In diesem Hohlraum 8 befindet sich ein Kolben 10 mit einer Kolbenstange 11, welche an ihrem freien Ende einen Druckstempel 12 trägt

ίο Die Explosionskamme^r 6 ist mit einer (nicht abgebildeten) Energieträgerquelle verbunden. Als Energieträger dient je nach den konkreten Einsatzbedingungen eine Pulverladung, ein Gas-Luft-Gemisch od. dgl.
Zwischen dem Gehäuse 3 und dem Amboß 4 ist koaxial zum Kraftzylinder ein Aufnehmer 13 mit einer Matrize 14 angeordnet Der Aufnehmer 13 besitzt einen in axialer Richtung verlaufenden Durchgangskanal 15, der periodisch mit dosierten Mengen des zu brikettierenden Schüttguts 16 über eine Beschickungsöffnung 17 gefüllt wird. Die letztere ist oben in der Wand des Aufnehmers 13 vorgesehen und steht mit einem (nicht abgebildeten) Zuteiler in Verbindung.

Die Matrize 14 ist einstückig mit dem Aufnehmer 13 ausgeführt, wobei ihr Hohlraum durch eine kegelförmige Aussparung gebildet wird, die in dem dem Amboß 4 zugewandten Ende des Aufnehmers 13 ausgeführt ist. Die zugewandte Stirnfläche des Ambosses 4 stellt den Boden der Matrize 14 dar und hat in diesem Bereich keine öffnung.

Im Augenblick, in dem der Energieträger in der Explosionskammer 6 explodiert, wird die Kolbenstange 11 des Kraftzylinders 9 mit dem Druckstempel 12 in dem Kanal 15 des Aufnehmers 13 verschoben, wodurch in der Matrize 14 unter dem Einfluß des Druckstempels

vs 12 ein Brikett 18 aus dem Schüttgut 16 erzeugt wird.

Gleichzeitig rollt im Augenblick der Explosion in der Explosionskammer 6 das Gehäuse 3 zusammen mit dem Amboß 4 infolge des Rückstoßes in bezug auf die Grundplatte I auf den Rollen 2 längs der Achse des Kraftzylinders 9 gegenläufig zu seinem Kolben 10 zurück.

Im Amboß 4 sind Hilfszylinder 19 eingebaut, deren Achsen parallel zur Achse des Kraftzylinders 9 verlaufen und in gleichen Abständen von dieser Achse angeordnet sind, während ihre Kolbenstangen 20 mit der Stirnfläche der Matrize 14 starr verbunden sind. Die Hilfszylinder 19 sind gleichmäßig auf dem Umfang verteilt angeordnet, wobei man bereits mit zwei einander bezüglich der Maschinenachse gegenüberliegender Hilfszylinder 19 auskommen kann. Für die Effizienz des Betriebsablaufs ist die Anzahl der Hilfszylinder ohne Bedeutung, da sie synchron arbeiten.

Der Aufnehmer 13 und der im Gehäuse 3 befindliche

Kraftzylinder 9 können ineinandergeschoben werden.

ss Dabei hat in der ersten Ausführungsform gemäß F i g. 1 bis 3 die Außenfläche des Aufnehmers 13 eine zylindrische Form und ihr Durchmesser ist im wesentlichen gleich dem Durchmesser des Hohlraums 8 des Kraftzylinders 9, wobei dieser Hohlraum auf der

(m Seite des Ambosses 4 offen ist, damit der Aufnehmer 13 durch die Kolbenstangen 20 der Hilfszylinder 19 in ihn hineingeschoben werden kann.

Bei dieser Ausbildung ist zwischen dem Amboß 4 und dem Gehäuse 3 an der Grundplatte 1 ein Anschlag 21

ii.s befe:tigt, der in die Bewegungsbahn der Matrize 14 reicht. Beim Fortschieben der Matrize vom Amboß 4 läuft die Matrize gegen den Anschlag 21 und bleibt dann bezüglich der Grundplatte 1 stehen. Das weitere

Ausschieben der Hilfszylinder 19 führt dazu, daß sich die Einheit aus Gehäuse 3 und Amboß 4 auch noch auf den Rollen 2 um den Betrag 5 in die Ausgangsstellung bewegt, wobei 5 der auf Grund des Rückstoßes bei der Explosion von Gehäuse 3 und Amboß 4 zurückgelegte s Weg ist.

Es ist zu sehen, daß beim Fortschieben des Aufnehmers 13 in Axialrichtung das Fertigbrikett 18 aus der Matrize 14 durch den Druckstempel 12 herausgestoßen und das Gehäuse 3 mit dem Unteramboß 4 in die Ausgangsstellung zurückgeführt wird.

Beim anschließenden Einziehen der Kolbenstangen 20 der Kraftzylinder 19 wird der Aufnehmer 13 mit der Matrize 14 wieder an den Amboß 4 angepreßt.

Bei der /weiten Ausbildung der Vorrichtung gemäß is F i g. 4 bis 6 ist der Durchmesser des Axialkanals 15 des Aufnehmers 13 im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des Kraftzylinders 9, um das Eintreten des letzteren in den Kanal 15 des Aufnehmers 13 während der Axialverschiebung des letzteren durch die Kolben- ao stangen 20 der Kraftzylinder 19 um ein Maß zu ermöglichen, das der Länge des Hubs der Kolbenstange 11 mit dem Druckstempel 12 gleich ist, wodurch der letztere das Brikett 18 aus der Matrize 14 herausstößt.

Bei dieser Ausbildung ist an der Grundplatte 1 auf der Außenseite des Gehäuses 3 ein Hilfszylinder 22 befestigt, der das Gehäuse 3 zusammen mit dem Amboß 4 in die Ausgangsstellung schiebt.

Bei der zweiten Ausführungsform ist der Hohlraum des Kanals 15 des Aufnehmers 13 hermetisch abgedichtet und steht über einen Stutzen 23 mit einer (nicht abgebildeten) Vakuumanlage oder einem (nicht abgebildeten) Behälter mit neutralem Gas in Verbindung.

Zum hermetischen Abdichten des Hohlraums des Kanals 15 des Aufnehmers 13 ist am Amboß 4 auf der Seite der Matrize 14 ein zylindrischer Vorsprung 24 vorgesehen, dessen Durchmesser im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Matrize 14 ist. In der Zylinderfläche dieses Vorsprungs 24 am Amboß 4 und auf der Außenfläche des Kraftzylinders 9 sind in der Nähe seiner äußeren Stirnfläche Ringnuten für Dichtungsringe 25 ausgeführt.

In den Wänden des Aufnehmers 13 ist eine ringförmige Aussparung 26 zur Aufnahme eines elektrischen spiralförmigen Heizkörpers 27 vorgesehen. _4S

Der Betrieb der beschriebenen Vorrichtungen verläuft wie folgt:

In der Ausgangsstellung (Fig. 1 und 4) befindet sich das Gehäuse 3 mit dem Amboß 4 und der Kolben 10 mit der Kolbenstange It und dem Druckstempel 12 des Kraftzylinders 9 in der äußersten rechten Stellung, wie dies in F i g. 1 und 4 gezeigt ist, während der Aufnehmer 13 sich in der äußersten linker. Stellung befindet.

Hierbei sind die Kolbenstangen 20 der Kraftzylinder 19 eingezogen, so daß die Matrize 14 an den Amboß 4 angepreßt ist

Das Arbeitsspiel der Vorrichtung beginnt damit, daß der Kanal 15 des Aufnehmers 13 über die Beschickungsöffnung 17 aus dem Zuteiler mit einer dosierten Menge des zu brikettierenden Schüttguts 16 gefüllt wird

Dann wird die Gaskammer 6 mit der Quelle des Energieträgers verbunden und nach dem Schließen des Überströmventils 7 erfolgt die Explosion dieses Gemisches in der Kammer 6.

Die Verbrennungsgase gelangen unter Hochdruck über das sich öffnende Ventil 7 in den Hohlraum 8 des Kraftzylinders 9 und beaufschlagen dessen Kolben 10, durch den die Kolbenstange 11 mit dem Druckstempel 12 im Kanal 15 des Aufnehmers 13 mit wachsender Geschwindigkeit nach links verschoben wird, wobei die in diesen Kanal 15 eingegebene Dosis des Schüttguts 16 in derselben Richtung verschoben und in der Matrize 14 zu einem Brikett 18 zusammengepreßt wird. Die Stellung der Bauteile der Vorrichtung nach diesem Brikettierschlag ist in F i g. 2 bzw. 5 gezeigt.

Gleichzeitig hat sich das Gehäuse 3 zusammen mit dem Amboß 4 infolge des Rückstoßes auf den Rollen 2 in bezug auf die Grundplatte längs der Achse des Kraftzylinders 9 gegenläufig zu seinem Kolben 10 verschoben und nimmt seine äußerste Stellung ein.

Bei der ersten Ausführungsform (Fig. 2) entsteht in dieser Stellung zwischen dem Gehäuse 3 und dem Anschlag 21 ein Spalt der Größe »S« entsprechend dem Rücklauf des Gehäuses 3 mit dem Amboß 4.

Dann werden die Kolbenstangen 20 der Hilfszylinder

19 ausgeschoben und durch sie wird der Aufnehmer 13 in die äußerste rechte Stellung (wie dies aus F i g. 3 und 6 ersichtlich ist) geschoben.

Hierbei tritt bei der ersten Ausführungsform der Vorrichtung (F i g. 3) der Aufnehmer 13 in den Hohlraum 8 des Kraftzylinders 9 ein, indem er die Kolbenstange 11 mitnimmt. Im Augenblick, in dem der Kolben 10 des Kraftzylinders 9 auf dessen Boden aufliegt, stößt der Druckstempel 12 aus der Matrize 14 das Fertigbrikett 18 heraus, welches infolge seines Gewichts über eine öffnung in der Grundplatte 1 in eine (nicht abgebildete) Aufnahmevorrichtung fällt.

Gleichzeitig hiermit stößt der Außenflansch 13a (F i g. 3) des Aufnehmers 13 auf den Anschlag 21, und bei der weiteren Verschiebung der Kolbenstangen 20 der Hilfszylinder 19 nach rechts wird das Gehäuse 3 mit dem Amboß 4, wie aus Fi g. 3 ersichtlich, nach links um das Maß »S« ihres Rücklaufs verschoben, d. h. in die Ausgangsstellung gebracht.

Bei der zweiten Ausführungsform der Vorrichtung (F i g. 6) wird beim Herausschieben der Kolbenstangen

20 der Hilfszylinder 19 der Aufnehmer 13 zusammen mil der Kolbenstange 11 des Kraftzylinders 9 in die äußerste rechte Stellung geschoben, wobei der Kraftzylinder 9 in den Kanal 15 des Aufnehmers 13 eintritt.

Im Augenblick, in dem der Kolben 10 des Kraftzylinders 9 auf dessen Boden aufliegt, stößt dei Druckstempel 12 das Fertigbrikett 18 aus der Matrize 14 heraus und es fällt in eine (nicht abgebildete] Aufnehmevorrichtung.

Bei beiden Ausbildungen der Vorrichtung wird dei Aufnehmer 13 während des Einziehens der Kolbenstan gen 20 der Hilfszylinder 19 in die Ausgangsstellung (F i g. 1 und 4) geschoben.

Bei der zweiten Ausführungsform der Vorrichtung wird das Gehäuse 3 mit dem Amboß 4 durch di« Kolbenstange des Hilfszylinders 22 in die Ausgangsstel lung geschoben.

Hiernach ist die Vorrichtung für das nächste Arbeitsspiel bereit

Die Besonderheit der Arbeitsweise der zweitei Ausführungsform der Vorrichtung besteht darin, dal nach dem Eingeben einer Dosis des zu brikettierendei Materials 16 in den Kanal 15 des Aufnehmers 13 de Hohlraum des Kanals 15 durch die Dichtungsringe 2 hermetisch abgedichtet sowie in ihn über die Stutzen T ein neutrales Gas geleitet und, wenn dies erforderlich isi der elektrische Heizkörper 27 eingeschaltet wird.

Nach dem Erwärmen der Dosis des Schüttgutes Il wird das letztere nach dem beschriebenen Verfahrei brikettiert. Nach dem Erzeugen des Briketts 18 (F i g. 5

wird die Zuleitung von neutralem Gas in den Kanal 15 des Aufnehmers 13 beendet und das Brikett 18 wird aus der Matrize Häuf die beschriebene Weise herausgestoßen.

Insbesondere beim Vorwärmen des Schüttgutes mittels des Heizkörpers 27 und beim Arbeiten unter

einer Schutzgasatmosphäre wird es möglich, die Brikettgüte zu erhöhen und nicht nur Halbfabrikate für die Weiterverarbeitung, sondern auch Fertigteile mit guten physikalisch-chemischen, mechanischen und betriebstechnischen Eigenschaften zu erhalten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Brikettieren von Schüttgütern unter Verwendung der Impulsenergie einer Explosion, bei der sowohl ein liegend angeordnetes Gehäuse mit einer in ihm befindlichen Explosionskammer und dem mit der letzteren in Verbindung stehenden Hohlraum eines Kraftzylinders, dessen Kolbenstange einen Druckstempel trägt, als auch ein Amboß, der dem Druckstempel gegenüberliegt und mit dem Gehäuse starr verbunden ist, auf einer Grundplatte so aufgesetzt sind, daß ihr Rücklauf bei der Explosion längs der Achse des Kraftzylinders gegenläufig zu seiner Kolbenstange mit dem Druckstempel möglich ist, während zwischen dem Amboß und dem Gehäuse hintereinander, mit diesem Kraftzylinder koaxial angeordnet, eine Matrize und ein in Axialrichtung verschiebbarer Aufnehmer untergebracht sind, der einen mit dem zu brikettierenden Material gefüllten in axialer Richtung verlaufenden Kanal besitzt, in welchem im Augenblick der Explosion die Kolbenstange mit dem Druckstempel verschoben wird, unter dessen Einfluß in der einstückig mit dem Aufnehmer ausgebildeten Matrize ein Brikett geformt wird, sowie Hilfszylinder zum Herausstoßen des Fertigbriketts aus der Matrize und zum Zurückführen des Aufnehmers und des Gehäuses mit dem Amboß in die Ausgangsstellung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfszylinder (19), deren Kolbenstangen (20) mit der Matrize (14) verbunden sind, auf der Seite des Ambosses (4) liegen, wie an sich bekannt, und daß entweder der Aufnehmer (13) in den Kraftzylinder (9) eintreten kann oder umgekehrt und der Aufnehmer (13) mit Matrize (14) nach Anschlag des von diesen durch Reibung mitgenommenen Druckstempelkolbens (10) in seiner rückwärtigen Endlage im Gehäuse noch einen zusätzlichen Weg in gleicher Richtung machen kann, der mindestens der Axialerstreckung des fertigen Briketts(18)gleich ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Aufnehmer in den Kraftzylinder eintreten kann mit einem festen Anschlag für das Gehäuse an der Grundplatte, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (21) in die Bewegungsbahn der zurückbewegten Matrize (14) reicht, so daß bei Anschlag derselben an ihm zugleich eine Rückverschiebung des Gehäuses (3) in seine Ausgangslage erfolgt.