DE2641226A1

DE2641226A1 - Hydrostatische strangpresse

Info

Publication number: DE2641226A1
Application number: DE19762641226
Authority: DE
Inventors: Hans-Gunnar Larsson; Erik Westman
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1975-09-24
Filing date: 1976-09-14
Publication date: 1977-04-07
Also published as: FR2325446A1; JPS5240458A; SE387866B

Description

Hydrostatische Strangpresse

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Strangpresse gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1· Dabei ragt die Matrizenstütze mit der Matrize in das eine Ende des Aufnehmers und der Druckerzeugungsstempel in das andere Ende des Aufnehmers. Der Druckerzeugungsstempel wird während des Pressens von dem Hauptkolben der Presse in den Aufnehmer hineingepreßt.

Während des Pressens ist die Druckkammer mit einem Rohling und mit einer Druckflüssigkeit gefüllt und durch Hineinschieben des Druckerzeugungsstempels wird in der Kammer ein Druck von ca. 1ooo bis 1500 MPa erzeugt. Die Druckkammer muß an beiden Enden abgedichtet werden, damit die Druckflüssigkeit nicht herausleckt. Beim Hochfahren des Druckes auf das Strangpreßniveau dehnt sich der Aufnehmer der Druckkammer um ca. 1 % seines Innendurchmessers aus. Der Druckerzeugungsstempel schwillt außerhalb der Druckkammerdichtung diametral an und wird innerhalb der Druckkammerdichtung diametral komprimiert, was durch die auf den Druckerzeugungsstempel wirkende Axialkraft bzw. den Druck in der Druckkammer verursacht wird. Der Durchmesserunterschied kann beim Preßdruck bis zu 0,3 % betragen.

Die Dichtungen der Druckkammer wurden herkömmlicherweise in den

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Spalten zwischen der Aufnehmerbohrung und dem Druckerzeugungsstempel bzw. der Matrize angeordnet. Dadurch, daß sich die Durchmesser der Aufnehmerbohrung und des Druckerzeugungsstempels bzw. der Matrize bei Druckerhöhung und Druckherabsetzung verändern, werden die Spalte größer und kleiner. Die Dichtungen müssen daher so ausgeführt werden, daß sie den Variationen in der Spaltbreite und den Durchmessern folgen können.

Es ist erwünscht, die Spalte so klein wie möglich zu machen, um dadurch die axiale Kraft des Druckmittels, welches die Dichtungen herauszupressen versucht, zu verringern. Die Kraft wird trotzdem so groß, daß die Dichtungen mit speziellen Axialstützen versehen werden müssen. Ein schmaler Spalt bedeutet jedoch wenig Platz für die Dichtungselemente, was zur Folge hat, daß es schwierig ist, eine gewünschte Druckabfallänge zu erreichen. Eine Presse mit einer hydraulischen Axialstütze für Dichtungen wird in der DT-PS 1 806 o3o beschrieben.

In hydrostatischen Strangpressen werden z.Zt. im allgemeinen Dichtungen mit zwei metallischen Dichtungsringen verwendet. Ein erster Dichtungsring hat eine äußere zylindrische Dichtungsfläche, die an der Aufnehmerbohrung abdichtet, und eine Stirnfläche, die an einem Dichtungshalter abdichtet. Ein zweiter Dichtungsring hat eine innere zylindrische Dichtungsfläche, die am Druckerzeugungsstempel bzw. der Matrize oder der Matrizenstütze abdichtet und eine Stirnfläche, die an einem Dichtungshalter abdichtet. Außerdem sind oft auch Dichtungen aus elastischem Material vorhanden, die zu Beginn der Drucksteigerung eine Initialdichtung bewirken. Bei hohem

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Drück in der Druckkammer preßt das Druckmittel die Dichtungsringe mit großer Kraft radial gegen den Aufnehmer und den Druckerzeugungsstempel bzw· die Matrize oder die Matrizenstütze und axial gegen den Dichtungshalter, so daß man eine Dichtung erhält. Dichtungen dieser Art erfordern einen Spalt von mindestens ca. 5 mm. Dies "bedeutet, daß die Ringdicke nur etwa 2,5 mm beträgt. Die Ringe müssen mit hoher Präzision hergestellt werden und sind daher empfindlich gegen mechanische Beschädigungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrostatische Strangpresse der eingangs genannten Art zu entwickeln, die mit einer neuartigen Dichtung zwischen den die Druckkammer bildenden Teilen versehen ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine hydrostatische Strangpresse nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale aufweist.

Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Am druckerzeugungsstempelseitigen Ende des Aufnehmers wird ein Dichtungshalter von einer Kraft beaufschlagt, durch die die Teile der Druckkammer zusammengehalten werden, so daß zwischen den Dichtungsflächen ein zur Abdichtung erforderlicher Druck entsteht. Durch die Erfindung wird die Anzahl der erforderlichen Dichtungselemente und Dichtungsflächen herabgesetzt, und die Presse ist unempfindlicher gegen Variationen bei der Herstellung, der Montage

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und dem Betrieb.

Durch die Dichtung gemäß der Erfindung wird es möglich, einen größeren Teil des Aufnehmervolumens auszunutzen. Bei bekannten Dichtungskonstruktionen wird der Rohlingsdurchmesser von den Dichtungsringen und dem erforderlichen Spiel begrenzt, damit der Rohling mit absoluter Sicherheit nicht mit den Dichtungsringen in Kontakt kommen und diese beim Einsetzen des Rohlings beschädigen kann. Bei der Presse gemäß der Erfindung können Rohlinge verwendet werden, die den Aufnehmer nahezu vollständig ausfüllen. Das Spiel zwischen dem Rohling und der Aufnehmerwand kann sehr klein sein, da ein Kontakt zwischen dem Rohling und der Aufnehmerwand beim Einsetzen keine Beschädigungsgtffthr mit sich bringt, durch die Betriebsstörungen auftreten könnten. Die auf die Dichtungsflächen des Innenzylinders wirkenden Kräfte enthalten eine axiale Komponente, welche die Festigkeit des Innenzylinders günstig beeinflußt.

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Schnitt durch eine Druckkammer

gemäß der Erfindung,
Pig. 2 bis 4 Schnitte durch das Matrizenende der Druckkammer

mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung, Fig. 5 und 6 die Druckkammer am druckerzeugungsstempelseitigen Ende mit verschiedenen Ausführungen der Dichtung zwischen dem Druckerzeugungsstempel und dem Aufnehmer.

Ausführlichere Beschreibungen von hydrostatischen Strangpressen,

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bei denen die Erfindung angewandt werden kann, sowie deren Arbeitsweise finden sich beispielsweise in der DT-OS 1 777 197, DT-OS 2 12o 826 und der DT-PS 1 806 o3o.

In den Figuren bezeichnet 1 den Arbeitsraum einer Dnc kkammer, der während des Strangpressens mit einem Druckmittel gefüllt ist. Die Druckkammer besteht im wesentlichen aus einem Aufnehmer 3, der aus einem Innenzylinder 4 (Liner) und einem äußeren vorgespannten Rohr oder vorgespanntem Bandmantel 5aufgebaut ist. Der Druckkammerraum wird an seinem einen Ende von einem in den Aufnehmer hineinragenden Druckerzeugungsstempel 6 und an seinem anderen Ende von einer Matrizenstütze oder einer Matrize begrenzt. Bei der Ausführung nach Fig. 1 wird der Druckkammerraum 1 von der Matrizenstütze 7 begrenzt, die eine Matrize 8 trägt» In die Druckkammer ist ein Rohling 9 eingesetzt. Die inneren Kanten des Innenzylinders 4 des Aufnehmers 3 sind abgeschrägt, so daß sich konische Dichtungsflächen 11 und 12 bilden. Die Matrizenstütze 7 hat "eine konische Dichtungsfläche 13, die ai der Dichtungsfläche 11 dichtend anliegt. Der Dichtungsring 14 hat eine erste konische Dichtungsfläche 15, die gegen die Dichtungsfläche 12 des Innenzylinders anliegt, und eine zweite zylindrische Dichtungsfläche 16, die gegen die zylindrische Fläche des Druckerzeugungsstempels 6 anliegt. Der Dichtungsring 14 ist in einen Fassungsring 17 eingesetzt, der mit Kolbenstangen 18 verbunden ist, die in nichtgezeigte Betätigungszylinder hineinragen. Die Kräfte F₂ sind vorzugsweise der Kraft F.. und somit dem Druck des Druckmittels im Druckkammerraum 1 proportional. Durch die Kräfte Fp werden die Teile der Druckkammer

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während des Pressens zusammengehalten und der zum Dichten erforderliche Kontaktdruck zwischen den Dichtungsflächen 11 und 13 und 12 und 15 erzeugt. Dadurch, daß die Kräfte IV, durch hydraulische Betätigungszylinder erzeugt werden, erreicht man die erforderliche Verschiebung des Dichtungsringes 14 und des Aufnehmers beim Expandieren des Aufnehmers 3 während der Druckerhöhung im Druckkammerraum 1. Dadurch, daß die konischen Dichtungsflächen 11 und 12 am Innenzylinder und die konischen Dichtungsflächen 13 und 15 an der Matrize 7 bzw. am Dichtungsring 14 mit etwas unterschiedlichem Spitzenwinkel ausgeführt sind, ist es möglich, den Druck zwischen den inneren und äußeren Teilen der Dichtungsflächen zu variieren.

In der Ausführungsform nach Eig. 2 enthält die Presse eine Matrizenstütze 2o, die aus einem Hauptteil 21 und einer Platte 22 besteht, auf der die Matrize 8 ruht. Die Platte 22 ist durch einen Passungsring 23 und einen Bolzen 24 mit dem Matrizenteil verbunden. Die Platte 22 hat eine Vertiefung 25, die von einem ringförmigen Rand 26 mit im wesentlichen dreieckigem Querschnitt umgeben ist. Die Matrize wird durch diesen Rand zentriert und liegt dichtend am Boden 27 der Vertiefung 25. Die äußere konische !Fläche 28 des Randes bildet eine Dichtungsfläche, die gegen die Dichtungsfläche 11 an den Kanten des Innenzylinders 4 dichtend anliegt. Zwischen der Platte 22 und dem Ring 23 ist ein radiales Spiel 29 vorhanden, das eine begrenzte radiale Verschiebung der Platte 22 im Verhältnis zum Teil 21 der Matrizenstütze zuläßt. Beim Zusammenführen von Aufnehmer 3 und Matrizenstütze 2o kann sich die Platte 22 daher im Verhältnis zum Aufnehmer 3 unbehindert zentrieren.

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In der Ausführung nach. Pig· 3 ist die Platte 22 mit einer verhältnismäßig großen Öffnung 31 versehen. Der äußere Teil 8a der Matrize ragt in die Öffnung 31 hinein und hat einen solchen Durchmesser, daß ein Spiel entsteht. Die ringförmige Fläche 32 der Matrize 8 liegt an der Fläche 27 der Platte 2. Die Stirnfläche des Matrizenteils 8a liegt an der Fläche 34 des Matrizenteils 21 an. An den Kanten des Innenzylinders sind Verschleißringe 35 angeordnet, die die mit der Fläche 28 zusammenwirkende Dichtungsfläche 1.1 bilden· Die Matrize ist vorzugsweise als eine in axialer Richtung geteilte Matrize mit einer Trennfuge in Höhe mit der Fläche 27 aufgebaut.

In der Ausführung nach Fig. 4 dichtet die Matrize am Innenzylinder des Aufnehmers 3 ab. Die Matrize 4o hat einen Abschnitt 41, der einen kleineren Durchmesser als der Innenzylinder 4 hat und in diesen hineinragt, sowie einen zweiten Abschnitt 42, der einen größeren Durchmesser als der Innenzylinder 4 hat. Zwischen diesen Matrizenabschnitten befindet sich ein Abschnitt mit konischer Übergangsfläche 43» die eine Dichtungsfläche bildet, welche mit der Dichtungsfläche 11 am Verschleißring 35 an der Kante des Innenzylinders zusammenwirkt. Der Innenzylinder 4 hat in dieser Ausführungsform eine schräge Endfläche 44, wodurch die Beanspruchung an den Enden des Innenzylinders geringer wird. Durch die Dichtungsanordnung nach der Erfindung erhält man größere Möglichkeiten, der Endfläche des Innenzylinders einen angemessenen Neigungswinkel zu geben. Die Matrize ruht auf einer Matrizenstütze

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In der Ausführung nach Pig. 5 enthält die Dichtung am druckerzeuguhgsstempelseitigen Ende des Aufnehmers 3 einen Dichtungsring 51, der mit einem Verschleißring 52 aus geeignetem Material versehen ist. Der Dichtungsring 51 und der Verschleißring 52 bilden zusammen eine kegelförmige Dichtungsfläche 53, die mit der kegelförmigen Dichtungsfläche 54 des an den Kanten des Innenzylinders 4 angebrachten Ringes 55 zusammenwirkt. Die innere zylindrische Fläche des Verschleißringes 52 liegt dichtend gegen den Kolben 6. Wie in Pig. 6 gezeigt, kann der Ring 52 mit einer ringförmigen Nut oder einer Anzahl Vertiefungen 57 versehen sein, die über einen oder mehrere Kanäle 58 mit dem Druckkammerraum 1 in Verbindung stehen können. Hierdurch kann die Anlagekraft gegen den Druckerzeugungsstempel in gewissem Maße reguliert werden, und man erhält eine Schmierung der Gleitflächen. Die Kanäle 58 haben einen so kleinen Querschnitt, daß man bei einem eventuellen leck zwischen der Nut und dem Spalt 59 einen großen Druckabfall erhält.

Wenn der Passungsring 17 mit dem Dichtungsring 51 "und dem Verschleißring 52 durch Betätigungszylinder in Richtung zum Aufnehmer gedruckt wird, erhält man die zur Dichtung erforderliche Anlagekraft zwischen den kegelförmigen Dichtungsflächen 53 und 54. Gleichzeitig erhält man eine radiale Kraftkomponente, die bestrebt ist, den Durchmesser des innersten Teils der Ringe 51 und 52 zu verringern, so daß man zwischen dem Ring 52 und dem Druckerzeugungsstempel 6 eine dichtende Anlage erhält.

Die kegelförmigen Dichtungsflächen 11, 12, 13, 15, 26, 28, 43 und

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54 können mit einer Schicht aus einem im Verhältnis zum Grundmaterial weichen Material belegt sein. Das Grundmaterial, das normalerweise Werkzeugstahl oder Bronze ist, wird z.B. mit einer dünnen Schicht aus Kupfer oder einem anderen relativ weichen Metall belegt.

Bei einer vollständigen Extrusion des Rohlings wird der Hauptkolben der Presse den. Druckerzeugungsstempel mit sehr großer Kraft in die Druckkammer hineinschieben, da der Gegendruck in der Kammer plötzlich zusammenbricht. Die Dichtungen werden dabei stark gegen die Verschleißringe der Kammer gepreßt, da sie unter der Wirkung des die Teile der Druckkammer zusammenhaltenden hydraulischen Systems stehen. Die Verschleißringe werden aus praktischen Gründen vorzugsweise aus hartem Material hergestellt, das genauso hart oder härter als das Material der Druckkammerteile ist. Bei vollständiger Extrusion besteht die Gefahr, daß die Verschleißringe das Kammermaterial an den Ringnuten stauchen. Um solche Stauchschäden zu verhindern, können die Verschleißringe mit Sicherheitsscheiben versehen sein. Konstruktion und Material dieser Scheiben sind derart beschaffen, daß die Scheiben die normalen zusammenhaltenden hydraulischen Kräfte ohne nennenswerte plastische Verformung aufnehmen können. Bei vollständiger Extrusion dagegen können die Scheiben der stoßartigen Belastung nachgeben und teilweise in die Kammer hineingedrückiTwerden.

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Leerseite

Claims

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Pat entansprüche

I ·

( 1.JHydrοstatische Strangpresse mit einer Druckkammer, die aus • einem Aufnehmer, einer Matrize mit Matrizenstütze, einem Druckerzeugungsstempel und einem Dichtungshalter besteht und deren Teile beim Pressen durch eine krafterzeugende Halteeinrichtung zusammengehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der inneren Kanten des Aufnehmers (3) abgeschrägt ist und eine zur Mittellinie des Aufnehmers geneigte Dichtungsfläche (11, 12, 54) bildet, und daß ein die Matrize (42) bzw. eine Matrizenstütze (7, 2o) und/oder den Druckerzeugungsstempel (6) umgebender Ring( 14, 51) mit schrägen Dichtungsflächen (13, 15, 26, 28, 43, 53) versehen ist, die an der oder den schrägen Dichtungsflächen (11, 12, 54) an den Kanten des Aufnehmers (3) dichtend anliegen.

2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schrägen Dichtungsflächen während des Pressens von der zusammenhaltenden Einrichtung derart gegeneinander gepreßt werden, daß der Kontaktdruck zwischen den Dichtungsflächen den Druck in der Druckkammer übersteigt.

3. Presse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schrägen Dichtungsflächen sphärisch ausgebildet sind.

4. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Dichtungsflächen der Matrize bzw. der Matrizenstütze ein oder mehrere Dichtungselemente einsetzbar sind.

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5. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrizenstütze (2o) aus einer Platte (22) mit einer kegelförmigen Dichtungsfläche (28) besteht, die mit der Dichtungsfläche (11) an der inneren Kante des Aufnehmers (3) zusammenwirkt.

6. Presse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (22) begrenzt radial beweglich angeordnet ist und sich an einer der schrägen Dichtungsflächen des Aufnehmers selbst zentrieren kann.

7. Presse nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrizenstütze eine Öffnung (31) von solcher Größe hat, daß ein Spiel zwischen der Matrizenstütze und dem in die Öffnung (31) hineinragenden Matrizenteil (8a) besteht.

8. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckerzeugungsstempel (6) der Presse von einem Dichtungsring (14, 51) umgeben ist, der eine erste kegelförmige Dichtungsfläche (15, 53), die mit der Dichtungsfläche (12, 54) an den inneren Kanten des Aufnehmers (3) zusammenwirkt, und eine zweite Dichtungsfläche (16, 56) hat, die gegen den Druckerzeugungsstempel (6) abdichtet.

9. Presse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (14, 51) begrenzt radial beweglich angeordnet ist und daß er sich an einer der schrägen Dichtungsflächen des Aufnehmers selbst zentrieren kann.

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1ο. Presse nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring aus zwei oder mehreren Elemtenten zusammengesetzt ist.

11. Presse nach einem der Ansprüche 8 "bis 1o, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (14, 51) in einem Halter (17) angeordnet ist, der von der zusammenhaltenden Halte einrichtung (18) mit einer axialen Kraft in Richtung auf den Aufnehmer (3) beaufschlagt wird, wobei die Dichtungsflächen mit einem Druck gegen den Aufnehmer bzw. den Druckerzeugungsstempel gepreßt werden, der den Druck in der Druckkammer übersteigt.

12. Presse nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Druckerzeugungsstempel gerichtete Dichtungsfläche (16, 56) des Dichtungsringes mit Hohlräumen oder Nuten (57) versehen ist, die mit der Druckkammer (1) in Verbindung stehen.

13. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den inneren Kanten des Aufnehmers (3) eingesetzte Ringe (35, 55) vorhanden sind, welche .die schrägen Dichtungsflächen (11, 54) bilden.

14. Presse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe dadurch am Aufnehmer abdichten, daß sie von der zusammenhaltenden Halteeinrichtung gegen den Aufnehmer mit einem Druck gepreßt werden, der den Druck in der Druckkammer übersteigt.

15. Presse nach,Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die

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Ringe aus zwei oder mehreren Elementen zusammengesetzt sind.

16. Presse nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eins der Elemente so ausgeführt ist, daß es bei Druckstößen, die den höchsten normalen Arbeitsdruck in der Druckkammer bzw. der zusammenhaltenden Halteeinrichtung übersteigen, plastisch verformbar sind.

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