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Anlage zur Explosionsbearbeitung von Materialien
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur Explosionsbearbeitung
von Materialien gemäss den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Die gemäss der vorliegenden Erfindung aufgeführte Anlage kann in der
Schwarz- und Buntmetallindustrie, im Flugzeug-und Raketenbau, im Maschinen- und
Gerätebau sowie in anderen Industriezweigen verwendet werden. Sie kann zur Herstellung
von mehrschichtigen Verbundmaterialien, zum Schweissen, zum Verfestigen von Bauteilen
von Berg- und Strassenbaumaschinen, zum Explosionspressen von Halbzeugen und Erzeugnissen
aus pulverförmigen, diskreten Medien usw.
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verwendet werden.
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Die Explosionsbearbeitung von Materialien, beispielsweise die Herstellung
von mehrschichtigen Verbundmaterialien, die im chemischen und Kernreaktorbau, im
Geräte-, Flugzeug- und Raketenbau Verwendung finden, erfolgt derzeit auf offenen
Flächen oder in unterirdischen Kammern.
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Die Explosionsbearbeitung von Materialien in unterirdischen Kammern
ist infolge des beschränkten Arbeitsraums sowie der ungünstigen Arbeitsbedingungen
unter der Erde erschwert.
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Die Arbeit auf offenen Flächen ist in hohem Masse von den Witterungsbedingungen
sowie von der Jahreszeit abhängig. Die vorbereitung der offenen Flächen zur Explosionsbearbeitung
von Materialien erfordert ein ausreichend grosses Gelände.
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Bekannt sind ferner oberirdische Kammern, die bei Versuchsarbeiten
zur Explosionsbearbeitung von Materialien verwendet werden. Die bekannten oberirdischen
Kammern sind in Form von Halbkugeln ausge£#hrt -, die auf einer steifen Auflage
abgestützt sind, deren Konstruktion einen Objekttisch zur Aufbringung des zu bearbeitenden
Materials mit einer Sprengstoffladung und einem Initiierungsmittel aufweist. Der
Objekttisch selbst umfasst einen Tragkörper und eine Platte.
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In der Wand der Kammer ist eine durchgehende Bohrung zum Einführen
des zu bearbeitenden Materials und der Sprengstoffladung mit dem in diese eingebauten
Initiierungsmittel in die Kammer und zum Abführen des bearbeiteten Materials aus
derselben ausgebildet. In der Kammer ist ein Initiierungssystem vorgesehen, das
Elektroden umfasst, die in die Kammerwand eingebaut sindr Das Initiierungssystem
dient zum Zuführen eines elektrischen Speiseimpulses zum Explosionsinitiierungsmittel,
das durch eine elektrische Sprengkapsel gebildet wird, die in die Sprengladung eingebaut
ist, die auf das zu bearbeitende Material aufgebracht :i.
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ist.
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In den bekannten Kammern ist der Objekttisch feststehend angeordnet.
Das zu bearbeitende Material wird von Hand oder mit Hilfe eines zu diesem Zweck
bestimmten Mechanismus durch die Bohrung in die Kammer eingeführt und auf den Objekttisch
aufgebracht. Nach der Bearbeitung wird das Material auf ähnliche Weise aus der Kammer
entnommen.
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Der-LIauptnachteil der bekannten oberirdischen Kammern ist ihre znzureichende
Arbeitsleistung.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung des erwähnten
Nachteils.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur Explosionsbearbeitung
von Materialien zu schaffen, in der der Objekttisch eine konstruktuve Ausrüstung
besitzt, die eine grosse Arbeitsleistung der Anlage gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Bohrung
an der Unterseite der Kammer ausgebildet ist, während der Objekttisch zum Ein- bzw.
Abführen desselben durch die Bohrung achsgleich zu der Bohrung und verschiebbar
in bezug auf die Bohrung angeordnet ist, dass der Objekttisch eine solche Form besitzt,
dass der Objekttisch beim Einführen in die Kammer die Bohrung luftdicht abschliesst,
und dass die Wände der Kammer in der Nähe der Bohrung zur horizontalen Ebene unter
einem Winkel geneigt sind, der grösser als der Reibungswinkel des bearbeiteten Materials
an den Wänden der Kammer ist, wodurch das bearbeitete Material unter der Einwirkung
der Schwerkraft auf den Objekttisch bei der Entnahme desselben aus der Kammer gelangt.
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Die erfindungsgemässe Anlage ermöglicht es, das Einführen des Objekttisches
mit dem zu bearbeitenden Material und der Sp rengstoffladung in die Kammer und die
Entnahme des bearbeiteten Materials aus der Kammer zu automatisieren. Hierbei wird
gleichzeitig das Einführen des Objekttisches in die Kammer und ein luftdichter Abschluss
derselben gewährleistet, wodurch die Vorbereitungszeit zur Durchführung des Bearbeitungsprozesses
verkürzt wird. Aufgrund der beschriebenen Neigung der Seitenwände der Kammer zur
horizontalen Ebene gelangt das bearbeitete Material unter der Einwirkung der Schwerkraft
von jeder beliebigen Stelle in der Kammer auf den Objekttisch zurück. Dies begünstigt
das automatische Entfernen des bearbeiteten Materials zusammen mit dem Objekttisch
aus der Kammer.
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Zweckmässigerweise wird der Antrieb für die hin- und hergehende Bewegung
des Objekttisches durch einen Hydraulikzylinder gebildet, dessen Kolbenstange mit
dem Objekttisch zum Ein- bzw. Abführen desselben aus der Kammer zusammenwirkt.
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Bei dieser Ausführung des Antriebs wird das Einführen des Objekttisches
in die Kammer und die Entnahme desselben aus der Kammer mit Hilfe einer einfachen
und zuverlässig arbeitenden Einrichtung gewährleistet.
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In zweckmässiger Weise sind zwei Förderer vorgesehen, wobei der eine
Förderer zum Zuführen des zu bearbeitenden Materials zum Objekttisch, der andere
Förderer zum Entfernen des bearbeiteten Materials von dem Objekttisch bestimmt ist,
und die beiden Förderer derart angeordnet sind, dass ihre Enden sich in der Nähe
des Objekttisches befinden, wenn dieser die untere Endlage einnimmt.
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Dadurch lässt sich der Zuführvorgang des zu bearbeitenden Materials
zum Objekttisch sowie das Entfernen des bearbeiteten Materials von diesem automatisieren.
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Vorzugsweise besitzt die Anlage mehrere Objekttische und zur Aufnahme
derselben einen Mehrposítionsschrittisch, wobei der Tisch unterhalb der Kammer derart
drehbar angeordnet ist, dass nacheinander jeder Objekttisch gleichachsig zur Bohrung
der Kammer anzuordnen ist.
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Das Vorsehen mehrerer Objekttische für die Kammer erhöht die Arbeitsleistulzg
bei der Bearbeitung von grossen Materialmengen Die Anwendung eines Mehrpositionsschrittisches
erlaubt das gleichzeitige Ausführen: einer Reihe von Operationen bei der Vorbereitung
des Materials zur Bearbeitung, und zwar: Anordnen des zu bearbeitenden Materials
auf dem Objekttisch; Auftragen der Sprengladung auf das zu bearbeitende Material;
Unterbringen des Initiierungsmittels in der Sprengstoffladung sowie Einführen des
Objekttisches in die Kammer und Abführen desselben.
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Die erfindungsgemässe Anlage ermöglicht es, den Vorgang des Einführens
des zu bearbeitenden Materials in die Kammer und des Abführens des bearbeiteten
Materials aus derselben mit Hilfe von einfachen und zuverlässigen Einrichtungen
zu automatisieren, was ergibt, dass der gesamte Prozess der Explosionsbearbeitung
von Materialien automatisiert und hierdurch die Arbeitsleistung beträchtlich erhöht
werden kann.
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Ausserdem ist die vorgeschlagene Anlage betriebssicher und arbeitet
zuverlässig, erfordert keine grossen Produktionsflächen, wodurch ihr!Einsatz zur
Durchführung von verschiedenen
Explosionsbearbe itungsarten unter
üblichen Produktionsbedingllngen ermöglicht wird.
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Die gemäss der vorliegenden Erfindung ausgeführte Anlage besitzt darüber
hinaus eine einfache und in der Herstellung billige Konstruktion.
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Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung
der Anlage zur Explosionsbearbeitung von Materialien gemäss der Erfindung, in der
der Objekttisch die untere Endlage einnimmt, im teilweisen Längsschnitt, Fig. 2
die Anlage gemäss Fig. 1 in einer Darstellung, in der der Objekttisch in die Kammer
eingeführt ist, Fig. 3 die Anlage gemäss Fig. 1 im Grundriss, Fig. 4 eine schematische
Darstellung eines teilweisen Längsschnittes der Anlage gemäss der Erfindung, die
mehrere Objekttische und einen Mehrpositionsschrittisch zur Unterbringung derselben
besitzt, wobei jeder Objekttisch die untere Endlage einnimmt und die Förderer nicht
dargestellt sind, Fig. 5 die Anlage gemäss Fig. 4 in einer Darstellung, in der ein
Objekttisch in die Kammer eingeführt ist, und Fig. 6 die Anlage gemäss Fig. 4 im
Grundriss.
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Die Anlage zur Explosionsbearbeitung von Materialien besitzt eine
Kammer 1 (Fig. 1,2), die auf einer unbeweglichen Auflage 2 mit Hilfe von Tragstützen
(nicht dargestellt) montiert ist.
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Die Anlage umfasst ferner einen Objektbisch 3, der einen Tragkörper
4 sowie eine Platte 5 besitzt, die zur Aufnahme eines zu bearbeitenden Materials
6 bestimmt ist. Eine Sprengstoffladung 7 ist in der beschriebenen Ausführungsvariante
der Erfindung auf das zu bearbeitende Material 6 aufgebracht.
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In der Anlage ist ein Initiierungssystem 8 vorgesehen, das Elektroden
9, 1o umfasst, die sich in Haltern 11, 12 befinden, die in der Wand der Kammer 1
montiert sind. Die Elektroden 9, 1o sind zur Zuführung des elektrischen Speiseimpulses
von einer Spannungsquelle (nicht dargestellt) zu einem Explosionsinitiierungsmittel
13 bestimmt, das in der vorliegenden Ausführungsvariante der Erfindung durch eine
elektrische Sprengkapsel üblicher Konstruktion gebildet wird, die in die Sprengstoffladung
7 eingebaut ist, die auf das zu bearbeitende Material 6 aufgetragen ist.
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In der Wand der Kammer 1 ist eine Bohrung 14 ausgebildet, durch welche
der Objekttisch 3 in die Kammer 1 ein- bzw.
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herausführbar ist. Der Tragkörper 4 des Objekttisches 3 besitzt eine
solche Form, dass er in der Stellung, in der der der Objekttisch 3 in die Kammer
1 eingeführt ist, die Bohrung 14 luftdicht abschliesst, wodurch der notwendige luftdichte
Abschluss der Kammer für die Explosionsbearbeitung der Materialien gewährleistet
wird.
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In der Nähe der Bohrung 14 der Kammer 1 sind die Wände derselben zur
horizontalen Ebene unter einem grösseren Winkel als der Reibungswinkel des bearbeiteten
Materials an den Wänden der Kammer 1 geneigt. Dadurch gelangt das Material 6, das
sich nach der Explosion an jeder beliebigen Stelle in der Kammer
befinden
kann, beim Herausführen des Objekttisches 3 aus der Kammer 1 unter Einwirkung der
Schwerkraft auf die Platte 5 desselben.
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Der Objekttisch 3 ist zur Ein- bzw. Abführung des zu bearbeitenden
Materials auf der unbeweglichen Auflage 2 in bezug auf die Kammer 1 verschiebbar
angeordnet. Diese Verschiebung erfolgt mit Hilfe eines Antriebs, der durch einen
Hydraulikzylinder 15 gebildet wird, an dessen Kolbenstange 16 ein Stössel 17 befestigt
ist, auf den der Tragkörper 4 des Obiekttisches 3 einwirkt.
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Am Tragkörper 4 des Objekttisches 3 sind Führungshülsen 18 befestigt,
in denen Führungsstangen 19 gleiten, die mit ihren einen Enden in der Wand der Kammer
1 in der Nähe der Bohrung 14 befestigt und zum Führen des Objekttisches 3 bei der
Verschiebung desselben bestimmt sind.
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In der Wand der Kammer 1 ist ein Ventilationssystem 20 montiert, das
zum Entfernen der Detonationsprodukte der Sprengstoffladung 7 aus der Kammer 1 dient.
Das Ventilationssystem 20 kann eine beliebige, zu diesem Zweck geeignete Konstruktion
besitzen.
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Die Anlage umfasst weiter einen Förderer 21 zum Zuführen des zu bearbeitenden
Materials 6 zur Platte 5 des Objekttisches 3 und einen Förderer 22 (Fig. 3) zur
Abnahme des bearbeiteten Materials 6 vom Objekttisch 3. In der vorliegenden Ausführungsvariante
werden die Förderer 21 und 22 durch Rollgänge gebildet, die waagerecht auf der unbeweglichen
Auflage 2 derart angeordnet sind, dass sich ihre Enden in der Nähe des Objekttisches
3 befinden, wenn dieser seine untere Endlage einnimmt.
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In der Anlage ist ferner ein weiterer Förderer 23 zum Zuführen der
Sprengstoffladung 7 (Fig. 1,2) mit der in diese eingebauten Sprengkapsel 13 zum
Objekttisch 3 und zum Aufbringen derselben auf das zu bearbeitende Material 6 vorgesehen.
Der Förderer 23 (Fig. 3) ist auf der unbeweglichen Auflage (Fig. 1) derart angeordnet,
dass sich sein Abgabeende in der Nähe des Objekttisches 3 befindet1 wenn dieser
die untere Endlage einnimmt. Der Förderer 23 kann eine beliebige, zu diesem Zweck
geeignete Konstruktion besitzen.
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Die Anlage besitzt in der Ausführungsvariante gemäss den Fig.
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4 bis 6 mehrere Objekttische 3 sowie einen Merhpositionsschrittisch-
24 (Fig. 4) zur Unterbringung derselben. In diesem Tisch 24 sind Aussparungen 25
(Fig. 5) zur Unterbringung des Objekttisches 3 vorgesehen.
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Der Tisch 24 ist auf einer Achse 26 montiert, die an der unbeweglichen
Auflage 2 in der Nähe der Kammer 1 und unter dieser befestigt ist.
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Der Tisch 24 besitzt einen elektrischen Antrieb 27, der auf der unbeweglichen
Auflage 2 montiert ist und die Drehung des Tisches 24 um einen Schritt während eines
jeden Explosionsbearbeitungszyklus des Materials 6 bewirkt. Hierbei wird aufeinanderfolgend
jeder der Objekttische 3 achsgleich zur Bohrung 14 der Kammer 1 eingestellt.
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Die Explosionsbearbeitung von Materialien mit Hilfe der Anlage gemäss
der zweiten Ausführungsvariante nach den Fig. 4 bis 6 wird am Beispiel des Explosionsschweissens
von zwei Platten betrachtet, die durch Positionen 6a, 6b angedeutet und in Abstand
zueinander angeordnet sind, der durch Elemente 6c bestimmt wird, die zum Festhalten
der Platten 6a und 6b dienen.
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In der Ausgangsstellung der Anlage befinden sich die Objekttische
3 in der unteren Endlage, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, während die Kammer 1
geöffnet ist.
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Die Bedienungsperson schaltet den Förderer 21 zum Zuführen des zu
bearbeitenden Materials 6, im vorliegenden Fall der Platten 6a und 6b r zum Objekttisch
ein, der die Position 3a (Fig. 6) einnimmt und sich in der Nähe des Austrittsendes
des Förderers 21 und dazu in der entsprechenden Aussparung 25 des Tisches 24 befindet.
Danach werden der Förderer 23 zum Zuführen der Sprengladung 7 zu dem Objekttisch,
der die Position 3b einnimmt und sich in der Nähe des Austrittsendes dieses Förderers
befindet, und der Förderer 22 zur Abnahme des bearbeiteten Materials 6 von dem Objekttisch
zugeschaltet, der die Position 3c einnimmt und sich in der Nähe des Eintrittsendes
dieses Förderers befindet.
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Die Platten 6a, 6b werden mit Hilfe einer automatischen Einrichtung
28 (Fig. 6), die eine beliebige, zu diesem Zweck geeignete Konstruktion besitzt,
auf der Platte 5 des Objekttisches 3 angeordnet, der die Position 31 einnimmt. Der
tisch 24 wird mit Hilfe des Antriebs 27 um die Achse 26, wie es in Fig. 6 dargestellt
ist, in der Richtung des Pfeiles A um einen Schritt gedreht. Dadurch gelangen die
Platten 6a und 6b in der Nähe des Endes des Förderers 23, und der die Platten tragende
Objekttisch nimmt die Position 3b ein.
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Danach wird die Sprengladung mit der in diese eingebauten elektrischen
Sprengkapsel 13 vom Förderer 23 abgenommen und mit Hilfe einer automatischen Einrichtung
29 (Fig. 6), die eine beliebige, zu diesem Zweck geeignete Konstruktion besitzt,
auf die obere Platte 6a übertragen.
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Der Tisch 24 dreht sich erneut um einen Schritt in derselben dürch-den
Pfeil-A angegebenen Richtung. Dadurch kommt der Objekttisch 3 mit den auf ihm angeordneten
Platten Ga,6b-und der Sprengladung 7 mit der in diese eingebauten elektrischen Sprengkapsel
13 achsgleich zur Bohrung 14 der Kammer 1 zu stehen, wie es in Fig. 4 dargestellt
ist. Der Hydraulikzylinder 15 wird automatisch eingeschaltet, die Kolbenstange 16
wird aus dem Hydraulikzylinder 15 herausgeschoben, und der an ihrem Ende montierte
Stössel 17 drückt gegen den Tragkörper 4 des Objekttisches. Bei der weiteren Verschiebung
bewegt sich der Objekttisch 3 zusammen mit der Kolbenstange 16 und dem Stössel 17
nach oben in Richtung der Kammer 1, bis er die obere Endlage eingenommen hat, wie
es in Fig. 5 dargestellt ist. In dieser Lage überdeckt der Tragkörper 4 des Objekttisches
3 die Bohrung 14 der Kammer 1 und schliesst diese luftdicht ab.
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Im weiteren Betriebsverlauf wird in der geschilderten Stellung das
Initiierungssystem 8 ausgelöst, wodurch die Elektroden 9 und 1o mit den Kontakten
der elektrischen Sprengkapsel 13 in Berührung gebracht werden, um den elektrischen
Kreis zu schliessen.
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Danach wird ein elektrischer Impuls einer Spannungsquelle (nicht abgebildet)
auf die elektrische Sprengkapsel 13 gegeben, wodurch dieserdie Sprengstoff ladung
7 zündet.
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Die bei der Explosion entstehenden Detonationsprodukte verschieben
die Platte 6a mit einer hohen Geschwindigkeit auf die Platte 6b, wodurch die Elemente
6c durch die Wirkung der Explosion aus dem Spalt zwischen ihnen entfernt worden
sind. Die Platten 6a und 6b stossen zusammen, wodurch sie miteinander verschweisst
werden.
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Mit Hilfe des Ventilationssystems 20 erfolgt die Reinigung der Kammer
1 von den Detonationsprodukten der Sprengstoffladung 7.
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Danach wird der Hydraulikzylinder 15 erneut zugeschaltet und die Kobenstange
16 zurückgeschoben, wodurch der Stössel 17 zusammen mit dem Objekttisch 3 in die
untere Endlage zurückkehrt.
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Die durch Explosion zusammengeschweissten Platten 6a, 6b können sich
nach der Explosion an jeder beliebigen Stelle der Kammer befinden. Unter der Einwirkung
der Schwerkraft gelangen jedoch die Platten 6a, 6b in den unteren Teil der Kammer
1 in die Nähe des Objekttisches 3 und von dort im Verlauf des Ausschiebens des Objekttisches
3 auf die Platte 5 desselben, da in der Nähe der Bohrung 14 die Wände der Kammer
1 zur horizontalen Ebene unter einem grössexen Winkel als der Reibungswinkel der
Platten 6a, 6b an den Wänden der Kammer 1 geneigt sind.
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In der unteren Endlage befindet sich der Objekttisch 3 erneut in der
Aussparung 25 des Tisches 24, wobei der Stössel 7 ausser Anlage mit dem Tragkörper
4 des Objekttisches 3 gebracht werden ist. Der Tisch 24 dreht sich erneut um einen
Schritt in der durch den Pfeil A angegebenen Richtung, wodurch der Objekttisch 3
in die Nähe des Förderers 22 kommt, der der Abnahme der Platten 6a, 6b dient und
die Position 3c einnimmt. Mit Hilfe einer automatischen Einrichtung 30 (Fig. 6)
werden die Platten 6a, 6b vom Objekttisch 3 abgenommen und auf den Förderer 22 zum
Abführen derselben aus der Anlage abgelegt.
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Zugleich nimmt der nächste Objekttisch 3 die zur Bohrung 14 der Kammer
1 achsgleiche Lage ein, um für den nächsten Arbeitszyklus bereitzusehen.
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beitszyklus bereitzustehen.
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Versuche mit der Anlage bestätigen ihre hohe Arbeitsleistung.
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Die Anlage nimmt nur eine geringe Fläche ein und kann in herkömmlichen
Produktionsräumen erfolgreich eingesetzt werden.
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Die mit Hilfe dieser Anlage bearbeiteten Materialien besitzen eine
hohe Qualität.
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