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"Vorrichtung zur Herstellung von Kartuschen aus entlüfteter
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Minenmasse für die Schreibminenherstellung" Zusatz zu P 26 34 473.0-27
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches
1.
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Mit dieser Vorrichtung, die Gegenstand der Hauptanmeldung ist, lassen
sich Kartuschen aus hervorragend entlüfteter Minenmasse herstellen. Bei dieser Vorrichtung
ist die Ausschuböffnung des Kartuschenzylinders mittels eines konisch ausgebildeten,
in einer konischen Führung verschiebbaren Flachschiebers verschließbar, der hydraulisch
betätigbar ist.
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Es hat sich gezeigt, daß bei dieser Ausgestaltung des Verschlußteils
dadurch Störungen eintreten können, daß der Kartuschenzylinder nicht völlig dicht
abgeschlossen wird.
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Aufgrund der Volumenverringerung der Minenmasse beim Stopfen der Kartusche
im Kartuschenzylinder wird die vorhandene Restluft auf einen Druck über Atmosphärendruck
verdichtet. Diese Druckluft darf keinesfalls in die Kartusche eingeschlossen werden.
Ihr Ausströmen, sei es nach hinten in den Vakuumraum, sei es durch Undichtigkeiten
des Flachschiebers in die Atmosphäre bedeutet ja noch kein Vakuum vor dem im Vorlauf
befindlichen Stopf- und Ausschubkolben des Kartuschenzylinders.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung gemäß
der Hauptanmeldung so weiterzugestalten, daß die Entlüftung der Minenmasse im Kartuschenzylinder
noch weiter verbessert wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichnungsteiles
des Patentanspruches 1 erreicht. Dadurch, daß die Dichtplatte nur in einer Achsrichtung
des Kartuschenzylinders entsprechenden Richtung verfahrbar und ebenfalls in dieser
Richtung vor dessen Ausschuböffnung preßbar ist, ist sichergestellt, daß der Kartuschenzylinder
dicht verschlossen wird. Entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches
2 kann sichergestellt sein, daß auch bei voller Preßkraft des Stopf- und Ausschubkolbens
die auf die Dichtplatte wirkende resultierende Rraft immer noch größer Null ist.
Durch die Maßnahmen nach dem Patentanspruch 3 ist sichergestellt, daß eine optimale
Abdichtung bereits zwischen den metallischen Dichtflächen zwischen Dichtkonus einerseits
und Kartuschenzylinder andererseits erreicht wird.
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Eine zusätzliche Vakuumdichtung wird durch die Maßnahmen nach dem
Patentanspruch 6 erreicht.
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Durch die Maßnahmen nach dem Patentanspruch 9 wird sichergestellt,
daß zusätzlich zu der optimalen Abdichtung des Kartuschenzylinders auch noch im
Bereich des Verschlußteils die unter Überdruck stehende Restluft aus der Minenmasse
abgesaugt wird. Durch die Maßnahmen nach dem Patentanspruch lo wird sichergestellt,
daß die Minenmasse tatsächlich auch vom Verschlußteil her während des Vorverdichtens
entlüftet werden kann.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen
5, 6, 7, 8 und 11 bis 13 und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles
anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 einen Vertikal-Längsschnitt
durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung und Fig. 2 eine Draufsicht auf den Kartuschenzylinder
der Vorrichtung nach Fig. 1 in teilweise aufgebrochener Darstellung.
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Auf einem gemeinsamen Maschinenfundament 1 sind übereinander eine
Seihpresse 2 und eine Kartuschenpresse 3 angeordnet. Die oben liegende Seihpresse
2 weist einen horizontal angeordneten, hydraulisch beaufschlagbaren Arbeitszylinder
4 auf, in dem ein Kolben 5 entsprechend der Beaufschlagung mit Hydraulikflüssigkeit
koaxial verschiebbar angeordnet ist. An dem Kolben ist eine einseitig abgedichtet
aus dem Arbeitszylinder 4 herausgeführte Kolbenstange 6 angebracht, an deren freiem
Ende ein Preßkolben 7 angebracht ist. Die Kolbenstange 6 ist wegen ihrer großen
freien Länge in einem Kolbenstangenführungslager 8 abgestützt. Weiterhin ist ein
als Magazin 9 dienender Einfüllbehälter vorgesehen, über dessen Boden lo der Preßkolben
7 geradlinig bewegbar ist. Dieses Magazin steht ständig mit der Atmosphäre in Verbindung,
d. h. es kann mit einem einfachen, ein Eindringen von Schmutz und ein Austreten
von Staub verhindernden, lose auflegbaren Deckel 11 versehen sein; es ist aber nicht
vakuumdicht verschließbar.
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Koaxial zur Kolbenstange 6 mündet aus dem Magazin 9 ein Massezylinder
12 aus, an dessen Ende eine Seihplatte 13 angebracht ist, die mit einer Viel-zahl
wn axial verlaufenden Bohrungen 14 kleinen Durchmessers, beispielsweise mit einem
Durchmesser von etwa 1 mm, versehen ist.
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Die unterhalb der Seihpresse 2 angeordnete Kartuschenpresse 3 weist
ebenfalls einen horizontal und parallel zum Arbeitszylinder 4 angeordneten, hydraulisch
beaufschlagbaren Arbeitszylinder 15 auf, in dem ein Kolben 16 koaxial verschiebbar
angeordnet ist, an dem eine abgedichtet aus dem Arbeitszylinder 15 herausgeführte
Kolbenstange 17 angebracht ist.
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Beide Arbeitszylinder 4, 15 sind durch jeweils gesonderte, in der
Zeichnung nicht dargestellte Hydraulikpumpenaggregate mit Druckflüssigkeit beaufschlagbar.
Am freien Ende der Kolbenstange 17 ist ein Stopf- und Ausschubkolben 18 angebracht,
der über dem Boden 19 eines Magazins 20 in einen sich an das Magazin anschließenden
Kartuschenzylinder 21 bei entsprechenden Bewegungen der Kolbenstange 17 einschiebbar
ist.
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Der Kartuschenzylinder 21 ist an seinem dem Magazin 20 abgewandten
Ende, also im Bereich seiner Ausschuböffnung 24 in einer weiter unten noch genauer
zu beschreibenden Weise verschließbar. Im Anschluß an dieses noch zu beschreibende
Verschlußteil ist vor der Ausschuböffnung 24 des Kartuschenzylinders 21 eine Aufnahmemulde
29 für aus dem Kartuschenzylinder 21 ausgeschobene Kartuschen 30 angeordnet.
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Die Kolbenstange 17 der Kartuschenpresse 3 ist wegen ihrer großen
freien Länge in einer dem Magazin 20 unmittelbar vorgeordneten Kolbenstangenführung
31 abgestützt, in der auch ein Abstreifring 32 zum Abstreifen von an der Kolbenstange
haftender Minenmasse und eine - vom Magazin 20 her gesehen - hinter dem Abstreifring
32 angeordnete Vakuumdichtung 33 angeordnet ist.
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Zwischen der Seihplatte 13 und dem Magazin 20 der Kartuschenpresse
3 ist eine Vakuumhaube 34 angebracht, deren sämtliche Flanschverbindungen zur Seihpresse
2 und zum Magazin 20 der Kartuschenpresse 3 vakuumdicht ausgebildet sind. In der
Vakuumhaube 34 ist ein Entlüftungsstutzen 35 zum Anschluß an eine Vakuumpumpe vorgesehen.
In der Vakuumhaube 34 ist auswechselbar eine Prallplatte 36 aus hochverschleißfestem
Material, beispielsweise aus gehärtetem Stahl, derart schräg angebracht, daß ein
der Achse 37 der Kolbenstange 6 entsprechender Strahl in das Magazin 20 reflektiert
wird, wie durch die strichpunktierte Reflektionslinie 38 in Fig. 1 angedeutet ist.
Ublicherweise wird also die Prallplatte 36 unter einem Winkel von etwa 450 zur Horizontalen
geneigt sein.
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Die aus den Bohrungen 14 der Seihplatte 13 austretenden Stränge 39
aus Minenmasse gelangen in den durch die Vakuumhaube 34, das Magazin 20 und den
Kartuschenzylinder 21 gebildeten Vakuumraum 40.
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Das bereits erwähnte Verschlußteil für den Kartuschenzylinder 21 weist
einen vertikal verschiebbaren, in Schwalbenschwanzführungen 41 von vertikalen Führungen
42 angeordneten Schieber 43 auf. Die beiden Führunen 42 können selbstverständlich
aus einer einzigen Platte ausgearbeitet sein. Sie sind auf einer Traverse 44 angebracht,die
wiederum auf Kolbenstangen 45 von in einer horizontalen Ebene und achsparallel zum
Kartuschenzylinder 21 angeordneten hydraulischen Hilfsantrieben 46 befestigt sind.
Die Kolbenstangen 45 sind zusätzlich in als Gleitschalen ausgebildeten Zwischenlagern
47 abgestützt, die das relativ hohe Gewicht der Traverse 44, des Schiebers 43 und
der Führungen 42 im wesentlichen aufnehmen.
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An der der Ausschuböffnung 24 des Kartuschenzylinders 21 zugewandten
Seite des Schiebers 43 ist ein Dichtkonus 48, also eine kegelstumpfförmige Verschlußplatte,
angebracht, dessen konische Dichtfläche 49 einerim Bereich der Ausschuböffnung 24
am Kartuschenzylinder 21 angebrachten konischen Sitzfläche 50 angepaßt ist.
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In dem Schieber 43 ist eine den Dichtkonus 48 umgebende Ringnut 51
angebracht, in der eine ringförmige Vakuumdichtung 52 angebracht ist, die in der
in Fig. 2 dargestellten Schließstellung des Schiebers 43 dichtend gegen die zugewandte
Stirnseite 53 des Kartuschenzylinders 21 anliegt.
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Zwischen den Führungen 42 bzw. in der sie bildenden Platte ist eine
Durchlaßöffnung 54, deren Durchmesser zumindest etwas größer ist als der Durchmesser
des Kartuschenzylinders 21. Fluchtend mit dieser Durchlaßöffnung und damit ebenfalls
fluchtend mit dem Kartuschenzylinder 21 ist in der Traverse 44 ein Durchlaß 55 von
mindestens gleichem Durchmesser wie die Durchlaßöffnung 54 angebracht, der durch
einen
in die Traverse 44 eingeschweißten Zylinder 56 gebildet ist. Außerdem sind in die
Traverse 44 noch zwei Buchsen 57 eingeschweißt, durch die die freien Enden der Kolbenstangen
45 hindurchgesteckt und mittels Gewindemuttern 58 mit der Traverse 44 verschraubt
sind.
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Die Traverse 44 ist zusammen mit den Führungen 42 und dem Schieber
43 und dem Dichtkonus 48 in der horizontalen Ebene, die durch die Achse 59 des Kartuschenzylinders
21 und die Achsen 60 der Hilfsantriebe 46 aufgespannt wird, aus der in Fig. 2 dargestellten
geschlossenen Stellung entsprechend dem Doppelrichtungspfeil 61 in eine geöffnete
Stellung und umgekehrt verschiebbar.
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Der Schieber 43 ist zusammen mit dem Dichtkonus 48 in dessen geöffneter
Stellung entsprechend dem Doppelrichtungspfeil 62 in Fig. 1 in der geöffneten Stellung
aus einer Stellung vor der Ausschuböffnung 24 mittels eines hydraulischen Antriebs
63 vertikal in eine die Durchlaßöffnung 54 frei-gebende Stellung und umgekehrt verschiebbar.
In der dem Innenraum des Kartuschenzylinders 21 zugewandten Seite des Dichtkonus
48 sind zu dem erwähnten Innenraum hin offene Entlüftungskanäle 64 vorgesehen, die
über einen zentralen Kanal 65 an eine nicht dargestellte Vakuumquelle angeschlossen
sind.
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Auf der Stirnfläche des Dichtkonus 48 wird eine Abdeckscheibe 66 mit
Entlüftungsnuten 67 auf der dem Dichtkonus zugewandten Außenseite und konkaver Form
auf der dem Stopf- und Ausschubkolben
18 zugeordneten Seite abnehmbar,
z.B. mit einer Steckverbindung, befestigt. Ihr Durchmesser ist um einige Zehntel
mm geringer als der des Kartuschenzylinders 21.
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Diese Abdeckscheibe 66 erlaubt die Entlüftung der Kartusche 30 bis
zur endgültigen Verdichtung, da sie das Eindringen von Minenmasse in die Entlüftungskanäle
64 sehr erschwert, die Entlüftung jedoch zuläßt. Die konkave Form verhindert bis
zuletzt den Aufbau eines hohen Druckes der Minenmasse am Scheibenumfang. Die von
Zeit zu Zeit notwendige Reinigung einer Abdeckscheibe 66 macht keine Schwierigkeiten.
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Zweckmäßigerweise wird sie dazu in Sekundenschnelle, wenn der Dichtkonus
48 frei nach oben herausgefahren ist, gegen eine gereinigte ausgetauscht. Um ein
Ankleben der Minenmasse zu vermeiden, besteht sie vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen.
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Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: In das Magazin 9 der Seihpresse
2 wird kontinuierlich oder chargenweise Minenmasse, und zwar Minenmasse für Graphitminen
oder Farbminen eingegeben und durch den aufgrund entsprechender hydraulischer Beaufschlagung
hin- und hergehenden Preßkolben 7 in den Massezylinder 12 geschoben und durch die
Bohrungen 14 der Seihplatte 13 gepreßt. Die mit hoher Geschwindigkeit austretenden
Stränge 39 aus Minenmasse, deren Durchmesser dem kleinen Durchmesser der Bohrungen
14 entspricht, prallen gegen die Prallplatte 36 und werden dort unter gleichzeitigem
Zerbrechen in eine große Zahl kleiner Bestandteile in das Magazin 20 der Kartuschenpresse
3 umgelenkt.
Da die Bohrungen 14 der Seihplatte 13 ständig mit
Minenmasse verstopft sind, ist auch an dieser Stelle der durch die Vakuumhaube 34,
das Magazin 20 und den Kartuschenzylinder 21 gebildete Vakuumraum 40 ständig vakuumdicht
verschlossen, obwohl das Magazin 9 der Seihpresse 2 ständig unter Atmosphärendruck
steht. Die bei dem AuEprall der Stränge 39 auf die Prallplatte 36 entstehenden kleinen
Partikel werden im Vakuum des 5rakuumraums 40 vollständig entlüftet.
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Anschließend werden diese Partikel von dem Stopf- und Ausschubkolben
18 der Kartuschenpresse 3 in den Kartuschenzylinder 21 geschoben. Die Ansteuerung
des Arbeitszylinders 15 der Kartuschenpresse 3 erfolgt lastabhängig, d.h. es erfolgt
jedesmal eine Umsteuerung, wenn die schrittweise in den Kartuschenzylinder 21 eingeschobene
und dort gestopfte Minenmasse einen vorgegebenen Widerstand, der einer vorgegebenen
Stopfdichte entspricht, auf den Stopf- und Ausschubkolben 18 und damit über die
Kolbenstange 17 und den Kolben 16 auf die im Arbeitszylinder 15 befindliche Druckflüssigkeit
ausübt. Mit jedem Arbeitshub fährt also der Stopf- und Ausschubkolben 18 weniger
tief in den Kartuschenzylinder 21 ein. Der Kartuschenzylinder ist hierbei im Bereich
seiner Ausschuböffnung 24 durch den mit seiner Dichtfläche 49 auf der Sitzfläche
50 dicht aufsitzenden Dichtkonus völlig dicht abgeschlossen. Aufgrund der Volumenverringerungen
beim Stopfen der Kartusche 30 im Kartuschenzylinder 21 wird die vorhandene Restluft
trotz des Vakuums im Vakuumraum 40 auf einen Druck über Atmosphärendruck verdichtet.
Diese auf Überdruck verdichtete Restluft wird über die Entlüftungskanäle 64 bis
zur
Erreichung des Höchstvakuums von ca. 40 mb abgesaugt, so daß
keine unter überdruck stehenden Lufteinschlüsse in der Kartusche enthalten bleiben.
Die einzelnen Arbeitshübe erfolgen derart, daß nur eine Vorverdichtung der Minenmasse
erfolgt, so daß sie durchlässig für die erwähnte Entlüftung bleibt. Das Hochverdichten
erfolgt erst mit dem letzten Verdichtungshub.
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Wenn eine Kartusche 30 vorgegebener Länge gestopft und verdichtet
ist, werden durch entsprechende Ansteuerung die Hilfsantriebe 46 derart mit Hydraulikflüssigkeit
beaufschlagt, daß die Traverse 44 mit dem Schieber 43 und dem Dichtkonus 48 entsprechend
dem Doppelrichtungspfeil 61 aus der in Fig. 2 dargestellten Stellung in die geöffnete
Stellung verfahren wird. Anschließend wird der Schieber 43 mit Dichtkonus 48 durch
entsprechende hydraulische Beaufschlagung des hydraulischen Antriebes 63 nach oben
verfahren, sodurch zum einen die Ausschuböffnung 24 des Kartuschenzylinders 21 und
die Durchlaßöffnung 54 und die Durchlässe 55 geöffnet werden. Mittels sich an den
letzten der Hochverdichtung dienenden Arbeitshub anschließenden Bewegung des Stopf-
und Ausschubkolbens wird die Kartusche 30 aus dem Kartuschenzylinder 21 ausgeschoben,
wobei sie je nach Hublänge direkt bis in die Aufnahmemulde 29 oder lediglich bis
in den als Durchlaß 55 dienenden Zylinder 56 der Traverse 44 geschoben wird. Während
des Ausschiebens einer Kartusche 30 aus dem Kartuschenzylinder 21 wird der Arbeitszylinder
4 der Seihpresse 2 abgeschaltet, damit keine Anhäufung von Minenmasse im Magazin
20 der Kartuschenpresse 3 eintritt.
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Anschließend wird mit umgekehrten Bewegungen entsprechend den Doppelrichtungspfeilen
61 und 62 der Kartuschenzylinder 21 wieder verschlossen. Die Steuerungen für die
verschiedenen Arbeitshübe des Preßkolbens 7 und des Stopf-und Ausschubkolbens 18
und des hydraulischen Antriebs 63 und der hydraulischen Hilfsantriebe 46 können
mit in der Hydraulik im Prinzip bekannten Einrichtungen realisiert werden.
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Die aus dem Kartuschenzylinder 21 ausgeschobenen Kartuschen 30 werden
von der Aufnahmemulde 29 entweder über eine entsprechende Fördereinrichtung direkt
einer Minenpresse oder einem Feuchtraumlager zugeführt.
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