DE3014068C2 - Presse zur Verdichtung von keramischem Sand - Google Patents

Presse zur Verdichtung von keramischem Sand

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Description

Die Erfindung betrifft eine durch pneumatische und hydraulische Druckmittel beaufschlagte und gesteuerte Presse zur Verdichtung von keramischem Sand für feuerfeste Steine m.f einer zweiseitig beaufschlagten Kolben-Zylinder-Einheit für den Preßstempel, die sowohl eine statische als auch eine diese überlagernde dynamische Preßkrpft erzeugt.
Bei einer in der Druckschrift »Keramische Zeitschrift« 28. Jahrgang, Nr. 4, 1976, Seite 180, beschriebenen Presse dieser Gattung wird der Kolben abwechselnd auf seiner dem Preßstempel zugekehrten und auf seiner dem Preßstempel abgekehrten Seite mit Drucköl beaufschlagt. Durch die unterschiedliche Größe der Kolbenflächen — einmal der vollen Kolbenflächc und einmal der Kolbenfläche abzüglich der Kolbenstangenfläche — entsteht hierbei autematisv./! eine in Richtung der Kolbenstange voranschreitende, pilgerschrittartig vibrierende Bewegung des Kolbens bzw. des mit diesem über die Kolbenstange verbundenen Preßstempels. Dabei ist vorgesehen, daß auf den in der Form befindlichen keramischen Sand durch einen dem hydraulisch betätigten Preßstempel gegenüberliegenden Oberstempel eine zusätzliche Auflast pneumatisch aufgebracht werden soll. Da der mit dem Preßstempel verbundene Kolben wechselseitig mit hydraulischem Druck beaufschlagt wird, um eine pilgerschrittartige Bewegung desselben zu erzielen, steigt die Preßkraft näherungsweise sinusförmig an. Die Erfahrung hat gezeigt, daß sich mit dieser bekannten Presse über den gesamten Querschnitt der Preßlinge nur eine unbefriedigende Homogenität erzielen läßt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Presse der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß zur Erzielung einer größeren Homogenität der Preßlinge über ihre gesamte Querschnittshöhe eine schlagartig durch das Material hindurchdringende Preßkraftbeaufschlagung erzielbar ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß dem Kolben auf der dem Preßstempel äbgewändten Seite ein ihn in Preßrichtung beaufschlagender pneumatischer Kraftspeicher Und zu seiner hydraulischen Beaufschlagung in Gegenrichtung ein Ringraum zugeordnet ist, in den der Kolben mit einer Ringschulter ragt und der zur Schlagauslösung entleerbar ist,
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Wenn der Ringrnum zur Schlagaiislosung entleert wird, dann wird der Kolben ausschließlich auf seiner dem Preßstempel abgekehrten Seite mit dem in dem pneumatischen Kraftspeicher herrschenden Druck beaufschlagt und schlagartig in Preßrichtung verschoben. Die Beschleunigung des Kolbens ist von der Leistung der Hydraulikpumpe völlig unabhängig, da sie ausschließlich durch das komDrimierte Gas bewirkt wird. Es kann daher trotz einer verhältnismäßig leistungsschwachen Pumpe eine große dynamische Preßkraft erzielt werden. Von der Pumpenleistung hängt lediglich die Zeitdauer ab, die erforderlich ist, um in dem komprimierten Gas die zum Beschleunigen des Kolbens erforderliche Energie zu speichern. Da bei der erfindungsgemäßen Presse die dynamische Preßkraft in Intervallen schlagartig erzeugt wird, läßt sich eine größere Homogenität der Preßlinge über ihre gesamte Querschnittshöhe erzielen.
Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Presse zum Verdichten von keramischem Sand,
F i g. 2 einen Längsschnitt durch den oberen Kolben der Presse, und
Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie III-III in Fig. 2.
F i g. 1 zeigt eine Presse zur Verdichtung von keramischem Sand für feuerfeste Steine. Am oberen Ende von vier Säulen 10 ist ein Joch 11 angeordnet, das durch Säulenmuttern 12 vor dem Ausfahren während des Preßvorgangs aus den Säulen 10 gesichert ist. In der Mitte des Jochs 11 ist ein nach unten vorstehender oberer Kolben 13 befestigt. Am unteren Ende der Säulen 10 ist eine entlang der Säulen verschiebbare Preßplatte 14 vorgesehen, in deren Mitte ein nach oben gerichteter unterer Kolben befestigt ist. Über der Preßplatte 14 ist eine ebenfalls entlang der Säulen verschiebbare Trägerplatte 16 angeordnet, die eine Form 17 trägt. Oie Form weist einen Hohlraum 18 auf. dessen Boden durch den unteren Kolben 15 gebildet wird. Neben der Form befindet sich außerhalb der Säulen 10 ein Support 19, der mit der Trägerplatte 16 verbunden ist und ein Hydraulikaggregat zur Verschiebung eines nach oben und unten offenen Materialbehälters 21 trägt, Jer von Führungsstangen 22 geführt wird. Ferner ist auf dem Support 19 ein Einfülltrichter 23 zur Füllung des Materialbehälters 21 vorgesehen. Zum v> Füllen des Hohlraums 18 kann die Form 17 gegen den Support 19 so ausgerichtet -verden, daß sie gemeinsam einen Tisch bilden, auf dem der Materialbehälter 21 vom Einfülltrichter 23 zum Hohlraum 18 verschiebbar ist. Durch eins nicht im einzelnen dargestellte programmgesteuerte erste Hydraulikeinrichtung 20 können die Preßplatte 14 gegen die Trägerplatte 16 sowie die Preßplatte 14 gemeinsam mit der Trägerplatte 16 gegen den oberen Kolben gefahren werden, so daß der Sand durch eine statische Preßkraft verdichtet wird. bo
Fig. 2 zeigt die Ausbildung des oberen Kolbens 13 sowie der zugehörigen Drucksteuerung. Der obere Kolben 13 wird durch eine Zylinderbüchse 24 geführt die sich in Preßrichtung erstrecktünd fest mit einer am joch 11 angebrachten Anschiagplaüe 25 verbunden ist. Der obere Kolben 13 ist aus einem Schlagkolben 26 und einer Schlagkölberiphtle 27 zusammengesetzt und hat in seinem Inneren einen im wesentlichen zylindrischen Hohlraum 28. Vor dem Ausfahren aus der Zylinderbüchse 24 ist der obere Kolben 13 durch einen Steuerkolben 29 gesichert, der sich in Preßrichtung durch eine Bohrung 30 im Oberteil des Schlagkolbens 26 in den zylindrischen Hohlraum 28 hinein erstreckt. Der Steuerkolben 29 hat einen Schaft 31 und ein Unterteil 32 mit einem erweiterten Querschnitt, Hierdurch wird der zylindrische Hohlraum 28 in einen ringförmigen oberen Druckraum 33 und einen unteren Expansionsraum 34 geteik, der im wesentlichen durch die Unterseite des Steuerkolbens 29, den Schlagkolben 26 sowie die Innenseite der Schlagkolbenplatte 27 gebildet wird. Der Druckraum 33 ist durch im Unterteil 32 des Steuerkolbens 29 ausgebildete Längsnuten 35 und Kanäle 36 mit einer Auslaßöffnung 37 und/oder einem Steuerraum 38 verbunden. Die mit dem Expansionsraum 34 verbundene Auslaßöffnung 37 ist durch ein konisches Ende 39 eines Rückschlagkolbens 40 verschließbar. Der Rückschlagkolben 40, der als Stufenkolben ausgebildet ist und zum Druckraum 33 hin einen geringeren Durchmesser aufweist, ist über einen im Steuerkolben 29 befindlichen Ölraum 41 hydraulisch betätigbar und zusätzlich durch eine im ölraum ϊί angebrachte Druckfeder 42 beaufschlagt. Die Steuerung des Rückschlagkolbens 40 wird weiter unten erläutert. Außer dem Druckraum 33 und dem Expansionsraum 34 ist bei diesem Aufbau des oberen Kolbens 13 und der Kolbenführung noch ein Verdichtungsraum 43 vorhanden, der durch die Zylinderbüchse 24, die Anschlagplatte 25, die Deckfläche des Schlagkolbens 26 sowie die Mantelfläche des Schaftes 31 des S'euerkolbens 29 gebildet ist und als Energiespeicher wirkt.
Die Abdichtung der verschiedenen Räume untereinander bzw. nach außen erfolgt jeweils durch in die Ringnuten eingelegte Ringnutenmanschetten. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel weisen sowohl die Mantelfläche des Schlagkolbens 26 im Bereich der Zylinderbüchse 24 als auch das Unterteil 32 des Steuerkolbens 29 mehrere Ringnuten 44 übereinander auf. An der von dem Scnaft 31 des Steuerkolbens 29 durchsetzten Bohrung 30 im Schlagkolben 26 bind ebenfalls mindestens zwei Ringnuten 45 mit eingelegten Ringputmanschetten angebracht. Zwischen den beiden Ringnuten 45 mit Ringnutmanschetten liegt eine weitere Ringnut 46, an die zur Leckaufnahme eine Leckleitung 47 angeschlossen ist. Damit können sowohl die Bohrung 30 als auch der Schaft 31 verhältnismäßig große Toleranzen aufweisen. Dies wirkt sich sowohl auf die Herstellungskosten als auch auf die wirtschaftliche Einsatzdauer der Steinpresse günstig aus.
Der Druck im Druckraum 33 und im Expansionsraum 34 wird durch eine Hydraulikeinrichtung 50 gesteuert. Hierzu führen Hydra.ilikleitungen 51, 52 und 53 vom Expansionsraum 34. vom Druckraum 33 bzw. vom Ölraum 41 nach außen. Dit Hydraulikleitung 52, die mit der Hyuraulikleitung 53 verbunden ist und an die ein Druckschalter 54 angeschlossen ist, mündet in e'n 4/2-Wegeventil 55. Dieses 4/2-Wegeventil 55 wird von einer Steuereinrichtung 56 gesteuert und ist mit einer Pumpe 57 sowie einem Vorratsbehälter 58 verbunden. In den Vorratsbehä'ter 58 mündet auch die aus dem Expansionsraum 34 kommende Hydraulikleitung 51. Die Steuereinrichtung 56 wird vom Druckschalter 54 über einen Näherungsschalter 59 betätigt- Der Näherürigsschalter 59 ist nur geschlossen, wenn die Form 15 hochgefahren ist. Hierdurch wird ein Leerschlag des oberen Kolbens 13, de- zu Beschädigungen der Anlage führen könnte, verhindert.
Eine Pneumatikeinrichlung 60 steuert den Druck im Verdichtungsraum 43, in den eine Leitung 61 mündet. Außerhalb der Anschlagplatte 25 verzweigt sich die Leitung 61 in eine Luftzuführleitung 62 und eine Luftablaßleilung 63. Mit der Luflzuführleitung wird komprimierte Luft von einem Kompressor 64 in den Verdichtungsraum 43 gepreßt. Es kann aber auch atmosphärische Luft durch den Schlagkolben 26 in den Verdichtungsraum 43 angesaugt werden, so daß die Installation eines Kompressors überflüssig wird. Auf dem Weg von der Luftquelle zum Verdichtungsraum 43 'kann in die Luftzuführleitung 62 ein Filter 65 und/oder ein Öler 66 eingebaut werden. Anschließend daran ist ein Rückschlagventil 67 eingesetzt.
Die Luftablaßleitung 63 weist ein von einem Elektromagneten betätigtes 1/2-Wegeventil 68 auf. Dieses Ventil dient auch als Sicherheitseinrichtung beim Einrichten der Presse im offenen Zustand. Ein Handventil 69 in der Luftablaßleitung 63 tritt dann in Funktion, wenn das 1/2-Wegeventil 68 ausfüllt oder die Leitungen durch Ableitung des sich bildenden Kondenswasser entleert werden müssen. Ein in die Luftablaßleilung 63 eingebautes Druckbegrenzungsventil 70 hat die Aufgabe, bei defektem Druckschalter 54 oder anderen Fehlern an der Hydraulikeinrichtung 50 in Funktion zu treten.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt des Steuerkolbens 29. Es sind die Längsnuten 35. die sich daran anschließenden Kanäle 36 sowie der Ölraum 41 zu sehen, in dem sich der Rückschlagkolben 40 bewegt.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der Presse beschrieben.
Vor dem eigentlichen Preßvorgang nimmt der Materialbehältcr 21 die in F i g. 1 dargestellte Position ein. Er befindet sich auf dem mit der Presse fest verbundenen Support 19. Darüber ist der Einfülltrichter 23 angeordnet, der den keramischen Sand aus dem nicht gezeigten Vorratsbehälter in den Materialbehälter 21 leitet. Dieser ist rahmenförmig ausgebildet, d. h. er ist auch nach unten hin offen. Wenn der Materialbehälter 21 mit keramischem Sand gefüllt ist, dann wird er durch das Hydraulikaggregat vom Support 19 auf die mit letzterem eine Ebene bildende Form 17 gefahren. Der den Boden des Hohlraums 18 bildende untere Kolben 15 ist dabei bis an die Oberseite der Form 17 durch die Hydraulikeinrichtung 20 hochgefahren. Wird nun anschließend der untere Kolben 15 abgesenkt, so entleert sich der Materialbehälter 21 und der Hohlraum 18 wird gefüllt. Beim Zurückfahren wird der im Materialbehälter 21 befindliche überflüssige Sand durch die Abstreifwirkung des Materialbehälters abgestreift, so daß der kerairische Sand eine mit dem oberen Formrand bündig verlaufende Oberseite hat Der Materialbehälter 21 bewegt sich dabei in seine Ausgangsposition unter den Einfülltrichter23.
Die Preßplatte 14 und die Trägerplatte 16 werden sodann mit erhöhter Geschwindigkeit zusammen gegen den oberen Kolben 13 gefahren. Kurz vor Erreichen der ersten Preßposition wird diese Geschwindigkeit reduziert. Von hier aus wird die Form 18 mit einer geringeren Geschwindigkeit, der sogenannten Verdichlungsgeschwindigkeit, mit Hilfe der ersten Hydraulikeinrichtung 20 hochgefahren. Hat der obere Kolben 13 ι die der vorgewählten Pfeßkraff entsprechende Position in der Form 17 erreicht, so wird durch den Näherungsschalter 59 die Hydraulikeinrichtung 50 und die Pneumatikeinrichtung 60 auf nicht näher dargestellte Weise eingeschaltet. Nach dem Umsteuern des
in 4/2-Wegeventils 55 aus der gezeigten Ruhelage in die Arbeitsstellung von der Steuereinrichtung 56 aus fördert die Pumpe 57 über das 4/2-Wegeventil 55 das Fluid in die Leitungen 52 und 53. Hierdurch wird einerseits der in der Zylinderbüchse 24 gleitend angeordnete Schlagkolben 26 durch Einströmen des Fluids in den Druckraum 33 angehoben und andererseits schließt der Rückschlagkolben 40 die Auslaßöffnung 37 des Steuerkolbens 29. da die auf die Rückseite des Rückschlagkolbens 40 einwirkende Kraft größer ist als die im Steuerraum 38 auf die Rinefläche des Rückschlagkolbens 40 einwirkende Kraft. Durch das Hochfahren des oberen Kolbens 13 wird die im Verdichtungsraum 43 vorhandene Luft komprimiert und damit als Antriebsenergie gespeichert. Erreicht diese gespeicherte Energie oder der Druck in der Leitung 52 einen bestimmten Wert, so wird der Druckschalter 54 geöffnet und das 4/2-Wegeventil 55 kehrt in die veranschaulichte Ausgangslage zurück. Das Fluid fliegt daraufhin in den Vorratsbehälter 58 zurück.
JO Infolge der Druckentlastung im Ölraum 41 wird der Rückschlagkolben 40 unter der Einwirkung des höheren Druckes im Druckraum 33 nach oben verschoben, so daß das Fluid aus dem Druclraum 33 durch die Auslaßöffnung 37 in den Expansionsraum 34 und von dort durch die Hydraulikleitung 51 zurück in den Vorratsbehälter 58 strömt. Die Leitung 52 mündet derart in den Druckraum 33, daß sie unmittelbar nach dem Einsetzen der Entspannung vom Schlagkolben 26 verschlossen wird, so daß der Rückfluß des hydrauli-
■40 sehen Mediums rasch vollzogen wird.
Somit wird die durch die im Verdichtungsraum 43 gespeicherte Energie bewirkte Kraft in Preßrichtung nicht mehr durch eine vom Fluid entgegen der Preßrichtung ausgeübte Kraft kompensiert, so daß auf den Kolben 26 eine dynamische Preßkraft ausgeübt wird.
Der Druckschalter 54 kehrt kurz nach der Druckentlastung der Leitungen 52 und 53 wieder in die geschlossene Lage zurück. Damit sind die Voraussetzungen für eine Umsteuerung des 4/2-Wegeventils 55 gegeben. Der schlagende Zyklus wird jedoch durch die vorgeschaltete Steuereinrichtung 56 bestimmt, die entsprechend der Geometrie der Form und den Eigenschaften der keramischen Masse einstellbar ist.
Durch die Pneumatikeinrichtung 60 kann eine zusätzliche statische Preßkraft auf den oberen Kolben 13 ausgeübt werden. Weiter dient sie als Sicherheitseinrichtung gegen Fehlmanipulationen der Hydraulikeinrichtung 50 während der Einstellarbeiten an der Presse.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    1. Durch pneumatische und hydraulische Druckmittel beaufschlagte und gesteuerte Presse zur Verdichtung von keramischem Sand für feuerfeste Steine mit einer zweiseitig beaufschlagten Kolben-Zylinder-Einheit für den Preßstempel, die sowohl eine statische als auch eine diese überlagernde dynamische Preßkraft erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kolben (26) auf der dem Preßstempel abgewandten Seite ein ihn in Preßrichtung beaufschlagender pneumatischer Kraftspeicher (43) und zu seiner hydraulischen Beaufschlagung in Gegenrichtung ein Ringraum (33) zugeordnet ist, in den der Kolben (26) mit einer PJngschulter ragt und der zur Schlagauslösung entleerbar ist.
    2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer mit dem Ringraum (33) in Verbindung stehenden Hydraulikleitung (52) ein Schaltventil (55) liegt, das von einer Steuereinrichtung (56) aus bei jedem Preßhub im Sinne einer vorübergehenden Hydraulikdruckabsenkung intermittierend umsteuerbar ist.
    3. Presse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (26) in bezug auf einen Zylinderkopf (25) geführt ist und daß der Raum (43) zwischen dem Kolben (26) und dem Zylinderkopf (25) als pneumatischer Kraftspeicher dient.
    4. Presse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkopf durch eine am Pressengestell (10, 11) angebrachte Anschlagplaite (25) mit einer sich in Preßrichtung erweckenden Zylinderbüchse (24) gebildet ist.
    5. Presse nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (43) zwischen dem Kolben (26) und dem Zylinderkopf (25) über ein Rückschlagventil (67) mit einer Druckluftquelle (64) verbunden ist.
    6. Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß in den hohl ausgebildeten Kolben (26) ein am Zylinderkopf (25) befestigter Führungsschaft (29) hineinragt, der mit dem Kolbe" den Ringraum (33) begrenzt.
    7. Presse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Kammer (41) des Führungsschaftes (29) ein als Stufenkolben ausgebildeter Ventilkörper (40) angeordnet ist, der einen in den Ringraum (33) mündenden Auslaßkanal (36,37) verschließt.
    8. Presse nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckfeder (42) den Ventilkörper (40 in Verschlußlage hält.
    9. Presse nach einem der Ansprüche 6 bis 8. dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum {33) über l.ängsnuten (35) im oberen Abschnitt des Unterteils (32) des Führungsschaftes (29) und Kanäle (36) mit dem vom Ventilkörper (40) gesteuerten Auslaßkanal (36,37) in Verbindung steht.
    10. Presse nach einem der Ansprüche 7 bis 9. dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (33) und die Kammer (41) über das umsteuerbare Schaltventil ,(55) Wählweise mit einer Pumpe (57) oder mit einem Vörratsbehäfter (58) für das hydraulische Druckmittel verbindbar sind.
    H, Presse nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung der Steuereinrichtung (56) für das Schältventil (55) ein auf den Druck in der zum Ringraum (33) führenden
    Hydraulikleitung (52) ansprechender Druckschalter (54) vorgesehen ist
    12. Presse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Druckschalter (54) und die Steuereinrichtung (56) ein von einer den Sand enthaltenden Form (17) betätigbarer Näherungsschalter (59) gelegt ist.
    13. Presse nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil (55) durch ein 4/2-Wegeventil gebildet ist
    14. Presse nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an der von dem Führungsschaft (29) durchsetzen Bohrung (30) des Kolbens (26) mindestens zwei erste Ringnuten (45) mit eingelegten Ringnutmanschetten zur Abdichtung des pneumatisch beaufschlagbaren Raumes (43) in bezug auf den Ringraum (33), und umgekehrt, und eine weitere mit einer Leckleitung (47) verbundene Ringnut (46) zwischen den beiden ersten Ringnuten (45) zur Leckaufnahme vorgesehen sind.
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