DE3105350C2

DE3105350C2 - Einrichtung zum Verdichten von Formstoff, insbesondere für Giessformen

Info

Publication number: DE3105350C2
Application number: DE3105350A
Authority: DE
Inventors: Max Origlio Wernli
Original assignee: Georg Fischer AG
Current assignee: Georg Fischer AG
Priority date: 1980-02-18
Filing date: 1981-02-13
Publication date: 1985-09-05
Also published as: CH642288A5; JPS646855B2; PL229742A1; IT1143509B; IT8167221A0; GB2069384B; DE3105350A1; JPS56134046A; GB2069384A; FR2475953A1; DK69381A

Abstract

Ventile (26) in einer Druckgaskammer (20) werden schlagartig gehoben, wobei das Gas durch lavaldüsenförmige Durchtrittsöffnungen (19) in einer Bodenplatte (10), die senkrecht zur Formstoffoberfläche in einem darunterliegenden Füllrahmen (3) und Formkasten (2) ausgerichtet sind, expandiert. Die Druckenergie des Gases wird in den Lavaldüsen optimal in kinetische Energie umgesetzt, d.h. daß nun das Gas mit großer Geschwindigkeit auf die Sandoberfläche aufprallt und dadurch den Sand schlagartig verdichtet.

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Verdichten von Formstoff nach dem Oberbegriff des 1. Anspruches.

Es sind bereits einschlägige Vorrichtungen bekannt, die nach dem Impulsverfahren arbeiten. So zeigt die DE-PS 10 97 622 eine Einrichtung zum Verdichten von Gießereiformsand durch Druckluft. In einer Bodenplatte einer Druckluftglocke befinden sich öffnungen, die mit Ventilen versehen sind, die mittels eines Hebels ruckartig geöffnet werden können, so daß ein Druckstoß auf den Sand im darunter befindlichen Füllrahmen einwirkt und damit den Sand verdichtet Nachteilig sind hierbei einerseits die Druckverluste beim Durchtritt der Luft durch die Bodenplatte und andererseits treten durch die nachfolgende Wirbelung zusätzliche Strömungsverluste auf. Zudem pflanzt sich die Druckwelle auch in Richtung gegen die Seitenwände des Füllrahmens fort, wodurch ein weiterer Energieverlust entsteht.

Gattungsgemäße Einrichtungen entsprechend dem eingangs genannten Oberbegriff sind bekannt (DE-AS 19 61 234 oder DE-OS 21 51 949), wobei dicht anschließend an die einzige verschließbare Gasdurchtrittsöffnung formraumseitig eine Platte mit Bohrungen oder ein Luftspalte aufweisender Zerteiler angeordnet ist, • "eiche die Aufgabe haben, das Druckgas auf der ganzen Oberfläche der zu verdichtenden Formmasse zu verteilen. Nachteilig sind hier ebenfalls die entstehenden Druckverluste durch die Lochplatte bzw. da^ Gitter, wobei auch eine allfällige durch die konisch sich erweiternde Düse entstehende kinetische Energie durch diese Verteiler wieder abgebremst bzw. vernichtet wird.

Ausgehend von dem zuletzt genannten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die Energieverluste des Gases auf ein Minimum reduziert werden und eine wirksame Beaufschlagung mit Druck und kinetischer Energie des Gases auf die Formstoffoberfläche verteilt zielgenau ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des 1. Anspruches gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.

In den Lavaldüsen wird die Druckenergie des Gases in kinetische Energie umgesetzt; das Gas tritt mit großer Geschwindigkeit aus den Lavaldüsen aus. Hierauf trifft das Gas auf die Sandoberfläche auf und wird hier abgebremst Durch den Druck des aufprallenden Gases wird der Sand schlagartig verdrängt und es entsteht eine Sandverdichtung.

Die Energieumsetzung erfolgt in den Lavaldüsen mit sehr kleinen Verlusten. Es sind Lavaldüsen mit Wirkungsgraden bis 98% bekannt

Durch die Anordnung mehrerer Lavaldüsen, welche annähernd auf die ganze Bodenfläche verteilt sind, wird die ganze Formstoffoberfläche annähernd verlustfrei mit Energie beaufschlagt

Da die Druckwelle des Gases rechtwinklig auf die Formstoffoberfläche gerichtet ist, wird die kinetische Energie des Gases nur durch den Sand und nicht durch die Seitenwände aufgenommen. Durch die Expansion ohne nennenswerte Reibungs- und Strömungsverluste kann der Anfangsdruck in der Druckgaskammer gesenkt werden, was sich kostengünstig auswirkt. Außerdem kann die Druckgaskammer auf einen niedrigeren Druck ausgelegt werden.

Die Erfindung wird nunmehr anhand einiger in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei auch weitere Vorteile ersichtlich werden. Es zeigt

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verdichten von Gießerei-Formstoff im Längsschnitt,

F i g. 2 einen Querschnitt durch die Druckgaskammer gemäß Linie I-I in F i g. 1,

F i g. 3 einen Querschnitt durch den Füllrahmen gemäß Linie U-II in F i g. 1, und

F i g. 4 einen Teilschnitt einer anderen Ausführung einer Düsenplatte.

F i g. 1 zeigt einen Formkasten 2 und einen Füllrah-

men 3, die zusammen mit einer Modellplatte 4 samt Modell 5 mittels eines Schubkolbenantriebes 9 gegen eine Bodenplatte 10 anhebbar und auf Rollenpaare 13, 14, 15 in getrennter Folge absenkbar sind Die Bodenplatte 10, die einstückig ausgeführt ist und eine Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen 19 in Form von Lavaldüsen aufweist, ist Teil einer Druckluftkammer 20. Die Druckluftkammer 20 steht über eine abschließbare Zufuhrleitung 21 mit einer Druckluftquelle 25 in Verbindung. Die Öffnungen 19 sind mittels Ventilen 26 abschließbar, wobei alle Ventilstößel 27 mit einer Ventilbetätigungsplatte 28 verbunden sind. Vorzugsweise sind die Ventilstößel 27 mittels Muttern 29 einzeln höheneinstellbar, was ein gleichzeitiges Betätigen aller Ventilstößel 27 gewährleistet

Bei geschlossenen Ventilen 26 wird aus dem Druckluftbehälter 25 Druckluft in die Kammer 20 eingelassen, wonach das Absperrorgan 33 in der Leitung 21 nach dem Druckausgleich zwischen Kammer 20 und Behälter 25 geschlossen wird. Dann wird die Ventilbetätigungsplatte 28 mittels eines Hubkolbens 34 schlagartig gehoben, so daß die Ventile 26 die öffnungen 1<? freigeben. Die Luft expandiert bzw. entspannt sich durch die Lavaldüsen, die senkrecht zum lose geschütteten Formsand im Füllrahmen 3 ausgerichtet sind, und wird so beschleunigt Dabei stellt sich eine überkritische Ausströmung der Gase ein, bei welcher der Druck auch im erweiterten Querschnitt in Durchströmrichtung nach der Kehle mit dem engsten Querschnitt der Lavaldüse, abnimmt was einer weiteren Beschleunigung des Gases über die im engsten Querschnitt herrschende Schallgeschwindigkeit hinaus bedeutet

Obgleich zufriedenstellende Ergebnisse mit nur einer Durchtrittsöffnung 19 erreichbar sind, ist es vorteilhafter, die Bodenplatte 10 über annähernd ihre ganze Fläehe mit so nah wie möglich aneinanderliegenden öffnungen 19 zu versehen, wie es F i g. 2 zeigt So kann eine gleichmäßige Wirkung der Gasströmung über die ganze Formstoffoberfläche erreicht werden. Die Öffnungen 19 sind auf ei·? Rastersystem ausgerichtet das aus rechtwinklig sich schneidenden gedachten Linien 36, 37 besteht, womit die Fläche der Platte 10 vorteilhaft genutzt ist.

Als Druckgas wird hier Druckluft verwendet Es können jedoch auch Dampf oder andere Gase angewendet werden. Bereits bei relativ niedrigen Drücken von etwa 8 bar in der Kammer 10 können Formen hergestelh werden, die Druckfestigkeiten von etwa 20 N/cm² aufweisen.

Mit Vorteil wird der Formstoff bis an den oberen Rand des Füllrahmens 3 gefüllt derart, daß durch Abstreifen eine ebene Formstoffoberfläche gebildet wird. Dadurch wird vermieden, daß die einzelnen Luftströme aus den Lavaldüsen miteinander in Kontakt kommen und sich gegenseitig beeinträchtigen können.

Zur besseren Trennung der Luftströme ist die Bodenplatte 10 mit Vorsprüngen 40 versehen, die sich etwa über den ganzen Querschnitt des Füllrahmens 3 erstrekken und eine Höhe 41 aufweisen. Diese Vorsprünge 40 ragen in den Füllrahmen 3 und damit in den Formstoff. Um jedoch zu vermeiden, daß der Fornistoff durch die Vorsprünge mechanisch verdichtet wird, sind diese als scharfkantige Ränder 42 ausgebildet Das wird dadurch erreicht, daß die Partien 43 zwischen den einzelnen Rändern 42 und auch zwischen Rändern 42 und dem Füllrahmen 3 mindestens um die Höhe 41 des Vorsprungs 40 zurückversetzt sind.

Eine andere vorteilhalte Ausführung der Wand- oder Düsenplatte 10 ist in Fig. 4 gezeigt Hier sind Laval· Düseneinsätze 46 in ein gerüstälinliches Gehäuse eingesetzt Das Gehäuse hat eine obere Abschließplatte 47, deren freie Oberfläche bündig mit den Eintrittsenden der Lavaldüsen 46 verläuft und eine untere, dem Füllrahmen 3 zugewandte Abschließplatte 48, aus der die Austrittsenden der Düsen 46 um die Höhe 41 des Vorsprungs 40 hervorragen, so daß auch hier eine wirksame Trennung der Teüströme gewährleistet ist

Die Düsenöffnungen können konisch ausgebildet sein, so daß sie aus runden Querschnitten bestehen. Möglich sind auch polygonale Querschnitte, z. B. vierekkige, oder beide gemischt

Die Erfindung ist ebenfalls für das Verdichten von irgendwelchen anderen Formstoffen anwendbar.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Verdichten von Formstoff durch Einwirkung eines unter Utfaerdruck stehenden Gases mit einer mit einer Druckgasquelle verbindbaren Druckgaskammer, deren Bodenplatte mit mindestens einer verschließbaren Gasdurchtrittsöffnung versehen ist, welche als senkrecht zum Füllrahmenquerschnitt ausgerichtete, sich im Querschnitt zuerst verengende und dann erweiternde Düse ausgebildet ist, sowie mit einem Füllrahmen, einem Formkasten und einer Modellplatte, die gemeinsam an diese Bodenplatte anschließbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (10) über annähernd ihre ganze Fläche mit solchen Gasdurchtrittsöffnungen (19) versehen ist, die nahe aneinander liegen und jeweils als LavaJdüse ausgebildet sind.

2. Einrickijng nach Anspruch 1, dadurch gekenn-7pirhnpt dÄ0 die Öffnungen ^19^ auf einem vorzugsweise aus einander sich rechtwinklig schneidenden Linien (36, 37) bestehenden Rastersystem angeordnet sind.

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (10) einstückig ausgebildet ist

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (10) Vorsprünge (40) aufweist, die über den ganzen Querschnitt verteil* in den Füllrahmen (3) ragen.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, da-3 die Partien (43) zwischen den Vorsprüngen (40) untereinander sowie zwischen den Vorsprüngen (40) und dem FüLahmen (3) mindestens um die Höhe (41) des Vorsprunges zurückversetzt sind.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (10) ein gerüstähnliches Gehäuse ist, in welches die Lavaldüsen (46) eingesetzt sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse eine untere Abschlußplatte (48) aufweist, aus der die Austrittsenden der Lavaldüsen (46) um eine Höhe (41) hervorragen.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gasdurchtrittsöffnung (19) runde und/oder polygonale Querschnitte aufweist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß alle die Gasdurchtrittsöffnungen (19) verschließenden Ventile (26) mit einer Ventilbetätigungsplatte (28) verbunden sind.