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Vorrichtung zur Herstellung kastenloser Formen
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung kastenloser
Formen, insbesondere horizontal oder vertikal geteilter Sandformen, mit einem Formkästen
aufweisenden Maschinengestell und einem in dasselbe hinein bzw. aus demselben herausfahrbaren,
als hohler Kasten mit Saugöffnungen nusgebildeten Modellplattenträger, der mittels
eines saugluftführenden Tragrohrs oder dergl. an einem einen Sauganschluß aufweisenden
Unterdruckbehälter gelagert ist.
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Gemäß einem älteren Vorschlag (P 32 06 169.2-24) ist eine Vorrichtung
dieser Bauart bekannt, bei welcher der Modellplattenträger am Ende eines den Unterdruckbehälter
durchdringenden, axial verschieblich und drehbar gelagerten Tragrohres befestigt
ist. In dem Tragrohr sind sowohl kastenseitig als auch im Bereich des stationären
Unterdruckbehälters Durchflußöffnungen für die Blasluft angeordnet.
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Die für das Tragrohr im Unterdruckbehälter vorgesehenen Gieitdichtungen,
welche die axiale Verschiebbarkeit des Tragrohrs und damit des Modellplattenträgers
ermöglichen, sind technisch aufwendig und teuer, zumal sie auch noch eine Abdichtung
des
Unterdrucks innerhalb des Unterdruckbehälters gegenüber der Atmosphäre gewährleisten
sollen.
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Zum einen gelingt Ihnen jedoch infolge der zu geringen Druckdifferenz
diese Abdichtung nicht vollständig, was zu Unterdruckverlusten führt, zum anderen
läßt es sich nicht vermeiden, daß der Unterdruck aus diesen Gleitlagern Schmiermittel
bzw. öl in den Unterdruckbehälter hineinsaugt.
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Die beim Schießvorgang aus dem Modellplattenträger in den Unterdruckbehälter
hineingesaugte Luft ist bereits durch Formsand verschmutzt. Die zusätzliche Verschmutzung
durch das Lageröl führt zu einer Verölung des im Unterdruckbehälter abgeschiedenen
Formsandes, der somit nicht mehr wiederverwendbar ist und einer Nüll-Sonderdeponie
zugeführt werden muß, was zusätzliche Kosten verursacht. Ferner bildet das Tragrohr
eine verhältnismäßig lange Zwangsführung für die in den Unterdruckbehälter beim
Füllen der Formkästen mit fließfähigem Formmaterial eingesaugte Luft, was ebenso
wie das Vorhandensein der im Tragrohr vorgesehenen, Drosselstellen bildenden Durchf'ußöffnungen
zu Strömungs- bzw. Reibungsverlusten führt und den Wirkungsgrad der Vorrichtung
beim Schießvorgang herabsetzt, was insbesondere im Hinblick auf den physikalisch
bedingten, geringen Differenzdruck nachteilig ist.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird deshalb darin gesehen,
eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei verringertem maschinentechnischen
Aufwand einen verbesserten Wirkungsgrad besitzt, die Verschmutzung von eingesaugtem
Formsand durch öl vermeidet, wodurch Deponiekosten entfallen, und darüberhinaus
die Wiederverwendung des eingesaugten Formsandes ermöglicht.
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t)icese Aurtlabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Tragrohr
bezüglicher seiner Längsrichtung verschiebefest und gegenüber der Atmosphäre luftdicht
mit dem Unterdruckbehälter verbunden ist und der
Unterdruckbehälter
zum Hinein- bzw. Herausfahren des Modellplattenträgers verlagerbar angeordnet ist.
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Da das Tragrohr verschiebefest und luftdicht mit dem Unterdruckbehälter
verbunden ist, entfallen sowohl das insbesondere durch die erforderliche Feinbearbeitung
seiner gleitenden Außenfläche sehr teuere, relativ lange, herkömmliche Tragrohr,
als auch die zugehörigen, in den Wänden des Unterdruckbehälters eingebauten Gleitlager.
Die Verbindung zwischen dem nunmehr verwendeten, einfachen und relativ kurzen Tragrohr
mit der dem Maschinengestell zugekehrten Wand des Unterdruckbehälters verhindert
jedwede Undichtigkeit und damit sowohl einen Unterdruckverlust als auch die Zufuhr
von bei den Gleitlagern benötigtem öl in das Innere des Unterdruckbehälters, so
daß der mit der eingesaugten Luft mitgeführte Formsand nicht mehr verölen kann,
da nun einmal kein öl zur Schmierung von Gleitlagern mehr benötigt wird. Abgesehen
davon strömt die aus dem Maschinengestell durch den Modellplattenträger eingesaugte
Luft entsprechend der Kürze des erfindungsgemäß verwendeten Tragrohrs auf lediglich
kurzer Strecke in den Unterdruckbehälter ein, und zwar über den vollen Auslaßquerschnitt
des in den Unterdruckbehälter hineinragenden Tragrohrendes.
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Damit entfallen die bisher vorhandenen Strömungs- bzw. Reibungsverluste
und ergibt sich die Wirkungsgraderhöhung im Hinblick auf die zur Verfügung stehende
bzw. ausnutzbare, entsprechend höhere Druckdifferenz. Daraus folgt ein kürzerer
Stößimpuls beim Füllvorgang bzw. Schießen mit verbesserter Vorverdichtung und damit
höherer Formqualität.
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Vorzugsweise ist der Unterdruckbehälter auf stationär angeordneten,
drehbaren Rollen oder dergleichen gelagert, wobei die Rollen an einem mit dem Maschinengestell
verbundenen Bodenrahmen angeordnet sein können. Dies gibt die Möglichkeit, J den
Unterdruckbehälter mit dem Modellplattenträger mittels eines Kurbeltriebs hin und
her zu verfahren, derart, daß der
bisher übliche, aufwendige und
keine derart genau reproduzierbare Bewegung erlaubende hydraulische oder pneumatische
Antrieb für das bekannte Tragrohr entfallen kann. Ein Kurbeltrieb ergibt nämlich
genau definierte Anfangs- und Endstellungen und darüberhinaus gleichbleibende Beschleunigungen
und Verzögerungen, was sich bezüglich der Positionierung des Modellplattenträgers
in dem die Formkästen aufweisenden Maschinengestell vorteilhaft auswirkt. Dabei
hat es sich bewährt, die Kurbelwelle des Kurbeltriebs mit dem jeweiligen motorischen
Antrieb stationär zu lagern und die Schubstange des Kurbeltriebs mit ihrem freien
Ende am Unterdruckbehälter angreifen zu lassen. Es versteht sich, daß jede volle
Drehung des Kurbeltriebs einer Hin-und Herbewegung des Unterdruckbehälters mit dem
Modellplattenträger entspricht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ragt das behälterseitige Ende
des Tragrohrs, wie bereits erwähnt, in den Unterdruckbehälter hinein und läßt sich
innerhalb desselben mittels eines Tellerventils verschließen, das mittels einer
im Unterdruckbehälter gelagerten Ventilstange betätigbar ist. Dabei kann der Sitz
des Tellerventils vom Rand dieses Endes des Tragrohrs gebildet werden, so daß beim
öffnen des Tellerventils schlagartig der gesamte Tragrohrquerschnitt für das Einströmen
der Blasluft zur Verfügung steht.
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Um eine besonders gute Abscheidung des beim Erfindungsgegenstand anfallenden,
wiederverwendbaren Formsandszu ermöglichen, ist vorzugsweise der Unterdruckbehälter
von einem Großflächenfilter in zwei Teilräume abgeteilt. Dieser Großflächenfilter
wird von der beim Schießen der Formmaschine einströmenden Luft beaufschlagt und
hält den dabei einströmenden Formsand zurück, der vom Filter abfällt und sich am
Boden sammelt,
während durch den Sauganschluß im zweiten Teilraum
weiter abgesaugt und der Unterdruck wieder verstärkt wird, wobei infolge des erheblichen
Unterschieds der Querschnitte des Sauganschlusses einerseits und des Großflächenfilters
andererseits, das sich zweckmäßig über den gesamten lichten Querschnitt des Unterdruckbehälters
erstreckt, ein relativ geringer spezifischer Durchsatz gegeben ist. Dieser spezifische
Durchsatz definiert sich als Luftmenge pro Flächeneinheit und Zeiteinheit, gibt
somit ein Maß für die Geschwindigkeit, mit welcher die zu reinigende Luft den Filter
durchströmt.
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Vorzugsweise sind die Teilräume unterschiedlich groß, wobei das Tragrohr
in den größeren, der Sauganschluß in den kleineren Teilraum mündet. Dies hat den
Vorteil, daß beim Schuß, also dann, wenn schlagartig eine größere Luftmenge den
Unterdruck im Unterdruckbehälter zumindest teilweise auffüllt, nur ein relativ geringer
Teil dieser Luft sogleich durch den Großflächenfilter strömt. Der größere Teil der
Luft wird in der jeschilderten Weise anschließend relativ langsam durch den Großflächenfilter
gesaugt. Dadurch wird gewährleistet, daß sich der Großflächenfilter nicht womöglich
rasch zusetzt, was der Fall sein könnte, wenn bei jedem Schuß schlagartig eine größere
Luftmenge und damit auch eine größere Menge an Formsandpartikeln mit verhältnismäßig
großer Energie in den Großflächenfilter eindringen würde , statt vom Großflächenfilter
abzufallen und sich auf dem Boden des Unterdruckbehälters abzulagern.
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Als an den Sauganschluß des Unterdruckbehälters anzuschließende Unterdruckpumpe
wurde bisher in erster Linie eine Wasserringpumpe verwendet, die jedoch einen erheblichen
Wasserverbrauch aufweist,-was sich kostenmäßig negativ auswirkt. Ferner wurde
diese
Wasserringpumpe bisher über einen Schlauch mit dem Unterdruckbehälter verbunden,
was in der oben angeführten Weise zu Strömungs- bzw. Reibungs- bzw. Unterdruckverlusten
führte. Aus diesem Grunde ist die Unterdruckpumpe beim Gegenstand der Erfindung
zweckmäßig am Unterdruckbehälter befestigt und mit diesem verfahrbar. Zudem wird
eine Flügelzellenpumpe bevorzugt, die preiswerter und problemloser als eine Wasserringpumpe
ist, keinerlei Wasser benötigt und deshalb auch keine Probleme mit der genehmigungspflichtigen
Beseitigung mit Formsand verunreinigten Abwassers bereitet. Dabei können auch mehrere
dieser Pumpen am Unterdruckbehälter befestigt sein.
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Die Erfindung und ihre vorteilhaften Ausgestaltungen sind im folgenden
anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, teilweise
geschnitten.
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In dieser Figur ist das Maschinengestell 1 einer Formmaschine zur
Herstellung kastenloser Formen angedeutet, im vorliegenden Fall horizontal geteilter
Sandformen. Dieses Maschinengestell 1 ist als geschlossener, symmetrischer Rahmen
ausgebildet, wobei infolge der Seitenansicht lediglich ein Seitenteil 2 dieses Rahmens
sichtbar ist. Der das Maschinengestell 1 bildende Rahmen ist in bekannter, nicht
näher erläuterter Weise aus Kasten-Blechprofilen hergestellt, deren nicht gezeigte
Hohlräume zur Aufnahme des fließfähigen Formsandes dienen. Das Maschinengestell
weist Formkästen 3, 4 auf, die mittels Kolben-Zylindereinheiten 5, 6 in vertikaler
Richtung aufeinander zu und voneinander weg verschiebbar sind, wobei sie an den
Seitenteilen geführt sind. Die beiden Formkästen 3 und 4 befinden sich in ihren
jeweiligen oberen und unteren Endstellungen.
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Ferner ist ein Modellplattenträger 7 vorhanden, der als hohler Kasten
mit nicht gezeigten Saugöffnungen ausgebildet ist und an seiner Oberseite und Unterseite
jeweils
die Modellplatten 8 und 9 trägt. Dieser Modellplattenträger7 ist mittels eines saugluftführenden
Tragrohrs 10 an einem Unterdruckbehälter 11 gelagert, der einen Sauganschluß 12
aufweist. Der Modellplattenträger 7 ist in Richtung des Doppelpfeils A in das Maschinengestell
1 hinein und aus demselben heraus verfahrbar, wie strichpunktiert angedeutet worden
ist.
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Erfindungsgemäß ist das Tragrohr 10 bezüglicher seiner Längsrichtung
(Doppelpfeil A) verschiebefest und gegenüber der Atmosphäre luftdicht mit dem Unterdruckbehälter
11 verbunden.
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Ferner ist der Unterdruckbehälter 11 zum Hinein- bzw. Herausfahren
des Modellplattenträgers 7 verlagerbar angeordnet.
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Bei der gezeigten, bevorzugten Ausführungsform ist der Unterdruckbehälter
11 auf stationär angeordneten, drehbaren Rollen 12, gelagert, und zwar zweckmäßig
auf vier Rollen, wobei die zweite und die dritte Rolle jeweils nicht sichtbar sind,
da sie hinter den Rollen 12 und 13 liegen. Diese Rollen 12, 13 sind an einem mit
dem Maschinengestell 1 verbundenen Bodenrahmen 14 angeordnet, der mittels Konsolen
15 ebenso wie das Maschinengestell 1 auf dem Boden 16 aufruht.
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Der Unterdruckbehälter 11 ist mit dem Modellplattenträger 7 mittels
eines Kurbeltriebs 17 hin und her verfahrbar, wobei die Kurbelwelle 18, die zweckmäßig
von einem nicht gezeigten.
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Elektromotor angetrieben wird, in einer Konsole 19 stationär gelagert
ist und mit seiner Kurbel 20 an einer Schubstange 21 angreift, die mit ihrem freien
Ende 22 am Unterdruckbehälter 11 angreift. Der Drehpunkt 23, an welchem das Ende
22 der Schubstange 21 angreift, ist dabei aus kinematischen Gründen möglichst weit
entfernt von der Kurbel 20 angeordnet, somit am, dem Maschinengestell 1 zugewandten,
Ende des Unterdruckbehälters 11.
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Das behälterseitige Ende 24 des Tragrohrs 10 ragt nur kurz in den
Unterdruckbehälter 11 hinein und ist innerhalb des letzteren mittels eines Tellerventils
25 verschließbar, das über eine im Unterdruckbehälter 11 gelagerte Ventilstange
26 von einer auf der dem Maschinengestell 1 abgewandten Seite 27 des Unterdruckbehälters
11 angeordneten Kolben-Zylinder-Einheit 28 betätigbar bzw. steuerbar ist. Durch
diese Anordnung ist die Kolben-Zylinder-Einheit 28 besonders leicht zugänglich.
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Um den Strömungsweg der Blasluft im Tragrohr 10 noch weiter zu verkürzen,
kann vorteilhaft das Ende 24 auch bündig mit der Innenwand des Unterdruckbehälters
11 abschließen.
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Der Unterdruckbehälter 11 ist von einem Großflächenfilter 36 in zwei
Teilräume 29 und 30 abgeteilt. Ferner ist an den Sauganschluß 12 eine Unterdruckpumpe
31 angeschlossen, die am Unterdruckbehälter 11 befestigt und mit diesem verfahrbar
ist. Die Teilräume 29, 30 sind bei der gezeigten, bevorzugten Ausführungsform unterschiedlich
groß, wobei das Tragrohr 10 in den größeren Teilraum 29, der Sauganschluß in den
kleineren Teilraum 30 mündet.
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Als Unterdruckpumpe 31 wird eine Flügelzellenpumpe bevorzugt, ggf.
mehrere Flügelzellenpumpen, die in gleicher Weise am Unterdruckbehälter 11 befestigt
sind. Derartige Flügelzellenpumpen sind nicht nur preiswerter in Anschaffung und
Unterhalt als Wasserringpumpen, sie sind auch einfacher aufgebaut und daher weniger
störanfällig. Ihre Verwendung wurde möglich durch die Sauberkeit der dem Sauganschluß
12 zugeführten, gefilterten Blasluft.
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Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist wie folgt:
Aus der mit ausgezogenen Linien dargestellten Stellung fährt der Unterdruckbehälter
11 durch eine Drehung des Kurbeltriebs 17 um 1800, gleichgültig, in.welcher Richtung
des Doppelpfeils B diese Drehung erfolgt, mit sämtlichen an ihm befestigten Aggregaten,
nämlich
dem Modellplattenträger 7 und dem bzw. den Vakuumpumpen 31, in Richtung auf das
Maschinengestell 1 in die strichpunktiert dargestellte Lage vor, in welcher sich
der Modellplattenträger 7 mit den Modellplatten 8 und 9 genau in der gewünschten
Stellung zwischen den Formkästen 3 und 4 befindet. Sodann fahren die Formkästen
3 und 4 unter der Wirkung der Kolben-Zylinder-Einheiten 5 und 6 bis zum Anschlag
aufeinander zu, woraufhin das eigentliche Schießen erfolgt, d.h. das Tellerventil
25 hebt unter der Wirkung der Kolben-Zylinder-Einheit 28 und der Ventilstange 26
vom Rand des behälterseitigen Endes 24 des Tragrohrs 10 ab und erlaubt es dem im
Unterdruckbehälter 11 herrschenden Unterdruck, schlagartig durch das Tragrohr 10
und den Modellplattenträger 7 Formsand anzusaugen und den zwischen den Formkästen
3 und 4 einerseits und dem Modellplattenträger 7 mit den Modellplatten 8 und 9 andererseits
befindlichen Hohlraum zu füllen.
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Anschließend wird dieser Formsand von den Preßstempeln 32 und 33 verdichtet.
Sodann fahren diese Preßstempel 32 und 33 mit den Formkästen 3 und 4 und den darin
befindlichen, punktiert angedeuteten Formhälften 34 und 35 in die gezeigte Stellung,
woraufhin durch eine weitere Drehung des Kurbeltriebs 17 um 1800 der Unterdruckbehälter
11 mit dem Modellplattenträger 7 in die mit ausgezogenen Linien dargestellte Lage
zurückfährt.
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Die beiden Formhälften 34 und 35 werden schließlich in bekannter Weise
gestrippt und auf den Preßstempel 33 abgesetzt, von dem aus der Weitertransport
erfolgt, beispielsweise auf einen nicht gezeigten Rollengang.
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Beim Schießen tritt die sog. Blasluft aus dem Modellplattenträger
7 auf direktem, praktisch geradlinigem Wege in Richtung der Pfeile E und F durch
das Tragrohr 10 hindurch in den Teilraum 29 des Unterdruckbehälters 11 ein, wobei
trotz des schlagartigen
Eintritts nur ein relativ geringer Durchsatz
durch den Großflächenfilter 36 bewirkt wird, was auf die unter schiedlichen Volumina
der beiden Teilräume 29 und 30 zurückzuführen ist. Dieser Durchsatz ist durch die
Pfeile G angedeutet. Aus diesem Grunde verschmutzt der Großflächenfilter 36 kaum,
behält für lange Zeit seine volle Wirksamkeit und stellt der Unterdruckpumpe 31
durch den Sauganschluß 12 verhältnismäßig saubere Abluft zur Verfügung, weshalb
die erwähnten Flügelzellenpumpen verwendbar sind.
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Der größte Teil des mit der eintretenden Blasluft mitgeführten Formsandes
kann sich in dem großen Teilraum 29 bereits ablagern, bevor die ihn mitführende
Blasluft überhaupt auf den Großflächenfilter 36 auftrifft. Aus diesem Grunde wird
es bevorzugt, das Volumen des Teilraums 29 um ein Vielfaches größer zu gestalten
als den Teilraum 30. Das Verhältnis kann 12 : 1 oder noch größer sein.