DE3333005C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Verdichten von körnigen Formstoffen - Google Patents

Abstract

Zum Verdichten von körnigen Stoffen, insbesondere Gießereiformstoffen wird ein Druckstoß eines gasförmigen Mediums verwendet, der auf die Oberseite einer lose geschütteten Formstoffmasse gebracht und anschließend entspannt wird. Der Druckstoß ist hier vorzugsweise aus dem funktionell kurzzeitigen Zusammenwirken von mindestens drei vom gasförmigen Medium beaufschlagten Räumen (Q1, Q2, Q3) mit gleichgerichteten Öffnungen entnommen, deren gleichgerichtete Öffnungen durch ein gemeinsames, aus einem Steuerraum (Q4) einseitig mit Druckmittel beaufschlagtes Dichtorgan (4, 4a, 4b, 4c) abgedeckt werden und den ersten Raum (Q1) gleich dem Steuerraum (Q4) mit einem Druckmittel anreichert und damit auf das Dichtorgan (4, 4a, 4b, 4c) einen Gegendruck zum Druck aus dem Steuerraum (Q4) ausübt. Durch Absenken des Druckes im Steuerraum (Q4) wird am Dichtorgan ein abkippendes Druckverhältnis zum Druck aus dem ersten Raum (Q1) und damit eine Mitwirkung des zweiten Raumes (Q2) geschaffen, wodurch das Dichtorgan (4, 4a, 4b, 4c) von den gleichgerichteten Öffnungen vollends anhebend, den dritten Raum (Q3) schlagartig freigibt und damit das gasförmige Medium stoßartig zur Formstoffoberfläche führt. Ein solcher Druckstoß erreicht eine Intensität, mit der Formstoffmassen auch in größeren Mengen wirkungsvoll verdichtet werden können.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 19.

Für das Verdichten von körnigen Formstoffen ist eine Reihe von Verfahren bekannt, bei welchen unter Anwendung eines Gasdruckstoßes eine Verdichtung einer lose geschütteten Formstoffmasse erzielt wird. Darunter sind Verfahren und Vorrichtungen (DE-AS 19 01 234, DE-OS 33 21 439, DE-OS 32 43 951), wobei aus einem Druckbehälter über einen ventilgesteuerten Hohlraum ein Gasdruck aufgebaut wird, der dann durch Auslösen des Ventiles, siüßartig auf die Formmasse einwirkt

Da die für das Verdichten notwendige Dru-kgasmenge in bestimmtem Verhältnis zur geschütteten Formstoffmenge gesetzt werden muß, sind für Formstoffmengen, wie diese bei Gießereiformen benötigt werden, relativ große Druckluftmengen mit entsprechendem Druck notwendig.

Da einerseits für eine gute Verdichtung eine großflä-F i g. 5 eine weitere mögliche Ausführungsform. Die Ausführungsform nach F i g. 1 zeigt ein Druckgehäuse 1 mit einem Steuergehäuse 2 die dichtend verbunden sind. Im Steuergehäuse 2 ist ein Dichtorgan 4 eingesetzt, das entlang der Innenseite des Steuergehäuses 2 mit einer Mantelfläche 5 bewegbar ist. Die Mantelfläche 5 kann bei Gleichheit von Steuermedium und Druckstoßmedium ohne spezielles Dichtelement ausgebildet sein. In Fällen z. B. unterschiedlicher Medien wo besondere Dichtheit notwendig ist, ist es jedoch von Vorteil, an der Mantelfläche 5 ein gebräuchliches Dichtelement z. B. einen Dichtring, einzubauen. Auf der Rückseite des Dichtorganes 4 ist am Steuergehäuse 2 eine Dichtung 3 angebracht womit das Dichtorgan 4 auch mit der Rückseite eine Dichtlage einnimmt.

Das Dichtorgan 4 ist hierbei scheibenförmig ausgebildet und kann je nach Größe der abzudeckenden Öffnung, auch verrippt oder mit anderen verstärkenden Mitteln versehen sein. Als Material kann Kunststoff oder Elastomer oder auch Metall erwendet werden, wobei es vorteilhaft ist, metallene Oichtcrganc 4 mit einem Elastomerüberzug zu versehen.

Die Unterseite des Dichtorgans 4, d. h. die dem Druckgehäuseinnern zugekehrte Seite ist als Dichtfläehe 6 ausgebildet.

An die Dichtfläche 6 anstoßend ist ein ringförmiger einseitig offener, als Reflexkörper 7 bezeichneter Hohlkörper im Druckgehäuse 1 eingebaut und mittels Streben 8 am Gehäuse 1 abgestützt. Die an die Dichtfläche 6

chige Beaufschlagung des Druckgasstoßes auf die 30 anstoßende Seite des Reflexkörpers 7 ist mit einer Aus-Formmasse notwendig ist, andererseits das Ventil hin- nehmung 10 versehen die beideitig zum Rand des Resichtlich der Massebewegung nicht zu groß gewählt flexkörpers 7 bandförmige Dichtpartien 9 aufweist. Es werden soli, muß im Kompromiß ein hoher Gasdruck zeigte sich als vorteilhaft, die Dichtpartien 9 entspremit relativ kleinem Ventil verwendet werden. Um den- chend dem Gegendruck auf das Dichtorgan 4 schmal zu noch eine großflächige Beaufschlagung zu ermöglichen, 35 halten und die Tiefe der Ausnehmung 10 ca. 1,0—2,0 mm ist unter der Ven.iüöffnung eine gelochte Platte zur auszuführen um für ein einzusetzendes Druckgas ein Streuung der Druckgasmenge angeordnet. möglichst geringes Füllvolumen zu beanspruchen. In

Ein hoher Druck, besonders in Größen über 20 bar ist Fällen wo mit einem Zusatzdruck aus einem nicht darhinsichtlich des Einsatzes im Betrieb jedoch mit beacht- gestellten Druckbehälter gearbeitet wird, wird die Auslichen Nachteilen verbunden und die Anordnung einer 40 nehmung 10 entsprechend tiefer ausgeführt. Durch die gelochten Platte bildet für eine wirksame Drucküber- DLhtpartien 9 und die Ausnehmung 10 ist ein einseitig tragung ein Hindernis. offener als Reflexraum bezeichneter Hohlraum Q 2 ge-

Der vorliegenden Erfindung stellt sich nun die Aufga- bildet. Durch die an die Dichtfläche 6 anstoßenden

be, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verdichten Dichtpartien 9 des Reflexkörpers 7 wird eine sogenann-

einer lose geschütteten Formstoffmasse, insbesondere 45 te Beschleunigungsfläche am Dichtorgan 4 begrenzt die

für Gießereiformen, vorzuschlagen, wobei ein Druckstoß relativ geringen Druckes großflächig und mit einer Intensität von mindestens 50 bar/sec auf die Forrnstoffmasse gebracht werden kann und womit auch großflächige Formate störungsrrei beaufschlagt werden können.

Erfindurigsgemäß geschieht das mittels einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 und mittels eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 19.

im Funktionsablauf entweder abgedeckt oder freigegeben wird. Zum Zeitpunkt des Überganges vom abgedeckten zum freigegebenen Zustand der Beschleunigungsfläche tritt eine quasi reflexartige Kippwirkung im Druckverlauf des auf das Dichtorgan wirkenden Gasdruckes auf und beschleunigt das Dichtorgan 4 bei dessen Abheben von der D'chtauflage, d. h. durch die Freigabe jcr Beschleunigungsfläche, wird die Beaufschlagungsfläche durch das im Räume Q 1 wirkende Druck-

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den 55 gas aui die Dichtfläche des Dichtorganes 4 am die De

abhängigen Ansprüchen hervor.

Die Erfindung wird nun anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt

F i g. 1 eine erste Ausführungsform im Vertikalschnitt mit ringförmiger Beschleunigungsfläche,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform im Vertikalschnitt mit einer Mehrzahl von ebenen Beschleunigungsflächen,

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform im Vertikalschnitt mit zentral vorgesehener Beschleunigungsfläche,

F i g. 4 eine Ausführungsform mit Anwendung gleichzeitig mehrerer Einrichtungen und

schleunigungsfläche schlagartig vergrößert.

Die an die Dichtfläche 6 anstoßenden Flächen der Dichtpartien 9 können, beispielsweise zur Verbesserung der Abdichtung, bombiert sein oder eine andere geometrische Form aufweisen.

Zwecks Beeinflussung des Druckzustandes irr. Reflexraum Q2 ist dieser über eine Leitung 11 und ein Regelelement 12 mit der Atmosphäre oder einem nich; dargestellten Druckspeicher verbunden.

Während die Verbindung mit der Atmosphäre des Reflexraumes Q 2 dem Druckausgleich nach erfolgter Auslösung eines Druckstoßes und erneutem Abdichten durch das Dichtorgan 4 dient, können durch das im

Druckspeicher akkumulierte Druckgas differenzierte Beschleunigungskräfte auf die Beschleunigungsfläche des Dichtorganes 4 wirkend, ausgelöst werden.

Zentrisch zum ringförmigen Reflexkörper 7 bzw. dem vom Druckgehäuse 1 gebildeten Druckraum Q 1 ist ein beidseitig offener Hohlkörper 13 mit einem Durchgangsraum Q3 eingesetzt. Das obere Ende 14 des Hohlkörpers 13 liegt in der Dichtebene des Reflexkörpers 7 und damit an die Dichtfläche 6 des Dichtorganes 4 an. Um die Strömungsverhältnisse des vom Druckraum Q I in den Durchgangsraum QZ günstig zu beeinflussen, kann die durch die Dichtfläche 6 bestimmte Dichtebene in verschiedene Ebenen aufgeteilt werden. Ein mögliches Ausführungsbeispiel mit herabgezogener Dichtfläche 6d des Dichtorganes 4 ist in F i g. I punktiert angedeutet. Der Hohlkörper wird entsprechend der herabgezogenen Dichtfläche 6c/verkürzt.

Die Querschnittsfläche des Hohlkörpers 13 bzw. Durchgangsraumes QZ kann sowohl rund als auch polygonal ausgeführt sein. Im Bereich der Dichtfläche 6 kann die Querschnittsfläche des Hohlkörpers 13, besonders bei großen Querschnitten, mit Auflagestegen 15 für das Dichtorgan 4 ausgebildet sein. Anstelle der Auflagestege 15 kann der Hohlkörper 13 in mehrere Hohlkörper (ähnlich F i g. 2) aufgeteilt sein, wobei die Hohlkörper auch als Lavaldüsen ausgebildet sein können, womit für das Dichtorgan 4 eine verbesserte Auflage und bzw. verbesserte Strömungsverhältnisse für das Druckgas bei geringem Hub des Dichtorganes 4 geschaffen werden. Die Hohlkörper 13 können zylinderförmig oder polygonal ausgebildet sein.

Das untere Ende 16 des Hohlkörpers 13 ist in einer Bodenplatte 17 des Druckgehäuses 1 dicht eingesetzt. Dieses untere Ende 16 ist derart eingesetzt, daß dessen öffnung in Richtung zur angedeuteten Formstoffoberfläche 18 einer beispielsweisen Formeinrichtung 19 zeigt.

Zur Verbindung mit der Formeinrichtung 19 ist das Druckgehäuse 1 anschließend an die Bodenplatte 17 mit einem Anschlußteil 20 ausgebildet, der mit der Formeinrichtung 19 verbindbar ist.

Durch die Wandungen des Druckgehäuses 1 einerseits und des Hohlkörpers 1 andererseits ist ein einseitig zum Dichtorgan 4 hin offener Hohlraum Q 1 gebildet, der als Druckraum bezeichnet sei. In diesen Hohlraum Q ι mündet eine Zuleitung 21 für ein als Druckstoß aufzubauendes Druckmedium, z. B. Druckluft. In der Zuleitung 21 ist ein Ventil 22 eingesetzt, mittels welchem die Mediumzufuhr geregelt werden kann.

Im Anschiußteil 20 ist eine für die Entspannung des auf die Formstoffoberfläche 18 gebrachten Druckgases notwendige Entspannungsleitung 23 eingesetzt, die über ein Entspannungsventil 24 und gegebenenfalls eine schalldämpfende Einrichtung mit der Atmosphäre verbunden ist. Von den Wandungen des Steuerraumes 2 einerseits und der Rückseite des Dichtorganes 4 andererseits wird ein Steuerraum Q 4 gebildet. Durch eine der Wandungen des Steuergehäuses 2 führt eine Steuerleitung 25. in welche ein Ventil 26 eingesetzt isi, das eine Zuleitung 27 und eine Ableitung 28 aufweist. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, gesonderte Zuleitungen 27 und Ableitungen 28 anzuwenden.

Über die Steuerleitung 25 kann das Dichtorgan 4 einseitig mit einem Druckmedium z. B. Druckluft beaufschlagt werden.

Es ist vorteilhaft den Steuerraum Q 4 mit einem Pufferraum Q 5 eines Zusatzbehälters 29 zu verbinden, womit eine Pufferwirkung durch die im Raum Q 5 befindliche Luft für das schlagartig bewegte Dichtorgan 4 erzielt werden kann. Für diesen Vorgang wird das Ventil 26 nach erfolgter Druckredu/ierung zum Dichtorgan 4, vorgängig eines zur Atmosphäre geführten Druckausgleiches, geschlossen.

Um den Verbrauch an Druckmedium so gering wie möglich zu halten, werden die zur Formstoffoberfläche führenden Durchgangsräume QZ vor dem Entspannen des aufgebrachten Druckes verschlossen. Mit gleichem Nutzen wird auch der Druck im Steuerraum nur bis zum notwendigen geringen Druck für die Freigabe der Beschleunigungsfläche abgesenkt.

Sowohl im Druckgehäuse 1 als auch im Steuergehäuse 2 können Druckmeßgeräte 30,31 eingebaut sein.
Das in F i g. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im wesentlichen der Ausführung nach F i g. ! und weist ein Druckgehäuse la mit einem aufgesetzten Steuergehäuse 2a auf, wobei das Druckgehäuse la mit einer Anschiußpartie 2Öa fur eine Verbindung mit einer Formeinrichtung 19a ausgerüstet ist.

Abweichend zur Fig. 1 wird hier ein plastisch verformbares Dichtorgan 4a verwendet und der Einsatz mehrere Reflexkörper 7a und beidseitig offener Hohlkörper 13a vorgesehen. Das Dichtorgan 4a, das vom Steuergehäuse 2a umschlossen ist, ist zur raschen Formänderung ähnlich einem Faltenbalg ausgebildet und besteht zum Hauptteil aus einem Elastomer. Zur Dichtfläche 6a des Lichtorganes 4a hin ist dieses mit einer Verstärkungsplatte 32 zur Verbesserung der Dichtauflage ausgerüstet.

Mit dem Steuergehäuse 2a bzw. dem Dichtorgan 4a ist über einen Durchgang 33 ein Zusatzbehälter 29a verbunden. Das Dichtorgan 4a umschließt einen Steuerraum Q4 und der Zusatzbehälter 29a einen Pufferraum Q 5. Der Pufferraum Q 5 wirkt in Verbindung mit dem Steuerraum Q 4 zur Pufferung des rückprallenden Dichtorgancs 4s. Damit eine wirksame Abbremsung stattfinden kann, muß das in der Zu- und Rückfuhrleitung 34 zum Dichtorgan 4a eingesetzte Ventil 35 geschlossen sein. Das Ventil 35 ist mit einer Zuführleitung 36 und einer Abgangsleitung 37 ausgerüstet. Die Zuführleitung 36 ist an einen nicht dargestellten Druckspeicher angeschlossen, der ein auf den notwendigen Druck gebrachtes Druckmedium speichert, welches zur einseitigen Beaufschlagung des Dichtorganes 4a verwendet wird. Über die Abgangsieiiung 37 wird das durch die Zu- und Rückführleitung 34, bei der Druckminderung auf das Dichtorgan 4a frei werdende Druckmedium, abgeführt.

Zur Drucküberwachung können sowohl in der Z"- und Rückführleitung 34 als auch im Druckgehäuse la Druckmeßgeräte 30a, 31a eingesetzt sein.

Im Gegensatz zur F i g. 1 sind hierbei mehrere Reflexkörper 7a mit einseitig offenen Reflexräumen Q 2 angeordnet, die sich auf einer Bodenplatte 17a des Druckgehäuses la abstützen. Um den Druckraum Qi des Druckgehäuses la durch die Abstützung der Reflexkörper 7a nicht zu verkleinern, können diese zweckmäßig auch auf raumsparenden Stützen 40 angeordnet sein. In den Reflexraum Q 2 führen Leitungen 41 mit Regulierelementen 42, z. B. Ventile, die mit der Atmosphäre oder einem Druckbehälter 46 verbunden sind. Die Funktionen dieser Elemente sind dieselben wie diejenigen, die im Zusammenhang mit F i g. 1 beschrieben wurden,
bä Wechselweise zu den Reflcxkörpern 7a sind mit Abstand zu diesen beidseitig offene d.h. durchgehende Hohlkörper 13a mit Durchgangsräumen QZ eingesetzt. Die Hohlkörper 13a sind dabei dichtend in der Boden-

platte 17a eingesetzt und bilden mit dieser eine Vielzahl von zur Formstoffoberfläche 18a gerichteter öffnungen ihrer Durchganpsräume Q 3. Die Durchgangsräume Q 3 dienen zur Durchleitung des ausgelösten Druckstoßes und sind vorteilhaft an der Austrittsseite erweiternd vorgesehen. Durch eine Wandung des Druckbehälters la führt eine Leitung 21a mit einem Ventil 22a zur Zuführjng eines aus einem nicht dargestellten Druckspeicher entnommenen Druckmediums. Diese Leitung 21a kann auch zum Entleeren des Druckraumes Q 1 verwendet werden.

In den Raum über die Forrnstoffoberfläche 18a führt eine Entspannungsleitung 23a mit einem Entspannungsventil 24a. Diese Leitung 23a dient der Entspannung des über der Formstoffoberfläche 18a verbleibenden Restdruckes des aufgebrachten Druckstoßes und ist mit ihrer Mündung im Bereich der Mittelachse des Formraumes bzw. des Raumes über der Formstoffoberfläche angeordnet. Vor dem Entspannen des Restdruckes werden die Räume Q 3 durch Abdichten mit dem Dichtorgan 4a verschlossen.

Das in Fig.3 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt ein Gehäuse 38 und ein damit verbundenes Steuergehäuse 43. Im Gegensatz zu den vorgängigen Ausführungsbeispielen bildet hierbei der Gehäuseraum einen beidseitig offenen Durchgangsraum Q 3. Die untere Seite dieses Gehäuses 38 weist eine Anschlußpartie 44 für eine angedeutete Formeinrichtung 45 auf. Mittels der Anschlußpartie 44 und gebräuchlichen Spannelementen können das Gehäuse 38 mit der Formeinrichtung 45 verbunden werden. Die Querschnittsfläche der Anschlußpartie 44 ist hier ähnlich derjenigen der Formeinrichtung 45 gewählt, womit eine optimale Druckstoßübertragung erzielbar ist. In einer Wand des Gehäuses 38 ist eine Leitung 23£> mit einem Regelventil 246 eingesetzt die der Entspannung des auf die Sandoberfläche iSo gebrachten Druckstoßes dienen. Im Innern des Gehäuses 38 und mit diesem über Stege 47 verbunden, ist ein einseitig offener Hohlkörper 48 eingesetzt der über eine Leitung 49 und ein Ventil 50 an einen Druckspeicher 51 angeschlossen ist. Der Druckspeicher 51 seinerseits ist über ein Ventil 52 mit einer Druckquelle verbunden.

Die offene Seite des Hohlkörpers 48 umgibt einen Reflexkörper Tb mit einem Rcflexraum Q 2. Dieser Reflexkörper Tb ist mit dem Hohlkörper 48 über Stützen verbunden und als Scheibe ausgebildet. In den Reflexraum Q 2 führt eine Leitung 1 la, die über ein Ventil 12a mit der Atmosphäre oder ähnlich den vorgängig beschriebenen Ausführungen, mit einem Druckbehälter verbunden ist.

Mit dem Raum ζ>3 zusammenwirkend ist auch eine Anordnung weiterer Abgänge 53 möglich, womit z. B. Steuerelemente gleichzeitig iTiit der Druckstoßauslösung angesteuert oder Druckstöße eingeleitet werden können. Das mit eiern Gehäuse 38 verbundene Steuergehäuse 2b umschließt einen Struerraurn Q 4. Im Steuerraum Q 4 bzw. dem Steuergehäuse 2b ist ein Dichtorgan 40 mit einer Dichtfläche 6b eingesetzt Das Dichtorgan 4b ist als zylinderförmige Schale ausgebildet und kann aus Metall mit einem Überzug eines Elastomers gebildet sein oder auch aus Kunststoff bestehen.

Die hochgezogene Mantelfläche 54 des Dichtorganes 4b ist mit Vorteil dichtend oder mit geringem Spiel eingesetzt. Bei geringem Spie! ist es von Vorteil, die Randfläche 55 mit einer Dichtung gegen das Abströmen eines im Steuerraum Q 4 wirkenden Druckmediums auszubilden.

Das Steuergehäuse 26 ist mit einem Zusatzraum 296 versehen, der mit dem Steuergehäuse 2b über einen Durchgang 56 verbunden ist. In den Durchgang 56 mündet eine Steuerleitung 57, die mit einem Ventil 58 verbunden ist und über eine Ableitung 59, eine Schließstellung und einen Anschluß 60 an eine Druckquelle verfügt. In den Zuleitungen 57 für das Druckmedium sowie in den Gehäusen 38 sind zweckmäßig Druckmeßgeräte 30 b, 31 b eingesetzt.

to Fig. 4 zeigt eine Variante mit mehreren gleichzeitig eingesetzten Einrichtungen und einer Steuereinrichtung.

Die Fig. 5 zeigt eine Vereinfachung der dichtenden Anordnung des Dichtorgans 4c vom Steuerraum Q4 und Druckraum Q 1, welche ein größeres Spiel zwischen dem Dichtorgan 4c und der inneren Mantelfläche des Steuerraumes Q 4 erlaubt. Dadurch wird eine weitgehend reibungsfreie Bewegung des Dichtorgans 4c ermöglicht, was sich vorteilhaft auf die Wirksamkeit des Druckstoßes auswirkt.

Die Fig. 5 zeigt im einzelnen ein Druckgehäuse Ic mit einem über Abstandhalter 8a in diesem angeordneten Steuergehäuse 2c. Im Steuergehäuse 2c ist das Dichtorgan 4c eingesetzt, das entlang der inneren Mantelfläche 5c des Steuergehäuses 2c bewegbar ist. Den oberen Abschluß des Steuergehäuses 2c bildet ein Dekkel 61 und den unteren Abschluß eine Dichtschulter 7c eines Reflexkörpers, auf der das Dichtorgan 4c aufliegt. Sowohl der Deckel 61 als auch die Dichtschulter 7c können lösbar mit dem Steuergehäuse 2c verbunden sein. Die zum Steuerraum weisende Innenseite des Dekkels 61 ist mit einem Elastomer 62 zur steuerseitigen Dichtung des Dichtorgans 4c versehen. Die zum Dichtorgan 4c weisende Seite der Dichtschulter 7c ist als Dichtfläche 63 ausgebildet und weist eine umlaufende Ausnehmung 10c auf, die mit dem Dichtorgan 4c einen

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tung 1 Ic mit der Atmosphäre verbunden und kann über ein Ventil 12c verschlossen oder geöffnet werden.

Den oberen Abschluß des Druckgehäuses Ic bilde' ein haubenförmiger Deckel 64 und den unteren Abschluß eine Bodenplatte 65. Die Bodenplatte 65 ist mit einer Anschlußeinrichung 66 versehen, mittels welcher das Druckgehäuse Ic als ganze Verdichtereinheit mit einer Formkombination 67 verbunden werden kann. In der Bodenplatte 65 sind rohrförmige Hohlkörper 68 eingesetzt, die bis zur Dichtfläche 63 der Dichtschulter 62 reichen und in den Druckraum Q 1 ragen. Die rohrförmigen Hohlkörper 68 können parallel zueinander oder strahlenförmig zum Formraum 69 gerichtet sein.

Die Anordnung dieser Hohlkörper 68 richtet sich weitgehend nach der Ausbreitung der Formstoffoberfläche 18c. In dichtender Auflage des Dichtorgans 4c auf der Dichtschulter 7c und auf den druckraumseitigen Enden der Hohlkörper 68 trennt das Dichtorgan 4c den Steuerraum ζ) 4 vom Druckraum Q 1. Die Ausnehmung 10c bildet einen Reflexraum Q2. Die Hohlkörper 68 begrenzen einen Durchgangsraum Q 3. Durch die Berührung der Dichtfläche 63, und der Dichtschulter 7c mit dem Dichtorgan 4c wird am Dichtorgan 4c eine Beschleunigungsfläche abgedeckt, die beim Absenken des Steuerdruckes im Steuerraum Q 4 auf das Dichtorgan 4c durch die erhöhte Wirkung des Druckes vom Druckraum Q1 auf das Dichtorgan 4c wirksam wird, d. h. nach der quasi reflexariigen Kippwirkung des Druckverlaufes des Druckgases. In den Druckraum Q 1 führt durch den Deckel 64 des Druckgehäuses Ic eine Druckleitung 70 für ein Druckmedium z. B. Druckluft, dessen Zufluß

über ein Ventil 71 gesteuert wird. Außerhalb des Druckgehäuses Ic ist mittels zwei Ventilen 72, 73 die Zufuhr für das Steuermedium (Druckluft) angeordnet. Die Zufuhr erfolgt über eine Leitung 74 durch eine Wandung des Druckgehäuses und mündet durch den Deckel 61 des Steuergehäuses 2r in den Steuerraum Q 4. Das Ventil 72 dient als Einlaßventil und das Ventil 73 als Auslaßventil. Anstelle von solchen Ventilen 72,73 könnte ebenso ein Mehrwegeventil eingesetzt werden. Durch eine Seitenwand des Druckgehäuses Ic führt eine Entlüftungsleitung 75 in den Formraum 69. Die Mündung der Entlüftungsleitung 75 ist vorzugsweise im Bereich der Mittelachse mit größtmöglichem Abstand von der Fonnstoffoberfläche 18c des Formkastens 67 angeordnet und gewährleistet eine optimale Entlüftung. Diese Entlüftungsleitung 75 wird von einem Ventil 76 gesteuert und ist vorzugsweise über Schalldämpfer 77 mit der Atmosphäre verbunden. Alle Ventile 12c, 71, 72, 73 und 76 sind über sine zentrale Steuerurils^e verbünde" können jedoch auch einzeln betätigbar sein.

Ausgehend von der Annahme, es sei eine erfindungsgemäße Einrichtung mit einer Formeinrichtung zum Verdichten formbereit verbunden, so wird im wesentlichen wie folgt vorgegangen:

Erst wird der Reflexraum Q 2 des Reflexkörpers auf Atmosphärendruck gebracht und damit entlüftet. Nachfolgend kann das Ventil zur Steuerleitung geöffnet und damit auf der Rückseite des Dichtorganes ein Steuerdruck aufgebaut werden. Nachdem das Dichtorgan unter Wirkung des Steuerdruckes an den Dichtflächen anliegt und dabei den Druckraum Q 1, den Reflexraum 02 und den Durchgangsraum Q 3 abdeckt, kann nun das Hauptventil für die Zufuhr des für den Druckstoß vorgesehenen Druckmediums geöffnet und der Druckraum Q 1 mit Druckmedium angereichert werden. Hierdurch wirkt nun das Druckmedium, z. B. Druckluft, des Raumes O 1 als Gegendruck zum Steuerdruck auf die Dichtfläche des Dichtorganes. Es ist hierbei zu beachten, daß die vom Steuerdruck auf das Dichtorgan ausgeübte Kraft stets größer ist als diejenige Kraft, die vom Druckraum her wirkt, und daß die Räume ein geschlossenes System bilden.

Bei Verwendung gleicher Druckmedien sowohl für den Steuerdruck als auch für den Stoßdruck ist es vorteilhaft, den Druck beidseitig des Dichtorganes gleich zu halten, womit auch eventl. Leckagen in diesem Bereich unbedeutend werden. Da die Beaufschlagungsfläche am Dichtorgan steuerseitig stets die größere ist, ist hierbei eine sichere Abdichtung gegeben.

In dieser Zustandsform ist der Druckraum Q1 nun mit Druckluft gefüllt. Da der sogenannte Reflexkörper stets in dem Raum, in dem erst ein Druck aufgebaut wird, angeordnet ist, ist hiebei der Reflexkörper mit Druckluft umgeben außer der Seite, die vom Dichtorgan abgedeckt ist Mit dieser Seite wird am Dichtorgan eine sogenannte Beschleunigungsfläche abgedeckt.

Soll nun ein Druckstoß zur Oberseite der Formstoffmasse gebracht werden, so wird ein Druckabfall im Steuerraum ζ>4 ausgelöst und der Druck bis zur Unterschreitung des Gleichgewichtszustandes über den sogenannten Kippunkt abgesenkt. Durch die Aufhebung des Gleichgewichtszustandes, d. h. zum Zeitpunkt vom abgedeckten zum freigegebenen Zustand der Beschleunigungsfläche, wirkt nun der druckraumseitige Druck der Druckluft mit eine reflexartigen Kippwirkung des Druckzustandes schlagartig stärker auf das Dichtc-rgan und hebt dieses von der bedeckten Seite des Reflexkörpers d. h. de Beschleunigungsfläche ab. Somit wird kurzzeitig die Angriffsfläche für den von der Druckraumseite wirkenden Druck vergrößert und das Dichtorgan schlagartig angehoben und damit auch der Durchgang zum Durchgangsraum Q 3 frei. Durch die schlagartige Freigabe des Durchgangsraumes kann sich die im Druckraum Q 1 aulgebaute Luft ebenso schlagartig entspannen und als Druckstoß auf die Formstoffmasse einwirken.

Hierbei hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Dichtfläehe am Durchgangskörper zur Dichtfläche am Reflexkörper, verzögert freizugeben, um damit den Übergang aus dem Gleichgewichtszustand des Dichtorgans zu verbessern, d. h. es wird zuerst die Beschleunigungsfläche am Dichtorgan für die Wirkung des Druckmediums freigegeben.

Gleichzeitig mit der Wirksamkeit des Druckstoßes ist es von Vorteil, das Ventil zu schließen und damit die Restdruckluft im Steueraum Q 4 und Pufferraum ζ) 5 zu fangen.

Diese Restdruckluft wird nun durch das rasche Bewegen des Dichtorganes zusammengepreßt und übt damit eine Bremswirkung auf das Dichtorgan aus.

Um die Wirkung des aus dem Freiwerden der Druckluft erzielten Druckstoßes optimieren zu können, können einenteils die Dichtebenen zueinander in unterschiedliche Ebenen gelegt werden, andererseits der Durchströmquerschnitt auf mehrere Durchgangsräume verteilt, oder auch die Richtung der Durchgangsräume z. B strahlenförmig ausgelegt werden.

Die von den öffnungen der Räume begrenzten Fläche am Dichtorgan bestimmen somit Teilflächen mit verschiedenen Zweckbestimmungen und bilden mit ihrer Summe die gesamte beaufschlagte Dichtfläche des Dichtorganes.

Nachdem der Druckstoß auf die Formstofffläche gebracht und damit eine Verdichtung der Formstoffmasse erzielt ist, wird der Durchtrittsraum 03 durch das Dichtorgan verschlossen und die Zufuhr des Druckmediums unterbrochen.

Da sich nach Ablauf des Verdichtungsvorganges über der Formstoffoberfläche stets ein Restdruck aufrf -hterhält, wird dieser, bevor die Formeinheit von der erfindungsgemäßen Verdichtungseinheit getrennt werden kann, durch öffnen des Ventilcs über die Entlüftungsleitung entspannt. Vor der Entspannung werden alle Zuleitungen verschlossen. Damit kann der Verbrauch an Druckluft in günstigen Grenzen gehalten werden.

Nach diesem Entlüften kann nun die Formeinheit gegen eine neu zu verdichtende gewechselt und ein neuer Formzyklus eingeleitet werden.

Es können auch unerschiedliche Medien für einen Druckstoß verwendet werden, wobei es als angezeigt erscheint, im Steuerraum Druckluft oder auch inertes Gas zu verwenden.

Die mit dem Verfahren erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß mit relativ geringem konstruktivem Aufwand das Dichtorgan, insbesondere bei Absperreinrichtungen mit großem Durchtrittsquerschnitt, schnell bewegbar gemacht werden kann, womit Druckstoße verschiedener Intensität und bestimmbarer Größenordnung erzielbar sind. Durch Kombination einzelner Ausführungen können damit vielfältige Formeinrichtungen belegt und deren Formmassen den Anforderungen entsprechend verdichtet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (24)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Verdichten von körnigen Formstoffen, insbesondere Gießereiformstoffen, s mittels eines Druckstoßes eines gasförmigen Mediums, das auf die Oberseite einer lose über eine Modelleinrichtung geschütteten Formstoffmasse gebracht und anschließend entspannt wird, mit einem mit einer Formeinrichtung verbindbaren Druckgehause, welches ein Steuergehäuse mit einem Steuerraum und einen durch ein Dichtorgan davon getrennten Druckraum umfaßt, wobei das Dichtorgan zur dichtenden Auflage auf mindestens einem im Druckgehäuse eingesetzten durchgehenden Hohlkörper zum Durchleiten von Gasen aus dem Druckraum zur Formeinrichtung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der durchgehende Hohlkörper (13, 13a, 38, 68) und der Druckraum (Q 1) zurr. Oichtorgan hinweisende öffnungen aufweisen, welche durch Auflage des Dichtorganes (4, 4a, 46, 4c) auf diesen öffnungen voneinander trennbar sind, und daß im Bereich der öffnung des Druckraumes (Q l)zum Dichtorgan (4,4a, 4b,4c)h\n ein einseitig offener Hohlkörper (7, 7a, 7b, Tc) mit einer zum Dichtorgan hin offenen Ausnehmung (Q 2) eingesetzt ist, die vom Dichtorgan (4) dichtend abdeckbar ist und mit einer Quelle niedrigen Drukkes, insbesondere der Atmosphäre, mittels eines Ventiles (12) regelbar verbunden ist, so daß bei Absenken des Drucks im Steuerraum (Q 4) das Dichtorgan (4) von den öffnungen und :^Jer Ausnehmung abhebt und eine Verbindung zwischen dem Druckraum (Q \) und der Ausnehmung ?Q2) bei abgesperrtem Ventil (12) herstellt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der einseitig offene Hohlkörper (7, 7c) ringförmig ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der einseitig offene Hohlkörper (7a, 7b)säulenartig oder scheibenförmig ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein in den Raum über der Formstoffoberfläche führendes Entlüftungsorgan (23,23a, 230,75) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung des Entlüftungsorgans im Bereich der Mittelachse des Raumes über der Formstoffoberfläche angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnd einseitig offene Hohlkörper (7, 7,?, 7b, 7c) und durchgehende Hohlkörper (13,13a, 68) im Druckgehäuse (1, la. ib. 48) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche des Dichtorgans (4, 4a, 4i>, 4c) zu den durchgehenden Hohlkörpern (13, 13a, 68, 38) und einseitig offenen Hohlkörpern (7,7a, 7b, 7c) in einer Ebene liegt.

8. Vorrichtung nach einem der Anäprüche ] bis 6, &q dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtflächen der durchgehenden Hohlkörper (13, 13a, 68, 38) und der einseitig offenen Hohlkörper (7, 7a, Tb, 7c) auf mehreren Ebenen verteilt angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Steuerraum (Q4) ein Pufferraum (QS) eines Zusatzbehälters verbunden ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtorgan (4, 4b, 4c)a\s scheibenförmige Platte ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtorgan (4a) als verformbarer Hohlkörper ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtorgan (4,4b, 4c^eine aus Kunststoff bestehende Platte ist

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtorgan (4, 4a, 4b, 4c) teilweise oder ganz aus einem Elastomer besteht.

14. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtorgan (4,4c) eine metallische Platte ist, deren dichtende Seite mit einem Elastomer beschichtet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

14, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtorgan (4, 4a, 4b, 4c) steuerraumseitig und formraum- bzw. druckiaumseitig dichtend ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

15, dadurch gekennzeichnet, daß die durchgehenden, rohrförmigen Hohlkörper (13a, 68) zur vertikalen Symmetrieachse parallel oder strahlenförmig angeordnet sind.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

16, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe aller Teilflächen am Dichtorgan (4, 4a, 4b, 4c) der Dichtfläche (6,6a, 6b) entspricht.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

17, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtorgan (4, 4a, 4b, 4c) im Steuergehäuse (2, 2a, 2b, 2c) beweglich geführt ist.

19. Verfahren zum Verdichten von körnigen Forrnstoffen, insbesondere Gießereiformstoffen, mittels eines Druckstoßes durch ein gasförmiges Druckmittel, das auf die Oberseite einer iose über eine Modelleinrichtung geschütteten i'ormstoffmasse gebracht und anschließend entspannt v/ird, wobei der Druckstoß aus dem Zusammenwirken von mindestens drei voneinander trennbaren Räumen mit einem Steuerraum, einem Druckraum und einem beidseitig offenen Durchgangsraum entsteht, die von einem Dichtorgan voneinander trennbar und miteinander verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung eines weiteren, zum Dichtorgan einseitig offenen und von diesem abdeckbaren Raumes zu einer Quelle niedrigeren Druckes, insbesondere der Atmosphäre, geregelt wird, daß der auf das Dichtorgan wirkende Druck in dessen öffnungssiriiie verändert wird und das Druckmittel aus dem Druckraum in den weiteren Raum einströmt, so daß und die Kraft auf das Dichtorgan im Öffnungssinne verstärkt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung des bzw. jedes beidseitig offenen Raumes (Q 3) gleichzeitig oder verzögert bezüglich der Öffnungen der einseitig offenen Räume freigegeben wird.

21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß das auf die Formstoffmasse gebrachte Druckmittel gesteuert wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum von einem Druck des gasförmigen Mediums von maximal 19 bar, vorzugsweise 4 bis 8 bar, beträgt.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22,

dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Absenken des Druckes über der Formstoffmasse die Öffnungen der Räume mindestens teilweise verschlossen werden.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Druckmittel verwendet werden.