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Einrichtung zur Verdichtung von körnigen Formstoffen
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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verdichtung von körnigen
Formstoffen, insbesondere Giessereiformstoffen, mit einer Gasdruck-Verdichtereinheit
und einer mit dieser verbindbaren Formeinrichtung mit Füllrahmen.
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Einrichtungen zur Verdichtung von körnigen Formstoffen, insbesondere
Giessereiformstoffen, sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Darunter sind
auch solche, bei welchen eine Verdichtereinheit auf dem Verdichtungsprinzip des
Gasdruckstosses verwendet wird. Hierbei wird über eine Formstoffmasse, die in einem
Formkasten mit Füllrahmen liter eine Modelleinrichtung lose eingefüllt ist, die
Verdichtereinheit gebracht und in dieser ein Gasdruckstoss erzeugt, der zur Oberfläche
der Formstoffmasse geführt, und damit die Formstoffmasse verdichtet.
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Die Wandungen der hierbei verwendeten Füllrahmen sind mit parallel
zueinander verlaufenden Innenflächen ausgebildet, wobei die Querschnittsfläche des
von den Wandungen begrenzten Hohlraumes, über die ganze Höhe gleich ist und
allgemein
der Querschnittsfläche des Formkastens entspricht.
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Damit ist der zu verdichtenden Formstoffmasse eine ungehemmte, aber
auch unkontrollierbare Bewegungsrichtung vorgezeigt.
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Während des Verdichtens wird nun die Formstoffmasse entlang der Wandungen
in gleichbleibendem Raumquerschnitt bewegt und verdichtet sich durch deren Rückstau
auf der Modelleinrichtung. Damit bestimmt die Intensität der Massebewegung die Formfestigkeit,
die mit Verminderung des Masseanteiles in Richtung zur Formrückseite, in permanenter
Folge abnimmt.
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Nach dem Verdichtungsvorgang muss die überstehende, in den Füllrahmen
eindringende Restformstoffmasse auf die Höhe des Formkastens abgetrennt werden.
Dabei wird je nach der geforderten Formfestigkeit, die z.B. für das Einfräsen eines
Giesslaufes notwendig ist, die abzutrennende Formstoffmenge zum Teil auf eine beachtliche
Füllhöhe angesetzt.
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Da jedoch jede überstehende Formstoffmenge ungenützter Formstoff ist,
bedeutet die Menge demnach quasi Verlust, was sich zum Nachteil der Kostenbildung
auswirkt.
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Der Erfindung stellt sich nunmehr die Aufgabe, eine Einrichtung zum
Verdichten von körnigen Stoffen, insbesondere Giessereiformstoffen, vorzuschlagen,
womit auch bei knapper Füllmenge, an der Formrückseite einer verdichteten Giessform,
in der Trennebene der abgetrennten Formstoffmenge, bereits bei geringer Abstreifmenge,
eine optimale Formfestigkeit erreichbar ist, wobei gleichzeitig der Restmenge der
verdichteten Formstoffmasse ein kompaktes
Volumen vermittelt wird.
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Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe nach der im kennzeichnenden Teil
des Patentanspruches angegebenen Lehre gelöst, wobei die anschliessenden abhängigen
Ansprüche vorteilhafte Ausgestaltungen beschreiben.
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Die Erfindung wird nun anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine für einen Verdichtungsvorgang
vorbereitete Einrichtung, und Fig. 2 einen Vertikalschnitt einer Variante des Füllrahmens,
und Fig. 3 einen Vertikalschnitt einer weiteren Variante mit veränderbaren Wandungsinnenseiten.
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Fig. 1 zeigt eine Einrichtung zum Verdichten von Giessereiformstoffen
in der Anordnung, bei welcher die Verdichtung unmittelbar nachfolgt.
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Auf einer Hubvorrichtung 1 ist als Modelleinrichtung eine Modellplatte
2 mit einem Modell 3 aufgesetzt. Aufliegend auf der Modellplatte 2 ist ein das Modell
3 umgebender Formkasten 4, der einen Füllrahmen 5 trägt. Da die Darstellung, die
Anordnung für ein nachfolgendes Verdichten zeigt, ist eine dosierte Menge einer
Formstoffmasse 6 von
einem Formstoffbehälter 7 bis in den Bereich
des oberen Füllrahmenabschlusses 8 eingefüllt. Der Füllrahmen 5, der Formkasten
4, die Modellplatte 2 und das Modell 3 bilden gemeinsam eine Formeinrichtung. Von
der Hubvorrichtung 1 angehoben, ist die Formeinrichtung mit dem Füllrahmenabschluss
8 zur Anlage an eine Verdichtereinheit 9 gebracht und für den Verdichtungsvorgang
daselbst verspannt. Die Verdichtereinheit 9 besteht im wesentlichen aus einem Druckgehäuse
10 und einem Anschlussteil 11 zur Verbindung mit dem Füllrahmen 5.
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Als Verdichtereinheit 9 kann eine Einrichtung verwendet werden, bei
welcher der Gasdruckstoss durch die Auslösung einer exothermen Reaktion eines zündfähigen
Brennstoffgemisches, oder durch eine schlagartige Entspannung eines hochgespannten
Gases, z.B. Pressluft, erfolgt.
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Bei Verwendung der Verdichtereinheit 9 zur Auslösung einer exothermen
Reaktion bildet das Druckgehäuse 10 eine sogenannte Brennkammer mit z.B. einem Gaseintritt
13 und einer Zündvorrichtung 14. Die Brennkammer ist mit einem Gebläse 15 versehen,
mit welchem das zündfähige Brennstoffgemisch für die Verbrennung in optimale Zustandsform
gebracht werden kann. Im weiteren ist die Einheit mit den dazu gebräuchlichen Steuereinrichtungen
ausgerüstet.
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Bei Verwendung der Verdichtereinheit 9 für die Auslösung eines Gasdruckstosses
aus der schlagartigen Entspannung eines hochgespannten Gases, ist das Druckgehäuse
10 als Druckbehälter ausgebildet und weist im Uebergang 16 zum Füllrahmen 5 ein
schlagartig öffnendes Ventil 17 auf. Der Druckbehälter ist hierbei mit den gebräuchlichen
Luftzuleitungen und Ableitungen ausgerüstet, ebenso mit den
hierzu
gebräuchlichen Steuereinrichtungen.
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Die Wandungen 18 des Füllrahmens 5 begrenzen einen Hohlraum 19, der
in seiner Höhe 20 von aufeinanderfolgenden unterschiedlichen Querschnittsflächen
gebildet ist. Die Mittelachse 2-1 dieser Querschnittsflächen bildet eine Gerade
und ist allen Querschnittsflächen gemeinsam. Die grösseren Querschnittsflächen sind
hierbei zum oberen 8 und unteren 22 Füllrahmenabschluss vorgesehen und verringern
sich zur Halbierenden der Füllrahmenhöhe 20 hin.
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Die Lage der geringsten Querschnittsfläche 12 ist vorteilhaft so gewählt,
dass die Oberseite 23' der verdichteten Formstoffmasse 6 unterhalb dieser Querschnittsfläche
12 zu liegen kommt, d.h. die Formstoffoberseite 23' ist bereits in dem sich vergrössernden
Bereich dieser Querschnittsflächen. Mit dieser Massnahme ist ein formgerechtes Abheben
des Füllrahmens 5 vom Formkasten 4 gewährleistet und ein Abreissen einer Restmenge
der Formstoffmasse kann vermieden werden.
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Die raumseitigen Profile der Wandungen 18 bilden damit wei dachförmige
zueinander verlaufende Flächen, die vorteilhaft mit einer reibungsvermindernden
Oberfläche, z.B.
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s Xietts kunststoffbeschichtet, oder schuppenförmig, oder t rgleichen
ausgebildet sind. Die Wandungen 18 sind umfänglich des Hohlraumes 19 gleichförmig
gestaltet, oder ndestens an zwei gegenüberliegenden Seiten.
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imine solche Formgestaltung der Wandung 18 bezweckt, dass die über
der geringsten Querschnittsfläche liegende Formstoffmasse in der Anfangsphase des
Verdichtungsvorganges verfestigt wird und derart auf die darunter liegende Formstoffmasse
einwirkt und damit im Endzustand der Giessform
eine Verbesserung
der Formfestigkeit an dieser Seite ermöglicht.
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Die Wandung des hierzu verwendeten Formkastens 4 ist vorteilhaft zur
Innenseite hin gewölbt oder sonstwie profiliert, damit zum einen beim Verdichten
der fliessenden Formstoffmasse geringstmöglicher Widerstand entgegengesetzt wird,
zum anderen der verdichteten Giessform eine genügende Haftung mit dem Formkasten
4 vermittelt ist.
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Fig. 2 zeigt eine Variante eines Füllrahmens 5a, dessen Wandungen
18a von Querschnittsflächen gebildet sind, deren gemeinsame Mittelachse 21a eine
von der Geraden abweichende Linie, z.B. eine Kurve oder eine Schräge bildet. Damit
wird dem Durchgangsquerschnitt dieses Hohlraumes 19a eine besondere Form verliehen,
wodurch die durchströmende Formstoffmasse gerichtet wird. Damit werden gezielte
Verdichtungseffekte erreicht, wie solche vielfach für besondere Modelle mit z.B.
vermindert zugänglichen Teilen benötigt werden.
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Vorteilhaft sind auch bei dieser Ausführung die Oberflächen der Wandungen
18a mit einem für die fliessende Formstoffmasse reibungsverminderndem Ueberzug zu
versehen.
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Fig. 3 zeigt eine weitere Variante eines Füllrahmens 5b bei der, die
die Wandungen 18b profilierenden, horizontalen Querschnittsflächen nur über einen
Teil der Höhe des Hohlraumes 19b unterschiedlich sind. Der obere Teil, d.h., der
zur Verdichtereinheit 9 gerichtete Teil 26 des Füllrahmens 5b ist über ein bestimmtes
Mass, als parallel zueinander verlaufende Flächen 24 ausgebildet, wobei die anschliessende
Partie dieser Wandungen 18b einen Raum 19b begrenzen,
welcher sich
zur Formkastenauflage 22 hin, erweitert. Die Mittelachse dieser die Wandungen 18b
profilierenden Querschnittsflächen ist vorteilhaft für alle Querschnittsflächen
gemeinsam. Bei dieser Anordnung soll die Formstoffmasse 6 über einen Teil der Raumhöhe
des Füllrahmens 5b gleichmässig verfestigt werden, womit die über die Giessform
verlaufende Formfestigkeit zur Rückenpartie hin geringer abfällt, d.h., die Endfestigkeit
des Formrückens wird besser.
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Fig. 4 zeigt eine weitere Variante des Füllrahmens 5c, wobei die Innenseiten
der Wandungen 18c mit verstellbaren Platten 25 ausgebildet sind, mit deren Einsatz
die horizontalen Querschnittsflächen des Füllrahmenhohlraumes 19c wechselweise veränderbar
sind.
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Anstelle der Platten 25 können die Wandungen 18c ebenso mit einem
durch ein flüssiges oder gasförmiges Medium beaufschlagbaren Elastomer verbunden
sein, der ein verbessertes Fliessverhalten der Formstoffmasse 6 bewirkt.
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Die aufgezeigten Ausführungsbeispiele können wahlweise erweitert werden,
wobei innerhalb des Füllrahmens auch Kombinationen von Wandprofilen anwendbar sind.
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Die mit der erfindungsgemässen Einrichtung erzielbaren Vorteile bestehen
insbesondere darin, dass mit geringem Aufwand durch besondere Gestaltung des Füllrahmen-Hohlraumes
die Verdichtungsscharakteristik der Formstoffmasse erzielbar ist. Damit kann in
engem Bereich der abzutrennenden Formstoffmasse eine rasch ansteigende Formfestigkeit
erreicht werden und damit die abzustreifende Formstoffmenge reduziert und die nutzbare
Formstoffmenge erhöht
werden.