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Vorrichtung zum Herstellen von Gießformen
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Gießformen
mittels eines impulsartigen Druckstoßes, bewirkt von einem expandierenden Gas, der
zwecks Verdichtung des Gießereiformstoffes innerhalb eines Formraumes auf die Formstoffoberflbche
geleitet wird. Insbesondere betrifft sie Mittel zum Auslösen des Druckimpulees.
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Zur Verdichtung von Gießereiformstoffen mittels Druckimpulsen sind
Vorrichtungen bekannt, die im wesentlichen einen Speicher für das Druckgas, einen
den Gießereiformstoff aufnehmenden Formraum und eine zwischen Druckgasspeicher und
Formraum angeordnete Verschlußeinrichtung für die Erzeugung eines kurzzeitigen Druckimpulses
auf die Formstoffoberfläche umfassen. Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise
in der DE-AS 19 61 234 oder DD-AP 202 114 beschrieben.
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Wesentlich für den Verdichtungseffekt ist die Größe der Druckanstiegsgeschwindigkeit
(Druckgradient) über dem Formstoff. Nach dem DD-AP 202 114 läßt sich dieser Druckgradient
unter anderem durch entsprechende Dimensionierung des Antriebes der Verschlußeinrichtung
erreichen.
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Eine weiterreichende Lehre ist dem DD-AP 202 114 nicht zu entnehmen.
Es kann aber aufgrund der aus der Zeitschrift wLitejnosproizvodstvo"1980 H. 3 S.
14-16 bekannten Veröffentlichung von der als gesichert geltenden Erkenntnis ausgegangen
werden, daß die Größe des Druckgradienten vorwiegend durch die Geschwindigkeit bestimmt
wird, mit der der Durchschnittsquerschnitt der Verschlußeinrichtung für das Druckgas
freigegeben wird.
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Gemäß der DE-AS 19 61 234 wird die Bohrung für das Durchströmen des
Druckgases zum Formraum dadurch freigegeben. daß man das Gas, welches das Ventil
in geschlossener Stellung hält, in die Atmosphäre entweichen läßt, damit das in
Uffnungsrichtung des Ventils wirkende Druckgas dieses von seinem Ventilsitz abhebt.
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Der Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß die Uffnungogeschwindigkeit
des Ventiles wiederum davon abhängt, mit welcher Geschwindigkeit des Ventil in geschlossener
Stellung haltende Druckgas in die Atmosphäre entweicht. Das erfordert aufwendige
Rohrleitungen mit großen Querschnitten, sowie entsprechende Schalldämpfungsmaßnahmen,
da man das Druckgas wegen der damit verbundenen Belästigung nicht in die unmittelbare
Umgebung der Vorrichtung entweichen lassen kann.
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Teilweise ist versucht worden, einen höheren Druckgradienten zwecks
Verbesserung der Formstoffverdichtung durch einen energetisch au fwendige ren hohen
Anfangsdruck im Druckgesspeicher zu erreichen.
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Ziel der Erfindung ist es, bei einer Vorrichtung zum Herstellen von
Gießformen mit geringem maschinellen und steuerungstechnischen Aufwand einen großen
Druckgradienten zu erzielen, auf Grund dessen der Druck im Speicherbehälter herabgesetzt
und damit der energetische Aufwand gesenkt werden kann.
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Bei der Verdichtung von Gießereiformstoffen mittels Druck impulsen
expandierender Gase ergeben sich mit steigendem Druckgradienten günstigere technologische
Eigenschaften der Gießformen. Große Druckgradienten lassen sich durch hohe Speicherbehälterdrücke
und/oder extrem kleine Uffnungszeiten der Durchetrömöffnungen realisieren.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Verdichten von
insbesondere Gießereiformstoffen zu schaffen, die vermittels extrem kleiner Cffnungszeiten
der Durch strömöffnungen für das Druckgas einen hohen Druckgradienten des Druckgases
über dem Formstoff erzeugt.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bezogen auf die
geschlossene Stellung des Ventils, bzw.
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der Ventile den betätigbaren Ventilkörpern oder den Betätigungseinrichtungen
ein oder mehrere schaltbare, in dieser Stellung eine in Schließrichtung des Ventils
wirksame Kraft ausübende Magnete zugeordnet sind. Dadurch werden die Ventilkörper
mit einer Zuhaltekraft in geschlossener Stellung gehalten und es ist, zwecks Uffnung
des Ventils eine Ventilöffnungskraft bis zur Größe der Zuhaltekraft anlegbar, die
nach Abschaltung der Magnetkraft das Ventil in der gewünschten extrem kurzen Zeit
öffnet.
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Auf diese Weise kann mit geringem maschinellen und steuerungstechnischem
Aufwand ein hoher Druckgradient über dem Formstoff bewirkt werden.
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Es ist des weiteren vorteilhaft, zwischen den Ventilkörpern und Ventilausldssen
zwecks Beschleunigung des Ventilkörpers auf seine größte Geschwindigkeit vor Uffnung
des Ventils zurückzulegenden Oberdeckungshub anzuordnen.
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Das bedeudet, daß der Ventilkörper zunächst um einen Weg *s" bewegt
werden muß, bevor sich das Ventil öffnet. Dadurch ist es möglich, den Ventilkörper
aus der Ruhelage heraus zu beschleunigen und er im Augenblick des oeffnens des Ventils
seine größte Geschwindigkeit erreicht hat.
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Als Beispiel hierfür sei ein Kolbenventil genannt, mit in der zugehörigen
Zylinderwandung angeordneten Uffnungen, die im geschlossenen Zustand vom Ventilkörper
(Kolben) überdeckt sind und erst nach Zurucklegung eines Oberdeckungehubes "s* durch
den Ventilkörper freigegeben werden.
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Daraus ergibt sich der Vorteil, daß die Zeit zur Freigabe der Durchströmöffnungen
um einen weiteren Betrag verkürzt wird.
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Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt: Fig. 1: Ein Schnitt durch
die erfindungsgemäße Vorrichtung In eine Bodenplatte 1 eines Speicherbehälters 2
sind ein oder mehrere Ventilgehbuse 3 druckdicht eingelassen. Ein Ventilgehäuse
3 besteht aus einem rohrförmigen Teil 4, in dessen Umfang obere Durchbrüche 5 und
untere Durchbrüche 6 eingebracht sind, einer Grundplatte 7 sowie einer Deckplatte
8. Die oberen Durchbrüche 5 verbinden das Innere des Ventilgehiuses 3 mit dem Innenraum
des Speicherbehälters 2 und die unteren Durchbrüche 6 mit dem sogenannten Form raum
9, in dem sich der zu verdichtende Formstoff befindet. Im Inneren des Ventilgehäuses
3 gleiten ein rohrförmiger Ventilkörper 10 und ein Kolben 11, die mittels einer
Kolbenstange 12 und eines loches 13 miteinander verbunden sind. Die oberen Durchbrüche
5 sind so zwischen Ventilkörper 10 und Kolben 11 angeordnet, daß die Innenseite
des Ventilkßrpers 10 ständig mit dem im Speicherbehälter 2 herrschenden Druck beaufschlagt
ist.
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Die Kolbenstange 12 ragt durch das Doch 13 hindurch in den Ventilkörper
10 hinein und trägt an ihrem Ende eine Platte 14. In abgesenkter Stellung, das heißt
bei geschlossenem Ventil berührt die Platte 14 einen auf der Grundplatte 7 angeordneten
schaltbaren, vorzugsweise als Elektromagneten ausgebildeten Magneten 15 und der
Ventilkörper 10 verschließt die unteren Durchbrüche 6.
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Zwischen dem Kolben 11 und der Deckplatte 8 befindet sich der sogenannte
Steuerraum 16. Dieser kann über eine Leitung 17 und ein Ventil 18 mit Druckmedium
beaufschlagt oder drucklos gemacht bzw. mit Vakuum beaufschlagt werden.
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An der Deckplatte 8 ist weiterhin eine Bremseinrichtung 19 zum Abbremsen
des Kolbens 11 angeordnet.
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Der Formraum 9 wird durch das druckdichte Zusammenfügen des Speicherbehälters
2 mit einem Fülirahmen 20, einem Formkasten 21 und einer Modellplatte 22 gebildet,
wobei vor dem Zusammenfügen in diesen Raum der Formstoff lose eingefüllt wurde.
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Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgende: Der Formraum 9 sei
wie vorstehend beschrieben gebildet.
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Der Kolben 11 und damit der Ventilkörper 10 und die Platte 14 befinden
sich in abgesenkter Stellung. Damit sind die unteren Durchbrüche 6 durch den Ventilkörper
10 verschlossen und die Platte 14 liegt auf dem erregten Magneten 15 auf. In dieser
Stellung wird der Speicherbehälter 2 über eine nicht dargestellte Leitung mit Arbeitsgas
bis zum gewünschten Druck, beispielsweise dem üblichen Netzdruck von 0,6 MPa gefüllt.
Gleichzeitig wird der Steuerraum 16 über die Leitung 17 und das Ventil 18 mit der
freien Atmosphäre oder einer Vakuumquelle verbunden.
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Ober die oberen Durchbrüche 5 ist die Unterseite des Kolbens 11 ständig
mit dem im Speicherbehälter 2 herrschenden Druck beaufschlagt. Die dadurch wirkende
Kraft zum Anheben des Kolbens 11 wird durch die auf die Platte 14 wirkende Kraft
des Magneten 15 kompensiert.
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Zum Auslösen des Druckimpulses auf den Formstoff im Formraum 9 wird
nunmehr die Kraft des Magneten 15 aufgehoben, was bei Verwendung eines Elektromagneten
unproblematisch durch Abschalten des Stromes bewerkstelligt werden kann.
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Da nahezu keine Kräfte der Hubbewegung des Ventilkdrpers 10, des Kolbens
11 und der Platte 14 entgegenwirken, führt diese in extrem kurzer Zeit eine Hubbewegung
bis zum Anhalten des Kolbens 11 durch die Bremseinrichtung 19 aus. In dieser Zeit
werden vom Ventilkörper 10 die unteren Durchbrüche 6 freigegeben, wodurch das Arbeitsgas
aus dem Speicherbehälter 2 durch die oberen Durchbrüche 5, das Innere des Ventilkörpers
10 und die unteren Durchbrüche 6 in den Formraum 9 strömen kann. Diese Oasströmung
wirkt in der Art einer impulsartigen Druckwelle, trifft auf den lose geschütteten
Formstoff und verdichtet diesen. Anschließend wird der Magnet 15 wieder erregt und
das Ventil 18 ungesteuert, so daß durch die Beaufachlagung des Steuerraumes 16 mit
Druckgas der Ventilkörper 10, der Kolben 11 und die Platte 14 wieder in die untere
Stellung gelangen und in dieser Stellung durch den Magneten 15 fixiert werden. Nachfolgend
wird der Speicherbehälter 2 wieder mit Arbeitsgas aufgefüllt.
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Dabei braucht nur soviel Arbeitsgas nachgefüllt werden, wie zum Ausgleich
zwischen Entspannungsdruck und Arbeitsdruck erforderlich ist.
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Gleichzeitig wird mittels einer nicht dargestellten Einrichtung der
Form raum 9 entlüftet und in bekannter Weise der die fertige Form enthaltende Formkasten
21 vom Modell getrennt, gegen einen leeren Formkasten ausgetauscht und dieser mit
der Modellplatte verbunden. Nach dem Einfüllen von Formstoff werden die Modellplatte
22, der Formkasten 21 und der Füllrahmen 20 für einen erneuten Verdichtungsvorgang
druckdicht mit dem Speicherbahälter 2 verbunden.
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Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen 1 Bodenplatte 2 Speicherbehälter
3 Ventilgehäuse 4 Rohrförmiges Teil 5 oberer Durchbruch 6 unterer Durchbruch 7 Grundplatte
8 Deckplatte 9 Form raum 10 Ventilkörper 11 Kolben 12 Kolbenstange 13 Joch 14 Platte
15 Magnet 16 Steuerraum 17 Leitung 18 Ventil 19 Bremseinrichtung 20 Füllrahmen 21
Formkasten 22 Modallplatte