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Hydraulische Formrüaschine. Bei den bisher bekannten hydraulischen
Forinmaschinen geschieht das Zusammendrücken des Sandes mittels eines Kolbens, der
einer Pressung von ungefähr 50kg auf den Quadratzentimeter unterworfen ist, wobei
der Querschnitt dieses Kolbens zu der Fläche des benutzten Rahmens irn bestimmten
Verhältnis steht. Sobald bei diesen Maschinen die Zusaminendrückung des Sandes beendigt
ist, ge-
schieht las Abheben -des Formrahmens durch
eine Ausstoßplatte,
die mit Stangen versehen ist und durch einen besonderen Ausstoßkolben betätigt wird.
Diese letztere Arbeit bedarf nur geringer Kraft, und es braucht daher der Querschnitt
des Ausstoßkolbens nur gering zu sein, und zwar viel geringer als ZD l# -ler des
Preßkolbens. Bei -ewissen drehbaren Maschinen kann der unter dein Forintisch angebrachte
Ausstoßkolben unter gewissen Bedingungen eine bestimmte Zusarmnenpress-ung des Sandes
oder der Kerne bewirken, während bei anderen Bauarten das Abheben mit Hilfe des
Preßkolbens stattfindet, und zu diesem Zweck ist die Maschine so gebaut, daß sie
-um i8o' um ihre Achse gedreht werden kann.
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Um eine gute Ausnutzung des Druckwassers zu erreichen, und mit Rücksicht
auf den beträchtlichen Unterschied, der zwischen dein Kraftaufwand zum Zusammendrücken
des Sandes und zum Abheben des Rahmens erforderlich ist, werden sehr oft diese beiden
Arbeitsweisen durch zwei verschiedene Kolben von geeignetem Querschnitt ausgeführt.
Es ist ersichtlich, daß bei allen diesen hydraulischen Formmaschinen, wie sie bisher
gebraucht werden, das Druckwasser nicht vollkommen i, ausgenutzt ZD wird, denn infolge
der Unzusammendrückbarkeit dieser Flüssigkeit arbeitet der Druckkolben stets mit
vollem Druck, sei es, daß er das vorläufige Zusaininenpressen des Sandes bewirkt,
oder sei es, daß er während eines gewissen Teiles seines Hubes leer läuft, was stets
der Fall ist beim mechanischen Formen. Bei diesen Maschinen ist die Ausnutzung der
Antriebskraft ungenü end infol-e der Verschiedenheit der zu 9 t# bewirkenden
Kraftleistungen, die in jedem Augenblick sich ändern, da das Druckwasser sich nicht
dieser Eigenart der Arbeit anpassen kann. Infolgedessen ist der wirtschaftliche
Wirkungsgrad dieser Maschinen verhältnismäßig,gering.
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Bei den meisten hydraulischen Formniaschinen ist auch die wirtschaftliche
Ausnutzung der Zeit sehr häufig mangelhaft, da die Arbeit des Zusammendrückens des
Sandes und des Abhebens des Forinrahinens nicht unmittelbar aufeinanderfolgen, sondern
durch den Zeitabschnitt getrennt sind, der nötig ist, den Druckkolben wieder anzuheben
oder auch andere Bewegungen auszuführen.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun eine Forinmaschine,
bei der nur ein einziger hydraulischer Kolben ist, dessen Verschiebung unter dem
Einfluß zweier oder mehrerer Druckkräfte von verschiedener Größe stattfindet und
unabhängig von dem Rücklauf des Kolbens, des Formtisches und der Ausstoßplatte,
welche die Stangen trägt, auf denen der Formrahmen ruht. Die Art und Weise des Zusammendrückens
des Dampfes unterscheidet sich wesentlich von der bei den bisher gebrauchten Formmaschinen,
denn während bei diesen letzteren die Zusaminendrückung und das Abheben de:, Forinrahmens
unter der Wirkung ein und desselben Druckes erfolgen, der sich nicht ändern kann,
hat der die vorliegende Maschine bedienende Arbeiter zwei oder mehrere Druckkräfte
zur Verfügung, die in jedem gewünschten' Augenblick nacheinander mittels eines besonderen
Verteilers der Maschine zugeführt werden können, so daß die Arbeitskraft des Kolbens
stets der zu leistenden Arbeit entspricht. Außerdem findet ein automatisches Abheben
ohne jeden Zeitverftist statt-.
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Die Maschine arbeitet daher außerordentlich schnell, un#d infolge
der wirtschaftlichen Ausnutzung des Druckwassers ist ihr Wirkungsgrad mehr als die
Hälfte höher als der der bisher üblichen Batiarten. Außerdem hat sie noch andere
Vorteile, die sich aus der nachfolgenden Beschreibung ergeben.
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Die beiliegende Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsforin
einer derartigen Forini-naschine, und zwar ist Abb. i ein senkrechter Schnitt nach
der LinieA-B der Abb. 2, die ihrerseits eine äußere Ansicht der Maschine darstellt.
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Die Maschine besteht im wesentlichen aus einem hydraulischen Kolben
i, der in dem Zylinder :2 verschiebbar ist. Der Grundrahmen oder die Modellplatte
ruht auf dem abgehobelten Tisch3, der oben auf dem Kolben i angeordnet ist. Der
Tisch trägt zwei abgedrehte Stange" 5 und 6, die mit leichter Reibung
in dem in einer Brücke 7 angebrachten Teil sich verschieben können und ebenso
in den Ansätzen 8, die an dem hydraulischen Zylinder:2 angegossen sind. Zwischen
dem oberen Teil des Zylinders 2 und dem Kolben i befindet sich ein ringförmiger
Kolben 9, der sich mit leichter Reibung zwischen den beiden genannten Teilen
7, 8 verschieben kann, und ,ler die Platte io trägt, auf der die Träger ii
für die Stützen 12 angebracht sind, die ihrerseits je nach Erfordernis einstellbar
sind. Ebenso wie das QuerstÜck 7 und die Ansätze 8
ist auch die Platte
io mit zwei Löchern versehen, in welchen die Stangen 5 und 6 gleiten
können. Diese Stangen dienen als Führung bei der Verschiebung der verschiedenen
beweglichen Teile der Maschine und tragen drei Reihen von Löchern 13, 14 und 15,
die je-
weils die beweglichen Riegel 16, 17 und 18 aufnehmen können.
Die Riegel 17 und 18 haben den Zweck, den Hub des Kolbens zu begrenzen, während
die Riegel 16 die je- j weilige Stell-ung der Stangen 1:2 zu dem Tisch
3 festlegen und die Platte io tragen,
derart, daß, wenn der
Kolben i angehoben wird, er bei seinem Aufwärtsgang die Stangen 1:2, die Stangenträger
ii und die Platten io sowie den ringförmigen Kolben 9 mitnimmt.
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Der Zylinder steht durch das Rohr ig mit einem Verteiler 2o in Verbindung,
der durch die Zuführungsrohre 21 und #2,2 Wasser aus Sammlern erhält. Der Verteiler
wird durch den Hebel 23 betätigt. Der Zylinder steht in g dein gleicher
Weise durch ein Rohr 24 mit Xrentil 25 in Verbindung, das durch einen Fußtritt
26 betätigt wird, derart, daß man dieses Rohr zeitweilig mit dem Auslaßrohr
--7
in Verbindu-n.g setzen kann.
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Der ringförmige Raum --8, in welchem der Kolben 9 sich
verschiebt, steht (s. Abb. 2) durch das Rohr:29 mit einem Behälter für Wasser oder
01 oder irgendeiner anderen Flüssigkeit oder für ein Gas in Verbindung (selbst
Luft genügt in gewissen Fällen), welcher Behälter ein wenig höher als der tiefste
Punkt der ringförmigen Kammer 28 angeordnet ist. Über dem Rohr 29 befindet
sich der Hahn 3o, der von Hand verstellt werden kann. Die Maschine wird vervollständigt
durch eine drehbare oder kippbare Widerlagsplatte 3 1, die man beliebig über
idie Maschine während des Zusaminendrückens des Sandes bringen kann. Diese Platte
ist von gewöhnlicher Bauart und kann in der Höhe eingestellt werden. Die Betätigung
der Maschine geschieht nach einem Verfahren, das eine beträchtliche Verminderung
-der für das Zusammendrücken des Wassers nötigen Kraft gestattet, und das eine sehr
große Sicherheit bietet.
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Dieses Verfahren beruht auf der folgenden Oberlegung. Man weiß, daß
das Wasser eine Flüssigkeit ist, die praktisch unzusammendrückbar ist, -und daß
man es bei Forminaschinen deswegen anwendet und ganz allgemein auch bei allen Maschinen,
die große Kräfte und eine große Weichheit der Bewegung erfordern.
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Infolgedessen ist auch der Wasserverbrauch eines hvdraulischen Kolbens,
der benutzt wird, beispielsweise zum Zusammendrücken des Sandes bei einer Formmaschine,
derselbe, wenn der Kolben leer nach unten geht und keine nutzbare Arbeit leistet,
oder wenn er bei seinem Abwärtsgang irgendeinen mehr oder weniger großen Widerstand
findet. Es folgt daraus, daß der Wasserverbrauch und der Druck in einer Formmaschine
nicht von dem auf die Eormplatte ausgeübten Widerstand abhängt, sondern in gleicher
Weise abhängig ist von der dem Kolben während seines Hubes zugeführten Wassermenge.
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Bei einer Maschine, bei der verdichtete Luft benutzt wird, um den
Druck fierzustellen, liegen die Verhältnisse jedoch anders. Da ilie Luft ein zusammendrückbarer
Körper ist, so ist klar, daß der \'erbrauch an Luft nicht allein von der von dem
Kolben eingenominenen Menge abhängt, sondern überhaupt abhängt von dem Widerstand,
den der Kolben bei seiner Abwärtsbewegung vorfindet.
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Wenn andererseits die Wirkung einer Fornunaschine ins Auge gefaßt
wird, so sieht man, idaß die eigentliche Zusammendrückung des Sandes,
d. li. diejenige, die einen hohen Druck erfordert, nur während einer sehr
kurzen Zeit erfolgt, höchstens während 2 oder 3 Sekunden, und daß diese eigentliche
Zusammendrückung höchstens 30 bis 40 mm be-
trägt. Die Kolben der Formmaschinen
haben aber einen Hub von etwa 15o bis 2oo mm, da #;ie auch die vorläufi-e Zusammendrückung
des Sandes ausführen müssen. Es folgt daraus, daß die Zusammendrückung des Sandes
in einer Formmaschine in zwei wohl unterschiedene Stufen zerfällt. Nämlich: i. Eine
erste Stufe der vorläufigen Zusaininendrückung, während der der Sand in. dein Formrahmen
einem zwischen i und 2-,5 kg auf den Quadratzentimeter betragenden Druck
unterworfen wird, wodurch seine Raummenge beträchtlich vermindert wird.
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2. Eine zweite Stufe der endgültigen Zusammendrückung, während welcher
der Sand einem Druck von 4 bis 6 kg auf den Quadratzentimeter unterworfen
wird, Trotz dieses starken Druckes bewegt sich der Tisch nur uni i_# bis :25 mm.
Bei der dargestellten Forrnmaschine ist dieser Grundsatz angewendet, und der Kolben
steht mit einer Hochdruckquelle (5o bis 75 kg) nur während einer Zeit in
Verbindung, die unbedingt nötig ist, 1-i-.ii die endgültige Zusammenpressung vorzunehmen,
wahrend der Kolben während des Restes der Zeit mit einem Sammler von niederem Druck
in Verbindung steht, der dem Wasser beispielsweise einen Druck von io
kg
auf den Quadratzentimeter gibt.
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Das Wasser mit hohem und mit niederem Druck tritt in den Verteiler
2o jeweils durch die Rohre 2,1 und :22. Wenn -der Hebel des Verteilers sich in der
Stellung 1 befindet, so ziteht der hydraulische Zylinder mit dem Hochdrucksammler
in Verbindung. In der Stellung 11 ist jede Verbindung zwischen dein Zvlinder
und dem Sammler unterbrochen, und endlich in der Stellung III kann der Sammler mit
niederem Druck auf den Kolben einwir-ken.
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Die Wirkung erfolgt in folgender Weise: Man bringt den Rahmen auf
den Tisch 3
und füllt ihn mit Sand, indem man, wenn nötig, eine Unterlage
anbringt. Man führt darauf die bewegliche Widerlagsplatte 3 1 über die Maschine
und stellt den Hebel 2,3 in die
Stellung111. Unter der Wirkungd#es
niedriggespannten Wassers steigt der Kolben i und iiiiiiint init sich die bewegliche
Anordnung die aus dein ringförinigen Kolben 9, der Platte io, den Trägern
ii und den Stangen 12 gebil.,let wird, und #venn der Hahn 30 Offell ist,
so wird Wasser aus lein Vorratsbehälter in den ringförinigen Ratim eingeführt in
demb selben Maße, wie der ringförtnige Kolbeng sich anhebt. #D I Der Sand des Rahniens
wird hierdurch 11e(len flieg Widerlagsplatte 3 1 gepreßt, bis die Il# l#
gende Bewegung aufhört. In diesem a aufstei Augenblick bringt man den Hebel
23 in die Stellung I, worauf die endgültige Auspressung des Sandes unter
der Wirkung des hocligespannten Wassers erfolgt. Sobald der Sand f vollständig gepreßt
ist, bringt man den l# z# Hebel 23 in die Stellung 11, und der Foriner
Z,
tritt auf den Fußtritt 26, wodurch der Zylinder 2 in Verbindung
mit dem Ausflußrolir 27
Z,
gebracht wird, worauf er den Hahn
30
schließt. Der Kolben i und der Tisch 3, die ilie '.Jo-lellplatte
tragen, beginnen darauf ihre Al)-aii"sl)e#N-e-tiii", während der Forrnrahmen auf
den Stangen 12, gehalten wird, die feststehen, weil d'er Hahn 3o noch mehr oder
weniger geschlossen ist, so daß die Flüssigkeit, die in der ringförinigen Kammer
vorliaii! - len ist, nicht entweichen kann, Wenn 111a11 den Hahn 3o und (las
Ventil 25 betätigt, -;o kann man die beiden beweglichen Einrichgen in ihrer
Geschwind, igkeit nach Wunsch tung -1
beeinflussen. Sobald (las Abheben des
Formrahniens von dem Modell begonnen hat, liebt man die bewegliche Widerlagsplatte
31 an I und schließt den Hahn 30, worauf man den 17ornirahmen abnehmen kann.
Während der Reinigung des Modells wird der Hahn 30
vollständig geöffnet, derart,
daß der ringförmige Kolben nach unten gehen kann, indem flie Flüssigkeit in den
Behälter zurückfließt. Die Abgangsbewegung geschieht bis zu dein Augenblick, wo
die Platte io gegen die Riegel ZD 16 zu lie ' gen kommt und die Stangen 12
in gleicher Höhe wie der Tisch3 stehen, wie beim Anfang der Arbeit. Die Maschine
ist dann bereit für das Formen eines nächsten Rahmens.
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Es ist ersichtlich, daß mit etwas Geschicklichkeit die verschiedenen
Verfahrensstufen ohne Unterbrechung ausgeführt werden können, und daß auch mehrere
von ihnen fast gleichzeitig ausgeführt werden können, -wodurch die Arbeitsgeschwindigkeit
wesentlich vergrößert wird.
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Die Vorteile, die eine derartige Maschine hat, sind zahlreich. Die
Maschine besitzt nur einen einzigen-Kolben, und sie ist infolgedessen sehr einfach
und in ihrer Bauart sehr kräftig. Als Verteiler hat sie kein einpfindliches, vielfachen
Störungen unterworfenes Ilittel, und sie braucht auch keine Stopf-Lüchsen und nur
wenige Verbindungen, Da das Zusammendrücken des Sandes von unten nach oben geschieht,
so hat man nicht das Austreten von Wasser aus. dein Sand zu hefürchten. Die Maschine
ist von allen Seiten vollständig zugänglich, und sie kann Formrahmen von den verschiedensten
Abmessungen aufnehmen, und man kann Stücke formen, die für die Kerne besonderer
Kämme oder Haltestangen bedürfen. Sie gestattet in weiten Grenzen, die Höhe der
Zusanimenpressung zu ändern und ebenso auch das Abheben des Rahmens infolge der
Verschiedenheit der Geschwindigkeit, welche man dem Rahmen und dem Modelltisch geben
kann, und die auch so klein sein kann, wie man will, so daß das Abheben sehr weich
und ohne Zerstörung vor sich gehen kann. Die Kolben werden vollständig voneinander
geführt, und es ist auch kein Spiel zu befürchten. Obwohl man für die endgültige
Zusainmenpressung des Sandes einen Druck von 5o bis 75 kg auf den Ouadratzentimeter
bedarf, so hat die Maschine (-liesen Druck nur während 3 oder 4. Selninden
aufzunehmen, während des Restes der Zeit -did Verbindung zwischen der Maschine und
zwischen dem Hochdrucksammler unterbrochen ist. Wenn beispielsweise die endgültige
Zusammenpressung des San-Jes 3 Sekunden beträgt, und wenn man 15 Pressungen
in der Stunde ausführt, so ist die Maschine dem Hochdruck nur während 45 Sekunden
in der Stunde unterworfen, das sind 6 Minuten während eines achtstündigen
Arbeitstages, im Gegensatz zu den gewöhnlichen Formmaschinen, bei denen der Saminlerdruck
auf die Maschine von morgens bis abends einwirkt. Es ist ersichtlich, daß, wenn
man dieses Arbeitsverfahren benutzt, man einen großen Teil von Verlusten vernieidet,
die in den verschiedenen Teilen der Maschine entstehen können, wodurch die Lebensdauer
der Maschine wesentlich vergrößert wird und Abnutzungen weniger eintreten, so daß
auch weniger Ausbesserungen erforderlich sind und eine größere Regelmäßigkeit in
der Arbeit auftritt. Die Wirtschaftlichkeit der benutzten Kraft zur Zusammendrückung
des Wassers kann man mit etwa 5o Prozent der bei den gewöhnlichen Fornimaschinen
erforderlichen Kraft ansetzen. Der Vorwurf, den man der vorliegenden M2chine machen
könnte bezüglich der Kosten der hydraulischen Einrichtung kann damit zurückgewiesen
werden, daß man zwar zwei Sammler gebraucht, von denen der l-'fochdrucksammler und
die dazugehörige Pumpe aber nur sehr kleine Abmessungen zu hal-en brauchen, denn
der Verbrauch an
Hochdruckwasser ist sehr gering, und daß mir diese
beiden Teile etwas kostspielig sind, v,ährend der Sammler und die Pumpe für niederen
Druck einfach sind, von kräftiger Bauart und geringen Kosten.