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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Membranvorrichtung in einer
Presse vom Druckzellentyp, ein Verfahren zum Ausüben einer Presskraft und ein Verfahren
zum Austauschen einer Membran in einer Presse vom Druckzellentyp
(siehe beispielsweise
EP-A-0190681 ).
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Technischer Hintergrund
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Eine
Presse vom Druckzellentyp umfasst im Allgemeinen einen kraftabsorbierenden
Presskörper, der
eine Presskammer bildet. Im oberen Teil der Presskammer sind eine
Pressplatte und eine Membran aus Gummi oder anderem elastischen
Material angeordnet, die zusammen eine Druckzelle bilden. Die Druckzelle
steht in Verbindung mit einer Druckquelle und dehnt sich aus, wenn
ein Druckmedium zugeführt
wird. Im unteren Teil der Presskammer ist ein struktureller Träger bzw.
ein Tisch angeordnet, der eine Bodenplatte mit einem Tischrahmen
umfasst. Der Tisch trägt
ein Formwerkzeug, ein Werkstück,
eine Matte aus Gummi oder anderem elastischen Material, die das
Formwerkzeug und das Werkstück
abdeckt.
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Pressen
vom Druckzellentyp werden u.a. beim Formen von plattenförmigen Rohlingen,
beispielsweise Platten aus Stahl oder Aluminium für Kleinserienerzeugnisse
in der Luftfahrtindustrie und der Kraftfahrzeugindustrie, verwendet.
Die Platte wird so in die Presse eingelegt, dass eine ihrer Seitenflächen einem
Formwerkzeug zugewandt ist. Die elastische Membran wird an der anderen
Seite der Platte angeordnet. Ein geschlossener Raum zwischen der
Membran und der Pressplatte, die sich über der Membran befindet, bildet
die Druckzelle, und dieser Raum wird während des Formvorgangs mit
Druckmedium gefüllt.
Indem zusätzliches
Druckmedium in die Druckzelle gepumpt wird, wird der Druck in der
Druckzelle erhöht,
und die elastische Membran wird unter Dehnen an der Platte gepresst, die
ihrerseits um das Formwerkzeug herum oder in dieses hinein geformt
wird. Wenn die Platte vollständig
an das Werkzeug passt, wird der Druck in der Druckzelle abgelassen,
und die Membran wird entfernt, und anschließend kann das geformte Bauteil aus
der Presse entnommen werden.
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Ein
weiteres Gebiet, auf dem Pressen vom Druckzellentyp eingesetzt werden,
ist die Verdichtung von Holz, bei der ein Werkstück aus Holz entweder in einem
Formwerkzeug oder allein dem Druck ausgesetzt wird. Holz wird beispielsweise
verdichtet, da es vorteilhaft ist, die Härte des Holzes zu erhöhen, den
Feuchtigkeitsgehalt zu verringern oder eine Phase bei der Druckimprägnierung
zu erzeugen.
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Eine
Membran, die in Pressen vom Druckzellentyp eingesetzt wird, hat
eine begrenzte Lebensdauer, d.h., die Membran muss in bestimmten
Zeitintervallen ausgetauscht werden. Häufig ist es schwierig, die
Membran zu entfernen, und daher ist der Austauschprozess mühsam und
zeitaufwändig.
Ein Beispiel, das diese Nachteile veranschaulicht, ist aus SE 404
140 zu entnehmen, die eine Presse betrifft, bei der eine Membran
um einen Anbringungsrahmen herum angeordnet ist, der an einer Anbringungseinrichtung
mit Hilfe einer Anzahl von Schrauben angebracht wird. Der Fachmann
sieht, dass das Austauschen einer Membran bei einer derartigen Konstruktion
sehr kompliziert ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Nachteile
des Standes der Technik zu vermeiden, indem eine Presse vom Druckzellentyp
geschaffen wird, die eine einfache Anordnung einer Membran in einer
Presse vom Druckzellentyp enthält.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Presse vom Druckzellentyp
zu schaffen, die so gestaltet ist, dass es einfacher ist, eine Membran
auszutauschen oder zu entfernen.
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Eine
weitergehende Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren
zum Austauschen oder Entfernen einer Membran in einer Presse vom
Druckzellentyp zu schaffen, wobei das Verfahren relativ schnell
und einfach ist.
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Diese
und andere Aufgaben, die aus der folgenden Beschreibung ersichtlich
werden, werden mittels einer Presse vom Druckzellentyp, einer Membranvorrichtung
und Verfahren erfüllt,
die die in den beigefügten
Ansprüchen
definierten Merkmale haben.
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In
der vorliegenden Patentanmeldung werden Begriffe verwendet, die
Position und Richtung beschreiben, so beispielsweise „über/nach oben/oberhalb„ und „unter/nach
unten/unterhalb„. Dabei sind diese
Begriffe in Bezug auf die Grundrichtung des Pressens definiert,
d.h. so, dass eine Pressplatte oberhalb einer Membran angeordnet
ist, die ihrerseits oberhalb einer Bodenplatte angeordnet ist. Es
versteht sich des Weiteren, dass „vertikal" als senkrecht zu der Pressplatte definiert
ist und „horizontal„ als
parallel zu der Pressplatte. Die oben erwähnten Definitionen sind der
Klarheit halber angegeben, da die Presse vom Druckzellentyp auf
verschiedene Weise geneigt sein kann und daher die relativen Richtungen
variieren können.
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Gemäß der Erfindung
wird eine Membranvorrichtung zum Einsatz in einer Presse vom Druckzellentyp
geschaffen. Die Membranvorrichtung umfasst eine Membran und einen
ringförmigen
Membranträger,
der in Umfangsrichtung angeordnet ist und den Umfang der Membran
umschließt,
wobei der Randbereich der Membran in dem Membranträger angeordnet
ist. Der am Umfang angeordnete umschließende Membranträger macht
es so möglich, eine
Membran lose in dem Membranträger
ohne spezielle Anbringung anzuordnen.
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Ehe
der Betrieb der Presse vom Druckzellentyp beginnt, liegt die Membran
so in geeigneter Weise lose in dem Membranträger. Wenn der Membranträger durch
eine nach oben gerichtete Kraft beeinflusst wird, wird die Membran
an die Pressplatte gepresst, so dass eine anfängliche Dichtung zwischen der
Membran und der Pressplatte erzeugt wird. Wenn die anfängliche
Dichtung hergestellt worden ist, wird ein Druckmedium, wie beispielsweise Öl, in die
Druckzelle eingeleitet, die sich so ausdehnt, wenn sich die Membran
ausdehnt. Dies bewirkt einerseits eine größere Kontaktfläche zwischen
der Membran und der Pressplatte und andererseits, dass die Membran
gegen den Membranträger
presst, so dass er mit einer geeigneten Geschwindigkeit abgesenkt wird.
Ein gleichmäßiges Absenken
kann beispielsweise mittels einer Art Federkonstruktion bewirkt werden,
wobei der Membranträger
abgesenkt wird, wenn das Druckmedium der Druckzelle zugeführt wird.
In Funktion gewährleistet
die Membran so eine unabhängige
aktive Dichtung sowohl an dem Membranträger als auch der Druckplatte,
ohne dass der Einsatz spezieller Anbringungseinrichtungen erforderlich
ist.
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Gemäß der Erfindung
hat die Membranvorrichtung einen Membranträger in der Druckkammer, wobei
die Betätigungseinrichtungen
so eingerichtet sind, dass sie darauf abzielen, den Membranträger auf
die Pressplatte zu zu bewegen, um die anfängliche Dichtung zu erzeugen.
Die Betätigungseinrichtungen
können
auch dazu dienen, die Membranvorrichtung an der Einführposition
abzusenken, wenn beispielsweise die benutzte Membran ausgetauscht werden
soll. Die Membran und der Membranträger können als eine Einheit an die
Einführposition
und aus ihr heraus bewegt werden. Die Membran, die in dem Membranträger ruht,
begleitet so den Membranträger,
wenn dieser abgesenkt, entfernt, eingeführt oder angehoben wird. Dies
bedeutet einen erheblichen Vorteil beim Austauschen der Membran
und wird weiter unten ausführliche
beschrieben. Die Einführ position
kann entweder unmittelbar unterhalb der Position des Membranträgers bei
einem Pressvorgang oder weiter darunter liegen, so beispielsweise an
die Bodenplatte angrenzend. Vorzugsweise umfassen die Betätigungseinrichtungen
eine Form einer hydraulischen Vorrichtung, wie beispielsweise Hydraulikzylinder
oder Hydraulikkolben. Der Fachmann weiß jedoch, dass auch andere
Vorrichtungen möglich
sind, um den entsprechenden Effekt zu erzielen.
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In
einer Ausführung
kann die Betätigungseinrichtung
eine Federkonstruktion umfassen, so dass, wenn ein Pressvorgang
abgeschlossen ist und das Druckmedium aus der Druckzelle geleitet
oder gepumpt wird, so beispielsweise über ein Ventil, der strukturelle
Träger
nach oben nachgibt und an die ursprüngliche Dichtung presst, die
aufrechterhalten wird. Als Alternative dazu kann die Betätigungseinrichtung
so arbeiten, dass die Membran von der Pressplatte gelöst wird
und lose an dem Membranträger
anliegt, wenn der Pressvorgang abgeschlossen ist.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführung
hat der Membranträger
die Form einer Tafel, beispielsweise eines Blechs oder einer Platte
und weist ein mittiges Loch auf, wobei eine Vorspanneinrichtung an
der äußeren Randfläche des
Membranträgers
angeordnet ist, d.h. der Fläche,
die den Außendurchmesser
des Membranträgers
bestimmt. Die Vorspanneinrichtung erzeugt eine Druck-Vorspannung,
die in der Tafelebene des Membranträgers wirkt. Dies ist vorteilhaft,
wenn aus Gründen
der Handhabung und des Transports ein Membranträger gewählt wird, der relativ dünn ist und
aus relativ leichtem Material besteht. Trotz eines typischen Arbeitsdrucks
von 1.200 Bar in der Presse ermöglicht
es die Vorspanneinrichtung so, dass ein relativ dünner Membranträger verwendet
wird, und führt
auch dazu, dass die Lebensdauer des Membranträgers verlängert wird und seine Ermüdungsbeständigkeit
erhöht
wird.
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In
vorteilhafter Weise umfasst die oben erwähnte Vorspanneinrichtung ein
Vorspannelement, das um den Membranträger herumgewickelt ist. Das Vorspannelement
ist vorzugsweise bandförmig
und hat im Wesentlichen die gleiche Breite wie die Dicke des Membranträgers. Ein
Beispiel eines geeigneten Vorspannelements ist ein Band aus Federstahl.
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Der
Membranträger
in der Membranvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist in geeigneter Weise so gestaltet, dass unter anderem
der Austausch einer Membran erleichtert wird. Der Membranträger, der
ringförmig
ist und vorzugsweise aus einem Stück besteht, hat einen im Wesentlichen L-förmigen vertikalen
Querschnitt. Daher hat der Membranträger einen im Wesentlichen vertikalen Wandabschnitt,
der so eingerichtet ist, dass er die Membran umschließt, sowie
einen Auflageabschnitt, der von dem Wandabschnitt zur „Mitte" der Membran hervorsteht,
und auf dem die Membran vor Betrieb lose aufliegt. Vorteilhafterweise
ist die Übergangsfläche zwischen
den zwei Abschnitten abgeschrägt oder
abgerundet, um unnötige
Beschädigung
der Membran aufgrund von Verschleiß zu vermeiden. Der Auflageabschnitt
kann nach unten und nach innen zur „Mitte" der Membran hin geneigt sein. Diese Neigung
führt dazu,
dass die Membran, die sich in dem Membranträger befindet, auf einfache
Weise zentriert wird.
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Der
L-förmige
oder stiefelförmige
Querschnitt ist insbesondere von Vorteil, da der Membranträger einfaches
Entfernen einer alten Membran und Einführen einer neuen Membran ermöglicht.
Wenn der Membranträger
aus der Presse entfernt worden ist, wird die gebrauchte Membran
einfach aus dem Membranträger
herausgehoben, und eine neue Membran kann auf diesen abgesenkt werden.
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Unterhalb
des Membranträgers
ist ein struktureller Träger
in geeigneter Weise in der Presskammer angeordnet. Der strukturelle
Träger
kann ein Tisch, ein Teil eines Tischs, ein Werkzeughalter oder eine
andere Vorrichtung sein. Der strukturelle Träger hat jedoch viele Funktionen,
d.h. er bildet einen Träger
bzw. einen Anschlag an dem Membranträger und gewährleistet in bestimmtem Maß auch Abdichtung in
der Presskammer. Des Weiteren kann der strukturelle Träger als
ein zusätzlicher
Membranträger
dienen. Wenn die Betätigungseinrichtung
den Membranträger
mittels einer auf die Pressplatte zu gerichteten Kraft so beeinflusst,
dass die anfängliche
Dichtung erzeugt wird, entsteht ein Spalt zwischen dem Membranträger und
dem darunter befindlichen strukturellen Träger. Wenn die Druckzelle mit
Druckmedium, wie beispielsweise Öl,
gefüllt
wird, dehnt sich die Membran so aus, dass sie einerseits an der
Pressplatte und dem Membranträger
abdichtet und andererseits eine nach unten gerichtete Presskraft
auf den Membranträger
ausübt.
Der Membranträger
wird dadurch, indem möglicherweise
die Betätigungseinrichtung
gesteuert wird, in der Richtung des strukturellen Trägers so
gepresst, dass der Zwischenraum dazwischen aufgehoben wird, wobei
eine Dichtung zwischen den Räumen
an den jeweiligen Seiten der Membran durch den Membranträger erzeugt
wird, wenn der Druck in der Druckzelle erhöht wird, d.h. eine druckbetätigte Abdichtfunktion
erzeugt wird, da ein Differenzdruck zwischen den Seiten erzeugt
wird.
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Vorteilhafterweise
ist die Membran so ausgeführt,
dass ein äußerer Rand,
d.h. ein Umfangsringbereich der Membran nach oben und nach hinten
gebogen ist, so dass ein of fener Raum zwischen dem Membranabschnitt,
der nicht nach oben und nach hinten gebogen ist, und dem Rand erzeugt
wird, der nach oben und nach hinten gebogen ist. Wenigstens ein
Abschnitt dieses Randes soll an der Druckplatte anliegen. Der Rand,
der nach oben und nach hinten gebogen ist, umfasst geeigneterweise
eine Wulst oder eine Wölbung,
die ringförmig
ist und der Ringform des Randes folgt. So befindet sich die Wölbung an
der Seite, die der Verlängerung
der Unterseite des Hauptteils der Membran ist. Diese Wölbung soll
die oben erwähnte
anfängliche
Dichtung erzeugen, wenn die Membran mittels des Membranträgers an die
Pressplatte gepresst wird.
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Gemäß einer
Ausführung
der Erfindung ist eine Trenneinrichtung zwischen dem nach oben und nach
hinten gebogenen Rand und dem darunterliegenden Membranabschnitt
angeordnet, so dass diese Abschnitte auseinandergehalten werden,
wobei sich der untere Abschnitt zu einem darunter liegenden Werkstück hin ausdehnen
kann, während
der obere Abschnitt (der Rand, der nach oben und nach hinten gebogen
ist) an der Pressplatte abdichtet. Dadurch umschließt die Membran
teilweise die Trenneinrichtung. Der Zweck der Trenneinrichtung besteht, wie
auf der Hand liegt, auch dann, die Membran gedehnt zu halten. Die
Trenneinrichtung kann beispielsweise so ausgeführt sein, dass sie eine Platte
umfasst, die parallel zu der Pressplatte ist und zwischen dem oberen
und dem unteren Membranabschnitt angeordnet ist. Die Platte ist
mit wenigstens einer Öffnung
versehen, die zum Zuführen
eines Druckmediums zu der Druckzelle dient.
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Eine
Presse vom Druckzellentyp, die eine vorteilhafte Gestaltung aufweist,
ist, wie oben erwähnt,
in einem strukturellen Träger
enthalten, der in der Presskammer angeordnet ist und einen Tisch
mit einer Vielzahl lamellarer Einrichtungen umfasst, die aneinander
anliegen. Ein großer
Vorteil einer derartigen Plattenkonstruktion besteht dann, dass
sie einfach herzustellen und zu transportieren ist. Statt einen
großen
und schweren Tisch herzustellen, ist die Konstruktion in mehrere
Platten unterteilt, die einzeln weniger wiegen und so leichter zu
handhaben sind.
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Die
unterste lamellare Einrichtung ist lose an der Bodenplatte der Druckkammer
angeordnet. Diese lamellare Einrichtung und die plattenförmigen ringförmigen lamellaren
Einrichtungen, die konzentrisch darüber angeordnet sind, bilden
einen Pressraum, in dem ein Werkzeug und ein Werkstück angeordnet
werden können.
Die oberste lamellare Einrichtung in dem strukturellen Träger weist
so eine Kontaktfläche
für den
Membranträger
auf. Der eigentliche Membranträger
kann als eine lamellare Einrichtung betrachtet werden, da der Membranträger und die
anderen lamellaren Einrichtungen vorzugsweise aus gleichen Blechrohlingen
bestehen. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform
können
die lamellaren Einrichtungen (einschließlich des Membranträgers) voneinander
getrennt werden.
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In
einer vorteilhaften Ausführung
ist des Weiteren ein zweiter Membranträger neben dem bereits erwähnten Membranträger, so
beispielsweise die oberste lamellare Einrichtung, vorhanden. Vorzugsweise
hat dieser zweite Membranträger
die Form einer lamellaren Einrichtung, die sich unmittelbar unterhalb
des ersten Haupt-Membranträgers
befindet und abgeschrägt
und/oder abgerundet ist, um scharfe Kanten zu vermeiden, die mit
der Membran in Kontakt kommen. Der untere dieser beiden Membranträger bzw.
lamellaren Einrichtungen hat vorzugsweise einen kleineren Innendurchmesser,
so dass diese lamellare Einrichtung einen Innenabschnitt aufweist, der
eine Verlängerung
des Trägers
bildet, der durch den vorstehenden Auflageabschnitt der oberen lamellaren
Einrichtung gebildet wird.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführung
bilden eine oder mehrere der lamellaren Einrichtungen, die aneinander
anliegen, eine Einheit mit einer Vorspanneinrichtung bzw. einer
Begrenzungseinrichtung, die im Wesentlichen dauerhaft die Ausdehnung
dieser lamellaren Einrichtungen begrenzt. Die Vorspanneinrichtung
bzw. die Begrenzungseinrichtung erzeugt eine permanente Druck-Vorspannung,
die in der Ebene der lamellaren Einrichtung wirkt. Geeigneterweise
umfassen diese Begrenzungseinrichtungen Bänder, die um die äußere Randfläche der
lamellaren Einrichtung herumgewickelt sind, wobei die Bänder eine
Breite haben, die im Wesentlichen so groß ist wie die Dicke der jeweiligen
lamellaren Einrichtungen.
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Aufgrund
der Konstruktion mit der Vorspanneinrichtung wird so keine Absorptionseinrichtung
für Kräfte von
außen
an den kurzen Seiten der Presskammer benötigt. Die Pressenkonstruktion
kann daher relativ offen ausgeführt
werden, da die kurzen Seiten der Presskammer zum Einführen und
Entfernen der inneren lamellaren Einrichtungen zugänglich sind.
In der montierten Presse können
Teile der inneren plattenförmigen
Einrichtungen an den Enden der Presse über den eigentlichen Presskörper hinaus vorstehen.
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Die
inneren plattenförmigen
Einrichtungen sind vorteilhafterweise lose an der Bodenplatte und aneinander
angeordnet. Eine Art Steuerelement ist jedoch vorhanden, um korrekte
Positionierung zu gewährleisten.
Aufgrund der Tatsache, dass die innere Struktur lamellare Einrichtungen
umfasst, die lose aufeinander angeordnet sind, ist es möglich, sie einfach
separat oder mehrere auf einmal zu entfernen. Die Presse vom Druckzellentyp
ist vorteilhafterweise in solchen Dimensionen ausgeführt, dass
wenigstens eine lamellare Einrichtung (einschließlich des Membranträgers) angehoben
werden kann, um darunterliegende lamellare Einrichtungen im Inneren
der Presskammer abzudecken, wobei eine oder mehrere der darunterliegenden
lamellaren Einrichtungen aus der Druckkammer entfernt werden können, während die verbleibenden
lamellaren Einrichtungen im Inneren der Presskammer verbleiben.
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Vorteilhafterweise
ist diese unterteilbare Konstruktion so in der Presskammer angeordnet, dass
der Membranträger
in der Richtung der Pressplatte angehoben werden kann. Betätigungseinrichtungen,
wie beispielsweise Hydraulikkolben, sind geeigneterweise so eingerichtet,
dass sie den Membranträger
anheben und möglicherweise
auch lamellare Einrichtungen, die darunter angeordnet sind. In seinem
oberen Abschnitt entspricht der Innendurchmesser des Membranträgers im
Wesentlichen dem Umfang bzw. dem Durchmesser der Pressplatte, und aufgrund
dieser Tatsache kann der Membranträger so ausgeführt werden,
dass er die Pressplatte umschließt, wenn er nach oben angehoben
wird. Praktischerweise ist der Membranträger so hoch, dass er die Pressplatte
auch in einem nicht angehobenen Zustand umschließt, um so eine zufriedenstellende
Abdichtung während
des Pressens zu erreichen.
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Große Vorteile
werden dank der oben beschriebenen Ausführungen mit aufeinander angeordneten
inneren lamellaren Einrichtungen erzielt, insbesondere hinsichtlich
der Herstellung, der Handhabung, der Beförderung und des Transports.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass es möglich ist, die Werkstücke und/oder
die schützende
Matte zwischen zwei lamellaren Einrichtungen anzubringen.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Austauschen
der Membran in einer Presse vom Druckzellentyp geschaffen. Das Verfahren
umfasst die folgenden Schritte:
Freilegen des Membranträgers im
Inneren des Presskammer in jeder Richtung,
Entfernen des Membranträgers mit
der lose darauf liegenden Membran aus der Presskammer, um die Membran
herausheben zu können
und eine zweite Membran so absenken zu können, dass sie lose in dem
Membranträger
liegt,
Einführen
einer Einheit, die die zweite, lose aufliegende Membran und den
Membranträger
oder einen zweiten Membranträger
umfasst, in die Presskammer und
Anordnen der Einheit an ihrer
vorgesehenen Position.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführung
wird der Membranträger
freigelegt, indem der darunter befindliche strukturelle Träger entfernt
wird. Dies kann beispielsweise bewirkt werden, indem zunächst der
Membranträger
so angehoben wird, dass ein Zwischenraum in Bezug auf den strukturellen
Träger
erzeugt wird, so dass die Reibung zwischen ihnen aufgehoben wird
und der strukturelle Träger
leicht aus der Presse entfernt werden kann. Nach dem Freilegen wird
der Membranträger
vorzugsweise auf eine Transportvorrichtung abgesenkt, die aus der
Presse heraus bewegt oder gerollt wird.
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Wenn
der Membranträger
aus der Presse entfernt worden ist, ist die Membran leicht zugänglich,
da sie ohne Anbringungseinrichtung lose darin liegt. Die Membran
wird so entfernt, und eine neue kann in den Membranträger abgesenkt
werden, der anschließend
in die Presse eingeführt
und an die beabsichtigte Position angehoben werden kann.
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Während des
Betriebs einer Pressanlage ist es zeitsparend, außerhalb
der Presse eine zweite komplette Membranvorrichtung mit einem Membranträger und
einer Membran zur Verfügung
zu haben, die bereit ist, im Wesentlichen zur gleichen Zeit eingeführt zu werden,
zu der die gebrauchte Membranvorrichtung entfernt wird.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführung
der Erfindung hat der Membranträger
eine im Wesentlichen ovale Form bzw. die Form einer Laufbahn, d.h. zwei
parallele Seiten, die an den jeweiligen Enden so in konvexe halbkreisförmige Seiten übergehen,
dass eine geschlossene Bahn gebildet wird. Des Weiteren hat die
Membran geeigneterweise im Wesentlichen eine Form, die dem Membranträger entspricht,
so dass sie leicht die Membran aufnehmen kann.
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Wenn
lamellare Einrichtungen in dem strukturellen Träger eingesetzt werden, der
sich unterhalb des Membranträgers
befindet, haben diese vorzugsweise im Wesentlichen den gleichen
Außendurchmesser
wie der Membranträger.
Die lamellaren Einrichtungen werden beispielsweise aus warmgewalzter
Stahlplatte mit einer Dicke von ungefähr 80–150 mm, so beispielsweise
100–120
mm, vorzugsweise durch Fräsen
oder Schneiden ausgebildet. Es ist möglich, die lamellaren Einrichtungen
aus zwei oder meh reren Teilen zusammenzusetzen, die anschließend durch
die Wicklungen des Bandes zu einer integralen Einheit verbunden
werden. Die Dicke des Membranträgers
beträgt
ungefähr
80–150
mm, vorzugsweise ungefähr
100 mm, und der Membranträger
kann auch mehrere Teile umfassen, die mittels der Wicklungen des
Bandes zu einer integralen Einheit verbunden werden.
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Es
hat sich des Weiteren als praktisch erwiesen, den Presskörper aus
kraftabsorbierenden lamellaren Einrichtungen herzustellen, und daher
kann der Hauptteil der Presse auf die gleiche Weise hergestellt werden
und lässt
sich einfach in Teilen transportieren, die an dem Ort zusammengesetzt
werden, an dem die Presse eingesetzt werden soll.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Schnittansicht einer Druckzelle mit einer Membranvorrichtung
gemäß einer
Ausführung
der Erfindung.
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2 ist
eine schematische Detailansicht der Druckzelle in 1.
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3 ist
eine teilweise als Schnitt ausgeführte schematische Seitenansicht
einer Presse vom Druckzellentyp gemäß einer Ausführung der
vorliegenden Erfindung.
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4 ist
eine schematische Schnittansicht der Presse vom Druckzellentyp entlang
der Linie B-B in 3.
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5 ist
eine als Schnitt ausgeführte
schematische Draufsicht auf die Membranvorrichtung entlang der Linie
A-A in 1.
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6a–6c stellen
schematisch ein Verfahren zum Austauschen einer Membran gemäß der vorliegenden
Erfindung dar.
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Ausführliche
Beschreibung der Zeichnungen.
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1 zeigt
einen vertikalen Schnitt durch eine Druckzelle, die eine Pressplatte 10 und
eine Membranvorrichtung gemäß der Erfindung
umfasst. So umfasst die Membranvorrichtung einen äußeren ringförmigen Membranträger 12 aus
Blech, wobei der Membranträger
eine Membran 14 aus einem elastischen Material, vorzugsweise
Gummi, umschließt. Der
Außenumfangsabschnitt 16 der
Membran 14 ist so nach oben und nach hinten gebogen, dass
ein Zwischenraum zwischen diesem Abschnitt 16 und dem Memb ranabschnitt 18 ausgebildet
ist, der sich darunter befindet und der nicht nach oben und nach hinten
gebogen ist. Der Abschnitt 16, der nach oben und nach hinten
gebogen ist, soll zumindest im Betrieb an der Festplatte 10 anschlagen.
Die Membran 14 wird mittels eines ringförmigen Rahmens 20 aus Stahl
gedehnt gehalten, der in einer teilweise eingeführten Position in dem Raum
zwischen dem Abschnitt 16, der nach oben und nach hinten
gebogen ist, und dem Membranabschnitt 18 angeordnet ist, der
sich darunter befindet. Der Rahmen 20, der so von der Membran 14 umschlossen
wird, ist an einer inneren Füllplatte 22,
die u.a. die Stabilität
der Konstruktion gewährleistet,
angebracht und umschließt sie
seinerseits. Die Füllplatte 22 ist
mit einer oder mehreren Öffnungen 24 versehen, über die
Druckmedium der Druckzelle zugeführt
werden kann, so dass sich die Membran 14 ausdehnt. Die
Zufuhr von Druckmedium wird mittels einer Ventilvorrichtung 25 gesteuert,
die über
der Öffnung 24 angeordnet
ist.
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2 zeigt
einen Teil von 1 in einem größeren Maßstab. Die
Figur zeigt, dass der Membranträger 12 in
diesem Querschnitt im Wesentlichen die Form eines Stiefels hat,
d.h., die Innenfläche
der Wand des Membranträgers 12 ist
so abgeschrägt, dass
ein Auflageabschnitt 26 von seinem unteren Abschnitt vorsteht.
Der Membranträger 12 kann
veranschaulichend auch mit einer Schüssel verglichen werden, die
ein großes
Loch im Boden hat. Die Membran 14, insbesondere der Membranabschnitt 18,
der nicht nach oben und nach hinten gebogen ist, soll lose auf dem
Auflageabschnitt 26 aufliegen, wenn die Druckzelle noch
nicht unter Druck steht. Der Übergang
zu dem Auflageabschnitt 26 ist abgerundet, um unbeabsichtigte
Beschädigung
der Membran 14 zu vermeiden, die auftreten kann, wenn die
Ränder scharf
sind. Der Innenrand des Auflageabschnitts 26, der sich
so am nächsten
an der Mitte der Druckzelle befindet, ist ebenfalls abgerundet.
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Der
Membranabschnitt 16, der nach oben und nach hinten gebogen
ist, ist mit einer Wölbung 30 versehen,
die die Funktion einer anfänglichen
Dichtung an der Pressplatte 10 hat. Die Dichtung wird erzeugt,
indem der Membranträger 12 in
der Richtung der Pressplatte 10 nach oben umgebogen wird,
wodurch die Membran 14 und insbesondere die Wölbung 30,
die in dem Membranträger 12 liegt,
so an die Pressplatte 10 gepresst wird, dass eine anfängliche
Dichtung erzeugt wird. Der Innendurchmesser des oberen Abschnitts
des Membranträgers 12 entspricht
im Wesentlichen dem Umfang der Pressplatte 10, wobei der
obere Abschnitt des Membranträgers 12 die
Pressplatte 10 umschließt und angehoben und abgesenkt
werden kann.
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Wenn
die anfängliche
Dichtung erzeugt worden ist, kann der Druckzelle Druckmedium zugeführt werden,
d.h. dem Raum zwischen der Pressplatte 10 und der daran
abdichtenden Membran. So presst, wenn die Druckzelle unter Druck
gesetzt worden ist, die Membran 14 den Membranträger nach
unten an einen strukturellen Träger 32 (der
in 1 nicht dargestellt und mit unterbrochenen Linien
angedeutet ist), der sich unterhalb des Membranträgers 12 befindet,
wobei der obere Teil des strukturellen Trägers einen abgerundeten Rand
hat, um Beschädigung
der Membran bei Ausdehnung zu verhindern. Wenn der Druck in der
Druckzelle erhöht
wird, erfüllt
der Membranträger 12 so
eine durch Druck bewirkte Dichtungsfunktion, da ein Differenzdruck
zwischen dem Volumen an den jeweiligen Seiten der Membran 14 erzeugt
wird. Abdichtung an der Pressplatte 10 wird durch die Ausdehnung
der Membran 14 während
der Druckerzeugung aufrechterhalten. Die Figur zeigt des Weiteren
eine O-Ring-Dichtung 34, die einen dreieckigen Querschnitt
hat und oberhalb der Membran angeordnet ist und der Abdichtung dient.
Die O-Ring-Dichtung besteht vorzugsweise aus Gummi oder Metall,
beispielsweise Bronze. Vorzugsweise ist die O-Ring-Dichtung 34 so
eingerichtet, dass sie von Anfang an an der Membran 14 anliegt,
sie kann jedoch als Alternative dazu an der Pressplatte 10 angebracht
werden, bevor sich die Membran 14 ausdehnt.
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3 ist
eine teilweise als Schnitt ausgeführte Seitenansicht einer Presse
vom Druckzellentyp 40 gemäß einer Ausführung der
vorliegenden Erfindung. Vorzugsweise wird der Membranträger 42 durch
Fräsen
oder Schneiden eines Rohlings, wie beispielsweise aus warmgewalztem
Blech, hergestellt und erhält
so seine Form. Auch andere Teile, die in der Presse enthalten sind,
können
auf diese Weise hergestellt werden, wobei dies rationell ist und
das Herstellungsverfahren erheblich vereinfacht.
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In
der Figur ist ein Mittelabschnitt der Presse vom Druckzellentyp 40 ausgeschnitten,
so dass auf der linken Seite des mittleren Abschnitts eine normale
Seitenansicht der Presse zu sehen ist und auf der rechten Seite
des Mittelabschnitts eine als Schnitt ausgeführte Seitenansicht der Presse.
So ist auf der linken Seite der Figur die äußere Randfläche 44 einer äußeren lamellaren
Einrichtung 46, die in der Presse 40 enthalten
ist, dargestellt.
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3 zeigt
so eine Anzahl äußerer vertikal angeordneter
lamellarer Einrichtungen 46, die einen Presskörper bilden.
Diese äußeren lamellaren
Einrichtungen 46 sind nebeneinander so angeordnet, dass
die Ebene der Platte bzw. die Hauptfläche jeder lamellaren Einrichtung 46 parallel
zu der Plattenebene der anderen lamellaren Einrichtung 46 ist.
Die äußeren lamellaren
Einrichtungen 46 sind gleichmäßig voneinander beabstandet,
und sie haben im Wesentlichen die gleiche Größe und Dicke.
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Durch
kreisförmige Öffnungen
in allen lamellaren Einrichtungen 46, die in dem Presskörper enthalten
sind, verlaufen Verbindungseinrichtungen 46 (von denen
zwei dargestellt sind), beispielsweise eine Stahlstange mit mit
Gewinde versehenen Enden. Die lamellaren Einrichtungen 46 werden
durch die Tatsache in einem Abstand zueinander gehalten, dass um
jede Verbindungseinrichtung herum zwischen den lamellaren Einrichtungen
Abstandshalteeinrichtungen 50 vorhanden sind, die eine
Dicke haben, die so groß ist
wie der gewünschte
Abstand zwischen den lamellaren Einrichtungen. Die Abstandshalteeinrichtungen 50 bestehen
aus relativ starrem Material, und ihr Innendurchmesser ist größer als
der der Verbindungseinrichtungen 48, wobei gleichzeitig ihre
Außenmaße im Wesentlichen
größer sind
als die der Öffnungen,
die in den lamellaren Einrichtungen 46 angeordnet sind.
An den zwei äußeren Enden
der Verbindungseinrichtungen 48 außerhalb der jeweiligen äußersten
lamellaren Einrichtungen 46, die in dem Presskörper enthalten
sind, befinden sich Anschlageinrichtungen 52, von denen
wenigstens eine einen Befestigungs-und-Klemmechanismus aufweist,
der komplementär
zu der Verbindungseinrichtung ist. In dem Fall, in dem die Verbindungseinrichtung 48 eine
Stange umfasst, die an ihren Enden mit Gewinden versehen ist, kann
der Befestigungs-und-Klemmechanismus 52 eine
Scheibe und eine Mutter umfassen, wobei die Scheibe Außenmaße hat,
die im Wesentlichen größer sind
als die Verbindungsöffnungen
der äußersten
lamellaren Einrichtungen 46. Die vier Verbindungseinrichtungen 48 werden
so auf einen vorgegebenen Vorspannzustand angezogen. Dadurch werden
Spiel und Bewegung in der Konstruktion aufgehoben, und gleichzeitig
wird zur strukturellen Stabilität
der Konstruktion hinsichtlich der Biegesteifigkeit, der Verdrehsteifigkeit
und der Beständigkeit
gegenüber
Ausdehnung in allen Abmessungen beigetragen.
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Die äußeren lamellaren
Einrichtungen 46 in 3 sind des
Weiteren mit Mittellöchern
(in 4 dargestellt) versehen, die in allen lamellaren
Einrichtungen 46 identisch sind. Die lamellaren Einrichtungen 46 sind
so positioniert, dass die Mittellöcher eine gemeinsame Mittelachse
haben, entlang der die in Reihe angeordneten Löcher bzw. die inneren Randflächen der
lamellaren Einrichtungen 46 zusammen in Form eines Gitters
einen Raum zur Aufnahme einer Presskammer bilden. Die Richtung der
Hauptachse der Presskammer fällt
mit der Mittelachse der Mittellöcher
zusammen. Eine obere Pressplatte 54 und eine untere Platte 56 verlaufen
durch die Mittellöcher
der äußeren lamellaren
Einrichtungen 46 hindurch. Zwischen der oberen Pressplatte
und der unteren Pressplat te sind der Membranträger 42 und eine innere
lamellare Einrichtung 58 so angeordnet, dass sie aneinander
anliegen, wobei die inneren lamellaren Einrichtungen 58 an
der Bodenplatte 56 angeordnet sind.
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Der
rechte Teil in 3 ist, wie bereits erwähnt, eine
als Schnitt ausgeführte
Seitenansicht der Presse 40 vom Druckzellentyp. Der Schnitt
verläuft durch
die Mitte der Presse 40, d.h. entlang der Hauptachse der
Presskammer. Der rechte Teil in 3 zeigt,
dass die lamellaren Einrichtungen 46, die den Presskörper bilden,
mit einem Band 60 an den jeweiligen äußeren Randflächen 44 umwickelt
sind. Darüber
hinaus zeigt die Figur, dass auch der Membranträger 42 und die innere
horizontale plattenförmige Einrichtung 58,
die an dem Membranträger
anliegt, mit einem Band umwickelt sind. Diese Umwicklung 60 des
Membranträgers 42 und
der inneren lamellaren Einrichtung 58 mit einem Band dient
dazu, im Wesentlichen permanent Ausdehnung derselben zu begrenzen,
d.h. sie muss in der Lage sein, den Kräften zu widerstehen, die in
der Presskammer entstehen. Der Membranträger 42 und die innere
lamellare Einrichtung 58 sind ringförmig, d.h., sie bilden einen inneren
offenen Raum, der in der Presskammer eingeschlossen ist. in dem
Membranträger 42 ist
eine Membran 62 angeordnet. Die Membran 62 weist
eine Dichtung 64 an der Pressplatte 54 auf und
bildet mit ihr eine Druckzelle. Im Betrieb wird der Druckzelle ein Druckmedium
zugeführt,
so dass sich die Membran 62 ausdehnt. Der offene Raum 66 der
inneren lamellaren Einrichtung 58 dient der Aufnahme eines
Werkzeugs. Ein Blech, das an das Werkzeug gepresst werden soll,
wird in geeigneter Weise über
dem Werkzeug angeordnet, wobei sich die Membran 62, wenn
sie unter Druck gesetzt wird, ausdehnt und auf dem Werkzeug geformt
wird, was bedeutet, dass auch das Blech, das sich dazwischen befindet,
auf dem Werkzeug geformt wird. Weiterhin zeigt die Figur, dass eine
Matte 68 unmittelbar unterhalb der Membran 62 angeordnet
ist. Die Matte 68 nimmt am Formen des Blechs teil und schützt gleichzeitig
die Membran 62 vor Verschleiß. An der Innenwand der unteren
inneren lamellaren Einrichtung 58 ist ein Füllelement 70 aus
Gummi angeordnet, um Kräfte
zu verteilen und das Werkzeug zu tragen. Wenn ein Holzstück verdichtet
werden soll, kann dies ohne Werkzeuge ausgeführt werden.
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4 zeigt
die Presse vom Druckzellentyp im Schnitt entlang der Linie B-B in 3.
Die Figur zeigt, dass die äußeren lamellaren
Einrichtungen 46 plattenförmig sind. Die mittigen Durchgangslöcher der
plattenförmigen
Einrichtungen 46 werden durch eine innere Randfläche gebildet.
Das Loch ist im Wesentlichen viereckig, hat jedoch keine eigentlichen Ecken.
Die „Eckenzonen" sind statt dessen
abgerundet und nach innen so in die Wand hinein gebogen, dass eine
größere Lochfläche entsteht.
Die Radien dieser Biegungen nach innen sind relativ groß, um die
Spannungskonzentration auf ein Minimum zu verringern, die an den
Eckbereichen steht.
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Die äußere plattenförmige Einrichtung 46 ist im
Wesentlichen viereckig und hat abgerundete Ecken. Die Form der plattenförmigen Einrichtung 46 ist
an den erwarteten Druck angepasst, der beim Pressen entsteht. So
ist die Materialmenge bzw. der Abstand zwischen der inneren und
der äußeren Randfläche vertikal
größer als
horizontal, da die Hauptrichtung des Pressens vertikal ist.
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Eine
Vielzahl von Wicklungen eines Bandes 60 aus Federstahl
ist um die äußere Randfläche der äußeren lamellaren
Einrichtungen 46, der inneren plattenförmigen Einrichtung 58 und
des Membranträgers 42 herum
gewickelt, die in 4 dargestellt sind, wobei das
Band 60 eine Breite hat, die im Wesentlichen der Dicke
der lamellaren Einrichtungen 46, 58 bzw. des Membranträgers 42 entspricht.
Die Höhe
der Bandschicht 60 beträgt
normalerweise 100 mm. Jede Bandschicht 60 kann aus einem
einzelnen langen Band oder einer Vielzahl miteinander verbundener
Bandteile bestehen. Wenn die lamellaren Einrichtungen 46, 58 und
der Membranträger 42 hergestellt
werden, wird das Band 60 unter Widerstand um diese herumgewickelt,
so dass eine Druck-Vorspannung permanent in den lamellaren Einrichtungen 46, 58 und
dem Membranträger 42 erzeugt
wird.
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4 zeigt
des Weiteren Seitenwände 72, die
jeweils an einer Seite der inneren lamellaren Einrichtung angeordnet
sind und sich in der Richtung der Hauptachse der Presskammer erstrecken.
Die Seitenwände 72 haben
eine Höhe,
die im Wesentlichen dem Abstand zwischen der oberen Pressplatte 54 und
der unteren Platte 56 entspricht. Der Membranträger 42 und
die innere lamellare Einrichtung 58 sind beim Pressen einem
inneren Überdruck
ausgesetzt, und aufgrund dieser Tatsache sind der Membranträger 42 und
die lamellare Einrichtung 58 bestrebt, sich auszudehnen,
wodurch hohe Zugspannung an ihrem Innenumfang erzeugt wird. Aus
diesem Grund ist eine hydraulische Ausgleichseinrichtung bzw. eine Einrichtung 74 zum
Erzeugen horizontaler Kraft an die linke Seitenwand 72 in
der Figur angrenzend angeordnet. Diese Erzeugungseinrichtung 74 beeinflusst
den Membranträger 42 und
die innere lamellare Einrichtung 58 horizontal und bewirkt
Vorverformung und Vorspannung der Verformungszonen derselben. Im
Unterschied zu den integrierten gewickelten Bändern 60 ist diese
Erzeugungseinrichtung 74 separat von dem Membranträger 42 und
der inneren lamellaren Einrichtung 58 ausgebildet und so
eingerichtet, dass sie diese radialen Vorspannungs- bzw. Vorverfor mungs-Kräfte ausübt. Praktischerweise
umfasst die Erzeugungseinrichtung 52 Hydraulikkolben.
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5 ist
eine als Schnitt ausgeführte
schematische Draufsicht auf die Membranvorrichtung entlang der Linie
A-A in 1.
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5 sollte
hauptsächlich
klar die vorteilhafterweise im Wesentlichen ovale Form (d.h. die
Form einer Laufbahn) einer Ausführung
der Membranvorrichtung veranschaulichen und ist daher nicht maßstabsgerecht.
Der Membranträger 12 ist
so in 5 durch den äußeren ringförmigen Teil
dargestellt. Im Inneren dieses Teils befindet sich die eigentliche Membran 14,
die ein rein zusammenhängendes
Abdichtelement ist, das keine Ecken aufweist. Im Inneren der Membran 14 ist
eine Trenneinrichtung zum Dehnen der Membran angeordnet. Die Trenneinrichtung
umfasst einen äußeren ringförmigen Rahmen 20,
der an einer inneren Füllplatte 22 angebracht
ist. Die Füllplatte 22 weist
zwei Löcher 24 auf,
durch die Druckmedium in die Druckzelle einströmen kann, so dass sich die
Membran 14 ausdehnt.
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6a–6c stellt
den Austausch einer gebrauchten Membran gegen eine neue Membran gemäß der Erfindung
dar. In 6a ist die Membranvorrichtung 80 gemäß der Erfindung
in einer freiliegenden Position dargestellt. Diese freiliegende
Position ist erzeugt worden, indem der darunter liegende strukturelle
Träger
aus der Presskammer entfernt worden ist. Um das Entfernen des strukturellen
Trägers
zu erleichtern, wird die Membranvorrichtung 80 in geeigneter
Weise um eine Strecke angehoben, um Reibung zwischen dem Membranträger 82,
um den das Band gewickelt ist, und dem strukturellen Träger aufzuheben.
Die Membranvorrichtung wird mit Hydraulikkolben 84 angehoben,
die an der Oberseite des Membranträgers 82 angeordnet
sind. Diese Hydraulikkolben 84 werden geeigneterweise auch
verwendet, um die anfängliche
Dichtung zu erzeugen, die im Zusammenhang mit 2 beschrieben
ist. Wenn die Membranvorrichtung 80 so freigelegt worden
ist, wird eine Transportplatte 86 unter die Membranvorrichtung 80 in
der Presskammer gerollt. Die Hydraulikkolben 84 senken
die Membranvorrichtung 80 auf die Transportplatte 86 ab.
Da das Gewicht der Membran 88 und der O-Ring-Dichtung 90 ausreichen kann,
um den Membranträger 82 abzusenken,
können
die Hydraulikkolben 84 als Alternative dazu das Absenken
regulieren. 6b zeigt die Membranvorrichtung 80 in
einer abgesenkten Position, die mit den Hydraulikkolben 84 erzeugt
worden ist. Die Membranvorrichtung 88 befindet sich nunmehr
auf der Transportplatte 86 und kann aus der Presskammer herausgerollt
werden.
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6c stellt
dar, dass die Membran 88 mit „Inhalt" und der darüber befindlichen O-Ring-Dichtung leicht aus
dem Membranträger 82 herausgehoben
werden können,
wenn sie aus der Presskammer herausgerollt worden ist. Dies wird
durch die Tatsache ermöglicht,
dass die Membran 88 in einem drucklosen Zustand lose auf
dem Auflageabschnitt des Membranträgers 82 aufliegt.
Der ringförmige
Membranträger 82 ist
nunmehr bereit, eine neue oder andere Membran aufzunehmen. Die neue
Membran wird einfach in den Membranträger 82 abgesenkt,
und anschließend
wird die gesamte Membranvorrichtung in die Presskammer eingeführt und
wird mittels der Hydraulikkolben an die beabsichtigte Position angehoben.
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Wenn
zwei Membranträger
jeweils parallel auf einer Transportplatte eingesetzt werden, kann der
Austausch der Membran bei minimaler Unterbrechung des Betriebs stattfinden.
Wenn der gebrauchte Membranträger
zusammen mit der alten Membran aus der Presskammer entfernt worden
ist, wird ein Membranträger,
der mit einer neuen Membran vervollständigt worden ist, in die Presskammer
hineingerollt.
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Die
Zeichnungen dienen nur dazu, die erfindungsgemäße Idee zu verdeutlichen, und
sind daher sehr schematisch. Obwohl oben einige bevorzugte Ausführungen
beschrieben sind, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Es
ist so möglich,
andere Varianten der inneren Struktur als die dargestellten einzusetzen.
So kann beispielsweise eine Vielzahl innerer lamellarer Einrichtungen,
die aneinander anliegen, verwendet werden, um andere Arbeitstiefen
zu ermöglichen.
Des Weiteren kann die Gestaltung der einzelnen lamellaren Einrichtungen
und des Membranträgers
gemäß den aktuellen
Bedürfnissen
variiert werden. Es versteht sich daher, dass eine Vielzahl von
Abwandlungen und Veränderungen
vorgenommen werden können,
ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, der
in den beigefügten
Ansprüchen
definiert ist.