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Gerät zum Auspressen von Metall, insbesondere Bleikabelpresse Die
Erfindung bezieht sich auf Geräte zum Auspressen von Metall, bei welchen flüssiges
:Metall zunächst in den äußeren Teil eines zylindrischen Aufnehmers (Behälters)
eingefüllt, dann dort abgekühlt und schließlich durch einen Druckstempel in Richtung
auf das innere Ende des Aufnehmers gepreßt wird, wo es in plastischem Zustand durch
einen oder mehrere Preßköpfe oder ziehringartige Auslässe austritt. Bei solchen
Geräten wird der Stempel nach Beendigung des Arbeitshubes relativ zum Aufnehmer
zurückbewegt, worauf eine weitere l#üllung flüssigen Metalls in den Raum zwischen
dem Stempel und dem verbliebenen Teil der vorherigen Füllung im inneren Teil des
Aufnehmer; eingelassen wird. Die Arbeitsweise eines solchen Geräts ist also ungleichförmig
und hat daher, wie allgemein anerkannt wird, viele Nachteile.
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Dadurch, daß mehrere Aufnehmer (jeder mit seinem Druckstempel) so
vorgesehen werden, (laß sie in einen einzigen Raum fördern, der als Auspreßkammer
bezeichnet werden soll und au. welchem (las plastische Metall in den Preßkopf gebracht
wird, sowie dadurch, daß die Arbeitshübe der einzelnen Stempel in den geeigneten
Zeitintervallen
erfolgen, ist es offenbar möglich, durch das Gerät
gleichförmig Metall auspressen zu lassen. Hierzu müssen jedoch Vorkehrungen getroffen
werden, wodurch verhindert wird, daß durch den Arbeitshub des einen Stempels das
Metall zurück in einen Aufnehmer gepreßt wird, aus welchem ein anderer Stempel zur
betreffenden Zeit zurückgezogen ist, damit dieser Aufnehmer wieder mit flüssigem
Metall gefüllt werden kann.
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Es ist vorgeschlagen worden, dieses Metallrückfließen vermittels mechanischer
Ventileinrichtungen zu verhindern, -welche entweder selbsttätig oder durch Handsteuerung
bedient werden sollen. Das Metall im Ausgabeende eines jeden Aufnehmers und in der
Auspreßkammer sowie in den Durchlässen zwischen diesen ist jedoch in einem plastischen
Zustand. Infolgedessen ist es praktisch nicht möglich, die Rückbewegung des Werkstoffs
vermittels einer gewöhnlichen mechanischen Ventileinrichtung zu verhindern.
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Durch die Erfindung wird in wirksamer Weise das Metall in der Auspreßkammer
zurückgehalten und daran gehindert, in den Aufnehmer zurückgepreßt zu werden, wenn
der Druck im Aufnehiner eine Verminderung erfährt, und zwar ohne Verwendung von
mechanischen Ventileinrichtungen, so daß eine brauchbare Mehraufnehmerpresse der
vorerwähnten Gattung hergestellt werden kann. 1-Erfindungsgemäß werden die ventillosen
Einlaufkanäle von der Auspreßkammer nach dem Aufnehmer hin mit kleinem Winkel verjüngt.
In jedem so ausgebildeten Kanal fließt das Metall leicht von jedem Aufnehmer in
die Auspreßkaminer; es wird jedoch wirksam daran gehindert, sich in einem wesentlichen
Ausmaß in entgegengesetzter Richtung zu bewegen.
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Es hat sich herausgestellt, daß hei den gewöhnlichen Arbeitsbedingungen
bezüglich Druck, Temperatur und Größe der Bewegungen des Metalls, dic bei Pressen
der vorerwähnten Art vorliegen, ein Durchlaß mit sich verjüngendem Querschnitt einett
wesentlich größeren Widerstand dem 1Fuß in der einen als in der anderen Richtung
bietet. I)ic verhältnismäßig ungehinderte Flußrichtung ist diejenige, bei welcher
das plastische Metall in den sich verjüngenden Durchlaß am engen 11-Aide eintritt
und ihn am weiten Ende verläßt. Die Ursache für diese unterschiedliche Wirkung scheint
darin zii liegen, daß das I?intrittsende des Durchlasses für das Metall gleichsam
als Preßring wirkt. durch welchen die Abmessungen des :\tetallstroniduerschnitts
festgelegt werden. Tritt das Metall durch das engere Ende ein, so entsteht eine
Art Metallstab, der sich frei durch den sich immer weiter öffnenden Durchlaß bewegen
kann. Bei der umgekehrten Bewegungsrichtung reibt sieh jedoch der durch das weitere
Ende hervorgerufene stabförinige Metallkörper stark an den Wandungen des Durchlasses
und wird hierbei ebenfalls stark zusammengepreßt, wodurch ein sehr erheblicher Fließwiderstand
entsteht.
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Die Erfindung soll nun ausführlicher all Hand der Zeichnung beschrieben
werden, worin die Fig. i und 2 Kurven wiedergeben, die sich auf verschiedene Abmessungen
des Durchlasses beziehen; Fig. 3 ist eine Seitenansicht mit teilweisem Schnitt einer
Presse gemäß der Erfindung; I# ig. q. ist eine Draufsicht auf den Mittelteil der
Anordnung nach Fig. 3, während Fig.5 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt durch
den :Mittelteil der Presse nach Fig. 3 wiedergibt.
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Die verschiedenen Abmessungen, nämlich der Verjüngungsgrad, die Länge
des Durchlasses und die Fläche des Querschnitts, haben einen sehr weitgehenden Einfluß
darauf, ob der gewünschte, selbsttätig eintretende Unterschied bei den verschiedenen
F lußrichtungen eintritt.
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Das geht deutlich aus den Kurven der Fig. i und 2 hervor. In diesen
Figuren ist senkrecht die Verringerung der Auspreßgeschwindigkeit aufgetragen, welche
bei der Umkehr der Auspreßrichtungen eintritt. Die Verringerung ist in Prozenten
der Auspreßgeschwindigkeit ausgedrückt, die dann erreicht wird, wenn sich das Metall
vom engen zum weiten Ende des sich verjüngenden bzw. erweiternden Durchlasses bewegt.
Durch die Kurven sollen die Auswirkungen der Änderungen der Größen kenntlich gemacht
werden, deren Maße auf den horizontalen Koordinaten angegeben sind. ]-')ei den Kurven
ist die Kurvenform von größerer Bedeutung als die einzelnen angegebenen Werte. Diese
ändern sich nämlich mit den verschiedenen Versuchsbedingungen, beispielsweise der
Art und der Oberflächenbehandlung der Flächen des Durchlasses. Die allgemeine Kurvenform
scheint jedoch charakteristisch zu sein und ermöglicht Schlußfolgerungen in solcher
Weise, daß eine ztifriedenstellende Ausbildung des Durchlasses gefunden werden lcaiin,
wobei außerdem der zu erwartende Wirkungsgrad für den jeweilig in Betracht kommenden
Zweck vorauszuschätzen ist. Die Kurven wurden durch Versuche mit Durchlässen ermittelt,
die solche Abmessungen aufwiesen, wie sie für Metallpressen der jetzt gebräuchlichen
Art notwendig sind.
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In hig. i gibt die Abszisse den Verjüngungsgrad des Durchlasses wieder.
Der Durchlaß hat kreisförmigen Querschnitt, und der Verjüngungsgrad wird gemessen
in Tausendstelzoll Durchinesseränderung pro i Zoll Länge des Durchlasses (oder in
Hundertstelmillimeter für jeden Zentinieter in der Längsabmessung). Um sie in Prozenten
auszudrücken, müssen natürlich die Werte der Skala durch io geteilt werden. Wie
aus der Figur hervorgeht, nimmt mit Vergrößerung des Verjüngungsgrades die Verringerung
der Auspreßgesch\\'indigkeit zunächst sehr schnell zu, erreicht ein Maximum und
fällt dann wesentlich weniger steil a11. Eine Verjüngung des Durchmessers in der
Größenordnung von 3 Tausendstelzoll hro Zoll der Längsalnnessung (oder von 3 Hundertstelmilliineter
pro Zentimeter) ergibt ungefähr das Maxiinuni; doch tritt eine wesentliche Verringerung
dieser Wirkung auch bei einer erheblichen Vergrößerung
des
Verjüngungsgrades, beispielsweise bis zu 9 Tausendstelzoll (Hundertstelmillimeter)
Durchmesseränderung pro Zoll (Zentimeter) der Längenabmessung, noch nicht ein.
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In Fig. 2 gibt die Abszisse das Verhältnis der Länge des Durchlasses
zu seinem kleinsten Durchmesser wieder. Wie deutlich zu sehen ist, wirkt sich eine
Zunahme dieses Verhältnisses zunächst sehr stark aus, nimmt aber dann allmählich
bei höheren Kurvenwerten ab. Daraus geht hervor, daß die Länge des Durchlasses stets
wesentlich größer als sein Durchmesser sein muß. Werte dieses Verhältnisses zwischen
3 und 8 liegen innerhalb der für die Praxis brauchbaren Grenzen; doch ist der obere
Teil dieses Bereichs vorzuziehen.
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Als praktisches Ausführungsbeispiel wurde gefunden, daß ein Durchlaß
mit kreisförmigem Querschnitt, einer Länge von 6 Zoll (15,24 cm), einem Einlaßdurchmesser
von 0.750 Zoll (19,o5 mm) und einem Auslaßdurchmesser von 0,768 Zoll
(19,51 mm) brauchbar für die normale Auspreßmenge aus einem Aufnehmer einer Presse
von mittlerer Größe ist, wobei hierbei eine Verringerung der Auspreßgeschwindigkeit
von 99,41/o eintritt. Das bedeutet, daß die Bewegung des Bleis in der umgekehrten
Richtung durch den Durchlaß bei vollem Auspreßdruck nur etwa 0,6% derjenigen in
der Richtung der ungehemmten Flußrichtung beim gleichen Druck ist, wodurch praktisch
eine Rückschlagventilwirkung erzielt wird.
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In den Fig. 3 bis 5 ist eine Zweibehälterpresse (liegende doppelwirkende
Bleipresse) dargestellt, in welcher das Blei abwechselnd durch zwei Stempel in die
gemeinsame Auspreßkammer durch sich verjüngende Durchlässe hindurch, deren Abmessungen
die des oben angegebenen Beispiels sind, eingefüllt wird. Die Durchlässe 3, die
von den Aufnehmern .4 in die Auspreßkammer 5 führen, haben kreisförmigen Querschnitt
und am Punkt 2 den Durchmesser 0,75o Zoll (19,o5 mm), am Punkt i (Fig. 5) den Durchmesser
0,768 Zoll (19,51 mm), während die Entfernung zwischen den Punkten i und
2 6 Zoll (15,2d. cm) beträgt.
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Der Stempel 6 für jeden der beiden Aufnehmer 4 ist am hinteren Ende
am Druckkolben 7 befestigt, der sich im hydraulischen Zylinder 8 bewegt. Dichtungsringe
23 sind in der üblichen Weise vorgesehen, um zu verhindern, daß Flüssigkeit den
Druckzylinder 8 verläßt oder aus einem Kolbenraum in den anderen :des Zylinders
gelangt. Derjenige Teil der Oberfläche des Druckkolbens 7, der sich in den Zylinder
8 hinein- und aus ihm lierausbewegt, sowie die Innenfläche des Zylinders sind mit
Schutzschichten 24 bzw. 25 aus Nichteisenmetall ausgelegt. Die Zylinder und die
beiden Aufnehmer werden von Schellenkörpern 9 bzw. 1o gehalten, deren Lage durch
große Muttern 26 auf zwei Seitenbolzen i i bestimmt wird, die dadurch die einzelnen
Pressenteile zusammenhalten. Die Bolzen i i werden von Stützen 12 getragen, die
daher das ganze Gewicht der Presse aufnehmen.
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Zwischen den beiden Aufnehmern 4 sitzt der Preßkopf 13, in welchem
sich die Durchlässe 3 und die Auspreßkammer 5 mit der inneren Preßbuchse 14 und
dem äußeren Preßring 15 befinden. Die dargestellte Anordnung des Preßkopfes dient
zur Herstellung des Bleimantels 21 des Kabels 22. Während der Ummantelung bewegt
sich das Kabel von unten nach oben durch die Bohrung der inneren Preßbuchse 14 hindurch,
wie aus Fig. 3 hervorgeht.
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Die Arbeitsweise der Presse, durch welche gleichförmig Metall ausgepreßt
wird, ist folgende: Befindet sich der rechte Aufnehmer 4 und der zugeordnete Stempel
6 in der in Fig. 3 dargestellten Lage, so ist der Aufnehmer mit Metall gefüllt.
Es läuft im flüssigen Zustand durch die geneigte Rinne i9, deren Vorderende in den
Einlaß 2o des Aufnehmers gesteckt wird. Nach Beendigung der Füllung wird die Rinne
wieder abgenommen. Das Metall bleibt dann so lange im Aufnehmer, bis es an dem dem
Stempel 6 benachbarten Ende genügend fest geworden ist, so daß nunmehr auf die plastischen
Metallkörper im Aufnehmer vom Stempel ein steter Druck ausgeübt werden kann. Der
Stempel 6 beginnt sich dann nach vorn zu bewegen, da Druckwasser der hinteren Kolbenfläche
des Druckstempels 7 durch den Einlaß 16 zugeführt wird.
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Bei diesem Arbeitszustand hat der Stempel 6 im linken Aufnehmer seinen
inneren Totpunkt erreicht, welcher einer Stempelstellung im Aufnehmer entspricht,
die beim rechten Aufnehmer durch Pfeil 17 kenntlich gemacht ist. Während der Stempel
6 des rechten Aufnehmers 4 sich nach innen zu bewegen beginnt, wird der Stempel
des linken Aufnehmers schnell zurückgezogen, und zwar dadurch, daß Druckwasser dem
Zylinder 8 durch den Einlaß 18 zugeführt wird, so daß der Wasserdruck auf die Ringfläche
des Kolbens 7 einwirkt. Durch diese Rückbewegung des Stempels aus dem linken Aufnehmer
heraus wird der äußere Teil des Aufnehmers geleert, wobei ein plastischer Metallkörper
im inneren Teil des Aufnehmers und im Durchlaß 3 verbleibt. Nach Beendigung der
Rückbewegung des linken Stempels wird, wie bereits beschrieben, über eine Rinne
geschmolzenes Metall in den Aufnehmer eingefüllt, das sich dann zunächst abkühlen
kann, bis es den gewünschten plastischen Zustand in der Nähe des Stempels erreicht
hat, woraufhin der Vorwärtshub beginnen kann. Durch .geeignete Abstimmung kann die
Dauer der Rückbewegung, des Neufüllens und der Vorabkühlung so gewählt werden, daß
sie etwa der Arbeitszeit des rechten Stempels während seines Arbeitshubes gleichkommt,
so daß dieser Stempel zurückbewegt werden kann, wenn der linke Stempel seinen Vorwärtshub
beginnt. Durch eine Reihe von abwechselnden Arbeitshüben können daher die beiden
Stempel Metall aus der Kammer 5 zwischen die Preßringe 14 und 15 nahezu gleichförmig
auspressen.
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WährenddiesesAuspreßvorgangs steht,das!Metäll in der Kammer 5 dauernd
unter Auspreßdruck, wobei die Bewegung des Metalls in die Kammer hinein abwechselnd
durch die rechten und linken Durchlässe 3 (Fig. 5) erfolgt. Während durch den
einen
dieser Durchlässe das Metall in die Kammer gepreßt wird, befindet sich der andere
Durchlaß am Punkt r unter vollem AuspreBdruck, wobei dieser jedoch nicht von der
Aufnehmerseite her aufgenommen wird, da zu dieser Zeit der diesem Aufnehmer zugeordnete
Stempel zwecks Neufüllung zurückgezogen ist. Es hat sich jedoch aus den vorerwähnten
Gründen herausgestellt, daß die Verjüngung des Durchlasses 3 genügt, um eine nennenswerte
Rückbewegung .des Metalls durch den Durchlaß zurück in den Aufnehmer zu verhindern.
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Natürlich können, wenn erwünscht, mehr als zwei Aufnehmer verwendet
werden, und außerdem können die Aufnehmer in verschiedenster Weise relativ zueinander
angeordnet werden. Die Zeichnung gibt nur als Ausführungsbeispiel eine Zweibehälterpresse
wieder.