EP0084627A1 - Vorrichtung zum Verdichten von Giesserei-Formstoff - Google Patents

Vorrichtung zum Verdichten von Giesserei-Formstoff Download PDF

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EP0084627A1
EP0084627A1 EP82110996A EP82110996A EP0084627A1 EP 0084627 A1 EP0084627 A1 EP 0084627A1 EP 82110996 A EP82110996 A EP 82110996A EP 82110996 A EP82110996 A EP 82110996A EP 0084627 A1 EP0084627 A1 EP 0084627A1
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EP
European Patent Office
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opening
pressure
pressure vessel
membrane
valve
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EP82110996A
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English (en)
French (fr)
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EP0084627B1 (de
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Alfons Ing. grad. Köbel
Werner Geiger
Norbert Ing. Grad. Damm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Badische Maschinenfabrik GmbH
BMD Badische Maschinenfabrik Durlach GmbH
Original Assignee
Badische Maschinenfabrik GmbH
BMD Badische Maschinenfabrik Durlach GmbH
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First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=25798338&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP0084627(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Badische Maschinenfabrik GmbH, BMD Badische Maschinenfabrik Durlach GmbH filed Critical Badische Maschinenfabrik GmbH
Publication of EP0084627A1 publication Critical patent/EP0084627A1/de
Application granted granted Critical
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C15/00—Moulding machines characterised by the compacting mechanism; Accessories therefor

Definitions

  • the invention relates to a method for compressing foundry molding material, which is loosely heaped on a model in a closed molding space, by means of compressed gas acting on the molding material surface, which emerges from a pre-pressure chamber at high pressure via a closable opening between the latter and the molding space in the latter is relaxed.
  • a large number of mechanical, pneumatic and combined compression methods are known for the compression of foundry molding material, only the pneumatic methods being of interest in connection with the invention. These can essentially be divided into two categories. In the first category, the The molding material is placed under gas pressure in an antechamber and blown or injected into the molding space together with the air after opening a valve. In any case, this process requires mechanical re-pressing of the molding material in the molding box with significant press forces (e.g. DE-AS 28 44 464). In the other category, the molding material is poured onto the model loosely and then pressurized with compressed air from the back of the mold (e.g. DE-AS 28 44 464, DE-AS 1 961 234).
  • the first variant (DE-AS 28 44 464)
  • compressed air up to 7 bar is blown in once or more times over a period of time between 0.2 and 1s via openings in a hollow end plate of the molding space, the air flowing through the molding sand over Openings in the model plate should flow out.
  • Mechanical repressing is also necessary here, on the one hand to compress the back of the mold, and on the other hand to squeeze out the residual air that is still present in the molding material due to the fluidization effect, the squeezing also being to be supported by a vacuum. This process does not achieve a noticeable reduction in design effort compared to the shooting and blowing processes.
  • a molding machine is described (DE-AS 1 961 234), in which a pressure vessel forming the antechamber is arranged above the closed molding box or a filling frame arranged above it, which can be connected to the molding space via a mechanically moved valve.
  • a pre-pressure of 100 bar is proposed for mold boxes of customary size in order to achieve a satisfactory compression there after relaxation in the mold space.
  • Such a high pressure easily leads to irregularities in the surface of the molding material when the compressed gas impinges on the back of the mold, as well as to a considerable design effort in order to generate such high pressures and to achieve the necessary compressive strength in the molding space.
  • the state of the art therefore still provides that / via distributor plates is brought into effect evenly over the back of the mold and, moreover, the pressurized gas is to flow out through a large number of openings in the model plate. These openings in turn represent a constant source of interference when they are added by the molding material.
  • the object of the invention is to propose a compression method which, on the one hand, does not require mechanical re-pressing, and on the other hand enables a uniform and sufficiently high compression with a regular molding material surface.
  • This object is achieved in that the pressurized gas is released into the mold space up to a pressure of maximum 8 bar with a gas mass throughput of more than 50 kg / s and with a temporal pressure increase in the mold space of more than 300 bar / s. Since the pressure increase in the molding space from 1 bar to the maximum pressure initially increases slowly and then very steeply and depends on the pneumatic conditions, the above-mentioned size of more than 300 bar / s results in a measurement from 1.5 bar in the molding space.
  • the occurrence of irregularities on the surface of the molding material is avoided according to the invention in that the pressure rise in the molding space does not exceed the limit of 8 bar. It is of decisive importance for the compression effect that the temporal pressure increase in the mold space is more than 300 bar / s, while the gradient for the pressure drop in the pre-pressure space is irrelevant. Practical tests have shown that the combination of these procedural Measures a perfect compression of the molding material can be achieved both over the cross section of the molding space and over the depth of the molding space with a uniform molding surface. Outflow openings for the compressed gas in the modett plate are not necessary or only necessary in deep model contours. The effect of the method according to the invention is therefore not or only to a small extent in fluidization, but appears to be due to a type of piston action of the compressed gas and to dynamic pressure effects within the molding material.
  • the method according to the invention opens up the possibility that the pressure in the upstream pressure chamber is a maximum of 20 bar. This pressure can still be reacted with relatively little effort in terms of mechanical engineering, while the pressure of up to 100 bar provided in the prior art requires an effort which makes this known process economically completely uninteresting.
  • the invention is based on a known device (DE-AS 1 961 234), which consists of a pressure vessel forming the pre-pressure chamber, a mold box with filling frame arranged underneath it, forming the mold space, and a model plate with the model and a bottom representing the bottom thereof there is valve arranged between the pressure vessel and the molding box.
  • the valve of the known device is a poppet valve which has a combined pneumatic-mechanical auxiliary drive and closes an opening of a relatively small cross-section between the pressure vessel and the molding box.
  • the valve opening there is a distributor cone and above it a perforated floor that extends over the entire mold area or, in another variant, an adjustable slot floor (DE-OS 2 151 949).
  • a perforated floor that extends over the entire mold area or, in another variant, an adjustable slot floor (DE-OS 2 151 949).
  • the pressure gradient of more than 300 bar / s in the molding space required according to the invention cannot be achieved.
  • the pressure increase is achieved in that the opening cross section of the valve is between 50 and 150% of the horizontal cross section of the molding box.
  • the valve advantageously has a closure member that releases the opening cross section in a few milliseconds, for example in about 10 ms.
  • the pressure vessel has an opening approximately corresponding to the outline of the molding box, against the edge of which the molding box can be pressed in a sealing manner with the filling frame and with which the closure member cooperates.
  • the valve has an elastically deformable closure member, which releases the required opening cross section primarily under the effect of the pressure in the pressure vessel.
  • elastically deformable closure members have the advantage of a low mass and can therefore be accelerated quickly.
  • the holding force for such an elastic closure member can be applied in various ways, for example by inherent stability, by control air or the like.
  • the elastic closure member can be a membrane which, in the closed position, lies sealingly against the edge of the opening in the pressure vessel. The entire free cross section of the opening is accordingly closed by the membrane.
  • a tried and tested embodiment is characterized in that the membrane is clamped on the edge above the opening and inside the pressure vessel to form an annular flow cross-section for the compressed gas and in the closed position under the effect of control air acting on its inside while shutting off the flow cross-section and plant on Opening edge of the pressure vessel is bulged like a balloon.
  • the flow cross-section between the edge-side clamping of the membrane and the opening of the pressure vessel should be equal to or larger than the free cross-section of the opening, so that a rapid overflow of the compressed gas is possible.
  • the control air is only used for balloon-like inflation of the membrane and is blown off for the purpose of releasing the flow cross-section, for example by opening only one blow-off valve in the control air circuit.
  • the pressure of the compressed gas acting on the membrane in the area of the flow cross section forces the membrane out of the area of the flow cross section in the shortest possible time.
  • the space on the inside of the membrane is expediently connected to a control air line, which is connected by means of a hose pinch valve is closable.
  • This pinch valve can have a cross-sectional area that allows the control air to be blown off quickly and easily.
  • the closure member consists of a plurality of elastic membranes arranged parallel to one another and parallel to the axis of the opening, of which two each delimit a part of the opening cross section and can be brought into the shooting days in which they abut one another by means of compressed air.
  • This closure element works similarly to several pinch valves arranged side by side,
  • the membrane is designed as a tear membrane and clamped between the molding box and the pressure vessel. It is designed in such a way that it is either opened arbitrarily or involuntarily when the pressure in the pressure vessel rises when the desired pre-pressure is reached.
  • the tear membrane is weakened for the purpose of opening the opening in defined areas which are arranged such that when the membrane is torn open under the action of the compressed gas, the membrane is retained as a coherent part. In particular, this prevents parts of the membrane from being thrown onto the surface of the molding material when tearing open, thereby either disrupting the compression process at this point or disrupting further processes to which the mold is subjected after compression.
  • the tear membrane in the area of the opening of the pressure vessel is supported by a grid with a large grid dimension. It will be released before the opening in the area of each grid opening weakened or separated on only three sides.
  • the grating on the one hand prevents the membrane from bulging too much in the mold space and the resultant excessive stress, and on the other hand the grille gives the possibility of weakening or separating the tear membrane only at defined points, so that the membrane also tears open is present in a coherent part and can be removed from the area of the opening without residue after the work cycle.
  • a cutting device is arranged above the tear membrane, the cutting tools of which are arranged in the grid of the grid such that, for example, only three sides of each grid opening are assigned a cutting tool.
  • the cutting tools can be arranged on a lattice frame movably guided in the pressure vessel, which does not or not appreciably impedes the flow of the compressed gas.
  • the cutting device, the cutting tools of which act as a base against the individual lattice bars, has the advantage that a defined sectional view is obtained, that is, the membrane is always torn open at the same points by the action of the compressed gas.
  • the bars forming the grid have heating conductors on their upper side, these being arranged, for example, on three sides of each grid opening and being switchable to release the opening of the pressure vessel.
  • a crosswise arrangement of the cutting tools or the heating conductor can also be provided, as long as only the torn open membrane is retained as a coherent part.
  • the material of the membrane is caused to melt or flow by the action of heat, so that there is no complete cut, but only a weakening of the membrane on the corresponding lattice bars.
  • the membrane is then torn open by the compressed gas at these weakening points and the full cross section is released.
  • heating conductors are embedded in the tear membrane, which can be switched on to release the opening of the pressure vessel. These heating conductors are also arranged so that the membrane is retained in coherent parts.
  • the tear membrane is part of an elastic endless web which can be pulled off a supply spool on one side of the molding box in the working cycle of the device by means of a reel arranged on the other side of the molding box. After each work cycle and opening of the valve, a new section of the continuous web is drawn over the molding space and then clamped between the mold box and the filling frame by moving to the mold box or filling frame.
  • the closure member is a hose arranged coaxially with the opening, the cross section of which is adapted or adaptable to the cross section of the opening of the pressure container, which is clamped at one end thereof at a distance above the opening of the pressure container and which projects into this opening with its other end and can be pressed against the opening edge by means of a closing mechanism acting on its peripheral edge.
  • the hose is accordingly spanned as a cylindrical structure within the pressure vessel and closes the opening of the pressure vessel at its periphery.
  • the closing mechanism which can act on the hose from the inside or outside, the hose collapses inwards and releases the flow cross-section previously closed by it to the opening of the pressure container.
  • plastics or rubber provided with reinforcing inserts are considered as materials, which are nevertheless sufficiently flexible. The flexibility is supported by the extensive training.
  • a sealing seat which widens towards the molding box is arranged at the opening edge and the closing mechanism has a clamping ring which can be raised against it and clamps the end of the hose between itself and the sealing seat.
  • This clamping ring leaves a sufficiently free passage cross section for the compressed gas and only needs to be lowered in the millimeter range in order to give the hose the opportunity to collapse.
  • a stroke drive arranged in the pressure container can be provided as the drive for the clamping ring.
  • a scraper ring is arranged above and inside the hose, which can be lowered into the area of the sealing seat after each opening of the opening.
  • the clamping ring is lifted back into its position which grips the end of the hose and presses against the sealing seat.
  • the closure member is a bellows which is fastened at one end in the pressure vessel, locked at its other end above the opening edge and closed at this end.
  • the bellows acts as a piston due to its frontal closure. By arranging its one end above the opening edge, the compressed gas can come into effect on the bellows at this end, so that after releasing the locking of the bellows by means of the compressed gas is suddenly raised or compressed, the compressed gas acting on the entire piston surface.
  • Such bellows can be made from thin-walled sheet metal or from flexible materials and are extremely durable. They are therefore particularly suitable for the purpose according to the invention.
  • the opening movement is preferably supported in that the bellows is under tension in the closed position so that it contracts at the moment of unlocking and the compressed gas can quickly come into effect as a further accelerating force.
  • the bellows can have a flange at its end facing the opening, on which a locking device engages on the outside, the bellows being closed at this end by a membrane.
  • a membrane has the advantage of a relatively low mass, which is favorable in terms of high acceleration.
  • a lifting drive can be provided which, after the locking device engages, returns to its starting position, thus not influencing the opening movement of the valve.
  • the bellows is connected to the inside of the atmosphere. This enables a resistance-free compression of the bellows during the opening process.
  • support tubes can be provided within the bellows, one of which is connected to the end facing the opening, that is to say is taken along with the movement of the bellows.
  • a hose can also be provided, which is arranged, fastened, pretensioned, locked and accelerated in the same way.
  • Devices of this type have a central molding material filling shaft which can be locked by means of a slide or the like with respect to the molding box or filling frame located underneath.
  • the valve has an annular opening surrounding the filling shaft, which creates the connection between the pressure vessel and a space arranged between the slide and the filling frame, on the inner wall of which a corresponding annular sealing seat is arranged and on the outer wall of which is arranged a ring bellows or ring hose that can be pressed against the sealing seat.
  • the pressure gas is not released directly from the pressure vessel through the opening onto the free molding material surface, but via the ring opening into the space above the molding space.
  • the requirement that the free cross-section of the ring opening 50 to 150% of the free corresponds to the horizontal cross-sectional area of the molding space.
  • the advantage of this device is that the molding material can be filled in centrally. The valve closure and its acceleration can also easily take place within the required limit data, since, due to the large diameter of the ring opening, a relatively small stroke of the closure member is sufficient.
  • the closure member is either designed as a bellows, which is acted upon on the outside with control compressed air and bulges inwards until it rests on the sealing seat, or as a hose, which then inflates with one half into the ring opening.
  • a blow-off valve in the control air circuit is opened, so that the annular bellows or the hose are pushed back under the action of the compressed gas and release the ring opening.
  • the pressure vessel expediently surrounds the filling shaft in an annular manner and opens out into the annular opening of the valve via an annular opening.
  • a mold box 2 sits on a model plate 1 with the model (not shown) and a filling frame 3 on this. These parts form the mold space. Above the molding space there is a pressure vessel 4 for receiving of compressed gas up to 20 bar, which is fed via a nozzle 5 from a pressure accumulator or - at low admission pressure - from the compressed air network.
  • the pressure vessel has an opening which is arranged centrally in the exemplary embodiment according to FIG. 1 and whose inside width corresponds approximately to the free horizontal cross section of the filling frame 3. Attached to the pressure vessel 4 is an extension 38 which extends the opening 6 downwards and against which the unit consisting of the model plate 1, molding box 2 and feeding frame 3 can be pressed from below.
  • the opening edge 7 of the opening 6 forms a sealing seat for a valve denoted overall by 8, which has an elastic closure member 9.
  • the elastic closure member 9 is designed as a membrane 10, which is inflatable like a balion and, when inflated, lies tightly against the opening edge 7 in the pressure vessel 4.
  • a plurality of support strips 11 are arranged within the extension 38, against which the membrane 10 bears in the inflated state.
  • the membrane 10 is clamped with its edge 12 at a distance above the bottom of the pressure vessel 4.
  • a ring 13 supported on the ground and a plate 14 are used, which are clamped together by means of screws while clamping the edge 12 of the membrane 10.
  • the plate 14 is held by a centrally arranged tube 15, which in turn is fastened in the lid 16 of the pressure vessel 4.
  • This tube establishes the connection between the inside of the membrane 10 and a compressed gas source, not shown, which supplies the control air for closing the valve 8.
  • a pinch valve 17 is arranged, which are closed or vented via a three-way valve 18 can.
  • a fitting with soft transitions is arranged, against which the membrane 10 can bear.
  • the membrane 10 bulges outward and lies sealingly against the opening edge 7.
  • the pressure vessel 4 is filled with compressed gas up to 20 bar.
  • the molding unit consisting of molding box and filling frame is pressed against the lower edge of the attachment 38 on the pressure vessel 4.
  • the hose pinch valve 17 is closed at the latest during the filling process of the pressure container 4.
  • the hose pinch valve 17 opens automatically under the effect of the pressure prevailing in the tube 15, so that the compressed gas in the pressure vessel 4 suddenly pushes back the membrane 10 via the annular flow cross-section 19 between the ring 13 and the bottom of the pressure vessel , so that it bears against the contour of the fitting at the lower end of the tube 15.
  • the compressed gas can then relax through the opening 6 into the molding space and have a compressing effect on the molding material surface.
  • the compression effect is based on a combined piston-like pressurization and a fluidization process with dynamic pressure development.
  • the opening times of the membrane 10 are in the millisecond range, provided only the cross section of the tube 15 and the pinch valve 17 is large enough to suddenly blow off the locking air. Likewise, the outflow cross section for the control air of the pinch valve must be correspondingly large. With this construction, a pressure gradient of greater than 300 bar / s can be achieved within the molding space.
  • FIG. 2 shows an embodiment in which above the molding space consisting of molding box 2 and filling frame 3, a filling shaft 20 with a filling funnel 21 for the molding material is located in its axis
  • the filling shaft 20 can be closed relative to the molding space by means of a slide 52 or the like.
  • a housing extension 38 Arranged between the slide 52 and the filling frame 3 is a housing extension 38 which is enlarged in the axial direction.
  • the pressure vessel 4 is ring-shaped in this exemplary embodiment and surrounds the central shaft 20 which passes through it.
  • the pressure vessel 4 has an annular opening 22 which is concentric with the filling shaft 20 and which creates the connection to an annular opening 23 in the region of the boar 52.
  • This ring opening 23 surrounds the filling shaft 20 or the extension 3B only on part of its circumference, which, however, should be as large as possible. For example, the ring opening 23 is only missing on the side on which the slide 52 is extended.
  • the ring opening 23 opens into the extension 38 via a conical section 24.
  • valve 8 has an annular bellows 25 which delimits a control air channel 26 to the ring opening 23.
  • a sealing seat 27 which surrounds the filling shaft 20 and which cooperates with the closure member in the form of the annular bellows 25.
  • FIG. 3 shows another embodiment in which the section of a pressure-resistant hose 28 is clamped in the axial direction within the container 4.
  • One end is clamped between a ring 29 and the flange 30 of a support tube 31, while its lower end hangs into the opening 6 of the pressure vessel 4.
  • an annular sealing seat 32 is attached, which widens conically downwards.
  • a clamping ring 33 is arranged inside the hose 28 and can be raised and lowered by means of a lifting drive 34. In the lowered position, the hose 28 can hang into the opening 6. When the clamping ring 33 is raised, the hose is then clamped between it and the sealing seat 32.
  • the clamping ring 33 is slightly lowered.
  • the pressure gas contained in the pressure vessel 4 then compresses the hose 28 inwards and the pressure gas can suddenly escape into the mold space 2, 3 via the clamping ring 33.
  • a scraper ring 53 is provided, which is arranged concentrically within the hose 28 and is lowered after relaxation, so that the hose 28 is pushed outwards again and with its lower end in the opening 6 protrudes. Then the clamping ring 33 is raised again so that the hose 28 can be clamped again.
  • FIGS. 4 and 5 show an exemplary embodiment in which the closure member 9 is formed from a tear tube 35, ie is destroyed during the opening process.
  • This tear membrane 35 is part of an endless belt 36, which is wound on one side of the molding space formed from the filling frame 3 and the molding box 2 on a supply reel 37 and is pulled off by a reel 39 by one membrane length in each working cycle.
  • the endless web 36 moves between an attachment 40 on the filling frame 3 and a sealing ring 41 in the area of the opening 6 of the pressure vessel 4. The gap is sealed against the endless web when the molding box 2 is raised by pressing the attachment 40.
  • a grating 42 is arranged within the attachment 40, the grating bars 43 of the membrane resting on the top side. As can be seen from Figure 5, the grid 42 has a wide grid dimension.
  • a cutting device 44 is arranged inside the pressure vessel 4, which consists of a grid frame 45 which serves as a carrier for a plurality of cutting tools 46.
  • the cutting tools 46 are arranged in such a grid that they weaken or split the tear membrane 35 on three sides of a grid opening. These dividing lines are designated by 47 in FIG. 5 and drawn out a little more strongly.
  • such a cutting tool is missing on each side 48 of each grid opening, so that the parts of the membrane corresponding to the grid grid remain there as continuous tabs on the endless web 36.
  • FIG. 5 there is no separation of the membrane in the area of the lattice bars 43, so that the webs of material remaining there had the resulting flaps in connection with the endless web 36.
  • the lattice girder 45 of the cutting device 44 is guided on rods 49 within the bridge container 4 and can be raised and lowered by means of a pusher drive 50, so that the cutting knives can be lowered onto the tear membrane 9 from the rest position shown in FIG.
  • the cutting tools can also be provided to embed heating conductors on the upper side 51 of the bars 43 in accordance with the grid of the cutting tools 46. Since the tear membrane 35 lies tightly under the action of the compressed gas on the upper side of the bars 43, heat is transferred rapidly, so that the elastic membrane at the locations of the heating conductors is quickly weakened by melting, evaporation or burning of the material and tears open according to the sectional view of Figure 5.
  • the heating conductors can in particular be designed as PTC elements, the limit temperature of which is only slightly above the melting temperature of the tear membrane, so that a thermally self-regulating device of robust construction is provided. In both embodiments, deviating from the described arrangement of the cutting tools or the heating conductor, a crosswise arrangement can also be provided, only sufficiently wide material webs having to be retained in all directions between the individual arrangements.
  • the heating conductors can also be embedded within the endless web 36, it being possible for the current to be supplied via the supply reel 37 or the winding reel 39.
  • FIG. 6 shows two further embodiments which have a structure similar to that according to FIG. 3.
  • a bellows 55 is arranged within the pressure vessel 4, which is attached at one end 56 to the cover 16 of the pressure vessel 4 by a ring 57.
  • the bellows 55 has a flange 58. It is also closed at this end by a membrane 59 or the like.
  • the interior space 60 of the fold bar 55 is in free communication with the atmosphere via an opening 61 in the cover 16 of the pressure vessel 4.
  • a sealing ring 62 is inserted, which is firmly connected to one of the two parts.
  • a support tube 63 is also attached.
  • a support tube 64 fastened to the cover 16 of the pressure container 4.
  • the flange 58 of the bellows 55 is approximately at the level 65, from which it can be moved into the closed position shown by means of a lifting drive 66, and at the same time is placed under prestress. In this position, a flange 58 engages Locking device, of which only two bolts 67 are shown. Before the start of a work cycle, the latches 67 are released so that the bellows lifts under the effect of the pretension and is then accelerated into the position indicated by 65 under the action of the compressed gas on the membrane 59, as a result of which the entire cross section of the opening 6 is suddenly released.
  • the bellows 55 is replaced by a hose 68 which is at least partially attached to a support tube 69 and which is pushed together after the latch 67 is opened under the action of the elastic prestress and the gas pressure. Otherwise, the other structure is the same as in the bellows shown in the left half. Only the lower support tube 63 is missing.
  • FIG. 7 shows an exemplary embodiment in which the desired rapid release of the entire cross section of the opening 6 takes place with the aid of an electrical surge discharge.
  • the high forces and accelerations that can be achieved in this way are used, for example, when shaping metals (transploder technology) to produce high air velocities (plasma wind tunnel) and the like. Like. Used. Since this technique is known, only those details which relate directly to the invention are dealt with here.
  • the circuit essentially has a capacitance, an inductance and an interrupter switch. The capacitor is charged when the switch is open. Closing the switch creates an induction flow.
  • the inductance is arranged as a primary coil 70 around the opening 6 of the pressure vessel 4.
  • On the primary coil 70 is - optionally with the interposition of a sealing ring - a valve plate 71 acting as a secondary coil made of electrically conductive but non-magnetic material, which at the lower end of an elastic holder, for. B. a rolling membrane 72 is attached. This in turn is attached to an open support tube 73.
  • the sealing force of the valve is generated by the pressure in the pressure vessel 4 and acting on the rear of the valve actuator 71.
  • the actual closure member for the opening cross section to be released is formed by the tubular structures 28, 68 and 71, respectively, which are formed by means of a further component (33 in FIGS. 3, 58, 67 in FIG. 6 and 71 in Fig. 7) held in the closed position and either only under the effect of the compressed gas (Fig. 3) or with its supportive effect (Fig. 6 and 7) with an initially effective auxiliary drive (55 in Fig. 6 or internal stress of 68 in Fig. 6, 70, 71 in Fig. 7).
  • Figures 3, 6, 7 only show exemplary embodiments of this principle.
  • FIG. 8 shows a variant of the embodiment shown in Fig. 1. Therefore, only the differences are dealt with here.
  • the control air line consists of a simple compressed air hose 74 which is passed through the pressure vessel 4 and opens out via a connection piece in the space behind the membrane 3.
  • a ventilation nozzle 75 is also connected to this space and is closed with a valve of any type - here a valve flap 76.
  • the ventilation nozzle 75 opens behind the valve flap with an opening 77 in the pressure vessel.
  • the space behind the membrane is filled with compressed gas at a higher pressure than the pressure vessel 4 via the compressed air hose 74 and the membrane 9 is thus kept closed.
  • By opening the valve flap pressure equalization occurs between the pressure vessel 4 and the space behind the membrane 9, which at the same time lifts off from the sealing seat 7.
  • the closure member 9 consists of a plurality of membranes 80 arranged side by side, which in the opening position shown in broken lines run approximately parallel to the axis of the opening 6.
  • Two membranes 81, 82 are stretched between lower strips 83, which pass through the opening 6 of the pressure vessel 4, and upper strips 84, which are arranged in alignment over the lower strips 83, by connecting them to the strips 83 at their longitudinal edges by means of clamping strips 85 or 84 are attached.
  • a sufficiently large opening cross section remains between the strips 83 and 84, respectively.
  • chambers 86 are formed, which are connected to one another and connected to a control compressed air line 87.
  • the chambers 86 are connected to a flap valve 88, via which the control compressed air in the compressed air container 4 can be relieved.
  • the mode of operation is essentially the same as in the embodiment according to FIG. 8, but the closed position is produced by abutment of diaphragms 81, 82 which lie opposite one another.
  • the closure member 9 is formed by two flaps 91 which are inclined towards one another above the opening 6 and in the direction thereof.
  • the flaps 91 are articulated on their mutually facing upper edges in bearings 92, while on their lower edges they are held in the closed position by means of a beam 93 of a holder 94. Sealing takes place on a circumferential sealing seat 95.
  • a plunger 97 which is guided in a housing 96 of the holder 94 and is actuated by a cam disk 98, the flaps are released and suddenly in the pressure container 4 under the action of the compressed gas in the opening position shown in dashed lines nends. There their kinetic energy is destroyed by attenuators 99.
  • the closing movement can be carried out by conventional means, such as springs, pneumatic cylinders or the like, while the locking in the shooting range is done by springs 100.
  • the flaps 91 consist, for example, of a frame made of high-strength light metal alloy, which is covered with a plastic sheet, for example made of polyethylene (PE).
  • the opening 6 of the pressure vessel 4 is penetrated by the strips 101 of a fixed grate 102.
  • a sliding grate 103 is arranged above the grate 102, the strips 104 of which on the side facing the grate 102 are sealed with a sealing material 105, e.g. Low pressure PE, are provided.
  • the strips 101 of the fixed grate 102 are additionally supported by ribs 106 against the static load.
  • the sliding grate 103 is under a spring force 107 and is locked in the closed position shown in FIG. 11 by a locking lever 108.
  • the lock By pivoting the lever up, the lock is released and the stored spring force is suddenly released, so that the sliding grate is accelerated into its open position in which the strips 101 and 104 of the two gratings 102, 103 lie one above the other. In this position, the sliding grate 104 is braked by damping elements, not shown.
  • the sliding grate can be reset in a conventional manner until the locking lever 108 can be moved back into the locked position.

Abstract

Bei einem Verfahren zum Verdichten von Gießerei-Formstoff, der in einem geschlossenen Formraum über einem Modell lose aufgeschüttet ist, wirkt auf die Formstoff-Oberfläche Druckgas mit einem Druck von maximal 8 bar, das aus einem Vordruckraum höheren Drucks über eine verschließbare Öffnung zwischen diesem und dem Formraum bei einem Gasmassendurchsatz von mehr als 50 kg/s und einem zeitlichen Druckanstieg von mehr als 300 bar/s in den Formraum entspannt wird, wobei der Druck im Vordruckraum maximal 20 bar beträgt. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einem Druckbehälter (4), einem darunter angeordneten Formkasten (2) mit Füllrahmen (3) und Modellplatte (1) mit Modell und einem zwischen dem Druckbehälter und dem Formraum angeordneten Venil (8), dessen Öffnungsquerschnitt 50 bis 150% des horizontalen Formkastenquerschnittes beträgt und von einem Verschlußorgan (9) in einigen Millisekunden freigegeben wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verdichten von Gießerei-Formstoff, der in einem geschlossenen Formraum über einem Modell lose aufgeschüttet ist, mittels auf die Formstoff-Oberflfäche wirkendem Druckgas, das aus einem Vordruckraum hohen Drucks über eine verschließbare Öffnung zwischen diesem und dem Formraum in letzteren entspannt wird.
  • Für die Verdichtung von Gießerei-Formstoff sind eine Vielzahl von Verdichtungsverfahren mechanischer, pneumatischer und kombinierter Art bekannt, wobei in Zusammenhang mit der Erfindung nur die pneumatischen Verfahren interessieren. Diese lassen sich im wesentlichen in zwei Kategorien unterscheiden. Bei der ersten Kategorie wird der Formstoff in einem Vorraum unter Gasdruck gesetzt und nach Öffnen eines Ventile zusammen mit der Luft in den Formraum eingeblasen oder eingeschossen. Dieses Verfahren erfordert in jedem Fall ein mechanisches Nachpressen des Formstoffs im Formkasten mit nennenswerten Presskräften (z. B. DE-AS 28 44 464). Bei der anderen Kategorie wird der Formstoff lose auf das Modell aufgeschüttet und anschl ießend vom Formrücken her mit Druckluft beaufschlagt (z. B. DE-AS 28 44 464, DE-AS 1 961 234).
  • Dabei sind im wesentlichen zwei Varianten bekannt. Bei der ersten Variante (DE-AS 28 44 464) wird über Öffnungen in einer hohlen Abschlußplatte des Formraums betriebsintern vorhandene Preßluft bis zu 7 bar über eine Zeitdauer zwischen 0,2 und 1s einmal oder mehrmals eingeblasen, wobei die durch den Formsand strömende Luft über Öffnungen in der Modellptatte abströmen soll. Auch hier ist ein mechanisches Nachpressen notwendig, um einerseits den Formrücken zu verdichten, andererseits die aufgrund des Fluidisierungseffektes in dem Formstoff noch vorhandene Restluft abzupressen, wobei das Abpressen zusätzlich durch Unterdruck unterstützt werden soll. Eine nennenswerte Minderung an konstruktivem Aufwand gegenüber den Schieß- und Blasverfahren wird mit diesem Verfahren nicht erreicht.
  • Bei der anderen Verfahrensvariante (DE-AS 1 961 234) wird im Hochdruckbereieh gearbeitet, was hier heißen soll, daß der Druck im Vorraum nennenswert über dem Betriebsdruck eines üblichen innerbetrieblichen Druckluftnetzes von bis zu 7 bar, liegt. Im bekannten Fall wird ein Vordruck zwischen 20 und 100 bar vorgeschlagen. Dieser Druck soll dann in den Formraum innerhalb maximal 0,15 s entspannt werden. Dabei soll auf das sonst übliche Nachpressen verzichtet werden können. Als weitere Voraussetzung für die Wirksamkeit dieses Verfahrens wird ein bestimmtes Verhältnis von Gasdurchsatz einerseits und Formstoffmasse andererseits gefordert, wobei dieses Verhältnis zwischen 5 : 1 und 40 : 1 betragen soll, womit zugleich eine Abhängigkeit zwischen Gasdurchsatz und Formkastengröße gegeben ist. Zur Durchführung des Verfahrens ist eine Formmaschine beschrieben (DE-AS 1 961 234), bei der oberhalb des geschlossenen Formkastens bzw. einem darüber angeordneten Fül Irahmen ein den Vorraum bildender Druckbehälter angeordnet ist, der über ein mechanisch bewegtes Ventil mit dem Formraum verbindbar ist. Bei vertretbarer Baugröße wird für Formkästen üblicher Größe ein Vordruck von 100 bar vorgeschlagen, um nach der Entspannung in den Formraum dort eine befriedigende Verdichtung zu erreichen. Ein derart hoher Druck führt beim Aufprallen des Druckgases auf den Formrücken leicht zu Unregelmäßigkeiten in der Formstoff-Oberfläche, wie auch zu einem erheblichen konstruktiven Aufwand, um solche hohen Drücke zu erzeugen und die notwendige Druckfestigkeit im Formraum zu erreichen. Wohl in Erkenntnis dieser Umdas Druckgas stände sieht der Stand der Technik deshalb weiterhin vor, daß/über Verteilerplatten gleichmäßig über den Formrücken zur Wirkung gebracht wird und im übrigen das Druckgas über eine Vielzahl von Öffnungen in der Modellplatte abströmen soll. Diese Öffnungen wiederum stellen eine stete Störungsquelle dar, wenn sie vom Formstoff zugesetzt werden.
  • Aufbauend auf diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verdichtungsverfahren vorzuschlagen, das einerseits ohne mechanisches Nachpressen auskommt, andererseits eine gleichmäßige und ausreichend hohe Verdichtung bei regelmäßiger Formstoff-Oberftäche ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Druckgas in den Formraum bis zu einem Druck von maximal 8 bar bei einem Gasmassendurchsatz von mehr als 50 kg/s und bei einem zeitlichen Druckanstieg im Formraum von mehr als 300 bar/s entspannt wird. Da der Druckanstieg im Formraum von 1 bar auf den Maximatdruck zunächst langsam und dann sehr steil ansteigt und im übrigen von den pneumatischen Verhältnissen abhängt, ergibt sich die vorgenannte Größe von mehr als 300 bar/s bei einer Messung ab 1,5 bar im Formraum.
  • Bei dem bekannten Verfahren (DE-AS 1 961 234) ist zwar als Grenzfal ein Verfahren beschrieben, bei dem ein Druckgradient von 516 bar/s erreicht wird, jedoch bezieht sich dieser auf den Druckabfall im Vordruckraum. Aufgrund der Abmessungen der Ventilöffnung und der konstruktiven Gestaltung des Ventils liegt jedoch der Gradient des Druckanstiegs im Formraum erhebt ich unter 300 bar/s. Ferner errechnet sich der Gasdurchsatz beim Stand der Technik zu etwa 6 kg/s, während erfindungsgemäß wenigstens 50 kg/s bei kleinen Formkästen zu fordern sind, wobei dieser bis weit über 100 kg/s bei normalen und einige 100 kg/s bei großen Formkästen betragen soll . Die Entstehung von Unregelmäßigkeiten an der Formstoff-Oberfläche wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß der Druckanstieg im Formraum die Grenze von 8 bar nicht überschreitet. Dabei ist für die Verdichtungswirkung von entscheidender Bedeutung, daß der zeitliche Druckanstieg im Formraum bei mehr als 300 bar/s liegt, während der Gradient für den Druckabfall im Vordruckraum keine Rolle spielt. Praktische Versuche haben gezeigt, daß sich mit der Kombination dieser verfahrens-technischen Maßnahmen eine einwandfreie Formstoff-Verdichtung sowohl über den Formraum-Querschnitt, als auch über die Formraumtiefe bei gleichmäßiger Formstoff-Oberfläche erreichen läßt. Abströmöffnungen für das Druckgas in der Modettplatte sind nicht oder nur in tiefliegenden Modellkonturen notwendig. Die Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt demzufolge nicht oder nur zu einem geringen Teil in einer Fluidisierung, sondern scheint ihre Ursache in einer Art Kolbenwirkung des Druckgases sowie in Staudruckeffekten innerhalb der Formstoffmasse zu haben.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren eröffnet die Möglichkeit, daß der Druck im Vordruckraum maximal 20 bar beträgt. Dieser Druck läßt sich noch mit relativ geringem maschinentechnischem Aufwand reatisieren, während der beim Stand der Technik vorgesehene Druck bis 100 bar einen Aufwand erfordert, der dieses bekannte Verfahren wirtschaftlich völlig uninteressant macht.
  • Zur Durchführung des Verfahrens geht die Erfindung aus von einer bekannten Vorrichtung (DE-AS 1 961 234), die aus einem den Vordruckraum bildenden Druckbehälter, einem darunter angeordneten, den Formraum bildenden Formkasten mit Füllrahmen und einer dessen Boden darstellenden Modellplatte mit dem Modell und einem zwischen dem bruckbehälter und dem Formkasten angeordneten Ventil besteht. Das Ventil der bekannten Vorrichtung ist ein Tellerventil , das einen kombinierten pneumatisch-mechanischen Hilfsantrieb aufweist und eine Öffnung von verhältnismäßig kleinem Querschnitt zwischen Druckbehälter und Formkasten verschließt. Um das Druckgas nicht strahlenförmig auf die Formstoff-Oberfläche aufprallen zu lassen, ist weiterhin unter der Ventilöffnung ein Verteilerkonus und darunber ein sich über die gesamte Formraumfläche erstreckender Lochboden oder in einer anderen Variante ein einstellbarer Schlitzboden (DE-OS 2 151 949) vorgesehen. Mit dieser Vorrichtung läßt sich der erfindungsgemäß geforderte Druckgradient von mehr als 300 bar/s im Formraum nicht erreichen. Erfindungsgemäß wird der Druckanstieg dadurch verwirklicht, daß der Öffnungsquerschnitt des Ventils zwischen 50 und 150 % des horizontalen Formkastenquerschnittes beträgt. Dabei weist das Ventil mit Vorteil ein Verschlußorgan auf, das den Öffnungsquerschnitt in wenigen Millisekunden, z.B. in ca. 10 ms freigibt. Dies läßt sich mit vertretbarem Antriebsaufwand dann verwirklichen, wenn die Masse der dynamisch bewegten Teile des Verschlußorgans ca. 100 kp pro m2 Ventilfläche beträgt. Die Forderungen lassen sich ferner nur dann erfüllen, wenn der Antrieb des Verschlußorgans von den den Ventilverschluß besorgenden Teilen des Verschlüßorgans entkoppelt sind.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Druckbehälter eine etwa dem Umriß des Formkastens entsprechende Öffnung auf, gegen deren Rand der Formkasten mit dem Füllrahmen dichtend anpreßbar ist und mit der das Verschlußorgan zusammenwirkt. Mit dieser Ausbildung entsteht eine kompakte Baueinheit, bei der das Druckgas über die Öffnung direkt auf die Formstoff-Oberfläche entspannt wird.
  • In einer Ausgestaltung dieser Vorrichtung ist vorgesehen, daß das Ventil ein elastisch verformbares Verschlußorgan aufweist, das vorwiegend unter Wirkung des Drucks im Druckbehälter den geforderten Öffnungsquerschnitt freigibt. Erfindungsgemäß wird also die hohe potentielle Energie des Druckgases ausgenutzt, um das Ventil zu öffnen, wobei elastisch verformbare Verschlußorgane den Vorteil einer geringen Masse aufweisen und sich demzufolge schnell beschleunigen lassen. Die Haltekraft für ein solches elastisches Verschlußorgan kann in verschiedener Weise aufgebracht werden, beispielsweise durch die Eigenstabilität, durch Steuerluft oder dgl..
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel ergibt sich der Vorzug, daß das elastische Verschlußorgan eine Membran sein kann, die in der Schließlage dem Rand der Öffnung im Druckbehälter dichtend anliegt. Der gesamte freie Querschnitt der Öffnung wird demgemäß durch die Membran verschlossen. Nachfolgend sind einige Ausführungsformen für die Art des Verschlusses und seine Freigabe erläutert.
  • Eine in der Praxis bewährte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß die Membran oberhalb der Öffnung und innerhalb des Druckbehälters unter Bildung eines ringförmigen Durchströmquerschnittes für das Druckgas randseitig eingespannt und in der Schließlage unter Wirkung von auf ihre Innenseite wirkender Steuerluft unter Absperren des Durchströmquerschnittes und Anlage am Öffnungsrand des Druckbehälters ballonartig ausgewölbt ist.
  • Der Durchströmquerschnitt zwischen der randseitigen Einspannung der Membran und der Öffnung des Druckbehälters sollte gleich dem oder größer als der freie Querschnitt der Öffnung sein, so daß ein schnelles Überströmen des Druckgases möglich ist. Die Steuerluft dient lediglich zum ballonartigen Aufblasen der Membran und wird zum Zweck der Freigabe des Durchströmquerschnittes abgeblasen, indem beispielsweise nur ein Abblasventil im Steuerluftkreis geöffnet werden muß. Der auf die Membran im Bereich des Durchströmquerschnittes wirkende Druck des Druckgases drängt die Membran in kürzester Zeit aus dem Bereich des Durchströmquerschnittes.
  • Zweckmäßigerweise steht der Raum auf der Innenseite der Membran mit einer Steuerluftleitung in Verbindung, die mittels eines Schlauchquetschventils verschließbar ist. Dieses Schlauchquetschventil kann einen Flächenquerschnitt aufweisen, der ohne weiteres ein entsprechend schnelles Abblasen der Steuerluft ermöglicht.
  • Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform besteht das Verschtußorgan aus mehreren parallel nebeneinander und parallel zur Achse der Öffnung angeordneten elastischen Membranen, von denen jeweils zwei einen Teil des Öffnungsquerschnittes begrenzen und mittels Druckluft in die Schtießtage, in der sie einander anliegen, bringbar sind. Dieses Verschlußorgan funktioniert ähnlich mehreren nebeneinander angeordneten Schtauchquetschventilen,
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Membran als Reißmembran ausgebildet und zwischen dem Formkasten und dem Druckbehälter eingespannt. Sie ist so ausgelegt, daß sie entweder willkürlich zum Aufreißen gebracht oder unwillkürlich bei Anstieg des Drucks im Druckbehälter bei Erreichen des gewünschten Vordrucks aufreißt.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Reißmembran zum Zweck der Freigabe der Öffnung in definierten Bereichen geschwächt, die so angeordnet sind, daß beim Aufreißen der Membran unter Wirkung des Druckgases die Membran als zusammenhängendes Teil erhalten bleibt. Hiermit wird insbesondere vermieden, daß beim Aufreißen Teile der Membran auf die Formstoff-Oberfläche geschleudert werden und dadurch entweder den Verdichtungsvorgang an dieser Stelle stören oder zu Störungen bei weiteren Prozessen, denen die Form nach der Verdichtung unterworfen wird, führen.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel dieser prinzipiellen Ausbildung ist die Reißmembran im Bereich der Öffnung des Druckbehälters von einem Gitter mit großem Rastermaß unterstützt. Sie wird vor der Freigabe der Öffnung im Bereich jeder Gitteröffnung an nur drei Seiten geschwächt bzw. aufgetrennt. Durch den Gitterrost wird einerseits ein zu starkes Ausbeulen der Membran in dem Formraum und eine daraus resultierende zu starke Belastung vermieden, andererseits gibt das Gitter die Möglichkeit, die Reißmembran nur an definierten Stellen zu schwächen bzw. aufzutrennen, so daß die Membran auch nach dem Aufreißen in einem zusammenhängenden Teil vorliegt und nach dem Arbeitstakt aus dem Bereich der Öffnung rückstandslos entfernt werden kann.
  • Zum Schwächen bzw. Auftrennen der Reißmembran sieht die Erfindung mehrere Varianten vor. Gemäß einer ersten Ausführungsform ist oberhalb der Reißmembran eine Schneideinrichtung angeordnet, deren Schneidwerkzeuge im Raster des Gitters so angeordnet sind, daß beispielsweise jeweils nur drei Seiten jeder Gitteröffnung ein Schneidwerkzeug zugeordnet ist. Die Schneidwerkzeuge können dabei an einem im Druckbehälter beweglich geführten Gitterrahmen angeordnet sein, der die Strömung des Druckgases nicht oder nicht nennenswert behindert. Die Schneidvorrichtung, deren Schneidwerkzeuge gegen die einzelnen Gitterstäbe als Unterlage wirken, haben den Vorteil, daß sich ein definiertes Schnittbild ergibt, die Membran also stets an den gleichen Stellen durch die Wirkung des Druckgases aufgerissen wird.
  • Bei einer anderen Ausführungsform weisen die das Gitter bildenden Stäbe an ihrer Oberseite Heizleiter auf, wobei diese beispielsweise an jeweils drei Seiten jeder Gitteröffnung angeordnet und zur Freigabe der Öffnung des Druckbehälters einschaltbar sind. Bei dieser und der vorgenannten Ausführung kann auch eine kreuzweise Anordnung der Schneidwerkzeuge bzw. der Heizleiter vorgesehen sein, solange nur die aufgerissene Membran als zusammenhängendes Teil erhalten bleibt .
  • Bei der letztgenannten Ausführung wird das Material der Membran durch Wärmeeinwirkung zum Schmelzen bzw. Fließen gebracht, so daß kein vollständiger Schnitt, sondern lediglich eine Schwächung der Membran an den entsprechenden Gitterstäben erfolgt. Die Membran wird dann von dem Druckgas an diesen Schwächungsstellen aufgerissen und der volle Ouerschnitt freigegeben.
  • Statt dieser Ausbildung kann auch vorgesehen sein, daß in die Reißmembran Heizleiter eingebettet sind, die zur Freigabe der Öffnung des Druckbehälters einschaltbar sind. Auch diese Heizleiter sind so angeordnet, daß die Membran in zusammenhängenden Teilen erhalten bleibt.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiet ist die Reißmembran Teil einer elastischen Endlosbahn, die von einer Vorratsspule an der einen Seite des Formkastens im Arbeitstakt der Vorrichtung mittels einer auf der anderen Seite des Formkastens angeordneten Haspel abziehbar ist. Es wird also nach jedem Arbeitstakt und Öffnungsvorgang des Ventils ein neuer Abschnitt der Endlosbahn über den Formraum gezogen und anschI ießend durch Anfahren des Formkastens bzw. Füllrahmens zwischen diesem und dem Öffnungsrand des Druckbehälters eingespannt.
  • Eine andere Ausführungsform des Ventils besteht darin, daß das Verschlußorgan ein achsgleich mit der Öffnung angeordneter Schlauch ist, dessen Querschnitt dem Querschnitt der Öffnung des Druckbehälters angepaßt bzw. anpaßbar ist, der mit seinem einen Ende mit Abstand oberhalb der Öffnung des Druckbehälters innerhalb desselben eingespannt ist und der mit seinem anderen Ende in diese Öffnung hineinragt und mittels einer auf seinen Umfangsrand wirkenden Verschließmechanik an den Öffnungsrand anpreßbar ist.
  • Der Schlauch ist demgemäß als zylindrisches Gebilde innerhalb des Druckbehälters aufgespannt und verschl ießt die Öffnung des Druckbehälters an deren Peripherie. Durch Lösen der Verschl ießmechanik die von innen oder außen auf den Schlauch wirken kann, kollabiert der Schlauch nach innen und gibt den von ihm zuvor verschlossenen Durchströmquerschnitt zu der Öffnung des Druckbehälters frei. Als Werkstoffe kommen insbesondere mit Verstärkungseinlagen versehene Kunststoffe oder Gummi in Frage, die gleichwohl ausreichend flexibel sind. Die Flexibilität wird durch die großflächige Ausbildung unterstützt.
  • In weiterer Ausgestaltung dieser Ausführungsform ist am Öffnungsrand ein sich zum Formkasten hin erweiternder Dichtsitz angeordnet und weist die Verschl ießmechanik einen gegen diesen anhebbaren, das Ende des Schlauchs zwischen sich und dem Dichtsitz einspannenden Klemmring auf. Dieser Klemmring läßt einen ausreichend freien Durchtrittsquerschnitt für das Druckgas und braucht nur im Millimeterbereich abgesenkt zu werden, um dem Schlauch die Möglichkeit zum Kollabieren zu geben. Als Antrieb für den Klemmring kann ein im Druckbehälter angeordneter Hubantrieb vorgesehen sein.
  • Um den kollabierten Schlauch bei fehlender eigener Rückstellkraft wieder in seine Form überzuführen, ist gemäß einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß oberhalb und innerhalb des Schlauchs ein Abstreifring angeordnet ist, der nach jeder Freigabe der Öffnung bis in den Bereich des Dichtsitzes absenkbar ist. Hat der Abstreifring seine Endstellung erreicht, wird der Klemmring wieder in seine das Ende des Schlauchs ergreifende und gegen den Dichtsitz pressende Lage angehoben.
  • Bei einer abgewandelten Ausführungsform ist das Verschlußorgan ein Faltenbalg der mit seinem einen Ende im Druckbehälter befestigt, mit seinem anderen Ende oberhalb des Öffnungsrandes verriegelt und an diesem Ende verschlossen ist.
  • Der Faltenbalg wirkt aufgrund seines stirnseitigen Verschlusses als Kolben. Durch die Anordnung seines einen Endes oberhalb des Öffnungsrandes kann das Druckgas an diesem Ende am Faltenbalg zur Wirkung kommen, so daß nach Lösen der Verriegelung der Faltenbalg mittels des Druckgases schlagartig angehoben bzw. zusammengedrückt wird, wobei das Druckgas auf der gesamten Kolbenfläche zur Wirkung kommt. Solche Faltenbälge lassen sich aus dünnwandigem Metallblech oder aus flexiblen Werkstoffen herstellen und besitzen eine große Dauerstandfestigkeit. Sie sind deshalb für den erfindungsgemäßen Zweck besonders geeignet. Die Öffnungsbewegung wird vorzugsweise dadurch unterstützt, daß der Faltenbalg in der Schließlage unter Vorspannung steht, so daß er im Augenblick der Entriegelung sich kontrahiert und das Druckgas als weitere Beschleunigungskraft schnell zur Wirkung kommen kann.
  • In spezieller Ausführung kann der Faltenbalg an seinem der Öffnung zugekehrten Ende einen Flansch aufweisen, an dem außenseitig eine Verriegelungseinrichtung angreift, wobei der Faltenbalg an diesem Ende durch eine Membran verschlossen ist. Eine solche Membran hat den Vorteil einer relativ geringen Masse, was im Sinne einer großen Beschleunigung günstig ist.
  • Um den Faltenbalg in seine Schl ießlage zu bewegen und die Vorspannung zu erzeugen, kann ein Hubantrieb vorgesehen sein, der nach Eingreifen der Verriegelungseinrichtung wieder in seine Ausgangsstellung zurückkehrt, die Öffnungsbewegung des Ventils also nicht beeinflußt.
  • Nach einem weiteren Merkmal dieser Ausführungsform steht der Faltenbalg innenseitig mit der Atmosphäre in Verbindung. Dadurch ist eine widerstandslose Kompression des Faltenbalgs beim Öffnungsvorgang mögl ich.
  • Schließlich können innerhalb des Faltenbalgs Stützrohre vorgesehen sein, von denen eines mit dem der Öffnung zugekehrten Ende verbunden ist, bei der Bewegung des Faltenbalgs also mitgenom-nen wird. Statt des zuvor beschriebenen Faltenbalgs kann auch ein Schlauch vorgesehen sein, der in gleicher Weise angeordnet, befestigt, vorgespannt, verriegelt und beschleunigt wird.
  • Bei Verdichtungsvorrichtungen für Gießerei-Formstoff ist es vielfach erwünscht, den Formstoff zentral und direkt in den Formkasten einfüllen zu können. Solche Vorrichtungen weisen einen zentralen Formstoff-Füllschacht auf, der über einen Schieber oder dgl. gegenüber dem darunter befindl ichen Formkasten bzw. Füllrahmen abschl ießbar ist. Für eine solche bekannte Vorrichtung wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß das Ventil eine den Füllschacht umgebende, die Verbindung zwischen dem Druckbehätter und einem zwischen dem Schieber und dem Füllrahmen angeordneten Raum herstellende Ringöffnung aufweist, an deren innenliegender Wandung ein entsprechend ringförmiger Dichtsitz angeordnet ist und an deren außenl iegender Wandung ein gegen den Dichtsitz preßbarer Ringbalg oder Ringschlauch angeordnet ist.
  • Hier wird das Druckgas nicht direkt aus dem Druckbehälter über die Öffnung auf die freie Formstoff-Oberfläche, sondern auf dem Umweg über die Ringöffnung in den oberhalb des Formraums befndl ichen Raum entspannt. Auch hierbei läßt sich aber ohne weiteres die Forderung erfüllen, daß der freie Querschnitt der Ringöffnung 50 bis 150% der freien horizontalen Querschnitts-fläche des Formraums entspricht. Von Vorteil ist bei dieser Vorrichtung, daß der Formstoff zentral eingefüllt werden kann. Auch der Ventilverschluß und dessen Beschleunigung kann ohne weiteres innerhalb der geforderten Grenzdaten erfolgen, da aufgrund des großen Durchmessers der Ringöffnung ein relativ kleiner Hub des Verschlußorgans ausreicht. Das Verschlußorgan ist entweder als Ringbalg ausgebildet, der auf seiner Außenseite mit Steuer-Druckluft beaufschlagt wird und sich dadurch nach innen ausbeult, bis er dem Dichtsitz anliegt, oder aber als Schlauch ausgebildet, der sich dann mit seiner einen Hälfte in die Ringöffnung aufbläht. Zum Öffnen des Ventils wird lediglich ein Abblasventil im Steuerluftkreis geöffnet, so daß der Ringbalg bzw. der Schlauch unter Wirkung des Druckgases zurückgedrängt werden und die Ringöffnung freigeben.
  • Bei dieser Ausführungsform umgibt der Druckbehälter zweckmäßigerweise den Füllschacht ringförmig und mündet über eine ringförmige Öffnung in die Ringöffnung des Ventils aus. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen 35 bis 43 gekennzeichnet.
  • Nachstehend ist die Erfindung anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele beschrieben.
  • In der Zeichnung zeigen:
    • Figur 1 eine schematische Ansicht der Vorrichtung mit dem Druckbehälter und dem Ventil im Schnitt in einer ersten Ausführungsform ;
    • Figur 2 eine der Figur 1 ähnliche Ansicht einer zweiten Ausführungsform;
    • Figur 3 eine ähnliche Ansicht einer dritten Ausführungsform;
    • Figur 4 eine der Figur 1 ähnliche Ansicht einer vierten Ausführungsform;
    • Figur 5 eine Draufsicht auf die Reißmembran der Ausführungsform gemäß Figur 4;
    • Figur 6 einen Längsschnitt durch zwei weitere Ausführungsformen;
    • Figur 7 eine weitere Variante im Längsschnitt und
    • Figur 8 eine der Figur 1 ähnliche Ausführungsform im Längsschnitt
    • Figur 9 eine weitere Ausführungsform nach Art von Schlauchquetschventilen;
    • Figur 10 eine Ausführungsform mit Ventilklappen und
    • Figur 11 eine Ausführungsform mit Schieberost.
  • In der Zeichnung sind nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Teile einer Verdichtungsvorrichtung wiedergegeben. Es sind insbesondere nicht gezeigt der Maschinenständer, die Einrichtungen zum Heben und Senken von Formkasten und Füllrahmen sowie gegebenenfalls zum Ausstoßen der fertigen Form aus dem Formkasten. Ebensowenig sind die Einrichtungen zum Heranbringen des Modells und zum Einfüllen des Formsandes - mit Ausnahme der Figur 2 - wiedergegeben, da alle vorgenannten Bauteile im Gießerei-Maschinenbau bekannt sind.
  • Auf einer Modellplatte 1 mit dem nicht gezeigten Modell sitzt ein Formkasten 2 und auf diesem ein Füllrahmen 3. Diese Teile bilden den Formraum. Oberhalb des Formraums ist ein Druckbehälter 4 zur Aufnahme von Druckgas bis zu 20 bar angeordnet, der über einen Stutzen 5 aus einem Druckspeicher oder - bei niedrigem Vordruck - aus dem Druckluftnetz gespeist wird.
  • Der Druckbehälter weist eine Öffnung auf, die beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 zentrisch angeordnet ist und deren lichte Weite etwa dem freien horizontalen Querschnitt des Füllrahmens 3 entspricht. An den Druckbehälter 4 ist ein die Öffnung 6 nach unten verlängernder Ansatz 38 angebracht, gegen den die aus Modellplatte 1, Formkasten 2 und Füttrahmen 3 bestehende Einheit von unten her anpreßbar ist.
  • Der Öffnungsrand 7 der Öffnung 6 bildet einen Dichtsitz für ein insgesamt mit 8 bezeichnetes Ventil ,das ein elastisches Verschlußorgan 9 aufweist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das elastische Verschlußorgan 9 als Membran 10 ausgebildet, die balionartig aufblasbar ist und im aufgeblasenen Zustand dem Öffnungsrand 7 im Druckbehälter 4 dicht anliegt. Ferner sind innerhalb des Ansatzes 38 mehrere Stützleisten 11 angeordnet, gegen die sich die Membran 10 im aufgebl asenen Zustand anl egt.
  • Die Membran 10 ist mit ihrem Rand 12 mit Abstand oberhalb des Bodens des Druckbehälters 4 eingespannt. Hierzu dient ein am Boden abgestützter Ring 13 und eine Platte 14, die mittels Schrauben unter Einklemmen des Randes 12 der Membran 10 miteinander verspannt werden.
  • Die Platte 14 ist von einem zentrisch angeordneten Rohr 15 gehalten, das seinerseits im Deckel 16 des Druckbehälters 4 befestigt ist. Dieses Rohr stellt die Verbindung zwischen der Innenseite der Membran 10 und einer nicht gezeigten Druckgasquelle her, welche die Steuerluft zum Schließen des Ventils 8 liefert. Zwischen dieser nicht gezeigten Druckgasquelle und der Membran 10 ist ein Schlauchquetschventil 17 angeordnet, das über ein Dreiwegeventil 18 geschlossen bzw. belüftet werden kann. Im unteren Mündungsbereich des Rohrs 15 ist ein Formstück mit weichen Übergängen angeordnet, gegen das sich die Membran 10 anlegen kann.
  • Unter Wirkung der über das Rohr 15 zugeführten Steuertuft beult sich die Membran 10 nach außen und legt sich am Öffnungsrand 7 dichtend an. In diesem Zustand wird der Druckbehälter 4 mit Druckgas bis zu 20 bar gefüllt. Die aus Formkasten und Füllrahmen bestehende Formeinheit ist gegen den unteren Rand des Ansatzes 38 am Druckbehälter 4 angepreßt. Spätestens während des Füllvorgangs des Druckbehälters 4 ist das Schlauchquetschventil 17 geschlossen. Durch schlagartiges Abblasen der das Schlauchquetschventil 17 zuhaltenden Steuerluft öffnet sich das Schlauchquetschventil 17 unter Wirkung des im Rohr 15 herrschenden Drucks selbsttätig, so daß das Druckgas im Druckbehälter 4 über den ringförmigen Durchströmquerschnitt 19 zwischen dem Ring 13 und dem Boden des Druckbehälters die Membran 10 schlagartig zurückdrängt, so daß sich diese an die Kontur des Formstücks am unteren Ende des Rohrs 15 anlegt. Das Druckgas kann sich dann über die Öffnung 6 in den Formraum entspannen und auf die Formstoff-Oberfläche verdichtend wirken. Dem Verdichtungseffekt liegt eine kombinierte kolbenartige Druckbeaufschlagung und ein Fluidisierungsvorgang mit Staudruckentwicklung zugrunde.
  • Die Öffnungszeiten der Membran 10 liegen im Millisekundenbereich, sofern nur der Querschnitt des Rohrs 15 und des Schlauchquetschventils 17 groß genug ist, um ein schlagartiges Abblasen der Zuhalteluft zu erreichen. Ebenso muß der Abströmquerschnitt für die Steuerluft des Schlauchquetschventils entsprechend groß sein. Mit dieser Konstruktion läßt sich innerhalb des Formraums ein Druckgradient von größer 300 bar/s erreichen.
  • Während bei der Ausführungsform gemäß Figur 1 der Formstoff außerhalb der Verdichtungsstation in den Formraum eingefüllt werden muß, zeigt Figur 2 ein Ausführungsbeispiel, bei welchem oberhalb des aus Formkasten 2 und Fül Irahmen 3 bestehenden Formraums in dessen Achse ein Fültschacht 20 mit Fülltrichter 21 für den Formstoff angeordnet ist.Der Füllschacht 20 ist gegenüber dem Formraum mittels eines Schiebers 52 oder dgl. verschließbar. Zwischen dem Schieber 52 und dem Füllrahmen 3 ist ein in axialer Richtung vergrößerter Gehäuseansatz38 angeordnet. Der Druckbehälter 4 ist bei diesem Ausführungsbeispiel ringförmig ausgebildet und umgibt den ihn zentrisch durchsetzenden Füi tschacht 20.
  • Der Druckbehälter 4 weist eine zum Füllschacht 20 konzentrische ringförmige Öffnung 22 auf, die die Verbindung zu einer Ringöffnung 23 im Bereich des Schi ebers 52 herstellt. Diese Ringöffnung 23 umgibt den Füllschacht 20 bzw. den Ansatz3B nur auf einem Teil ihres Umfangs, der jedoch möglichst groß sein soll. Beispielsweise fehlt die Ringöffnung 23 nur an der Seite, an der der Schieber 52 ausgefahren wird. Die Ringöffnung23mündet über einen konischen Abschnitt 24 in den Ansatz 38 ein.
  • Das Ventil 8 weist neben der Ringöffnung 23 einen Ringbalg 25 auf, der einen Steuerluftkanal 26 zur Ringöffnung 23 hin begrenzt. Im Bereich des Schiebers ist ferner ein den Füllschacht 20 umgebender Dichtsitz 27 angeordnet, der mit dem Verschlußorgan in Form des Ringbalgs 25 zusammenwirkt. Mittels der im Kanal 26 zugeführten Steuerluft wird der Ringbalg 25 in die Ringöffnung 23 hinein ausgebeult und legt sich dichtend an dem Sitz 27 an.
  • Beim Verdichtungsvorgang wird die Steuerluft aus dem Kanal 26 abgeblasen, so daß der Ringbalg 25 unter Wirkung des im Druckbehälter 4 vorhandenen Druckgases zurückgedrängt und nach außen gestülpt wird. Damit ist der gesamte Querschnitt der Ringöffnung 23 für die Entspannung des Druckgases frei. Das Druckgas gelangt dadurch schlagartig in den Ansatz 38 bzw. in den Formraum.
  • In Figur 3 ist eine andere Ausführungsform gezeigt, bei der innerhalb des Behälters 4 der Abschnitt eines druckfesten Schlauchs 28 in axialer Richtung aufgespannt ist. Sein eines Ende ist zwischen einem Ring 29 und dem Flansch 30 eines Tragrohrs 31 eingespannt, während sein unteres Ende in die Öffnung 6 des Druckbehälters 4 hineinhängt. Im Bereich der Öffnung 6 ist ein ringförmiger Dichtsitz 32 befestigt, der sich nach unten konisch erweitert. Innerhalb des Schlauchs 28 ist ein Klemmring 33 angeordnet, der mittels eines Hubantriebs 34 heb- und senkbar ist. In der abgesenkten Lage kann der Schlauch 28 in die Öffnung 6 hinänhängen. Beim Anheben des Klemmrings 33 wird dann der Schlauch zwischen ihm und dem Dichtsitz 32 eingekl emmt .
  • Zur Einleitung der Verdichtung des Formstoffs wird der Klemmring 33 geringfügig abgesenkt. Das im Druckbehälter 4 enthaltene Druckgas drückt dann den Schlauch 28 nach innen zusammen und das Druckgas kann schlagartig über den Klemmring 33 in den Formraum 2, 3 entweichen. Um den kollabierten Schlauch 28 wieder in die gewünschte Form zu bringen, ist ein Abstreifring 53 vorgesehen, der konzentrisch innerhalb des Schlauchs 28 angeordnet ist und nach der Entspannung abgesenkt wird, so daß der Schlauch 28 wieder nach außen gedrängt wird und mit seinem unteren Ende in die Öffnung 6 hineinragt. Anschließend wird der Klemmring 33 wieder angehoben, so daß der Schlauch 28 erneut eingespannt werden kann.
  • In Figur 4 und 5 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem das Verschlußorgan 9 aus einer Reißnunybren 35 gebildet ist, beim Öffnungsvorgang also zerstört wird. Diese Reißmembran 35 ist Teil eines Endlosbandes 36, das an einer Seite des aus Füllrahmen 3 und Formkasten 2 gebildeten Formraums auf einer Vorratsspule 37 aufgewickelt ist und von dieser mittels einer Haspel 39 im Arbeitstakt um jeweils eine Membranlänge abgezogen wird. Die Endlosbahn 36 bewegt sich dabei zwischen einem Aufsatz 40 auf dem Füllrahmen 3 und einem Dichtring 41 im Bereich der Öffnung 6 des Druckbehälters 4. Der Spalt wird beim Anheben des Formkastens 2 durch Andrücken des Aufsatzes 40 gegen die Endlosbahn abgedichtet.
  • Innerhalb des Aufsatzes 40 ist ein Gitterrost 42 angeordnet, dessen Gitterstäben 43 die Membran oberseitig aufliegt. Wie aus Figur 5 erkennbar, weist das Gitter 42 ein weites Rastermaß auf.
  • Oberhalb der Öffnung 6 ist innerhalb des Druckbehälters 4 eine Schneidvorrichtung 44 angeordnet, die aus einem Gitterrahmen 45 besteht, der als Träger für mehrere Schneidwerkzeuge 46 dient. Die Schneidwerkzeuge 46 sind in einem solchen Raster angeordnet, daß sie die Reißmembran 35 an jeweils drei Seiten einer Gitteröffnung schwächen bzw. auftrennen. In Figur 5 sind diese Trennlinien mit 47 bezeichnet und etwas stärker ausgezogen. Hingegen fehlt an je einer Seite 48 jeder Gitteröffnung ein solches Schneidwerkzeug, so daß dort die dem Gitterraster entsprechenden Teile der Membran als zusammenhängende Lappen an der Endlosbahn 36 verbleiben. Wie aus Figur 5 ersichtlich, erfolgt im Bereich der Gitterstäbe 43 keine Auftrennung der Membran, so daß die dort verbleibenden Materialstege die entstehenden Lappen mit der Endlosbahn 36 in Verbindung hatten.
  • Der Gitterträger 45 der Schneidvorrichtung 44 ist an Stangen 49 innerhalb des bruckbehälters 4 geführt und mittels eines Schubantriebs 50 heb- und senkbar, so daß die Schneidmesser aus der in Figur 4 gezeigten Ruhelage auf die Reißmembran 9 absenkbar sind.
  • Vor jedem Verdichtungsvorgang wird mittels der Aufspulhaspel 39 ein unverletzter Abschnitt der Endlosbahn 36 zwischen Formraum und Druckbehälter eingezogen. Anschließend werden Modellpiatte 1, Formkasten 2, Fül lrahmen 3 und Aufsatz 40 gegen den Dichtring 41 unter Einspannen der Endlosbahn bzw. der Reißmembran 35 gegen den Druckbehälter 4 angefahren, anschließend der Druckbehälter 4 mit Druckgas gefüllt. ist der erforderl iche Vordruck erreicht, so wird der Gitterrahmen 45 mit den Schneidwerkzeugen 46 abgesenkt, bis diese auf die Reißmembran 35 treffen und diese zumindest soweit schwächen, daß sie an diesen Stellen unter Bildung der in Figur 5 angedeuteten Lappen aufreißt. Damit steht schlagartig der ganze Querschnitt der Öffnung 6 für den Druckanstieg im Formraum zur Verfügung. Nach diesem Verdichtungsvorgang wird der Formraum mit dem Aufsatz 40 abgesenkt und ein unbeschädigter Abschnitt der Endlosbahnd 36 über den Aufsatz 40 gezogen.
  • Statt der Schneidwerkzeuge kann auch vorgesehen sein, an der Oberseite 51 der Gitterstäbe 43 entsprechend dem Raster der Schneidwerkzeuge 46 Heizleiter einzubetten. Da die Reißmembran 35 unter Wirkung des Druckgases der Oberseite der Gitterstäbe 43 eng aufliegt, findet eine schnelle Übertragung der Wärme statt, so daß die elastische Membran an den Stellen der Heizleiter durch Schmelzen, Verdampfen oder Verbrennen des Materials schnell geschwächt wird und entsprechend dem Schnittbild der Figur 5 aufreißt. Die Heizleiter können insbesondere als PTC-Elemente ausgebildet sein, deren Grenztemperatur nur wenig oberhalb der Schmelztemperatur der Reißmembran liegt so daß eine thermisch selbst steuernde Einrichtung von robustem Aufbau gegeben ist. Bei beiden Ausführungsformen kann abweichend von der beschriebenen Anordnung der Schneidwerkzeuge bzw. der Heizleiter auch eine kreuzweise Anordnung vorgesehen sein, wobei zwischen den einzelnen Anordnungen nur ausreichend breite Materialstege in allen Richtungen erhalten bleiben müssen.
  • Statt der vorgenannten Ausbildung können die Heizleiter auch innerhalb der Endlosbahn 36 eingebettet sein, wobei die Stromzuführung über die Vorratsspule 37 bzw. die Aufspulhaspel 39 erfolgen kann.
  • In Figur 6 sind zwei weitere Ausführungsformen dargestellt, die einen ähnlichen Aufbau wie die gemäß Figur 3 aufweisen. In der linken Hälfte der Zeichnung ist innerhalb des Druckbehälters 4 ein Faltenbalg 55 angeordnet, der mit seinem einen Ende 56 über einen Ring 57 am Deckel 16 des Druckbehälters 4 befestigt ist. Am anderen Ende weist der Faltenbalg 55 einen Flansch 58 auf. Ferner ist er an diesem Ende durch eine Membran 59 oder dgl. verschlossen. Der Innenraum 60 des Faltenbaigs 55 steht über eine Öffnung 61 im Deckel 16 des Druckbehälters 4 mit der Atmosphäre in freier Verbindung.
  • Zwischen dem Flansch 58 und dem R and der Öffnung 6 ist ein Dichtungsring 62 eingelegt, der mit einem der beiden Teile fest verbunden ist. An diesem Ende des Faltenbalgs ist ferner ein Stützrohr 63 angebracht. Ebenso sitzt im oberen Bereich des Faltenbalgs 55 ein am Deckel 16 des Druckbehälters 4 befestigtes Stützrohr 64.
  • In der Öffnungsiage befindet sich der Flansch 58 des Faltenbalgs 55 etwa auf dem Niveau 65, von dem er mittels eines Hubantriebs 66 in die ausgezogen wiedergegebene Schließlage bewegt werden kann, wobei er zugleich unter Vorspannung gesetzt wird, In dieser Lage greift an dem Flansch 58 eine Verriegelungseinrichtung an, von der lediglich zwei Riegel 67 gezeigt sind. Vor Beginn eines Arbeitstaktes werden die Riegel 67 gelöst, so daß sich der Faltenbalg unter Wirkung der Vorspannung anhebt und dann unter Wirkung des Druckgases auf die Membran 59 in die mit 65 angedeutete Lage beschleunigt wird, wodurch der gesamte Querschnitt der Öffnung 6 schlagartig freigegeben wird.
  • Bei der in der rechten Hälfte der Figur 6 gezeigten Ausführungsform ist der Faltenbalg 55 durch einen Schlauch 68 ersetzt, der zumindest teilweise an einem Stützrohr 69 angelegt ist und der nach Öffnen der Riegel 67 unter Wirkung der elastischen Vorspannung und des Gasdrucks zusammengeschoben wird. Im übrigen ist der sonstige Aufbau der gleiche wie bei dem in der linken Hälfte gezeigten Faltenbalg. Es fehlt lediglich das untere Stützrohr 63.
  • Figur 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die gewünschte schnelle Freigabe des gesamten Querschnittes der Öffnung 6 mit Hilfe einer elektrischen Stoßentladung erfolgt. Die hierbei erreichbaren hohen Kräfte und Beschleunigungen werden beispielsweise beim Umformen von Metallen (Transplodertechnik) zur Erzeugung hoher Luftgeschwindigkeiten (Plasma-Windkanal) u. dgl. genutzt. Da diese Technik bekannt ist, wird hier nur auf diejenigen Details, die sich unmittelbar auf die Erfindung beziehen, eingegangen. Der Stromkreis weist im wesentlichen eine Kapazität, eine Induktivität und einen Unterbrecherschalter auf. Der Kondensator wird bei offenem Schalter aufgeladen. Durch Schließen des Schalters entsteht ein Induktionsfluß.
  • In Figur 6 ist die Induktivität als Primärspule 70 um die Öffnung 6 des Druckbehälters 4 angeordnet. Auf der Primärspule 70 liegt - gegebenenfalls unter Zwischenlage eines Dichtrings - ein als Sekundärspule fungierender Ventilteller 71 aus elektrisch leitendem, aber unmagnetischem Werkstoff, der am unteren Ende eines elastischen Halters, z. B. einer Rollmembran 72, angebracht ist. Diese wiederum ist an einem offenen Trägerrohr 73 befestigt. Die Dichtkraft des Ventils wird durch den im Druckbehälter 4 vorhandenen und auf die Rückseite des Ventiltel lers 71 wirkenden Druck erzeugt. Bei der plötzlichen Entladung des Kondensators entsteht in der Sekundärspule 70 ein hoher lnduktionsfluß, der in der Sekundärspule , dem Ventilteller 71, eine Induktionsspannung erzeugt. Diese führt in der windungslosen Sekundärspule zur Bildung von Wirbel - strömen, wobei die Kraft des Sekundärfeldes der des Primärfeldes entgegengerichtet ist, wodurch der Ventilteller 71 abgestoßen wird. Die Größe der abstoßenden Kraft ist der zeitlichen Änderung des Induktionsflusses proportional. Beim Abheben bzw. Abstoßen des Ventiltellers 71 wird schlagartig der gesamte Öffnungsquerschnitt freigegeben, wobei die Öffnungsbewegung noch durch den auf die Unterseite des Ventiltellers wirkenden Druck unterstützt wird. Aufgrund der offenen Ausbildung des Trägerrohrs wird die Bewegung des Ventiltellers 71 nicht behindert.
  • Bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 3, 6 und 7 wird das eigentliche Verschlußorgan für den freizugebenden Öffnungsquerschnitt von den schlauchartigen Gebilden 28, 68 bzw. 71 gebildet, die mittels eines weiteren Bauteils (33 in Fig. 3, 58, 67 in Fig. 6 und 71 in Fig. 7) in Schließlage gehalten und entweder nur unter Wirkung des Druckgases (Fig. 3) oder mit dessen unterstützender Wirkung (Fig. 6 und 7) bei zunächst wirksamem Hilfsantrieb (55 in Fig. 6 oder Eigenspannung von 68 in Fig. 6, 70, 71 in Fig. 7) gelüftet werden. Die Figuren 3, 6, 7 zeigen nur Ausführungsbeispiele dieses Prinzips.
  • Figur 8 zeigt eine Variante zu der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform. Es wird deshalb hier nur auf die Unterschiede eingegangen. Hier besteht die Steuerluftleitung aus einem einfachen Druckluftschlauch 74, der durch den Druckbehälter 4 hindurchgeführt ist und über einen Anschlußstutzen im Raum hinter der Membran 3 ausmündet. An diesen Raum ist ferner ein Belüftungsstutzen 75 angeschlossen, der mit einem Ventil beliebiger Art - hier eine Ventilklappe 76 - verschlossen ist. Der Belüftungsstutzen 75 mündet hinter der Ventilklappe mit einer Öffnung 77 in den Druckbehälter. Der Raum hinter der Membran wird über den Druckluftschlauch 74 mit Druckgas höheren Drucks als der Druckbehälter 4 gefüllt und so die Membran 9 geschlossen gehalten. Durch Öffnen der Ventilklappe tritt Druckausgleich zwischen dem Druckbehälter 4 und dem Raum hinter der Membran 9 ein, wobei sich diese gleichzeitig vom Dichtsitz 7 abhebt. Mit dieser Ausbildung wird der große Vorteil erreicht, daß die nicht geringe Menge an Steuerluft und deren Energie dem Gasentspannungsprozeß zugeführt und damit für die Verdichtung nutzbar gemacht wird. Eine gleichartige Variante ist auch zu der Ausführungsform gemäß Fig. 2 möglich. Da es sich bei den elastischen Verschlußorganen um Bauteile handelt, die dem Verschleiß unterliegen, sollte eine schnelle Auswechselmöglichkeit gegeben sein. Es ist deshalb beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 das gesamte Ventil 8 mit den Teilen 7, 9, 12, 13, 14, 75, 76 und gegebenenfals 11 zu einer Baueinheit zusammengefaßt, die mittels Schnellwechselflansch 78 am Druckbehälter 4 lösbar befestigt und bei Beschädigung der Membran 9 gegen eine andere Baueinheit ausgetauscht werden kann.
  • Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 besteht das Verschlußorgan 9 aus mehreren nebeneinander angeordneten Membranen 80, die in der gestrichelt gezeigten Öffnungslage etwa parallel zur Achse der Öffnung 6 verlaufen. Je zwei Membranen 81, 82 sind zwischen unteren Leisten 83, die die Öffnung 6 des Druckbehälters 4 durchsetzen, und oberen Leisten 84, die fluchtend über den unteren Leisten 83 angeordnet sind, aufgespannt, indem sie an ihren Längsrändern mittels Klemmleisten 85 an den Leisten 83 bzw. 84 befestigt sind. Zwischen den Leisten 83 bzw. 84 verbleibt ein ausreichend großer Öffnungsquerschnitt. Zwischen jeweils zwei Membranen 81, 82 sind Kammern 86 gebildet, die miteinander verbunden und an eine Steuer-Druckluftleitung 87 angeschlossen sind. Ferner stehen die Kammern 86 mit einem Klappenventil 88 in Verbindung, über die die Steuer-Druckluft in den Druckluftbehälter 4 entlastet werden kann. Die Betriebsweise ist im wesentlichen die gleiche wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8, wobei jedoch die Schließlage durch Anlage von jeweils einander gegenüberliegenden Membranen 81, 82 aneinander hergestellt wird.
  • Fig.10 zeigt ein anderes Prinzip des Ventils 8. Das Verschlußorgan 9 wird von zwei Klappen 91 gebildet, die oberhalb der Öffnung 6 und in Richtung auf diese zueinander geneigt sind. Die Klappen 91 sind an ihren einander abgekehrten oberen Kanten in Lagern 92 angelenkt, währand sie an ihren unteren Kanten mittels eines Balkens 93 einer Halterung 94 in der Schließlage gehalten sind. Die Abdichtung erfolgt an einem umlaufenden Dichtsitz 95. Durch Absenken des Balkens 93 mittels eines Stößels 97, der in einem Gehäuse 96 der Halterung 94 geführt ist und von einer Kurvenscheibe 98 betätigt wird, werden die Klappen freigegeben und unter Wirkung des Druckgases im Druckbehälter 4 schlagartig in die gestrichelt gezeigte Öffnungslage beschleunigt. Dort wird ihre ki netische Energie durch Dämpfungsglieder 99 vernichtet. Die Schließbewegung kann durch herkömml iche Mittel, wie Federn, pneumatische Zylinder od. dgl. erfolgen, während die Verriegelung in der Sch ießiage durch Federn 100 geschieht . Um die zu beschleunigende Masse so gering als möglich zu halten, bestehen die Klappen 91 beispielsweise aus einem Rahmen aus hochfester Leichtmetalllegierung, der mit einer Kunststoffbahn, z.B. aus Polyethylen (PE), bespannt ist.
  • In der Ausführungsform gemäß Fig. 11 ist die Öffnung 6 des Druckbehälters 4 von den Leisten 101 eines feststehenden Rostes 102 durchsetzt. Oberhalb des Rostes 102 ist ein Schieberost 103 angeordnet, dessen Leisten 104 an der dem Rost 102 zugekehrten Seite mit einem Dichtwerkstoff 105, z.B. Niederdruck-PE, versehen sind. Die Leisten 101 des feststehenden Rostes 102 sind gegen die statische Last zusätzlich durch Rippen 106 unterstützt. Der Schieberost 103 steht unter einer Federkraft 107 und wird in der in Fig. 11 gezeigten Schließlage durch einen Verri egel ungshebel 108 gesperrt. Durch Hochschwenken des Hebels wird die Verriegelung aufgehoben und die gespeicherte Federkraft schlagartig freigegeben, so daß der Schieberost in seine Öffnungslage beschleunigt wird, in der die Leisten 101 und 104 der beiden Roste 102, 103 übereinander liegen. In dieser Stellung wird der Schieberost 104 durch nicht gezeigte Dämpfungsglieder abgebremst. Die Rückstellung des Schieberostes kann in herkömmlicher Weise erfolgen, bis sich der Verriegelungshebel 108 wieder in die Sperrlage bewegen läßt.

Claims (43)

1. Verfahren zum Verdichten von Gießerei-Formstoff, der in einem geschlossenen Formraum über einem Modell lose aufgeschüttet ist, mittels auf die Formstoff-Oberfläche wirkendem Druckgas, das aus einem Vordruckraum hohen Drucks übereine verschließbare Öffnung zwischen diesem und dem Formraum in letzteren entspannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgas in den Formraum bis zu einem Druck von maximal 8 bar bei einem Gasmassendurchsatz von mehr als 50 kg/s und bei einem zeitlichen Druckanstieg im Formraum von mehr als 300 bar/s. entspannt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Vordruckraum maximal 20 bar beträgt.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, bestehend aus einem den Vordruckraum bildenden Druckbehälter, einem darunter angeordneten, den Formraum bildenden Formkasten mit Füllrahmen und einer dessen Boden darstellenden Modellplatte mit dem Modell und einem zwischen dem Druckbehälter und dem Formkasten angeordneten Ventil, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsquerschnitt des Ventils (8) zwischen 50 % und 150 % des horizontalen Formkastenquerschni ttes beträgt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (8) ein Verschlußorgan (9) aufweist, das den Öffnungsquerschnitt des Ventils in wenigen Millisekunden freigibt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan (9) ein Gewicht von weniger als 100 kp pro m2 Ventilfläche aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbehälter (4) eine etwa dem Umriß des Formkastens (2) entsprechende Öffnung (6) aufweist, gegen deren Rand (7) der Formkasten (2) mit dem Füllrahmen (3) dichtend anpreßbar ist und mit der das Verschlußorgan (9) zusammenwi rkt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (8) ein elastisch verformbares Verschlußorgan (9) aufweist, das vorwiegend unter Wirkung des Drucks im Druckbehälter (4) den geforderten Öffnungsquerschnitt freigibt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Verschlußorgan (9) eine Menbran (10) ist, die in der Schließantage dem Rand (7) der Öffnung (6) im Druckbehälter (4) dichtend anliegt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (10) oberhalb der Öffnung (6) und innerhalb des Druckbehälters(4) unter Bildung eines ringförmigen Druckströmquerschnittes für das Druckgas randseitig eingespannt und in der Schließlage unter Wirkung von auf ihre Innenseite wirkender Steuerluft unter Absperren des Durchströmquerschnittes und Anlage am Öffnungsrand (7) des Druckbehälters (4) ballonartig ausgewölbt ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum auf der Innenseite der Membran (10) mit einer Steuerluftleitung (15) in Verbindung steht und mit einem Verschluß, z.B. einem Schlauchquetschventil (17) od. dgl. versehen ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan (9) aus mehreren paral el nebeneinander und paral tel zur Achse der Öffnung (6) angeordneten elastischen Membranen (80) besteht, von denen jeweils zwei (81, 82) einen Tei des Öffnungsquerschnittes begrenzen und mittels Druckluft in die Schließlage, in der sie einander anliegen, bringbar sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Öffnung (6) mehrere parallele schmale Leisten (83) und mit Abstand darüber entsprechende Leisten (84) angeordnet sind und daß zwischen übereinander liegenden Leisten (83, 84) jeweils zwei Membranen (81, 82) unter Bildung einer Kammer (86), die mittels der Steuer-Druckl uft beaufschlagbar ist, aufgespannt sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Membranen (81, 82) gebildeten Kammern (86) miteinander verbunden und an eine gemeinsame Steuerluftleitung (87) angeschlossen sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (10) als Reißmembran (35) ausgebildet und zwischen dem Formkasten (2) und dem Druckbehälter (4) eingespannt ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Reißmembran(35) zum Zweck der Freigabe der Öffnung (7) in definierten Bereichen (47) geschwächt wird,die so angeordnet sind, daß beim Aufreißen der Membran unter Wirkung des Druckgases die Membran als zusammenhängendes Teil erhalten bleibt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Reißmembran (35) im Bereich der Öffnung (6) des Druckbehälters (4) von einem Gitter (42) mit großem Rastermaß unterstützt ist, und vor der Freigabe der Öffnung (6) im Bereich jeder Gitteröffnung an nur drei Seiten geschwächt bzw. aufgetrennt wird.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Reißmembran (35) eine Schneideinrichtung (44) angeordnet ist, deren Schneidwerkzeuge (46) im Raster des Gitters (42) so angeordnet sind, daß jeweils nur drei Seiten jeder Gitteröffnung ein Schneidwerkzeug (46) zugeordnet ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidwerkzeuge (46) an einem im Druckbehälter (4) beweglich geführten Gitterrahmen (45) angeordnet sind.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die das Gitter (42) bildenden Stäbe (43) an ihrer Oberseite Heizleiter aufweisen, wobei diese an jeweils drei Seiten jeder Gitteröffnung angeordnet und zur Freigabe der Öffnung (6) des Druckbehälters (4) einschaltbar sind.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß in die Reißmembran (35) Heizleiter eingebettet sind, die zur Freigabe der Öffnung (6) des Druckbehälters (4) einschaltbar sind.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Reißmembran (35) Teil einer elastischen Endlosbahn (36) ist, die von einer Vorratsspule (37) an der einen Seite des Formkastens (2) im Arbeitstakt der Vorrichtung mittel s einer auf der anderen Seite des Formkastens angeordneten Haspel (37) abziehbar ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan (9) ein achsgleich mit der Öffnung angeordneter Schlauch (28) ist, dessen Querschnitt dem Querschnitt der Öffnung (6) des Druckbehälters (4) angepaßt bzw. anpaßbar ist, der mit seinem einen Ende mit Abstand oberhalb der Öffnung (6) des Druckbehälters (4) innerhalb desselben eingespannt ist und der mit seinem anderen Ende in die Öffnung hineinragt und mittels einer auf seinen Umfangsrand wirkenden Verschließmechanik (33, 34) an den Öffnungsrand (32) anpreßbar ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß am Öffnungsrand ein sich zum Formkasten (2) hin erweiternder Dichtsitz (32) angeordnet ist und die Verschließmechanik einen gegen diesen anhebbaren, das Ende des Schlauchs (28) zwischen sich und dem Dichtsitz einspannenden Klemmring (33) aufweist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmring (33) mittels eines im Druckbehälter (4) angeordneten Hubantriebs (34) heb- und senkbar ist.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb und innerhalb des Schlauchs (28) ein Abstreifring (53) angeordnet ist, der nach jeder Freigabe der Öffnung (6) bis in den Bereich des Dichtsitzes (32) absenkbar ist.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan (9) ein mit der Öffnung (6) achsgleich angeordneter Faltenbalg (55) ist, der mit seinem einen Ende (56) im Druckbehälter (4) befestigt, mit seinem anderen Ende in der Schließlage oberhalb des Öffnungsrandes (7) verriegelt und an diesem Ende verschlossen ist.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg (55) an seinem der Öffnung (6) zugekehrten Ende einen Flansch (58) aufweist, an dem außenseitig eine Verriegelungseinrichtung (67) angreift, und der an diesem Ende durch eine Membran (59) verschlossen ist.
28. Vorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, gekennzeichnet durch einen den Faltenbalg (55) in seine Schließlage bewegenden Hubantrieb (66).
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg (55) innenseitig mit der Atmosphäre in Verbindung steht.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Faltenbalges (55) Stützrohre (63, 64) vorgesehen sind, von denen eines (63) mit dem der Öffnung (6) zugekehrten Ende des Faltenbalges (55) verbunden ist.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß statt des Faltenbalges (55) ein Schlauch (68) vorgesehen ist.
32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg (55) bzw. der Schlauch (68) in der Schl i eß lage vorgespannt ist.
33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, mit einem zentralen Formstoff-Füllschacht, der über einen Schieber od. dgl. gegenüber dem darunter befindlichen Formkasten bzw. Füllrahmen abschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (8) eine den Füllschacht (20) umgebende, die Verbindung zwischen dem Druckbehälter (4) und einem zwischen dem Schieber (52) und dem Füllrahmen (3) angeordneten Raum (38) herstellende Ringöffnung (23) aufweist, an deren innenliegender Wandung ein entsprechend ringförmiger Dichtsitz (27) angeordnet ist und an deren außen liegender Wandung ein gegen den Dichtsitz preßbarer Ringbalg (25) oder Ringschlauch angeordnet ist.
34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbehälter (4) den Füllschacht (20) ringförmig umgibt und über eine ringförmige Öffnung (22) in die Ringöffnung (23) des Ventils (8) ausmündet.
35. Vorrichtung nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringbalg (25) unter Wirkung von Steuerluft in der Schließlage gehalten ist.
36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13 und 33 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerluft für die Membran (10, 80) bzw. den Ringbalg (25) zur Einleitung deren Öffnungsbewegung in den Druckbehälter (4) entspannt wird.
37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (8) einen Ventilteller (71) aufweist, der die Sekundärspule eines Stoßentladungskreises bildet, dessen Primärspule (70) die Öffnung (6) des Druckbehälters (4) umgibt und den Dichtsitz für den Ventilteller (71) aufweist.
38. Vorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteller (71) an einem koaxialen Schlauch, einer Rollmembran (72) od. dgl. elastisch aufgehängt ist.
39. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan (9) aus zwei Klappen (91) gebildet ist, die gegenüber der Ebene der Öffnung (6) unter einem gleichen Winkel geneigt, an den einander zugekehrten unteren Kanten durch eine gemeinsame lösbare Halterung (94) in Schließlage gehalten und an den einander abgekehrten oberen Kanten angelenkt sind.
40. Vorrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (94) aus einem heb- und senkbaren, die unteren Kanten der Klappen (91) in der Schließlage unterfangenden Balken (93) besteht.
41. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Öffnung (6) ein feststehender Rost (102) eingesetzt und darüber ein Schiebrost (103) angeordnet ist, der unter Wirkung einer in seiner Ebene wirkenden Federvorspannung (107) steht und durch eine Verriegelung (108) in der Schließlage gehalten ist, nach deren Entriegelung er unter der Federvorspannung in die Öffnungslage bewegbar ist.
42. Vorrichtung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieberost (103) an der dem feststehenden Rost (102) zugekehrten Seite Leisten (105) aus einem verschleißfesten, dichtenden Werkstoff aufweist.
43. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13 und 39 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan (9) und die sie haltenden Teile zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind, die an dem Druckbehälter (4) auswechselbar angebracht ist.
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