EP0152573A1 - Apparatus for compacting foundry-moulding material using pressure gas - Google Patents

Apparatus for compacting foundry-moulding material using pressure gas Download PDF

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EP0152573A1
EP0152573A1 EP84114951A EP84114951A EP0152573A1 EP 0152573 A1 EP0152573 A1 EP 0152573A1 EP 84114951 A EP84114951 A EP 84114951A EP 84114951 A EP84114951 A EP 84114951A EP 0152573 A1 EP0152573 A1 EP 0152573A1
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EP
European Patent Office
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pressure
piston
closure member
pressure medium
medium cylinder
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EP84114951A
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Norbert Ing. Grad. Damm
Günter Ing. grad. Müller
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Badische Maschinenfabrik GmbH
BMD Badische Maschinenfabrik Durlach GmbH
Original Assignee
Badische Maschinenfabrik GmbH
BMD Badische Maschinenfabrik Durlach GmbH
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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 device for compressing foundry - molding material by means of compressed gas, consisting of a pressure vessel forming a pre-pressure chamber for the compressed gas, a mold space arranged below it from a molding box with filling frame and a model plate with a model that closes the molding box below, on which the molding material before Compression is loosely heaped up, and a large-area valve arranged between the pressure vessel and the molding space, the closure member of which releases the valve opening in a few milliseconds under the influence of the pressure in the pressure vessel, moves into the molding space and can be brought into the closed position by means of a pressure medium cylinder.
  • outlet pressure in the pressure vessel the higher these parameters must be, whereby outlet pressures that are in the range of the pressure of operational compressed air networks are aimed at, in order not to have to do too much construction work for the production of compressed gas on the one hand and for the control of the pressure on the other hand.
  • the device must have a closure member which on the one hand closes the largest possible cross section for overflowing the compressed gas and on the other hand has the lowest possible mass in order to release the cross section as quickly as possible.
  • opening drives that bring the closure member into the opening days in a few milliseconds and thus release the cross section. The aforementioned requirements cannot be achieved with conventional valve designs.
  • the pressure medium cylinder in the stroke side has a small displacement volume of e.g. 150 to 500 cm. The lower the displacement volume, the shorter the discharge time or stroke time for given cross sections.
  • the high-pressure side drain is decoupled from the other high-pressure circuit and connected to a drain tank via a line of relatively large cross-section.
  • the ratio of pressure accumulator volume to displacement volume of the pressure medium cylinder is at least 5: 1.
  • the high pressure source is connected to the two channels of the pressure medium cylinder via a control slide, a check valve and a branching pipe thereafter, and that the discharge tank is connected to the branch lines via a controllable check valve.
  • the branch lines have the largest possible cross-section in order to allow the pressure medium to drain off quickly.
  • the drain tank 63 can be vented between the compression cycles via the line 65, so that its contents can flow into the system tank 66.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Casting Devices For Molds (AREA)

Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Verdichten von Gießerei-Formstoff mittels Druckgas, die aus einem einen Vordruckraum bildenden Druckbehälter für das Druckgas, einem darunter angeordneten Formraum aus Formkasten mit Füllrahmen und Modellplatte mit Modell, auf das der Formstoff vor der Verdichtung lose aufgeschüttet wird, und einem zwischen dem Druckbehälter und dem Formraum angeordneten grossflächigen Ventil besteht, gibt dessen Verschlußorgan die Ventilöffnung unter Mitwirkung des Drucks im Druckbehälter in einigen Millisekunden frei und bewegt sich dabei in den Formraum hinein. Das Verschlußorgan wird mittels eines Druckmittelzylinders in die Schließlage gebracht, dessen Kolben hubseitig an eine Hochdruckquelle angeschlossen ist und mit seiner gegenüberliegenden Seite den beweglichen Abschluß eines gasbeaufschlagten Druckspeichers bildet, wobei der hochdruckseitige Abfluß so ausgebildet ist, daß das Druckmittel mit einer Geschwindigkeit von mehr als 10 m/s abläuft, bei gleichzeitiger Beschleunigung des Kolbens under dem Druck im Druckspeicher und des Verschlußorgans in die Öffnungsstellung.In a device for compressing foundry molding material by means of compressed gas, which consists of a pressure vessel forming a pre-pressure chamber for the compressed gas, a molding space arranged underneath, consisting of a molding box with filling frame and model plate with a model, onto which the molding material is loosely poured before compression, and an intermediate one there is a large-area valve arranged in the pressure vessel and the molding space, its closure member releases the valve opening in a few milliseconds with the participation of the pressure in the pressure vessel and thereby moves into the molding space. The closure member is brought into the closed position by means of a pressure medium cylinder, the piston of which is connected on the stroke side to a high-pressure source and forms the movable end of a gas-loaded pressure accumulator with its opposite side, the high-pressure-side discharge being designed such that the pressure medium is at a speed of more than 10 m / s runs, with simultaneous acceleration of the piston under the pressure in the pressure accumulator and the closure member in the open position.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verdichten von Gießerei - Formstoff mittels Druckgas , bestehend aus einem einen Vordruckraum bildenden Druckbehälter für das Druckgas, einem darunter angeordneten Formraum aus Formkasten mit Füll rahmen und einer den Formkasten unten abschließenden Modellplatte mit Modell, auf das der Formstoff vor der Verdichtung lose aufgeschüttet wird, und einem zwischen dem Druckbehälter und dem Formraum angeordneten großflächigen Ventil, dessen Verschlußorgan die Ventilöffnung unter Mitwirkung des Drucks im Druckbehälter in einigen Millisekunden freigibt, sich dabei in den Formraum hineinbewegt und mittels eines Druckmittelzylinders in die Schließlage bringbar ist.The invention relates to a device for compressing foundry - molding material by means of compressed gas, consisting of a pressure vessel forming a pre-pressure chamber for the compressed gas, a mold space arranged below it from a molding box with filling frame and a model plate with a model that closes the molding box below, on which the molding material before Compression is loosely heaped up, and a large-area valve arranged between the pressure vessel and the molding space, the closure member of which releases the valve opening in a few milliseconds under the influence of the pressure in the pressure vessel, moves into the molding space and can be brought into the closed position by means of a pressure medium cylinder.

In der älteren Patentanmef dung (DE: P 32 43 951.2, US: 453,093, JP: 57-227 830, EP: 82 11 0996.4) ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verdichten von Gießerei-Formstoff, insbesondere Formsand, mittels Druckgas, z. 3. Druckluft oder durch explosive Verbrennung erzeugtes Druckgas, beschrieben wobei das Druckgas schlagartig aus einem Druckbehälter in den Formraum entspannt wird, dabei auf die freie Formstoff-Oberfläche einwirkt und die Formstoffpartikel unter gegenseitigem Impulsaustausch sowie durch Verzögerung der beschleunigten Formstoffmasse auf der Modelloberseite und der Modellplatte verdichtet, wobei zusätzlich Fluidisierungseffekte unter Reduzierung der Partikelreibung eintreten. Wesentlich ist hierbei ein hoher Gasmassendurchsatz bei schnellstmöglichem Druckanstieg im Formraum. Diese Parameter müssen umso höher liegen, je niedriger der Ausgangsdruck im Druckbehälter ist, wobei Ausgangsdrucke angestrebt werden, die im Bereich des Drucks betrieblicher Druckluftnetze liegen, um einerseits für die Druckgaserzeugung, andererseits für die Beherrschung des Drucks keinen allzu großen konstruktiven Aufwand betreiben zu müssen. Dies führt dazu, daß die Vorrichtung ein Verschlußorgan aufweisen muß, das einerseits einen größtmöglichen Querschnitt zum Überströmen des Druckgases verschließt, andererseits eine geringstmögliche Masse aufweist, um den Querschnitt schnellstmöglich freizugeben. Ferner erfordert dies Öffnungsantriebe, die das Verschlußorgan in wenigen Millisekunden in die Öffnungstage bringen und somit den Querschnitt freigeben. Mit herkömmlichen Ventilkonstruktionen lassen sich die vorgenannten Voraussetzungen nicht erreichen.In the older patent application (DE: P 32 43 951.2, US: 453,093, JP: 57-227 830, EP: 82 11 0996.4) is a method and an apparatus for compacting foundry molding material, in particular molding sand, by means of compressed gas, for . 3. Compressed air or compressed gas generated by explosive combustion, described where the compressed gas is suddenly released from a pressure container into the mold space, thereby acting on the free surface of the molding material and the molding material particles with mutual exchange of momentum and by delaying the accelerated molding material mass on the model top and the model plate compresses, with additional fluidization effects occurring while reducing particle friction. What is essential here is a high gas mass throughput with the fastest possible pressure increase in the molding space. The lower the outlet pressure in the pressure vessel, the higher these parameters must be, whereby outlet pressures that are in the range of the pressure of operational compressed air networks are aimed at, in order not to have to do too much construction work for the production of compressed gas on the one hand and for the control of the pressure on the other hand. This means that the device must have a closure member which on the one hand closes the largest possible cross section for overflowing the compressed gas and on the other hand has the lowest possible mass in order to release the cross section as quickly as possible. This also requires opening drives that bring the closure member into the opening days in a few milliseconds and thus release the cross section. The aforementioned requirements cannot be achieved with conventional valve designs.

In der weiteren älteren Patentanmeldung (DE: P 33 21 622.3, US: 617,920, JP: 59-122 180, EP: 84 10 6795.2) wird das Druckgefälle zwischen Druckbehälter und Formraum zur Öffnung des Ventils ausgenutzt, indem das Verschlußorgan innerhalb des Druckbehälters geführt und seine Öffnungsbewegung in den Formraum hinein gerichtet ist. Als Schließantrieb für das Verschlußorgan dient ein Druckmittelzylinder, dessen Kolben mit einer Führungsstange des Verschlußorgans verbunden ist. In der Schließlage wird die Führungsstange mittels einer Klemmeinrichtung festgesetzt. Zumindest während der Öffnungsbewegung ist der Druckmittelzylinder von der Führungsstange abgekoppelt, um nicht gegen den Druck im Druckmittelzylinder arbeiten zu müssen. Danach wird die Antriebsverbindung wieder hergestellt und das Verschlußorgan mi ttel s der Führungsstange wieder in die Schließlage gebracht.In the other older patent application (DE: P 33 21 622.3, US: 617,920, JP: 59-122 180, EP: 84 10 6795.2), the pressure drop between the pressure vessel and the mold space is used to open the valve by guiding the closure member inside the pressure vessel and its opening movement is directed into the mold space. As a closing drive a pressure medium cylinder serves for the closure member, the piston of which is connected to a guide rod of the closure member. In the closed position, the guide rod is fixed by means of a clamping device. At least during the opening movement, the pressure medium cylinder is decoupled from the guide rod in order not to have to work against the pressure in the pressure medium cylinder. The drive connection is then re-established and the closure member is brought back into the closed position by means of the guide rod.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zuvor beschriebene Vorrichtung so weiterzubilden, daß bei geringerem konstruktiven Aufwand eine noch größere Öffnungsgeschwindigkeit für das Verschlußorgan erreicht wird.The invention has for its object to develop the device described above so that an even greater opening speed for the closure member is achieved with less design effort.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kolben des Druckmittelzyl inders hubseitig an eine Hochdruckquelle angeschlossen ist und mit seiner gegenüberliegenden Seite den beweglichen Abschluß eines mit Gas beaufschlagten Druckspeichers bildet und daß der hochdruckseitige Abfluß so ausgebildet ist, daß das Druckmittel mit einer Geschwindigkeit > 10 m/s abläuft bei gleichzeitiger Beschleunigung des Kolbens unter dem Druck im Druckspeicher und des Verschlußorgans in die Öffnungsstellung.This object is achieved in that the piston of the pressure medium cylinder is connected on the hub side to a high-pressure source and with its opposite side forms the movable end of a gas accumulator and that the high-pressure side drain is designed so that the pressure medium at a speed> 10 m / s runs with simultaneous acceleration of the piston under the pressure in the pressure accumulator and the closure member into the open position.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung übernimmt der Druckmittelzy-I inder nicht nur die Schl ießfunktion, sondern auch die Öffnungs- und Dämpfungsfunktion für das Verschlußorgan. Es entfällt die bei der zuvor beschriebenen Vorrichtung notwendige Klemmeinrichtung und Dämpfungsvorrichtung.In the configuration according to the invention, the pressure medium cylinder takes over not only the closing function, but also the opening and damping function for the closure member. The clamping device and damping device necessary in the previously described device are dispensed with.

Praktische Versuche mit den bekannten Vorrichtungen haben gezeigt, daß für Formkasten mittlerer Größe der Druckaufbau über der Formstoff-Oberfläche mit einem Druckgradienten von ca. 200 bis 300bar/s erfolgen muß, um eine einwandfreie Verdichtung zu erhalten. Hieraus ergeben sich bei einem großflächigen Verschlußorgan mit optimierter geringer Masse und einem Ausgangsdruck, wie er in betriebsinternen Druckluftnetzen herrscht, eine Geschwindigkeit für das Verschlußorgan, die über 1 m/s liegen muß. Soll, wie dies erfindungsgemäß vorgesehen ist, die Öffnungsbewegung durch den Druckmittelzylinder, der zum Schließen des Verschlußorgans dient, unterstützt werden, so setzt dies bei einem vorgegebenen Druck im Druckspeicher hohe Abflußgeschwindigkeiten für das während der Öffnungsbewegung vom Kolben verdrängte Druckmittelvolumen voraus. Gemäß der Erfindung muß diese Abflußgeschwindigkeit > 10 m/s sein, also in einem Bereich liegen, der um den Faktor 10 höher liegt wie die in der Hydraulik üblichen Rückölgeschwindigkeiten. Diese wesentlich höhere Abflußgeschwingigkeit für das Verdrängungsvolumen läßt sich durch entsprechende konstruktive Maßnahmen erreichen. Die Kolbengeschwingigkeit selbst kann dabei lediglich Werte im Bereich von ca. 5 m/sec. erreichen.Practical tests with the known devices have shown that for medium-sized mold boxes, the pressure build-up over the molding material surface must take place with a pressure gradient of approximately 200 to 300 bar / s in order to obtain a perfect compression. In the case of a large-area closure member with an optimized low mass and an outlet pressure such as that prevailing in internal compressed air networks, this results in a speed for the closure member which must be above 1 m / s. If, as is provided according to the invention, the opening movement is to be supported by the pressure medium cylinder, which serves to close the closure member, this presupposes high outflow speeds for the pressure medium volume displaced by the piston during the opening movement at a predetermined pressure in the pressure accumulator. According to the invention, this discharge speed must be> 10 m / s, that is to say in a range which is 10 times higher than the return oil speeds customary in hydraulics. This significantly higher discharge velocity for the displacement volume can be achieved by appropriate design measures. The piston speed itself can only achieve values in the range of approx. 5 m / sec. to reach.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel weist der Druckmittelzyl inder hubseitig ein kleines Verdrängungsvolumen von z.B. 150 bis 500 cm auf. Je geringer das Verdrängungsvolumen ist, um so kürzer kann die Abflußzeit bzw. Hubzeit bei gegebenen Querschnitten sein.According to a first embodiment, the pressure medium cylinder in the stroke side has a small displacement volume of e.g. 150 to 500 cm. The lower the displacement volume, the shorter the discharge time or stroke time for given cross sections.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der hochdruckseitige Abfluß vom sonstigen Hochdruck-Kreislauf abgekoppelt und über eine Leitung relativ großen Querschnittes an einen Ablauftank angeschlossen.According to a further exemplary embodiment, the high-pressure side drain is decoupled from the other high-pressure circuit and connected to a drain tank via a line of relatively large cross-section.

Mit diesem Ausführungsbeispiel wird einerseits der Strömungswiderstand für das ablaufende Verdrängungsvolumen so gering als möglich gehalten, andererseits wird durch die Abkopplung vom sonstigen Hochdruck-Kreislauf erreicht, daß die zu verschiebende Druckmittelmenge gering ist. Der Ablauftank gibt die Möglichkeit, abflußseitig einen schnellen Druckabbau zu erhalten.With this embodiment, on the one hand, the flow resistance for the displacement volume that is running is as low as possible kept, on the other hand, the decoupling from the other high-pressure circuit ensures that the amount of pressure medium to be displaced is small. The drain tank gives the possibility to get a quick pressure reduction on the drain side.

In der Praxis hat sich für die Hochdruckquelle ein Druck zwischen 100 und 300 bar als zweckmäßig erwiesen. Diese Drucke lassen sich in der Hydraulik ohne weiteres erreichen.In practice, a pressure between 100 and 300 bar has proven to be expedient for the high pressure source. These pressures can be easily achieved in hydraulics.

Der Druckspeicher, dessen Druck auf die andere Seite des Kolbens wirkt, steht in der Schl ießlage des Verschlußorgans , also in der angehobenen Endlage des Kolbens unter einem Gasdruck zwischen 50 und 200 bar, der unmittelbar oder mittelbar, z. B. über ein Hydraulikpolster, auf den Kolben wirkt. Ab ca. 50 bar steigt der Effekt eines Gasdruckpolsters, der prinzipiell auch schon bei geringeren Drücken vorhanden ist, im Sinne einer zusätzlichen Beschleunigung in vortei Ihafter Weise stark an.The pressure accumulator, the pressure of which acts on the other side of the piston, is in the closed position of the closure member, that is to say in the raised end position of the piston under a gas pressure between 50 and 200 bar, which is directly or indirectly, for. B. acts on the piston via a hydraulic cushion. From approx. 50 bar, the effect of a gas pressure cushion, which in principle is also present at lower pressures, increases significantly in the sense of additional acceleration.

Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn das Verhältnis von Druckspeichervolumen und Verdrängungsvolumen des Druckmittelzyl inders mindestens 5 : 1 beträgt.It has also proven to be advantageous if the ratio of pressure accumulator volume to displacement volume of the pressure medium cylinder is at least 5: 1.

Praktische Versuche mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung haben ergeben, daß sich die Öffnungsgeschwindigkeit des Verschlußorgans etwa verdoppeln läßt, wobei der konstruktive Aufwand erhebl ich verringert wird.Practical tests with the device designed according to the invention have shown that the opening speed of the closure member can be approximately doubled, the construction effort being significantly reduced.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich weiterhin aus durch eine gegen Ende der Absenkbewegung des Kolbens wirksam werdende Drossel , die dafür sorgt, daß der Kolben und damit das Verschlußorgan auf kurzer Strecke abgebremst werden.The device according to the invention is further characterized by a throttle which becomes effective towards the end of the lowering movement of the piston and which ensures that the piston and thus the closure member are braked over a short distance.

in einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, daß die den Kolben mit dem Verschlußorgan verbindende Kolbenstange innerhalb des Druckmittelzylinders einen gegenüber der Zylinderdurchführung der Kolbenstange konisch erweiterten Abschnitt aufweist und daß die Kolbenstange die Zu- und Ablauföffnung des Zylinderraums durchgreift, die in Verbindung mit dem konisch erweiterten Abschnitt der Kolbenstange die Drossel bildet. Mit zusätzlich in den konischen Absatz eingearbeiteten, axial verlaufenden Kerben läßt sich das Dämpfungsverhalten weiter optimieren.In a preferred embodiment it is provided that the piston rod connecting the piston to the closure member has a section which is flared in relation to the cylinder bushing of the piston rod within the pressure medium cylinder and that the piston rod extends through the inlet and outlet opening of the cylinder space, which in connection with the conically enlarged section the piston rod forms the throttle. The damping behavior can be further optimized with additional axially running notches in the conical heel.

Die den Kolben abbremsende Drossel ist also in den Druckmittelzylinder integriert.The throttle braking the piston is therefore integrated in the pressure medium cylinder.

Ein schnellstmöglicher Ablauf wird gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel dadurch begünstigt, daß die einen Teil der Drossel bildende Zu-und Ablauföffnung des Zylinderraums in wenigstens zwei Zu- und Ab-I aufkanäl e mündet.According to a further exemplary embodiment, the fastest possible drain is favored in that the inlet and outlet opening of the cylinder space forming part of the throttle opens into at least two inlet and outlet channels.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weist der Kolben einen in den Raum des Druckspeichers ragenden Ansatz auf, der einen mit einem Endlagenbegrenzer für die Absenkbewegung des Kolbens zusammenwirkenden Anschlag aufweist.According to a further feature of the invention, the piston has a projection which projects into the space of the pressure accumulator and which has a stop which interacts with an end position limiter for the lowering movement of the piston.

In bevorzugter Ausführung ist weiterhin vorgesehen, daß die Hochdruckquelle über einen Steuerschieber, ein Rückschlagventil und eine sich danach verzweigende Leitung mit den beiden Kanälen des Druckmittelzylinders verbunden ist, und daß an die Zweigleitungen über ein aufsteuerbares Rückschlagventil der Ablauftank angeschlossen ist. Dabei weisen, wie bereits zuvor angedeutet, die Zweigleitungen einen größtmöglichen Querschnitt auf, um einen schnellen Ablauf des Druckmittels zu ermöglichen.In a preferred embodiment it is further provided that the high pressure source is connected to the two channels of the pressure medium cylinder via a control slide, a check valve and a branching pipe thereafter, and that the discharge tank is connected to the branch lines via a controllable check valve. As already indicated above, the branch lines have the largest possible cross-section in order to allow the pressure medium to drain off quickly.

Schließlich ist gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß der Steuerschieber in einer ersten Stellung den Druckmittelzylinder mit der Hochdruckquelle verbindet und die Steuerleitung des aufsteuerbaren Rückschlagventils öffnet, so daß dieses schließt und in einer zweiten Stellung die Steuerleitung mit der Hochdruckquelle verbindet, so daß das Rückschlagventil gegen den Druck in der Zweigleitung öffnet und den Druckmittelzylinder mit dem Ablauftank verbindet.Finally, according to a further exemplary embodiment, it is provided that the control slide connects the pressure medium cylinder to the high pressure source in a first position and opens the control line of the controllable check valve so that it closes and connects the control line to the high pressure source in a second position, so that the check valve counteracts opens the pressure in the branch line and connects the pressure medium cylinder to the drain tank.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

  • Figur 1 einen Schnitt durch eine Ausführungsform der Vorrichtung und
  • Figur 2 eine Ausführungsform der Steuerung des Druckmittelzyl inders.
The invention is described below using an exemplary embodiment shown in the drawing. The drawing shows:
  • 1 shows a section through an embodiment of the device and
  • Figure 2 shows an embodiment of the control of the Druckmittelzyl Indian.

In der Zeichnung sind nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Teile der Verdichtungsvorrichtung einer Gießerei-Formmaschine wiedergegeben. Es sind insbesondere nicht gezeigt der Maschinenständer, die Einrichtung 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 wiedergegeben, da diese Bauteile im Gießerei-Maschinenbau bekannt sind.In the drawing, only the parts of the compression device of a foundry molding machine necessary for understanding the invention are shown. In particular, the machine stand, the device for lifting and lowering the molding box and filling frame and, if appropriate, for ejecting the finished mold from the molding box are not shown. The facilities for bringing up the model and for filling the molding sand are also not shown, since these components are known in foundry mechanical engineering.

Auf einer Modellplatte 1 mit einem Modell 2 sitzt ein Formkasten 3 und auf diesem ein Füllrahmen 4. Oberhalb dieses Formraums ist ein Druckbehälter 5 - beim wiedergegebenen Ausführungsbeispiel zur Aufnahme von Druckluft - angeordnet, der über einen Anschluß 6 aus einem Druckspeicher oder - bei niedrigem Vordruck- aus dem betrieblichen Druckluftnetz gespeist wird.On a model plate 1 with a model 2 sits a molding box 3 and on this a filling frame 4. Above this molding space is a pressure vessel 5 - in the illustrated embodiment for receiving compressed air - which is connected via a connection 6 from a pressure accumulator or - at low admission pressure - is fed from the company's compressed air network.

Der Druckbehälter weist als Boden 7 eine Platte auf, die im Bereich oberhalb des Formraums rostartig mit einer Vielzahl von Öffnungen 8 versehen ist. An der Unterseite des Bodens 7 ist ein Rahmen 9 angeflanscht, an den wiederum eine Abluftleitung mit einem Ventil 10 angeschlossen ist. Der Druckbehälter 5 mit dem Rahmen 9 einerseits und die Modellplatte 1 mit Modell 2, Formkasten 3 und Füllrahmen 4 sind gegeneinander beweglich, um den Formraum mit Formstoff füllen zu können. Vor dem Verdichten werden diese beiden Baugruppen zusammengebracht und an ihrer Trennfläche dicht zusammengepreßt.The pressure vessel has a plate 7 which is provided with a plurality of openings 8 in a rust-like manner in the area above the molding space. A frame 9 is flanged to the underside of the base 7, to which in turn an exhaust air line with a valve 10 is connected. The pressure vessel 5 with the frame 9 on the one hand and the model plate 1 with model 2, molding box 3 and filling frame 4 can be moved relative to one another in order to be able to fill the molding space with molding material. Before the compression, these two assemblies are brought together and pressed tightly together at their interface.

Mit dem Boden 7 bzw. dessen die Öffnungen 8 aufweisenden Bereich wirkt ein Verschlußorgan in Form einer starren Ventilplatte 11 zusammen, die gleichfalls eine Vielzahl von Öffnungen 12 besitzt. Ferner sitzt auf der Oberseite der Ventilplatte innerhalb des Bereichs der Öffnungen 12, wie auch der Öffnungen 8 im Boden 7, ein Dichtungsbelag 13. Wie aus der linken Hälfte der Darstellung erkennbar, sind die Öffnungen 8 im Boden 7 und die Öffnungen 12 in der Ventilplatte 11 so gegeneinander versetzt, daß sie sich in der Schließlage nicht überdecken.A closure member in the form of a rigid valve plate 11, which likewise has a multiplicity of openings 12, interacts with the bottom 7 or its area having the openings 8. Furthermore, on the top of the valve plate, within the area of the openings 12, as well as the openings 8 in the base 7, there is a sealing coating 13. As can be seen from the left half of the illustration, the openings 8 in the base 7 and the openings 12 in the valve plate 11 so offset against each other that they do not overlap in the closed position.

Die Ventilplatte 11 sitzt an einer Führungsstange 14, die in die Kolbenstange 46 des Kolbens 45 eines Druckmittelzylinders 47 übergeht. Dieser ist nachfolgend anhand der Figur 2 beschrieben:

  • Der Druckmittelzyl inder 47 ist in einem Hochdruck-Kreislauf angeordnet, wobei die Hochdruckquelle mit 41 bezeichnet ist . Hierbei handelt es sich beispielsweise um eine Hydraulikpumpe, die aus einem Tank 66 gespeist wird. Von der Hochdruckquelle 41 gelangt das Druckmittel über einen Steuerschieber 42 und ein Rückschlagventil 43 in Zweigleitungen 44, die an je einen Kanal 48 im Druckmittelzylinder 47 angeschlossen sind. Die Kanäle 48 wiederum münden in eine zentrale Öffnung 49 des Druckmittelzylinders, die die Verbindung zum Arbeitsraum 50 des Druckmittelzylinders herstellt. Der Druckmittelzylinder 47 weist oberhalb des Kolbens 45 einen Druckspeicher 51 auf, der über ein Rückschlagventil 52 an eine Gas-Druckvorlage 53 angeschlossen ist. Dabei bildet der Kolben 45 den unteren, im übrigen beweglichen Abschluß des Druckspeichers 51. Innerhalb des Druckspeichers ist eine Trennwand 54 angeordnet, die eine Endlagenbegrenzung für den Kolben 45 und damit für das Verschlußorgan 11 bildet. Die Trennwand 54 ist mit mehreren Öffnungen versehen, um den Druck im Druckspeicher 51 ungehindert auf den Kolben 45 wirken zu lassen. Der Kolben seinerseits ist über einen Ansatz 55 mit einem Anschlag 56 versehen, der in der unteren Endlage des Kolbens 45, also in der Öffnungsstellung des Verschlußorgans 11 einem elasstischen Element 57 auf iegt.
The valve plate 11 is seated on a guide rod 14 which merges into the piston rod 46 of the piston 45 of a pressure medium cylinder 47. This is described below with reference to FIG. 2:
  • The pressure medium cylinder 47 is arranged in a high-pressure circuit, the high-pressure source being designated by 41. This is, for example, a hydraulic pump that is fed from a tank 66. From the high-pressure source 41, the pressure medium passes via a control slide 42 and a check valve 43 into branch lines 44, which are each connected to a channel 48 in the pressure medium cylinder 47. The channels 48 in turn open into a central opening 49 of the pressure medium cylinder, which establishes the connection to the working space 50 of the pressure medium cylinder. The pressure medium cylinder 47 has above the piston 45 a pressure accumulator 51, which is connected to a gas pressure receiver 53 via a check valve 52. The piston 45 forms the lower, otherwise movable, end of the pressure accumulator 51. A partition 54 is arranged within the pressure accumulator and forms a limit position for the piston 45 and thus for the closure member 11. The partition wall 54 is provided with a plurality of openings in order to allow the pressure in the pressure accumulator 51 to act unhindered on the piston 45. The piston, in turn, is provided with a stop 56 via an extension 55, which abuts an elastic element 57 in the lower end position of the piston 45, that is to say in the open position of the closure member 11.

Die Kolbenstange 46 ist in ihrem innerhalb des Arbeitsraums 50 liegenden Bereich mit einem konisch erweiterten Abschnitt 58 versehen, der bei der Absenkbewegung des Kolbens 45 in Verbindung mit der Öffnung 49 eine Art Drossel bildet. Ferner kann der Arbeitsraum 50 des Druckmittelzylinders 47 über eine Leitung 59 mit einer weiteren Feindrossel 60 verbunden sein, die wiederum an eine der beiden Zweigleitungen 44 angeschlossen ist.The piston rod 46 is provided in its area lying within the working space 50 with a conically widened section 58 which forms a kind of throttle when the piston 45 is lowered in connection with the opening 49. Furthermore, the working space 50 of the pressure medium cylinder 47 can be connected via a line 59 to a further fine throttle 60, which in turn is connected to one of the two branch lines 44.

Die Zweigleitungen 44 sind über ein aufsteuerbares Rückschlagventil 61, dessen Steuerleitung über den Steuerschieber 42 mit der Hochdruckquelle 41 verbindbar ist, an einen Ablauftank 63 angeschlossen, dessen Abfluß 64 in den Systemtank 66 mündet und der ferner mit einer Entlüftung 65 ausgestattet ist.The branch lines 44 are connected via a controllable check valve 61, the control line of which can be connected to the high-pressure source 41 via the control slide 42, to an outlet tank 63, the outlet 64 of which opens into the system tank 66 and which is also equipped with a vent 65.

Nachstehend ist die Funktion der Vorrichtung beschrieben:

  • Um das Verschlußorgan 11 aus der in Figur 1 rechts wiedergegebenen geöffneten Stellung in die Schließstellung linke Hälfte der Figur 1) zu bringen, wird der Steuerschieber 42 in die Position "B" gebracht. In dieser Position ist die Verbindung zwischen der Hochdruckquelle 41 und dem Arbeitsraum 50 des Druckmittelzyl inders 47 unter Öffnen des Rückschlagventils 43 hergestellt. Zugleich ist die Steuerleitung 62 des aufsteuerbaren Rückschi agventi ls 61 an den Systemtank angeschlossen, also drucklos, so daß das Rückschlagventil 61 schließt. Das Druckmittel strömt über die Zweigieitungen 44 und die Kanäle 48 in den Arbeitsraum 50 ein, hebt den Kolben 45 und damit die Kolbenstange 46 und die Führungsstange 14 mit dem Verschlußorgan 11, bis dieses schließlich die Schließstellung (linke Hälfte der Figur 1) erreicht hat. Vor oder während dieses Vorgangs wird die Modellplatte 1 mit dem gefüllten Formkasten 3 und Füllrahmen 4 mit dem Rahmen 9 verspannt. Das Ventil 10 befindet sich in der Schließlage. Während des Anhebens des Kolbens 45, das beispielsweise unter einem Druck von ca. 250 bar geschieht, wird gleichzeitig das Medium im Druckspeicher 51 vorgespannt. Eventuelle Leckverluste im Druckspeicher 51 werden durch die Druckvorlage 53 ergänzt. Der Druck im Druckspeicher 51 steigt beispielsweise auf ca. 100 bar.
The function of the device is described below:
  • Around the closure member 11 from the open position shown on the right in FIG. 1 to the closed position on the left half of FIG. 1) bring, the spool 42 is brought into position "B". In this position, the connection between the high pressure source 41 and the working space 50 of the pressure medium cylinder 47 is established by opening the check valve 43. At the same time, the control line 62 of the controllable return valve 61 is connected to the system tank, ie without pressure, so that the check valve 61 closes. The pressure medium flows through the branch lines 44 and the channels 48 into the working space 50, lifts the piston 45 and thus the piston rod 46 and the guide rod 14 with the closure member 11 until it has finally reached the closed position (left half of FIG. 1). Before or during this process, the model plate 1 with the filled molding box 3 and filling frame 4 is clamped to the frame 9. The valve 10 is in the closed position. During the lifting of the piston 45, which takes place, for example, under a pressure of approximately 250 bar, the medium in the pressure accumulator 51 is prestressed at the same time. Any leakage losses in the pressure accumulator 51 are supplemented by the print template 53. The pressure in the pressure accumulator 51 increases, for example, to approximately 100 bar.

Zum schlagartigen Entspannen des Druckbehälters 5 und zum Verdichten des im Formkasten und Fültrahmen vorhandenen Formstoffs wird das Verschlußorgan 11 in die Öffnungslage (rechte Hälfte der Figur 1) gebracht. Hierzu wird der Steuerschieber 42 in die Stellung "A" umgeschaltet. Es steht dann der Druck der Hochdruckquelle 41 in der Steuerleitung 62 an, so daß das Rückschlagventil 61 öffnet. Über die relativ großen Ablaufquerschnitte der Öffnung 49, der Kanäle 48 und der Zweigleitungen 44 läuft das Druckmittel aus dem Arbeitsraum 50 unter Wirkung des Drucks im Druckspeicher 51 über das Rückschlagventil 61 in den Ablauftank 63 ab. Gegen Ende der Absenkbewegung des Kolbens 45 wird der Ablaufquerschnitt zwischen Kolbenstange 46 und Ablauföffnung 49 durch den konischen Abschnitt 58 an der Kolbenstange 46 reduziert, so daß der Kolben 45 und damit das Verschlußorgan 11 abgebremst werden. Während der Öffnungsbewegung läuft das zu verdrängende Druckmedium aus dem Arbeitsraum 50 mit einer Geschwindigkeit von mehr als 10 m/s, vorzugsweise zwischen 20 und 30 m/s ab.To abruptly relax the pressure vessel 5 and to compress the molding material present in the molding box and filling frame, the closure member 11 is brought into the open position (right half of FIG. 1). For this purpose, the control slide 42 is switched to the "A" position. There is then the pressure of the high pressure source 41 in the control line 62, so that the check valve 61 opens. Via the relatively large discharge cross-sections of the opening 49, the ducts 48 and the branch lines 44, the pressure medium runs out of the working space 50 under the action of the pressure in the pressure accumulator 51 via the check valve 61 into the discharge tank 63. Towards the end of the lowering movement of the piston 45, the outlet cross section between the piston rod 46 and the outlet opening 49 is through the conical section 58 on the piston rod 46 reduced so that the piston 45 and thus the closure member 11 are braked. During the opening movement, the pressure medium to be displaced runs out of the working space 50 at a speed of more than 10 m / s, preferably between 20 and 30 m / s.

Der Ablauftank 63 kann zwischen den Verdichtungstakten über die Leitung 65 entlüftet werden, so daß sein Inhalt in den Systemtank 66 abfl ießen kann.The drain tank 63 can be vented between the compression cycles via the line 65, so that its contents can flow into the system tank 66.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Verdichten von Gießerei-Formstoff mittels Druckgas, bestehend aus einem einen Vordruckraum bildenden Druckbehälter für das Druckgas, einem darunter angeordneten Formraum aus Formkasten mit Füllrahmen und einer den Formkasten unten abschließenden Modellplatte mit Modell, auf das der Formstoff vor der Verdichtung lose aufgeschüttet wird, und einem zwischen dem Druckbehälter und dem Formraum angeordneten großflächigen Ventil, dessen Verschlußorgan die Ventilöffnung unter Mitwirkung des Drucks im Druckbehälter in einigen Millisekunden freigibt, sich dabei in den Formraum bewegt und mittels eines Druckmittelzylinders in die Schließlage bringbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kolben (45) des Druckmittelzylinders (47) hubseitig an eine Hochdruckquel le (41) angeschlossen ist und mit seiner gegenüberliegenden Seite den beweglichen Abschluß eines mit Gas beaufschlagten Druckspeichers (51) bildet und daß der hochdruckseitige Abfluß (44,48,61,63) so ausgebildet ist, daß das Druckmittel mit einer Geschwindigkeit 3 10 m/s abläuft bei gleichzeitiger Beschleunigung des Kolbens (45) unter dem Druck im Druckspeicher (51) und des Verschlußorgans (11) in die Öffnungsstellung.1.Device for compressing foundry molding material by means of compressed gas, consisting of a pressure vessel forming a pre-pressure chamber for the compressed gas, a molding space arranged underneath, consisting of a molding box with filling frame and a model plate with a model that closes the molding box below, onto which the molding material is loosely poured before compression and a large-area valve arranged between the pressure vessel and the mold space, the closure member of which releases the valve opening in a few milliseconds with the aid of the pressure in the pressure vessel, moves into the mold space and can be brought into the closed position by means of a pressure medium cylinder,
characterized,
that the piston (45) of the pressure medium cylinder (47) is connected on the stroke side to a high-pressure source (41) and with its opposite side forms the movable end of a gas accumulator (51) and that the high-pressure side drain (44, 48, 61, 63) is designed so that the pressure medium runs at a speed of 3 10 m / s with simultaneous acceleration the piston (45) under the pressure in the pressure accumulator (51) and the closure member (11) in the open position. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelzylinder (47) hubseitig ein kleines Verdrängungsvolumen, z. B. zwischen 150 und 500 cm3 aufweist.2. Device according to claim 1, characterized in that the pressure medium cylinder (47) on the stroke side has a small displacement volume, for. B. between 150 and 500 cm 3 . 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der hochdruckseitige Abfluß (44, 48, 49) über Schaltelemente (61, 43) vom sonstiqen Hochdruck-Kreislauf (41) abgekoppelt und über eine Leituna (44) relativ großen Querschnitts an einen Ablauftank (63) angeschlossen ist.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the h ochdruckseitige outlet (44, 48, 49) (43 61) decoupled from the sonstiqen high-pressure circuit (41) via switching elements and a Leituna (44) relatively large cross-section is connected to a drain tank (63). 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Hochdruckquelle (51) zwischen 100 und 300 bar liegt.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the pressure of the high pressure source (51) is between 100 and 300 bar. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckspeicher (51) in der Schließlage des Verschlußorgans (11) unmittelbar oder mittelbar unter einem Gasdruck zwischen 50 und 200 bar steht.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the pressure accumulator (51) in the closed position of the closure member (11) is directly or indirectly under a gas pressure between 50 and 200 bar. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Druckspeichervolumen und Verdrängungsvolumen des Druckmittelzylinders (47) mindestens 5 : 1 beträgt.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the ratio of pressure accumulator volume and displacement volume of the pressure medium cylinder (47) is at least 5: 1. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine gegen Ende der Absenkbewegung des Kolbens (45) wirksam werdende Drossel (49, 58, 59, 60).7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized by an towards the end of the lowering movement of the piston (45) effective throttle (49, 58, 59, 60). 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kolben (45) mit dem Verschlußorgan (11) verbindende Kolbenstange (46) innerhalb des Druckmittelzylinders (47) einen gegenüber der Zyl inderdurchführung der Kolbenstange konisch erweiterten Abschnitt (58) aufweist und daß die Kolbenstange (45) die Zu-und Ablauföffnung (49) des Zyl inderraums (50) durchgreift, die in Verbindung mit dem konisch erweiterten Abschnitt (58) der Kolbenstange (46) die Drossel bildet.8. The device according to claim 7, characterized in that the piston (45) with the closure member (11) connecting the piston rod (46) within the pressure medium cylinder (47) has a conically enlarged passage through the piston rod of the piston rod portion (58) and that the piston rod (45) passes through the inlet and outlet opening (49) of the cylinder space (50), which forms the throttle in connection with the flared portion (58) of the piston rod (46). 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu- und Ablauföffnung (49) des Zylinderraums (50) in wegnistens zwei Zu- und Ablaufkanäle (48) mündet.9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the inlet and outlet opening (49) of the cylinder space (50) opens into two nest inlet and outlet channels (48). 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (45) einen in den Raum des Druckspeichers (51) ragenden Ansatz (55) aufweist, der einen mit einem Endlagenbegrenzer (54, 57) für die Absenkbewegung des Kolbens (45) zusammenwirkenden Anschlag (56) aufweist.10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the piston (45) has a projection (55) projecting into the space of the pressure accumulator (51), which has an end position limiter (54, 57) for the lowering movement of the Piston (45) cooperating stop (56). 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckquelle (41) über einen Steuerschieber (42), ein Rückschlagventil (43) und eine Ringleitung (44) mit den beiden Kanälen (48) des Druckmittelzylinders (47) verbunden ist, und daß an die Ringleitung (44) über ein aufsteuerbares Rückschlagventil (61) der Ablauftank (63) angeschlossen ist.11. The device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the high pressure source (41) via a control slide (42), a check valve (43) and a ring line (44) with the two channels (48) of the pressure medium cylinder (47) is connected, and that the drain tank (63) is connected to the ring line (44) via a controllable check valve (61). 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (42) in einer ersten Stellung den Druckmittelzyl inder (47) mit der Hochdruckquelle (41) verbindet und die Steuerleitung (62) des aufsteuerbaren Rückschlagventils (61) druckentlastet , so daß dieses schließt und in einer zweiten Stellung die Steuerleitung (62) mit der Hochdruckquelle (41) verbindet, so daß das Rückschlagventil (61) gegen den Druck in der Ringleitung (44) öffnet und den Druckmittelzylinder (47) mit dem Ablauftank (63) verbindet.12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the control slide (42) in a first position connects the pressure medium cylinder (47) with the high pressure source (41) and the control line (62) of the controllable check valve (61) relieves pressure, so that this closes and in a second position connects the control line (62) to the high pressure source (41) so that the check valve (61) opens against the pressure in the ring line (44) and connects the pressure medium cylinder (47) to the drain tank (63).
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