EP0152573B1 - Vorrichtung zum Verdichten von Giesserei-Formstoff mittels Druckgas - Google Patents

Vorrichtung zum Verdichten von Giesserei-Formstoff mittels Druckgas Download PDF

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EP0152573B1
EP0152573B1 EP84114951A EP84114951A EP0152573B1 EP 0152573 B1 EP0152573 B1 EP 0152573B1 EP 84114951 A EP84114951 A EP 84114951A EP 84114951 A EP84114951 A EP 84114951A EP 0152573 B1 EP0152573 B1 EP 0152573B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
accordance
piston
fact
working space
Prior art date
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Expired
Application number
EP84114951A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0152573A1 (de
Inventor
Norbert Ing. Grad. Damm
Günter Ing. grad. Müller
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.)
BMD Badische Maschinenfabrik Durlach GmbH
Original Assignee
BMD Badische Maschinenfabrik Durlach GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BMD Badische Maschinenfabrik Durlach GmbH filed Critical BMD Badische Maschinenfabrik Durlach GmbH
Publication of EP0152573A1 publication Critical patent/EP0152573A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0152573B1 publication Critical patent/EP0152573B1/de
Expired legal-status Critical Current

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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 molding space arranged underneath from a molding box with a filling frame and a model plate with a model that closes the molding box below, onto which the molding material is compressed 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 with the aid 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 pressures are sought which are in the range of the pressure of operational compressed air networks in order not to have to spend too much constructive effort on the one hand for the production of compressed gas and on the other hand for the control of the pressure.
  • 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 which bring the closure member into the open position in a few milliseconds and thus release the cross section. The aforementioned requirements cannot be achieved with conventional valve designs.
  • the object of the invention is to further develop the device described above in such a way that an even greater opening speed for the closure member is achieved with less design effort.
  • the pressure medium cylinder not only takes on 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.
  • 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 flow rate for the displacement volume can be achieved by appropriate design measures.
  • the piston speed itself can only have values in the range of approx. 5 m / sec. to reach.
  • the working space of the pressure medium cylinder has a small displacement volume of e.g. B. 150 to 500 cm 3 .
  • the drain is decoupled from the other high-pressure circuit and connected to a drain tank via a line of relatively large cross-section.
  • the flow resistance for the expiring displacement is kept as low as possible
  • the decoupling from the otherwise 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.
  • 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. a hydraulic cushion acts on the piston. From approx. 50 bar, the effect of a gas pressure cushion, which in principle is already present even at lower pressures, advantageously increases in the sense of an additional acceleration.
  • the ratio of pressure accumulator volume to displacement volume of the pressure medium cylinder is at least 5: 1.
  • 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.
  • 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 working 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 notches incorporated into the conical heel.
  • the throttle braking the piston is therefore integrated in the pressure medium cylinder.
  • the fastest possible drain is favored in that the inlet and outlet opening of the working space forming part of the throttle opens into at least two inlet and outlet channels.
  • 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.
  • 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.
  • 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 opens against the pressure in the branch line and connects the pressure medium cylinder to the drain tank.
  • Figure 2 shows an embodiment of the control of the pressure medium cylinder.
  • 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.
  • 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.
  • valve plate 11 sits on a guide rod 14 which merges into the piston rod 16 of the piston 15 of a pressure medium cylinder 17. This is described below with reference to FIG. 2:
  • the pressure medium cylinder 47 which corresponds to the pressure medium cylinder 17 in FIG. 1, is arranged in a high-pressure circuit, the high-pressure source being designated by 41.
  • the high-pressure source 41 This is, for example, a hydraulic pump that is fed from a tank 66.
  • 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 a pressure accumulator 51 above the piston 45, which is connected to a gas pressure receiver 53 via a check valve 52.
  • the piston 45 forms the lower, 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 a shoulder 55 which rests on 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.
  • 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.
  • 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.
  • the control slide 42 In order to bring the closure member 11 from the open position shown on the right in FIG. 1 to the closed position (left half of FIG. 1), the control slide 42 is brought into the 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 check 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).
  • 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.
  • 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.
  • the closure member 11 is brought into the open position (right half of FIG. 1).
  • the control slide 42 in the position "A" switched.
  • the pressure of the high pressure source 41 is then present in the control line 62, so that the check valve 61 opens.
  • 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.
  • the outlet cross-section between the piston rod 46 and the outlet opening 49 is reduced by the conical section 58 on the piston rod 46, so that the piston 45 and thus the closure member 11 are braked.
  • 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.
  • 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.

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 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 hineinbewegt und mittels eines Druckmittelzylinders in die Schließlage bringbar ist.
  • In der gemäß Art. 54 (3) bei der Frage der erfinderischen Tätigkeit nicht zu berücksichtigenden Patentanmeldung EP-A-0 084 627 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verdichten von Gießerei-Formstoff, insbesondere Formsand, mittels Druckgas, z. B. 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 Aufwandbetreiben 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 Öffnungslage bringen und somit den Querschnitt freigeben. Mit herkömmlichen Ventilkonstruktionen lassen sich die vorgenannten Voraussetzungen nicht erreichen.
  • In den weiteren Patentanmeldungen EP-A-0 129 210 und EP-A-0131 723 von welcher der unabhängige Anspruch 1 ausgeht und die beide der Erfindung näher kommen, aber gleichfalls gemäß Art. 54 (3) bei der Frage der erfinderischen Tätigkeit nicht zu berücksichtigen sind, 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 mittels der Führungsstange wieder in die Schließlage gebracht.
  • Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die zuvor beschriebene Vorrichtung so weiterzubilden, daß bei geringerem konstruktiven Aufwand eine noch größere Öffnungsgeschwindigkeit für das Verschlußorgan erreicht wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der durch einen Kolben begrenzte Arbeitsraum des Druckmittelzylinders an eine Hochdruckquelle angeschlossen ist, und der Kolben mit seiner dem Arbeitsraum gegenüberliegenden Seite den beweglichen Abschluß eines mit Gas beaufschlagten Druckspeichers bildet und der Arbeitsraum einen Abfluß aufweist, der so ausgebildet ist, daß das Druckmittel mit einer Geschwindigkeit ;= 10 m/s abläuft bei gleichzeitiger Beschleunigung durch die Wirkung des Drucks im Druckspeicher sowohl des Kolbens als auch des Verschlußorgans in die Öffnungsstellung.
  • Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung übernimmt der Druckmittelzylinder nicht nur die Schließfunktion, sondern auch die Öffnungs- und Dämpfungsfunktion für das Verschlußorgan. Es entfällt die bei der zuvor beschriebenen Vorrichtung notwendige Klemmeinrichtung und Dämpfungsvorrichtung.
  • 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 Abflußgeschwindigkeit für das Verdrängungsvolumen läßt sich durch entsprechende konstruktive Maßnahmen erreichen. Die Kolbengeschwindigkeit selbst kann dabei lediglich Werte im Bereich von ca. 5 m/sec. erreichen.
  • Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel weist der Arbeitsraum des Druckmittelzylinders ein kleines Verdrängungsvolumen von z. B. 150 bis 500 cm3 auf. Je geringer das Verdrängungsvolumen ist, um so kürzer kann die Abflußzeit bzw. Hubzeit bei gegebenen Querschnitten sein.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Abfluß vom sonstigen Hochdruck-Kreislauf abgekoppelt und über eine Leitung relativ großen Querschnittes an einen Ablauftank angeschlossen.
  • Mit diesem Ausführungsbeispiel wird einerseits der Strömungswiderstand für das ablaufende Verdrängungsvolumen so gering als möglich gehalten, andererseits wird durch die Abkopplung vom sonstingen Hochdruck-Kreislauf erreicht, daß die zu verschiebende Druckmittelmenge gering ist. Der Ablauftank gibt die Möglichkeit, abflußseitig einen schnellen Druckabbau zu erhalten.
  • 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.
  • Der Druckspeicher, dessen Druck auf die andere Seite des Kolbens wirkt, steht in der Schließlage des Verschlußorgans, also in der angehobenen Endlage des Kolbens unter einem Gasdruck zwischen 50 und 200 bar, der unmittelbar oder mittelbar, z. B. 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 vorteilhafter Weise stark an.
  • Es hat sich ferner als vorteilhartt erwiesen, wenn das Verhältnis von Druckspeichervolumen und Verdrängungsvolumen des Druckmittelzylinders mindestens 5 : 1 beträgt.
  • Praktische Versuche mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung haben ergeben, daß sich die Öffnungsgeschwindigkeit des Verschlußorgans etwa verdoppeln läßt, wobei der konstruktive Aufwand erheblich verringert wird.
  • 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.
  • 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 Arbeitsraums durchgreift, die in Verbindung mit dem konisch erweiterten Abschnitt der Kolbenstange die Drossel bildet. Mit zusätzlich in den konischen Absatz eingearbeiteten, axial verlautenden Kerben läßt sich das Dämpfungsverhalten weiter optimieren.
  • Die den Kolben abbremsende Drossel ist also in den Druckmittelzylinder integriert.
  • Ein schnellstmöglicher Ablauf wird gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel dadurch begünstigt, daß die einen Teil der Drossel bildende Zu-und Ablauföffnung des Arbeitsraums in wenigstens zwei Zu- und Ablaufkanäle mündet.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 Druckmittelzylinders.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 Öffungen 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.
  • Die Ventilplatte 11 sitzt an einer Führungsstange 14, die in die Kolbenstange 16 des Kolbens 15 eines Druckmittelzylinders 17 übergeht. Dieser ist nachfolgend anhand der Figur 2 beschrieben:
  • Der Druckmittelzylinder 47, der dem Druckmittelzylinder 17 der Figur 1 entspricht, 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 übringen 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 auf einem elastischen Element 57 aufliegt.
  • 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.
  • 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.
  • 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 Druckmittelzylinders 47 unter Öffnen des Rückschlagventils 43 hergestellt. Zugleich ist die Steuerleitung 62 des aufsteuerbaren Rückschlagventils 61 an den Systemtank angeschlossen, also drucklos, so daß das Rückschlagventil 61 schließt. Das Druckmittel strömt über die Zweigleitungen 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.
  • Zum schlagartigen Entspannen des Druckbehälters 5 und zum Verdichten, des im Formkasten und Füllrahmen 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.
  • Der Ablauftank 63 kann zwischen den Verdichtungstakten über die Leitung 65 entlüftet werden, so daß sein Inhalt in den Systemtank 66 abfließen kann.

Claims (14)

1. Vorrichtung zum Verdichten von Gießerei-Formstoff mittels Druckgas, bestehend aus einem einen Vordruckraum bildenden Druckbehälter (5) für das Druckgas, einem darunter angeordneten Formraum aus Formkasten (3) mit Füllrahmen (4) und einer den Formkasten unten abschließenden Modellplatte (1) mit Modell (2), auf das der Formstoff vor der Verdichtung lose aufgeschüttet wird, und einem zwischen dem Druckbehälter und dem Formraum angeordneten großflächigen Ventil, dessen Verschlußorgan (11) die Ventilöffnung (8) unter Mitwirkung des Drucks im Druckbehälter (5) in einigen Millisekunden freigibt, sich dabei in den Formraum bewegt und mittels eines Druckmittelzylinders in die Schließlage bringbar ist, wobei der durch einen Kolben (45) begrenzte Arbeitsraum (50) des Druckmittelzylinders (47), (45) an eine Hochdruckquelle (41) angeschlossen ist und der Kolben (45) mit seiner dem Arbeitsraum (50) gegenüberliegenden Seite den beweglichen Abschluß eines mit Gas beaufschlagten Druckspeichers (51) bildet und der Arbeitsraum einen Abfluß (44, 48, 61, 63) aufweist, der so ausgebildet ist, daß das Druckmittel mit einer Geschwindigkeit e 10 m/s abläuft bei gleichzeitiger Beschleunigung durch die Wirkung des Drucks im Druckspeicher (51) sowohl des Kolbens (45) als auch des Verschlußorgans (11) in die Öffnungsstellung.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum (50) des Druckmittelzylinders (47) ein kleines Verdrängungsvolumen, z. B. zwischen 150 und 500 cm3 aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfluß (44, 48, 49) des Arbeitsraums (50) über Schaltelemente (61,43) vom sonstigen Hochdruck-Kreislauf (41) abgekoppelt und über eine Leitung (44) relativ großen Querschnitts an einen Ablauftank (63) angeschlossen ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Hochdruckquelle (51) zwischen 100 und 300 bar liegt.
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.
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.
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).
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 Zylinderdurchführung der Kolbenstange konisch erweiterten Abschnitt (58) aufweist und daß die Kolbenstange (45) die Zu-und Ablauföffnung (49) des Abeitsraums (50) durchgreift, die in Verbindung mit dem konisch erweiterten Abschnitt (58) der Kolbenstange (46) die Drossel bildet.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu- und Ablauföffnung (49) des Arbeitsraums (50) in wenigstens zwei Zu- und Ablaufkanäle (48) mündet.
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.
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.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (42) in einer ersten Stellung den Druckmittelzylinder (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.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum (50) über ein aufsteuerbares Rückschlagventil (61) an einen Ablauftank (63) angeschlossen ist, der mit einer Entlüftung (65) ausgestattet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauftank (63) in einen Systemtank (66) abfließt.
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