WO2017132715A1 - Vorrichtung zum entkernen eines gegossenen werkstückes - Google Patents

Vorrichtung zum entkernen eines gegossenen werkstückes Download PDF

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    • B25D9/14—Control devices for the reciprocating piston
    • B25D9/16—Valve arrangements therefor

Definitions

  • the invention relates to a device for coring a cast workpiece, the device having at least one hammer.
  • the workpieces For coring or sanding of workpieces which have been produced by a casting process, the workpieces can be set in vibration by means of a hammer and in this way the core can be smashed.
  • a device or a method of the type mentioned are known for example from DE10136713 AI.
  • a disadvantage of the known solutions is, above all, that can be set in this type of construction no defined beat frequency of the hammer. This has the disadvantage that no optimal energy transfer to the destruction of the core is possible.
  • the at least one hammer has a hammer head and at least one on the hammer head energy, in a working cylinder of the hammer movably arranged plunger, wherein the working cylinder with at least one working volume of a cyclically working reciprocating compressor is in a permanent flow connection.
  • a defined beat frequency is understood to be a predetermined beat frequency.
  • the beat frequency can be selected and adjusted as required by changing the frequency of the reciprocating compressor. Due to the direct flow connection between hammer and reciprocating compressor, the frequency of the hammer immediately the set frequency of the piston movement.
  • the invention makes it possible to deliberately change the beat frequency of the hammer in a wide band range and to realize an optimal and defined energy transfer to the core.
  • a working medium which is located in the working cylinder and the at least one working volume, be a gas or gas mixture or a liquid.
  • a good coupling of the frequency of impact of the hammer to a piston movement of the reciprocating compressor can be achieved in that the plunger divides the working cylinder of the hammer into two variable size areas, a rear area located behind the plunger viewed from the direction of the hammer head and one from the rear area the plunger separate front portion, wherein the rear portion of the working cylinder of the hammer with the at least one working volume of the reciprocating compressor is in a permanent flow connection.
  • At least one vent opening can be arranged in the front region of the working cylinder of the at least one hammer, through which the working cylinder vented to an environment is.
  • the plunger can rebound from the hammer head and thereby be returned to a starting position.
  • the at least one reciprocating compressor is a double-acting reciprocating compressor with two counter-rotating pistons, wherein the front region of the working cylinder of the at least one hammer a working volume of a first of the two pistons and the rear region of the working cylinder of the at least one hammer with a working volume of a second of the two pistons is in a permanent flow connection.
  • the device may have a plurality of hammers.
  • each of the hammers may be in permanent fluid communication with a working volume of the first piston and / or a working volume of the second piston.
  • a rear portion of a working cylinder of at least a first hammer with the working volume of the first of the two pistons and a rear portion of a working cylinder at least a second hammer with the working volume of the second of the two pistons in a permanent flow connection stand.
  • the at least one piston compressor is a crank-driven piston compressor or a linear piston compressor.
  • FIG. 1 shows a first variant of a device according to the invention
  • 2 shows a second variant of a device according to the invention
  • 3 shows a third variant of a device according to the invention
  • 4 shows a fourth variant of a device according to the invention.
  • a device 1 for coring a cast workpiece 2 has a hammer 3.
  • the hammer 3 comprises a hammer head 4 and a plunger 6 for transmitting energy to the hammer head 4.
  • the plunger 6 is movably arranged in a working cylinder 5 of the hammer 3.
  • the working cylinder 5 is in a permanent flow connection with working volumes 7a, 7b of a cyclically operating piston compressor 8.
  • a working medium which is located in the working cylinder 5 and the working volume 7a, 7b, a gas or gas mixture or a liquid, such as hydraulic oil, can be used.
  • the plunger 6 divides the working cylinder 5 of the hammer 3 into two variable-size regions 9, 10 - a rear region 9 located behind the plunger 6 as viewed from the direction of the hammer head 4 and a front region separated from the rear region 9 by the plunger 6 10th
  • the piston compressor 8 may be a double-acting piston compressor with two counter-rotating pistons 14, 15.
  • the rear region 9 of the working cylinder 5 of the hammer 3 is in a permanent flow connection with the working volume 7b of a piston 15 of the piston compressor 8.
  • the front portion 10 is permanently connected to the working volume 7a of a piston 14. Permanent in the present context means that the working medium is always free between one of the working volumes 7a, 7b and the respective connected front 10 and / or rear portion 9 of the working cylinder 5 can flow.
  • the front area 9 of the working cylinder 5 is connected to the working volume 7a via a line 11 and the rear area 9 of the working cylinder 5 to the working volume 7b of the reciprocating compressor 8 via a line 12.
  • the device 1a according to the invention can also have two hammers 3a, 3b, which each have at least one vent opening 13a, 13b in the front regions 10a, 10b of the working cylinder 5a, 5b, through which the working cylinder 5a, 5b vent to an environment is.
  • the air located between the plunger 6a, 6b and the respective hammer head 4a, 4b is pressed out of the front region 9.
  • the construction of the hammers 3a, 3b is similar to that of the hammer 3 shown in FIG. 1.
  • the device 1b according to the invention can also have a plurality of hammers 3a... 3f.
  • a part of the hammers 3a ... 3f with the working volume 7a of the first piston 14 and another part of the hammers 3a ... 3f with the working volume 7b of the second piston 15 are in a permanent flow connection.
  • the front areas 10c... 10f of the working cylinders 5c... 5f can each be vented to the environment as shown in FIG. In the illustrated embodiment, the hammers 3c, 3e move equal to the hammers 3d, 3f.
  • the front portions 10g, 10i of the working cylinder 5g, 5i of the hammers 3g, 3i with the working volume 7b of the second piston 15 and the front portions 10h, 10j of the working cylinder 5h, 5j of the hammers 3h, 3j with the working volume 7a of the first piston 14 are in a permanent flow connection.
  • the hammers 3g to 3j may in this case be constructed like the hammer 3 from FIG.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1, 1a,..., 1c) zum Entkernen eines gegossenen Werkstückes (2), wobei die Vorrichtung (1) zumindest einen Hammer (3), aufweist, wobei der zumindest eine Hammer (3) einen Hammerkopf (4) und zumindest einen auf den Hammerkopf (4) Energie übertragenden, in einem Arbeitszylinder (5) des Hammers (3) beweglich angeordneten Stößel (6) aufweist, wobei der Arbeitszylinder (5) mit zumindest einem Arbeitsvolumen (7a, 7b) eines zyklisch arbeitenden Kolbenverdichters (8) in einer permanenten Strömungsverbindung steht.

Description

Vorrichtung zum Entkernen eines gegossenen Werkstückes
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entkernen eines gegossenen Werkstückes, wobei die Vorrichtung zumindest einen Hammer aufweist.
Zum Entkernen bzw. Entsanden von Werkstücken, die mittels eines Gießverfahrens hergestellt worden sind, können die Werkstücke durch Schläge mit einem Hammer in Schwingung versetzt werden und auf diese Weise der Kern zertrümmert werden.
Eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren der eingangs genannten Art sind beispielsweise aus der DE10136713 AI bekannt geworden.
Nachteilig an den bekannten Lösungen ist vor allem, dass sich bei diesen bauartbedingt keine definierte Schlagfrequenz des Hammers einstellen lässt. Dies hat den Nachteil, dass keine optimale Energieübertragung zur Zertrümmerung des Kerns möglich ist.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die oben genannten Nachteile des Stands der Technik zu überwinden.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs genannte Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der zumindest eine Hammer einen Hammerkopf und zumindest einen auf den Hammerkopf Energie übertragenden, in einem Arbeitszylinder des Hammers beweglich angeordneten Stößel aufweist, wobei der Arbeitszylinder mit zumindest einem Arbeitsvolu- men eines zyklisch arbeitenden Kolbenverdichters in einer permanenten Strömungsverbindung steht.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht auf einfache Weise die Einstellung einer definierten Schlagfrequenz. Unter einer definierten Schlagfrequenz wird hierbei eine vorab festge- legte Schlagfrequenz verstanden. Die Schlagfrequenz kann je nach Erfordernis gewählt und eingestellt werden, indem die Frequenz des Kolbenverdichters verändert wird. Aufgrund der direkten Strömungsverbindung zwischen Hammer und Kolbenverdichter folgt die Schlagfre- quenz des Hammers unmittelbar der eingestellten Frequenz der Kolbenbewegung. Somit ermöglicht es die Erfindung, in einem weiten Bandbereich die Schlagfrequenz des Hammers gezielt zu verändern und eine optimale und definierte Energieübertragung auf den Kern zu realisieren.
Gemäß einer vorteilhaften Variante der Erfindung, welche eine gute Energieübertragung von dem Kolbenverdichter zu dem Hammerkopf ermöglicht, kann es vorgesehen sein, dass ein Arbeitsmedium, welches sich in dem Arbeitszylinder und dem zumindest einen Arbeitsvolumen befindet, ein Gas oder Gasgemisch oder eine Flüssigkeit sein.
Eine gute Kopplung der Schlagfrequenz des Hammers an eine Kolbenbewegung des Kolbenverdichters lässt sich dadurch erreichen, dass der Stößel den Arbeitszylinder des Hammers in zwei Bereiche variabler Größe teilt, einen aus Richtung des Hammerkopfes betrachtet hinter dem Stößel gelegenen hinteren Bereich und einen von dem hinteren Bereich durch den Stößel getrennten vorderen Bereich, wobei der hintere Bereich des Arbeitszylinders des Hammers mit dem zumindest einen Arbeitsvolumen des Kolbenverdichters in einer permanenten Strömungsverbindung steht.
Um eine sehr gute Energieübertragung von dem Stößel auf den Hammer zu ermöglichen, ohne dass der Stößel durch einen Luftpolster abgebremst wird, kann in dem vorderen Bereich des Arbeitszylinders des zumindest einen Hammers zumindest eine Entlüftungsöffnung angeordnet sein, durch welche der Arbeitszylinder zu einer Umgebung hin entlüftet ist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann der Stößel von dem Hammerkopf abprallen und dadurch wieder in eine Ausgangslage zurückgebracht werden.
Um zu gewährleisten, dass der Stößel der Bewegung des Kolbenverdichters folgt und an diese fest gekoppelt ist, kann es vorgesehen sein, dass der zumindest eine Kolbenverdichter ein doppelwirkender Kolbenverdichter mit zwei gegenläufig arbeitenden Kolben ist, wobei der vordere Bereich des Arbeitszylinders des zumindest einen Hammers mit einem Arbeitsvolu- men eines ersten der beiden Kolben und der hintere Bereich des Arbeitszylinders des zumindest einen Hammers mit einem Arbeitsvolumen eines zweiten der beiden Kolben in einer permanenten Strömungsverbindung steht. Um einen optimalen Energieeintrag in das Werkstück zu erzielen, kann die Vorrichtung mehrere Hämmer aufweisen.
Vorteilhafterweise kann jeder der Hämmer mit einem Arbeitsvolumen des ersten Kolbens und/oder einem Arbeitsvolumen des zweiten Kolbens in einer permanenten Strömungsverbindung stehen.
Um ein phasenverschobenes Hämmern auf das Werkstück zu ermöglichen, kann ein hinterer Bereich eines Arbeitszylinders zumindest eines ersten Hammers mit dem Arbeitsvolumen des ersten der beiden Kolben und ein hinterer Bereich eines Arbeitszylinders zumindest eines zweiten Hammers mit dem Arbeitsvolumen des zweiten der beiden Kolben in einer permanenten Strömungsverbindung stehen. Hierbei ist es von Vorteil hinsichtlich der Synchronisierung der Hammerschläge mit den Kolbenbewegungen, wenn ein vorderer Bereich des Arbeitszylinders des zumindest einen ersten Hammers mit dem Arbeitsvolumen des zweiten der beiden Kolben und ein vorderer Bereich des Arbeitszylinders des zumindest einen zweiten Hammers mit dem Arbeitsvolumen des ersten der beiden Kolben in einer permanenten Strömungsverbindung stehen.
Als besonders vorteilhaft hinsichtlich der Steuerung hat es sich herausgestellt, wenn der zu- mindest eine Kolbenverdichter ein Kurb eltrieb -Kolbenverdichter oder ein Linearkolbenverdichter ist.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung; Fig. 1 eine erste Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig. 2 eine zweite Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig. 3 eine dritte Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig. 4 eine vierte Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen wer- den, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
Gemäß Fig. 1 weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Entkernen eines gegossenen Werkstückes 2 einen Hammer 3 auf. Der Hammer 3 umfasst einen Hammerkopf 4 und einen Stößel 6 zur Energieübertragung auf den Hammerkopf 4. Der Stößel 6 ist in einem Arbeitszylinder 5 des Hammers 3 beweglich angeordnet. Der Arbeitszylinder 5 steht mit Arbeitsvolu- men 7a, 7b eines zyklisch arbeitenden Kolbenverdichters 8 in einer permanenten Strömungsverbindung.
Als Arbeitsmedium, welches sich in dem Arbeitszylinder 5 und den Arbeitsvolumen 7a, 7b befindet, kann ein Gas oder Gasgemisch oder eine Flüssigkeit, beispielsweise Hydrauliköl, verwendet werden.
Der Stößel 6 teilt den Arbeitszylinder 5 des Hammers 3 in zwei Bereiche 9, 10 variabler Größe - einen aus Richtung des Hammerkopfes 4 betrachtet hinter dem Stößel 6 gelegenen hinteren Bereich 9 und einen von dem hinteren Bereich 9 durch den Stößel 6 getrennten vor- deren Bereich 10.
Der Kolbenverdichter 8 kann ein doppelwirkender Kolbenverdichter mit zwei gegenläufig arbeitenden Kolben 14, 15 sein. Der hintere Bereich 9 des Arbeitszylinders 5 des Hammers 3 steht mit dem Arbeitsvolumen 7b eines Kolbens 15 des Kolbenverdichters 8 in einer perma- nenten Strömungsverbindung. Während der vordere Bereich 10 mit dem Arbeitsvolumen 7a eines Kolbens 14 permanent in Verbindung steht. Permanent bedeutet in dem vorliegenden Zusammenhang, dass das Arbeitsmedium stets frei zwischen einem der Arbeitsvolumen 7a, 7b und dem jeweiligen verbundenen vorderen 10 und/oder hinteren Bereich 9 des Arbeitszylinders 5 strömen kann. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist der vordere Bereich 9 des Arbeitszylinders 5 mit dem Arbeitsvolumen 7a über eine Leitung 11 und der hintere Bereich 9 des Arbeitszylinders 5 mit dem Arbeitsvolumens 7b des Kolbenverdichters 8 über eine Leitung 12 verbunden.
Gemäß Figur 2 kann die erfindungsgemäße Vorrichtung la auch zwei Hämmer 3a, 3b aufweisen, die in den vorderen Bereichen 10a, 10b des Arbeitszylinders 5a, 5b je mindestens eine Entlüftungsöffnung 13a, 13b aufweisen, durch welche der Arbeitszylinder 5a, 5b zu einer Umgebung hin entlüftet ist. Auf diese Weise wird bei einer Abwärtsbewegung des Stößels 6a, 6b die zwischen dem Stößel 6a, 6b und dem jeweiligen Hammerkopf 4a, 4b befindliche Luft aus dem vorderen Bereich 9 gepresst. Ansonsten gleicht der Aufbau der Hämmer 3a, 3b jenem in Fig. 1 dargestellten Hammer 3. Wie in Fig. 3 dargestellt, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung lb auch mehrere Hämmer 3a...3f aufweisen.
Hierbei kann ein Teil der Hämmer 3a...3f mit dem Arbeitsvolumen 7a des ersten Kolbens 14 und ein anderer Teil der Hämmer 3a...3f mit dem Arbeitsvolumen 7b des zweiten Kolbens 15 in einer permanenten Strömungsverbindung stehen.
Hierbei sind die aus Sicht der Hammerköpfe 4c, 4e hinter den Stößeln 6c, 6e gelegenen Bereiche 9c, 9e der Hämmer 3c, 3 e mit dem Arbeitsvolumen 7a und die aus Sicht der Hammerköpfe 4d, 4f hinter den Stößeln 6d, 6f gelegenen Bereiche 9d, 9f der Hämmer 3d, 3f mit dem Arbeitsvolumen 7b verbunden. Die vorderen Bereiche 10c ... lOf der Arbeitszylinder 5c...5f können jeweils so wie in Fig. 2 dargestellt zur Umgebung hin entlüftet sein. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bewegen sich die Hämmern 3c, 3e gegengleich zu den Hämmern 3d, 3f. Gemäß Fig. 4 können die vorderen Bereiche 10g, lOi der Arbeitszylinders 5g, 5i der Hämmer 3g, 3i mit dem Arbeitsvolumen 7b des zweiten Kolbens 15 und die vorderen Bereiche 10h, 10j der Arbeitszylinder 5h, 5j der Hämmer 3h, 3j mit dem Arbeitsvolumen 7a des ersten Kolbens 14 in einer permanenten Strömungsverbindung stehen. Die Hämmer 3g bis 3j können hierbei so wie der Hammer 3 aus Fig. 1 aufgebaut sein.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der erfindungsgemäßen Vorrichtung diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Bezugszeichenaufstellung , la...c Vorrichtung
Werkstück
, 3a... j Hammer
, 4a... j Hammerkopf
, 5a... j Arbeitszylinder
, 6a.. j Stößel
a, b Arbeitsvolumen
Kolbenverdichter
, 9a... j Bereich
0, 10a... j Bereich
1 Leitung
2 Leitung
3a, 13b Entlüftungsöffnung
4 Kolben
5 Kolben

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung (1, la... lc) zum Entkernen eines gegossenen Werkstückes (2), wobei die Vorrichtung (1) zumindest einen Hammer (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Hammer (3) einen Hammerkopf (4) und zumindest einen auf den Hammerkopf (4) Energie übertragenden, in einem Arbeitszylinder (5) des Hammers (3) beweglich angeordneten Stößel (6) aufweist, wobei der Arbeitszylinder (5) mit zumindest einem Arbeitsvolumen (7a, 7b) eines zyklisch arbeitenden Kolbenverdichters (8) in einer permanenten Strömungsverbindung steht.
2. Vorrichtung nach einem der Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass ein Arbeitsmedium, welches sich in dem Arbeitszylinder (5) und dem zumindest einen Arbeitsvolumen (7a, 7b) befindet, ein Gas oder Gasgemisch oder eine Flüssigkeit ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (6) den Arbeitszylinder (5) des Hammers (3) in zwei Bereiche (9, 10) variabler Größe teilt, einen aus Richtung des Hammerkopfes (4) betrachtet hinter dem Stößel (6) gelegenen hinteren Bereich (9) und einen von dem hinteren Bereich (9) durch den Stößel (6) getrennten vorderen Bereich (10), wobei der hintere Bereich (9) des Arbeitszylinders (5) des Hammers (3) mit dem zumindest einen Arbeitsvolumen (7a, 7b) des Kolbenverdichters (8) in einer permanenten Strömungsverbindung steht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem vorderen Bereich (10) des Arbeitszylinders (5a, 5b) des zumindest einen Hammers (3a, 3b) zumindest eine Entlüftungsöffnung (13a, 13b) angeordnet ist, durch welche der Arbeitszylinder (5a, 5b) zu einer Umgebung hin entlüftet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Kolbenverdichter (8) ein doppelwirkender Kolbenverdichter mit zwei ge- genläufig arbeitenden Kolben (14, 15) ist, wobei der vordere Bereich (10) des Arbeitszylinders (5) des zumindest einen Hammers mit einem Arbeitsvolumen (7a) eines ersten Kolbens (14) der beiden Kolben (14, 15) und der hintere Bereich (9) des Arbeitszylinders (5) des zumindest einen Hammers (3) mit einem Arbeitsvolumen (7b) eines zweiten Kolbens (15) der beiden Kolben (14, 15) in einer permanenten Strömungsverbindung steht.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere Hämmer (3a ...3k) aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Hämmer (3a ...3j) mit einem Arbeitsvolumen (7a) des ersten Kolbens (14) und/oder einem Arbeitsvolumen (7b) des zweiten Kolbens (15) in einer permanenten Strömungsverbindung steht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein hinterer Bereich (9a...9j) eines Arbeitszylinders (5a ... 5j) zumindest eines ersten Hammers (3a ...3j) mit dem Arbeitsvolumen (7a) des ersten Kolbens (14) der beiden Kolben (14, 15) und ein hinterer Bereich (9a...9j) eines Arbeitszylinders (5a ... 5k) zumindest eines zweiten Hammers (9a...9j) mit dem Arbeitsvolumen (7b) des zweiten Kolbens (15) der beiden Kolben (14, 15) in einer permanenten Strömungsverbindung stehen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorderer Bereich
(10, 10a ... lOj) des Arbeitszylinders (5, 5a ...5j) des zumindest einen ersten Hammers (3a... 3j) mit dem Arbeitsvolumen (7b) des zweiten Kolbens (15) der beiden Kolben (14, 15) und ein vorderer Bereich (10, 10a... lOj) des Arbeitszylinders (5, 5a ...5j) des zumindest einen zweiten Hammers (3a... 3j) mit dem Arbeitsvolumen (7a) des ersten Kolbens (14) der beiden Kolben (14, 15) in einer permanenten Strömungsverbindung stehen.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Kolbenverdichter (8) ein Kurb eltrieb -Kolbenverdichter oder ein Linearkolbenverdichter ist.
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