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    • 专利摘要:

    公开号:WO1980002121A1
    申请号:PCT/CH1980/000041
    申请日:1980-04-02
    公开日:1980-10-16
    发明作者:K Fischer；H Tanner
    申请人:Fischer Ag Georg；K Fischer；H Tanner；
    IPC主号:B22C15-00
    专利说明:
    [0001] Verfahren und Einrichtung zum Verdichten von Formstoff
    [0002] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verdichten von Form¬ stoff, insbesondere von Giessereiformstoff, gemäss dem Oberbe¬ griff des 1. Anspruches. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss dem Oberbe¬ griff des 5. Anspruches.
    [0003] Derartige Verfahren haben gegenüber mechanischen Verfahren (Rüt¬ teln, Stampfen) wirtschaftliche Vorteile, weil die Herstellung z.B. von Giessformen oder Kernen mit einfachen technischen Mit¬ teln möglich ist. Eine dosierte Menge Formstoff wird einfach auf das Modell oder in eine Kernbüchse geschüttet, wonach ein Druckstoss eines Gases den Formstoff fertig verdichtet. Der Druck¬ stoss kann entweder durch ein schlagartiges Eintretenlassen eines hochgespannten Gases in den Hohlraum oder durch eine schnelle Verbrennung von brennbaren Gasen im Hohlraum zustande¬ gebracht werden. Rüttel- und PressVorrichtungen können somit entfallen.
    [0004] Ein Verfahren und eine Einrichtung der letztgenannten Art sind in der US-PS 3 170 202 beschrieben. Bei dieser Einrichtung ge¬ langen aber die durch die Verbrennung eines Brennstoffes ent¬ stehenden, gespannten Gase durch Oeffnungen im Flansch zwischen Brennkammer und Füllrahmen ungesteuert in die Atmosphäre, was gesundheitlich bedenklich ist. Während des Austretens der Gase entspannen sich diese, und der Druck in der Brennkammer sinkt, wobei die Gesamtdurchtrittsfläche dieser Oeffnungen bei einer gegebenen Vorrichtung nicht verändert werden kann.
    [0005] Es hat sich nunmehr herausgestellt, dass die Entspannung bzw. der Druckabbau bei einer zu kleinen Gesamtdurchtrittsfläche zu lange dauert, z.B. 10 Sekunden, so dass in vielen Fällen die üblichen Taktzeiten nicht eingehalten werden können. Macht man die Gesamtdurchtrittsfläche aber grösser, kann der für eine gute Verdichtung notwendige Minimaldruck nicht erreicht werden. Auch ist in einem solchenFall der Druckentspannungsverlauf zu steil, und es können nur defekte Giessformen hergestellt werden die eine zerrissene Formrückseite und eine über den Formquer¬ schnitt gemessene, unterschiedliche Verdichtung, die zu unbe¬ friedigenden Gussoberflächen führen, aufweisen.
    [0006] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung zu schaffen, welche die obengenannten Nachteil vermeidet. Dabei soll vor allem im Modellbereich eine gute, homogene Verdichtung und Formhärte sowie eine ebene Formrück¬ seite erreicht werden, wobei die Entspannung auf atmosphärische Druck ausreichend kurz ist.
    [0007] Diese Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale der An¬ sprüche' 1 und 5 gelöst.
    [0008] Weiterbildungen gehen aus den sonstigen Ansprüchen hervor.
    [0009] Es ist nunmehr möglich, den Druckverlauf für den jeweiligen Be¬ trieb derart einzustellen bzw. z bestimmen, dass auch kürzere Taktzeiten eingehalten werden können. Dabei kann die Entspannun gesteuert oder mit Hilfe von rückgekoppelten Messgeräten auch geregelt werden. Dadurch wird bei den nach dem erfindungsgemass Verfahren hergestellten Giessformen eine Lockerung der Giessfor besonders an der Formrückseite, durch eine ungeeignete Entspan¬ nung des Gases vermieden. y^
    [0010] ___OMH Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
    [0011] Es zeigen:
    [0012] Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemassen Einrichtung zum Verdichten von Formsand, mit einem Steuerorgan in einer Gasabfuhröff¬ nung,
    [0013] Fig. 2 das Steuerorgan nach Fig. 1, in grösserem Massstab,
    [0014] Fig. 3 einen Teilschnitt einer zweiten Ausführungsform,
    [0015] Fig. 4 einen Teilschnitt einer dritten Ausführungsform, und
    [0016] Fig. 5 ein Druck-Zeit-Diagramm.
    [0017] In Fig. 1 ist eine Modellplatte 1 mit einem Modell 2 gezeigt. An der Modellplatte 1 liegen zwei Rahmen, ein Formkasten oder Formrahmen 3 und ein Füllrahmen 4 an, in die eine dosierte Menge Formstoff 9 auf das Modell 2 geschüttet wird. Dann wird eine haubenförmige Abdeckung 8 aufgesetzt, die zusammen mit dem Form¬ kasten 3, dem Füllrahmen 4, und der Modellplatte 1 einen Hohl¬ raum 10 bilden.
    [0018] Die Erfindung wird im weiteren an Hand einer Maschine nach dem Explosionsverfahren beschrieben, doch ist sie selbstverständlich auf alle Maschinen anwendbar bei denen ein Gasdruckstoss er¬ zeugt wird.
    [0019] Durch den Oberteil der Abdeckung 8 erstrecken sich eine erste Leitung 11 zur Zufuhr eines Brennstoffes sowie gegebenenfalls eine zweite Leitung 13 zur Zufuhr eines Oxidationsmittels. Zwischen den Leitungen 11 und 13 ist in bevorzugter Lage ein Zündelement 12, in Form einer Zündkerze eingesetzt. Der explo- sionsartige Druckstoss entsteht durch die Zündung des Brennstof fes und reicht aus, den Formstoff 9 giessfertig zu verdichten.
    [0020] In einer Seitenwand 18 der Abdeckung 8 ist ein Drucksteuerorgan 19 in eine Gasabfuhröffnung 20 eingebaut, das zum gesteuerten Abbau des bei der Verbrennung des Brennstoffgemisches im Hohl¬ raum 10 erzeugten Druckes dient. Je nach Grosse des Hohlraumes 10 können mehrere Steuerorgane 19 für den Abbau des Druckes vor gesehen werden. Eine Abfuhrleitung 21 steht mit allen Abfuhr¬ öffnungen 20 in Verbindung und sammelt die Abgase.
    [0021] In Fig. 2 ist eine von einer Feder 26 beaufschlagte Blende 24 des selbststeuernd ausgebildeten Steuerorganes 19 mit einer Bohrung 25 vorgesehen, welches in der'haubenartigen Abdeckung 8 (Fig. 1) angeordnet ist. Die Feder 26 ist durch eine von der Aussenseite der Seitenwand 18 eingeschraubte Büchse 30 mit eine Bohrung 31 und durch die Blende 24 eingeschlossen. Der Druck der Explosion drückt die Blende 24 zuerst gegen die Federwirkun auf eine abdichtende Anschlagschulter 32, so dass nur die Boh¬ rung 25 als Gasaustrittsöffnung verbleibt, durch welche das Gas entweichen kann. Nach dem der Druck im Hohlraum 10 auf einen bestimmten Wert gefallen ist, drückt die Feder 26 die Blende 24 in den Hohlraum, wodurch die Abfuhröffnung 20 sich vergrössert, so dass der Druck schneller sinken kann.
    [0022] Der Hohlraum ist, abgesehen von der Bohrung 25 und von Undicht- heiten zwischen den Teilen 1, 3, 4, 8 abschliessbar. Ein Druck¬ entspannungsverlauf ohne erfindungsgemässe Massnahmen zeigt die Kurve a - b - c - d in Fig. 5. Ausgehend von der Druckspitze a, die hier bei etwa 6 bar (absolut) liegt, fällt der Druck in hyperbelähnlicher Weise zuerst stark ab, wobei sie sich asympto tisch der Horizontalen nähert. Es hat sich herausgestellt, dass bei einem plötzlichen Druckabfall gemäss der Kurve a - b - c - die Dichtheit des Formstoffes in bestimmten Bereichen geringer ist als bei langsamer Entspannung, da sich das im Formstoff be¬ findliche Gas zu schnell entspannt und diesen dadurch in ge-
    [0023] OM wissem Masse wieder aufbläht und zu einer Lockerung führt. Die Qualität der Formen wurde bei einer vorgegebenen Zeitspanne der Entspannung auf atmosphärischen Druck während der Vergrösserung der Abfuhröffnung 20 von mindestens 0,5 Sekunden, vorzugsweise 1 Sekunde, wesentlich verbessert.
    [0024] Bei kontinuerlicher Entspannung des Gases im Hohlraum 10 durch die Bohrung 25 folgt der Druck der Kurve a - b - c - d. Die Er¬ findung sieht nun vor, bei einem bestimmten Druckniveau die weitere Entspannung schneller ablaufen zu lassen als dies ohne besondere Massnah en der Fall wäre.
    [0025] Die strichlierten Kurven b - e und c - e der Fig. 5 zeigen zwei dieser Druckniveaus b und c, wobei die Kurve c - e schlecht ge¬ wählt ist, da sich dadurch eine Unstetigkeitsstelle beim Punkt c in der Druckabnahme bildet, die zu Verwirbelungen führen kann, und weil ausserdem die Druckabnahme im Bereich c - e zu schnell, unter 0,5 Sekunden, erfolgt. Deshalb ist auch zu empfehlen, dass die Freigabe bzw. die Vergrösserung des Querschnittes der Ab¬ fuhröffnung 20 zeitlich linear erfolgt.
    [0026] Bei Wahl des Punktes b als Druckniveau zur Oeffnung des Ventils 19 ergibt sich ein sanfter üebergang der Kurve a - b, der ersten Phase, in die Kurve b - e der zweiten Phase, wobei kein Knick und keine zu schnelle Entspannung erfolgt.
    [0027] Die Feder 26 fängt bei Punkt b im Diagramm an, die Blende 24 weg¬ zudrücken, so dass die Abgasdurchtrittsfläche allmählich ver- grδssert wird, wobei kein Knick auftreten kann. Die Zeitspanne a - b sollte zweckmässigerweise zwischen 0,5 und 1,5 Sekunden liegen, damit einerseits eine Taktzeit von z.B. 3 Sekunden ein¬ gehalten und anderseits eine zu schnelle Entspannung des Gases vermieden werden kann. Die Entspannung auf atmosphärischen Druck verläuft gemäss der Erfindung entlang der Kurve a - b - e, wo¬ bei der Abschnitt b - e hier ziemlich linear über eine Zeitspanne von etwa 1,5. Sekunden verläuft und etwa eine Tangente zum Kur- enabschnitt a - b - c bildet. Einstellmöglichkeiten des Druck¬ entspannungsverlaufes sind durch unterschiedliche Bohrungen 25, 31, Federn 26 und Federlängen gegeben, z.B. eine stärkere Feder würde den Punkt b, bei dem die Gasabfuhröffnung vergrδssert wird, im Diagramm nach links verschieben.
    [0028] Die Bohrung 25 in der Blende 24 ist nicht unbedingt notwendig. Ohne Bohrung ist die Blende 24 eine Abdichtungsplatte, die z.B. auch ein rechtwinkliges, einseitig eingespanntes Metallblech sein kann. Der Druckabfall über den Abschnitt a - b würde dann etwas weniger steil verlaufen. Die Entspannung findet dann le¬ diglich infolge kalter Wandungen des Hohlraums 10 und ündicht- heiten zwischen den Teilen 1, 3, 4, 8 statt.
    [0029] In Fig. 3 ist die Abdeckung 8 eine flache Platte. Inder Abfuhr¬ öffnung .20 ist eine Absperrklappe 36 angeordnet und in Fig. 4 ist ein Stossventil 37 vorgesehen, das mittels nicht dargestell ter Nocken, eines Hubzylinders oder einer Zahnstange 38 beweg¬ bar ist. Die Bewegungsgeschwindigkeiten der Absperrorgane 36 bzw. 37 können durch eine zentrale Steueranlage 39 oder durch einen Prozess— echner gesteuert oder geregelt werden. Dadurch können auch andere Entspannungsgeschwind!gkeiten erreicht werde welche z.B. im Bereich des Punktes e verlaufend gegen null gehe Auch kann die Steueranlage so ausgelegt sein, dass der Druck¬ verlauf unabhängig von der Temperatur der Wand ist, da sich diese nach längeren BetriebsZeiten erwärmen kann.
    [0030] Der Ablauf ist beispielsweise bei einer Explosions-Maschine der art, dass durch die erste Düse 11 ein Brennstoff, z.B. Erdgas, und durch die zweite Düse 13 ein Oxidationsmittel, z.B. Luft oder Sauerstoff, in den Hohlraum 10 eingeführt und zu einem Brennstoffgemisch vermengt, mittels des Zündelementes 12 ge¬ zündet und dadurch zur Verbrennung gebracht wird. Je nach Art des verwendeten Brennstoffes kann das Brennstoffgemisch auch vor dem Einführen in den Hohlraum erzeugt werden, wie dies in Fig. 4 angedeutet ist. Oder aber der Luftsauerstoff im Hohlraum 10 reicht für die Verbrennung aus, dann ist die Düse 13 unnötig.
    [0031] Nicht nur Giessereiformstoffe, sondern auch andere körnige Stoffe können auf die beschriebene Weise verdichtet werden.
    权利要求:
    ClaimsP a t e n t a n s r ü c h e
    1. Verfahren zum Verdichten von Formstoff, insbesondere von Giessereiformstoff, wobei eine dosierte Menge Formstoff in einen im wesentlichen abschliessbaren Hohlraum geschüttet und nachfolgend durch einen Druckstoss eines Gases fertig verdichtet wird, wobei das Gas sich nach Erreichung des Maximaldrucks entspannt, dadurch gekennzeichnet, dass wäh¬ rend der Entspannung des Gases eine Gasabfuhröffnung frei¬ gegeben oder vergrössert wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasabfuhröffnung ab Erreichen - ausgehend vom Maximaldruck eines vorwählbaren Druckniveaus freigegeben oder vergrösser wird und dass die Entspannung des Gases auf atmosphärischen Druck, beginnend von der Erreichung des vorwählbaren Druck¬ niveaus bis zur Erreichung von atmosphärischem Druck min¬ destens eine halbe Sekunde dauert.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Freigabe bzw. die Vergrösserung des Querschnittes der Gasabfuhröffnung (20) im wesentlichen zei lich linear erfolgt.
    4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der Druckverlauf der Entspannung zwei Phasen aufweist, von denen die erste Phase, welche vom Maximaldruc (a) bis zum vorwählbaren Druck (b) nach einer hyperbelähn¬ lichen Kurve und die zweite Phase vom Druckniveau (b) bis zur Erreichung von atmosphärischem Druck (e) im wesentliche linear verläuft (Fig. 5).
    5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, mit einer den Formstoff aufnehmenden Platte (1) , mit mindestens einem daran anlie¬ genden Rahmen (3, 4) und mit einer Abdeckung (8) , die zu-,.
    O sa men einen Hohlraum (10) bilden, sowie mit mindestens einer Gasabfuhröffnung (20) , dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Abfuhröffnung (20) mittels eines Steuer¬ oder Regelorganes (19, 36, 37) veränderbar ist.
    6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuer- oder Regelorgan eine Abdichtungsplatte (24 ) ist, die mit einer Feder (26) zusammenwirkt, die die Abdichtungs¬ platte bei einem bestimmten Druσkniveau derart verschiebt, dass die Abfuhröffnung (20) freigegeben wird.
    7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtungsplatte (24) eine Bohrung (25) aufweist, und dass die Abfuhröffnung (20) vergrössert wird.
    8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass das Steuer- oder Regelorgan eine Absperr¬ klappe (36) oder eine Stossventil (37) ist.
    9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Abfuhröffnung (20) in der flachen oder haubenförmigen Abdeckung (8) angeordnet ist.
    10. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 auf Giessereimaschinen, wobei der Druckstoss durch eine schnelle Verbrennung von einer brennbaren Materie oder durch das Oeffnen eines Ventils eines Druckbehälters erzeugt wird.
    "-BURE
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    法律状态:
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    优先权:
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