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Verfahren und Vorrichtung zum Verdichten von
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Gi eßerei -Formstoff Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verdichten
von Gießerei-Formstoff, der in einem geschlossenen Formraum über einem Modell lose
aufgeschüttet ist, mittels auf die Formstoff-Cberfläche wirkendem Druckgas, das
aus einem Vordruckraum hohen Drucks über eine verschließbare Öffnung zwischen diesem
und dem Formraum in letzteren entspannt wird.
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Für die Verdichtung von Gießerei-Formstqff sind eine Vielzahl von
Verdichtungsverfahren mechanischer, pneumatischer und kombinierter Art bekannt,
wobei in Zusammenhang mit der Erfindung nur die pneumatischen Verfahren interessieren.
Diese Iassen sich im wesentlichen in zwei Kategorien unterscheiden. Bei der ersten
Kategorie wird der
Formstoff in einem Vorraum unter Gasdruck setzt
und nach Öffnen eines Ventils zusammen mit der Luft in den Formraum eingeblasen
oder eingeschossen. Dieses Verfahren erfordert in jedem Fall ein mechanisches Nachpressen
des Formstcffs im Formkasten mit nennenswerten Presskräften (z. B. DE-AS 2844 464)e
Bei ; der anderen Kategorie wird der Formstoff lose auf das Modell aufgeschüttet
und anschließend vom Formrücken her mit Druckluft beaufschlagt (z. B.
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DE-AS 28 44 464, DE-AS 1 961234).
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Dabei sind im wesentlichen zwei Varianten bekannt. Bei der ersten
Variante (DE-AS 28 44 464) wird über Öffnungen in einer hohlen Abschlußplatte des
Formraums betriebsintern vorhendene Preßluft bis zu 7 bar über eine Zeitdauer zwischen
0,2 und ls einmal oder mehrmals eingeblasen, wobei die durch den Formeand stromende
Luft über Öffnungen in der Model Iplatte abströmen soll Auch hier ist ein mechanisches
Nachpressen notwendig, um einerseits den Formrücken zu verdichten, andererseits
die aufgrund des Fluidisierungseffektes in dem Formstoff noch vorhandene Restluft
abzupressen, wobei das Abpressen zusätzlich durch Unterdruck unterstützt werden
soll Eine nennenswerte Minderung an lonstruktivem Aufwand gegenüber den Schieß-
und Blasverfahren wird mit diesem Verfahren nicht erreicht.
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Bei der anderen Verfahrensvariante (DE-AS 1 961 234) wird im Hochdruckbereich
gearbeitet, was hier heißen soll, daß der Druck im Vorraum nennenswert über dem
Setriebsdruck eines üblichen innsitrieblichen Druckluftnetzes von bis zu 7 bar,
liegt. im bekannten Fall wird ein Vordruck zwischen 20 und 400 bar vorgeschlagen.
Dieser Druck soll dann in den Formraum innerhalb maximal 0,15 s entspannt werden.
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Dabei soll auf das sonst übliche Nachpressen verzichtet werden können.
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Als weitere Voraussetzung für die Wirksamkeit dieses Verfahrens wird
ein bestimmtes Verhältnis von Gasdurchsatz einerseits und Formstoffmasse andererseits
gefordert, wobei dieses Verhältnis zwischen 5 : 1 und 40: 1 betragen soll, womit
zugleich eine Abhängigkeit zwischen Gasdurchsatz und Formkastengröße gegeben ist.
Zur Durchführung des Verfahrens ist eine Formmaschine beschrieben (DE-AS 1 961 234),
bei der oberhalb des geschlossenen Formkastens bzw. einem darüber angeordneten Fül
I rahmen ein den Vorraum bildender Druckbehälter angeordnet ist, der über ein mechanisch
bewegtes Ventil mit dem Formraum verbindbar ist. Bei vertretbarer Baugröße wird
für Formkästen üblicher Größe ein Vordruck von 100 bar vorgeschlagen, um nach der
Entspannung in den Formraum dort eine befriedigende Verdichtung zu erreichen. Ein
derart hoher Druck führt beim Aufprallen des Druckgases auf den Formrücken leicht
zu Unregelmäßigkeiten in der Formstoff-Oberfläche, wie auch zu einem erheblichen
konstruktiven Aufwand, um solche hohen Drücke zu erzeugen und die notwendige Druckfestigkeit
im Formraum zu erreichen. Wohl in Erkenntnis dieser Umdas Druckgas stände sieht
der Stand der Technik deshalb weiterhin vor, darüber Verteilerplatten gleichmäßig
über den Formrücken zur Wirkung gebracht wird und im übrigen das Druckgas über eine
Vielzahl von Öffnungen in der Modellplatte abströmen soll. Diese Öffnungen wiederum
stellen eine stete Störungsquelle dar, wenn sie vom Formstoff zugesetzt werden.
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Aufbauend auf diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein Verdichtungsverfahren vorzuschlagen, das einerseits ohne mechanisches
Nachpressen auskommt, andererseits eine gleichmäßige und ausreichend hohe Verdichtung
bei regelmäßiger Formstoff-Oberfl äche ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Druckgas
in den Formraum bis zu einem Druck von maximal 8 bar bei einem Gasmassendurchsatz
von mehr als SOkg/s und bei einem zeitlichen Druckanstieg im Formraum von mehr als
300 bar/s entspannt wird Da der Druckanstieg im Formraum von 1 bar auf den Maximaldruck
zunächst langsam und dann sehr steil ansteigt und im übrigen von den pneumatischen
Verhältnissen abhängt, ergibt sich die vorgenannte Größe von mehr als 300 bar/s
bei einer Messung ab 1,5 bar im Formraum.
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Bei dem bekannten Verfahren (DE-AS 1 961 234) ist zwar als Grenzfall
ein Verfahren beschrieben, bei dem ein Druckgradient von 516 bar/s erreicht wird,
jedoch bezieht sich dieser auf den Druckabfall im Vordruckraum. Aufgrund der Abmessungen
der Ventilöffnung und der konstruktiven Gestaltung des Ventils liegt jedoch der
Gradient des Druckanstiegs im Formraum erheblich unter 300 bar/s. Ferner errechnet
sich der Gasdurchsstz beim Stand der Technik zu etwa 6kg30stw während erfindungsgemäß
wenigstens 50 kg/s bei kleinen Formkasten au fordern sind, wobei dieser bis weit
über 100 kg/s bei normalen und einige 100 kg/s bei großen Formkästen betragen soll.
Die Entstehung von Unregelmäßigkeiten an der Formstoff-Oberfläche wird erfindungsgemäß
dadurch vermieden, daß der Druckanstieg im Formraum die Grenze von 8 bar nicht überschreitet.
Dabei ist für die Verdichtungswirkung von entscheidender Bedeutung, daß der zeitliche
Druckanstieg im Formraum bei mehr als 300 bar/s liegt, während der Gradient für
n Druckabfall im Vordruckraum keine Rolle spielt. Praktische Versuche haben gezeigt,
daß sich mit der Kombination dieser verfanrens-technischen
Maßnahmen
eine einwandfreie Formstoff-Verdichtung sowohl über deh Formraum-Querschnitt, als
Buch über die Formraumtiefe bei gleiche mäßiger Formstoff-Oberfläche erreichen läßt.
Abströmöffnungen für das Druckgas in der Modeliplatte sind nicht oder nur in tiefliegenden
Modellkonturen notwendig. Die Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt demzufolge
nicht oder nur zu einem geringen Teil in einer Fluidisierung, sondern scheint ihre
Ursache in einer Art Kolbenwirkung des Druckgases sowie in Staudruckeffekten innerhalb
der Formstoffmasse zu haben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren eröffnet die Möglichkeit, daß der Druck
im Vordruckraum maximAl 20 bar beträgt. Dieser Druck läßt sich noch mit relativ
geringem masch i nentechn 1 schem Aufwand realisieren, während der beim Stand der
Technik vorgesehene Druck bis 100 bar einen Aufwand erfordert, der dieses bekannte
Verfahren wirtschaftlich völlig uninteressant macht.
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Zur Durchführung des Verfahrens geht die Erfindung aus von einer bekannten
Vorrichtung (DE-AS 1 961 234), die aus einem den Vordruckraum bildenden Druckbehälter,
einem darunter angeordneten, den Formraum bildenden Formkasten mit Füllrahmen und
einer dessen Boden darstellenden Modellplatte mit dem Modell und einem zwischen
dem Druckbehälter und dem Formkasten angeordneten Ventil besteht. Das Ventil der
bekannten Vorrichtung ist ein Tellerventil, das einen kombinierten pneumatisch-mechanischen
Hi 1 fsantrieb aufweist und eine Öffnung von verhältnismäßig kleinem Querschnitt
zwischen Druckbehälter und Formkasten verschließt. Um das Druckgas nicht strahlenförmig
auf die Formstoff-Oberfläche aufprallen zu lassen, ist weiterhin
unter
der Ventilöffnung ein Verteilerkonus und darunber ein sich über die gesamte Formraumfläche
erstreckender Lochboden oder in einer anderen Variante ein einstellbarer Schlitzboden
(DE-OS 2 151 949) vorgesehen. Mit dieser Vorrichtung läßt sich der erfindungsgemäß
geforderte Druckgradient von mehr als 300 bar/s im Formraum nicht er reichen. Erfindungsgemäß
wird der Druckanstieg dadurch verwirklicht, daß der Öffnungsquerschnitt des Ventils
zwischen 50 und 150 % des horizontalen Formkastenquerschnittes beträgt. Dabei weist
das Ventil mit Vorteil ein Verschlußorgan auf, das den Öffnungsquerschnitt in wenigen
Millisekunden, z.B. in ca. 10 ms freigibt. Dies läßt sich mit vertretbarem Antriebsaufwand
dann verwirklichen, wenn die Masse 2 der dynamisch bewegten Teile des Verschlußorgans
ca 100 kp pro nn Ventilfläche beträgt. Die Forderungen lassen sich ferner nur dann
erfüllen, wenn der Antrieb des Verschlußorgans von den den Ventilverschluß besorgenden
Teilen des Verschlúßorgans entkoppelt sind.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Druckbehälter
eine etwa dem Umriß des Formkastens entsprechende Öffnung auf, gegen deren Rand
der Formkasten mit dem Füllrahmen dichtend anpreßbar ist und mit der das Verschlußorgan
zusammenwirkt. Mit dieser Ausbildung entsteht eine kompakte Baueinheit, bei der
das Druckgas über die Öffnung direkt auf die Formstoff-Oberfläche entspannt wird.
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In einer Ausgestaltung dieser Vorrichtung ist vorgesehen, daß das
Ventil ein elastisch verformbares Verschlußorgan aufweist, das vorwiegend unter
Wirkung des Drucks im Druckbehälter den geforderten Öffnungsquerschnitt freigibt.
Erfindungsgemäß wird also die hohe potentielle Energie des Druckgases ausgenutzt,
um das Ventil zu öffnen, wobei elastisch verformbare Verschlußorgane den Vorteil
einer geringen Masse aufweisen und sich demzufolge schnell beschleunigen lassen.
lDi Haltekraft für ein solches elastisches Verschlußorgan kann
in
verschiedener Weise aufgebracht werden, beispielsweise durch die Eigenstabilität,
durch Steuerluft oder dgl..
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ergibt sich der Vorzug, dat3 das elastische
Verschlußorgan eine Membran sein kann, die in der Schließlage dem Rand der Öffnung
im Druckbehälter dichtend anliegt. Der gesamte freie Querschnitt der Öffnung wird
demgemäß durch die Membran verschlossen. Nachfolgend sind einige Ausführungsformen
für die Art des Verschlusses und seine Freigabe erläutert.
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Eine in der Praxis bewährte Ausführungsform zeichnet sich dadurch
aus, daß die Membran oberhalb der Öffnung und innerhalb des Druckbehälters unter
Bildung eines ringförmigen Durchströmquerschnittes für das Druckgas randseitig eingespannt
und in der Schließlage unter Wirkung von auf ihre Innenseite wirkender Steuerluft
unter Absperren des Durchströmquerschnittes und Anlage am Öffnungsrand des Druckbehälters
ballonartig ausgewölbt ist.
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Der Durchströmquerschnitt zwischen der randseitigen Einspannung der
Membran und der Öffnung des Druckbehälters sollte gleich dem oder größer als der
freie Querschnitt der Öffnung sein, so daß ein schnelles Überströmen des Druckgases
möglich ist. Die Steuerluft dient lediglich zum ballonartigen Aufblasen der Membran
und wird zum Zweck der Freigabe des Durchström:luerschnittes abgeblasen, indem beispielsweise
nur ein Abblasventil im Steuerluftkreis geöffnet werden muß. Der auf die Membran
im Bereich des Durchströmquerschnittes wirkende Druck des Druckgases drängt die
Membran in kürzester Zeit aus dem Bereich des Durchströmquerschnittes.
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Zweckmäßigerweise steht der Raum auf der Innenseite der Membran mit
einer Steuerluftleitung in Verbindung, die mittels eines Schlauchquetschventils
verschließbar
ist. Dieses Schlauchquetschventil kann einen Flächenquerschnitt aufweisen, der ohne
weiteres ein entsprechend schnelles Abblasen der Steuerluft ermöglicht.
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Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform besteht das Verschluß organ
aus mehreren parallel nebeneinander und parallel zur Achse der Öffnung angeordneten
elastischen Mernbranen, von denen jeweils zwei einen Teil des Öffnungsquerschnittes
begrenzen und mittels Druckluft in die Schließlage, in der sie einander anliegen,
bringbar sind. Dieses Verschlußorgan funktioniert ähnlich mehreren nebeneinander
angeordneten Schlauchquetschventi len Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung
ist die Membran als Beißmembran ausgebildet und zwischen dem Formkasten und dem
Druckbehälter eingespannt. Sie ist so ausgelegt, daß sie entweder willkürlich zum
Aufreißen gebracht oder unwillkürlich bei Anstieg des Drucks im Druckbehälter bei
Erreichen des gewünschten Vordruckes aufreißt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Pteißmembran zum Zweck
der Freigabe der Öffnung in definierten Bereichen geschwächt, die so angeordnet
sind, daß beim Aufreißen der Membran unter Wirkung des Druckgases die Membran als
zusammenhängendes Teil erhalten bleibt. Hiermit wird insbesondere vermieden daß
beim Aufreißen Teile der Membran auf die Formstoff-Oberfläche geschleudert werden
und dadurch entweder den Verdichtungsvorgang an dieser Stelle stören oder zu Störungen
bei weiteren Prozessen, denen die Form nach der Verdichtung unterworfen wird, führen.
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Bei einem Ausführungsbeispiel dieser prinzipiellen AusSildLmç¢ ist
die Reißmembran im Bereich der Öffnung des Druckbehälters von einem Gitter mit großem
Rastermaß unterstützt. Sie wird vor der Freigabe
der Öffnung im
Bereich jeder Gitteröffnung an nur drei Seiten geschwächt bzw. aufgetrennt. Durch
den Gitterrost wird einerseits ein zu starkes Ausbeulen der Membran in dem Formraum
und eine daraus resultierende zu starke Belastung vermieden, andererseits gibt das
Gitter die Möglichkeit, die Reißmembran nur an definierten Stellen zu schwächen
bzw. aufzutrennen, so daß die Membran auch nach dem Aufreißen in einem zusammenhängenden
Teil vorliegt und nach dem Arbeitstakt aus dem Bereich der Öffnung rückstandslos
entfernt werden kann.
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Zum Schwächen bzw. Auftrennen der Reißmembran sieht die Erfindung
mehrere Varianten vor. Gemäß einer ersten Ausführungsform ist oberhalb der Reißmembran
eine Schneideinrichtung angeordnet, deren Schneidwerkzeuge im Raster des Gitters
so angeordnet sind, daß beispielsweise jeweils nur drei Seiten jeder Gitteröffnung
ein Schneidwerkzeug zugeordnet ist. Die Schneidwerkzeuge können dabei an einem im
Druckbehälter beweglich geführten Gitterrahmen angeordnet sein, der die Strömung
des Druckgases nicht oder nicht nennenswert behindert.
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Die Schneidvorrichtung, deren Schneidwerkzeuge gegen die einzelnen
Gitterstäbe als Unterlage wirken, haben den Vorteil, daß sich ein definiertes Schnittbild
ergibt, die Membran also stets an den gleichen Stellen durch die Wirkung des Druckgases
aufgerissen wird.
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Bei einer anderen Ausführungsform weisen die das Gitter bildenden
Stäbe an ihrer Oberseite Heizleiter auf, wobei diese beispielsweise an jeweils drei
Seiten jeder Gitteröffnung angeordnet und zur Freigabe der Öffnung des Druckbehälters
einschaltbar sind. Bei dieser und der vorgenannten Ausführung kann auch eine kreuzweise
Anordnung der Schneidwerkzeuge bzw. der Heizleiter vorgesehen sein, solange nur
die aufgerissene Membran als zusammenhängendes Teil erhalten bleibt.
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Bei der letztgenannten Ausführung wird das Material der Membran durch
Wärmeeinwirkung zum Schmelzen bzw. Fließen gebracht, so daß kein vollständiger Schnitt,
sondern lediglich eine Schwächung der Membran an den entsprechenden Gitterstäben
erfolgt. Die Membran wird dann von dem Druckgas an diesen Schwächungsstetlen aufgerissen
und der volle Querschnitt freigegeben.
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Statt dieser Ausbildung kann auch vorgesehen sein, daß in die Reißmembran
Heizleiter eingebettet sind, die zur Freigabe der Öffnung des Druckbehälters einschaltbar
sind. Auch diese I Heizleiter sind so angeordnet, daß die Membran in zusammenhängenden
Teilen erhalten bleibt.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Reißrnembran
Teil einer elastischen Endtosbahn, die von einer Vorrestsspule an der einen Seite
des Formkastens im Arbeitstakt der Vorrichtung mittels einer auf der anderen Seite
des Formkastens an;7eordratxn Haspel abziehbar ist. Es wird also nach jedem Arbeitstakt
und Öffnungsvorgang des Ventils ein neuer Abschnitt der Endlosbahn über den Formraum
gezogen und anschließend durch Anfahren des Formkestens bzw. Füllrahmens zwischen
diesem und dem Öffnungsrand des Druckbehälters eingespannt.
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Eine andere Ausführungsform des Ventils besteht darin, daß das Verschlußorgan
ein achsgleich mit der Öffnung angeordneter Schlauch ist, dessen Querschnitt dem
Querschnitt der Öffnung des Druckbehälters angepaßt bzw. anpaßbar ist, der mit seinem
einen Ende mit Abstand oberhalb der Öffnung des Druckbehälters innerhalb desselben
eingespannt ist und der mit seinem anderen Ende in diese Öffnung hineinragt und
mittels einer auf seinen Umfangsrand wirkenden Verschließmechanik an den Öffnungsrand
anpreßbar ist.
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Der Schlauch ist demgemäß als zylindrisches Gebilde innerhalb des
Druckbehälters aufgespannt und verschließt die Öffnung des Druckbehälters an deren
Peripherie. Durch Lösen der Verschl ießmechanik die von innen oder außen auf den
Schlauch wirken kann, kollabiert der Schlauch nach innen und gibt'den von ihm zuvor
verschlossenen Durchströmquerschnitt zu der Öffnung des Druckbehälters frei. Als
Werkstoffe kommen insbesondere mit Verstärkungseinlagen versehene Kunststoffe oder
Gummi in Frage, die gleichwohl ausreichend flexibel sind. Die Flexibilität wird
durch die großflächige Ausbildung unterstützt.
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In weiterer Ausgestaltung dieser Ausführungsform ist am Öffnungsrand
ein sich zum Formkasten hin erweiternder Dichtsitz angeordnet und weist die Verschließmechanik
einen gegen diesen anhebbaren, das Ende des Schlauchs zwischen sich und dem Dichtsitz
einspannenden Klemmring auf. Dieser Klemmring läßt einen ausreichend freien Durchtrittsquerschnitt
tr das Druckgas und braucht nur im Millimeterbereich abgesenkt zu werden, um dem
Schlauch die Möglichkeit zum Kollabieren zu geben. Als Antrieb für den Klemmring
kann ein im Druckbehälter angeordneter Hubantrieb vorgesehen sein.
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Um den kollabierten Schlauch bei fehlender eigener Rückstellkraft
wieder in seine Form überzuführen, ist gemäß einem Ausführungsbeispiel vorgesehen,
daß oberhalb und innerhalb des Schlauchs ein Abstreifring angeordnet ist, der nach
jeder Freigabe der Öffnung bis in den Bereich des Dichtsitzes absenkbar ist. Hat
der Abstreifring seine Endstellung erreicht, wird der Klemmring wieder in seine
das Ende des Schlauchs ergreifende und gegen den Dichtsitz pressende Lage angehoben.
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Bei einer abgewandelten Ausführungsform Ist das Verschlußorgan ein
Faltenbalg der mit seinem einen Ende im Druckbehälter befestigt, mit seinem anderen
Ende oberhalb des Öffnungsrandes verriegelt und an diesem Ende verschlossen ist.
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Der Faltenbalg wirkt aufgrund seines stirneeitigen Verschlusses als
Kolben. Durch die Anordnung seines einarl Endes oberhalb des Öffnungsrandes kann
das Druckgas an diesem Ende am Faltenbalg zur Wirkung kommen, so daß nach Lösen
der Verri lung der Faltenbalg mittels des Druckgases schlagartig angehoben bzw.
zusammenge drückt wird, wobei das Druckgas auf der gesamten Kolbenfläche zur Wirkung
kommt. Solche Faltenbälge lassen sich aus dünnwandigem Metallb!ech oder aus flexiblen
Werkstoffen herstellen und besitzen eine große Dauerstandfestigkeit. Sie sind deshalb
für den erfindungsgemäßen Zweck besonders geeignet. Die Öffnungsbewegung wird vorzugsweise
dadurch unterstützt, daß der Faltenbalg in der Schließlage unter Vorspannung steht,
so daß er im Augeick ick der Entriegelung sich kontrahiert und das Druckgas als
weitere Beschleunigungskraft schnell zur Wirkung kommen kann.
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In spezieller Ausführung kann der Faltenbalg an seinem der Öffnung
zugekehrten Ende einen Flansch aufweisen. an dem außenseitig eine Verriegelungseinrichtung
angreift, wobei der Faltenbalg an diesem Ende durch eine Membran verschlossen ist.
Eine solche Membran hat den Vorteil einer relativ geringen Masse, was im Sinne einer
großen Beschleunigung günstig ist.
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Um den Faltenbalg in seine Schl ieBlage zu bewegen und die Vorspannung
zu erzeugen, kann ein Hubantrieb vorgesehen sein, der nach Eingreifen der Verriegelungseinrichtung
wieder in seine Ausgangsstellung zurückkehrt, die Öffnungsbewegung des Ventils also
nicht beeinflußt.
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Nach einem weiteren Merkmal dieser Ausführungsform steht der Faltenbalg
innenseitig mit der Atmosphäre in Verbindung. Dadurch ist eine widerstandslose Kompression
des Faltenbalgs beim Öffnungsvorgang möglich.
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Schließlich können innerhalb des Faltenbalgs Stützrohre vorgesehen
sein, von denen eines mit dem der Öffnung zugekehrten Ende verbunden ist, bei der
Bewegung des Faltenbalgs also rnitgenornrnen wird.
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Statt des zuvor beschriebenen Faltenbalgs kann auch ein Schlauch vorgesehen
sein, der in gleicher Weise angeordnet, befestigt, vorgespannt, verriegelt und beschleunigt
wird.
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Bei Verdichtungsvorrichtungen für Gleßerei-Formstoff ist es vielfach
erwünscht, den Formstoff zentral und direkt in den Formkasten einfüllen zu können.
Solche Vorrichtungen weisen einen zentralen Formstoff-Püllschacht auf, der über
einen Schieber oder dgl. gegenüber dem darunter befindlichen Formkesten bzw. Füllranmen
abschließbar ist. Für eine solche bekannte Vorrichtung wird mit der Erfindung vorgeschlagen,
daß das Ventil eine den Füllschacht umgebende, die Verbindung zwischen dem Druckbehälter
und einem zwischen dem Schieber und dem Füllrahmen angeordneten Raum herstellende
Ringöffnung aufweist, an deren innenliegender Wandung ein entsprechend ringförmiger
Dichtsitz angeordnet ist und an deren außenliegender Wandung ein gegen den Dichtsitz
preßbarer Ringbalg oder Ringschlauch angeordnet ist.
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Hier wird das Druckgas nicht direkt aus dem Druckbehälter über die
Öffnung auf die freie Formstoff-Oberfläche, sondern auf dem Umweg über die Ringöffnung
in den oberhalb des Formraums behdl ichen Raum entspannt. Auch hierbei läßt sich
aber ohne weiteres die Forderung erfüllen, daß der freie Querschnitt der Ringöffnung
50 bis 15056 der freien
horizontalen Querschnitts-fläche des Formraums
entspricht. Von Vorteil ist bei dieser Vorrichtung, daß der Formstoff zentral singefüllt
werden kann. Auch der Ventilverschluß und dessen Beschleunigung kann ohne weiteres
innerhalb der geforderten Grenzdaten erfolgen, da aufgrund des großen Durchmessers
der Ringöffnung ein relativ kleiner Hub des Verschlußorgans ausreicht. Das Verschlußorgan
ist entweder als Rlngbalg ausgebildet, der auf seiner Außenseite mit Steuer-Druckluft
beaufschlagt wird und sich dadurch nach innen ausbeult, bis er dern Dichtsitz anliegt,
oder aber als Schlauch ausgebildet, der sich dann mit seiner einen Hälfte in die
Ringöffnung aufbläht. Zum Öffnen des Ventils wird lediglich ein Abblasventil im
Steuerluftkreis geöffnet, so daß der Ringbalg bzw. der Schlauch unter Wirkung des
Druckgases zurückgedrängt werden und die Ringöffnung freigeben.
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Bei dieser Ausführungsform umgibt der Druckbehälter zweckmäßigerweise
den Füllschacht ringförmig und mündet über eine ringförmige Öffnung in die Ringöffnung
des Ventils aus. Weitere vcrioilhafte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen 35
bis 43 gekennzeichnet.
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Nachstehend ist die Erfindung anhand einiger in der Zeichnung darçXestellte
Ausführungsbeispiele beschrieben.
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In der Zeichnung zeigen: Figur 1 eine schematische Ansicht der Vorrichtung
mit dem Druckbehälter und dem Ventil im Schnitt in einer ersten Ausführungsform;
Figur 2 eine der Figur 1 ähnliche Ansicht einer zweiten Ausführungsform; Figur 3
eine ähnliche Ansicht einer dritten Ausführungsform;
Figur 4 eine
der Figur 1 ähnliche Ansicht einer vierten Ausführungsform; Figur 5 eine Draufsicht
auf die Reißmembran der Ausführungsform gemäß Figur 4; Figur 6 einen Längsschnitt
durch zwei weitere Ausführungsformen; Figur 7 eine weitere Variante im Längsschnitt
und Figur 8 eine der Figur 1 ähnliche Ausführungsform im Längsschnitt Figur 9 eine
weitere Ausführungsform nach Art von Schlauchquetschventi len; Figur 10 eine Ausführungsform
mit Ventilklappen und Figur 11 eine Ausführungsform mit Schieberost.
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In der Zeichnung sind nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen
Teile einer Verdichtungsvorrichtung wiedergegeben. Es sind insbesondere nicht gezeigt
der Maschinenständer, die Einrichtungen zum Heben und Senken von Formkasten und
Füllrahmen sowie gegebenenfal Is zum Ausstoßen der fertigen Form aus dem Formkasten.
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Ebensowenig sind die Einrichtungen zum Heranbringen des Modells und
zum Einfüllen des Formsandes - mit Ausnahme der Figur 2 -wiedergegeben, da alle
vorgenannten Bauteile im Gießerei-Maschinenbau bekannt sind.
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Auf einer Modellplatte 1 mit dem nicht gezeigten Modell sitzt ein
Formkasten 2 und auf diesem ein Füllrahmen 3. Diese Teile bilden den Formraum. Oberhalb
des Formraums ist ein Druckbehälter 4 zur Aufnahme
von Druckgas
bis zu 20 bar angeordnet, der über einen Stutzen 5 aus einem Druckspeicher oder
- bei niedrigem Vordruck - aus dem Druckluftnetz gespeist wird.
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Der Druckbehälter weist eine Öffnung auf, die beim Ausfü.hrungsbei
spiel gemäß Figur 1 zentrisch angeordnet ist und deren lichte Weite etwa dem freien
horizontalen Querschnitt des Füllrahmens-3 entspricht. An den Druckbehälter 4 ist
ein die Öffnung 6 nach unten verlängernder Ansatz 38 angebracht, gegen den die aus
Modellplatte 1, Formkasten 2 und Füllrahmen 3 bestehende Einheit von unten her anpreßbar
ist.
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Der Öffnungsrand 7 der Öffnung 6 bildet einen Dichtsitz für ein insgesamt
mit 8 bezeichnetes Ventil ,das ein elastisches Verschlußorgan 9 aufweist. Bei diesem
Ausführungsbeispiel ist das elastische Verschlußorgan 9 als Membran 10 ausgebildet,
die ballonartig aufblasbar ist und im aufgeblasenen Zustand dem Öffnungsrand 7 im
Druckbehälter 4 dicht anliegt. Ferner sind innerhalb des Ansatzes 38 menrere Stützleisten
11 angeordnet, gegen die sich die Membran 10 im aufgeblasenen Zustand anlegt.
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Die Membran 10 ist mit ihrem Rand 12 mit Abstand oberhalb des Bodens
des Druckbehälters 4 eingespannt. Hierzu dient ein am Boden abgestützter Ring 13
und eine Platte 14, die mittels Schrauben unter Einklemmen des Randes 12 der Membran
10 miteinander verspannt werden.
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Die Platte 14 ist von einem zentrisch anwordnete?n Rohr 15 gehalten,
das seinerseits im Deckel 16 des Druckbehälters 4 befestigt ist. Dieses Rohr stellt
die Verbindung zwischen der Innenseite der Membran 10 und einer nicht gezeigten
Druckgasquelle her, welche die Steuerluft zum Schließen des Ventils 8 liefert. Zwischen
dieser nicht gezeigten Druckgasquelle und der Membran 10 ist ein Schlauchquetschventil
17 angeordnet, das über ein Dreiwegeventil 18 geschlossen bzw. belüftet werden
kann.
Im unteren Mündungsbereich des Rohrs 15 ist ein Formstück mit weichen Übergängen
angeordnet, gegen das sich die Membran 10 anlegen kann.
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Unter Wirkung der über das Rohr 15 zugeführten Steuerluft beult sich
die Membran 10 nach außen und legt sich am Öffnungsrand 7 dichtend an. In diesem
Zustand wird der Druckbehälter 4 mit Druckgas bis zu 20 bar gefüllt. Die aus Formkasten
und Füllrahmen bestehende Formeinheit ist gegen den unteren Rand des Ansatzes 38
am Druckbehälter 4 angepreßt. Spätestens während des Füllvorgangs des Druckbehälters
4 ist das Schlauchquetschventil 17 geschlossen. Durch schlagartiges Abblasen der
das Schlauchquetschventil 17 zuhaltenden Steuerluft öffnet sich das Schlauchquetschventil
17 unter Wirkung des im Rohr 15 herrschenden Drucks selbsttätig, so daß das Druckgas
im Druckbehälter 4 über den ringförmigen Durchströrnquerschnitt 19 zwischen dem
Ring 13 und dem Boden des Druckbehälters die Membran 10 schlagartig zurückdrängt,
so daß sich diese an die Kontur des Formstücks am unteren Ende des Rohrs 15 anlegt.
Das Druckgas kann sich dann über die Öffnung 6 in den Formraum entspannen und auf
die Formstoff-Oberfläche verdichtend wirken. Dem Verdichtungseffekt liegt eine kombinierte
kolbenartige Druckbeaufschlagung und ein Fluidisi erungsvorgang mit Staudruckentwi
ckl ung zugrunde.
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Die Öffnungszeiten der Membran 10 liegen im Millisekundenbereich,
sofern nur der Querschnitt des Rohrs 15 und des Schlauchquetschventils 17 groß genug
ist, um ein schlagartiges Abblasen der Zuhalteluft zu erreichen. Ebenso muß der
Abströmquerschnitt für die Steuerluft des Schlauchquetschventils entsprechend groß
sein. Mit dieser Konstruktion läßt sich innerhalb des Formraums ein Druckgradient
von größer 300 bar/s erreichen.
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Während bei der Ausführungsform gemäß Figur 1 der Formetoft außerhalb
der Verdichtungsstation in den Formraum eingefüllt werden mul3, zeigt Figur 2 ein
Ausführungsbeispiel, bei welchem oberhalb des aus Formkasten 2 und Füllrahmen 3
bestehenden Formraums in dessen Achse ein Füllschacht 20 mit Fülltrichter 21 für
den Formstoff angeordnet ist, Der Füllschacht 20 ist gegenüber dem Formraum mittels
eines Schiebers 52 oder dgl. verschließbar. Zwischen dem Schieber 52 und dem Füllrahmen
3 ist ein in axialer Richtung vergrößerter Gehäuseansatz38 angeordnet. Der Druckbehälter
4 ist bei diesem Ausführungsbeispiel ringförmig ausgebildet und umgibt den ihn zentrisch
durchsetzenden Füllschacht 20.
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Der Druckbehälter 4 weist eine zum Füllschacht 20 konzentrische ringförmige
Öffnung 22 auf, die die Verbindung zu einer Ringöffnung 23 im Bereich des Schi ebers
52 herstellt. Diese Ringöffnung 23 umgibt den Füllschacht 20 bzw. den Ansatz nur
auf einem Teil ihres Urügs, der jedoch möglichst groß sein soll. Beispielsweise
fehlt die Ringöffnung 23 nur an der Seite, an der der Schieber 52 au5gea,en wird.
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Die Ringöffnung23mündet über einen konischen Abschnitt 24 in den Ansatz
38 ein.
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Das Ventil 8 weist neben der Ringöffnung 23 einen Ringbalg 25 auf,
der einen Steuerluftkanal 26 zur Ringöffnung 23 hin begrenzt. Im Bereich des Schiebers
ist ferner ein den Füllschacht 20 umgebender Dichtsitz 27 angeordnet, der mit dem
Verschlußorgan in Form des Ringbalgs 25 zusammenwirkt. Mittels der im tCanal 26
zugeführten Steuerluft wird der Ringbalg 25 in die Ringöffnung 23 hinein ausgebeult
und legt sich dichtend an dem Sitz 27 an.
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Beim Verdichtungsvorgang wird die Steuerluft aus dem Kanal 26 abgeblasen,
so daß der Ringbalg 25 unter Wirkung des im Druckbehälter 4 vorhandenen Druckgases
zurückgedrängt und nach außen gestülpt wird.
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Damit ist der gesamte Ouerschnitt der Ringöffnung 23 für die Entspannung
des Druckgases frei. Das Druckgas gelangt dadurch schlagartig in den Ansatz 38 bzw.
in den Formraum.
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In Figur 3 ist eine andere Ausführungsform gezeigt, bei der innerhalb
des Behälters 4 der Abschnitt eines druckfesten Schlauchs 28 in axialer Richtung
aufgespannt ist. Sein eines Ende ist zwischen einem Ring 29 und dem Flansch 30 eines
Tragrohrs 31 eingespannt, während sein unteres Ende in die Öffnung 6 des Druckbehälters
4 hineinhängt.
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Im Bereich der Öffnung 6 ist ein ringförmiger Dichtsitz 32 befestigt,
der sich nach unten konisch erweitert. Innerhalb des Schlauchs 28 ist ein Klemmring
33 angeordnet, der mittels eines Hubantriebs 34 heb- und senkbar ist. In der abgesenkten
Lage kann der Schlauch 28 in die Öffnung 6 hinenhängen. Beim Anheben des Klemmrings
33 wird dann der Schlauch zwischen ihm und dem Dichtsitz 32 eingeklemmt.
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Zur Einleitung der Verdichtung des Formstoffs wird der Klemmring 33
ger ngfügi g abgesenkt. Das im Druckbehälter 4 enthaltene Druckges drückt dann den
Schlauch 28 nach innen zusammen und das Druckgas kann schlagartig über den Klemmring
33 in den Formraum 2, 3 entweichen. Um den kollabierten Schlauch 28 wieder in die
gewünschte Form zu bringen, ist ein Abstreifring 53 vorgesehen, der konzentrisch
innerhalb des Schlauchs 28 angeordnet ist und nach der Entspannung abgesenkt wird,
so daß der Schlauch 28 wieder nach außen gedrängt wird und mit seinem unteren Ende
in die Öffnung 6 hineinragt. Anschließend wird der Kl.mrnring 33 wieder angehoben,
so daß der Schlauch 28 erneut eingespannt werden kann.
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In Figur 4 und 5 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem das
Verschlußorgan 9 aus einer Reißmembran 35 gebildet ist, beim Öffnungsvorgang.also
zerstört wird. Diese Reißmembran 35 ist Teil eines Endlosbandes 36, das aul einer
Seite des aus Füllrahmen 3 und Formkasten 2 gebildeten Formraums auf einer Vorratsspule
37 aufgewickelt ist und von dieser mittels einer Haspel 39 im Arbeitstakt um jeweils
eine Membranlänge abgezogen wird. Die Endlosbahn 36 bewegt sich dabei zwischen einem
Aufsatz 40 auf dem Füllrahmen 3 und einem Dichtring 41 im Bereich der Öffnung 6
des Druckbehälters 4 Der Spalt wird beim Anheben des Formkastens 2 durch Andrücken
des Aufsatzes 40 gegen die Endlosbahn abgedichtet.
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Innerhalb des Aufsatzes 40 ist ein Gitterrost 42 angeordnet, dessen
Gitterstäben 43 die Membran oberseitig aufliegt. Wie aus Figur 5 erkennbar, weist
das Gitter 42 ein weites Rastermaß au;O Oberhalb der Öffnung 6 ist innerhalb des
Druckbehälters 4 eine Schneidvorrichtung 44 angeordnet, die aus einem Gitterranmen
45 besteht, der als Träger für mehrere Schneidwerkzeuge 46 dient. Die Schneidwerkzeuge
46 sind in einem solchen Raster angeordnet, daß sie die Reißmembran 35 an jeweils
drei Seiten einer Gitteröffnung schwächen bzw.
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auftrennen. In Figur 5 sind diese Trennlinien mit 47 bezeichnet und
etwas stärker ausgezogen. Hingegen fehlt an je einer Seite 48 jeder Gitteröffnung
ein solches Schneidwerkzeug, se daß dort die dem Gitterraster entsprechenden Teile
der Membran als zusammenhängende lappen an der Endlosbahn 36 verbleiben. Wie aus
Figur 5 ersichtlich, erfolgt im Bereich der Gitterstäbe 43 keine Auftrennung der
Membran, so daß die dort verbleibenden Materialstege die entstehenden Lappen mit
der Endlosbahn 36 in Verbindung halten.
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Der Gitterträger 45 der Schneidvorrichtung 44 ist an Stangen 49 innerhalb
des bruckbshälters 4 geführt und mittels eines SchubantribS 50 heb- und senkbar,
so daß die Schneidmesser aus der in Figur 4 gezeigten Ruhelage auf die Reißmembran
9 absenkbar sind.
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Vor jedem Verdichtungsvorgang wird mittels der Aufspulhaspel 39 ein
unverletzter Abschnitt der Endlosbahn 36 zwischen Formraum und Druckbehälter eingezogen.
Anschließend werden Modellplatte 1, Formkasten 2, Füllrahmen 3 und Aufsatz 40 gegen
den Dichtring 41 unter Einspannen der Endlosbahn bzw. der Reißmembran 35 gegen den
Druckbehälter 4 angefahren, anschließend der Druckbehälter 4 mit Druckgas gefüllt.
Ist der erforderliche Vordruck erreicht, so wird der Gitterrahmen 45 mit den Schneidwerkzeugen
46 abgesenkt, bis diese auf die Reißmembran 35 treffen und diese zumindest soweit
schwächen, daß sie an diesen Stellen unter Bildung der in Figur 5 angedeuteten Lappen
aufreißt. Damit steht schlagartig der ganze Querschnitt der Öffnung 6 für den Druckanstieg
im Formraum zur Verfügung. Nach diesem Verdichtungsvorgang wird der Formraum mit
dem Aufsatz 40 abgesenkt und ein unbeschedigter Abschnitt der Endlosbahnd 36 über
den Aufsatz 40 gezogen.
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Statt der Schneidwerkzeuge kann auch vorgesehen sein, an der Oberseite
51 der Gitterstäbe 43 entsprechend dem Raster der Schneidwerkzeuge 46 Heizleiter
einzubetten. Da die Reißmembran 35 unter Wirkung des Druckgases der Oberseite der
Gitterstäbe 43 eng aufliegt, findet eine schnelle Übertragung der Wärme statt, sodaß
die elastische Membran an den Stellen der Heizleiter durch Schmelzen, Verdampfen
oder Verbrennen des Materials schnell geschwächt wird
und entsprechend
dem Schnittbild der Figur 5 aufreißt. Die Heizleiter können insbesondere als PTC-Elemente
ausgebildet sein, deren Grenztemperatur nur wenig oberhalb der Schmelztemperatur
der Reißmembran liegt, so daß eine thermisch selbst steuernde Einrichtung von robustem
Aufbau gegeben ist. Bei beiden Ausführungsformen kann abweichend von der beschriebenen
Anordnung der Schneidwerkzeuge bzw. der Heizleiter auch eine kreuzweise Anordnung
vorgesehen sein, wobei zwischen den einzelnen Anordnungen nur ausreichend breite
Materialstege in allen Richtungen erhalten bleiben müssen.
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Statt der vorgenannten Ausbildung können die Heizleiter auch innerhalb
der Endlosbahn 36 eingebettet sein, wobei die Stromzuführung über die Vorratsspule
37 bzw. die Aufspulhaspel 39 erfolgen kann.
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In Figur 6 sind zwei weitere Ausführungsformen dargesßellt, die einen
ähnlichen Aufbau wie die gemäß Figur 3 aufweisen. In dsr linken Hälfte der Zeichnung
ist innerhalb des Druckbehälters 4 ein Faltenbalg 55 angeordnet, der mit seinem
einen Ende 56 über einen Ring 57 am Deckel 16 des Druckbehälters 4 befestigt ist.
Am anderen Ende weist der Faltenbalg 55 einen Flansch 58 auf. Ferner ist er an diesem
Ende durch eine Membran 59 oder dgl. verschlossen. Der Innenraum 60 des Faltenbalgs
55 steht über eine Öffnung 61 im Deckel 16 des Druckbehälters 4 mit der Atmosphäre
in freier Verbindung.
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Zwischen dem Flansch 58 und dem lbnd der Öffnung 6 ist ein Dichtungsring
62 eingelegt, der mit einem der beiden Teile fest verbunden ist.
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An diesem Ende des Faltenbalgs ist ferner ein Stützrohr 63 angebracht.
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Ebenso sitzt im oberen Bereich des Faltenbalgs 55 ein am Deckel 16
des Druckbehälters 4 befestigtes Stützrohr 64.
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In der Öffnungslage befindet sich der Flansch 58 des Faltenbalgs 55
etwa auf dem Niveau 65, von dem er mittels eines Hubantriebs 66 in die ausgezogen
wiedergegebene Schließlage bewegt werden kann, wobei er zugleich unter Vorspannung
gesetzt wird, In dieser Lage greift an dem Flansch 58 eine Verriegelungseinrichtung
an, von der lediglich zwei Riegel 67 gezeigt sind. Vor Beginn eines Arbeitstaktes
werden die Riegel 67 gelöst, so daß sich der Faltenbalg unter Wirkung der Vorspannung
anhebt und dann unter Wirkung des Druckgases auf die Membran 59 in die mit 65 angedeutete
Lage beschleunigt wird, wodurch der gesamte Querschnitt der Öffnung 6 schlagartig
freigegeben wird.
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Bei der in der rechten Hälfte der Figur 6 gezeigten Ausführungsform
ist der Faltenbalg 55 durch einen Schlauch 68 ersetzt, der zumindest teil weise
an einem Stützrohr 69 angelegt ist und der nach Öffnen der Riegel 67 unter Wirkung
der elastischen Vorspannung und des Gasdrucks zusammengeschoben wird. Im übrigen
ist der sonstige Aufbau der gleiche wie bei dem in der linken Hälfte gezeigten Faltenbalg.
Es fehlt lediglich das untere Stützrohr 63.
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Figur 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die gewünschte schnelle
Freigabe des gesamten Querschnittes der Öffnung 6 mit Hilfe einer elektrischen Stoßentladung
erfolgt. Die hierbei erreichbaren hohen Kräfte und Beschleunigungen werden beispielsweise
beim Umformen von Metallen (Transplodertechnik) zur Erzeugung hoher lxftgeschwindigkeiten
(Plasma-Windkanal) u. dgl. genutzt. Da diese Technik bekannt ist, wird hier nur
auf diejenigen Details, die sich unmittelbar auf die Erfindung beziehen, eingegangen.
Der Stromkreis weist im wesentlichen eine Kapazität, eine Induktivität und einen
Unterbrecherschalter auf. Der Kondensator wird bei offenem Schalter aufgeladen.
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Durch Schließen des Schalters entsteht ein Induktionsfluß.
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In Figur 6 ist die Induktivität als Primärspule 70 um die Öffnung
6 des Druckbehälters 4 angeordnet. Auf der Primärspule 70 liegt - gegebenenfalls
unter Zwischenlage eines Dichtringe - ein als Sekundärspule fungierender Ventiítelíer
71 aus elektrisch leitendem, aber unmagnetischem Werkstoff, der am unteren Ende
eines elastischen Halters, z. B. einer Rollmembran 72, angebracht ist. Diese wiederum
ist an einem offenen Trägerrohr 73 befestigt. Die Dichtkraft des Ventils wird durch
den im Druckbehälter 4 vorhandenen und auf die Rückseite des Ventiltellers. 71 wirkenden
Druck erzeugt. Bei der plötzlichen Entladung des Kondensators entsteht in der Sekundärspule
70 ein hoher Induktionsfluß, der in der Sekundärspule, dem Ventilteller 71, eine
lnduktionsspannung erzeugt.
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Diese führt in der windungslosen Sekundärspule zur Bildung von Wirbelströmen,
wobei die Kraft des Sekundärfeldes der des Primärfeldes entgegengerichtet ist, wodurch
der Ventilteller 71 abgestoßen wi rd. Die Größe der abstoßenden Kraft ist der zeitlichen
änderung des ln">ktionsflusses proportional. Beim Abheben bzw. Abstoßen des Ventiltellers
71 wird schlagartig der gesamte Öffnungsquerschnitt freigegeben, wobei die Öffnungsbewegung
noch durch den auf die Unterseite des Ventiltelie s wirkenden Druck unterstützt
wird. Aufgrund der offenen Ausbildung des Trägerrohrs wird die Bewegung des Ventiltellers
71 nicht behindert.
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Bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 3, 6 und 7 wird das eigentliche
Verschlußorgan für den freizugebenden Öffnungsquerschnitt von den schlauchartigen
Gebilden 28, 68 bzw. 71 gebildet, die mittels eines weiteren Bauteils (33 in Fig.
3, 58, 67 in Fig. 6 und 71 in Fig. 7) in Schließlage gehalten und entweder nur unter
Wirkung des Druckgases (Fig. 3) oder mit dessen unterstützender Wirkung (Fig. 6
und 7) bei zunächst wirksamem Hilfsantrieb (55 in Fig. 6 oder Eigenspannung'von
68
in Fig. 6, 70, 71 in Fig. 7) gelüftet werden. Die Figuren 3, 6, 7 zeigen nur Ausführungsbeispiele
dieses Prinzips.
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Figur 8 zeigt eine Variante zu der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform.
Es wird deshalb hier nur auf die Unterschiede eingegangen.
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Hier besteht die Steuerluftleitung aus einem einfachen Druckluftsdnlauch
74, der durch den Druckbehälter 4 hindurchgeführt ist und über einen Anschlußstutzen
im Raum hinter der Membran 3 ausmündet. An diesen Raum ist ferner ein Belüftungsstutzen
75 angeschlossen, der mit einem Ventil beliebiger Art - hier eine Ventilklappe 76
- verschlossen ist. Der Belüftungsstutzen 75 mündet hinter der Ventilklappe mit
einer Öffnung 77 in den Druckbehälter. Der Raum hinter der Membran wird über den
Druckluftschlauch 74 mit Druckgas höheren Drucks als der Druckbehälter 4 gefüllt
und so die Membran 9 geschlossen gehalten.
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Durch Öffnen der Ventilklappe tritt Druckausgleich zwischen dem Druckbehälter
4 und dem Raum hinter der Membran 9 ein, wobei sich diese gleichzeitig vom Dichtsitz
7 abhebt. Mit dieser Ausbildung wird der große Vorteil erreicht, daß die nicht geringe
Menge an Steuerluft und deren Energie dem Gasentspannungsprozeß zugeführt und damit
für die Verdichtung nutzbar gemacht wird. Eine gleichartige Variante ist auch zu
der Ausführungsform gemäß Fig. 2 möglich.
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Da es sich bei den elastischen Verschlußorganen um Bauteile handelt,
die dem Verschleiß unterliegen, sollte eine schnelle Auswechselmöglichkeit gegeben
sein. Es ist deshalb beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 das gesamte Ventil 8
mit den Teilen 7, 9, 12, 13 11 14, 75, 76 und gegebenenfalld zu einer Baueinheit
zusammengefaßt, die mittels Schnellwechselflansch 78 am Druckbehälter 4 lösbar befestigt
und bei Beschädigung der Membran 9 gegen eine andere Baueinheit ausgetauscht werden
kann.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 besteht das Verschlußorgan 9
aus mehreren nebeneinander angeordneten Membranen 80, die in der gestrichelt gezeigten
Öffnungslage etwa parallel zur Achse der Öffnung 6 verlaufen. Je zwei Membranen
81, 82 sind zwischen unteren Leisten 83, die die Öffnung 6 des Druckbehälters 4
durchsetzen, und oberen Leisten 84, die fluchtend über den unteren Leisten 83 angeordnet
sind, eufgespannt, indem sie an ihren Längsrändern mittels Klemmleisten 85 an den
Leisten 83 bzw. 84 befestigt sind. Zwischen den Leisten 83 bzw. 84 verbleibt ein
ausreichend großer Öffnungsquerschnitt. Zwischen jeweils zwei Membranen 81, 82 sind
Kammern 86 gebildet, die miteinander verbunden und an eine Steuer-Druckluftleitung
87 angeschlossen sind. Ferner stehen die Kammern 86 mit einem Klappenventil 88 in
Verbindung, über die die Steuer-Druckluft in den Druckluftbehälter 4 entlastet werden
kann. Die Betriebsweise ist im wesentlichen die gleiche wie bei der Ausführungsform
gemäß Fig. 8, wobei jedoch die Schließlage durch Anlage von jeweils einander gegenüberliegenden
Membranen 81, 82 aneinander hergestellt wird.
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Fig.10 zeigt ein anderes Prinzip des Ventils 8. Das Verschlußorgan
9 wird von zwei Klappen 91 gebildet, die oberhalb der Öffnung 6 und in Richtung
auf diese zueinander geneigt sind. Die Klappen 91 sind an ihren einander abgekehrten
oberen Kanten in Lagern 92 angelenkt, währand sie an ihren unteren Kanten mittels
eines Balkens 93 einer Halterung 94 in der Schließlage gehalten sind. Die Abdichtung
erfolgt an einem umlaufenden Dichtsitz 95. Durch Absenken des Balkens 93 mittels
eines Stößels 97, der in einem Gehäuse 96 der Halterung 94 geführt ist und von einer
Kurvenscheibe 98 betätigt wird, werden die Klappen frei gegeben und unter Wirkung
des Druckgases itn Druckbehälter 4 schlagartig in die gestrichelt gezeigte Öffnungslage
beschleuneigt.
Dort wird ihre ki drei suche Energie durch Dämpfungsglieder
99 vernichtet. Die Schließbewegung kann durch herkömmliche Mittel, wie Federn, pneumatische
Zylinder od. dgl. erfolgen, während die Verriegelung in der Schließlage durch Federn
100 geschieht. Um die zu beschleunigende Masse so gering als möglich zu halten,
bestehen die Klappen 91 beispielsweise aus einem Rahmen aus hochfester Leichtmetalllegierung,
der mit einer Kunststoffbahn, z.B. aus Polyethylen (PE), bespannt ist.
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In der Ausführungsform gemäß Fig. 11 ist die Öffnung 6 des Druckbehälters
4 von den Leisten 101 eines feststehenden Rostes 102 durchsetzt. Oberhalb des Rostes
102 ist ein Schieberost 103 angeordnet, dessen Leisten 104 an der dem Rost 102 zugekehrten
Seite mit einem Dichtwerkstoff 105, z.B. Niederdruck-PE, versehen sind. Die Leisten
101 des feststehenden Rostes 102 sind gegen die statische Last zusätzlich durch
Rippen 106 unterstützt. Der Schieberost 103 steht unter einer Federkraft 107 und
wird in der in Fig. 11 gezeigten Schließlage durch einen Verriegelungshebel 108
gesperrt. Durch Hochschwenken des Hebels wird die Verriegelung aufgehoben und die
gespeicherte Federkraft schlagartig freigegeben, so daß der Schieberost in seine
ejffnungslage beschleunigt wird, in der die Leisten 101 und 104 beiden Roste 102,
103 übereinander liegen. In dieser Stellung wird der Schieberost 104 durch nicht
gezeigte Därnpfur!gsglieder abgebremst.
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Die Rückstellung des Schieberostes kann in herkömmlicher Weise erfolgen,
bis sich der Verriegelungshebel 108 wieder in die Sperrlage bewegen läßt.
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