Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verdichten von Gießerei - Formstoff mitteis 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 hine bewegt und mittels eines Druckmittel Zylinders in die Schließlage bringbar ist.

In der älteren Patentanmeldung (DE : P.3243951.2, US: 453,093, JP : 57-227830, EP: 8211 0996.4) ist ein Verfahren und eine Vorrich¬ tung zum Verdichten von G ießerei -Formstoff , insbesondere Formsand, mittels Druckgas, z. 3. Druckluft oder durch explosive Verbrennung er¬ zeugtes Druckgas, beschrieben wobei das Druckgas schlagartig aus einem Druckbehäi ter in den Formraum entspannt wird, dabei auf die freie Form¬ stoff-Oberfläche einwirkt und die Formstoffpartikel unter gegenseitigem Impulsaustausch sowie durch Verzögerung der beschleunigten Formstoff¬ masse auf der Model lober Seite und der Modell platte verdichtet, wobei zu¬ sätzlich Fluidisierungseffekte unter Reduzierung der Partikel reibung ein¬ treten. Wesentlich ist hierbei ein hoher Gasmassendurchsatz bei schnellst¬ möglichem Druckanstieg im Formraum. Diese Parameter müssen umso höher liegen, je niedriger der Ausgangsdruck im Druckbehälter ist, wo¬ bei ^' Ausgangsdrucke angestrebt werden, die im Bereich des Drucks be¬ trieblicher Druckluftnetze liegen, um einerseits für die Druckgaserzeugung, andererseits für die Beherrschung des Drucks keinen allzu großen kon¬ struktiven Aufwand betreiben zu müssen. Dies führt dazu, daß die Vor¬ richtung ein Verschlußorgan aufweisen muß, das einerseits einen größt¬ möglichen 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 Ventil konstruk- tϊonen lassen sich die vorgenannten Voraussetzungen nicht erreichen.

In der weiteren älteren Patentanmeldung (DE: P 3321622.3, US: 617,920, JP: 59-122180, EP: 84106795.2) wird das Druckgefälle zwischen Druck¬ behäi ter und Formraum zur Öffnung des Ventils ausgenutzt, indem das Verschlußorgan innerhalb des Druckbehälters geführt und seine Öffnungs¬ bewegung in den Formraum hinein gerichtet ist. Als Schließantrieb

für das Verschlußorgan dient ein Druckmittelzyl.inder , 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 Druck¬ mittel zy linder von der Führungsstange abgekoppelt, um* nicht gegen den Druck im Druckmittel Zylinder arbeiten zu müssen. Danach wird die Antriebsverbindung wieder hergestellt und das Verschlu߬ organ mittels der Führungsstange wieder in die Schließlage gebracht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zuvor beschriebene Vor¬ richtung so weiterzubilden, daß bei geringerem konstruktiven Aufwand eine noch größere Öffnungsgeschwindigkei für das Verschlußorgan er¬ reicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kolben des Druckmitteizylinders hubseitig an eine Hochdruckquelle angeschlossen ist und mit seiner gegenüberliegenden Seite den beweglichen Abschluß eines mit Gas beaufschlagten Druckspeichers bildet und daß der hoch- druckseitige Abfluß so ausgebildet ist, daß das Druckmittel mit einer Geschwindigkei.t /' 10 m/s abläuft bei gleichzeitiger Beschleunigung des Kolbens unter dem Druck im Druckspeicher und des Verschlußor¬ gans in die Öffnungsstellung.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung übernimmt der Druckmittel Zy¬ linder nicht nur die Schließfunktiόn, 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 -Ober¬ fläche mit einem Druckgradienteπ von ca. 200 bis 300 bar /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 betriebs internen Druckluftnetzen herrscht, eine Geschwindigkeit für das Verschiußorgan , die über 1 m/s l iegen muß. Sol l , wie dies erfindungsgemäß vorgesehen ist , die Öff¬ nungsbewegung durch den Druckmittelzyl inder , der zum Schl ießen des Verschl ußorgans dient , unterstützt werden , so setzt dies bei einem vor¬ gegebenen Druck im Druckspeicher hohe Abflußgeschwindigkeiten für das während der Öffnungsbewegung vom Kolben verdrängte Druckmittel - vol umen voraus . Gemäß der Erfindung muß diese Abfl ußgeschwindigkeit

> 10 m/s sein , also in einem Bereich l iegen , der um den Faktor 10 höher l iegt wie die in der Hydraul ik üblichen Rückölgeschwϊndigkeiten . Diese wesentl ich höhere Abfl ußgeschwindigkeit für das Verdrängungs¬ vol umen läßt sich durch entsprechende konstrukt ive Maßnahmen erreichen . Die Kolbengeschwingligkeit selbst kann dabei ledigl ich Werte im Bereich von ca. 5 nπr/sec . erreichen .

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel weist der Druckmittelzyl inder

3 hubseitig ein kleines Verdrängungsvolumen von z .B . 150 bis 500 cm auf . Je geringer das Verdrängungsvol umen ist , um so kürzer kann die

Abffußzeit bzw. Hubzeit bei gegebenen Querschnitten sein.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der hochdrucksei t ige Ab¬ fluß vom sonstigen Hochdruck- Kreislauf abgekoppelt und über eine Lei¬ tung relativ großen Querschnittes an einen Ablauftank angeschlossen.

Mit diesem Ausführungsbeispiei wird einerseits der Strömungswider _¬ stand für das ablaufende Verdrängungsvoiumen so gering als mögl ich

gehalten, andererseits wird durch die Abkopplung vom sonstigen Hoch¬ druck-Kreislauf erreicht, daß die zu verschiebende Druckmittel menge gering ist. Der Ablauftank gibt die Möglichkeit, abflußsei tig einen schnellen Druckabbau zu erhalten.

In der Praxis hat sich für die Hochdruckquelle ein Druck zwischen 1 ^Λ 0 und 300bar 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 ange¬ hobenen Endlage des .Kolbens unter—einem^Gasdruck-zwischen-50-Jjnd- -* 200 bar, der unmittelbar oder mittelbar, z. B. über ein Hydraulik¬ polster, 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 Beschleu¬ nigung in vorteilhafter Weise stark an.

Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn das Verhältnis von Druckspeichervolumen und Verdrängungsvolumeπ des Druckmittei¬ zylinders mindestens 5 : 1 beträgt.

Praktische Versuche mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung haben ergeben, daß sich die Öffnungsgeschwindigkeit des Verschiuß- organs etwa verdoppein 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 Druck¬ mitteizylinders einen gegenüber der Zylinderdurchführung der Kolben¬ stange konisch erweiterten Abschnitt aufweist und daß die Kolbenstange die Zu- und Ablauföffnung des Zylinderraums durchgreift, die in Ver¬ bindung mit dem konisch erweiterten Abschnitt der Kolbenstange die

Drossel bildet. Mit zusätzlich in den konischen Absatz eingearbeiteten, axial _, verlaufenden Kerben läßt sich das Dämpfungsverhalten weiter . optimieren.

Die den Kolben abbremsende Drossel ist also in den Druckmittelzylinder integriert. ^.. . ^{. . . . .} _ ^. . ^.

Ein schnellstmöglicher Ablauf wird gemäß einem weiteren Ausführungs- beispϊel dadurch begünstigt, daß die einen Teil der Drossel bildende Zu- und Ablauföffnung des Zylinderraums in wenigstens zwei Zu- und Ab¬ laufkanäle 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 zu¬ sammenwirkenden Anschlag aufweist.

In bevorzugter Ausführung ist weiterhin vorgesehen, daß die Hochdruck¬ quelle über einen Steuerschieber, ein Rückschlagventil und eine sich danach verzweigende Le ^' rtung mit den beiden Kanälen des Druckmittei¬ zylinders verbunden ist, und daß an die Zweigleitungen über ein auf¬ steuerbares Rückschlagventil der Ablauftank angeschlossen ist. Dabei weisen, wie bereits zuvor angedeutet, die Zweigleitungen einen größt¬ möglichen 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 aufsteuer¬ baren 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 darge¬ stellten Ausführungsbeispiels beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Figur 1 einen Schnitt durch eine Ausführungsform der Vorrichtung und

Figur 2 eine Ausführungsform der Steuerung des Druckmittel - zyl inders.

In der Zeichnung sind nur die zum Verständnis der .Erfindung notwendigen Teile der Verdichtungsvorrichtung einer Gießerei -Formmaschine wieder¬ gegeben. Es sind insbesondere nicht gezeigt der Maschinenständer, die Einrichtung zum Heben und Senken von Formkasten und Füilrahmen sowie gegebenenfalls zum Ausstoßen der fertigen Form aus dem Form¬ kasten. Ebensowenig sind die Einrichtungen zum Heranbringen des Mo- ^■ dells und zum Einfüllen des Formsandes wiedergegeben, da diese Bau¬ teile im Gießerei-Maschinenbau bekannt sind.

Auf einer Modellplatte 1 mit einem Modell 2 sitzt ein Formkasten 3 und auf diesem ein Füll rahmen 4. Oberhalb dieses Formraums ist ein Druck¬ behälter 5 - beim wieder gegebenen Ausführungsbeispiel zur Aufnahme von Druckluft - angeordnet, der über einen Anschluß 6 aus einem Druckspeicher oder - bei niedrigem Vordruck- aus dem betrieblichen Druckluftnetz ge¬ speist 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 an¬ geflanscht, an den wiederum eine Abluftleitung mit einem Ventil 10 angeschlossen ist. Der Druckbehälter 5 mit dem Rahmen 9 einerseits und die Modellplatte 1 mit Modeil 2, Formkasten 3 und Füllrahmen 4 sind gegeneinander beweglich, um den Formraum mit Formstoff füllen zu können. Vor dem Verdichten werden diese beiden Baugruppen zu¬ sammengebracht und an ihrer Trennfläche dicht zusammengepreßt.

Mit dem Boden 7 bzw. dessen die Öffnungen 8 aufweisenden Bereich wirkt ein Verschlußorgaπ in Form einer starren Ventilplatte 11 zusammen, die gleichfalls eine Vielzahl von Öffnungen 12 besitzt. Ferner sitzt auf der Oberseite der Ventilplatte innerhalb des Bereichs der Öffnungen 12, wie auch der Öffnungen 8 im 8oden 7, ein Dichtuπgsbelag 13. Wie aus der linken Hälfte der Darstellung erkennbar, sind die Öffnungen 8 im Boden 7 und die Öffnungen T2 in der Ventil platte 11 so gegeneinander versetzt, daß sie sich in der Schließlagβ nicht überdecken.

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

Der Druckmittelzylinder 47 ist in einem Hochdruck- Kreislauf angeordnet, wobei die Hochdruckquelle mit 41 bezeichnet ist . Hierbei handelt es sich beispielsweise um eine Hydraufikpumpe, die aus einem Tank 66 ge¬ speist 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 Druck¬ mitteizylinders, die die Verbindung zum Arbeitsraum 50 des Druckmittei¬ zylinders herstellt. Der Druckmittelzylinder 47 weist oberhalb des Kolbens 45

einen Druckspeicher 51 auf,, der über ein Rückschlagventil 52 an eine Gas- Druckvorlage 53 angeschlossen ist. Dabei bildet der Kolben 45 den unteren, im übrigen beweglichen Abschluß des Druckspeichers 51. Innerhalb des Druckspeichers ist eine Trennwand 54 angeordnet, die eine Endlagenbegrenzung für den Kolben 45 und damit für das Verschlußorgan 11 bildet. Die Trennwand 54 ist mit mehreren Öffnungen versehen, um den Druck im Druckspeicher 51 ungehindert auf den Kolben 45 wirken zu lassen. Der Kolben seinerseits ist über einen Ansatz 55 mit einem An¬ schlag 56 versehen, der in der unteren Endlage des Kolbens 45, also in der Öffnungsstellung des Verschlußorgans 11 einem elasstischen 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 Druckmitteizy¬ linders 47 über eine Leitung 59 mit einer weiteren Feindrossei 60 ver¬ bunden sein, die wiederum an eine der beiden Zweigleitungen 44 ange¬ schlossen 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 wieder gegebenen ge¬ öffneten 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 Hochdruckquei I e 41 und dem Arbeitsraum 50 des Druckmitteizylinders 47 unter Öffnen des Rück¬ schlagventils 43 hergestellt. Zugleich ist die Steuerleitung 62 des auf¬ steuerbaren 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 Arbeits¬ raum 50 ein, hebt den Kolben 45 und damit die Kolbenstange 46 und die Führungsstange 14 mit dem Verschiußorgan 11, bis dieses schließlich die Schließstellung (linke Hälfte der Figur 1) erreicht hat. Vor oder wäh¬ rend dieses Vorgangs wird die Modelfplatte 1 mit dem gefüllten Form¬ kasten 3 und Füll rahmen 4 mit dem Rahmen 9 verspannt. Das Ventil 10 befindet sich inder 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 er¬ gänzt. 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 Ver¬ schlußorgan 1 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 refativ großen Ablauf¬ querschnitte 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 Ablauftaπk 63 ab. Gegen Ende der Absenkbewegung des Kolbens 45 wird der Ablauf¬ querschnitt 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 1 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 Lei¬ tung 65 entlüftet werden, so daß sein Inhalt in den Systemtank 66 ab¬ fließen kann.