DE1602581A1 - Vorrichtung zum Formen von Material durch pulsierenden Fluessigkeitsdruck - Google Patents

Description

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Dlpf.-Ing. Sauerland

^Dr- 'ng. König

4 DÜSSELDORF Ceci/lenaflee 76

22* Jymi 1967

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22.Juni 1967 "Vorrichtung sum iorrnen von ..."

erhält, 1st die Verformung verhältnismäßig klein und der erforderliche hydraulisch® Druck hoch» Eine Pumpe, die zur Erzeugung τοη hydraulischem Druck verwendet wird» kann eine verhältnismäßig große Wassermenge liefern und dementsprechend ein© starke Deformation bewirken, kann jedoch keinen sehr hohen hydraulisches Druck erzeugen* Demgegenüber kana ein® Vorrichtung sur Erzeugung eines pulsierenden Plüasigkeitsdrucke leicht eines, sehr hohen Brück erzeugen, kann jedoch aus konstruktivem Gründan nur eine beschränkte Wassermenge liefern*

IiB, Zweck der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung einer formvorrichtung, die auf der Grundlage einas sweistufigea Braeksyatems arbeitet und die obengenannten Uadrfcelle vessaeMet. Me erfindungsgemäße Vorrichtung macht es ssSglleh, eis Material kontinuierlich und wirksam in so komplizierte Gestalten zu formen, wie es mit einer hydraulischen Pumpe allein nicht erreicht werden kann. ferner lasses eich auch gröSvoXumige Gegenstand» mit einer verhältnismäßig l@i@tung3B3hwaohen Vorrichtung zur Urzeugung pulsierendem Plüssig^eitsdrucks herstellen» Man kann eine Wassernumpt mit Hilfe eines Umschaltventils für die Wasserversorgung sowohl der Vorrichtung zur Erzeugung pulsierenden flüssigkeitsdruck^ als auch der Druckvorrichtung auf der ersten Stufe, verwenden»

Ein weiterer 2w#ok der vorliegenden Erfindung 1st

UU981B/09ÜB BA₀ORiGiNAL

22.Juni 1967 "Vorrichtung sum Formen von ..."

die Bereitstellung einer Vorrichtung «ua? Erseugrag pulsierenden ZLüßsigkeitadrucks, bei der das Homent eines vollständig ausgeglichen werden, icann· · Di® Vorrichtung bietet den Vorteil einfacher Bauweise und leichter Bedienung» Darüber hinaus kann auch bei änderungen des Luftdrucks der Ausgleich stets "beibehalten werden! dafür ist keine zusätzliche Energie erforderlich* vielmehr kann alle Energie wirksam für die ErsEeugung voa hydraulischem Druck ausgenutzt werden·

Ein v/eiterer Zweck der vorliegendes. Brfl&dttag ist die Bereitstellung einer Vorrichtung, die pulsierenden Flüssigkeitsdruck erzeugt und gleiehzeltig eine Pufferwirkung hat» Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist keiner starken Beschleunigung ausgesetzt, so dall die auf das Pim&ament einer großen Vorrichtung übertragenes Stoßschwingungen gering gehalten werden können.

Weitere Zwecke und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen hervor. Es zeigen

PIg, 1 einen Längssohnitt duroh. eine Vorrichtung zur Foraung einer Haterialplatte duroh pulsierenden flüssigkeitsdruck;

Fir:. 2 die perspektivische Ansicht eines mit dieser Vorrichtung hergestellten Erzeugnisses;

Fig. 5 bis 5 Längeechnitte durch die Vorrichtung während 009818/094G

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22.Juni 1967 "Vorrichtung zum Formen von ·.·"

dos Formvorganges;

tt. 6 einen schaubildlichen Längsschnitt durch eine "bekannte Vorrichtung' zur Erzeugung pulsierenden Plüssigkeitsdruoks, vie er in ^ölvorrichtungen dieser Art angewendet wird;

Pig. 7 einen schaubildlichen Schnitt zur Darstellung des Arbeit sprinzips dor Vorrichtung gemäß Pig. 6;

Fig, 8 einen acheiaatischen Längsschnitt duroh eino andere Vorrichtung sur Erzeugung pulsierenden Flüasigk8it3-drucks, wie er in Formvorrichtungen angowendet wird;

ffig. 9 einen sehauMldlichen Schnitt zur Darstellung des Arbeitsprinzipa der Vorrichtung gemäß Pig. 8;

Fig« 10 einen Längsschnitt duroh eine gegenüber der Vorrichtung genäß Pig. S abgewandelte Ausführungsfora;

H tmd 12 aine weitere Abwandlung der Vorrichtung sur Erzeugung pulsierenden Flüssigkeitsdruoks, erstens iia Zustand unmittelbar vor Erseugung des Flüeaigkeitsdrucks und zweitens im Zustand unmittelbar aach Erzeugung des Flüsaigkeitsdruoksi

Fifl»15 einen Uingsaohnitt durch ein schallschluckendes System für die erfindungegemäße Vorrichtung;

Fig, 14 eine auiaschnittsv/aisß Vergrößerung gemäß Fig. 13j unc

g«1^ I bis IY verschiedene Stellungen des Hammers und des Stößels während des Sclilagvorgangs sowie den Zustand des -™™-_{8/(mß BAD}

22.Juni 1967 »Vorrichtung zum Formen von

Wie In Pig. 1 zu erkennen _r steht eine Leitung 1 mit einer hydraulischen Druckkammer 12 einer Vorrichtung zur Erzeugung pulsierenden flüssigkeitsdruck» gemäß den Pig· 8, 10 und 11 in Verbindung* EiA druckdichtes umschaltventil 2, z.B· ein Dreh« oder Schieberventil, dient zur Umschaltung der Leitungen« Sine liagserpumpe 3, g„B· eine Getriebe- oder Solbenpumpe, kann einen hydraulischen Druck von etwa 100 bis 200 atü erzeugen« Die Pumpe hat die Aufgabe , Wasser In die Vorrichtung 11 zur Erzeugung pulsierenden Plüssigkeitsdrucks zu liefern und den hydraulischen Druck zu erzeugen· Eine Leitung 4 führt zu einer Porra 5, in der sich eine Aussparung 6 zur Pormung des Materials und ein mit der Atmosphäre verbundenes Loch J befinden» Hit 3 ist ein zu formendes Material, g_eB» ein Metallblech» unä mit 9 eine Packung bezeichnet« die das mit dem Material 8 in Eontakt stehende Wasser 10 am Austreten, hindert»

Runmehr sei die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben: Wie in Pig· 1 dargestellt, lot die Leitung 1 durch das Umschaltventil 2 verschlossen und die Pumpe 3 mit der Leitung 4- verbunden» Das Material 8 ist in die Form 5 eingesetzt; sie ist fest verschlossen und mit Wasser 10 gefüllt, das in Kontakt mit dem Material β steht· Im Wasser enthaltene Luftblasen können vorher entfernt sein· Sobald die Pumpe 3 den Druck des Wassers 10 erhöht, verformt sich unter der Wirkung des hydraulischen Drucks das Material 8 allmählich in Richtung auf die Porm

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22,Juni 1967 "Vorrichtung zum Pormen von ..»" -6

und paßt eich grob der Aussparung δ an. Der von der Pumpe 3 erzeugte hydraulische Druck von etwa 100 bis 200 atü reicht jedoch nicht aus, das Material δ genau in die Gestalt der Aussparung 6 der form zu zwingen, ea sei denn, die zu formende Platte wäre sehr dünn. Es ist daher erforderlich, die Endformung unter Anwendung eines stärkeren hydraulischen Drucks vorzunehmen. Der Bearbeitungszustand 1st in Pig· 3 veranschaulicht.

Anschließend hieran wird die Leitung 4 durch das Umschaltventil 2 geschlossen und die Pumpe 3 mit der Leitung 1 verbunden, wie in Fig. 4 dargestellt. Sodann wird eine hydraulische Druckkammer 12 der Torrichtung 11 zur Erzeugung pulsierenden Plüsaigkeitsdrueks alt Wasser gefüllt und ein Hammer 13 aufwärts gedrückt« ffunmehr wird die Leitung 14 der Pumpe 3 durch Betätigung des Umschaltventils 2 geschlossen, so daß die Leitung 1 mit der Leitung 4 verbunden ist, wie in Pig* 5 dargestellt· Durch einen Schlag auf den Hammer 15 wird für die Dauer eines Augenblicks ein pulsierender !flüssigkeitsdruck von mehreren Sausend atü erzeugt, der das Material 8 genau JLn die Gestalt der Aussparung formt und dadurch den Formvorgang beendet. Pig. 5 zeigt diesen Zustand, Fig. 2 das Endprodukt.

Im folgenden sei die Vorrichtung 11 zur Erzeugung pulsierenden üüssigkeitsdruoks la einzelnen beschrieben.

Bei einer herkömmlichen Vorrichtung zur Erzeugung

009818/0945 . ^BAD

22.Juni 1967 "Vorrichtung aura Formen von ...* ψ

pulsierenden Flüssigkeitsdruck nach Art der Ausführung gemäß Pig. 6 bilden ein Zylinder 17» der in seinem obex*en Teil einen Druckluftöinlaß 15 und in seinem unteren Seil eine öffnung 16 aufweist, und eine hydraulische Druckkammer 12 einen einsigen Körper· Im Zylinder 17 sind ein Hammer 13 und ein Stößel 18, beide mis einem Stück gebildet, angeordnet. Di© hydraulische Druckkammer 12 ist mit einer hydraulischen Druckleitung 4 verbunden und mit einem Druekflud 10_f s.B. V/asser» gefüllt.

Gemäß Pig, 7 sei angenommen, daß der Hammer 13 mit einer Masse von m~ unter der Einwirkung voa Druokluf t mit einer Geschwindigkeit von Y, in das Wasser 10 stößt und einen pulsierenden hydraulischen Druck ©rseugt* Dann ist die vom Hammer 13 auf das Wasser 10 Übertragene Arbeitsmen<» ge gleich der kinetischen Energie des Hammers, nämlich

*;5 3_m. · Gleichzeitig mit der Erzeugung hydraulischen Drucke

¹ 2 ":

wird das Moment m,V^ des Hammers 13 durch die hydraulische Druckkammer 12 hindurch als Stoß auf das fundament übertragen. Soweit die Vorrichtung nicht Übermäßig groß ist, verwendet man vorzugsweise ein festes Fundament 19 und oin stoßdämpfendes Organ 20, z.B. aus Gummi, zwischen der Vorrichtung und dem Fundament, um die starke auf das Fundament übertragene Vibration au mildern und doduroh das Fundament vor Beschädigungen eu bewahren·

Besonders bei einer großen Vorrichtung ist es un-0 0 9 8 18 /09 A 6 _BAD cn^'^:

erwünscht, daß das Moment als Stoß auf das Fundament 19 wirkt, denn das Moment versetzt nicht nur das Fundament 19 sondern auch die ganze Vorrichtung in. Schwingungen, so daß angebrachte Teile sich lösen können und dadurch ihre Funktion nicht mehr erfüllen und die Genauigkeit des Produkts bo einträchtigen ·

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung pulsierenden Flüssigkeitsdruck^ untor Ausgleich des Schlag— momenta vermeidet die vorbeschriebenen Haohteile. Wie in l?ig. 8 veranschaulicht, "besitzt die Vorrichtung einen kleinen. Hammer 22, der in einem kleinen Zylinder 21 läuft, und einen großen Hammer 24» dor in einem großen Zylinder 23 läuft· Beide Färamer arbeiten gegenläufig und sind durch eine dazwischenliegende hydraulische Druckkammer 12, an der "beide Zylinder "befestigt sind, voneinander getrennt. Die hydraulische !Druckkammer 12 hat eine zylindrische öffnung 25» in die der am kleinen Hammer 22 sitzende Stößel 26 und der am großen Hammer 24 sitzende Stößel 27 gleitend eindringen könnexi· Die hydraulische Druckkammer ist mit einer Flüssigkeit, s.B. Wasser 10, gefüllt. Mit der öffnung 25 steht eine Leitung 4 in Verbindung, durch die hindurch der erzeugte pulsierende hydraulische Druck nach außen abgeleitet wird, um dort verschiedene Arbeiten zu verriohten. Am Außenonde des kleinen Zylinders 21 und des großen Zylinders 23 sind öffnungen 28 und 29 vorgesehen, in die ein Druokluftrohr 15 mündet» Am Znnenend· der Zylinder 21 und 23 sind

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22.Jiml 1967 "Vorrichtung »um Pormen von *,·» g*

öffnungen 30 und 31 vorgesehen*

BoI den vorstehenden Erläuterungen wurde men, daß als Druckmedium Wasser verwendet wird; es jedoch auch andere !flüssigkeiten» s»B» Glyzerin oder öl? be nutzt werden»

9 veranschaulicht das Arbeit©prinzip der erfindungsgeiaäße» Vorrichtung, m^ und m^ sind die Massen des kleinen Hämmere 22 einschließlich Stößel 26 und des großen Hammers 24 einschließlich Stößel 27 ί v^ xaicL ν,, sind die Geschwindigkeiten der Hämmer 22 und 24 unmittelbar bevor di© Stößel 26 und 27 einen pulsierenden hydraulischen Druck in der hydraulischen Druckkammer 12 @Y&®VLgeni S^ und S₂ ^@3-ⁿ& dle Hübe der Hämmer 22 und 24 J &* und &₂ ^sin& &&^{e öer} Druckluft ausgesetzten Bndflächen des kleinen Hammers 22 und des großen Hamaers 24; ρ ist der Druck der Druckluft und p» (S¹Ig* 10) der durch ein Reduzierventil 52 um eines bestisimten Wert verminderte Luftdruck·

An jenem Ende des großen Hammers 24» das der Druck* luft ausgesetzt 1st» befindet sich ©in abgesetzter Abschnitt von verringertem Durchmesser, der genau dem Durchmesser des kleinen Hammers 22 entspricht» Xn die Drucklu^ftleitung 15 ist ein (nicht dargestelltes) Ventil eingebaut* durch das hindurch Druckluft gleichzeitig in die beiden Zylinder 21 und 23 eingeleitet werden kann. Zn Pig. 10 lsi; der luftdruck ρ durch das Redusierventil 32 auf dea Wert p* vermia,-

009818/09 hS BADOKG-

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dort. Diener luftdruck p¹ wirkt auf die llächc a₂· In diesem Falle iat das Verhältnis p*ip gleich dem Verhältnis E₁ta₂·

öffnet man das (nicht dargestellte) Ventil in dar Druckleitung 15» strömt Druckluft gleichseitig in die "beiden Zylinder 21 und 23· Dadurch werden der kleine Hammer 22 und der große Bammer 24 unmittelbar bevor sie in die hydrau lische Druckkammer 12 eindringen auf die Geschwindigkeiten V₁ und Y2 "beschleunigt· Dabei wird das Wasser IO in der hydraulischen Druckkammer durch die Stößel 26 und 27 der Hex£- mer 22 und 24 stoßartig komprimiert und ein hoher Druck erzeugt. Um das Ausdringen von Wasser aus der Druckkammer zu verhindern, ist der Stößel 27 vorzugsweise derart angeordnet» daß er schon vorher ein Stück in die zylindrische Öffnung 25 der hydraulischen Druckkammer 12 hineinragt.

Die von beiden Hämmern auf das Wasser übertragene Energiemenge ist 1/2 Cm₁V₁ + m₂ ^v2 '» ¹^ die gesamte kinetische Energie beider Hämmer vird zur Kompression des Wassers und damit aur Erzeugung eines pulsierenden hydraulischen Drucks ausgenutzt. Für den Ausgleich beider Momente muß XB₁V₁ gleich »₂ ^ν2 ^aein» demnach

die Pig. 8 und 9 gilts (Z) Werden beide Hämmer unter der Einwirkung eines konstan-

009818/0946 bad crs^NAf

iyo/ "vorricireuBg zu» ronaen von ,··"

ton Xiuftdruclca gleichfönaig beschleunigt^ eo int

Haben "beide ESEsner ihre Bewegung gleichseitig besonnen und wird der hydraulische Druck naea Durchlauf en der Hübe S₁ und S₂ erzeugt, ist t₁ gleich t₂; äenmaclä

■XT a \Jt

T₂ S₂

(II) Bleibt der wirksame Luftdruck nlofet konstant. Ist die Bssclileunigung ^odes Hammers ^ nitskt sondern eine Funktion der Zeit;

und s« m\ ²

SlatsäckXicli ist ^edar Eu^ asig©B§&©rt direct proportional sowohl zur AnTtreffgee^wiMigkeit wie sur Seit t

S₁ .ot V|t_t und S₂ <£.v₂t₂ (2*)

Wenn, wie oben, t^ gleich t₂ iet» erhalten wir

In beiden Fällen (I) und (XX) ist jeder Hsuaaer mit derselben Kraft Pa₁ m Pa₂ für dieselbe Zeit t.. » t₂ ausgestattet, so daß ei oh nach der Formel

Kraft χ Zeit (Impuls) « Moment
ergibt»

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22»Juni 1967 "Vorrichtung sum formen von *··* Kt

pa,jt| · IB₁T₁ «ad P&₂t₂ * ^m2^v2

Pa^₁ ■ pa₂t₂ C* E₁ ■ a₂ und t₁ - t₂)

und daher ...

So ist das Moment des kleinen Hammers stets gleich dem des großen Hammers und damit die erforderliche Voraussetzung erfüllt,

Aus obigem und aas formel (3) ergibt sich

' Mit anderen Wörtern Der Ausgleich 1st gegeben, wenn die Vorrichtung so gebaut 1st, daß das Masseverhältnis kleiner Hammer ι großer Hammer umgekehrt proportional zum Hubverhältnis kleiner Hammer t großer Hammer ist» Wie sich aus obiger Ponael ergibt, 1st unabhängig von änderungen des Luftdrucks ρ das Abvärtsmoment stets gleich dea Aufwärtsmoment·

Wählt man die Kasse des großen Bammers 24 viel größer als dl« des kleinen Hammers 22, wenn also m₂ ^m₁ ist, ergeben sich die Bedingungen S₂ « S₁ und V₂ 4c V₁. Hit anderen Worten; Der kleine Hammer mit der Hasse m₁ bewegt sich schnell über eine lange Strecke (Hub), während der gro ße Hammer mit der Hasse m₂ sich langsam über eine verhält-

009818/0948 bad o^üi

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nismäßig ktrase Strecke bewegt« Dabei sind die Momente bei» der Hämmer einander gleich, so daß die auftretenden Schlag kräfte ausgeglichen und nicht nach außen übertragen werden·

«» i In Pig. 10 wird die Bedingung *- · ~- durch das

Reduzierventil 52 stets eingehalten? daher ist

^a1^p * ^a2^pl Demgegenüber sind

t'^rn t₂ ('.· ^Pt₁ « a₂p* t₂)

ferner a^pt^ · Ja^v₁ und a^V^z ^{m m}2^v2

Entsprechend ist m^T^ - α₂ ^τ2

So ist das Koaent des kleinen Earners stets gleich de» des großen Hammers und damit die erforderliche Voraussetzung erfüllt.

den Fig· β und 9 ist

V₂ e₂ W

und somit

Auch in diesem Pail erfolgt der Ausgleich, da die konstruktive Voraussetzung dafür gegeben ist, daß das Masse— Verhältnis kleiner Hammer s großer Hammer umgekehrt proportional sram Hubverhaltnis kleiner Hammer ι großer Hammer ist.

00 9818/0946 BAD 0-^e'

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Das Aufwärtsaoment ist stets gleich, dem Abwärt smoment, wie in den Pig· 6 und 9 veranschaulicht» Das Reduzierventil zur Erzielung eines konstanten Verhältnissee ρ ι ρ' ist mindestens in einem Fabrikat auf dem Harkt erhaltlich·

In der vorangegangenen Erläuterung 1st die vertikale Beschleunigung sowohl dea kleinen wie des großen Earn·» mere außerordentlich groß; sie liegt in der Größenordnung von. mehreren Hundert g (g « Fairbeschleunigung) bzw» mehreren lausend g, eo daß das Gewicht der Hämmer vernachlässig« bar ist. Falls das Gewicht nicht vexnachlässigbar ist, braucht lediglich die Formel (4) abgeändert zu werden.

Die Vorrichtung zur Erzeugung pulsierenden I⁴IUseigkeitsdruoks unter Verwendung eines Paffersystems sei nun an Hand der Fig· 11 und 12 beschrieben· Soweit es sich hierein um die gleichen Seile handelt wie in den Fig. 8 und 9» sind diese mit gleichen Bezugszeichen versehen.· Ein Hasmor 22 ist gleitbar in einem Zylinder 21 angeordnet. Der untere Seil des Hammers ist als StSSeI 26 ausgebildet und paßt in eine StSßelfOhrung 53, άί^ in eine hydraulische Druckkammer 12 mündet. Eine Umschaltventil vorrichtung 34 kann» wahlweise Druckluft in den Zylinderraum oberhalb des Sammors 22 lsiten, den Zylinderraum an eine Unterdruokquell· anschließen und damit den Hammer 22 hochziehen oder den Zylinderraum mit der Atmosphäre verbinden· Die Ventilvorrichtung besteht aus mehreren Magnetventilen und kann ε wischen den genannten

009818/0946 bad

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Zylinder und eine Druckluftleitung, einen Vakuumbehälter und ein Rohr» das mit der Atmosphäre in Verbindung steht, eingebaut werden· ' '

Eine Öffnung 16 hält den Zylinderraum unterhalb des Hammers 22 ständig mit der Atmosphäre verbunden. Die hydraulische Druckkammer 12 ist mit Wasser oder einer anderen Flüssigkeit gefüllt* Ein Wasserventil 35 ist an eine Druckwasaerquelle angeschlossen· Bin in der hydraulischen Druckkammer 12 erzeugter pulsierender hydraulischer Druck wird durch eine Leitung 4 zu anderen (nicht dargestellten) Vorrichtungen, die Form- oder andere Arbeiten ausführen, übertragen.

Gegenüber dem Zylinder 21 und von diesem durch die dazwischenliegende hydraulische Druckkammer 12 getrennt befindet sich ein zweiter Zylinder 23» in dem ein mit Ringen 36 versehener Kolben 37 gleitbar angeordnet ist. An seiner Oberseite ist der Solben 37 als Stößel 27 ausgebildet, der gleitend in die Führung 33 der hydraulischen Druckkammer 12 eingreift· Der Solben 37 ist schwerer als der Hammer 22. Am Boden 38 des zweiten Zylinders 23 ist ein sehlagdämpfendes Organ 39» 3·Β· ein Srumairing, angeordnet» Sine Hiederdruckluftleituag 40 mündet in den Boden 38 des zweiten Zylinders 23· Am Kopf 4t des zweiten Zylinders 23 sind ein Rückschlagventil 42» das eine Luftzufuhr nur in den Zylinder 23 hinein gestattet, und ein Drosselventil 43, das den

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Zylinder 25 mit der Atmosphäre vorbindet, vorgesehen.

Di© "beweglichen Teile nehmen die in Pig. 11 gezeigten Stellungen ein. Der Hammer 22 "befindet sich am oberen Ende des Zylinders 21, da der Zylinderraum oberhalb des Hammers 22 über die Ventilvorriohtung 34 alt einer XJnterdruokquelle verbunden ist. Der Kolben 37 liegt am Zopf des zweiten Zylinders 23» da Hiederdruekluft durch das Rohr 40 gegen den Boden des Kolbens 37 wirkt und ihn aufwärts gedrückt hält· Gleichzeitig befindet sich auch der zweite Stößel 27« der in die Pührung 33 der hydraulischen Druck« kammer 12 hineinragt„ in seiner obersten Stellung.

Ifachdem Wasser durch das geöffnete Ventil 35 in die hydraulische Druckkammer eingeleitet und diese bis cum Überlaufen gefüllt ist» wird das Ten til geschlossen, nunmehr wird die Ventilvorrichtung 34 umgeschaltet und Druckluft mit einem Druck von etwa 20 atti in den Zylinder 21 geleitet. Dadurch wird der Hammer 22 beschleunigt und mit seinem Stößel 26 unter hoher Geschwindigkeit in die Führung 33 und somit ins Wasser getrieben, so da3 in der hydraulischen Druckkammer eine starke Druckwelle entsteht, die sich durch die Leitung 4 fortpflanzt. Unter der Wirkung des in der hydraulischen Druckkammer 12 erzeugten hydraulischen Drucks bewegt sich der «weite Stößel 27 und somit auch der schwere Kolben 37 langsam abwärts· Da der Hammer 22 eich sehr schnell» is.B. mit einer Geschwindigkeit von 30 m/eec, der Kolben 37 aber sehr langsaa bewegt» läßt sich der pulsieren-

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de hydraulische Druck wirksam ausnutzen, ohne daß die Abwärtsbewegung des Kolbens 37 die Druckerzeugung beeinträchtigt. ■ " " ⁴ '

Der um den Solben 37 gelegte Hing 36 verhindert den Durchtritt von Luft und verlangsamt gleichzeitig durch seine Reitung am aweiten Zylinder 23 die Bewegung des SoI-bena 37· Der Solben 37 trifft auf das sohl abdämpfend ο Organ 39» das den Stoß des aufschlagenden Solbens auffängt» Inzwischen wird bereits wieder Druckluft durch das Rohr 40 zugeführt und dadurch ein aufwärts gerichteter Druck auf die Bodenfläehe des Kolbens 37 ausgeübt· Damit 1st ein Zyklus zur Erzeugung pulsierenden Elüssigkeitsdrucks abgeschlossen· Sobald der Hammer 22 nach oben gesogen ist, beginnt der nächste Zyklus«

Bei dieser Anordnung ist das Eüokschlagventil 42 während der Abwärtsbewegung des Kolbens 37 geöffnet, so daß der Baun oberhalb des Kolbens 37 in zweiten Zylinder 23 unter atmosphärischem Druck steht* Dagegen 1st das Rückschlag ventil 42 geschlossen» während der Kolbon 37 unter der Wirkung der unter ihm eingeleiteten Druckluft sich aufwärts bewegt und gleichseitig die im Zylinderraum oberhalb des Solbons 37 vorhandene Luft durch das Drosselventil 42 entweicht, wobei infolge des Drosaelwlderstandes ein Gegendruck auf die obere !Fläche des Solbens 37 wirkt und dieser sich daher nioht plötzlich und ruckweise aufwärts bewegt«

Würde aex Boden der hydraulischem DraöMsamser. 12

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geschlossen sein, wäre die gesamte Vorrichtung mit Ausnahme des Hammers 22 durch den abwärts gerichteten Schlag einer Erschütterung ausgesetzt. Bei der erfindungagemäßen Vorrichtung ist daher an der unteren Seite der Druckkammer der Kolben 37 Torgesehen und auf einem Luftkissen gelagert, das zur Dämpfung dient. Dadurch wirken eich starke Schläge nicht unmittelbar auf die Vorrichtung aus· Die gesamte Über das sohlagdämpfende Organ. 39 auf den Soden wirkende Kraft läßt sich zwar nicht restlos absorbieren, jedoch ausreichend dämpfen· Ein auf das Fundament einer großen Vorrichtung wirkender Vibrationsstoß kann schwach gehalten werden, v/can der Kolben 37 i» Verhältnis sum Earner 22 schwer ist, wenn &eT Ring 36 aus einem Material mit verholtniemäßig hohen Hol* bungswlderstand besteht, wenn ein geeignetes schlagdämpfendes Organ 39 vorgesehen ist und/oder wenn der Hub do a Kolbens 37 im zulässigen Bereich bleibt.

Bei einem pneumatischen Werkzeug, wie z.B. einem Preßlufthammer, mit Bestandteilen von der Art eines Hammers und eines Kolbens, die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegen und mit heftigen Stößen gegen andere Teile wirken, entsteht beim Aufeinandertreffen beweglicher Seile atarlior Lärm.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird vor^Q schlagen, den Schlag nicht unmittelbar auf ein metallisches Organ, sondern auf ein« zwischen den metallischen Seilen befindliche flüssigkeit, wie z.B. Ul, zu führen, um den beim Aufeinandertreffen solcher Metallteile entstehenden Lärm su

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22«Juni 1967 "Vorrichtung zum ,Formen von ··«* 1«9

verhindern·

Im allgemeinen arbeiten pneumatische Werkzeuge derart, daß ein Hammer, durch Preßluft angetrieben, sich mit hoher Geschwindigkeit in einem Zylinder bewegt und mit seinem Ende unmittelbar auf das Ende eines Kolbens schlägt, dor seinerseits die Kraft auf ein mit ihm verbundenes Werkzeug überträgt, das eine Arbeit leistet· Gemäß dor Erfindung sind ein Ende des Hammers und das ihm zugeordnete Ende des Kolbens besonders gestaltet und derart ausgebildet, daß bein; Auf traf fen des Haxamorendes auf das Kolbenende ein 3?ortdrücken des Öls weiteatgehend verhindert wird« so daß stete ein Ölfilm zwischen beiden Flächen erhalten bleibt und damit der direkte Kontakt zwischen festen Körpern vermieden wird und keine Schlaggeräusche, wie beim Aufeinandertreffen von Hetallteilen üblich, entstehen.

Dies sei an Hand der Fig. 13 bis 15 näher be schrie bcn. Darin bezeichnen 45 einen Zylinder» 46 einen Hammer, 47 einen Kolben und 48 einen ölraum an der Innenfläche des Zylinders· Am unteren Teil des Kolbens ist ein (nicht dargestelltes) Werkzeug angebracht, das Hiet-, Schlag-, Meißel-, Stanz«, Biege·-, Zieh- oder andere Arbeiten ausführt. Gemäß der vorliegenden !Erfindung ist in der Endfläche des Solbens 47 eine kegelstumpfförmigo Aussparung mit gerundet on Kanten a vorgesehen und an der cugeordneten Endfläche des Hammers 46 ein. kegel stumpfförmiger Vorsprung »it gerundeten Kanten b.

00 9818/0946 ' rad GRZ.V&-

22»Juni 1967 "Vorrichtung «um formen von ··." 2Θ

Zn Fig. 15 sind folgende vier Arbeitsphasen dargestellt: . .

X· Der Hammer fällt»

II· Der Hemmer nähert sich dem Kolben.

ΪΙΙ. Der Hammer trifft auf den Kolben»

IV· Der Hammer hat seinen Schlag beendet.

Bei der Annäherung des Hammers an den Kolben wird die am Ende des Kolbens 47 befindliche Flüssigkeit, z.B. Öl, in Richtung auf den ölraum 43 mit hoher Geschwindigkeit fortgedrüokt, da die Geschwindigkeit des Hammers sehr hoch ist· Dieser schnell fließende ölstrom bewegt sich zunächst radial von der Kolbenmitte zum Kolbenumfang hin und wird dann plötzlich bei a (Pig. H) umgelenkt» so daß in diesem Abschnitt infolge des Rückstoßwiderstandes der Druck sehr hoch wird· Der Ölstrom wird anschließend in Abschnitt b erneut umgelenkt und stößt hier auf einen neuen Widerstand, der den Innendruck des öle weiter erhöht· Sobald dieser hohe momentane dynamische Druck den Wert des zwischen Hammer 46 und Kolben 47 auftretenden Drucks erreioht, wird kein weiteres Öl mehr fort gedrückt.

In der Praxis benötigt dieser Vorgang eine außerordentlich kurze Zeit in der Größenordnung einer Millisekunde (1/1000 see), so daß die Schlagwirkung des Hammers endet, bevor das 01 restlos fortgedruckt ist. Der Anstieg des Öldrucks beim Schlag beträgt mehrere Hundert Atmosphären, wird jedoch durch den Rückstoßwideretand la bei a und b (Pig. H) 00981 8/094 6 __%n ^^._:.'_;&,

22«Juni 1967 "Vorrichtung zum formen von ···"» 2T

gekrümmten öldurchgang aufgefangen.

Als flüssigkeit eignet sich ein Schmieröl wegen der hohen Festigkeit des Ölfilms (Druckdichtheit) und wegen seines Rostsohutzeffekt3 für- das verwendete Metall· Außer Öl lassen sich Jedoch auch andere flüssigkeiten verwenden» jedoch muß von ihnen ein schalldämpfender Effekt vorausgesetzt werden· Ganz allgemein arbeitet aber eine !flüssigkeit wirkungsvoll, da sie besser als ein fester Körper Schläge ab sorbiert und metallische Schlaggeräusohe verhindert«

009818/0946

Claims (1)

1. 5.Sept. 1967 das Deutsche Patentamt, 2 34 161

   Tokyu Sharyo Seizo Kabushiki Kaisha, Uo. 1, Kamariya-cho,

   Kanazawa-ku, Yokohama-shJL, Kanagawa-ken, Japan

   Patentansprüche s

   · Vorrichtung zum Hochenergieumformen von Metallen, bei der das in einer Verformungskammer vor einer Form liegende Verformungsgut durch einen in einer Hoehdruckkammer von einem beschleunigten Plunger erzeugten hydraulischen Druckstoß umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet

   daß die Yerformungskammer (10) über ein Umschaltventil (2) mit einer Druckpumpe (3) und der Hochdruckkammer (12) verbunden ist.

   2* Vorrichtung nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet t daß auf gegenüberliegenden Seiten der Hochdruckkammer (12) Zylinder (21, 23) angeordnet sind, deren Plunger (22, 24) unterschiedliche Massen und einander zugekehrte, in Bohrungen (25, 33) der Hochdruckkammer (12) passende Stößel (26, 27) besitzen.

   3· Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Zylinder (21, 23) an einer gemeinsamen Druckleitung (15) liegen.

   4« Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennssei oh net, daß das Maseenverhältnis

   BAD OR'ß^Ä

   Q09B1&/0946

   _Λ Neue Unterlagen (Art. 7 s 1 Ate. ■£ ν_γ.ι sau 3 0» Anrnmum. v. 4.9,

   5«Sept, 1967 das Deutsche Patentamt, 5 34 16I Anlage

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   der Plunger (22, 24) umgekehrt proportional au deren Hublängen (s-j, S₂) ist·

   5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bie 4, dadurch gekennz ei chnet » daß die !druckflächen (a-_f a₂) der Plunger (22, 24) gleich groß sind·

   6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet , daß in der zum unteren Plunger (24) führenden Druckmittelleitung ein Reduzier-* ventil (52) angeordnet ist.

   7· Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch geke nnzei chnet , daß der untere Stößel (27) teilweise in die Bohrung (25) der Hochdruckkammer (12) hineinragt.

   8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1,2 und 7* dadurch gekennzeichnet , daß der Hantel dee Plungers (57) mit Reibringen versehen und einlaßseitig im Zylinder (23) ein Dämpfer (39) angeordnet ist·

   9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Zylinder (21) über ein Umschaltventil (34) mit einer Unterdruck- und einer Hochdruckleitung und der Zylinder (23) mit einer Hiederdruckleitung

   (40) verbunden ist.

   Ib. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 und 9» dadurch gekennzeichnet » daß stößelseitig im Zylinder

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   5.Sept. 1967 das Deutsche Patentamt, I 34 161 Anlage

   (23) ein Rückschlagventil (42) und ein Drosselventil (43)

   angeordnet sind» ·

   11· Torrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , ·' daß der obere Plunger zweiteilig ausgebildet ist und zwischen beiden Teilen (46» 47) ein Flüssigkeitspolster liegt·

   12· Torrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 11, daduzrch gekennzeichnet , daß sich das Flüssigkeitspolster in einer Wanne des getriebenen Plungerteils (47) befindet, wobei die Stirnseite des treibenden Plungerteils (46) etwa dieselben Konturen wie die Wanne besitzt·

   13· Torrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Wanne einen schwalbenschwanzförmigen Querschnitt besitzt.

   14· Torrichtung nach den Ansprüchen 1 bis I3, dadurch gekennzeichnet , daß die Zylinderwandung (45) in Höhe der Berührungsflächen der Plungerteile (46, 47) eine Ringnut (48) aufweist.

   15· Torrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß die ineinandergreifenden Kanten der Wanne und der Stirnseite des Plungers (46) abgerundet sind·

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