DE2334499A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von bloecken - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur herstellung von bloeckenInfo
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Description
BE 16 036
233U99
Von Roll AG, Gerlafingen (Schweiz)
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Blöcken.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Blöcken, insbesondere Blockelektroden, aus mit Bindemitteln
gemischten Granulaten, die in einer mehrteiligen Form, bestehend aus einer mit einem beweglichen Boden und einem beweglichen Deckel
versehenen Kokille, durch Vibrieren und Druckanwendung zu kompakten Blöcken verdichtet werden, wobei am Deckel und/oder am
Boden Vibrationsantriebe angreifen, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Blöcken, insbesondere
Blockanoden zur Verwendung in der Aluminiumindustrie, aus Granulat, bei denen das Granulat sowohl durch Vibrieren als
auch durch Druckbehandlung verdichtet wird, sind bekannt. Bei einer bekannten Vorrichtung ist der Boden und der Deckel an der
Kolbenstange eines Schubkolbenantriebes befestigt, mit dem sowohl
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die Vorschub- als auch die Vibrationsbewegung ausgeführt wird. Hierbei wird ein Programmgeber verwendet, bei welchem alle
Betriebsgrössen, wie Vorschub, Amplitude, Frequenz und Schwingungsform
für das Vibrieren des zu verdichtenden Granulates in Funktion der Zeit geregelt werden. Dies kann zur Folge haben,
dass, wenn beispielsweise der Vorschub oder die Amplitude im Vergleich zum jeweiligen Verdichtungsgrad des Granulates zu gross
gewählt wird, eine hohe, gegebenenfalls gefährliche Belastung der Verdichtungsvorrichtung oder auch ein ungünstiger Verdichtungsverlauf, beispielsweise mit zu geringem Druck, resultiert. Zudem
kommt diese bekannte Vorrichtung vor allem für die Herstellung von Blöcken geringerer Höhe in Frage.
Zur Vermeidung der geschilderten Nachteile wird gemäss der Erfindung
ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, bei welchem der vom S chubko.lben antrieb auf die Granulate ausgeübte
Verdichtungsdruck gemessen und in Funktion des Vorschubes bzw. der
Verdichtungszeit geregelt wird.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens kennzeichnet sich dadurch, dass auf der den Verdichtungsdruck ausübenden Druckseite
des Schubkolbenantriebes ein Druckgeber angeschlossen ist, mittels dessen Signal die Vorschubeinrichtung betätigbar ist.
Eine weitere Vorrichtung kennzeichnet sich erfindungsgemäss
dadurch, dass die Vorschubeinrichtung·einen Hydromotor aufweist, der über ein mechanisches Getriebe mit einer den Boden bzw. den
Deckel lagerndenund den Schubkolbenantrieb tragendenFührungshülse verbunden ist.
Das Wesen der Erfindung wird in der beiliegenden Zeichnung anhand dreier Ausführungsbeispiele dargestellt und anschliessend
beschrieben. Es zeigen:
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Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Verdichtungsvorrichtung
für das Verdichten von Granulaten mit einer hydraulischen Vorschubeinrichtung für den Boden und den
Deckel der Form, wobei nur die für das Verdichten des Granulates wesentlichen Teile dargestellt sind,
Fig. 2 (a und b): eine schematische Darstellung, teilweise in Blockdarstellung, einer Vorrichtung zur Verdichtung von
Granulaten,
Fig. 3 einen Schnitt durch einen spielfreien Spindelantrieb und
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer der Ausführung nach Fig. 3 ähnlichen Verdichtungsvorrichtung mit mecnanischem
Vorschub für den Boden und den Deckel der Form, wobei,
wie in Fig. 1, nur die für das Verdichten des Granulates wesentlichen Teile dargestellt sind.
In Fig. 1 weist eine Verdichtungsvorrichtung 1 eine mehrteilige Form auf, die von einer Kokille 2, einem Boden 3 und einem Deckel
4 gebildet wird. Der Boden 3 ist mittels eines hydraulischen Schubkolbenantriebes 6 und der Deckel 4 mittels eines hydraulischen
Schubkolbenahtriebes 7 angetrieben. Die Schubkolbenantriebe S, 7, die reversierbar und beliebig hin- und herbewegbar sind, sind in
schematisch dargestellten Gestellen 8, 9 gelagert, welche ihrerseits an einem angedeuteten Rahmen 10, 11 abgestützt sind.
Die Schubkolbenantriebe 6, 7 werden durch elektrohydraulische
Signal-Wandler und -Verstärker-Ventile 12 beaufschlagt, wobei der
Ist-Zustand der Antriebe 6, 7 mittels Weggebern 14, 17 gemessen wird, von denen erstere die Bewegung des Bodens 3 bzw. des Deckels
und letztere den Weg des Verstärkerventiles 12 messen. Die gemessenen Wegsignale werden über Leitungen 30, 31 und 32, 33 einem
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Vergleicher 34, 35 zugeführt, wo sie mit dem von einem Programmgeber
20 über die Leitungen 36, 37 zugeleiteten Soll-Wert verglichen
werden und die als Soll-Ist-Wert-Differenz ermittelte
Stellgrösse über von einem Speisegerät 19 gespiesene Verstärker
38, 40 über Leitungen 39, 41 den Ventilen 12 zugeleitet wird. Die Verstärkerventile 12 werden über Zuleitungen 50, 51 bzw. Rückleitungen
52, 53 mit einer Station 45 verbunden, welche die notwendigen Pumpen, Behälter etc. enthält, um Druckmedium durch die
Zuleitungen 50, 51 den Verstärkerventilen 12 zuzuleiten und das von diesen abgehende Druckmedium über die Leitungen 52, 53 wieder
aufzunehmen.
Im Programmgeber 20 sind die programmierten Betriebsgrössen mittels
Diagrammen dargestellt, wobei 21 der von den Schubkolbenantrieben 6, 7 ausgeübte Druck, 22 die Amplitude, 23 die Frequenz
und 24 die Schwingungsform des Soll-Wertes darstellt.
Wesentlich ist, dass der vom Boden 3 bzw. Deckel 4 ausgeübte Verdichtungsdruck
direkt gemessen wird. Hierzu wird auf der der Kokille 2 abgewendeten Druckseite der Schubkolbenantriebe 6,7
ein Druckgeber 25 angeschlossen, dessen Signal über Leitungen 27, 28 den Vergleichern 34, 35 zugeleitet wird; damit kann der Verdichtungsdruck
der Schubkolbenantriebe 6, 7 in Funktion des Vorschubes bzw. der Verdichtungszeit geregelt werden. Das von den
Druckgebern 25 gemessene Signal kann hierbei in geeigneter Weise umgeformt werden, z.B. durch Mittelwertbildung.
In Fig. 2, die in zwei Teilfiguren 2a und 2b unterteilt ist, sind
zwei Kokillen 2 mittels einer starren Verbindung 102 verbunden und können mittels eines Schubkolbenantriebes 103 seitlich verschoben
werden. Die rechts dargestellte Kokille 2 bildet mit Boden 3 und dem Deckel 4 die Form. Während in der rechten Kokille 2 das Granulat
verdichtet wird, befindet sich die andere Kokille unterhalb einer gesamthaft mit 107 bezeichneten Dosiervorrichtung, die eine
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Förderrinne 108, einen Dosierbehälter 109, eine Waage 110 und
einen von einem Schubkolbenantrieb 111 betätigten Behälterverschluss
112 aufweist. Zwei Schubkolbenantriebe 113 sorgen dafür, dass während der Beschickung die untere Oeffnung der Kokille
mittels eines vom Schubkolbenantrieb 113 bewegten Boden geschlossen ist. Beim Wechsel der Kokillen wird die in Fig. 2a links
gezeichnete Kokille 2 in fluchtende Lage mit dem Boden 3 und dem Deckel 4 gebracht, wobei ein Zwischentisch 115 zur Vermeidung von
Granulatverlusten angeordnet ist. Die andere Kokille befindet sich nun über dem in Fig. 2a rechts dargestellten Schubkolbenantrieb
113. Der Block 106 wird nun abgesenkt (Fig. 2b) und mittels eines weitern Schubkolbenantriebes 116 weiter transportiert,
der in Wirklichkeit senkrecht zur Zeichenebene liegt. Es ist auch ersichtlich, dass uer Block 106 ungleich lange Seitenflächen
aufweisen kann.
Der Boden 3 und der Deckel 4 sind an einer' Führungsstange 60
befestigt, welche in einer Hülse 62 geführt ist. Die Hülse 62 trägt an ihrem freien Ende 119 einen Schubkolbenantrieb, dessen
Kolbenstange 121 mit der Führungsstange 60 und andererseits mit
einem ebenfalls am freien Ende 119 der Hülse 62 abgestützten Weggeber 14 verbunden ist. Der Schubkolbenantrieb 6, 7 wird über
ein elektro-hydraulisches Servoventil 12 beaufschlagt.
Die Hülse 62 ist in einem Gehäuse 124 gelagert, das an dem angedeuteten
festen Teil 10, 11 der Anlage, z.B. an einem Rahmen, abgestützt ist. Die Hülse 62 bildet die Spindel eines Spindeltriebes
62, 64, dessen Spindelmutter 64 ebenfalls im Gehäuse 124 gelagert ist. Die Spindelmutter 64 wird mittels eines Schneckentriebes
28 angetrieben. Der Spindeltrieb wird anhand von Fig. 3 beschrieben.
Am Deckel 4 ist eine Absaugvorrichtung 130 angeordnet, die einen am Gehäuse 124 befestigten Kasten 131 und einen im Kasten 131 be-
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weglich geführten Mantel 132 aufweist, der mittels Schubkolbenantrieben
133 auf das obere Ende 134 der Kokille 2 abgesenkt werden kann. Ein am Kasten 131 angeordneter Stutzen 135 ist mit
einer nicht dargestellten Absaugpumpe verbunden, welche die in der Kokille 2 während des Verdichtens entstehenden Abgase und
Dämpfe absaugt.
Am Boden 3 oder am Deckel 4 können Schubkolbenantriebe 137 angreifen,
die am Gehäuse 124 oder an der Anlage 10, 11 abgestützt sind. Die Schubkolbenantriebe 137 können hierbei nur am Boden
bzw. Deckel 4 anliegen und weisen keine Verbindung mit den Teilen 3, 4 auf; sie dienen der Endverdichtung des Blockes.
Mit 45 ist die Hydraulikstation bezeichnet, welche die notwendigen
Pumpen und Steuerorgane enthält, um die verschiedenen Sclvubkolbenantriebe in der richtigen Folge mit Druckmedium zu versorgen. Die
zu den einzelnen Schubkolbenantrieben führenden Verbindungsleitungen sind mit der Bezugsziffer des angeschlossenen Schubkolbenantriebes
und einem Index versehen.
Zur Steuerung der Verdichtungsvorrichtung nach Fig. 2 wird ein schematisch dargestellter Programmgeber 150 verwendet, dessen Einstellmöglichkeiten,
d.h. Vorschub, Amplitude, Frequenz und Schwingungskurven-Form durch Diagramme angedeutet sind. Grundsätzlich
könnten auch zwei Programmgeber verwendet werden, von denen je einer für den Boden- und für den Deckelantrieb verwendet wird.
Die Antriebe für den Boden 3 und den Deckel 4 werden mittels Regelkreisen betätigt, wobei die Weggeber 14 den Ist-Wert liefern,
der an den Vergleichern 151 mit dem aus dem Programmgeber 150 kommenden Soll-Wert verglichen wird. Das Fehlersignal wird über
Verstärker 152 den elektro-hydraulischen Servoventilen 12 zugeführt. Der Spindeltrieb 62, 64 wird ebenfalls vom Programmgeber
150 mittels eines nicht dargestellter« elektromotorischen Antriebes
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gesteuert.
In Fig. 2 sind die Verbindungsleitungen für die Steuersignale
kurz gestrichelt, während die Rücklaufleitung der Servoventile lang gestrichelt ist. ■
Mit 153 ist ein Netzgerät zur Speisung der Verstärker 152 dargestellt.
In Fig. 3 ist der Spindeltrieb im Detail dargestellt? im Gehäuse
124 ist die Schnecke 67 gelagert, welche mit dem auf der Spindelmutter 64 angeordneten Schneckenrad 66 im Eingriff steht. Die
Spindelmutter 64 ist mittels eines Gewindes auf der Hülse 18 angeordnet. Die Spindel»utter 64 ist mittels Wälzlagern 155, 156,
im Genäuse 124 drehbar gelagert.
Mit der Spindelmutter 64 wirkt ein weiterer Spinde !mutter teil
zusammen, welcher mit einem zylindrischen Vorsprung in einem Rücksprung 159 der Spindelmutter 64 geführt und zentriert sowie
mittels eines Wälzlagers 160 im Gehäuse 124 drehbar gelagert ist.
Die Spindelmutter 64 trägt stirnseitig Bolzen 161, die in eine Vertiefung 162 des Teiles 129 ragen. In der Vertiefung 162 sind
TeHerfedern 163 angeordnet, die mittels einer Kappe 164 vorgespannt
werden können. Die Vorspannung der Tellerfedern 163 kann durch Drehen der Kappe 164 eingestellt werden, wobei ein mit der
Kappe 164 verbundener Gewindebolzen 165 relativ zu einem Stützring 166 bewegt wird. Die eingestellte Lage des Bolzens 165 kann
mittels einer Mutter 167 gesichert werden. Der Stützring 166 stützt sich über ein Axialwälzlager 168 auf das Gehäuse 124 ab.
Durch den Druck der Tellerfedern 163 werden die beiden Teile 64, 129 gespreizt, so dass ein etwaiges Spiel im Gewinde aufgehoben
wird.
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Das Spreizen der beiden Teile 64, 129 kann auch hydraulisch vorgenommen werden, indem z.B. der Bolzen 161 den Hohlraum der
Kappe 164 abdichtet und einen Druckraum bildet, der mit Druckmedium beaufschlagt wird und die Teile 64, 129 spannt. Der Vorteil
liegt darin, dass bei Leerbewegungen der Spindel die Teile 64, 129 entspannt und damit die Spindelmutter schneller verstellt
werden kann.
Der spielfreie Spindelantrieb kann auch in anderer Weise, z.B. durch Kugelrollspindeln oder Hydraulikspindeln, verwirklicht
werden.
In Fig. 4 ist eine ähnliche Vorrichtung wie in Fig. 2 dargestellt.
Der Boden 3 bzw. der Deckel 4 sind mittels der Führungsstangen 60
in den Hülsen 62 gelagert, welche ihrerseits die Spindel eines spielfreien Spindelantriebes bildet, deren Spindelmutter 64 über
einen Schneckentrieb 66, 67 von einem Hydromotor 70 angetrieben wird.
An den Enden der Führungsstangen 60 ist der Schubkolbenantrieb 6, 7 angeordnet, welcher an der Hülse 62 gelagert und über das Verstärkerventil
12 mittels Druckmedium beaufschlagt wird.
Auf der der Kokille 2 abgewandten Seite der Schubkolbenantriebe 6,
7 ist je ein Druckgeber 25 angeordnet.
Pro Vorschubeinrichtung werden in Fig. 4 zwei Ventilverstärker 12,
13 verwendet, wobei die Verstärkerventile 13 Hydromotoren 70 zugeordnet sind. Entsprechend den beiden Verstärkerventilen 12, 13 ist
auch der Programmgeber 20 in einen Programmgeberteil 21 für den Vorschub bzw. in Programmgeberteile 22, 23, 24 für die Amplitude,
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Frequenz bzw. Schwingungskurvenform unterteilt. Der Soll-Ist-Vergleich
erfolgt in gleicher Weise in Vergleichern 34, 35 bzw. 34'# 35'. Die dem Programmgeberteil 21 zugeordneten Verbindungen
und Teile sind analog wie diejenigen der Teile 22 - 24, jedoch mit Index bezeichnet.
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Claims (1)
- P a t e. η t a χι s ρ r .ü σ. h eVerfahren zur Herstellung von Blöcken, insbesondere Blockelektroden, aus mit Bindemitteln gemischten Granulaten, die in einer mehrteiligen Form, bestehend aus einer mit einem beweglichen Boden und einem beweglichen Deckel versehenen Kokille, mittels einer Vorschub- und Vibriereinrichtung mit, mindestens einem Schubkolbenantrieb durch Vibrieren und/oder Druckanwendung zu kompakten Blöcken verdichtet werden, wobei am Deckel und/oder am Boden Vibrationsantriebe angreifen, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Schubkolbenantrieb auf die Granulate ausgeübte Verdichtungsdruck gemessen und in Funktion des Vorschubes oder der Verdichtungszeit geregelt wird.Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der den Verdichtungsdruck ausübenden Druckseite des Schubkolbenantriebes (6, 7) ein Druckgeber (25) angeschlossen ist, mittels dessen Signal die Vorschubeinrichtung betätigbar ist.3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schubkolbenantrieb (6, 7) für den Vorschub und das Vibrieren dient und ein denselben beaufschlagendes elektro-hydraulisches Verstärkerventil (12) aufweist, das mit dem Druckgeber (25) wirkungsverbunden ist.4. Vorrichtung zur Herstellung von Blöcken, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (3) und/oder der Deckel (4) in einer Führungshülse (62) in Richtung zur Längsachse der Kokille (2) beweglich geführt und eine auf den Boden und/oder den Deckel wirkende Vibriereinrichtung (120-123, 150) an der Hülse (118)309885/ 1012abgestützt ist (Fig. 2) .5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubeinrichtung einen Hydromotor (70) aufweist, der über ein mechanisches Getriebe (62, 64, 66, 67) mit einer den Boden (3) bzw. den Deckel (4) lagerndenund den Schubkolbenantrieb (6, 7) tragendenFührungshülse (62) verbunden ist.6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydromotor mittels eines elektro-hydraulischen Verstärkerventiles (13) beaufschlagbar ist, welches mit dem Druckgeber(25) wirkungsverbunden ist.7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibriereinrichtung ein hydraulischer, von einem elektrohydraulischen Servoventil (7.2) beaufschlagter Schubkolbenantrieb ist.8. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (62) mittels eines spielfreien mechanischen Antriebes (64, 66, 67, 126, 127, 128) bewegbar ist.9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (62) die Spindel eines spielfreien Spindeltriebes bildet, dessen Spindelmutter (64, 126) zusammen mit der Spindel in einem an einem Teil (125) der Vorrichtung abgestützten Gehäuse (124) gelagert ist.10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (64) zweiteilig ist und die beiden Teile (126, 129) in einer zylindrischen Führung mittels Federn, z.B. Tellerfedern (163), miteinander verspannt sind.30988 5/1012- - 12 -11. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kokille (2) zum Beschicken mit Granulat seitlich verschiebbar ist.12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kokille (2) mit einer weiteren Kokille gekuppelt und gemeinsam nach beiden Seiten seitlich verschiebbar ist.13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (124) für die Lagerung des Deckels (4) ein den Deckel umgebender Absaugkasten (131) angeordnet ist, dessen Schliessteil (131) auf den oberen Rand (134) der Kokille absenkbar ist.14. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an einem beweglichen Teil (3, 4) der ^orm ein am Gehäuse (124) bzw. an einem Teil der Vorrichtung abgestützter Kraftantrieb, z.B. hydraulische Schubkolbenantriebe (137) kraftschlüssig angreift.15. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teile (126, 129) der Spindelmutter durch Beaufschlagung mit einem Druckmedium hydraulisch verspannbar sind.25.6.1973
My/ip309885/1012
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