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Vorrichtung zum Pressen von Körpern mit komplizierter Oberfläche,
insbesondere elektrischen Schirmisolatoren Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung,
im wesentlichen bestehend aus Druckbehälter und flexibler Preßform mit Stützgerüst,
zum isostatischen Pressen von Körpern mit komplizierter Oberfläche, insbesondere
elektrischen Schirmisolatoren, aus pulverförmigem Material unter Anwendung des sogenannten
Trockenmatrizenverfahrens.
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Für das Pressen bzw, Formen von metallischem oder keramischem pulverförmigen
Material wird in immer größerem Umfang das isostatische Preßverfahren angewandt.
Hierbei beschränkt sich die Anwendung vorwiegend auf Erzeugnisse mit relativ einfacher
Oberfläche, wie Rohre, Kugeln, Hubel u. ä. Körper. Erzeugnisse mit komplizierten
Konturen, beispielsweise elektische Schirmisolatoren, insbesondere solche mit einer
großen Schirmausladung und einem hohen Hohe/Durchmesser-Verhältnis, noch dazu mit
einem möglichst tlundertprozentigen Ausformungs grad, werden in produktionsreifen
Verfahren noch nicht hergestellt.
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Der Grund hierfür liegt darin, daß beim P-rEssen solcher Eörper einige
Probleme auftreten, die bisher noch nicht zufriedenstellend gelöst werden konnten.
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Flexible Preßformen mit hohem Schlankheitsgrad und komplizierter Kontur
haben naturgemäß keine ausreichende Stand und Formfestigkeit. Wählt man, um diese
Schwierigkeit zu umgehen, ein festeres Material und eine größere Wandstärke für
die flexible Preßform, so ist es andererseits praktisch unmöglich,
diese
Form nach dem Preßvorgang von dem Preßling abzuziehen, ohne denselben zu beschädigen.
Auch ist es schwierig, bei solchen Formen die erforderliche Fülldichte zu erreichen.
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Man hat versucht, diese Probleme dadurch zu lösen, daß man eine Form
relativ geringer Wandstärke und mittlerer Shorehärte wählte, die in axialer Richtung
durch feste Stützen, und in radialer Richtung durch zwei gegenüberliegende Stützkörper,
die gleichzeitig, um die notwendige Fülldichte zu erreichen, als Vibratoren fungieren,
abgestützt werden. Durch Einblasen von Luft in die flexible Form nach dem Preßvorgang
oder durch Einsetzen der Form mit dem Preßling in einen unter Vakuum stehenden Behälter
oder durch Absaugen der Preßflüssigkeit aus dem Druckbehälter kann der Preßling
der Form entnommen werden.
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Diese Arbeitsgänge, Vorverdichten, Entlüften und Entformen, werden
nach dem bekannten Stand der Technik meist außerhalb des Druckbehälters durchgeführt
und nehmen innerhalb eines Arbeitszyklus viel Zeit in Anspruch, so daß sie das Verfahren
unökonomisch gestalten.
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Zweck der Erfindung ist, das isostatische Formen von Schirmisolatoren
ökonomisch günstiger zu gestalten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickeln,
die es ermöglicht, Preßlinge mit komplizierter Oberfläche, insbesondere Schirmisolatoren,
ohne Beschädigung derselben in einfacher Weise zu entformen, wobei die Preßform
im Druckbehälter verbleibt, ebenso wie bei der Durcbfübrung der weiteren Nebenarbeiten,
wie Füllen und Entlüften der Form sowie Vorverdichten des pulverförmigen Preßmaterials
in der Preßform.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einer aus
Druckbehälter und flexibler dünnwandiger Preßform mit porösem elastischem Stützgerüst,
in dem feste senkrechte Streben eingebettet sind, sich an deren Außenkanten mehrere
aus dem elastischen Stützgerüst herausragende Eisenzapfen befinden, denen gegenüber
je ein Elektrotopfmagnet zur Erzeugung eines
elektro-magnetischen
Feldes angeordnet ist. Die mit dem porösem Stützgerüst ummantelte flexible Preßform
ist in einem mit Bohrungen für den Durchtritt der Druckflüssigkeit versehnen Stahlrohr
untergebracht, dessen unteres Ende durch einen Flansch und dessen oberes Sunde durch
den Verschlußflansch des Druckbehälters abgeschlossen ist, wobei die Wandung des
oberen Endes des Stahlrohres nach außen eine konische Verstärkung aufweist, die
in das entsprechende konisch erweiterte obere Ende des Druckbehälters paßt. In der
Wandung des Stahirohres sind die Topfmagneten befestigt; ggf. auch an der Innenwandung
des Druckbehälters. Für das Formen von kleineren Körpern, beispielsweise Postisolatoren,
ist die Vorrichtung in den Druckbehälter einsetzbar. In diesem Fall weisen die Enden
des Stahlrohres einen äußeren, ringförmigen Flansch auf, mit dem Je ein kreisförmiger
Verschlußdeckel zur oberen-und unteren Abdichtung der flexiblen Preßform verschraubt
ist. Die Enden der felxiblen Preßform ragen, zwecks Befestigung derselben, über
den ringförmigen Flansch. Zwischen Verschlußdeckel und Flansch befindet sich eine
Dichtung.
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Durch entsprechende elektrische Schaltung erzeugen die Topfmagnete
ein elektro-magnetisches Wechselfeld, wodurch die senkrechten Streben als Vibrator
fungieren.
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Bei genügender Dicke der sich an der Innenseite des Schwammgummistützgerüstes
während des Vulkanisierend bildende Preßheut kann diese die Funktion der flexiblen
Preßform übernehmen.
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Di. Vorrichtung ermöglicht ein leichtes Entformen des Preßlings ohne
denselben zu beschädigen. Selbst Schirmisolatoren mit einem hohen 8chlankheitsgrad
und einer großen Schirmausladung* z. B. Hochspannungs-Langstabisolatoren für Verschmutzungs-
und Nebelgebiete, lassen sich nach dem Preßvorgang ohne Schwierigkeit und in kurzer
Zeit aus der flexiblen Preßform entnehmen, und zwar ohne vorheriges Absaugen der
Preßflüssigkeit und ohne Anlegen eines. Vakuums. -Durch die hohe Standfestigkeit
der Form und durch die Vorverdichtung der in die Form' gefüllten granulat- oder
pulverförmigen Masse mittels
der als Vibratoren fungierenden Stützstreben
wird eine hohe Fülldichte und damit eine hundertprozentige Ausformung erreicht.
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Zwei Ausführungsbeispiele sollen die Vorrichtung und deren Funktion
näher erläutern. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt Fig. 1 die Vorderansicht der
Vorrichtung im Schnitt A und B, Fig. 2 die Draufsicht der Vorrichtung im Schnitt
A und B, Fig. 3 die Vorderansicht einer weiteren Ausführung der Vorrichtung im schnitt
D und C, Fig. 4 die Draufsicht der weiteren Ausführung der Vorrichtung im Schnitt
D und C.
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1. Beispiel: Die aus Gummi mittlerer Shorehärte bestehende flexible
Preßform, deren innere Kontur der Außenkontur des Preßlings entspricht, mit einer
Wandstärke von etwa 3 mm ist mit ihrer äußeren Mantelfläche mit dem aus Schwammgummi
bestehenden Stützgerüst 5 umgeben, wobei die Verbindung beider Körper mittels Vulkanisation
erfolgte. In dieses poröse Stützgerüst sind die aus Eisen bestehenden senkrechten
Streben 6 einvulkanisiert. Um die Haftung zwischen Schwammgummi und Streben zu erhöhen,
sind dieselben mit Bohrungen 6a versehen, die außerdem der Gewichtserleichterung
dienen. Die Anzahl und Länge der Streben richtet sich nach Durchmesser und Länge
des Preßlings 13. In der beispielhaften Vorrichtung sind vier Streben vorgesehen.
An den Außenkanten der Streben 6, auf die Länge gleichmäßig verteilt, sind Je zwei
eiserne Zapfen vorhanden. Das poröse Stützgerüst ist in einem Abstand von etwa 40
mm von einem Stahlrohr 8 umgeben. Länge und Wandstärke richtet sich nach der Größe
des Preßlings. In Aussparungen der Stahlrohrwandung, gegenüber den an den Streben
befindlichen Zapfen 7, ist Je ein Elektro-Topfmagnet 11 angeordnet.
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Die Magnete sind durch elektrische Leitungen miteinander verbunden.
Die eiektrische Zuleitung von außen erfolgt durch die
Wandung des
Druckbehälters 1 in üblicher Weise mittels einer Durchführung, die auf der Innenseite
mit einer Lippendichtung abgedichtet ist. Ein mit dem unteren Ende des Stahlrohres
8 verschraubter Flansch 10 dichtet die flexible Preßform 4 nach unten ab. Das obere
Ende des Stahlrohres 8 weist nach außen eine konische Verdichtung 9 auf, die in
eine entsprechende konische Ausweitung der Druckbehälterwandung paßt. Ben oberen
Abschluß der Vorrichtung sowie die Abdichtung des Druckraumes 12 bildet der Verschlußflansch
2 des Druckbehälters 1 zusammen mit der Dichtung 14. Die flexible Form 4 wird nach
oben durch den in die Einfüllöffnung 3 bzw. in den Verschlußflansch 2 einsetzbaren
Schnellverschluß 15 abgedichtet. Die Verbindung zwischen dem inneren und dem äußeren
Flüssigkeitsraum 12; 12a wird durch mehrere Bohrungen 16 in der Wandung des Stahlrohres
8 hergestellt.
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Ein Arbeitszyklus läuft folgendermaßen ab: Die durch Entfernen des
Schnellverschlusses 15 geöffnete Form 4 wird durch die Einfüllöffnung 3 mit pulver-
oder granulatförmigem Material 17 gefüllt, wobei die Topfmagnete 11 so geschaltet
sind, daß sie ein elektro-magnetisches Wechselfeld erzeugen und dadurch die Streben
6 in Vibration versetzen.
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Durch diese Vorverdichtung in Verbindung mit der Formhaltung durch
das poröse Stützgerüst 5 mit den eingebetteten Streben 6 wird das vorgegebene Füllvolumen
erreicht. Dabei wird die Masse über ein zeichnerisch nicht dargestelltes Ventil
im Schnellverschluß 15 entlüftet. Hierdurch wird eine hundertprozentige Ausformung
durch den Preßvorgang erzielt.
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Beim Pressen durchdringt die Druckflüssigkeit 24 das poröse Stützgerüst
aus Schwammgummi 5, dessen Poren miteinander verbunden sind, und leitet den isostatischen
druck auf die äußere Mantelfläche der flexiblen Form 4.
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Nach dem Preßvorgang wird der Druck der in den Druckräumen 12; 12a
befindlichen Flüssigkeit abgebaut und der Druckbehälter 1 bzw. die flexible Form
4 geöffnet. Durch Einschalten des Stromflusses wird in den Topfmagneten 11 ein elektromagnetisches
Feld aufgebaut, das fast schlagartig die Zapfen 7 und damit die Stützstreben 6 anzieht
und so ein Aufweiten der
flexiblen Form 4 verursacht. Die Größe
des Aufweitens ist so ausgelegt, daß in Verbindung mit dem Schwindungsmaß des Preßlings
13 dieser ohne Schwierigkeit der Form 4 entnommen werden kann (Schnitt B). Die durch
die Aufweitung der flexi; blen Form verdrängte Flüssigkeitsmenge entweicht über
die Zuleitung 18 in einen zeichnerisch nicht dargestellten, mit einem Ventil versehenen,
Ausgleichsbehälter. Es ist auch möglich, beim Druckabbau nach dem Preßvorgang den
Kolben der-Hochdruckpumpe über den Nullpunkt hinaus zurückzubewegen, um damit einen
Teil der Druckflüssigkeit abzusaugen, der etwa der Aufweitung der Preßform entspricht.
In diesem Fall kann auf den Ausgleichsbehälter verzichtet werden.
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Bei einem Bahnstabisolator von 500 mm Länge und 200 mm Durchmesser
erzeugen die Magnete eine Zugkraft von etwa 200 kp bei einem Hub von 35 mm.
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Nach Herausnahme des Preßlings wird der Stromfluß abgeschaltet, und
die aufgeweitete Form geht auf Grund ihrer Elastizität in ihre Ausgangsform zurück.
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Die Vorrichtung ist für einen neuen Arbeitszyklus bereit.
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2. BeispielS Für das Formen kleinerer Isolatoren, beispielsweise Postisolatoren,
unter Anwendung des isostatischen Preßverfahrens, ist es technologisch mitunter
zweckmäßig, zumal nur ein größerer Druckbehälter zur Verfügung steht, mehrere Formen
in denselben unterzubringen oder einen kleineren Druckbehälter abwichselnd mit einer
Preßform zu beschicken. Hierbei kann ein gewisser kontinuierlicher Arbeitsablauf
erreicht werden, indem während des Beschickens, Pressens und tiadens der Vorrichtung
bereits geformte Preßlinge außerhalb des Druckbehälters entformt werden können und
die Preßform wieder gefüllt werden kann unter gleichzeitiger Vorverdichtung der
pulver- oder granulatförmigen Masse.
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Diese Mobilität der Preßform erfordert neben der geringeren Größe
eine etwas andere konstruktive Ausführung.
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Wie aus Fig. 3 und 4 ersichtlich, besteht der Unterschied dieser Preßform
gegenüber der gemäß Fig. 1 und 2 darin, daß das Stahlrohr 19 an beiden Enden einen
ringförmigen Flansch 20 hat, auf den Je ein Verschlußdeckel 21 aufschraubbar ist.
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Diese Verschlußdeckel 21 schließen die flexible Form 22 nach oben
und unten ab. Die Enden der flexiblen Preßform 22 sind scheibenförmig erweitert
und ragen über den Flansch 20, den sie zweckmäßigerweise auf seiner ganzen Fläche
bedecken und bilden mit der Dichtung 23 die Abdichtung zwischen Flansch 20 und Verschlußdeckel
21. Ansonsten sind die konstruktiven Hauptmerkmale die gleichen, wie die der Ausführung
gemäß Fig. 1 und 2.