DE7034269U

DE7034269U - Isostatische presse zum pressen von pulver in geformte gegenstaende.

Info

Publication number: DE7034269U
Application number: DE7034269U
Authority: DE
Original assignee: National Forge Co
Current assignee: National Forge Co
Priority date: 1969-10-15
Filing date: 1970-09-15
Publication date: 1971-11-04
Also published as: DE2045548A1; SE366928B; US3591903A; JPS4937459B1; GB1281740A

Description

O.L. P 891/892

National rorge company, xrvine, Warren County Pennsylvania / USA.

Isostatische Presse zürn Pressen von Pulver in geformte Gegenstände.

Die Erfindung betrifft allgemein eine isostatische Presse zum Pressen von Pulver in geformte Gegenstände und insbesondere eine vielteiligs Form, wobei das zu pressende Material in einen Formhohlraum gebracht wird und der gepresste geformte Gegenstand vom entgegengesetzten Ende der Form entfernt wird.

Beim isostatischen Pressen von Keramik, Ton, Porzellan und Ähnlichem, wie z. B. beim isostatischen Pressen von Isolatoren, z. B. Zündkerzenisolatoren wird eine abgemessene Menge von Pulver in den Hohlraum eines elastomeren Behälters, gewöhnlich

Kautschuk, von der Oberseite des Hohlraums gebracht. Dann wird das Ende eines Domes in den Hohlraum eingesetzt, der Kühlraum und <acJC Behälter wsrdsr» rür.ä urn dü£ Ende öBz Dorr.es abgedichtet und die Druckkammer wird unter Druck gesetzt, gewöhnlich hydraulisch. Der hydraulische Druck auf den elastomeren Behälter drückt den Behälter zusammen und presst das Pulver in den Behälter rund um das Ende des Dornes. Dann wird der Druck in der Kammer abgelassen. Wenn der Druck abgelassen ist, expandiert sich der elastomere Behälter und gibt beim Expandieren das zusammengepresste Pulver frei, das nun in einem selbst-zusammenhaltenden Gegenstand von einer Gestalt gepresst ist, die durch die innere Formgebung des Behälterhohlraums bestimmt ist. Das Pulver ist auf das Ende des Dornes zusammengepresst und wird mit dem Dorn aus dem Hohlraum herausgezogen. Dann wird der gepresste Gegenstand von dem Dorn entfernt und wird normalerweise erhitzt oder gebrannt und kann nach dem Brennen durch spanabhebende Bearbeitung, Polieren oder Ähnliches in die gewünschte endgültige Form gebracht werden.

Das Ende des Dornes, das in den Hohlraum eingeführt wird, und um das das Pulver verdichtet und gepresst wird, stellt eine brauchbare Einrichtung zum Entfernen des gepressten Gegenstandes aus dem Formhohlraum und zum Transportieren des so gepressten Gegenstandes zu Fördereinrichtungen zum Weitertransportjaren dar. Wenn jedoch ein solcher gepresster Gegenstand von dem Dorn entfernt wird, bleibt ein Loch in dem Gegenstand, wo der Dorn entfernt wurde, dass beim isostatischen Pressen mancher Gegenstände nicht in Kauf genommen werden kann.

Um eine Form für das isostatische Pressen oder Formen von Keramik, Ton, Porzellan, pulverisierten Metallen und Ähnlichem zu schaffen, bei der kein Dorn notwendig ist, wird erfindungsgemä'ss eine isostatische Presse zum Pressen von Pulver in

geformte Gegenstände geschaffen, die einen elastomeren Behälter in einer Fluiddruckkammer umfasst, und mit einem Hohlraum zur Aufnahme des isostatisch zu pressenden und zu formenden Pulvers versehen ist, und die dadurch gekennzeichnet 1st, dass der elastomere Behälter feste und bewegbare Teile hat, wobei die letzteren in bezug auf den festen Teil bewegbar sind, um mit diesem in Verbindung während des Pressvorganges den Hohlraum zu bilden, und wobei wenigstens einer der beweglichen Teile die gepressten Pulvergegenstände zum Entfernen aus dem Hohlraum trägt.

In einer vorteilhaften Ausführungsform bilden die festen und bewegbaren Teile, wenn sie in der Druckkammer angeordnet sind, wie beschrieben den Formhohlraum und pressen und formen, wenn die Druckkammer unter Druck gesetzt wird, das Puiver in dem Hohlraum in einen selbst-zusammenhaltenden Gegenstand von einer Form, die durch die innere Formgebung des Hohlraumes bestimmt ist. Danach wird der Druck abgelassen und vorzugsweise ein Unterdruck angewendet, um den Behälter so schnell wie möglich in seine entspannte oder normale Gestalt zurückzuführen. Ist der elastomere Behälter entspannt und in seiner normalen Gestalt, liegt der zusammengepresste, geformte und selbstzusammenhaltende Gegenstand auf und wird getragen durch einen der bewegbaren Teile des Behälters. Der bewegbare Teil und der von ihm getragene gepresste Gegenstand wird von dem festen Teil entfernt, nachdem die Form entriegelt ist«

Die abgemessene Beschickung mit Pulvermaterial wird, vorzugsweise durch ihr Eigengewicht, von einer geeigneten Messeinrichtung von der Oberseite in den Hohlraum gebracht, nachdem der bewegbare Teil des elastomeren Behälters, der den gepressten Gegenstand trägt, in seiner Lage verriegelt ist. Nachdem eine abgemessene Menge von Pulver in den Hohlraum gebracht ist,

wird ^in weiterer bewegbarer Teil c?o_S Hohlraums dicht eingefügt und in bezug auf den festen Teil verriegelt. Dann wird die Druckkammer unter Druck gesetzt und das Pulver gepresst.

Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung als Beispiel anhand der beigefügten Zeichnung erläutert, wobei:

Figur 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemässen Vorrichtung ist.

Figur 2 ist ein vergrösserter Schnitt der Pressform von Figur 1, zeigt aber die Form zusammengesetzt und verriegelt.

Figur 3 zeigt eine vergrösserte Ansicht, teilweise aufgebrochen, ähnlich der Figur 2, aber zeigt die Form unverriegelt, wobei die entfernbaren Teile weggezogen sind.

Figur 4 ist eine vergrösserte Ansicht entsprechend den Pfeilen 4-4 in Figur 1.

Figur 5 ist eine vergrösserte Ansicht entsprechend den Pfeilen 5-5 in Figur 1.

In der Zeichnung, besonders in Figur 1, ist ein Druckgefäss, allgemein mit 2 bezeichnet, zwischen Querteilen 4, 6 eines allgemein mit 8 bezeichneten Rahmens befestigt, der ein Bodenquerteil Io und ein oberes Querteil 12 und Seitenteile 14, 16 hat. Eine hydraulische Pumpe 18 ist auf dem Rahmenteil 2o angebracht, das durch das Rahmenteil 22 gestützt

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wird, und ist durch die hyö - iliüche Leitung 24 mit dem Zylinder 2 verbunden. Ein unterer Verschlussstopfen 26 für das Druckgefäss mit einer durch ihn verlaufenden Bohrung 2Γ ist am Ende der Kolbenstange 3o des Kolbeis eines doppelfe-wiri.3nden Zylinders 32 angebracht, der Fluiddruckein- und -auslasse 34, 36 hat. Der Zylinder 32 und der untere Verschlussstopfen 26 für das Druckgefäss sind drehbar durch einen Zapfen 38 und einen an dem Zylinder 32 befestigten Arm 4o an einem Trageteil 42_f das an dem Rahmenteil 2o befestigt ist, zu einem später beschriebenen Zweck angebracht.

Die Kolbenstange 29 des Kolbens eines doppeltwirkenden Zylinders 31 ist drehbar mit dem Arm 4o verbunden,und der Zylinder 31 ist drehbar mit dem Rahmenteil 14 verbunden.

Ein Verriegelungszapfen 44uist axial ausgerichtet mit einer Bohrung 46 in dem Druckgefäss 2 vorgesehen. Wenn der Verschlussstopfen 26 in das Druckgefäss 2, wie in Figur 2 gezeigt, eingeführt ist, ist die Bohrung 28 im Verschlussstopfen 26 in gerader Linie mit der Bohrung 46. Der Verriegelungszapfen 44 ist an der Kolbenstange 48 des Kolbens eines doppeltwirkenden Zylinders 5o befestigt, der Fluiddruckein- und -auslasse 52,54 hat.

Ein oberer Verschlussstopfen 56 des Druckgefässes ist an der Kolbenstange 58 des Kolbens eines doppelt-wirkenden Zylinders 6o befestigt, der Fluiddruckein- und -auslasse 62, 64 hat. Eine Verriegelungsplatte 66 für den oberen Verschlussstopfen ist durch einen Drehzapfen 68 mit dem Ende der Kolbenstange 7o des Kolbens eines doppelt-wirkenden Zylinders 62 verbunden, der "luidein- und -auslasse 74, 76 hat. Ein Pulverzufuhrtank 8o ist durch ein Messventil 82 mit der Zufuhrleitung 84 verbunden, die,wie noch ausführlicher beschrieben wird, eine abgemessene Menge von gepulvertem Material von dem Zufuhrtank

8o durch das Messventil 82 zu dem Formhohlraum in dem Druckgefäss 2 liefert- Ein Förderer 86 ist an d *""·■.. unteren Rahmenteil Io angebracht, um die gepressten Gegenstände auf",unehm< ι νν·ύ weiteren Verfahrensstufen zuzuführen.

Wie in den Figuren 2 bis 5 gezeigt ist, umfasst das Druckgefäss 2 ein oberes Gehäuse 9o und ein unteres Gehäuse 92, die durch einen Ring 94 verbunden sind, der auf ein Gewinde 96 an dem unteren Gehäuse 92 geschraubt ist und in einer Schulter 98 am oberen Gehäuse 9o eingreift. Eine Bohrung loo hat einen Durchmesser etwas grosser als der obere Verschlussstopfen 56 des Druckgefässes, um gerade genug Spielraum für das Entfernen und Einsetzen des Stopfens 56 zu schaffen; die Bohrung loo erstreckt sich durch das obere Gehäuse 9o.

Der Stopfen 56 hat eine Einkerbung Io2 zur Aufnahme des gegabelten Endes der Verriegelungsplatte 66. Die Platte 66 ist in einer Aussparung Io4 (Figur 4) im oberen Ende des oberen"~ Gehäuses 9o angebracht und bewejt sich in dieser Aussparung, wie später beschrieben wird, unter der Verriegelungskappe Io6, die durch Schrauben Io7, Io8,llo, 112 oben auf dem Gehäuse 9o angebracht ist. Ein elastomerer Stopfen 114 ist an einem Knopf 116 angebracht, der in das abnehmbare Ende 118 eingeschraubt ist, das durch die Stellschraube 12o am unteren Ende des Verschlussstopfens 56 befestigt ist. Die Aussenfläclie des Stopfens 114 ist konisch zulaufend, wie gezeigt. Das abnehmbare Ende 118 wird in einen dicht abschliessenden Ring 118'eingesetzt, der in einer ringförmiger. Aussparung im Gehäuse 9o eingepasst ist.

Die Leitung 84 erstreckt sich in das obere Gehäuse 9o und wird darin durch die Stellschraube 122 gehalten. Das untere Ende der Leitung 84 öffnet sich in die Bohrung loo zu einem Zweck,

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Ler beschrieben wird-

Der elastomere Stopfen 13o ist an seiner oberen Oberfläche mit einer Vertiefung versehen, um einen Teil der Wand des Formhohlraums 134 zu bilden -and ist an einem Knopf 136 angebracht, der in das Ende des unteren Verschlussstopfens 26 des Druckgefässes eingeschraubt ist.

Eine Druckkammer 14o im unteren Gehäuse 92 ist durch einen Kanal 142 mit der hydraulischen Leitung 24 und durch einen Kanal 144 mit dem Entlüftungsventil 146 verbunden. Das Entlüftungsventil 146 wird zu Zwecken, die später deutlicher werden, beim anfänglichen Starten geöffnet und geschlossen, um die Luft von der Druckkammer 14o auszulassen und zu reinigen, wenn die Kammer 14o am Anfang mit hydraulischem Fluid von der hydraulischen Leitung 24 unter Druck gesetzt wird.

Ein elastomerer Behälter 15o, der zusammen mit den elastomeren Stopfen 114 und 13o den Hohlraum 134 bildet, wobei alle Teile aus demselben elastomeren Material mit denselben elastomeren Eigenschaften bestehen, ist in der Druckkammer 14o in einem elastomeren Druckbeutel 152 angebracht, der an seinen gegenüberliegenden Enden durch die Enden einer Hülse 154 und die daran anstossenden Wände der Druckkammer 14o eingeklemmt ist. Öffnungen 156 führen durch die Hülse 154 und verbinden den Spalt 158 zwischen der Hülse 154 und der Wand der Druckkammer 14o mit der dem Druckbeutel 152 zugewandten Seite der Hülse 154 zu Zwecken, die später deutlicher werden.

In der beschriebenen Ausführungsform ist der Formhohlraum so gestaltet, dass eine Kugel hergestellt wird^:und die Oberflächen der elastomeren Stopfen 114, 13o und des elastomeren Behälters 15o, die in zusammengesetztem Zustand den Formhohl-

raum bilden, sind dementsprechend geformt. Andere Formen können durch geeignete Formgebung des Formhohlraumes ebenso mit der erfindungsgemässen Vorrichtung isostatisch gepresst werden.

Beim Betrieb der erfindungsgemässen Vorrichtung wird der untere Gefässverschlussstopfen 26 mit dem an ihm befestigten elastomeren Stopfen 13o in das untere Ende des Gehäuses 92 eingesetzt und darin durch den Verriegelunqszapfen 44, der in die Bohrungen 28 und 46 eingreift, verriegelt. Der Zapfen 44 wird in die Bohrungen 28 und 46 hineinbewegt und greift in sie ein durch Betätigen des doppelt-wirkenden Zylinders 5o, nachdem der doppelt-wirkende Zylinder 32 betätigt wurde, um den Stopfen 26 in das Gehäuse 92 eiaxusetzen.

Ist der Stopfen 26 im Gehäuse 92 eingesetzt und verriegelt, wird eine abgemessene Menge des isostatisch zu pressenden Pulvers vom £Zufuhrtank 8o durch das Messventil 82, das von

der in der US-Patentanmeldung beschriebenen

Art sein kann, und die Zufuhrleitung 84 in den Hohlraum 134 gebracht. Dann wird der doppeIt-wirkende Zylinder Oo betätigt,, um den Verschlussstopfen 56 für das Druckgefäss mit dem daran befestigten elastomeren Stopfen 114 durch die Bohrung loo einzusetzen, um die Einkerbung Io2 im Stopfen 56 in eine Linie mit der Aussparung Io4 im oberen Ende des oberen Gehäuses 9o zu bringen. Dann wird der doppelt-wirkende Zylinder 72 betätigt, um die Verriegelungsplatte 66 vorwärts zu bewegen und das gegabelte Ende der Platte 66 mit der Einkerbung Io2 in Eingriff zu bringen. Sind die oberen und unteren Verschlussstopfen für das Druckgefäss in der richtigen Lage und verriegelt, wird hydraulisches Fluid mit dem für das Pressen erforderlichen Druck der Druckkammer 14o zugeführt, wobei alle Luft in dieser Kammer durch Öffnen und Schliessen des Entlüftungsventils 146 ausgestossen wird.

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Nachdem der Fluiddruck in der Kammer 14o den gewünschten Wert erreicht hat, um den elastomeren Behälter und das Pulver darin zu pressen, wird der hydraulische Druck abgelassen und vorzugsweise ein leichter Unterdruck an den elastomeren Behälter angelegt. Dann wird der doppelt-wirkende Zylinder 5o betätigt, um den Verriegelungszapfen 44 aus den Bohrungen 28 und 46 zu ziehen. Ist der Verriegelungszapfen 44 weggezogen, wird der doppelt-wirkende Zylinder 32 betätigt, um den Stopfen mit dem daran befestigten elastomeren Stopfen 13o vom unteren Druckgefässgehäuse 92 nach unten zu bewegen, wobei der gepresste Artikel auf der hohlen Oberfläche des elastomeren Stopfens 13o liegt.

Wenn der Stopfen 26 seine unterste Stellung erreicht, wird der doppelt-wirkende Zylinder 31 betätigt und kippt den Zylinder 32, die Kolbenstange 3o und den Stopfen 26 mit dem elastomeren Stopfen 13o und dem darauf liegenden gepressten Gegenstand von der in Figur 1 durch eine ausgezogene Linie gezeigten, senkrechten Stellung in die durch eine gestrichelte Linie gezeigte waagrechte Stellung. Der gepresste Gegenstand rollt aus dem elastomeren Stopfen 13o auf den Förderer 86 und wird zu der nächsten Verfahrensstufe befördert. Dann wird der doppeltwirkende Zylinder 31 in die umgekehrte Stellung betätigt, wodi/rrrh der Zylinder 32, die Kolbenstange 3o, der Stopfen und der elastomere Stopfen 13o in die durch die ausgezogene Linie gezeigte senkrechte Stellung für den nächsten Betriebszyklus zurückkehren.

Wenn der Zylinder 5o den Verriegelurgszapfen 44 zurückzieht, und der doppelt-wirkende Zylinder den Stopfen 26 nach unten bewegt, wird der doppelt-wirkende Zylinder 72 betätigt und zieht das gegabelte Ende der Verriegelungsplatte 66 von der Einkerbung Io2 weg, und entriegelt den oberen Verschlussstopfen 56 des Druckgefässes. Dann wird der doppelt-wirkende

-ίο -

Zylinder 6ο betätigt, um den Stopfen 56 und den daran befestigten elastomeren Stopfen 114 nach oben aus der Druckkammer zu heben.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann durch eine Bedienungsperson manuell betrieben werden, wobei geeignete Ventile und Ventilsteuerungen der Reihe nach betätigt werden, um die verschiedenen Elemente in der notwendigen Reihenfolge vorwärtszu-bewegen und zurückzuziehen, oder die Vorrichtung kann für automatischen Betrieb geeignet sein, wobei die Elemente in der erforderlichen Reihenfolge gesteuert und bewegt werden. Wenn die Vorrichtung manuell oder automatisch betrieben wird, können mehr als ein Druckgefäss und dazugehörende Bauteile in einer Fertigungsrr.aschine zusammengefasst sein._;

Claims

■ Patent Ansprüche

1) Isostatische Presse zum Pressen von Pulver in geformte Gegenstände mit einem elastomeren Behälter in einer Fluiddruckkammer und mit einem Kohlraum zur Aufnahme des isostatisch zu pressenden und zu formendem Pulvers, dadurch gekennzeichnet, dass der elastomere Behälter feste (156) und bewegbare (114, 13o) Teile hat, wobei die letzteren in bezug auf diesen festen Teil bewegbar sind, um in Verbindung mit diesemwährend des Pressvorcangs diesen Hohlraum zu bilden, und dass wenigstens einer der bewegbaren Teile (13o) den gepressten Pulvergegenstand zum Befördern aus dem Hohlraum trägt.

2) Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter einen ersten Teil (15o) aufweist, der in fester Lage in dieser Fluidkammer angebracht ist und einen ersten Teil des Hohlraums bildet, einen zweiten Teil (114), der in diesen festen Teil hineinragt, um einen zweiten Teil des Hohlraums zu bilden und der, wenn er von diesem festen Teil entfernt wird, einen Durchgang (loo) für das in diesen ^Hohlraum hineinzubringende Pulver bildet, und einen dritten Teil (13o), der in diesen festen Teil hineinreicht, um mit dem ersten und dem zweiten Teil den Hohlraum zu bilden, und Einrichtungen (56, 3o) zum Wegbewegen des zweiten und dritten Behälterteiles von dem ersten festen Behälterteil und zum Wiederzurückbringen des zweiten und dritten Teils in den ersten festen Behälterteil.

3) Presse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zum Wegbewegen und Wiederzurückbringen des zweiten und dritten Behälterteils in den ersten festen Behälterteil Einrichtungen (66,,lo2 und 28, 44) zum Verriegeln des zweiten und dritten Teils in dem festen Teil umfassen, wenn sich diese Teile in ihrer Lage in dem festen Teil befinden.

4) Presse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluiddruckkammer in Gehäuseeinrichtungen (9o, 92) ausgebildet ist, und dass die Verriegelungseinrichtungen mit Führungseinrichtungen (Io4, 46) zusammenwirken, die in diesem .,Gehäuse ausgebildet sind*.

5) Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Presse Einrichtungen (24, 142, 156) zum Zuführen von Fluiddruck zu der Fluiddruckkammer umfasst.

6) Presse nach einem der vorhergehenden Ansnrüche_> dadurch gekennzeichnet, dass die Fiuiddruckkammer eine Hülse (154)und einen elastomeren Druckbeutel (152) auf einer Seite dieser Hülse zwischen der Hülse und dem elastomeren Behälter umfasst.

7) Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Presse einen Förderer (86) umfasst, und dass die Einrichtungen zum Entfernen des dritten Teils des elastomeren Behälters Einrichtungen (31) umfassen zum Transportieren des gepressten Pulvergegenstandes, der auf diesem dritten Teil liegt, zu diesem Förderer.

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