Verfahren und Vorrichtung zum Verdichten von Formstoffen z.B. Giesserei-Formsand

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verdichten von Gießereiformstoffen innerhalb einer geschlossenen Formkammer, wobei der Formstoff durch einen Druckluftstoß fluidisiert und verdichtet wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

[0002] Aus der DE-3740775-C2 ist ein Verfahren bekannt, bei dem der Formstoff innerhalb einer geschlossenen Formkammer mit zwei Druckstößen verdichtet wird, wobei angegeben wird, daß der erste Druckstoß mit einem relativ flachen Druckgradienten bis maximal 300 bar/sek, insbesondere maximal 40 bar/sek und der zweite Druckstoß mit einem wesentlich steileren Druckgradienten durchgeführt werden soll und wobei ein Wirkdruck von maximal 20 bar erzeugt wird, der nach dem ersten Druckstoß und vor Beginn des zweiten Druckstoßes gesteuert auf einen Zwischenwert abgebaut wird und mit dem zweiten Druckstoß erneut wieder aufgebaut wird. Besonders nachteilig ist hierbei, daß nach dem ersten Druckstoß, der bereits zu einer erheblichen Vorverdichtung führt, der Fließzustand des Formstoffes unterbrochen wird und der zweite Druckstoß den Fließzustand wieder in Gang bringen muß, was aufgrund der Vorverdichtung zumindest sehr schwierig ist und je nach Modellsituation stellenweise auch unmöglich ist. Auch kann eine Fluidisierung des Formstoffes bestenfalls nur für wenige Millisekunden im Anfangsstadium des ersten Druckstoßes zustande kommen, womit sie praktisch unwirksam ist. Die Folge ist dann, daß es in bestimmten Modellpartien bei der Vorverdichtung bleibt, was zu ungleichmäßiger Verdichtung und zu unbefriedigenden Formfestigkeiten in den entsprechenden Modellpartien führt.

[0003] Aus der DE-3836876-C2 ist ein Verfahren bekannt, bei dem der Formstoff innerhalb einer geschlossenen Formkammer mit einem einzigen Druckstoß verdichtet wird, wobei der Druckstoß zunächst mit einem flachen Druckgradienten von 30 bis 100 bar/sek durchgeführt wird, der dann lückenlos in einen steileren Druckgradienten von 100 bis 600 bar/sek übergeht. Der erste Teil des Druckstoßes erreicht nach 10 bis 100 Millisekunden einen Wirkdruck von 1 bis 3 bar und der zweite Teil des Druckstoßes erreicht nach 5 bis 30 Millisekunden einen Wirkdruck von 3 bis 6 bar. Dabei soll der erste Teil des Druckstoßes den Formstoff ohne nennenswerte Vorverdichtung nur fluidisieren und der zweite Teil unter dem Einfluß der Fluidisierung den Formstoff verdichten. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß die stetige Druckerhöhung in der Formkammer bei einem Druckgradienten von 30 bis 100 bar/sek zwangläufig zu der angegebenen, sehr kurzen Zeit des ersten Druckstoßteils von 10 bis 100 Millisekungen führt. Innerhalb dieser extrem kurzen Zeit ist eine wirksame Fluidisierung nicht möglich. Auch bewirkt der Druckgradient von 30 bis 100 bar/sek bereits eine erhebliche Vorverdichtung. Im weiteren ist von Nachteil, daß bei dem großflächigen Impulsventil ein geringer Öffnungshub bereits zu einer erheblichen Vergrößerung des Durchgangsquerschnittes führt und dies zusammen mit der extrem kurzen Zeit fiir den ersten Teil des Druckstoßes eine gleichbleibende Reproduktion des Druckverlaufes nahezu unmöglich macht. Massenträgheit, Reibung, temperaturbedingte Viskositätsänderungen und sonstige Einflußgrößen des rauhen Gießereibetriebes können die stetige Öffnungsbewegung des Impulsventils bei dem relativ kurzen Hub derart beeinflussen, daß ein präziser und reproduzierbarer Ablauf innerhalb der extrem kurzen Zeit nicht eintreten kann. Verdoppelt sich beispielsweise die Zeit des ersten Druckstoßteils von 100 Millisekunden auf eine immer noch extrem kurze Zeit von 200 Millisekunden, dann kann die gedachte Wirkung des zweiten steileren Druckgradienten gar nicht mehr eintreten, weil nach 200 Millisekunden anstatt der beispielsweise 3 bar bereits der Enddruck von beispielsweise 6 bar erreicht ist (30 bar/1000ms = 6 bar/200ms !). Die Folge dieser Nachteile ist, daß die Formen nicht optimal verdichtet werden und auch keine wiederkehrend gleichmäßige Verdichtung aufweisen können.

[0004] Aus der EP-A-0 139 119 ist ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Verdichten von komförmigen Formstoffen bekannt, bei dem über in der Bodenplatte angeordnete lavalartige Impulsdüsen oberhalb des Formstoffes innerhälb der Formkammer ein kurzer, gleichmäßiger Druckluftstoß erzeugt wird, ohne daß vorher eine Fluidisierung des Formstoffes stattfindet.

[0005] Die Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der zuvor beschriebenen Nachteile ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, womit insbesondere fiir kritische Modelle eine verbesserte Formverdichtung mit einem einzigen Druckluftstoß und einem einstufigen Druckgradienten erreicht werden kann.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in Bezug auf das Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß

• in einer ersten Zeitspanne t₁ ein Druckgefälle B zwischen der Formkammer und einem Raum unterhalb der Modellplatte aufgebaut und hierdurch ein gleichmäßiger Luftstrom erzeugt wird,
• in einer zweiten Zeitspanne t₂ unmittelbar nach t₁ das aufgebaute Druckgefälle B und hierdurch der Luftstrom vor dem Druckluftstoß im wesentlichen aufrecht erhalten wird und
• anschließend der Druckluftstoß durch eine Druckerhöhung A erfolgt.

[0007] Der Luftstrom durchdringt vor dem Druckluftstoß den Formstoff, wobei die Schüttdichte des lose geschütteten Formstoffes ohne erkennbare Vorverdichtung homogenisiert und fluidisiert wird. Von erfindungsgemäßer Bedeutung ist dabei, daß der vor dem Druckluftstoß eingeleitete Luftstrom mit einem sanften Druckgradienten von zweckmäßigerweise maximal 5 bar/sek, vorzugsweise 1,5-2,5 bar, vorzugsweise 2 bar/sek eingeleitet wird und der Luftstrom im weiteren Verlauf von der Abströmkapazität der in der Modellplatte angeordneten Modellplattendüsen bestimmt wird. Es wird dabei durch eine Regelvorrichtung ein den Luftstrom treibendes Druckgefälle B erzeugt, wobei nur soviel Druckluft in die Formkammer eingeblasen wird, wie bei dem entsprechenden Druckgefälle über die Modellplattendüsen ohne weiteren Druckstau abfließen kann.

[0008] Die erfindungsgemäße Homogenisierung bewirkt eine gleichmäßige Schüttdichte des lose geschütteten Formstoffes in der Weise, daß die einzelnen Sandkörner weitestgehend locker aneinander zu liegen kommen und daß Hohlräume, in denen die Sandkörner keine Berührung zueinander haben, weitestgehend beseitigt werden. Wegen der unregelmäßigen Oberflächenformen der Sandkörner berühren diese sich nur punktuell, so daß zwangsläufig Luftporenräume zwischen den Sandkörnern entstehen. Die aneinanderliegenden und sich punktuell berührenden Sandkörner bilden eine wichtige Voraussetzung für eine wirksame Impulsverdichtung, da hierdurch erst die impulsartige und sich fortpflanzende Energieübertragung von Sandkorn zu Sandkorn während des Impulsstoßes gewährleistet ist. Im Gegensatz hierzu würden Hohlräume und unregelmäßige Schüttdichte die Fortpflanzung der Impulsenergie behindern oder auch verhindern, weil die Energie der beschleunigten Sandkörner in diesen Hohlräumen verpufft und nicht wirksam an andere Sandkörner übertragen werden kann. Die zwischen den unregelmäßigen Oberflächen der punktuell aneinanderliegenden Sandkörner befindlichen Luftporen ermöglichen idealerweise eine Fluidisierung durch den Luftstrom, der gleichsam einem Gleitfilm die Fließfähigkeit des Formstoffes verbessert. In diesen optimierten Schüttzustand hinein wird bei weiterhin laufender Fluidisierung ein einziger Durckluftstoß vorzugsweise bis zu 600 bar/sek ausgelöst und wonach dann der in der Formkammer entstandene Wirkdruck wieder kontrolliert abgebaut wird. Von Bedeutung ist hierbei, daß der optimierte Schüttzustand keine erkennbare bzw. wirksame Vorverdichtung aufweist und daß der Fließzustand des Formstoffes durch Anwendung eines einzigen Verdichtungsstoßes nicht unterbrochen wird. Mehrstufige Verdichtungsvorgänge haben unabhängig von ihrer Verfahrensart grundsätzlich den Nachteil, daß der Fließzustand des Formstoffes unterbrochen wird und für die nächste Stufe wieder aufgebaut werden muß, was aufgrund der Vorverdichtung sehr schwierig oder auch je nach Modellsituation unmöglich ist, wobei insbesondere die mehrstufige Impulsverdichtung von diesem Nachteil betroffen ist. Das erfindungsgemäße Verdichtungsverfahren benötigt als zeitgedehntes Verfahren für einen Verdichtungsvorgang einschließlich dem kontrollierten Abbau des Wirkdruckes etwa 5 Sekunden. Diese Zeit kann jedoch von einer entsprechend entwickelten Hochleistungsformmaschine ohne Taktzeiteinrschränkung zur Verfügung gestellt werden.

[0009] Erfindungsgemäß wird zwischen der Formkammer und der Unterseite der Modellplatte ein Druckgefälle B aufgebaut, womit ein Luftstrom erzeugt wird, der durch den lose geschütteten Formstoff und über die Modellplattendüsen in den atmosphärischen Bereich unterhalb der Modellplatte abfließt. Zweckmäßigerweise wird zur Vermeidung einer Vorverdichtung des Formstoffes das Druckgefälle B mit einem sanften Druckgradienten von maximal 5 bar/sek (vorzugsweise 1,5 bis 2,5 bar, vorzugsweise 2 bar/sek) aufgebaut und der Luftstrom nach dem Aufbau des Druckgefälles B von maximal 3 bar (vorzugsweise 0,5 bis 1,5 bar) für eine bestimmte Zeit von mindestens 0,5 sek (vorzugsweise 1 bis 3 sek) aufrecht erhalten , um eine wirksame Homogenisierung und Fluidisierung des Formstoffes zu erzielen. Der Hauptdurchflußwiderstand entsteht dabei beim Durchströmen der Modellplattendüsen, während im lose geschütteten Formstoff nur ein relativ geringer Durchflußwiderstand entsteht. Im weiteren ist daher bedeutsam, daß für den Luftstrom nur so viel Druckluft in die Formkammer eingeblasen wird, wie bei dem entsprechenden Druckgefälle B über die Modellplattendüsen abfließen kann. Da die Modelle nach den individuellen Erfordernissen nach Anzahl und Aufteilung sehr unterschiedlich mit Modellplattendüsen bestückt sind, wird das Druckgefälle und der Massenstrom der Druckluft für jedes Modell individuell eingestellt. Dies erfolgt durch eine Regeleinrichtung, die bei einem Modellwechsel über die Modellkodierung automatisch auf die aus dem Modell-Datensatz entnommenen Werte eingestellt wird. Im weiteren wird der Formkammerdruck während des fließenden Luftstromes über einen Drucksensor kontrolliert, so daß bei Sollwertabweichungen eine sofortige Korrektur durchgeführt werden kann. Da der relativ geringe Durchflußwiderstand im lose geschütteten Formstoff modellunabhängig ist und bei allen Modellen annähernd gleich bleibt, ist die individuelle Einstellung des Massenstromes nur von den Modellplattendüsen des jeweiligen Modells abhängig.

[0010] Die Erzeugung des Druckgefälles und des daraus resultierenden Luftstromes kann erfindungsgemäß auf verschiedene Art erfolgen. Zum einen kann über ein feinrasteriges Netz kleiner Einblasdüsen, die in der Formkammerdecke oberhalb eines Freiraumes über dem losen Formstoff angeordnet sind, flächendeckend und senkrecht Druckluft auf die lose Formstoffoberfläche geblasen werden, wobei der Massenstrom wie bereits beschrieben auf die Abflußkapazität der Modellplattendüsen abgestimmt ist. Zum anderen kann aber auch die Unterseite der Modellplatte mit einer Unterdruckquelle verbunden werden, die den Luftstrom über den losen Formstoff und oberhalb des losen Formstoffes über die Einblasdüsen aus der freien Atmospähre ansaugt, so daß keine vorverdichtend wirkende Evakuierung innerhalb der Formkammer stattfinden kann. Auch kann das Druckgefälle B mit einer Kombination aus Unterdruck und aus Überdruck durch Einblasen von Druckluft über die bereits erwähnten Einblasdüsen erzeugt werden.

[0011] Im weiteren kann in der Formkammer ein dem Druckgefälle B entsprechender Druck aufgebaut werden, indem von der Unterseite der Modellplatte über die Modellplattendüsen Druckluft entgegen der Schwerkraft des Formstoffes in die Formkammer eingeblasen wird. Dabei sind die Einblasdüsen oberhalb des losen Formstoffes abgesperrt, damit ein Druckaufbau möglich ist. Der Druckaufbau erfolgt ebenfalls mit einem sanften Druckgrandienten von maximal 5 bar/sek (vorzugsweise 1,5 bis 2,5 bar, vorzugsweise 2 bar/sek) um den Formstoff nicht anzuheben. Eine Verdichtung des Formstoffes kann dabei nicht stattfinden, weil sich zwischen der losen Formstoffoberfläche und der Formkammerdecke noch ein Freiraum befindet, so daß sich der Formstoff nach oben nicht abstützten kann. Die Formkammer und die Luftporen im Formstoff werden dabei lediglich in einen Zustand höheren atmosphärischen Druckes gebracht. Das Einblasen von unten muß dabei nicht über alle Modellplattendüsen erfolgen, vielmehr können hierfür je nach Modellsituation nur bestimmte Modellplattendüsen vorgesehen werden, indem die nicht erforderlichen Modellplattendüsen von der Unterseite der Modellplatte mit einem einfachen, aus einer Gummilippe bestehenden Rückschlagventil versehen werden, womit das Einblasen von unten verhindert wird, das Durchströmen von oben aber frei bleibt. Sobald der erforderliche Druck aufgebaut ist, wird die Unterseite der Modellplatte je nach Verfahrensvariante zur freien Atmosphäre oder zur Unterdruckquelle hin geschaltet. Gleichzeitig werden die Einblasdüsen in der Formkammerdecke eingeschaltet, so daß der Luftstrom durch den Formstoff einsetzen kann. Der Vorteil dieser Variante besteht darin, daß der Luftstrom und somit die Homogenisierung und Fluidisierung des Formstoffes durch den bereits in der Formkammer und im Formstoff aufgebauten Durck in den unteren modellnahen Formstoffschichten beginnt und sich dann in die oberen Schichten ausdehnt.

[0012] Die Durchführung des Verfahrens kann durch zwei verschiedene Vorrichtungsvarianten realisiert werden. Beide Vorrichtungsvarianten haben zunächst zum Einblasen des Luftstromes in den Formstoff ein feinrasteriges und flächendeckendes Netz Einblasdüsen in der Kopfplatte der Formkammer, die oberhalb der losen Formstoffoberfläche und in einem kleinen Abstand dazu angeordnet sind, wobei jedoch die Düsenformen der beiden Varianten unterschiedlich ausgeführt sind. Beiden Vorrichtungsvarianten ist auch gemeinsam, daß nur soviel Druckluft in die Formkammer eingeblasen wird, wie bei einem entsprechenden Druckgefälle B über die Modellplattendüsen ohne weiteren Druckstau abfließen kann. Im weiteren kann mit beiden Vorrichtungsvarianten auch die zuvor beschriebene Verfahrensvariante betrieben werden, bei der zunächst Druckluft von der Unterseite der Modellplatte in die Formkammer eingeblasen wird und wonach dann der Luftstrom in umgekehrter Richtung einsetzt.

[0013] Bei der ersten Vorrichtungsvariante gemäß Anspruch 11 wird der Luftstrom von einem separaten, vom Impulssystem unabhängigen Druckluftsystem gespeist. Hierbei können die insbesondere als Schlitzdüsen ausgeführten Einblasdüsen in Anzahl und Durchgangsquerschnitt als konstante Größe festgelegt sein .. Die von der Abflußkapazität der variablen Modellplattendüsen abhängige Durchflußmenge bzw. Massenstrom wird dabei von einem vor den Einblasdüsen anstehenden regelbaren Druck bestimmt, wobei im Bereich der Einblasdüsen ein unterkritisches bis kritisches Druckverhältnis pa/pi von etwa 0,9 bis 0,528 gewählt wird, um einen druckabhängigen variablen Massenstrom zu erzielen. Das Druckluftsystem zur Speisung des Luftstromes wird dabei über ein Druckregelventil automatisch auf den Druck eingestellt, der für den modellabhängigen Massenstrom erforderlich ist. Die Druckwerte für die verschiedenen Modelle sind in Datensätzen abgespeichert, die bei einem Modellwechsel über die Modellkodierung automatisch abgerufen und dem Druckregelventil zugeführt werden. Zur Auslösung des Luftstromes wird die entsprechend geregelte Druckluft über ein Schaltventil den Einblasdüsen zugeleitet. Diese Vorrichtungsvariante eignet sich besonders dazu, bestehende Impuls-Verdichtungsmaschinen durch Einbringen der Düsenkanäle und Einblasdüsen in die vorhandene Bodenplatte des Druckluftbehälters nachzurüsten. Die in den Luftstrom hineinwirkende Impulsverdichtung kann somit unter anderem wie in EP-0139119 unter Anwendung der Variante des Anspruches 19 beschrieben, durchgeführt werden. Dabei wäre lediglich der Ausgangsdruck im Druckluftbehälter um den Wert des bereits in der Formkammer vorhandenen Luftstromdruckes höher einzustellen, um die übliche Druckdifferenz von ca. 3 bis 4 bar wieder zu erreichen.

[0014] Bei der zweiten Vorrichtungsvariante gemäß Anspruch 16 wird der Luftstrom über Einblasdüsen mit verstellbaren Durchgangsquerschnitten direkt vom Druckluftbehälter des Impulssystems gespeist. Die Einblasdüsen arbeiten aufgrund der daraus resultierenden Druckverhältnisse pa/pi < 0,528 weit im überkritischen Bereich . Die von der Abflußkapazität der variablen Modellplattendüsen abhängige Durchflußmenge bzw. Massenstrom wird dabei von regelbaren Durchgangsquerschnitten der Einblasdüsen bestimmt, weil im überkritischen Bereich eine druckabhängige Veränderung des Massenstromes nicht mehr möglich ist. Die Einblasdüsen weisen einen verstellbaren Durchgangsquerschnitt auf und sie sind Bestandteil der Ventilstößel, die den Druckstoß fiir die Impulsverdichtung auslösen. Die lineare Veränderung des Durchgangsquerschnitts von Null bis Maximal wird dabei über einen relativ langen Hub durchgeführt, um durch eine bessere Auflösung eine genaue Einstellung des Durchgangsquerschnittes und somit des Massenstromes zu gewährleisten. Bei der Auslösung des Lufstromes wird der Durchgangsquerschnitt über einen Positionierantrieb geöffnet und automatisch auf den Wert eingestellt, der für den modellabhängigen Massenstrom erforderlich ist. Die Querschnitts- bzw. Hubwerte für die verschiedenen Modelle sind in Datensätzen abgespeichert, die bei einem Modellwechsel über die Modellkodierung automatisch abgerufen und dem Positionierantrieb zugeführt werden. Während des Lufstromes bleibt die Druckluftzufuhr zur Druckluftkammer des Impulssystems geöffnet, um den Druckluftvorrat für die nachfolgende Impulsverdichtung aufrecht zu erhalten. Die in den Luftstrom hineinwirkende Impulsverdichtung erfolgt durch schlagartiges Öffnen der Ventilstößel, welches unter anderem wie in EP-0139119 beschrieben durchgeführt werden kann, wobei jedoch die zusätzliche Anordnung des Positionierantriebes und die andere Funktionsweise der Ventilstößel zu berücksichtigen sind. Im weiteren wäre auch der Ausgangsdruck im Druckluftbehälter um den Wert des bereits in der Formkammer vorhandenen Luftstromdruckes höher einzustellen, um die übliche Druckdifferenz von ca. 3 bis 4 bar wieder zu erreichen. Auf die Funktion der Ventilstößel und des Positionierantriebes wird in der Folge noch näher eingegangen.

[0015] Sämtliche Unteransprüche betreffen zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung.

[0016] Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben, wobei die Bezugszeichen mit Index 1 der Vorrichtungsvariante 1 und die Bezugszeichen mit Index 2 der Vorrichtungsvariante 2 zugeordnet sind. Die Figuren zeigen:

Fig. 1a

den Druckverlauf des Luftstromes und des Druckstoßes über die Zeit, wobei der Luftstrom eingeblasen wird,

Fig. 1b

den Druckverlauf des Luftstromes und des Druckstoßes über die Zeit, wobei der Luftstrom eingesaugt wird,

Fig. 1c

den Druckverlauf des Luftstromes und des Druckstoßes über die Zeit, wobei der Luftstrom in einer Kombination eingeblasen und eingesaugt wird,

Fig. 2

einen Vertikalschnitt durch die Verdichtungsstation, Vorrichtungsvariante 1, in Ruhestellung dargestellt,

Fig. 3

einen Horizontalschnitt durch die Bodenplatte des Druckluftbehälters zur Vorrichtungsvariante 1, gemäß Schnittlinie A-A in Fig. 2,

Fig. 4

einen vergrößerten Vertikalschnitt durch die Düsen für das Impulssystem und durch die Düsen für den Luftstrom zur Vorrichtungsvariante 1, gemäß Schnittlinie B-B in Fig. 3,

Fig. 5

einen Vertikalschnitt durch die Verdichtungsstation, Vorrichtungsvariante 2, in Ruhestellung mit Impulsventil und Luftstromdüsen im geschlossenen Zustand,

Fig. 5a

einen Teilschnitt mit dem Positionierantrieb für die Luftstromdüsen zur Vorrichtungsvariante 2
linke Schnitthälfte: Arbeitsstellung, Luftstromdüsen geöffnet
rechte Schnitthälfte: Arbeitsstellung, Impulsdüsen geöffnet,

Fig. 6a

Ventilstößel im geschlossenen Zustand zur Vorrichtungsvariante 2,

Fig. 6b

Ventilstößel fiir Druckstoß maximal geöffnet zur Vorrichtungsvariante 2,

Fig. 6c

Ventilstößel für Luftstrom geringfügig geöffnet zur Vorrichtungsvariante 2,

Fig. 6d

Ventilstößel für Luftstrom maximal geöffnet zur Vorrichtungsvariante 2,

Fig. 6e

Ventilstößel in einer alternativen Ausführungsform zur Vorrichtungsvariante 2.

[0017] Die Figuren 1a, 1b und 1c zeigen den verfahrensmäßigen Druckverlauf des Luftstromes und des Druckstoßes über die Zeit. Die Linie X kennzeichnet den atmosphärischen Druck. Mit B ist das den Luftstrom treibende Druckgefälle zwischen der Formkammer 10.1, 10.2 und der Modellplattenunterseite 06.1, 06.2 gekennzeichnet. C ist der abolute Druck an der Modellplattenunterseite 06.1, 06.2. Mit A ist die durch den Druckstoß entstandene Druckerhöhung gekennzeichnet. Während der Zeit t1 wird der Luftstrom zur Homogenisierung und Fluidisierung des lose geschütteten Formstoffes ohne wirksamen Vorverdichtungseffekt aufgebaut. Dies geschieht mit einem sehr flachen Druckgradienten von maximal 5 bar/sek, vorzugsweise 2 bar/sek, bis das den Luftstrom treibende Druckgefälle B von maximal 3 bar, vorzugsweise 0,5 bis 1,5 bar erreicht ist. Dieses Druckgefälle und damit der Luftstrom wird im dargestellten Zeitbereich t2 mindestens 0,5 sek, vorzugsweise 1 bis 3 sek aufrecht erhalten, um eine wirksame Fluidisierung und Homogenisierung des losen Formstoffes zu erzielen. Danach wird in den laufenden Fluidisierungs- und Homogenisierungsvorgang hinein der Druckstoß mit einem Druckgradienten von bis zu 600 bar/sek ausgelöst, dargestellt durch den Druckanstieg A und der Zeit t3. Der nach der Druckerhöhung A erreichte Wirkdruck wird für eine kurze Zeitdauer t4 von etwa 0,5 sek aufrecht erhalten. Nach Ablauf der zeit t4 hat das Impulsventil die Impulsdüsen 26.1, 26.2 wieder geschlossen, so daß aus der Druckluftkammer 19.1, 19.2 keine Druckluft mehr in die Formkammer 10.1, 10.2 strömen kann. Danach werden über die Zeit t5 die Entlüftungsventile 47.1, 47.2 langsam geöffnet, um einen schockfreien Druckabbau in der Formkammer einzuleiten. Im Punkt D sind die Entlüftungsventile ganz geöffnet, so daß ein weiterer kontrollierter Druckabbau über die Drosseln 48.1, 48.2 und innerhalb der Zeit t6 erfolgen kann. Unter Berücksichtigung der vorzugsweise vorgesehenen Wertigkeiten dauert der gesamte Druckverlauf in etwa 5,5 sek (t1=0,8sek+t2=2,2sek+t3=0,005sek+t4=0,5sek+t5=0,5sek+t6=1,5sek = 5,505 sek).

[0018] Gegenüber den bekannten Impulsverfahren mit einem einzelnen Druckstoß wird das erfindungsgemäße Verfahren somit um die Zeit t1 + t2, d. h. um etwa 3 sek verlängert, womit jedoch eine wesentlich verbesserte Verdichtung, insbesondere eine wesentlich verbesserte Gleichmäßigkeit der Verdichtung im gesamten Formbereich erzielt wird. Von einer entsprechend konzipierten Hochleistungsformmaschine kann jedoch der Zeitbedarf für das erfindungsgemäße, zeitgedehnte Formverfahren selbst bei einem noch größeren Zeitbedarf ohne Taktzeiteinschränkung gedeckt werden. Im Vergleich zu den bekannten zweistufigen Impulsverfahren ergibt sich für das erfindungsgemäße Formverfahren hingegen keine nennenswerte Zeitverlängerung.

[0019] Das den Luftstrom treibende Druckgefälle B kann auf verschiedene Art erzeugt werden. Gemäß Fig. 1a erfolgt dies, indem die Druckluft über ein feinrasteriges Netz kleiner Einblasdüsen 37.1 (Fig. 2) bzw. Einblasdüsen im Ventilstößel 58.2 (Fig. 5), (Fig. 6d), die oberhalb eines Freiraumes 09.1, 09.2 über den losen Formstoff 08.1, 08.2 flächendeckend angeordnet sind, senkrecht eingeblasen wird. Der Luftstrom durchströmt den Formstoff 08.1, 8.2 und die Modellplattendüsen 07.1, 07.2 und fließt über die Ventile 52.1, 52.2 und 53.1, 53.2 zur freien Atmosphäre ab. Der Hauptdurchflußwiderstand entsteht dabei beim Durchströmen der Modellplattendüsen 07.1, 07.2, während im lose geschütteten Formstoff nur ein geringer Durchflußwiderstand entsteht. Entsprechend entsteht auch das Druckgefälle B hautsächlich an den Modellplattendüsen 07.1, 07.2. Die Masse Luftstromes (Massenstrom) wird daher auf die Abflußkapazität der Modellplattendüsen 07.1, 07.2 eingestellt, damit die eingeblasene Druckluft bei gleichbleibendem Druckgefälle wieder über die Modellplattendüsen 07.1, 07.2 abfließen kann. Gemäß Fig. 1b kann das Druckgefälle B auch durch Ansaugen erzeugt werden, indem an der Modellplattenunterseite 06.1, 06.2 ein Unterdruck angelegt wird, der den Luftstrom über die Modellplattendüsen 07.1, 07.2, über den losen Formstoff 08.1, 08.2, über die Einblasdüsen 37.1 und über das Ventil 50.1 (Fig. 2) bzw. entsprechend einer anderen Vorrichtungsvariante direkt über die Ventile 50.2 (Fig. 5) aus der freien Atmosphäre ansaugt. Gemäß Fig. 1c können die beiden Varianten aus Fig. 1a und Fig. 1b auch kombiniert werden. Das Druckgefälle B setzt sich dabei aus dem Überdruckanteil B1 un dem Unterdruckanteil B2 zusammen.

[0020] Bei den Figuren 1a und 1c kann das den Luftstrom treibende Druckgefälle B auch dadurch erzeugt werden, indem von der Modellplattenunterseite 06.1, 06.2 über die Modellplattendüsen 07.1, 07.2 zunächst Druckluft entgegen der Schwerkraft des Formstoffes und entsprechend des Druckverlaufes über die Zeit t1 in die Formkammer 10.1, 10.2 eingeblasen wird, bis der dem Druckgefälle B (Fig. 1a) bzw. dem Überdruckanteil B1 (Fig. 1c) entsprechende Druck erreicht ist. Dabei sind die Einblasdüsen 37.1 (Fig. 2) bzw. die Einblasdüsen im Ventilstößel 58.2 (Fig. 5), (Fig. 6d) oberhalb des losen Formstoffes abgesperrt, um den Druckaufbau zu ermöglichen. Die Formkammer 10.1, 10.2 und die Luftporen im Formstoff werden dabei ohne Verdichtungseffekt in einen Zustand höheren atmosphärischen Druckes versetzt. Sobald der dem Druckgefälle B bzw. Überdruckanteil B1 entsprechende Druck erreicht ist, wird die Modellplattenunterseite 06.1, 06.2 je nach Verfahrensvariante zur freien Atmosphäre 53.1a, 53.2a oder zur Unterdruckquelle 55.1, 55.2 hin geschaltet. Gleichzeitig werden die Einblasdüsen 37.1 (Fig. 2) bzw. die Einblasdüsen im Ventilstößel 58.2 (Fig. 5) / (Fig. 6d) freigegeben, womit der Luftstrom beginnt und womit das Druckgefälle aufrecht erhalten wird. Das Druckgefälle wird dabei unmittelbar an den Modellplattendüsen 07.1, 07.2 wirksam, woraus sich der Vorteil ergibt, daß der Luftstrom und somit die Homogenisierung und Fluidisierung des Formstoffes in den unteren modellnahen Formstoffschichten beginnt und sich dann in die oberen Schichten ausdehnt.

[0021] Die Figuren 2, 3 und 4 zeigen die Vorrichtungsvariante 1. Bei dieser Variante wird der Luftstrom von einem separaten, vom Impulssystem unabhängigen Druckluftsystem 44.1 gespeist. Die als Schlitzdüsen ausgeführten Einblasdüsen 37.1 sind dabei in Anzahl und Durchgangsquerschnitt als konstante Größe festgelegt. Die von der Abflußkapazität der variablen Modellplattendüsen 07.1 abhängige Masse des Luftstromes wird dabei nach den Gesetzmäßigkeiten des unterkritischen bis kritischen Ausströmens von dem regelbaren Innendruck der Einblasdüsen 37.1 bestimmt, wobei diese Einblasdüsen mit einem Druckverhältnis pa/pi (Fig. 4) von etwa 0,9 bis 0,528 betrieben werden können. pi ist dabei der vom Druckregler 42.1 regelbare Innendruck vor den Einblasdüsen und pa der Außendruck am Ausgang der Einblasdüsen. Beträgt beispielsweise das Druckgefälle B (Fig. 1a) 1,5 bar, so ergibt sich für pa ein absoluter Druck von 2,5 bar . Bei einem absoluten Innendruck pi = 2,78 bar wird dabei ein praktisch noch anwendbares unterkritisches Druckverhältnis von pa/pi = 2,5/2,78 = 0,9 erreicht, wobei der Massenstrom am kleinsten ist. Bei einem absoluten Düseninnendruck pi = 4,74 bar wird das kritische Druckverhältnis pa/pi = 2,5/4,74 = 0,528 erreicht, wobei der Massenstrom am größten ist. Eine weitere Steigerung des Düseninnendruckes pi mit Unterschreiten des Wertes 0,528 kann den Massenstrom bekanntlich nicht weiter erhöhen. Bei dem beispielsweise angenommen Druckgefälle B mit 1,5bar bzw. dem daraus resultierenden absoluten Druck pa = 2,5bar ergibt sich in dem Arbeitsbereich vom 0,9 bis 0,528 eine Massenstromsteigerung von etwa 270%, womit eine Anpassung an den unterschiedlichen Luftstrombedarf der einzelnen Modelle ausreichend sichergestellt ist.

[0022] Die Fig. 2 zeigt einen Vertikalschnitt durch die Verdichtungsstation einer als beispielhaft dargestellten Formmaschine. Im rechten Halbschnitt ist die Ausgangsstellung der Formmaschine dargestellt, wobei die aus Modellträger 01.1, Modellplatte 02.1, Formkasten 03.1 und Füllrahmen 04.1 bestehende und mit losem Formstoff 08.1 gefüllte Formeinheit 05.1 in die Verdichtungsstation eingefahren ist. Im unteren Teil des rechten Halbschnittes hat die andere Modellplattenhälfte 01.1a/02.1a die Verdichtungsstation auf der Rollenbahn 33.1 nach hinten hin verlassen, so daß der Hubtisch 31.1 gegen die eingefahrene Formeinheit 05.1 anheben kann. Im linken Halbschnitt hat der Hubtisch 31.1 die Formeinheit 05.1 angehoben und mit einer entsprechenden Schließkraft gegen den Rahmen 17.1 der Bodenplatte 18.1 gedrückt. Die aus dem Bereich des lose geschütteten Formstoffes 08.1 und dem darüber befindlichen Freiraum 09.1 bestehende Formkammer 10.1 ist dadurch über die Dichtungen 11.1/12.1/13.1 druckdicht verschlossen. Die Freiraumhöhe 09.1 kann sehr klein gehalten werden, weil die feinrasterige und flächendeckende Anordnung der Einblasdüsen 37.1 und der Impulsdüsen 26.1 innerhalb dieser kleinen Distanz die Bildung einer über der Formstoffoberfläche gleichmäßig verteilten und senkrecht wirkenden Luftstromes und einer ebenso gleichmäßigen und senkrecht wirkenden Impulsdruckwelle ermöglicht. Dadurch wird insbesondere der Druckluftverbrauch reduziert und der Aufbau des hohen Druckgradienten für den Impulsdruckstoß begünstigt. Im oberen Teil der Fig. 2 ist eine Impulsverdichtungseinheit 16.1 dargestellt, wie sie beispielsweise aus EP-0139119 bekannt ist. Es können aber auch andere Impulsverdichtungssysteme vorgesehen werden. In der Bodenplatte 18.1 der Impulsverdichtungseinheit 16.1 sind die Einblasdüsen 37.1 in einem feinrasterigen Netz zwischen den lavalartigen Impulsdüsen 26.1 des Impulssystems flächendeckend angeordnet. Fig. 3 zeigt einen horizontalen Querschnitt durch die Bodenplatte 18.1, woraus die feinrasterige und flächendeckende Anordnung der Einblasdüsen 37.1 zwischen den ebenfalls feinrasterigen und flächendeckenden lavalartigen Impulsdüsen 26.1 ersichtlich ist. Die feinrasterige und flächendeckende Anordnung der Einblasdüsen 37.1 in Verbindung mit ihrer Ausführung als Schlitzdüsen mit 0,3 mm Schlitzbreite, ermöglicht vorteilhafterweise einen fein verteilten gleichmäßigen und senkrechten Luftstrom.

[0023] Das den Luftstrom speisende Druckluftsystem 44.1 besteht aus dem Speicherkessel 41.1, dem Druckregelventil 42.1 dem relativ kleinvolumigen Regelkessel 43.1 dem Schaltventil 45.1 und dem Rückschlagventil 46.1. Am Druckventil 42.1 wird der Düseninnendruck pi für das Druckgefälle B bzw. Überdruckanteil B1 (Fig.1a/1c) eingestellt und geregelt. Über das Schaltventil 45.1 und über das Rückschlagventil 46.1 sowie über die Verteilerrohre 34.1 und über die Kanäle 35.1/36.1 wird die Druckluft des Druckluftsystems 44.1 den Einblasdüsen 37.1 zugeführt. Die Ventile 42.1, 45.1 und 46.1 mit den Rohrleitungen sowie die Verteilerrohre 34.1 und die Kanäle 35.1/36.1 sind so großzügig dimensioniert, daß jede Einblasdüse 37.1 ausreichend und drosselfrei mit Druckluft versorgt wird, d. h. die Einblasdüsen haben im Vergleich zu den vorangehenden Ventilen, Kanälen und Rohleitungen den engsten Durchgangsquerschnitt. Fig. 4 zeit einen vergrößerten Ausschnitt der Einblasdüsen 37.1 und der Kanäle 35.1/36.1, die zwischen den lavalartigen Impulsdüsen 26.1 des Impulssystems angeordnet sind. Bei den Einblasdüsen 37.1 handelt es sich um handelsübliche Schlitzdüsen mit 0,3 mm Schlitzbreite, die mit einem gekerbten Sitz in die Aufnahmebohrungen eingesetzt sind. Zur Sicherung der Einblasdüsen sind die mit Bohrungen 40.1 und Dichtbändern 39.1 versehenen Flacheisen 38.1 unterhalb der Bodenplatte 18.1 angeschraubt. Eine besondere Aufgabe dieser mit Dichtbändern versehenen Flacheisen 38.1 besteht jedoch darin, daß die Größe der Bohrung 40.1 letztendlich den freien Durchgangsquerschnitt der Einblasdüse 37.1 bestimmt. Zum Beispiel ist bei der Bohrung d1 (Fig. 4) der volle Durchgangsquerschnitt der Einblasdüsen 37.1 wirksam, während bei der Bohrung d2 (Fig. 4) ein Teil des Düsenquerschnittes abgedeckt und somit unwirksam ist. Auch könnten einzelne Einblasdüsen auf diese Weise ganz verschlossen werden. Durch diese Maßnahmen ist es vorteilhafterweise möglich, die Intensität des Luftstromes partiell zu variieren. Beispielsweise befinden sich die meisten Modellplattendüsen 07.1 wegen der Formstoffreibung an den Formkastenwänden und wegen der häufig engen Abstände zwischen Modell und Formkastenwand üblicherweise im Bereich der Formkastenwände. Hierauf kann der Luftstrom sinnvoll angepaßt werden, indem die am äußeren Umfang angeordneten Einblasdüsen 36.1/37.1a (Fig. 3) mit volem Durchgangsquerschnitt betrieben werden und die inneren Einblasdüsen 36.1/37.1i (Fig. 3) mit reduzierten Durchgangsquerschnitt.

[0024] Diese Vorrichtungsvariante 1 ermöglicht die Anwendung der bereits beschriebenen Verfahrensvarianten gemäß Fig. 1a, 1b, und 1c sowie der auch der Verfahrensvariante, wobei der Aufbau des Luftstromdruckes in der Formkammer 10.1 von unten durch die Modellplatte 02.1 erfolgt. Ausgehend von der Darstellung im linken Halbschnitt der Fig. 2 laufen die einzelnen Funktionen dabei wie folgt ab:

[0025] Beim Einschalten des Luftstromes gemäß Fig. 1a sind die Ventile 52.1 und 53.1 ausgeschaltet, so daß die Modellplattenunterseite 06.1 am Ventilausgang 53.1a mit der freien Atmosphäre verbunden ist. Hinter dem Druckregelventil 42.1, im Regelkessel 43.1 und im Druckluftsystem 44.1 steht der dem jeweiligen Modell entsprechende Druck für die Lußftstromerzeugung an. Im Druchbehälter 19.1, im Rohrleitungssystem 21.1 und im Kessel 20.1 steht der Druck für den Impulsdruckstoß an. Dieser Druck liegt etwa 3 bis 4 bar über dem Druck B (Fig. 1a), damit ein entsprechendes Druckgefälle für den Impulsdruckstoß gegeben ist. Die Ventile 29.1 und 30.1 sind ausgeschaltet, wodurch der Hubkolben 23.1 allseitig vom Druck 21.1 der Impulseinheit beaufschlagt wird, so daß er ohne Krafteinwirkung ist. Die Ventilstößel 25.1 werden durch den Druck 21.1 der Impulseinheit auf ihren Sitz gedrückt und dadurch geschlossen gehalten. Durch Einschalten des Ventils 45.1 wird die Druckluft des Druckluftsystems 44.1 den Einblasdüsen 37.1 zugeführt, womit der Luftstrom in den Freiraum 09.1 der Formkammer 10.1 eingeblasen wird und durch den Formstoff 08.1 und durch die Modellplattendüsen 07.1 zur Unterseite 06.1 der Modellplatte 02.1 fließt und von dort über die Leitungen 54.1 und über die Ventile 52.1, 53.1 in die freie Atmosphäre 53.1a abgeleitet wird. Das Öffnen des Ventils 45.1 erfolgt über eine Zeitrampe, um das zu Beginn noch kleinere Druckverhältnis pa/pi mit seinen Auswirkungen auf den Druckgradienten B/t₁ (Fig. 1a) zu kompensieren. Der den Luftstrom treibende Druck wird innerhalb der Formkammer 10.1 von einem Drucksensor 49.1 überwacht, so daß bei Abweichungen von der Sollwerttoleranz eine Korrektur am Druckregelventil 42.1 erfolgen kann. In den laufenden Luftstrom hinein wird der Impulsdruckstoß ausgelöst, indem das großflächige Schnellschaltventil 29.1 eingeschaltet wird. Dadurch wird der Kolbenraum 22.1 schlagartig entlastet und der Hubkolben 23.1 mit dem Hubrahmen 24.1 und den Ventilstößeln 25.1 ebenso schlagartig angehoben, wodurch der Impulsdruckstoß ausgelöst wird. Dabei verhindert das Rückschlagventil 46.1 ein Zurückschlagen des Impulsdruckstoßes in das Druckluftsystem 44.1. Unterstützend dazu wird das Ventil 45.1 ohne Zeitrampe ausgeschaltet. Nach dem Zeitablauf t₄ (Fig. 1a) wird durch Ausschalten des Ventils 29.1 und durch kurzzeitiges Einschalten des Ventils 30.1 der Kolbenraum 22.1 mit dem höheren Netzdruck 93.1 beaufschlagt, wodurch die Ventilstößel 25.1 die Impulsdüsen 26.1 wieder verschließen. Nach dem Wiederausschalten des Ventils 30.1 wird der Kolben 23.1 wieder allseitig vom Impuls-Systemdruck 21.1 beaufschlagt, so daß seine Kraftwirkung auf den Hubrahmen 24.1 wieder aufgehoben wird. Unmittelbar nach dem Verschließen der Impulsdüsen 26.1 wird das Ventil 47.1 über eine Zeitrampe geöffnet, womit ein schockfreier Druckabbau in der Formkammer 10.1 eingeleitet wird. Nachdem das Ventil 47.1 ganz geöffnet ist, erfolgt der weitere gesteuerte Druckabbau über die Drossel 48.1. Nach dem Druckabbau beginnt das Aussenken des Modells aus der Form und gleichzeitig wird das Ventil 47.1 wieder geschlossen, womit der Verdichtungsvorgang beendet ist.

[0026] Beim Luftstrom gemäß Fig. 1c ist der Funktionsablauf wie zuvor für Fig. 1a beschrieben. Zusammen mit dem Ventil 45.1 wird dabei jedoch zusätzlich noch das Ventil 53.1 mit geschaltet, womit die Modellplattenunterseite 06.1 über die Bohrungen 32.1 und über die Leitungen 54.1 mit der Unterdruckquelle 55.1 verbunden wird. Die Drucksysteme 21.1 und 44.1 werden dabei auf den (Überdruckanteil B1 Fig. 1c) abgestimmt.

[0027] Beim Luftstrom gemäß Fig. 1b werden zur Erzeugung des Luftstromes nur die Ventile 50.1 und 53.1 eingeschaltet. Dadurch wird der Luftstrom von der Unterdruckquelle 55.1 über das eingeschaltete Ventil 53.1, über das ausgeschaltete Ventil 52.1, über die Leitungen 54.1, über die Bohrungen 32.1, über die Modellplattendüsen 07.1, durch die Formkammer 10.1 über die Einblasdüsen 37.1 und schließlich über das eingeschaltete Ventil 50.1 aus der freien Atmosphäre 50.1a angesaugt. Die Intensität des Luftstromes wird dabei von den Durchgangsquerschnitten der Modellplattendüsen 07.1 und vom Unterdruck C (Fig. 1b) bestimmt, während der Luftstrom über die Ventile 50.1 frei einfließen kann, so daß also keine vorverdichtend wirkende Evakuierung der Formkammer 10.1 eintreten kann. Die Dichtungen 14.1 und 15.1 verhindern dabei das Ansaugen von Falschluft. In den laufenden Luftstrom hinein erfolgt der Impulsdruckstoß wie zuvor beim Luftstrom zu Fig. 1a beschrieben. Zu Beginn des Impulsdruckstoßes wird dabei jedoch das Ventil 50.1 ausgeschaltet, damit der Druckstoß gegen die freie Atmosphäre abgesperrt ist. Das Drucksystem 21.1 wird dabei auf den Druck X (Fig. 1c) abgestimmt.

[0028] Bei der Variante, bei der der Aufbau des Luftstromdruckes in der Formkammer 10.1 von unten durch die Modellplatte 02.1 erfolgt, wird der erforderliche Druck am Druckregler 51.1 eingestellt und geregelt. Dieser Druck entspricht dem bereits beschriebenen Ausgangsdruck pa bzw. C+B (Fig. 1a/Fig. 1c) am Ausgang der Einblasdüse 37.1 (Fig. 4). Er ist damit immer kleiner als pi (Fig. 4), so daß die Primärseite des Druckreglers 51.1 vom Drucksystem 44.1 gespeist werden kann, welches dem Druck pi entspricht. Ausgehend von der Darstellung im linken Halbschnitt der Fig. 2 läuft der Arbeitsvorgang wie folgt ab: Durch Einschalten des Ventils 52.1 wird die vom Druckregler 51.1 kommende Druckluft über die Leitungen 54.1 und über die Modellplattendüsen 07.1 von unten in die Formkammer 10.1 eingeblasen. Die Einblasintensität wird dabei in Abhängigkeit von den variablen Modellplattendüsen 07.1 an dem regelbaren Drosselventil 56.1 eingestellt. Die Ventile 45.1, 47.1 und 50.1 sind dabei ausgeschaltet bzw. geschlossen, damit ein Druckaufbau ermöglicht wird. Der Druckaufbau erfolgt auch hierbei mit dem sehr flachen Druckgradienten von 5 bar/sek, vorzugsweise 2 bar/sek über die Zeit t₁ (Fig. 1a/1c), wodurch ein Anheben des Formstoffes in den Freiraum 09.1 und somit eine Verdichtung des Formstoffs verhindert wird. Die Formkammer 10.1 bzw. der Freiraum 09.1 und die Luftporen im Formstoff werden dabei lediglich in den Zustand eines höheren atmosphärischen Druckes entsprechend pa bzw. C+B (Fig. 1a/Fig. 1c) versetzt. Sobald der am Druckregler 51.1 eingestellte Druck in der Formkammer 10.1 erreicht ist und vom Drucksensor 49.1 gemeldet wird, wird das Ventil 45.1 eingeschaltet und das Ventil 52.1 ausgeschaltet, so daß der Luftstrom von oben nach unten eingeleitet wird. Je nach Schaltstellung des Ventils 53.1 fließt der Luftstrom dabei gemäß Fig. 1a zur freien Atmosphäre 53.1a oder gemäß Fig. 1c zur Unterdruckquelle 55.1 ab. In den laufenden Luftstrom hinein wird dann wie bereits zuvor zur Variante gemäß Fig. 1a beschrieben der Druckstoß ausgelöst.

[0029] Die Figuren 5 und 6a bis 6e zeigen die Vorrichtungsvariante 2. Bei dieser Variante wird der Luftstrom direkt aus der Druckluftkammer 19.2 bzw. aus dem Impuls-Drucksystem 21.2 gespeist. Die von der Abflußkapazität der variablen Modellplattendüsen 07.2 abhängige Masse des Luftstromes wird dabei aufgrund des Druckverhältnisses pa/pi < 0,528 nach den Gesetzmäßigkeiten des überkritischen Ausströmens von den regelbaren Durchgangsquerschnitten der Ventilstößel 58.2 (Fig. 5) bestimmt. pi ist dabei der in der Druckluftkammer 19.2 anstehende Druck 21.2 des Impulssystems und pa der Außendruck im Freiraum 09.2 bzw. in der Formkammer 10.2 unterhalb der Ventilstößel 58.2. Beträgt beispielsweise das Druckgefälle B (Fig. 1a) 1,5 bar, so ergibt sich für pa ein absoluter Druck von 2,5 bar. Bei einem für den Impulsdruckstoß erforderlichen Druckgefälle zwischen der Druckluftkammer 19.2 und dem Formkammerbereich 09.2, welches üblicherweise zwischen 3 und 4 bar liegt, ergibt sich dann für pi in der Druckluftkammer 19.2 beispielsweise ein absoluter Druck von 2,5 + 4,0 = 6,5 bar. Das Druckverhältnis liegt dabei mit pa/pi = 2,5 / (2,5 + 4,0) = 0,38 < 0,528 weit im überkritischen Bereich. Das Drucksystem 20.2, 21.2 wird während des Luftstromes über das Ventil 28.2 aus dem Druckluftnetz nachgespeist, um den Druckluftvorrat bzw. den Ausgangsdruck fiir den Impulsdruckstoß aufrecht zu erhalten. Das Druckverhältnis pa/pi bleibt daher während des Luftstromes unverändert im überkritischen Bereich. Der unterkritische Bereich würde erst erreicht, wenn das Druckgefälle A (Fig. 1a) auf einen praktisch nicht mehr anwendbaren Wert von 2,24 bar abgesenkt würde (pa/pi = 2,5 / (2,5 + 2,24) = 0,528). Aufgrund der Druckverhältnisse ist der überkritische Bereich sichergestellt, so daß die Masse des Luftstromes im praktischen Betrieb ausschließlich von den variablen Durchgangsquerschnitten der Ventilstößel 58.2 bestimmt wird. Im Falle des unterkritischen Betriebes, d. h. pa/pi > 0,528 würde die Masse des Luftstromes neben dem variablen Durchgangsquerschnitt auch noch vom Druck pi mit beeinflußt, was grundsätzlich auch durchführbar wäre.

[0030] Die Ventilstößel 58.2 (Fig. 5) haben eine Doppelfunktion, wobei sie in der ersten Funktionsphase einen variablen Durchgangsquerschnitt fiir den Luftstrom freigeben und in der zweiten Furnktionsphase durch schlagartiges Anheben die Impulsdüsen 26.2 für den Impulsdruckstoß öffnen. Die Ventilstößel 58.2 mit den Impulsdüsen 26.2 sind gemäß der Darstellung in Fig. 5 und Fig. 3 in einem feingliederigen und flächendeckenden Raster oberhalb der Formkammer 10.2 angeordnet, wodurch ein gleichmäßig verteilter und senkrechter Luftstrom sowie auch eine gleichmäßige und senkrecht wirkende Impulsdruckwelle ermöglicht wird. Aufgrund der feinrasterigen und flächendeckenden Anordnung der Impulsdüsen 26.2 kann die Freiraumhöhe 09.2 sehr klein gehalten werden, wodurch der Druckluftverbrauch reduziert und der Aufbau des hohen Druckgradienten für den Impuldruckstoß begünstigt wird.

[0031] Die Figuren 6a, 6b, 6c und 6d zeigen den Ventilstößel 58.2 (Fig. 5) in verschiedenen Betriebsstellungen. In Fig. 6a ist der Ventilstößel in Schließstellung und in Fig. 6b in maximaler Öffnungsstellung für den Impulsdruckstoß dargestellt. In Fig. 6c ist der Ventilstößel in einer geringfügigen Öffnungsstellung und in Fig. 6d in einer maximalen Öffnungsstellung jeweils für den Luftstrom dargestellt. Die Ventilstößelumströmung für den Impulsdruckstoß ist in Fig. 6b durch die Pfeillinien 59.2 dargestellt. In Fig. 6d kennzeichnen die Pfeillinien 60.2 die Ventilstößeldurchströmung für den Luftstrom. Der dabei durchströmte Ringspalt 61.2 bewirkt eine feine und großflächige Verteilung der ausströmenden Druckluft. Der Ringspalt 61.2 hat einen größeren Querschnitt als der maximale Durchgangsquerschnitt an der Steuerkante 62.2, so daß im Ringspalt 61.2 keine Drosselwirkung entstehen kann. Die feinrasterige und flächendeckende Anordnung der Impulsdüsen 26.2 im Zusammenhang mit dem feinverteilten Ausblasen aus den Ringspalten bewirkt einen fein verteilten, gleichmäßigen und senkrechten Luftstrom.

[0032] Im weiteren werden die Ventilstößel 58.2 (Fig. 5) anhand der Figuren 6a, 6b, 6c und 6d beschrieben. Der einzelne Ventilstößel besteht aus einem metallischen und kreisrundem (D1/D2) Grundkörper 63.2, auf dem im oberen Teil die erste Dichtung 64.2 und im unteren Teil die zweite Dichtung 65.2 aufvulkanisiert ist. Im Ruhezustand drückt der Hubrahmen 24.2 (Fig. 5 und 6a) die Ventilstößel auf die Ventilsitze 57.2 in der Bodenplatte 18.2, wobei die erste Dichtung 64.2 den Luftstrom 60.2 sperrt und die zweite Dichtung 65.2 den Impulsstrom 59.2 sperrt. Die Schließkraft S1 auf die erste Dichtung 64.2 ist das Produkt aus dem Druck pi (Fig. 6a) in der Druckkammer 19.2 und der Kreisfläche aus D1 (Fig. 6a) und sie wirkt über die Oberseite 24.2a des Hubrahmens 24.2 mit dem Flächenwert D1. Da der Hubkolben 23.2 allseitig vom Drucksystem 21.2 beaufschlagt wird, ist er ohne Krafteinwirkung auf den Hubrahmen 24.2. Der Hubrahmen 24.2 wird daher nur durch die Summe der einzelnen Schließkräfte S1 nach unten auf die Ventilstößel gedrückt. Die Schließkraft S2 auf die zweite Dichtung 65.2 ist das Produkt aus dem Druck pi in der Druckkammer 19.2 und der Kreisfläche D2, wobei sich die Wirkungsfolge wie folgt zusammensetzt: pi x D₁² x 3,14/4 + pi x (D₂² - D₁²) x 3,14/4 = pi x D₂² x 3,14/4. Der Ventilstößelgrundkörper 63.2, ist auf dem am Hubrahmen 24.2 befestigten Ventilstößelbolzen 66.2 geführt. Der Ventilstößelbolzen 66.2 ist an der unteren Seite mit einem Bolzenbund 67.2 und einem Schlüsselsechskant versehen. Auf dem Bolzenbund 67.2 liegt eine aus Gummi bestehende Dämpfscheibe 68.2 und darauf wiederum eine aus schlagfestem Kunststoff bestehende Prallscheibe 69.2 auf. Der Bolzen ist mit Ausfräsungen 70.2 versehen, womit an der Steuerkante 62.2 ein regelbarer Durchgangsquerschnitt fiir den Luftstrom 60.2 gebildet wird. Über den Stellweg 71.2 und der Auslaufkurve 72.2 wird der Durchgangsquerschnitt für den Luftstrom 60.2 von Null bis Maximal linear verstellt. Die Schnitte U, V und W zur Fig. 6b zeigen die Durchgangsquerschnitte 73,.2, 74.2 und 75.2 zu verschiedenen Stellungen des Ventilstößelbolzens 66.2 zur Steuerkante 62.2 des Ventilstößelgrundkörpers 63.2. In Fig. 6c ist ein Durchgangsquerschnitt an der Steuerkante 62.2 durch das Bezugszeichen 76.2 gekennzeichnet. Der Stellweg 71.2 ist relativ lang ausgelegt, um so eine bessere Auflösung des Stellweges und damit eine genaue Einstellung bzw. Regelung des Durchgangsquerschnittes an der Steuerkante 62.2 zu erzielen. Zur Einleitung des Luftstromes wird der Hubrahmen 24.2 mit den Ventilstößelbolzen 66.2 von dem als Positionierantrieb ausgeführten Hydraulikzylinder 82.2 (Fig. 5) soweit angehoben, bis der Durchgangsquerschnitt an der Steuerkante 62.2 den vorgegebenen, von den variablen Modellplattendüsen 07.2 abhängigen Wert erreicht hat. Dabei hebt der Hubrahmen 24.2 von den ersten Dichtungen 64.2 ab, während der Ventilstößelgrundkörper 63.2, vom Druck pi bzw. 21.2 über die Fläche von D2 weiterhin auf den Ventilsitz 57.2 gehalten wird. Durch das Abheben des Hubrahmens 24.2 von der ersten Dichtung 64.2 gelangt der Luftstrom 60.2 der Druckluft 21.2 zur Steuerkante 62.2 und durchströmt den Ventilstößel entsprechend der Pfeillinien 60.2. Je nach Öffnungsstellung 77.2 bzw. 78.2 stellt sich zwischen der Ventilstößelfläche 63.2a und der Prallscheibe 69.2 die Distanz 80.2 bzw. 81.2 ein. Diese Distanz dient als Beschleunigungsweg des Hubrahmens 24.2 beim Auslösen des Impulsdruckstoßes. Hierzu wird der Kolbenraum 22.2 schlagartig entlastet, wodurch der Hubrahmen 24.2 ebenso schlagartig angehoben wird. Nach Durchfahren der Distanz 80.2 bzw. 81.2 schlägt die Prallscheibe 69.2 mit einer bereits erreichten definitiven Geschwindigkeit gegen den Ventilstößel und hebt diesen mit der zweiten Dichtung 65.2 im fliegenden Start vom Ventilsitz 57.2 ab, wobei die maximale Öffnungsstellung h (Fig. 6b) in wenigen Millisekunden erreicht wird und wodurch der Impulsdruckstoß mit einem Druckgradienten von bis zu 600 bar/sek ausgelöst wird. Die Öffnungsstellung h=D₃/4 entspricht dabei einem drosselfreien Einströmungsquerschnitt für D₃ (D₃ x 3,14 x h = D₃² x 3,14/4). Die Prallscheibe 69.2 besteht aus einem schlagfesten Kunststoff, um ein metallisches Anschlagen zu vermeiden und durch die unter der Prallscheibe 69.2 liegenden Dämpfscheibe 68.2 wird außerdem noch der Anschlag der Prallscheibe 69.2 an den Ventilstößelgrundkörper 63.2 gedämpft. Durch unterschiedliche Staffelung der Prallscheibenhöhe 79.2 und dadurch des Weges 94.2 wird verhindert, daß alle Ventilstößel gleichzeitig vom Ventilsitz abheben, wodurch die Hubkraft bzw. die Öffnungskraft wesentlich reduziert wird und was sich außerdem günstig auf das schnelle Abheben der Ventilstößel auswirkt. Mit Vorteil kann die Öffnungsfolge so ausgeführt werden, daß als erstes die äußeren und dann zunehmend die inneren Ventilstößel vom Ventilsitz abheben, was in Bezug auf die Formstoffreibung an der Formkastenwand vorteilhafterweise zu einer glockenförmigen Impulsdruckwelle führt. Im weiteren kann auch der Luftstrom im Außenbereich intensiviert werden, indem die Durchgangsquerschnitte im Außenbereich größer ausgeführt werden als im Innenbereich.

[0033] Die Fig. 6e zeigt eine alternative Ausführungsform des Ventilstößels, wobei der Grundkörper bei sonst leicher Funktion aus einer metallischen Hülse 95.2 und einer darauf aufvulkanisierten Gummiummantelung 96.2 besteht.

[0034] Die Fig. 5 zeigt einen Vertikalschnitt durch die Verdichtungsstationen einer als beispielhaft dargestellten Formmaschine. Im rechten Halbschnitt ist die Ausgangsstellung der Formmaschine dargestellt, wobei die aus Modellträger 01.2, Modellplatte 02.2, Formkasten 03.2 und Füllrahmen 04.2 bestehende und mit losem Formstoff 08.2 gefüllte Formeinheit 05.2 in die Verdichtungsstation eingefahren ist. Im linken Halbschnitt hat der Hubtisch 31.2 die Formeinheit 05.2 angehoben und mit einer entsprechenden Schließkraft gegen den Rahmen 17.2 der Bodenplatte 18.2 gedrückt. Die aus dem Bereich des lose geschütteten Formstoffes 08.2 und dem darüber befindlichen Freiraum 09.2 bestehende Formkammer 10.2 ist über die Dichtungen 11.2, 12.2, 13.2 druckdicht verschlossen. Die Freiraumhöhe 09.2 kann sehr klein gehalten werden, weil die feinrasterige und flächendeckende Anordnung der Impulsdüsen 26.2 innerhalb dieser kleinen Distanz die Bildung eines über die Formstoffoberfläche gleichmäßig verteilten und senkrecht wirkdenden Luftstromes und einer ebenso gleichmäßig verteilten und senkrecht wirkenden Impulsdruckwelle ermöglicht. Dadurch wird insbesondere der Druckluftverbrauch reduziert und der Aufbau des hohen Druckgradienten begünstigt. Im oberen Teil der Fig. 5 ist eine Verdichtungseinheit 16.2 dargestellt, wie sie beispielsweise (mit Ausnahme der zuvor beschriebenen Ventilstößel 58.2 und des Stellzylinders 82.2 aus EP-0139119 bekannt ist. Dabei weist der Kolbenraum 22.2 eine Vertiefung 83.2 auf, die im unteren Bereich durch den eingeschweißten Boden 84.2 druckdicht zur Druckluftkammer 19.2 begrenzt ist. Im oberen Bereich wird die Vertiefung 83.2 durch die mit Schrauben befestigte Scheibe 85.2 begrenzt. Durch die Bohrung der Scheibe 85.2 wird die Kolbenstange 86.2 des Stellzylinders 82.2 berührungslos in die Vertiefung 83.2 eingeführt. Am unteren Ende der Kolbenstange 86.2 ist die Mitnehmerscheibe 87.2 befestigt, die beim Anheben unter die Scheibe 85.2 greift und dabei den Hubkolben 23.2 mit dem Hubrahmen 24.2 anhebt und damit die Durchgangsquerschnitte für den Luftstrom öffnet. Im Ruhezustand bzw. in der untersten Stellung des Stellzylinders 82.2 hat die Mitnehmerscheibe 87.2 die Distanz 88.2 zur Scheibe 85.2, so daß die Kolbenstange 86.2 und die Mitnehmerscheibe 87.2 keine Berührung zur Scheibe 85.2 haben und die Ventilstößel 58.2 (Fig. 5) so ungehindert auf ihre Ventilsitze gedrückt werden können. Der hydraulisch betriebene Stellzylinder 82.2 ist in der, den Kolbenraum 22.2 nach oben begrenzenden Kopfplatte 89.2 befestigt. Im Stellzylinder 82.2 ist eine Wegmeßeinrichtung integriert, die im Zusammenwirken mit einer elektronischen Regeleinrichtung 90.2 und einem hydraulischen Proportional- oder Servoventil 91.2 ein genaues Positionieren der Kolbenstange 86.2 und der Mitnehmerscheibe 87.2 ermöglicht. Damit können dann auch über den Hubrahmen 24.2 die Ventilstößelbolzen 66.2 in eine genaue Position gebracht werden, die dem vorgegebenen Durchgangsquerschnitt an der Steuerkante 62.2 entspricht.

[0035] Auch die Vorrichtungsvariante 2 ermöglicht die Anwendung der bereits beschriebenen Verfahrensvarianten gemäß Fig. 1a, 1b und 1c sowie der Verfahrensvariante, wobei der Aufbau des Luftstromdruckes in der Formkammer 10.2 von unten durch die Modellplatte 02.2 erfolgt. Ausgehend von der Darstellung im linken Halbschnitt der Fig. 5 laufen die einzelnen Funktionen dabei wie folgt ab:

[0036] Für den Luftstrom gemäß Fig. 1a sind die Ventile 52.2 und 53.2 ausgeschaltet, so daß die Modellplattenunterseite 06.2 am Ventilausgang 53.2a mit der freien Atmosphäre verbunden ist. Im weiteren sind auch die Ventile 47.2 und 50.2 ausgeschaltet. In der Druckluftkammer 19.2 steht der Druck 21.2 an und das Ventil 28.2 ist geöffnet, damit während des Luftstromes Druckluft aus dem Netz nachfließen kann, womit der Wert des Systemdruckes 21.2 für den nachfolgenden Impulsdruckstoß aufrecht erhalten wird. Der Hubkolben 23.2 steht allseitig unter dem Systemdruck 21.2, so daß er ohne Krafteinwirkung auf den Hubrahmen 24.2 ist. Die Ventilstößel 58.2, werden vom Systemdruck 21.2 auf ihren Ventilsitz gedrückt und dadurch geschlossen gehalten. Durch Einschalten des Ventilmagneten 91.2a wird der Kolben des Stellzylinders 82.2 nach oben bewegt. Nach Durchfahren der Distanz 88.2 erfaßt die Mitnehmerscheibe 87.2 die Scheibe 85.2, wodurch der Hubrahmen 24.2 mit den Ventilstößelbolzen 66.2 soweit nach oben gezogen wird, bis an der Steuerkante 62.2 der von den variablen Modellplattendüsen 07.2 abhängige Durchgangsquerschnitt erreicht ist. Das Öffnen bis zu diesem Durchgangsquerschnitt erfolgt über eine Zeitrampe, um das zu Beginn noch kleinere Druckverhältnis pa/pi mit seinen Auswirkungen auf den Druckgradienten B/t₁ (Fig. 1a) zu kompensieren. Die lineare Erweiterung des Durchgangsquerschnittes von Null bis Maximal erfolgt über den relativ langen Stellweg 71.2, um durch eine bessere Auflösung eine genaue Einstellung des Durchgangsquerschnitts und somit des Massenstromes zu erzielen. Mit dem Öffnen des Durchgangsquerschnittes an der Steuerkante 62.2 beginnt der Luftstrom entsprechend der Pfeillinien 60.2 über alle Impulsdüsen 26.2 zu fließen und er erreicht nach der Zeit t₁ (Fig. 1a) seine , auf die Abflußkapazität der Modellplattendüsen 07.2 abgestimmte Stärke. Der Luftstrom fließt durch den Formsand 08.2, über die Modellplattendüsen 07.2 und über die Ventile 52.2 und 53.2 zur freien Atmosphäre 53.2a ab. Dabei wird der den Luftstrom treibende Druck innerhalb der Formkammer 10.2 von einem Sensor 49.2 überwacht, so daß bei Abweichungen von der Sollwerttoleranz eine Korrektur der Hubstellung des Stellzylinders 82.2 und damit des Durchgangsquerschnittes an den Steuerkanten 62.2 erfolgen kann. In den laufenden Luftstrom hinein wird der Impulsdruckstoß ausgelöst, indem das großflächige Schnellschaltventil 29.2 eingeschaltet wird. Dadurch wird der Kolbenraum 22.2 schlagartig entlastet und der Hubkolben 23.2 mit dem Hubrahmen 24.2 ebenso schlagartig angehoben. Die Scheibe 85.2 entfernt sich dabei von der ruhenden Mitnehmerscheibe 87.2 und nach Durchfahren des Weges 80.2 bzw. 81.2 werden die Ventilstößel 58.2 (Fig. 5) bzw. 63.2, 65.2 (Fig. 6c, 6d) mit einer bereits erreichten definitiven Geschwindigkeit des Hubrahmens 24.2 im fliegenden Start von ihren Ventilsitzen 57.2 abgehoben, wodurch der Impulsdruckstoß ausgelöst wird. Die Fig. 5a zeigt im linken Halbschnitt den Hubkolben 23.2 und den Stellzylinder 82.2 mit der an Scheibe 85.2 anliegenden Mitnehmerscheibe 87.2 in der Luftstromstellung. Der rechte Halbschnitt zeigt den Hubkolben 23.2 in der Stellung für den Impulsdruckstoß, wobei er sich von der Mitnehmerscheibe 87.2 entfernt hat. Mit Auslösung des Impulsdruckstoßes wird die Mitnehmerscheibe 87.2 des Stellzylinders 82.2 durch Einschalten des Magneten 91.2b wieder in die unterste Position gemäß Fig. 5 gefahren. Nach dem Zeitablauf t₄ (Fig. 1a) wird durch Ausschalten des Ventils 29.2 und durch kurzzeitiges Einschalten des Ventils 30.2 der Kolbenraum 22.2 mit dem höheren Netzdruck 93.2 beaufschlagt, wodurch die Ventilstößel 58.2 die Impulsdüsen 26.2 wieder verschließen. Nach dem Wiederausschalten des Ventils 30.2 wird der Hubkolben 23.2 wieder allseitig vom Impulsdrucksystem 21.2 beaufschlagt, so daß die Krafteinwirkung auf den Hubrahmen 24.2 wieder aufgehoben wird. Unmittelbar nach dem Verschließen der Impulsdüsen 26.2 wird das Ventil 47.2 über eine Zeitrampe geöffnet, womit ein schockfreier Druckabbau in der Formkammer 10.2 eingeleitet wird. Nachdem das Ventil 47.2 ganz geöffnet ist, erfolgt der weitere gesteuerte Druckabbau über die Drossel 48.2. Nach dem Druckabbau beginnt das Aussenken des Modells aus der Form und gleichzeitig wird das Ventil 47.2 wieder geschlossen, womit der Verdichtungsvorgang beendet ist.

[0037] Beim Luftstrom gemäß Fig. 1c ist der Funktionsablauf wie zuvor für Fig. 1a beschrieben. Zusammen mit dem Öffnen der Durchgangsquerschnitte an der Steuerkante 62.2 (Fig. 6d) wird dabei jedoch zusätzlich das Ventil 53.2 eingeschaltet, womit die Modellplattenunterseite 06.2 über die Leitungen 54.2 mit der Unterdruckquelle 55.2 verbunden wird. Das Drucksystem 21.2 wird dabei auf den Druck (Überdruckanteil B1 Fig. 1c) abgestimmt.

[0038] Beim Luftstrom gemäß Fig. 1b werden zur Erzeugung des Luftstromes nur die Ventile 50.2 und 53.2 eingeschaltet. Dadurch wird der Luftstrom von der Unterdruckquelle 55.2 über das eingeschaltete Ventil 53.2, über das ausgeschaltete Ventil 52.2 über die Leitungen 54.2, über die Modellplattendüsen 07.2, durch die Formkammer 10.2 und schließlich über die eingeschalteten Ventile 50.2 aus der freien Atmosphäre 50.2a angesaugt. Die Intensität des Luftstromes wird dabei von den Durchgangsquerschnitten der Modellplattendüsen 07.2 und vom Unterdruck C (Fig. 1b) bestimmt, während der Luftstrom über die Ventile 50.2 frei einfließen kann, so daß also keine vorverdichtend wirkende Evakuierung der Formkammer 10.2 eintreten kann. Die Dichtungen 14.2 und 15.2 verhindern ein Ansaugen von Falschluft. In den laufenden Luftstrom hinein erfolgt der Impulsdruckstoß wie zuvor zu Fig. 1a beschrieben. Dabei werden die Ventilstößel jedoch in einem Hub gemäß Darstellung von Fig. 6a zu Fig. 6b für den Impulsdruckstoß geöffnet. Zu Beginn des Impulsdruckstoßes wird das Ventil 50.2 ausgeschaltet, damit der Druckstoß zur freien Atmosphäre abgesperrt ist. Das Drucksystem 21.2 wird dabei auf den Druck X (Fig. 1c) abgestimmt.

[0039] Bei der Variante, bei der der Aufbau des Luftstromdruckes in der Formkammer 10.2 von unten durch die Modellplatte 02.2 erfolgt, wird der erforderliche Druck am Druckregler 51.2 eingestellt und geregelt. Dieser Druck entspricht dem bereits beschriebenen Ausgangsdruck pa bzw. C+B (Fig. 1a, 1c) am Ringspalt 61.2 (Fig. 6d). Ausgehend vom linken Halbschnitt der Fig. 5 läuft der Arbeitsvorgang wie folgt ab: Durch Einschalten des Ventils 52.2 wird die vom Druckregler 51.2 kommende Druckluft über die Leitungen 54.2 und über die Modellplattendüsen 07.2 von unten in die Formkammer 10.2 eingeblasen. Die Einblasintensität wird dabei in Abhängigkeit von den variablen Modellplattendüsen an dem regelbaren Drosselventil 56.2 eingestellt. Die Ventile 47.2 und 50.2 sind dabei ausgeschaltet bzw. geschlossen, damit ein Druckaufbau möglich wird. Der Druckaufbau erfolgt auch hierbei mit dem sehr flachen Druckgradienten von 5 bar/sek, vorzugsweise 2 bar /sek, über die Zeit t₁ (Fig. 1a, 1c), wodurch ein Anheben des Formstoffes in den Freiraum 09.2 und somit eine Verdichtung des Formstoffes verhindert wird. Die Formkammer 10.2 bzw. der Freiraum 09.2 und die Luftporen im Formstoff werden dabei lediglich in den Zustand eines höheren atmosphärischen Druckes entsprechend pa bzw. C+B (Fig. 1a, 1c) versetzt. Sobald der am Druckregler 51.2 eingestellte Druck in der Formkammer 10.2 erreicht ist und vom Drucksensor 49.2 gemeldet wird, wird der Magnet 91.2a eingeschaltet, womit der Kolben des Stellzylinders 82.2 den Hubrahmen 24.2 mit den Ventilstößelbolzen 66.2 soweit nach oben zieht, bis an der Steuerkante 62.2 der von den variablen Modellplattendüsen 07.2 abhängige Durchgangsquerschnitt erreicht ist. Da der Druck pa in der Formkammer 10.2 bereits ansteht, kann dieser Öffnungsvorgang im Gegensatz zu dem von oben aufgebauten Druck pa schnell und ohne Zeitrampe erfolgen. Gleichzeitig mit dem Einschalten des Magneten 91.2a wird das Ventil 52.2 augeschaltet, so daß der Luftstrom von oben nach unten eingeleitet wird. Je nach Schaltstellung des Ventils 53.2 fließt der Luftstrom dabei gemäß Fig. 1a zur freien Atmosphäre 53.2a oder gemäß Fig. 1c zur Unterdruckquelle 55.2 ab. Der den Luftstrom treibende Druck innerhalb der Formkammer 10.2 wird von dem Sensor 49.2 überwacht, so daß bei Abweichungen von der Sollwerttoleranz eine Korrektur der Hubstellung des Stellzylinders 82.2 und somit des Durchgangsquerschnittes an der Steuerkante 62.2 erfolgen kann. In den laufenden Luftstrom hinein wird dann wie bereits zuvor zur Vorrichtungsvariante 2 und Fig. 1a beschrieben der Impulsdruckstoß ausgelöst.

[0040] Wie bereits beschrieben, ist die Masse des Luftstromes von der Abflußkapazität der Modellplattendüsen 07.1, 07.2 abhängig, da diese den Hauptdurchflußwiderstand für den Luftstrom bilden. Es wird dabei nur soviel Druckluft in die Formkammer 10.1, 10.2 eingeblasen, wie bei den entsprechenden Druckgefälle B (Fig. 1a, 1c) und ohne weiteren Druckstau über die Modellplattendüsen 07.1, 07.2 abfließen kann. Da die Modelle nach den individuellen Erfordernissen nach Anzahl, Größe und Aufteilung sehr unterschiedlich mit den als Schlitzdüsen ausgeführten Modellplattendüsen 07.1, 07.2 bestückt sind, muß die Masse des Luftstromes auch individuell für jedes Modell eingestellt werden. Dies erfolgt wie bereits beschrieben bei der Vorrichtungsvariante 1 im unterkritischen Bereich über den Druck pi (Fig. 4) vor den Einblasdüsen 37.1 und bei der Vorrichtungsvariante 2 im überkritischen Bereich über die Durchgangsquerschnitte in den Ventilstößeln 58.2, die schließlich von der Hubstellung des Stellzylinders 82.2 bestimmt werden. Um bei einem Wechsel eines Modellplattenpaares oder auch beim ständigen Wechsel von Ober- und Unterkastenmodell die entsprechenden Werte schnell und automatisch einstellen zu können, wird für jedes Modellpaar ein Datensatz angelegt, in dem alle modellrelevanten Daten, nach Oberkasten- und Unterkastemodell differenziert, abgelegt werden. Neben den gießtechnischen Daten wie beispielsweise Gießtrichterposition, Eingußgewicht, Impfmittel, Kühlzeit usw. werden auch die formtechnischen Daten fiir Formstoff, Verdichtung und Luftstrom in dem Datensatz abgelegt. Der Datensatz wird der Modellnummer fest zugeordnet. Beim Wechsel eines Modellplattenpaares wird die Modellnummer über eine an der Modellplatte 02.1, 02.2 angebrachte Kodierleiste automatisch gelesen und der zugeordnete Datensatz automatisch aktiviert. Die formtechnischen Daten können dann im Wechsel für Ober- und Unterkastenmodell abgerufen werden, wobei die Identifizierung von Ober- und Unterkastenmodell durch den fest gefügten Rhythmus der Formanlagensteuerung erfolgt. Für die gießtechnischen Daten wird die Modellnummer mit der zugehörigen Form über ein Schieberegister an die entsprechende Anlagestation weitergegeben. Anstatt des automatischen Auslesens der Modellnummer mittels Kodierleiste, kann die Modellnummer bei Wechsel eines Modellpaares auch manuell über eine Tastatur oder über einen Kodierschalter eingegeben werden. Nach Freigabe und mit dem Vollzug des Modellwechsels wird dann die Modellnummer übernommen und der zugeordnete Datensatz aktiviert. Die Daten für den erfindungsgemäßen Luftstrom werden entsprechend der ausgeführten Vorrichtungsvariante und der ausgewählten Betriebsvariante automatisch an die Stellgeräte ausgegeben. Die Ausgabe an die Stellgeräte erfolgt dabei immer sofort nach Abschluß eines Verdichtungsvorgangs, damit bis zum nächsten Verdichtungsvorgang fiir eventuelle Druckveränderungen genügend Zeit zur Verfügung steht. Die im Datensatz abgelegten Parameter für die Vorrichtungsvariante 1 bestehen aus:

Druckwert für das Druckregelventil	42.1
Druckwert für das Druckregelventil	51.1
Drosselwert für das Drosselventil	56.1
Unterdruckwert für die Unterdruckquelle	55.1
Korrespondenzwert für Drucksensor Zeiten t1 und t2 gemäß Fig. 1a, 1b, 1c	49.1
Druckwert fiir das Druckregelventil	27.1 (Impulssystem)

[0041] Die im Datensatz abgelegten Parameter für die Vorrichtungsvariante 2 bestehen dabei aus:

Hubwert zum Durchgangsquerschnitt an der Steuerkante gemäß 77.2 (Fig. 6c) bzw. 78.2 (Fig. 6d)	62.2
Druckwert für das Druckregelventil	51.2
Drosselwert für das Drosselventil	56.2
Unterdruck für die Unterdruckquelle	55.2
Korrespondenzwert für Drucksensor Zeiten t1 und t2 gemäß Fig. 1a, 1b, 1c	49.2
Druckwert für das Druckregelventil	27.2 (Impulssystem)

[0042] Die Parameter für den Luftstrom werden beim erstmaligen Einsatz eines Modellpaares durch Versuche ermittelt und nach Festlegung einer Modellnummer in den ihr zugeordneten Datensatz eingetragen. Zur Optimierung kann der Datensatz während des Betriebes verändert werden.

[0043] In seiner Gesamtfunktion stellt das Luftstromsystem zwischen dem Druckluftsystem 44.1 bzw. 21.2 und der Außenatmosphäre 53.1a, bzw. 53.2a oder der Unterdruckquelle 55.1, bzw. 55.2 einen zweistufigen Durchströmungsvorgang dar. Die erste Stufe ist das Druckgefälle zwischen dem Druckluftsystem 44.1 bzw. 21.2 und dem Freiraum 09.1, 09.2 (Fig. 2 und 5) über der losen Formstoffoberfläche, welches an den Einblasdüsen entsteht und welches für die Vorrichtungsvariante 1 unterkritisch und für die Vorrichtungsvariante 2 überkritisch ist. Die zweite Stufe ist das den Luftstrom treibende Druckgefälle B (Fig. 1a, 1c) zwischen der Formkammer 10.1, 10.2 und der Außenatmosphäre 53.1a, 53.2a oder der Unterdruckquelle 55.1, 55.2, welches zum geringeren Teil im lose geschütteten Formstoff 08.1, 08.2, hauptsächlich aber an den Modellplattendüsen 07.1, 07.2 entsteht und welches in Abhängigkeit von seinem Druckverhältnis und unabhängig von den Vorrichtungsvarianten über- oder unterkritisch sein kann.

Bezugszeichenliste

Bezugszeichenindex 1 bezieht sich auf Vorrichtungsvariante 1

Bezugszeichenindex 2 bezieht sich auf Vorrichtungsvariante 2

[0044] 

01.1	01.2	OK-Modellplattenträger
02.1	02.2	OK-Modellplatte
01.1a	--	UK-Modellplattenträger
02.1a	--	UK-Modellplatte
03.1	03.2	Formkasten
04.1	04.2	Füllrahmen
05.1	05.2	Formeinheit
06.1	06.2	Unterseite Modellplatte
07.1	07.2	Modellplattendüsen
08.1	08.2	loser Formstoff
09.1	09.2	Freiraum über dem losen Formstoff
10.1	10.2	Formkammer
11.1	11.2	Dichtung im Rahmen 17.1 / 17.2
12.1	12.2	Dichtung im Füllrahmen
13.1	13.2	Dichtung in Modellplatte
14.1	14.2	Dichtung Modellplatte / Modellträger
15.1	15.2	Dichtung Modellplatte / Hubtisch
16.1	16.2	Impulseinheit
17.1	17.2	Rahmen an Bodenplatte 18.1 / 18.2
18.1	18.2	Bodenplatte Impulseinheit/Kopfplatte Formkammer
19.1	19.2	Druckluftkammer Impulseinheit
20.1	20.2	Druckluftkessel Impulseinheit
21.1	21.2	Drucksystem für die Impulseinheit
22.1	22.2	Kolbenraum über Kolben 23.1 / 23.2
23.1	23.2	Hubkolben für Impulssystem
24.1	24.2	Hubrahmen für Ventilstößel
25.1	--	Ventilstößel Vorrichtungsvariante 1
26.1	26.2	Impulsdüsen
27.1	27.2	Druckregelventil Impulssytem
28.1	28.2	Absperrventil
29.1	29.2	Schnellschaltventil
30.1	30.2	Zusatzventil Ventilstößel schließen
31.1	31.2	Hubtisch
32.1	32.2	Durchgangsbohrung Hubtisch/Modellplatte
33.1	--	Modellplattenrollenbahn
34.1	--	Verteilerrohre
35.1	--	horizontale Kanäle in Bodenplatte 18.1
36.1	--	vertikale Kanäle in Bodenplatte 18.1
37.1	--	Einblasdüsen
38.1	--	gelochtes Flacheisen
39.1	--	Dichtband zum Flacheisen 38.1
40.1	--	Bohrungen im Flacheisen 38.1
41.1	--	Speicherkessel für Luftstrom
42.1	--	Druckregelventil für Luftstrom
43.1	--	Regelkessel für Luftstrom
44.1	--	Drucksystem für Luftstrom
45.1	--	Schaltventil für Luftstrom
46.1	--	Rückschlagventil für Luftstrom
47.1	47.2	Schaltventil für Druckabbau
48.1	48.2	Drosselventil für Druckabbau
49.1	49.2	Drucksensor für Luftstrom
50.1	50.2	Schaltventil zum Einsaugen des Luftstromes
50.1a	50.2a	Außenatmosphäre am Ventil 50.1 / 50.2
51.1	51.2	Druckregelventil zum Lufteinblasen von unten
52.1	52.2	Schaltventil zum Lufteinblasen von unten
53.1	53.2	Schaltventil Unterdruckquelle / Atmosphäre
53.1a	53.2a	Außenatmosphäre am Ventil 53.1 / 53.2
54.1	54.2	Verbindungsleitungen zum Hubtisch 31.1 / 31.2
55.1	55.2	Unterdruckquelle
56.1	56.2	Drosselventil für Drucklufteinblasen von unten
57.1	57.2	Ventilsitz für Ventilstößel
--	58.2	kompletter Ventilstößel Vorrichtungsvariante 2
--	59.2	Pfeillinie für Ventilstößelumströmung
--	60.2	Pfeillinie für Ventilstößeldurchströmung
--	61.2	Ringspalt im Ventilstößel
--	62.2	Steuerkante am Ventilstößelgrundkörper
--	63.2	Ventilstößelgrundkörper
--	63.2a	Anschlagfläche im Ventilstößel
--	64.2	obere Ventilstößeldichtung
--	65.2	untere Ventilstößeldichtung
--	66.2	Ventilstößelbolzen
--	67.2	Bolzenbund
--	68.2	Gummi-Dämpfscheibe
--	69.2	Kunststoff-Prallscheibe
--	70.2	Ausfräsungen am Bolzen 66.2 als Luftstromkanäle
--	71.2	Stellweg für Querschnittserweiterung
--	72.2	Kurve für lineare Querschnittserweiterung
--	73.2	Durchgangsquerschnitt im Schnitt "U"
--	74.2	Durchgangsquerschnitt im Schnitt "V"
--	75.2	Durchgangsquerschnitt im Schnitt "W"
--	76.2	Darstellung eines Durchgangsquerscnittes
--	77.2	kleine Öffnungsstellung für Luftstrom
--	78.2	große Öffnungsstellung für Luftstrom
--	79.2	Prallscheibenhöhe
--	80.2	Beschleunigungsweg bei kleiner Ventilstößelöffnung
--	81.2	Beschleunigungsweg bei großer Ventilstößelöffnung
--	82.2	hydraulischer Stellzylinder
--	83.2	Vertiefung Kolbenraum 22.2
--	84.2	Boden der Kolbenraumvertiefung
--	85.2	Scheibe über der Kolbenraumvertiefung
--	86.2	Kolbenstange zum Stellzylinder 82.2
--	87.2	Mitnehmerscheibe
--	88.2	Abstand Scheibe 85.2 zu Scheibe 87.2
--	89.2	Kopfplatte zum Kolbenraum 22.2
--	90.2	elektronische Regeleinrichtung
--	91.2	Hydraulikventil für Stellzylinder 82.2
--	91.2a	Magnet A zum Hydraulikventil 91.2
--	91.2b	Magnet B zum Hydraulikventil 91.2
92.1	92.2	Däpfungsgummi für Kolben 23.1 / 23.2
93.1	93.2	Druckluftnetz
--	94.2	Freilaufweg am Ventilstößel 63.2
--	95.2	Metallhülse zum Ventilstößel
--	96.2	Gummimantel zum Ventilstößel

Ansprüche

1. Verfahren zum Verdichten von Gießereiformstoffen innerhalb einer geschlossenen Formkammer, die

- eine mit Modellplattendüsen (07.1, 07.2) versehene Modellplatte (02.1, 02.2),

- einen Formkasten (03.1, 03.2),

- einen Füllrahmen (04.1, 04.2) sowie

- eine mit Impulsdüsen (26.1, 26.2) versehenen Bodenplatte (18.1, 18.2) umfaßt, wobei

in einen laufenden Fluidisierungsvorgang hinein ein Druckluftstoß ausgelöst wird, der den Formstoff verdichtet,
   dadurch gekennzeichnet, daß

- in einer ersten Zeitspanne t₁ ein Druckgefälle B zwischen der Formkammer (10.1, 10.2) und einem Raum (06.1, 06.2) unterhalb der Modellplatte (02.1, 02.2) aufgebaut und hierdurch ein gleichmäßiger Luftstrom erzeugt wird,

- in einer zweiten Zeitspanne t₂ unmittelbar nach t₁ das aufgebaute Druckgefälle B und hierdurch der Luftstrom vor dem Druckluftstoß im wesentlichen aufrecht erhalten wird und

- anschließend der Druckluftstoß durch eine Druckerhöhung A erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet, daß
das Druckgefälle B mit einem Druckgradienten von maximal 5 bar/sek, insbesondere 1,5 bis 2,5 bar/sek, bis zu einem Wert von maximal 3 bar, insbesondere 0,5 bis 1,5 bar, aufgebaut wird und das Druckgefälle B über die zweite Zeitspanne t₂ mindestens 0,5 sek, insbesondere 1 bis 3 sek, wirksam bleibt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 2,
   dadurch gekennzeichnet, daß
zur Aufrechterhaltung des Druckgefälles B nur soviel Druckluft in die Formkammer (10.1, 10.2) eingeblasen wird, daß die Druckluft ohne weiteren Druckstau in der Formkammer (10.1, 10.2) über die Modellplattendüsen (07.1, 07.2) abfließt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2,
   dadurch gekennzeichnet, daß
das Druckgefälle B durch Unterdruck an der Modellplattenunterseite (06.1, 06.2) erzeugt wird und ein Freiraum (09.1, 09.2) im oberen Teil der Formkammer (10.1, 10.2) mit der freien Atmosphäre in Verbindung steht, so daß keine evakuierende Wirkung in der Formkammer (10.1, 10.2) entsteht.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4,
   dadurch gekennzeichnet, daß
sich das Druckgefälle B aus einem Überdruckanteil B1 und einem Unterdruckanteil B2 zusammensetzt.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3,
   dadurch gekennzeichnet, daß
das Druckgefälle B von der Modellplattenunterseite (06.1, 06.2) her aufgebaut wird, indem die Druckluft entgegen der Schwerkraft des Formstoffes über die Modellplattendüsen (07.1, 07.2) in die Formkammer (10.1, 10.2) eingeblasen wird, wodurch die Formkammer und die Luftporen im Formstoff in einen, dem Druckgefälle B entsprechenden Überdruck versetzt werden, und der Luftstrom danach durch Umschalten des Einblasventils (52.1, 52.2) und durch Zuschalten einer Druckluftquelle (44.1, 45.1/19.2, 60.2) von oben nach unten durch den Formstoff einsetzt.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6,
   dadurch gekennzeichnet, daß
die Druckluft über einzelne Einblasdüsen (37.1) mit unterschiedlichen Durchgangsquerschnitten in die Formkammer (10.1, 10.2) eintritt, um partiell eine unterschiedliche Intensität des Luftstromes zu bewirken.

8. Verfahren nach Anspruch 7,
   dadurch gekennzeichnet, daß
im Bereich der Formkastenwände durch Häufung der Modellplattendüsen (07.1, 07.2) der Luftstrom eine erhöhte Intensität aufweist.

9. Verfahren nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet, daß
der Druckluftstoß durch ein von außen nach innen verlaufendes zeitversetztes Öffnen der Impulsdüsen (26.1, 26.2) als glockenförmige Impulsdruckwelle auf den Formstoff einwirkt und dadurch eine Intensivierung des Druckstoßes im Bereich der Formkastenwände erzielt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet, daß
die beim Druckluftstoß aufgebaute Druckerhöhung A nach einer Haltezeit t₄ von maximal 0,5 sek zunächst über eine Ventilrampenzeit t₅ von maximal 1 sek, insbesondere 0,5 sek, und dann über eine Drossel (48.1, 48.2) innerhalb der Zeit t₆ von maximal 3 sek, insbesondere 1,5 sek, schockfrei und kontrolliert abgebaut wird.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 10, mit einer Formeinheit (05.1), einer Impulsverdichtungseinheit (16.1), einer Druckluftkammer (19.1), einer an der Unterseite der Druckluftkammer (19.1) befindlichen Bodenplatte (18.1), in der Impulsdüsen (26.1) für den Druckluftstoß feinrasterig und flächendeckend angeordnet sind, einer Hubvorrichtung mit daran befestigten Ventilstößeln (25.1), mit denen die Impulsdüsen (26.1) verschlossen bzw. geöffnet werden, einer von der Bodenplatte (18.1) nach oben und von der Modellplatte (02.1) nach unten begrenzten Formkammer (10.1), wobei die Modellplatte (02.1) mit den Modellplattendüsen (07.1) versehen ist, sowie einem Hubtisch (31.1), womit die Formeinheit (05.1) mit einer entsprechenden Schließkraft gegen einen Rahmen (17.1) der Bodenplatte (18.1) drückbar ist und die Formkammer (10.1) über Dichtungen (11.1, 12.1, 13.1) druckdicht verschließbar ist,
   dadurch gekennzeichnet, daß
die Bodenplatte (18.1) jeweils zwischen den Impulsdüsen (26.1) feinrasterig und flächendeckend angeordnete, mit einem eigenen, von der Druckluftkammer (19.1) unabhängigen Druckluftsystem (44.1) in Verbindung stehende Einblasdüsen (37.1) aufweist, womit ein gleichmäßig verteilter und senkrecht wirkender Luftstrom in die Formkammer (10.1) einblasbar ist und die Einblasdüsen (37.1) konstante Durchgangsquerschnitte aufweisen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
   dadurch gekennzeichnet, daß
ein Druckregelventil (42.1) vor den Einblasdüsen (37.1) angeordnet ist, womit der Massendurchsatz des Luftstromes einstellbar oder regelbar ist.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 und 12,
   dadurch gekennzeichnet, daß
zur Überwachung des Druckgefälles B in der Formkammer (10.1) oberhalb der Formstoffoberfläche ein Drucksensor (49.1) vorgesehen ist, mittels dem bei Abweichungen von einer Sollwerttoleranz am Druckregelventil (42.1) automatisch eine entsprechende Korrektur durchführbar ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12,
   dadurch gekennzeichnet, daß
Verteilerrohre (34.1) vorgesehen sind, die mit Ventilen (45.1, 46.1) in Verbindung stehen, die Bodenplatte (18.1) feinrasterig angeordnete Kanäle (35.1, 36.1) aufweist, worüber die von den Verteilerrohren (34.1) und den Ventilen (45.1, 46.1) kommende Druckluft den Einblasdüsen (37.1) zuführbar ist und die Summe der Querschnitte der Kanäle (35.1, 36.1), der Verteilerrohre (34.1) und der Ventile (45.1, 46.1) größer dimensioniert ist als die Summe der Querschnitte der Einblasdüsen (37.1), so daß die Druckluft ungedrosselt zu den Einblasdüsen (37.1) strömbar ist.

15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 14,
   dadurch gekennzeichnet, daß
die Einblasdüsen (37.1) als Vielfachschlitzdüsen mit maximal 0,6 mm, insbesondere 0,3 mm, Schlitzbreite ausgeführt sind; die wirksamen Durchgangsquerschnitte der einzelnen Einblasdüsen zur Gewährleistung einer partiell unterschiedlichen Luftstromintensität, insbesondere einer verstärkten Luftstromintensität im Bereich der Formkastenwände durch die Bohrungen (40.1-d₁, 40.1-d₂) in einem unter der Bodenplatte (18.1) befestigten Flacheisen (38.1) und in einem Dichtband (39.1) festgelegt sind, und das Flacheisen (38.1) die Einblasdüsen (37.1) in ihren Aufnahmebohrungen fixiert.

16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 10, mit einer Formeinheit (05.2), einer Impulsverdichtungseinheit (16.2), einer Bodenplatte (18.2), in der Impulsdüsen (26.2) fiir den Druckluftstoß feinrasterig und flächendeckend angeordnet sind, einer Hubvorrichtung mit daran befestigten Ventilstößeln (58.2), mit denen die Impulsdüsen (26.2) verschlossen bzw. geöffnet werden, einer von der Bodenplatte (18.2) nach oben und von der Modellplatte (02.2) nach unten begrenzten Formkammer (10.2), wobei die Modellplatte (02.2) mit den Modellplattendüsen (07.2) versehen ist, sowie einem Hubtisch (31.2), womit die Formeinheit (05.2) mit einer entsprechenden Schließkraft gegen einen Rahmen (17.2) der Bodenplatte (18.2) drückbar ist und die Formkammer (10.2) über Dichtungen (11.2, 12.2, 13.2) druckdicht verschließbar ist,
   dadurch gekennzeichnet, daß
im Inneren der Ventilstößel (58.2) Einblasdüsen mit verstellbaren Durchgangsquerschnitten integriert sind, womit der Massendurchsatz des Luftstromes einstellbar oder regelbar ist, mittels der Einblasdüsen ein gleichmäßig verteilter und senkrecht wirkender Luftstrom in die Formkammer (10.2) einblasbar ist und zur Verstellung der Durchgangsquerschnitte ein Ventilstößelbolzen (66.2) innerhalb einer Ventilstößelbohrung im Ventilstößel (58.2) axial verschiebbar ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16,
   dadurch gekennzeichnet, daß
der Ventilstößel (58.2) aus einem Grundkörper (63.2) besteht, der im oberen Teil eine erste Dichtung (64.2) zum Sperren des Luftstromes und im unteren Teil eine zweite Dichtung (65.2) zum Sperren des Druckluftstoßes aufweist, der Grundkörper (63.2) auf einem am Hubrahmen (24.2) befestigten Ventilstößelbolzen (66.2) geführt ist, der Ausfräsungen (70.2) mit den Auslaufkurven (72.2) aufweist, wodurch an einer Steuerkante (62.2) über den Stellweg (71.2) der Durchgangsquerschnitt (76.2) für den Luftstrom (60.2) linear von Null bis maximal verstellbar ist, ein Ringspaltquerschnitt (61.2) im Ventilstößel (58.2) vorgesehen ist, der größer ist als der maximale Durchgangsquerschnitt an der Steuerkante (62.2) und der Ventilstößelbolzen (66.2) eine auf dem Bolzenbund (67.2) aufliegende Dämpfscheibe (68.2) und eine Prallscheibe (69.2) aufweist, wobei die Dämpfscheibe aus Gummi und die Prallscheibe aus schlagfestem Kunststoff besteht.

18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 und 17,
   dadurch gekennzeichnet, daß
die im Bereich der Formkastenwände angeordnete und in den Ventilstößeln 58.2 integrierte Einblasdüsen (61.2 ) einen vergrößeten Durchgangsquerschnitt aufweisen, um eine intensivere Luftstromwirkung im Bereich der Formkastenwände zu erzielen.

19. Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 bis 18,
   dadurch gekennzeichnet, daß
der Luftstrom aus der Druckluftkammer (19.2) speisbar ist und die Druckluftkammer während des Luftstromes über das geöffnete Ventil (28.2) vom Druckluftnetz (93.2) nachspeisbar ist, um den Ausgangsdruck für den nachfolgenden Druckluftstoß aufrecht zu erhalten.

20. Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 bis 19,
   dadurch gekennzeichnet, daß
der Ventilstößel (58.2) ohne Krafteinwirkung durch den Hubrahmen (24.2) vom Systemdruck (21.2) der Druckluftkammer (19.2) über die Fläche D ²₂ x 3,14/4 auf den Ventilsitz (57.2) drückbar ist und daß beim Hubbeginn des Hubrahmens (24.2) der Ventilstößel vom Systemdruck (21.2) der Druckluftkammer (19.2) über die Ringfläche (D²₂-D ²₁) x 3,14/4 auf dem Ventilsitz (57.2) fixiert ist und nach dem Anheben des Hubrahmens (24.2) von der ersten Dichtung (64.2) und während des Luftstromes der Ventilstößel weiter vom Systemdruck (21.2) der Druckluftkammer (19.2) über die Fläche D²₂ x 3,14/4 auf dem Ventilsitz (57.2) fixiert ist.

21. Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 bis 20,
   dadurch gekennzeichnet, daß
zur Einstellung eines bestimmten Durchgangsquerschnittes (76.2) der Hubrahmen (24.2) mit dem Ventilstößelbolzen (66.2) um eine Strecke (77.2) anhebbar ist und in dieser Stellung bis zur Einleitung des Druckluftstoßes verbleibt und zur Einleitung des Druckluftstoßes der Hubrahmen (24.2) mit dem Ventilstößelbolzen (66.2) weiter anhebbar und über den Weg (80.2) auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigbar ist, mit welcher dann die Prallscheibe (69.2) gegen die Ventilstößelfläche (63.2a) schlägt und den Ventilstößel (63.2) mit der zweiten Dichtung (65.2) schlagartig vom Ventilsitz (57.2) um das Maß h=D₃/4 abhebt, wobei die aus Gummi bestehende Dämpfscheibe (68.2) den Anschlag dämpft und die aus schlagfestem Kunststoff bestehende Prallscheibe (69.2) ein metallisches Anschlagen verhindert.

22. Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 bis 21,
   dadurch gekennzeichnet, daß
die Prallscheibenhöhe (79.2) und damit das Distanzmaß (94.2) für die einzelnen Ventilstößel unterschiedlich ist und dadurch die Öffnungsfolge der Ventilstößel (58.2) bestimmbar ist und die Hubkraft zum Anheben des Hubrahmens (24.2) reduzierbar ist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22,
   dadurch gekennzeichnet, daß
zur Erzeugung einer glockenförmige Druckimpulswelle mit einer intensiveren Wirkung im Bereich der Formkastenwände die Öffnungsfolge der Ventilstößel von außen nach innen verläuft.

24. Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 bis 23,
   dadurch gekennzeichnet, daß
der Ventistößelgrundkörper aus einer metallischen Hülse (95.2) und einer darauf aufvulkanisierten Gummiummantelung (96.2) besteht und die Gummiummantelung die Funktion der oberen und unteren Ventilstößeldichtung (64.2, 65.2) hat.

25. Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 bis 24,
   dadurch gekennzeichnet, daß
zur Einstellung eines Durchgangsquerschnittes für den Luftstrom ein Stellzylinder (82.2) mit einem integrierten Wegmeßsystem in der Kopfplatte (89.2) eingebaut ist, dessen Kolbenstange (86.2) mit der Mitnehmerscheibe (87.2) berührungslos durch die Scheibe (85.2) in den Kolbenraum (83.2) eingeführt ist, durch Anheben der Kolbenstange (86.2) sowie nach Durchfahren der Distanz (88.2) der Hubkolben (23.2) mit dem Hubrahmen (24.2) von der Mitnehmerscheibe (87.2) soweit anhebbar ist, bis der vorgegebene Durchgangsquerschnitt an der Steuerkante (62.2) und somit der erforderliche Massendurchsatz des Luftstromes erreicht ist, und das genaue Positionieren des Hubrahmens (24.2) von der Regeleinrichtung (90.2) in Verbindung mit einem Proportional- oder Servoventil (91.2) und dem Wegmeßsystem durchführbar ist.

26. Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 bis 25,
   dadurch gekennzeichnet, daß
der Hubkolben (23.2) mit der Scheibe (85.2) beim Druckluftstoß, der durch eine schlagartige Entlastung des Kolbenraumes (22.2) über das großflächige Schnellschaltventil (29.2) auslösbar ist, von der Mitnehmerscheibe (87.2) lösbar ist und dabei frei und ohne Berührung zur Kolbenstange (86.2) mit hoher Geschwindigkeit bis gegen das Dämpfungsgummi (92.2) verfahrbar ist.

27. Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 bis 25,
   dadurch gekennzeichnet, daß
das Druckgefälle B in der Formkammer (10,2) oberhalb der Formstoffoberfläche von einem Drucksensor (49.2) überwachbar ist und bei Abweichungen von der Sollwerttoleranz automatisch eine entsprechende Korrektur der Kolbenstellung des Stellzylinders (82.2) über die Regeleinrichtung (90.2) durchführbar ist.

28. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 6 und nach den Ansprüchen 11 und 16,
   dadurch gekennzeichnet, daß
zum Einblasen der Druckluft von der Modellplattenunterseite (06.1, 06.2) ein separates Druckluftsystem vorgesehen ist, welches ein Druckregelventil (51.1, 51.2), ein Schaltventil (52.1, 52.2), ein Drosselventil (56.1, 56.2) und das Leitungssystem (54.1, 54.2) aufweist, wobei am Druckregelventil (51.1, 51.2) der in der Formkammer (10.1, 10.2) und in den Luftporen des Formstoffes aufzubauende Überdruck einstellbar ist, am regelbaren Drosselventil (56.1, 56.2) die Einblasintensität und die Zunahme der Einblasintensität einstellbar ist und das Einblasen durch das Schaltventil (52.1, 52.2) aktivierbar ist.

29. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 28,
   dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuerorgane und Leitungen zwischen der Modellplattenunterseite (06.1, 06.2) und der freien Atmosphäre (53.1a, 53.2a) oder der Unterdruckquelle (55.1, 55.2) so dimensioniert sind, daß die aus den Modellplattendüsen (07.1, 07.2) in den Raum (06.1, 06.2) austretende Abluft ohne nennenswerten Druckstau abfließbar ist.

30. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 und 16,
   dadurch gekennzeichnet, daß
die Höhe des Freiraums (09.1, 09.2) aufgrund der feinrasterigen und flächendeckenden Anordnung der Düsen (26.1, 26.2 und 37.1, 61.2, 60.2) maximal 50%, insbesondere bis 25% der Formkastenhöhe beträgt.

31. Verwendung einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 28,
   dadurch gekennzeichnet, daß
die modellbezogenen Betriebswerte für die Druckregelventile (27.1, 27.2, 42.1, 51.1 und 51.2), für den Hubwert des Stellzylinders (82.2), fiir das Drosselventil (56.1, 56.2), für die Unterdruckquelle (55.1, 55.2) und für die Zeiten t₁ und t₂ sowie für den Korrespondenzwert des Drucksensors (49.1, 49.2) fiir jedes einzelne Modellplattenpaar in einem Datensatz ablegbar sind, der der Modellnummer fest zugeordnet ist und daß die Modellnummer beim Modellwechsel über eine an der Modellplatte (02.1, 02.2) angebrachte Kodierleiste automatisch auslesbar oder über eine Tastatur bzw. über einen Kodierschalter manuell eingebbar ist, wodurch die Betriebs- und Korrespondenzwerte aus dem Datensatz automatisch an die Steuereinrichtung und an die Stellgeräte editierbar sind.

Claims

1. Method for the compaction of foundry moulding materials within a closed moulding chamber which comprises:-

- a model plate (02.1, 02.2) provided with model-plate nozzles (07.1, 07.2),

- a moulding box (03.1, 03.2),

- a filling frame (04.1, 04.2) and

- a bottom plate (18.1, 18.2) provided with pulse-type nozzles (26.1, 26.2),

a compressed-air blast which compacts the moulding material being released into a continuous fluidizing operation,
characterized in that,

- in a first time span t₁, a pressure drop B is built up between the moulding chamber (10.1, 10.2) and a space (06.1, 06.2) below the model plate (02.1, 02.2) and a uniform air-stream is thereby generated,

- in a second time span t₂ immediately after t₁, the built-up pressure drop B, and thereby the air-stream, is essentially maintained prior to the compressed-air blast, and,

- subsequently, the compressed-air blast takes place by means of a pressure rise A.

2. Method according to Claim 1,
characterized in that
the pressure drop B is built up with a pressure gradient of a maximum of 5 bar/sec, in particular 1.5 to 2.5 bar/sec, to a value of a maximum of 3 bar, in particular 0.5 to 1.5 bar, and the pressure drop B remains effective over the second time span t₂ for at least 0.5 sec, in particular 1 to 3 sec.

3. Method according to Claims 1 and 2,
characterized in that,
to maintain the pressure drop B, only so much compressed air is injected into the moulding chamber (10.1, 10.2) that the compressed air flows out via the model-plate nozzles (07.1, 07.2) without a further pressure build-up in the moulding chamber (10.1, 10.2).

4. Method according to Claims 1 or 2,
characterized in that
the pressure drop B is generated by means of a vacuum on the model-plate underside (06.1, 06.2), and a free space (09.1, 09.2) in the upper part of the moulding chamber (10.2, 10.2) is connected to the free atmosphere, so that no evacuating action occurs in the moulding chamber (10.1, 10.2).

5. Method according to Claims 1 to 4,
characterized in that
the pressure drop B is composed of an overpressure component B1 and of an underpressure component B2.

6. Method according to Claims 1 to 3,
characterized in that
the pressure drop B is built up from the model-plate underside (06.1, 06.2), in that the compressed air is injected into the moulding chamber (10.1, 10.2) via the model-plate nozzles (07.1, 07.2) counter to the gravitational force of the moulding material, with the result that the moulding chamber and the air voids in the moulding material are put into an overpressure corresponding to the pressure drop B, and the air-stream is thereafter initiated from above downwards through the moulding material as a result of the changeover of the injection valve (52.1, 52.2) and of the connection of a compressed-air source (44.1, 45.1/19.2, 60.2).

7. Method according to Claims 1 to 6,
characterized in that
in that the compressed air enters the moulding chamber (10.1, 10.2) via individual injection nozzles (37.1) having different passage cross sections, in order partially to bring about a different intensity of the air-stream.

8. Method according to Claim 7,
characterized in that
the air-stream has increased intensity in the region of the moulding-box walls due to the accumulation of model-plate nozzles (07.1, 07.2).

9. Method according to Claim 1,
characterized in that
the compressed-air blast acts as a bell-shaped pulsed pressure wave on the moulding material as a result of an opening of the pulse-type nozzles (26.1, 26.2) which takes place from the outside inwards and is staggered in time, and an intensification of the pressure blast in the region of the moulding-box walls is thereby achieved.

10. Method according to Claim 1,
characterized in that,
after a holding time t₄ of a maximum of 0.5 sec, the pressure rise A built up during the compressed-air blast is reduced in a shock-free and controlled manner first over a valve ramp time t₅ of a maximum of 1 sec, in particular 0.5 sec, and then via a throttle (48.1, 48.2) within the time t₆ of a maximum of 3 sec, in particular 1.5 sec.

11. Device for carrying out the method according to Claims 1 to 10, with a moulding unit (05.1), a pulse-type compaction unit (16.1), a compressed-air chamber (19.1), a bottom plate (18.1) which is located on the underside of the compressed-air chamber (19.1) and in which pulse-type nozzles (26.1) for the compressed-air blast are arranged in the form of a fine grid and in a surface-covering manner, a lifting device with valve tappets (25.1) which are fastened to it and by means of which the pulse-type nozzles (26.1) are closed and opened, a moulding chamber (10.1) delimited upwards by the bottom plate (18.1) and downwards by the model plate (02.1), the model plate (02.1) being provided with the model-plate nozzles (07.1), and a lifting table (31.1), by means of which the moulding unit (05.1) can be pressed with an appropriate closing force against a frame (17.1) of the bottom plate (18.1) and the moulding chamber (10.1) can be closed, pressure-tight, via seals (11.1, 12.1, 13.1),
characterized in that
the bottom plate (18.1) has injection nozzles (37.1) which are in each case arranged between the pulse-type nozzles (26.1) in the form of a fine grid and in a surface-covering manner and are connected to a specific compressed-air system (44.1) independent of the compressed-air chamber (19.1), by virtue of which a uniformly distributed and perpendicularly acting air-stream can be injected into the moulding chamber (10.1), and the injection nozzles (37.1) have constant passage cross sections.

12. Device according to Claim 11,
characterized in that
a pressure-regulating valve (42.1) is arranged upstream of the injection nozzles (37.1), with the result that the mass throughput of the air-stream can be set or regulated.

13. Device according to Claims 11 and 12,
characterized in that,
to monitor the pressure drop B in the moulding chamber (10.1), the moulding-material surface has provided above it a pressure sensor (49.1), by means of which an appropriate correction can be carried out automatically at the pressure-regulating valve (42.1) in the event of deviations from a desired-value tolerance.

14. Device according to Claim 11 or 12,
characterized in that
distributor tubes (34.1) are provided, which are connected to valves (45.1, 46.1), the bottom plate (18.1) has ducts (35.1, 36.1) which are arranged in the form of a fine grid and via which the compressed air coming from the distributor tubes (34.1) and the valves (45.1, 46.1) can be supplied to the injection nozzles (37.1), and the sum of the cross sections of the ducts (35.1, 36.1), of the distributor tubes (34.1) and of the valves (45.1, 46.1) is dimensioned to be larger than the sum of the cross sections of the injection nozzles (37.1), so that the compressed air can flow, unthrottled, to the injection nozzles (37.1).

15. Device according to Claims 11 to 14,
characterized in that
the injection nozzles (37.1) are designed as multiple-slit nozzles with a slit width of a maximum of 0.6 mm, in particular 0.3 mm, the effective passage cross sections of the individual injection nozzles are secured in a flat iron bar (38.1) fastened under the bottom plate (18.1) and in a sealing strip (39.1) in order to ensure a partially different air-stream intensity, in particular a reinforced air-stream intensity in the region of the moulding-box walls through the bores (40.1-d₁, 40.1-d₂), and the flat iron bar (38.1) fixes the injection nozzles (37.1) in their receiving bores.

16. Device for carrying out the method according to Claims 1 to 10, with a moulding unit (05.2), a pulse-type compaction unit (16.2), a bottom plate (18.2) in which pulse-type nozzles (26.2) for the compressed-air blast are arranged in the form of a fine grid and in a surface-covering manner, a lifting device with valve tappets (58.2) which are fastened to it and by means of which the pulse-type nozzles (26.2) are closed and opened, a moulding chamber (10.2) delimited upwards by the bottom plate (18.2) and downwards by the model plate (02.2), the model plate (02.2) being provided with the model plate nozzles (07.2), and a lifting table (31.2), by means of which the moulding unit (05.2) can be pressed with an appropriate closing force against a frame (17.2) of the bottom plate (18.2) and the moulding chamber (10.2) can be closed, pressure-tight, via seals (11.2, 12.2, 13.2),
characterized in that
injection nozzles with adjustable passage cross sections are integrated inside the valve tappets (58.2), with the result that the mass throughput of the air-stream can be set or regulated, a uniformly distributed and perpendicularly acting air-stream can be injected into the moulding chamber (10.2) by means of the injection nozzles, and, for the adjustment of the passage cross sections, a valve-tappet bolt (66.2) can be displaced axially within a valve-tappet bore in the valve tappet (58.2).

17. Device according to Claim 16,
characterized in that
the valve tappet (58.2) consists of a basic body (63.2) which has in the upper part a first seal (64.2) for blocking the air-stream and in the lower part a second seal (65.2) for blocking the compressed-air blast, the basic body (63.2) is guided on a valve-tappet bolt (66.2) which is fastened to the lifting frame (24.2) and which has milled-out portions (70.2) with the run-out curves (72.2), as a result of which the passage cross section (76.2) for the air-stream (60.2) can be adjusted linearly from zero to a maximum at a control edge (62.2) over the adjusting travel (71.2), an annular-gap cross section (61.2) in the valve tappet (58.2) is provided, which is larger than the maximum passage cross section at the control edge (62.2), and the valve-tappet bolt (66.2) has a damping disc (68.2), resting on the bolt collar (67.2), and a baffle disc (69.2), the damping disc consisting of rubber and the baffle disc consisting of impact-resistant plastic.

18. Device according to Claims 16 and 17,
characterized in that
the injection nozzles (61.2) arranged in the region of the moulding-box walls and integrated in the valve tappets (58.2) have an enlarged passage cross section, in order to achieve a more intensive air-stream action in the region of the moulding-box walls.

19. Device according to Claims 16 to 18,
characterized in that
the air-stream can be fed from the compressed-air chamber (19.2), and the compressed-air chamber can be backfed from the compressed-air network (93.2) during the air-stream via the opened valve (28.2), in order to maintain the initial pressure for the subsequent compressed-air blast.

20. Device according to Claims 16 to 19,
characterized in that
the valve tappet (58.2) can be pressed, without the action of force, onto the valve seat (57.2) by the lifting frame (24.2) from the system pressure (21.2) of the compressed-air chamber (19.2) over the area D²₂ x 3.14/4, and in that, at the start of the stroke of the lifting frame (24.2), the valve tappet is fixed on the valve seat (57.2) by the system pressure (21.2) of the compressed-air chamber (19.2) over the annular area (D²₂-D²₁)x 3.14/4, and, after the lifting frame (24.2) is raised from the first seal (64.2) and during the air-stream, the valve tappet is further fixed on the valve seat (57.2) by the system pressure (21.2) of the compressed-air chamber (19.2) over the area D²₂ x 3.14/4.

21. Device according to Claims 16 to 20,
characterized in that,
to set a defined passage cross section (76.2), the lifting frame (24.2) can be raised, together with the valve-tappet bolt (66.2), by the amount of an extent (77.2) and remains in this position until the compressed-air blast is initiated, and, to initiate the compressed-air blast, the lifting frame (24.2), together with the valve-tappet bolt (66.2), can be raised further and can be accelerated over the travel (80.2) to a high speed at which the baffle disc (69.2) then knocks against the valve-tappet face (63.2a) and abruptly lifts off the valve tappet (63.2), together with the second seal (65.2), from the valve seat (57.2) by the amount h=D₃/4, the damping disc (68.2) which consists of rubber damping the impact, and the baffle disc (69.2) which consists of impact-resistant plastic preventing a metallic impact.

22. Device according to Claims 16 to 21,
characterized in that
the baffle-disc height (79.2), and consequently the distance dimension (94.2) for the individual valve tappets, is different, and, as a result, the opening sequence of the valve tappets (58.2) can be determined and the lifting force for raising the lifting frame (24.2) can be reduced.

23. Device according to Claim 22,
characterized in that,
to generate a bell-shaped pulsed pressure wave with a more intensive action in the region of the moulding-box walls, the opening sequence of the valve tappets runs from the outside inwards.

24. Device according to Claims 16 to 23,
characterized in that
the valve-tappet basic body consists of a metallic sleeve .(95.2) and of a rubber casing (96.2) vulcanized on the latter, and the rubber casing has the function of the upper and lower valve-tappet seals (64.2, 65.2).

25. Device according to Claims 16 to 24,
characterized in that,
to set a passage cross section for the air-stream, an adjusting cylinder (82.2) with an integrated travel measurement system is installed in the head plate (89.2), the piston rod (86.2) of the said adjusting cylinder being introduced with the driving disc (87.2) contactlessly through the disc (85.2) into the piston space (83.2), the lifting piston (23.2) together with the lifting frame (24.2) can be raised from the driving disc (87.2) by the raising of the piston (86.2) and after the covering of the distance (88.2), until the predetermined passage cross section at the control edge (62.2), and therefore the necessary mass throughput of the air-stream, is reached, and the exact positioning of the lifting frame (24.2) can be carried out by the regulating means (90.2) in conjunction with a proportional or servo valve (91.2) and with the travel measurement system.

26. Device according to Claims 16 to 25,
characterized in that
the lifting piston (23.2) together with the disc (85.2) can be released from the driving disc (87.2) during the compressed-air blast, which can be triggered by means of an abrupt relief of the piston space (22.2) via the large-area quick-action switching valve (29.2), and at the same time can be moved freely and without contact with the piston rod (86.2), at high speed, up against the damping rubber (92.2).

27. Device according to Claims 16 to 25,
characterized in that
the pressure drop B in the moulding chamber (10.2) above the moulding-material surface can be monitored by a pressure sensor (49.2) and an appropriate correction of the piston position of the adjusting cylinder (82.2) can be carried out automatically via the regulating means (90.2) in the event of deviations from the desired-value tolerance.

28. Device for carrying out the method according to Claim 6 and according to Claims 11 and 16,
characterized in that,
to inject the compressed air from the model-plate underside (06.1, 06.2), a separate compressed-air system is provided, which has a pressure-regulating valve (51.1, 51.2), a switching valve (52.1, 52.2), a throttle valve (56.1, 56.2) and the line system (54.1, 54.2), the overpressure to be built up in the moulding chamber (10.1, 10.2) and in the air voids of the moulding material being capable of being set at the pressure-regulating valve (51.1, 51.2), the injection intensity and the increase in injection intensity being capable of being set at the regulatable throttle valve (56.1, 56.2), and injection being capable of being activated by means of the switching valve (52.1, 52.2).

29. Device according to Claims 11 to 28,
characterized in that
the control members and lines between the model-plate underside (06.1, 06.2) and the free atmosphere (53.1a, 53.2a) or the vacuum source (55.1, 55.2) are dimensioned such that the spent air emerging from the model-plate nozzles (07.1, 07.2) into the space (06.1, 06.2) can flow out without any appreciable pressure build-up.

30. Device according to Claims 11 and 16,
characterized in that
the height of the free space (09.1, 09.2) by virtue of the nozzles (26.1, 26.2 and 37.1, 61.2, 60.2) being arranged in the form of a fine grid and in a surface-covering manner amounts to a maximum of 50%, in particular up to 25%, of the moulding-box height.

31. Use of the device according to Claims 1 to 28,
characterized in that
the model-related operating values for the pressure-regulating valves (27.1, 27.2, 42.1, 51.1 and 51.2), for the stroke value of the adjusting cylinder (82.2), for the throttle valve (56.1, 56.2), for the vacuum source (55.1, 55.2) and for the times t₁ and t₂ and also for the correspondence value of the pressure sensor (49.1, 49.2) for each individual pair of model plates can be filed in a data record which is permanently assigned to the model number, and in that, during the model change, the model number can be read out automatically via a coding strip attached to the model plate (02.1, 02.2) or can be 'entered manually via a keypad or via a coding switch, with the result that the operating and correspondence values from the data record can be edited automatically to the control means and to the actuating instruments.

Revendications

1. Procédé pour comprimer des matières moulables de fonderie à l'intérieur d'une chambre de moulage fermée comprenant une plaque-modèle (02.1, 02.2) équipée de buses de plaque-modèle (07.1, 07.2), un châssis de moule (03.1, 03.2), une rehausse (04.1, 04.2) et une plaque de fond (18.1, 18.2) équipée de buses à impulsions (26.1, 26.2), un jet d'air comprimé étant envoyé au cours d'un processus continu de fluidisation pour comprimer la matière moulable, caractérisé en ce qu'une chute de pression B est réalisée, dans un premier laps de temps t₁, entre la chambre de moulage (10.1, 10.2) et un espace (06.1, 06.2) situé au-dessous de la plaque-modèle (02.1, 02.2) pour produire un flux d'air régulier, la chute de pression B réalisée et par là même le flux d'air sont essentiellement conservés dans un deuxième laps de temps t₂, immédiatement après t₁, avant que le jet d'air comprimé ne soit envoyé, et le jet d'air comprimé est ensuite libéré par élévation de la pression A.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chute de pression B est réalisée avec un gradient de pression de 5 bars/s maximum, notamment entre 1,5 et 2,5 bars/s, et une valeur de 3 bars maximum, notamment de 0,5 à 1,5 bar et en ce que la chute de pression B reste effective dans le deuxième laps de temps t₂ pendant au moins 0,5 seconde, notamment durant 1 à 3 secondes.

3. Procédé selon les revendications 1 à 2, caractérisé en ce que, pour maintenir la chute de pression B, l'air comprimé est soufflé dans la chambre de moulage (10.1, 10.2) en quantité suffisante pour que l'air comprimé s'écoule, sans accumulation de pression supplémentaire dans la chambre de moulage (10.1, 10.2), par les buses de la plaque-modèle (07.1, 07.2).

4. Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la chute de pression B est produite par réalisation d'une dépression sur la face inférieure de la plaque-modèle (06.1, 06.2) et en ce qu'un espace libre (09.1, 09.2) situé dans la partie supérieure de la chambre de moulage (10.1, 10.2) est en liaison avec l'atmosphère libre de sorte qu'il n'y a pas d'effet d'évacuation dans la chambre de moulage (10.1, 10.2).

5. Procédé selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la chute de pression B se compose d'une partie surpression B1 et d'une partie dépression B2.

6. Procédé selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la chute de pression B est réalisée à partir de la face inférieure de la plaque-modèle (06.1, 06.2) en soufflant l'air comprimé en s'opposant à la force de gravité de la matière moulable par les buses de la plaque-modèle (07.1, 07.2) dans la chambre de moulage (10.1, 10.2), la chambre de moulage et les cavités de la matière moulable aérée étant mises dans un état de surpression correspondant à la chute de pression B et le flux d'air traversant ensuite la matière moulable de haut en bas en renversant la soupape de soufflage (52.1, 52.2) et en activant une source d'air comprimé (44.1, 45.1/19.2, 60.2).

7. Procédé selon les revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'air comprimé pénètre par les différentes buses de soufflage (37.1) présentant des sections de passage variables dans la chambre de moulage (10.1, 10.2) pour induire partiellement une intensité différente du flux d'air.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le flux d'air présente, au voisinage des parois du châssis du moule, une intensité supérieure par suite de l'accumulation des buses de plaque-modèle (07.1, 07.2).

9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le jet d'air comprimé agit comme une onde de pression d'impulsion en forme de cloche sur la matière moulable par suite de l'ouverture décalée dans le temps de l'extérieur vers l'intérieur des buses à impulsions (26.1, 26.2), ce qui provoque une intensification du jet d'air comprimé au voisinage des parois du châssis du moule.

10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'augmentation de pression A provoquée par le jet d'air comprimé est réduite en douceur et de manière contrôlée après un temps de maintien t₄ de 0,5 seconde maximum, tout d'abord pendant un temps de rampe de soupape t₅ de 1 seconde maximum, en particulier de 0,5 seconde, puis au moyen d'une vanne papillon (48.1, 48.2) pendant un temps t₆ de 3 secondes maximum, en particulier de 1,5 seconde.

11. Dispositif pour réaliser le procédé selon les revendications 1 à 10, comprenant une unité de moulage (05.1), une unité de compression par impulsions (16.1), une chambre à air comprimé (19.1), une plaque de fond (18.1) située sur la face inférieure de la chambre à air comprimé (19.1) sur laquelle sont disposées en formant un fin quadrillage couvrant toute la surface des buses à impulsions (26.1) qui envoient le jet d'air comprimé, un dispositif de levage avec des poussoirs de soupape (25.1) fixés dessus qui permettent de fermer ou d'ouvrir les buses à impulsions (26.1), une chambre de moulage (10.1) limitée vers le haut par la plaque de fond (18.1) et vers le bas par la plaque-modèle (02.1), la plaque-modèle (02.1) portant les buses de plaque-modèle (07.1), et une table de levage (31.1) qui permet de presser l'unité de moulage (05.1) avec une force de serrage correspondante contre un cadre (17.1) de la plaque de fond (18.1) et de fermer de manière étanche la chambre de moulage (10.1) au moyen de joints (11.1, 12.1, 13.1), caractérisé en ce que la plaque de fond (18.1) comprend des buses de soufflage (37.1) disposées respectivement entre les buses à impulsions (26.1) en formant un fin quadrillage couvrant toute la surface qui sont en liaison avec leur propre système de production d'air comprimé (44.1) indépendant de la chambre à air comprimé (19.1), qui permettent de souffler un flux d'air uniformément réparti et agissant dans le sens vertical dans la chambre de moulage (10.1) et les buses de soufflage présentent des sections de passage constantes.

12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'une soupape de réglage de pression (42.1) est disposée en amont des buses de soufflage (37.1) pour réguler ou régler le débit-masse du flux d'air.

13. Dispositif selon les revendications 11 et 12, caractérisé en ce qu'il est prévu, pour surveiller la chute de pression B, dans la chambre de moulage (10.1) au-dessus de la surface de la matière moulable un capteur de pression (49.1) qui permet, en cas de déviations d'une tolérance représentant une valeur de consigne d'effectuer automatiquement une correction correspondante sur la soupape de réglage de pression (42.1).

14. Dispositif selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce qu'il est prévu des tubes distributeurs (34.1) qui sont en liaison avec des soupapes (45.1, 46.1), en ce que la plaque de fond (18.1) comprend des canaux (35.1, 36.1) disposés de manière à former un fin quadrillage par l'intermédiaire desquels l'air comprimé venant des tubes distributeurs (34.1) et des soupapes (45.1, 46.1) peut être amené aux buses de soufflage (37.1) et en ce que la somme des sections transversales des canaux (35.1, 36.1), des tubes distributeurs (34.1) et des soupapes (45.1, 46.1) est supérieure à la somme des sections transversales des buses de soufflage (37.1) de sorte que l'air comprimé peut être acheminé librement aux buses de soufflage (37.1).

15. Dispositif selon les revendications 11 à 14, caractérisé en ce que les buses de soufflage (37.1) sont réalisées en tant que buses à fentes multiples d'une largeur maximale de 0,6 mm, en particulier de 0,3 mm, en ce que les sections de passage effectives des différentes buses de soufflage visant à garantir une intensité en partie différente du flux d'air, notamment une intensité du flux d'air plus importante au voisinage des parois du châssis du moule, sont déterminées par les trous (40.1-d₁, 40.1-d₂) effectués dans un acier plat (38.1) fixé sous la plaque de fond (18.1) et dans une bande d'étanchéité (39.1) et en ce que l'acier plat (38.1) fixe les buses de soufflage (37.1) dans les trous qui les reçoivent.

16. Dispositif pour réaliser le procédé selon les revendications 1 à 10, comprenant une unité de moulage (05.2), une unité de compression par impulsions (16.2), une plaque de fond (18.2) dans laquelle sont disposées en formant un fin quadrillage couvrant toute la surface des buses à impulsions (26.2) qui envoient le jet d'air comprimé, un dispositif de levage avec des poussoirs de soupape (58.2) fixés dessus qui permettent de fermer ou d'ouvrir les buses à impulsions (26.2), une chambre de moulage (10.2) limitée vers le haut par la plaque de fond (18.2) et vers le bas par la plaque-modèle (02.2), la plaque-modèle (02.2) portant les buses de plaque-modèle (07.2), et une table de levage (31.2) qui permet de presser l'unité de moulage (05.2) avec une force de serrage correspondante contre un cadre (17.2) de la plaque de fond (18.2) et de fermer de manière étanche la chambre de moulage (10.2) au moyen de joints (11.2, 12.2, 13.2), caractérisé en ce que des buses de soufflage à sections de passage variables sont intégrées dans les poussoirs de soupape (58.2) pour réguler ou régler le débit-masse du flux d'air, en ce que les buses de soufflage permettent de souffler un flux d'air uniformément réparti et agissant dans le sens vertical dans la chambre de moulage (10.2) et en ce que, pour varier les sections de passage, un goujon de poussoir de soupape (66.2) peut être déplacé dans le sens axial à l'intérieur d'un trou du poussoir de soupape (58.2).

17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que le poussoir de soupape (58.2) se compose d'un corps de base (63.2) comprenant dans sa partie supérieure un premier joint (64.2) pour stopper le flux d'air et, dans sa partie inférieure, un deuxième joint (65.2) pour stopper le jet d'air comprimé, en ce que le corps de base (63.2) est guidé par un goujon de poussoir de soupape (66.2) fixé au cadre de levage (24.2) qui présente des fraisures (70.2) avec des courbes de sortie (72.2) et qui permet de varier sur une arête de commande (62.2) et sur la trajectoire de réglage (71.2) la section de passage (76.2) du flux d'air (60.2) de manière linéaire, de zéro à la valeur maximale, une section de fente annulaire (61.2) étant prévue dans le poussoir de soupape (58.2), qui est supérieure à la section de passage maximale sur l'arête pilotante (62.2) et en ce que le goujon de poussoir de soupape (66.2) comprend une rondelle d'amortissement (68.2) et une rondelle de rebondissement (69.2) posées sur la collerette de boulon (67.2), la rondelle d'amortissement étant constituée de caoutchouc et la rondelle de rebondissement de matière plastique résistant aux chocs.

18. Dispositif selon les revendications 16 et 17, caractérisé en ce que les buses de soufflage (61.2) disposées au voisinage des parois du châssis du moule et intégrées dans les poussoirs de soupape (58.2) présentent une section de passage plus importante pour intensifier l'effet du flux d'air au voisinage des parois du châssis de moule.

19. Dispositif selon les revendications 16 à 18, caractérisé en ce que le flux d'air peut être amené par la chambre à air comprimé (19.2) et la chambre à air comprimé ré-alimentée, pendant l'écoulement du flux d'air, par le biais de la soupape (28.2) ouverte du réseau d'air comprimé (93.2) afin de conserver la pression de départ nécessaire au jet d'air comprimé suivant.

20. Dispositif selon les revendications 16 à 19, caractérisé en ce que le poussoir de soupape (58.2) peut être pressé contre le siège de soupape (57.2), sans l'aide du cadre de levage (24.2), par la pression (21.2) de la chambre à air comprimé (19.2) sur la surface D²₂ x 3,14/4 et en ce que, lorsque le cadre de levage (24.2) commence à se lever, le poussoir de soupape est fixé sur le siège de soupape (57.2) par la pression (21.2) de la chambre à air comprimé (19.2) sur la surface annulaire (D²₂-D²₁) x 3,14/4 et en ce que, une fois le cadre de levage (24.2) soulevé du premier joint (64.2) et tandis que le flux d'air s'écoule, le poussoir de soupape est fixé un peu plus sur le siège de soupape (57.2) par la pression (21.2) de la chambre à air comprimé (19.2) sur la surface D²₂ x 3,14/4.

21. Dispositif selon les revendications 16 à 20, caractérisé en ce que, pour régler une certaine section de passage (76.2), le cadre de levage (24.2) comprenant le goujon de poussoir de soupape (66.2) peut être soulevé à une certaine hauteur (77.2) et reste dans cette position jusqu'à ce que le jet d'air comprimé soit envoyé et en ce que, pour envoyer le jet d'air comprimé, le cadre de levage (24.2) comprenant le goujon de poussoir de soupape (66.2) peut être soulevé un peu plus haut et déplacé sur la distance (80.2) à une vitesse plus élevée à laquelle la rondelle de rebondissement (69.2) frappe la surface du poussoir de soupape (63.2a) et soulève brusquement le poussoir de soupape (63.2) avec le deuxième joint (65.2) du siège de soupape (57.2) à la hauteur de h=D₃/4, la rondelle d'amortissement (68.2) constituée de caoutchouc amortissant le choc et la rondelle de rebondissement (69.2) constituée d'une matière plastique résistant aux chocs empêchant un choc métallique.

22. Dispositif selon les revendications 16 à 21, caractérisé en ce que la hauteur de la rondelle de rebondissement (79.2) et donc la distance (94.2) sont différentes pour les différents poussoirs de soupape, ce qui permet de déterminer l'ordre d'ouverture des poussoirs de soupape (58.2) et de réduire la force de levage nécessaire pour soulever le cadre de levage (24.2).

23. Dispositif selon la revendication 22, caractérisé en ce que, pour produire une onde de pression d'impulsion en forme de cloche dont l'effet est intensifié au voisinage des parois du châssis du moule, l'ordre d'ouverture des poussoirs de soupape est de l'extérieur vers l'intérieur.

24. Dispositif selon les revendications 16 à 23, caractérisé en ce que le corps de base des poussoirs de soupape est constitué d'un manchon métallique (95.2) et d'une enveloppe en caoutchouc (96.2) vulcanisée par-dessus et en ce que la fonction de l'enveloppe en caoutchouc est celle des joints supérieur et inférieur des poussoirs de soupape (64.2, 65.2).

25. Dispositif selon les revendications 16 à 24, caractérisé en ce que, pour régler une section de passage du flux d'air, un vérin de réglage (82.2) avec système de mesure du déplacement intégré est installé sur la plaque supérieure (89.2), sa tige de piston (86.2) pénétrant avec le disque entraîneur (87.2) sans qu'il y ait le moindre contact dans le compartiment du piston (83.2) en traversant la rondelle (85.2), le piston de levage (23.2) pouvant être soulevé avec le cadre de levage (24.2) du disque entraîneur (87.2) en soulevant la tige de piston (86.2) et après avoir parcouru la distance (88.2) jusqu'à ce que la section de passage prévue sur l'arête de commande (62.2) et donc le débit-masse nécessaire du flux d'air soient atteints et le positionnement exact du cadre de levage (24.2) pouvant être réalisé par l'équipement de réglage (90.2) en liaison avec une soupape à commande proportionnelle ou à servocommande (91.2) et avec le système de mesure du déplacement.

26. Dispositif selon les revendications 16 à 25, caractérisé en ce que le piston de levage (23.2) comprenant la rondelle (85.2) peut être détaché lorsque le jet d'air comprimé est envoyé, l'envoi du jet d'air comprimé pouvant être déclenché par une décharge brutale du compartiment du piston (22.2) via la grande soupape à action rapide (29.2), du disque entraîneur (87.2) et être en l'occurrence déplacé librement et sans aucun contact avec la tige de piston (86.2) à vitesse élevée jusqu'à heurter le caoutchouc d'amortissement (92.2).

27. Dispositif selon les revendications 16 à 25, caractérisé en ce que la chute de pression B dans la chambre de moulage (10.2) au-dessus de la surface de la matière moulable peut être surveillée par un capteur de pression (49.2) et, en cas de déviations de la tolérance représentant la valeur de consigne, une correction correspondante de la position du piston du vérin de réglage (82.2) peut être effectuée automatiquement par l'équipement de réglage (90.2).

28. Dispositif pour réaliser le procédé selon la revendication 6 et selon les revendications 11 et 16, caractérisé en ce qu'il est prévu, pour souffler l'air comprimé à partir de la face inférieure de la plaque-modèle (06.1, 06.2), un système de production d'air comprimé séparé comprenant une soupape de réglage de pression (51.1, 51.2), une soupape de commande (52.1, 52.2), une vanne papillon (56.1, 56.2) et le système de canalisations (54.1, 54.2), la surpression qui doit être réalisée dans la chambre de moulage (10.1, 10.2) et dans les cavités de la matière moulable aérée pouvant être réglée sur la soupape de réglage de pression (51.1, 51.2), l'intensité de soufflage et l'accroissement de l'intensité de soufflage pouvant être réglés sur la vanne papillon (56.1, 56.2) réglable et le soufflage pouvant être activé par la soupape de commande (52.1, 52.2).

29. Dispositif selon les revendications 11 à 28, caractérisé en ce que les organes de commande et les canalisations situés entre la face inférieure de la plaque-modèle (06.1, 06.2) et l'atmosphère libre (53.1a, 53.2a) ou la source de dépression (55.1, 55.2) sont dimensionnés de manière à ce que l'air d'échappement sortant des buses de la plaque-modèle (07.1, 07.2) pour entrer dans l'espace (06.1, 06.2) peut s'écouler sans accumulation de pression notable.

30. Dispositif selon les revendications 11 et 16, caractérisé en ce que la hauteur de l'espace libre (09.1, 09.2) est de 50% maximum et représente en particulier 25 % maximum de la hauteur du châssis du moule par suite de la disposition des buses (26.1, 26.2 et 37.1, 61.2, 60.2) qui forment un fin quadrillage couvrant toute la surface.

31. Utilisation d'un dispositif selon les revendications 1 à 28, caractérisée. en ce que les paramètres d'exploitation liés au modèle pour les soupapes de réglage de pression (27.1, 27.2, 42.1, 51.1 et 51.2), pour la valeur de levage du vérin de réglage (82.2), pour la vanne papillon (56.1, 56.2), pour la source de dépression (55.1, 55.2) et pour les temps t₁ et t₂ ainsi que pour la valeur de correspondance du capteur de pression (49.1, 49.2) peuvent être déposés pour chaque paire de plaques-modèles dans un article associé de manière définitive au numéro du modèle et en ce que le numéro du modèle, lors du changement de modèle, peut être lu automatiquement grâce à un code-barre apposé sur la plaque-modèle (02.1, 02.2) ou entré manuellement sur un clavier ou un commutateur de codage, les paramètres d'exploitation et de correspondance pouvant être édités et envoyés automatiquement de l'article à l'équipement et aux appareils de commande.

Zeichnung