Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verdichten von Gießereiformstoffen innerhalb einer geschlossenen Formkammer, wobei der Formstoff durch einen Druckluftstoß fluidisiert und verdichtet wird.

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 40bar/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 auf Grund 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 Anfangsstadion 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.

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 nenneswerte 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 zwangsläufig zu der angegebenen, sehr kurzen Zeit des ersten Druckstoßteils von 10 bis 100 Millisekunden 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 für den ersten Teil des Druckstoßes eine gleichbleibende Reproduktion des Druckverlaufes nahezu unmöglich macht. Massenträgheit, Reibung, temperaturbedingte Viskositätsänderungen und sonstige Einflußgrößen des rauen Gießereibetriebes können die stetige Öffnungsbewegung des Impulsventiles 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 Druckstoßteiles von 100 Millisekunden auf eine immer noch extrem kurze Zeit von 200 Millisekunden, dann kann die gedachte Wirkung des zweiten steileren Druckgradienten garnicht mehr eintreten, weil nach 200 Millisekunden anstatt der beispielsweise 3 bar bereits der Enddruck von beispielsweise 6 bar erreicht ist (30bar/1000ms = 6bar/200ms !). Die Folge dieser Nachteile ist, daß die Formen nicht optimal verdichtet werden und auch keine wiederkehrend gleichmäßige Verdichtung aufweisen können.

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

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in Bezug auf das Verfahren dadurch gelöst, indem innerhalb einer geschlossenen Formkammer zunächst während einer ersten zeitgedehnten Phase ein den Formstoff durchdringender Luftstrom die Schüttdichte des lose geschütteten Formstoffes homogenisiert, wobei der Formstoff gleichzeitig auch intensiv und ohne Zeitzwang fluidisiert wird, ohne dabei eine erkennbare Vorverdichtung des Formstoffes zu bewirken und wonach dann in einer zweiten Zeitphase in den laufenden Homogenisierungs-und Fluidisierungsvorganges hinein ein Druckluftimpuls mit steilem Druckgradienten von bis zu 600 bar/sek auf den Formstoff einwirkt und diesen dabei verdichtet. Von erfindungsgemäßer Bedeutung ist dabei, daß der vor der Druckluftimpulsverdichtung eingeleitete Luftstrom mit einem sanften Druckgradienten von maximal 5 bar/sek, vorzugsweise 2 bar/sek eingeleitet wird und der Luftstrom im weiteren Verlauf von der Abströmkapazität der Schlitzdüsen in der Modellplatte bestimmt wird. Es wird dabei durch eine Regelvorrichtung ein den Luftstrom treibendes Druckgefälle erzeugt, wobei nur soviel Druckluft in die Formkammer eingeblasen wird, wie bei dem entsprechenden Druckgefälle über die Schlitzdüsen der Modellplatte ohne weiteren Druckstau abfließen kann.

Die erfindungsgemäße Homogenisierung bewirkt eine gleichmäßige Schüttdichte des lose geschütteten Formstoffes in der Weise, daß die einzelnen Sandkörner weitgehendat locker aneinander zu liegen kommen und daß Hohlräume, in denen die Sandkörner keine Berührung zueinander haben, weitgehendst 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 ungleichmäßige 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 Druckluftimpuls 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 auf Grund 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 Taktzeiteinschränkung zur Verfügung gestellt werden.

Erfindungsgemäß wird zwischen der Formkammer und der Unterseite der Modellplatte ein Druckgefälle aufgebaut, womit ein Luftstrom erzeugt wird, der durch den lose geschütteten Formstoff und über die Schlitzdüsen der Modelleinheit in den atmosphärischen Bereich unterhalb der Modellplatte abfließt. Dabei ist von Bedeutung, daß zur Vermeidung einer Vorverdichtung des Formstoffes das Druckgefälle mit einem sanften Druckgradienten von maximal 5bar/sek (vorzugsweise 2bar/sek) aufgebaut wird und daß der Luftstrom nach dem Aufbau des Druckgefälles von maximal 3bar (vorzugsweise 0,5 bis 1 5bar) für eine bestimmte Zeit von mindestens 0,5sek (vorzugsweise 1 bis 3sek) aufrecht erhalten wird, 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 soviel Druckluft in die Formkammer eingeblasen wird, wie bei dem entsprechenden Druckgefälle über die Schlitzdüsen der Modelleinheit abfließen kann. Da die Modelle nach den individuellen Erfordernissen nach Anzahl und Aufteilung sehr unterschiedlich mit Schlitzdüsen 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 Modelles abhängig.

Die Erzeugung des Druckgefälles und des daraus resultierenden Luftstromes kann erfindungsgemäß auf verschiedene Art erfolgen. Zum einen kann über ein feinrasteriges Netz kleiner Düsen, 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 das feinrasterige Düsensystem aus der freien Atmosphäre ansaugt, so daß keine vorverdichtend wirkende Evakuierung innerhalb der Formkammer stattfinden kann. Auch kann das Druckgefälle mit einer Kombination aus Unterdruck und aus Überdruck durch Einblasen von Druckluft über das bereits erwähnte Düsensystem erzeugt werden.

Im weiteren kann in der Formkammer ein dem Druckgefälle entsprechender Druck aufgebaut werden, indem von der Unterseite der Modellplatte über die Schlitzdüsen Druckluft entgegen der Schwerkraft des Formstoffes in die Formkammer eingeblasen wird. Dabei ist das Düsensysten oberhalb des losen Formstoffes abgesperrt, damit ein Druckaufbau möglich ist. Der Druckaufbau erfolgt ebenfalls mit einem sanften Druckgradienten von maximal 5bar/sek (vorzugsweise 2bar/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 abstützen 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 Schlitzdüsen erfolgen, vielmehr können hierfür je nach Modellsituation nur bestimmte Düsen vorgesehen werden, indem die nicht erforderlichen Düsen 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 wird das bereits erwähnte Düsensystem 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 Druck in den unteren modellnahen Formstoffschichten beginnt und sich dann in die oberen Schichten ausdehnt.

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 kleiner 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 über die Schlitzdüsen der Modellplatte 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.

Bei der ersten Vorrichtungsvariante wird der Luftstrom von einem separaten, vom Impulssystem unabhängigen Druckluftsystem gespeist, wobei die als Schlitzdüsen ausgeführten Einblasdüsen in Anzahl und Durchgangsquerschnitt als konstante Größe festgelegt sind. 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 p_a/p_i von etwa 0,9 bis 0,528 gewählt wird, um einem 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 Düsen 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.

Bei der zweiten Vorrichtungsvariante wird der Luftstrom direkt vom Druckluftbehälter des Impulssystems gespeist, wobei die Einblasdüsen auf Grund der daraus resultierenden Druckverhältnisse P_a/p_i < 0,528 weit im überkritischen Bereich arbeiten. 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 hubabhängigen regelbaren Durchgangsquerschnitt auf und sie sind Bestandteil der Ventilstößel, die den Druckstoß für die Impulsverdichtung auslösen. Die lineare Veränderung des Durchgangsquerschnittes 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 Luftstromes 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 Luftstromes bleibt die Druckluftzufuhr zum Druckluftbehälter 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.

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 Bezugszeichen mit Index 1/2 werden im Zusammenhang mit beiden Vorrichtungsvarianten und bei der Verfahrensbeschreibung verwendet. 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 Impulssystems 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 für 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

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 10.1/2 und der Modellplattenunterseite 06.1/2 gekennzeichnet. C ist der absolute Druck an der Modellplattenunterseite 06.1/2 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 2bar/sek, bis das den Luftstrom treibende Druckgefälle B von maximal 3bar, vorzugsweise 0,5 bis 1,5bar erreicht ist. Dieses Druckgefälle und damit der Luftstrom wird im dargestellten Zeitbereich t₂ mindestens 0,5sek, vorzugsweise 1 bis 3sek 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 0,5sek aufrecht erhalten. Nach Ablauf der Zeit t₄ hat das Impulsventil die Impulsdüsen 26.1/2 wieder geschlossen, so daß aus dem Druckluftbehälter 19.1/2 keine Druckluft mehr in die Formkammer 10.1/2 strömen kann. Danach werden über die Zeit t₅ die Entlüftungsventile 47.1/2 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 48.1/2 und innerhalb der Zeit t₆ erfolgen kann. Unter Berücksichtigung der vorzugweise vorgesehenen Wertigkeiten dauert der gesamte Druckverlauf in etwa 5,5sek.$$\mathit{\text{(t1-0,8sek+t2=2,2sek+t3=0,005sek+t4=0,5sek+t5=0,5sek+t6=1,5sek =5,5sek)}}$$ 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.

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 Düsen 37.1 (Fig.2) bzw. 58.2 (Fig.5) / 61.2 (Fig.6d), die oberhalb eines Freiraumes 09.1/2 über den losen Formstoff 08.1/2 flächendeckend angeordnet sind, senkrecht eingeblasen wird. Der Luftstrom durchströmt den Formstoff 08.1/2 und die Modellplattendüsen 07.1/2 und fließt über die Ventile 52.1/2 und 53.1/2 zur freien Atmosphäre ab. Der Hauptdurchflußwiderstand entsteht dabei beim Durchströmen der Modellplattendüsen 07.1/2, während im lose geschütteten Formstoff nur ein geringer Durchflußwiderstand entsteht. Entsprechend entsteht auch das Druckgefälle B hauptsächlich an den Modellplattendüsen 07.1/2. Die Masse des Luftstromes (Massenstrom) wird daher auf die Abflußkapazität der Modellplattendüsen 07.1/2 eingestellt, damit die eingeblasene Druckluft bei gleichbleibendem Druckgefälle wieder über die Modellplattendüsen 07.1/2 abfließen kann. Gemäß Fig.1b kann das Druckgefälle B auch durch Ansaugen erzeugt werden, indem an der Modellplattenunterseite 06.1/2 ein Unterdruck angelegt wird, der den Luftstrom über die Modellplattendüsen 07.1/2, über den losen Formstoff 08.1/2, über die Düsen 37.1 und über das Ventil 50.1 (Fig.2) bzw. entsprechend einer anderen Vorichtungsvariante 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 Überdruck B1 und dem Unterdruck B2 zusammen.

Bei den Figuren 1a und 1c kann das den Luftstrom treibende Druckgefälle B auch dadurch erzeugt werden, indem von der Modellplattenunterseite 06.1/2 über die Modellplattendüsen 07.1/2 zunächst Druckluft entgegen der Schwerkraft des Formstoffes und entsprechend des Druckverlaufes über die Zeit t₁ in die Formkammer 10.1/2 eingeblasen wird, bis der dem Druckgefälle B (Fig.1a) bzw. dem Druckgefälle B1 (Fig.1c) entsprechende Druck erreicht ist. Dabei ist das Düsensystem 37.1 (Fig.2) bzw. 58.2 (Fig.5) / 61.2 (Fig.6d) oberhalb des losen Formstoffes abgesperrt, um den Druckaufbau zu ermöglichen. Die Formkammer 10.1/2 und die Luftporen im Formstoff werden dabei ohne Verdichtungseffekt in einen Zustand höheren atmosphärisehen Druckes versetzt. Sobald der dem Druckgefälle B bzw. B1 entsprechende Druck erreicht ist, wird die Modellplattenunterseite 06.1/2 je nach Verfahrensvariante zur freien Atmosphäre 53.1/2a oder zur Unterdruckquelle 55.1/2 hin geschaltet. Gleichzeitig wird das Düsensystem 37.1 (Fig.2) bzw. 58.2 (Fig.5) / 61.2 (Fig.6d) freigegeben, womit der Luftstrom beginnt und womit das Druckgefälle aufrecht erhalten wird. Das Druckgefälle wird dabei unmittelbar an den Modellplattendüsen 07.1/2 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.

Die Figuren 2, 3 und 4 zeigen die Vorrichtungsvariante 1. Bei dieser Variante wird der Luftstrom von einem separatem, vom Impulssystem unabhängigen Druckluftsysten 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 Auströmens von dem regelbaren Innendruck der Einblasdüsen 37.1 bestimmt, wobei diese Einblasdüsen mit einem Druckverhältnis p_a/p_i (Fig.4) von etwa 0,9 bis 0,528 betrieben werden können. p_i ist dabei der vom Druckregler 42.1 regelbare Innendruck vor den Einblasdüsen und p_a der Außendruck am Ausgang der Einblasdüsen. Beträgt beispielsweise das Druckgefälle B (Fig.1a) 1,5bar, so ergibt sich für p_a ein absoluter Druck von 2,5bar. Bei einem absoluten Innendruck p_i = 2,78bar wird dabei ein praktisch noch anwendbares unterkritisches Druckverhältnis von p_a/p_i =2,5/2,78 = 0,9 erreicht, wobei der Massenstrom am kleinsten ist. Bei einem absoluten Düseninnendruck p_i = 4,74bar wird das kritische Druckverhältnis p_a/p_i = 2,5/4,74 = 0,528 erreicht, wobei der Massenstrom am größten ist. Eine weitere Steigerung des Düseninnendruckes p_i mit Unterschreiten des Wertes 0,528 kann den Massenstrom bekanntlich nicht weiter erhöhen. Bei dem beispielsweise angenommenen Druckgefälle B mit 1,5bar bzw. dem daraus resultierenden absoluten Druck p_a = 2,5bar ergibt sich in dem Arbeitsbereich von 0,9 bis 0,528 eine Massenstromsteigerung von etwa 270%, womit eine Anpassung an den unterschiedlichen Luftstrombedarf der einzelnen Modelle ausreichend sichergestellt ist.

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 Verdichtungstation 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 eines 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 Düsen 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 0,3mm Schlitzbreite, ermöglicht vorteilhafterweise einen fein verteilten gleichmäßigen und senkrechten Luftstrom.

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 p_i für das Druckgefälle B bzw. 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 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 Rohrleitungen den engsten Durchgangsquerschnitt. Fig.4 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Einblasdüsen 37.1 und der Kanäle 35.1/36.1, die zwischen den lavalartigen Düsen 26.1 des Impulssystems angeordnet sind. Bei den Einblasdüsen 37.1 handelt es sich um handelsübliche Schlitzdüsen mit 0,3mm 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 Einblasdüse 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 vollem Durchgangsquerschnitt betrieben werden und die inneren Einblasdüsen 36.1/37.11 (Fig.3) mit reduzierten Durchgangsquerschnitt.

Die Vorrichtungsvariante 1 ermöglicht die Anwendung der bereits beschriebenen Verfahrensvarianten gemäß Fig. 1a, 1b, und 1c sowie 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:

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 Rohrleitungssystem 44.1 steht der dem jeweiligen Modell entsprechende Druck für die Luftstromerzeugung an. Im Druckbehälter 19.1, im Rohrleitungssystem 21.1 und im Kessel 20.1 steht der Druck für den Impulsdruckstoß an. Dieser Druck liegt etwa 3 bis 4bar 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, sodaß 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 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 Druckverhätnis p_a/p_i 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 Ventilstößel 25.1 ebenso schlagartig angehoben, wodurch der Impulsdruckstoß ausgelöst wird. Dabei verhindert das Rückschlagventil 46.1 ein zurückschlagen des Impulsdruckstoßes in das Drucksystem 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.

Beim Luftstrom gemäß Fig.1c ist der Funktionablauf 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 Druck B1 (Fig.1c) abgestimmt.

Beim Luftstrom gemäß Fig.1b werden zur Erzeugung des Luftstromes nur die Ventile 50.1 und 53.1 eingeschaltet. Dadurch wird der Luftstrom von 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 das Düsensystem 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.

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 p_a bzw. C+B (Fig.1a/Fig.1c) am Ausgang der Einblasdüse 37.1 (Fig.4). Er ist damit immer kleiner als p_i (Fig.4), so daß die Primärseite des Druckreglers 51.1 vom Drucksystem 44.1 gespeist werden kann, welches dem Druck p_i 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 5bar/sek, vorzugsweise 2bar/sek über die Zeit t₁ (Fig.1a/1c), wodurch ein Anheben des Formstoffes in den Freiraum 09.1 und somit eine Verdichtung des Formstoffes 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 p_a 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.

Die Figuren 5 und 6a bis 6e zeigen die Vorrichtungsvariante 2. Bei dieser Variante wird der Luftstrom direkt aus dem Druckluftbehälter 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 auf Grund des Druckverhältnises p_a/p_i < 0,528 nach den Gesetzmäßigkeiten des überkritischen Ausströmens von den regelbaren Durchgangsquerschnitten der Ventilstößel 58.2 (Fig.5) bestimmt. p_i ist dabei der im Druckluftbehälter 19.2 anstehende Druck 21.2 des Impulssystems und p_a der Außendruck im Freiraum 09.2 bzw. in der Formkammer 10.2 unterhalb der Ventilstößel 58.2. Beträgt beispielsweise das Druckgefälle B (Fig.1a) 1,5bar, so ergibt sich für p_a ein absoluter Druck von 2,5bar. Bei einem für den Impulsdruckstoß erforderlichen Druckgefälle zwischen dem Druckluftbehälter 19.2 und dem Formkammerbereich 09.2, welches üblicherweise zwischen 3 und 4 bar liegt, ergibt sich dann für p_i im Druckluftbehälter 19.2 beispielsweise ein absoluter Druck von 2,5+4,0 = 6,5 bar. Das Druckverhältnis liegt dabei mit P_a/P_i = 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 für den Impulsdruckstoß aufrecht zu erhalten. Das Druckverhältnis p_a/p_i bleibt daher während des Luftstromes unverändert im überkritischen Bereich. Der unterkritische Bereich würde erst erreicht, wenn das Druckgefälle B (Fig.1a) auf einen praktisch nicht mehr anwendbaren Wert von 2,24bar abgesenkt würde (p_a/p_i = 2,5/(2,5+2,24) = 0,528). Auf Grund 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. p_a/p_i>0,528 würde die Masse des Luftstromes neben dem variablen Durchgangsquerschnitt auch noch vom Druck p_i mit beeinflußt, was grundsätzlich auch durchführbar wäre.

Die Ventilstößel 58.2 (Fig.5) haben eine Doppelfunktion, wobei sie in der ersten Funktionsphase einen variablen Durchgangsquerschnitt für den Luftstrom freigeben und in der zweiten Funktionsphase 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. Auf Grund 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 Impulsdruckstoß begünstigt wird.

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.

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 Dichtung 64.2 und im unteren Teil die 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 Dichtung 64.2 den Luftstrom 60.2 sperrt und die Dichtung 65.2 den Impulsstrom 59.2 sperrt. Die Schließkraft S1 auf die Dichtung 64.2 ist das Produkt aus dem Druck p_i (Fig.6a) im Druckbehälter 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 Dichtung 65.2 ist das Produkt aus dem Druck p_i im Druckbehälter 19.2 und der Kreisfläche D2, wobei sich die Wirkungsfolge wie folgt zusammensetzt:$${\text{p}}_{\text{i}}{\text{*D}}_{\text{1}}{}^{\text{2}}{\text{*3,14/4 + p}}_{\text{i}}{\text{*(D}}_{\text{2}}{}^{\text{2}}{\text{-D}}_{\text{1}}{}^{\text{2}}{\text{)*3,14/4 = p}}_{\text{i}}{\text{*D}}_{\text{2}}{}^{\text{2}}\text{*3,14/4}$$ Der Ventilstößel 63.2/64.2/65.2 ist auf dem am Hubrahmen 24.2 befestigten Bolzen 66.2 geführt. Der Bolzen 66.2 ist an der unteren Seite mit einem Bund 67.2 und einem Schlüsselsechskant versehen. Auf dem Bund 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 für den Luftstrom 60.2 gebildet wird. Über den Weg 71.2 und der Kurve 72.2 wird der Durchgangsquerschnitt für den Luftstrom 60.2 von Null bis Maximal linear verstellt. Die Schnitte U, V und W zur Figur 6b zeigen die Durchgangsquerschnitte 73.2, 74.2 und 75.2 zu verschiedenen Stellungen des Bolzens 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 Bolzen 66.2 vom 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 Dichtungen 64.2 ab, während der Ventilstößel 63.2/64.2/65.2 vom Druck p_i 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 Dichtung 64.2 gelangt die 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. Dieses Maß 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 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 600bar/sek ausgelöst wird. Die Öffnungsstellung h=D₃/4 entspricht dabei einem drosselfreien Einströmquerschnitt für D3 ${\text{(D}}_{\text{3}}{\text{*3,14*h = D}}_{\text{3}}{}^{\text{2}}\text{*3,14/4)}$. Die Prallscheibe 69.2 besteht aus einem schlagfesten Kunststoff, um ein metallisches Anschlagen zu vermeiden und durch die unter der Prallscheibe 69.2 liegenden Gummischeibe 68.2 wird außerdem noch der Anschlag der Prallscheibe 69.2 an den Ventilstößel 63.2 gedämft. Durch unterschiedliche Staffelung der Prallscheibenhöhe 79.2 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.

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

Die Fig.5 zeigt einen Vertikalschnitt durch die Verdichtungsstation einer als beispielhaft dargestellten Formmaschine. Im rechten Halbschnitt ist die Ausgangsstellung der Formmaschine dargestellt, wobei die aus Modellträger 01.2, Modellplatte 02.2, Formkasten 03.2 und Füllrahmen 04.2 bestehende und mit losen 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 Düsen 26.2 innerhalb dieser kleinen Distanz die Bildung eines über die Formstoffoberfläche gleichmäßig verteilten und senkrecht wirkenden 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 beispielweise (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 zum Raum 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 Kolben 23.2 mit dem Hubrahmen 24.2 anhebt und damit die Durchgansquerschnitte für den Luftstrom öffnet. Im Ruhezustand bzw. in der untersten Stellung des Stellzylinders 82.2 hat die Mitnehmerscheibe 87.2 den Abstand 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.

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:

Für den Luftstrom genmäß 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. Im Druckluftbehälter 19.2 steht der Druck 21.2 an und das Ventil 28.2 ist geöffnet, damit während des Luftstromes Druckluft aus dem 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 58.2/63.2 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 Bolzen 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 Durchgangsquerscnitt erfolgt über eine Zeitrampe, um das zu Beginn noch kleinere Druckverhältnis p_a/p_i 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 Weg 71.2, um durch eine bessere Auflösung eine genaue Einstellung des Durchgangsquerschnittes 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 Düsen 26.2 zu fließen und er erreicht nach der Zeit t₁ (Fig1a) 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 Atmosphärte 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 der Strecke 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 Kolben 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. Nach dem 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.

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 B1 (Fig.1c) abgestimmt.

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.

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 p_a 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 Modelplattendüsen 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 5bar/sek (vorzugsweise 2bar/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 p_a 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 Bolzen 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 p_a in der Formkammer 10.2 bereits ansteht, kann dieser Öffnungsvorgang im Gegensatz zu dem von oben aufgebauten Druck p_a schnell und ohne Zeitrampe erfolgen. Gleichzeitig mit dem Einschalten des Magneten 91.2a wird das Ventil 52.2 ausgeschaltet, 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 Druckstoß ausgelöst.

Wie bereits beschrieben, ist die Masse des Luftstromes von der Abflußkapazität der Modellplattendüsen 07.1/2 abhängig, da diese den Hauptdurchflußwiderstand für den Luftstrom bilden.

Es wird dabei nur soviel Druckluft in die Formkammer 10.1/2 eingeblasen, wie bei dem entsprechenden Druckgefälle B (Fig. 1a/1c) und ohne weiteren Druckstau über die Modellplattendüsen 07.1/2 abfließen kann. Da die Modelle nach den individuellen Erfordernissen nach Anzahl, Größe und Aufteilung sehr unterschiedlich mit den als Schlitzdüsen ausgeführten Modellplattendüsen 07.1/2 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 p_i (Fig.4) vor den Einblasdüsen 37.1 und bei der Vorrichtungsvariante 2 im überkritischen Bereich über die Durchgangsquerschnitte in den Ventilsstößeln 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 Unterkastenmodell differenziert, abgelegt werden. Neben den gießtechnischen Daten wie beispielsweise Gießtrichterposition, Eingußgewicht, Impfmittel, Kühlzeit usw. werden auch die formtechnischen Daten für 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 02.1/2 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 Anlagenstation weiter gegeben. Anstatt des automatischen Auslesens der Modellnummer mittels Kodierleiste, kann die Modellnummer beim 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 Verdichtungsvorganges, damit bis zum nächsten Verdichtungsvorgang für eventuelle Druckveränderungen genügend Zeit zur Verfügung steht. Die im Datensatz abgelegten Parameter für die Vorichtungsvariante 1 bestehen dabei 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 49.1 Zeiten t1 und t2 gemäß Fig.1a/1b/1c Druckwert für das Druckregelventil 27.1 (Impulssystem)

Die im Datensatz abgelegten Parameter für die Vorrichtungsvariante 2 bestehen dabei aus: Hubwert zum Durchgangsquerschnitt an der Steuerkante 62.2 gemäß 77.2 (Fig.6c) bzw. 78.2 (Fig.6d) Druckwert für das Druckregelventil 51.2 Drosselwert für das Drosselventil 56.2 Unterdruckwert für die Unterdruckquelle 55.2 Korrespondenzwert für Drucksensor 49.2 Zeiten t1 und t2 gemäß Fig.1a/1b/1c Druckwert für das Druckregelventil 27.2 (Impulssystem)

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.

In seiner Gesamtfunktion stellt das Luftstromsystem zwischen dem Druckluftsystem 44.1 bzw.21.2 und der Außenatmosphäre 53.1/2a oder der Unterdruckquelle 55.1/2 einen zweistufigen Durchströmungsvorgang dar. Die erste Stufe ist das Druckgefälle zwischen dem Drucksytem 44.1/2 bzw. 21.1/2 und dem Freiraum 09.1/2 (Fig.2 und 5) über der losen Formstoffoberfläche, welches an den Luftstromdüsen 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 10.1/2 und der Außenatmosphäre 53.1/2a oder der Unterdruckquelle 55.1/2, welches zum geringeren Teil im lose geschütteten Formstoff 08.1/2, hauptsächlich aber an den Modellplattendüsen 07.1/2 entsteht und welches in Abhängigkeit von seinem Druckverhältnis und unabhängig von den Vorrichtungsvarianten über- oder unterkritisch sein kann.