Anlage zur Herstellung von Blöcken, insbesondere Anoden, aus schüttbarem Material
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur Herstellung von Blöcken, insbesondere Anoden, aus schüttbarem Material, in welcher das schüttbare Material durch Vibrieren und Pressen zu Blöcken verdichtet und gepresst wird.
Es sind Pressen zum Verdichten schüttbarer Massen bekannt, die zwei Pressstempel, von denen einer heb- und senkbar ist, und eine heb- und senkbare Kokille aufweisen. Zum Pressen eines Blockes wird aus der Kokille und einem Stempel ein Hohlraum gebildet, in den die schüttbare Masse eingefüllt wird, worauf unter Einbeziehung des zweiten Stempels die Pressung der schüttbaren Masse zu einem Block erfolgt. Eine solche Presse weist eine bestimmte Stundenleistung auf, die im wesentlichen von der Presszeit abhängig ist. Die Presszeit kann nicht beliebig verkürzt werden, da sonst keine einwandfreie Pressung erfolgt und dadurch der Ausschuss zunimmt.
Zur Vergrösserung der Stundenleistung einer solchen Presse ist vorgeschlagen worden, die Pressung in meh- rere Schritte aufzuteilen. Bei beispielsweise zwei Pressschritten wird zunächst eine Vorpressung vorgenommen, an die die Endpressung anschliesst. Dies kann beispielsweise durch Einsatz einer weiteren, kleineren Presse für die Vorpressung ausgeführt werden. Es ist aber auch möglich, eine Mehrstationen-Maschine mit einer einzigen Presse zu benützen, wobei in diesem Fall pro Station eine Kokille benötigt wird.
Die vorliegende Erfindung zeigt eine besonders wirtschaftliche und leistungsfähige Anlage zur Herstellung von Blöcken, insbesondere von Anoden, und ist gekennzeichnet durch eine Vibriereinrichtung zum Vibrieren der schüttbaren Masse zu einem vorverdichteten Block und eine mit der Vibriereinrichtung zusammenhängende, aus einer bewegbaren Kokille und zwei Pressstempeln, wovon mindestens einer bewegbar ist, bestehende Presseinrichtung, in der der vorverdichtete Block durch eine Pressoperation endverdichtet wird.
In der beiliegenden Figur ist die Erfindung beispielsweise dargestellt.
Die Anlage besteht im wesentlichen aus zwei Teilen, nämlich aus einer Vibriereinrichtung, die nachstehend im Detail beschrieben wird, und aus einer gesamthaft mit 1 bezeichneten Presse. Diese Presse 1 weist einen in der Figur nur andeutungsweise dargestellten Pressrahmen 2 auf, in dessen Obergurt ein mit 3 bezeichneter Schubkolben-Antrieb eingebaut ist, der aus einem Zylinder 4 und einem Differenzialkolben 5 besteht. Für die Betäti- gung des Schubkolben-Antriebes 3 sind zwei Zuleitungen 6, 7 vorgesehen, die der Zu- und Ableitung des Druckmediums während der Betätigung des Schubkolbenantriebes dienen. Am Kolben 5 ist ein Pressstempel 8 angeordnet, der als beweglicher Pressstempel bezeichnet wird.
Im Untergurt des Pressenrahmens 2 ist ein fester, nichtbewegbarer Pressstempel 9 angeordnet sowie eine heb- und senkbare Kokille 10. Die Kokille 10 wird durch zwei Schubkolbenantriebe 11, 12 angehoben und gesenkt, deren Differenzialkolben 13, 14 sich an der Kokille 10 abstützen und deren Zylinder 15 je zwei Anschlüsse 17, 18 und 19, 20 für die Zu- und Ableitung des Druckmediums aufweisen.
Mit 20 ist der endgepresste Block, beispielsweise eine Anode, bezeichnet, die über eine nicht näher dargestellte Transporteinrichtung 21 in Pfeilrichtung 22 wegtransportierbar ist. In der Figur sind die Teile der Presse in derjenigen Lage dargestellt, die sie beim Beginn einer neuen Endverdichtung einer vorverdichteten Anode einnehmen.
Die Vibrieranlage besteht aus einem ortsfesten Formkasten 23, unter dem eine Bodenplatte 24 angeordnet ist, die über eine Stützplatte 25 mittels eines Schub kolbenantriebes 26 heb- und senkbar ist. Die Bodenplatte 24 ist über Federn 27 abgestützt und weist auf ih rcr Rückseite ein Vibriergerät 28 auf.
Uber dem Formkasten 23 ist eine Deckelplatte 29 angeordnet, die mit einem Schubkolben-Triebwerk 30 heb- und senkbar ist. Die Deckelplatte 29 mit ihrem Schubkolbenantrieb 30 ist in einem Wagen 31 gelagert, der mittels eines Schubkolben-Antriebes 32 seitlich ver schiebbar ist. Der Wagen 31 trägt zudem einen neben der Deckelplatte 29 angeordneten Einwurfschacht 33.
Über dem Wagen 31, d. h. über der Deckelplatte 29 mit ihrem Schubkolbenantrieb 30 und dem Einwurfschaft 33, ist annähernd senkrecht über dem Formkasten 23 eine gesamthaft mit 34 bezeichnete Dosier- und Be schickungseinrichtung angeordnet, die alle notwendigen Geräte enthält, um die Beschickung des Formkastens mit der notwendigen Geschwindigkeit vornehmen zu können.
Die Anlage funktioniert wie folgt:
Auf der abgesenkten Bodenplatte ist ein vorverdichteter Block 35 dargestellt, der vom Schubkolbenantrieb 36 seitlich über eine nicht näher erläuterte Fördereinrichtung 37 auf den festen Pressstempel 9 verschoben wird. Hierauf wird die Kokille 10 in ihre obere Endlage angehoben und gleichzeitig der bewegliche Pressstempel 8 auf den Block abgesenkt, worauf die Endverdichtung beginnt. Da die Volumenverringerung zwischen dem vorverdichteten Block 35 und dem endverdichteten Block 20 verhältnismässig gering ist, braucht die Geschwindigkeit der Kokille 10 und des beweglichen Pressstempels 8 weder gesteuert noch in eine gegenseitige Abhängigkeit gebracht zu werden.
Nach Beendigung der Pressoperation wird der bewegliche Pressstempel 8 angehoben und die Kokille 10 in die in der Figur dargestellte Lage abgesenkt, worauf der endverdichtete Block 20 seitlich über die Fördereinrichtung 21 in Pfeilrichtung 22 transportiert wird.
Nach Entfernen des vorverdichteten Blockes 35 von der Bodenplatte 24 wird dieselbe durch den Schubkolbenantrieb 26 so weit angehoben, dass sie mit dem Formkasten 23 einen Hohlraum bildet. Gleichzeitig wird der Wagen 31 durch den Schubkolbenantrieb 32 in der Figur nach rechts bewegt, so dass der Einwurfschacht über den Formkasten 23 zu liegen kommt. Hierauf wird der durch die Bodenplatte 24 und den Formkasten 23 gebildete Hohlraum aus der Dosier- und Beschickungseinrichtung 34 mit schüttbarer Masse angefüllt. Darauf wird der Wagen 31 nach links bewegt und die Deckelplatte 29 auf die schüttbare Masse abgesenkt. Gleichzeitig wird das Vibriergerät 28 in Betrieb gesetzt, wodurch die schüttbare Masse vorverdichtet wird.
Dadurch, dass die Deckelplatte 29 mit ihrem Gewicht oder gegebenenfalls durch den auf den Schubkolbenantrieb 30 wirkenden Druck mit einer kontinuierlichen Presskraft auf die schüttbare Masse wirkt, wird die Vorverdichtung wesentlich beschleunigt. Da die hierzu notwendige Druckkraft nur wenige Kilogramm pro Einheitsfläche des Blockes sein muss, können die Schubkolbenantriebe 26 und 30 verhältnismässig klein dimensioniert werden.
Eine Verbesserung der Verdichtung erhält man dadurch, dass die Druckkraft nach einem bestimmten Programm wirksam ist, d. h. dass die Druckkraft programmiert wird. Durch das Vibrieren der schüttbaren Masse unter gleichzeitigem Einfluss einer kontinuierlichen, gegebenenfalls programmierten Druckkraft, ist es möglich, die schüttbare Masse mit höherer Temperatur als bei einer Pressoperation einzufüllen, wodurch sie fliessfähiger ist und deshalb eine sehr gleichmässige Materialverteilung ergibt, wobei trotzdem die in den Hobkäumen der schüttbaren Masse vorhandenen Gase weitgehend ausgetrieben werden. Durch die einwandfreie Austreibung der Gase wird eine wesentliche Voraussetzung zur Herstellung fehlerfreier Blöcke bzw. Anoden erfüllt.
Nach beendigter Vorverdichtung wird die Bodenplatte 24 abgesenkt, wodurch der vorverdichtete Block 35 in die in der Figur gezeichnete Lage gelangt. Gege benenfalls wird die Deckelplatte 29 dazu verwendet, das Ausstossen des vorverdichteten Blockes 35 zu unterstützen. Nun beginnt der Zyklus wieder aufs neue, indem der Block 35 der Presse zugeführt wird und gleichzeitig die Vibriereinrichtung das Vorverdichten eines nächsten Blockes vornimmt, während in der Presse der vorher dichtete Block endverdichtet wird.
Durch die beschriebene Anlage kann die Herstellung von Blöcken pro Zeiteinheit erheblich gesteigert werden. Dies gelingt vor allem durch die in der Vibriereinrichtung durchzuführende Vorverdichtungsoperation, die sehr rasch, beispielsweise in wesentlich weniger als einer Minute, beendet ist und trotzdem eine weitgehende Vorverdichtung ermöglicht. Dabei sind die aufzuwendenden Druckkräfte gering, und die Einrichtung kann deshalb leicht und dementsprechend kostensparend gebaut werden. Da die Volumenänderung beim Endverdichten verhältnismässig gering ist, kann eine ganz einfache Presse verwendet werden, die keine aufwendige Steuerung benötigt. Die grosse Vorverdichtung in der Vibriereinrichtung wirkt sich somit auch auf die Presse kostensparend aus, obwohl die Druckkraft hier mehrere 100 Kilo pro Flächeneinheit des Blockes beträgt.
Plant for the production of blocks, in particular anodes, from pourable material
The invention relates to a plant for the production of blocks, in particular anodes, from pourable material, in which the pourable material is compacted and pressed into blocks by vibrating and pressing.
There are known presses for compacting pourable masses, which have two press rams, one of which can be raised and lowered, and a raised and lowered mold. To press a block, a cavity is formed from the mold and a punch, into which the pourable mass is poured, whereupon the pourable mass is pressed into a block with the involvement of the second punch. Such a press has a certain hourly output which is essentially dependent on the pressing time. The pressing time cannot be shortened arbitrarily, as otherwise the pressing will not take place properly and the reject rate will increase.
In order to increase the hourly output of such a press, it has been proposed to divide the pressing into several steps. In the case of two pressing steps, for example, a pre-pressing is first carried out, which is followed by the final pressing. This can be done, for example, by using another, smaller press for pre-pressing. But it is also possible to use a multi-station machine with a single press, in which case one mold is required per station.
The present invention shows a particularly economical and efficient system for the production of blocks, in particular anodes, and is characterized by a vibrating device for vibrating the pourable mass to form a precompacted block and a vibrating device connected to the vibrating device, consisting of a movable mold and two press rams, of which at least one movable, existing pressing device, in which the pre-compressed block is finally compressed by a pressing operation.
In the accompanying figure the invention is shown as an example.
The system consists essentially of two parts, namely a vibrating device, which is described in detail below, and a press designated as a whole with 1. This press 1 has a press frame 2, which is only indicated in the figure and in the upper belt of which a thrust piston drive, designated 3, is installed, which consists of a cylinder 4 and a differential piston 5. Two feed lines 6, 7 are provided for actuating the push-piston drive 3, which are used to feed and discharge the pressure medium during the actuation of the push-piston drive. A press ram 8, which is referred to as a movable press ram, is arranged on the piston 5.
In the lower chord of the press frame 2 there is a fixed, immovable ram 9 and a raised and lowered mold 10. The mold 10 is raised and lowered by two push piston drives 11, 12, the differential pistons 13, 14 of which are supported on the mold 10 and their cylinders 15 each have two connections 17, 18 and 19, 20 for the supply and discharge of the pressure medium.
The end-pressed block, for example an anode, is denoted by 20 and can be transported away in the direction of arrow 22 by a transport device 21 not shown in detail. In the figure, the parts of the press are shown in that position which they assume at the start of a new final compression of a pre-compressed anode.
The vibrating system consists of a stationary molding box 23, under which a base plate 24 is arranged, which can be raised and lowered via a support plate 25 by means of a thrust piston drive 26. The base plate 24 is supported by springs 27 and has a vibrating device 28 on its rear side.
A cover plate 29 is arranged above the molding box 23 and can be raised and lowered using a thrust piston engine 30. The cover plate 29 with its push piston drive 30 is mounted in a carriage 31 which is laterally ver slidable by means of a push piston drive 32. The carriage 31 also carries an insertion chute 33 arranged next to the cover plate 29.
Above the carriage 31, i. H. Above the cover plate 29 with its push piston drive 30 and the insertion shaft 33, a total of 34 designated dosing and loading device is arranged approximately vertically above the molding box 23, which contains all the necessary equipment to make the charging of the molding box at the necessary speed .
The system works as follows:
A pre-compressed block 35 is shown on the lowered base plate, which is displaced laterally by the thrust piston drive 36 onto the fixed ram 9 via a conveying device 37, which is not explained in detail. The mold 10 is then raised into its upper end position and, at the same time, the movable ram 8 is lowered onto the block, whereupon the final compression begins. Since the reduction in volume between the pre-compressed block 35 and the finally compressed block 20 is relatively small, the speed of the mold 10 and the movable press ram 8 need neither be controlled nor brought into a mutual dependence.
After completion of the pressing operation, the movable ram 8 is raised and the mold 10 is lowered into the position shown in the figure, whereupon the finally compacted block 20 is transported laterally over the conveyor device 21 in the direction of arrow 22.
After the pre-compacted block 35 has been removed from the base plate 24, the same is raised by the thrust piston drive 26 to such an extent that it forms a cavity with the molding box 23. At the same time, the carriage 31 is moved to the right in the figure by the thrust piston drive 32, so that the insertion shaft comes to rest over the molding box 23. Then the cavity formed by the base plate 24 and the molding box 23 from the dosing and charging device 34 is filled with pourable mass. The carriage 31 is then moved to the left and the cover plate 29 is lowered onto the pourable mass. At the same time, the vibrator 28 is put into operation, whereby the pourable mass is precompacted.
Because the cover plate 29 acts with its weight or, if necessary, through the pressure acting on the thrust piston drive 30 with a continuous pressing force on the pourable mass, the pre-compression is significantly accelerated. Since the compressive force required for this only needs to be a few kilograms per unit area of the block, the thrust piston drives 26 and 30 can be made relatively small.
The compression can be improved by the fact that the pressure force is effective according to a certain program, i. H. that the pressure force is programmed. By vibrating the pourable mass under the simultaneous influence of a continuous, possibly programmed pressure force, it is possible to fill the pourable mass at a higher temperature than in a pressing operation, which makes it more flowable and therefore results in a very even material distribution, although the material in the plowing chambers is nevertheless the gases present in the pourable mass are largely expelled. Due to the proper expulsion of the gases, an essential requirement for the production of defect-free blocks or anodes is met.
After the precompaction has ended, the base plate 24 is lowered, whereby the precompacted block 35 moves into the position shown in the figure. If necessary, the cover plate 29 is used to support the ejection of the pre-compressed block 35. Now the cycle begins again, in that the block 35 is fed to the press and at the same time the vibrating device performs the pre-compression of the next block, while the previously sealed block is finally compressed in the press.
The system described enables the production of blocks per unit of time to be increased considerably. This is achieved above all by the pre-compression operation to be carried out in the vibrating device, which is completed very quickly, for example in significantly less than a minute, and nevertheless enables extensive pre-compression. The pressure forces to be applied are low, and the device can therefore be built easily and accordingly cost-effectively. Since the change in volume during the final compression is relatively small, a very simple press can be used that does not require any complex control. The large pre-compression in the vibrating device thus also has a cost-saving effect on the press, although the compressive force here is several 100 kilograms per unit area of the block.