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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Rohren aus Schmelzflüssen
mit glasartigem Verhalten Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Herstellung von Rohren aus Schmelzflüssen mit glasartigem Verhalten,
z. B. von Glas, Keramik, Schlacke, Basalt und anderen mineralischen Stoffen unter
Anwendung des Schleudergußverfahrens.
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Zur Durchführung des Schleudergußverfahrens zur Herstellung von Rohren
aus Schmelzflüssen sind schon verschiedene Ausführungen vorgeschlagen worden.
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So ist ein Verfahren bekannt, bei welchem die Schmelze fortlaufend
in eine rotierende, mit einem Boden versehene, senkrecht stehende Kokille gegossen
wird, in welchem ein Formkern fest angeordnet ist. Die Wandstärke des herzustellenden
Rohres wird durch die Breite des von Kokilleninnenwandung und Formkern gebildeten
Formspaltes bestimmt.
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Nach einem anderen bekannten Verfahren wird die innere Formgebung
und damit die Festlegung der Wandstärke des herzustellenden Hohlkörpers dadurch
bewirkt, da.B in das Innere der mit einem Boden versehenen Kokille ein feststehendes
Werkzeug eingeführt wird.
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Auch sind Verfahren bekanntgeworden, bei denen während des Schleuderns
ein Kolben innerhalb einer mit einem Boden versehenen, senkrecht stehenden Kokille
nach oben bewegt wird.
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Die Anwendung aller bekannten. Schleudergußverfahren ist aber reit
erheblichen Nachteilen verbunden. Insbesondere hat es sich gezeigt, daß es keineswegs
ohne weiteres möglich ist, die für den Schleuderguß von Metallen altbekannten Verfahren
für das Schleudern von glasigen: Schmelzflüssen anzuwenden. Eine derartige Übertragung
bekannter Methoden führt wegen der unterschiedlichen chemischen und physikalischen
Eigenschaften beider Stoffarten zu keinem Erfolg. Während metallische Schmelzen
im Bereich ihres Schmelzpunktes eine Viskosität von etwa 2 bis 5 CGS-Einheiten aufweisen,
besitzen glasige Schmelzen, z. B. silikatische Gläser, im Verarbeitungsbereich eine
Viskosität von 102-2,5 CGS-Einheiten. Die dadurch bedingte geringe Fluidität glasiger
Schmelzen erfordert, wie Versuche des Erfinders ergeben haben, besondere Maßnahmen
zum Füllen der Kokille und zur Erzielung gleichmäßiger Wandstärken des zu erzeugenden
Rohres.
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Während metallische Schmelzern leicht in die Kokille fließen und sich
beim Schleudern, gleichmäßig verteilen, verhalten sich glasige Schmelzen völlig
anders. Glasige Schmelzen, fließen langsam und bleiben leicht an der Zuführungsrinne
kleben. Als besonders nachteilig hat es sich, erwiesen, daß die glasige Schmelze
vom Ende der Zuführungsrinne nicht in die Kokille abfließt, sondern einen Faden
bildet, der bei Rotation der Kokille sich spiralig abwickelt, so daß beim Übereinanderwickeln
dieser Spiralen große Luftmengen eingeschlossen werden.
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Alle bekannten Vorschläge, wie Eingießen der Schmelze mit einer Kelle
in senkrecht stehende Kokillen, Einführen von Kernen und Werkzeugen führten zu keinem
befriedigenden Ergebnis, da die Wandstärken ungleichmäßig blieben.
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Auch -ist es verständlich, da.ß die Anwendung verschiedenartiger Formkerne,
Werkzeuge oder Kolben für die Festlegung der Wandstärke sehr umständlich ist und
für das Ein- und Ausführen derselben besondere Arbeitsgänge erforderlich sind.
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Ganz besondere Schwierigkeiten. bereitet aber das Herausnehmen der
erstarrten Formlinge aus den mit einem Boden versehenen Kokillen.
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Gerade bei Formlingen, die aus silikathaltigen Schmelzen hergestellt
sind, ist aber infolge der raschen Kristallbildung dieser Stoffe ein schnelles Herausnehmen
des Formlings aus der Form unbedingt erforderlich., um das Auftreten, übermäßiger
Spannungen und Bruch zu vermeiden..
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Um diesen Schwierigkeiten zu begegnen, hat man schon vorgeschlagen,
die Kokillen um eine horizontale Achse schwenkbar auszubilden. Aber auch dieser
Vorschlag konnte nicht zu befriedigenden Erfolgen führen, da auch beim Schwenken
der dicht an die Innenwandung der Kokille geschleuderte Formling nicht ohne weiteres
herausgleitet und, für das Schwenken der stets sehr schweren Kokillen sehn- massiv
konstruierte, kostspielige Maschinenbauelemente erforderlich waren.
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Es sind auch bereits Vorrichtungen vorgeschlagen worden, frei welchen
flüssiges, Glas über eine Rinn
in horizontal umlaufende Kokillen
geschleudert und bei welchen die Kokille von der Einführungsstelle der Schmelze
fortbewegt wird. Es hat sich aber gezeigt, daß eine; Zuführung der Schmelzei im
fortlaufenden Strahl wie bei diesen bekanntem Einrichtungen nicht zu einem Erfolg
führt, da der gleichmäßige Strahl sehr schnell erkaltet und sich an der Innenwand
der Kokille Spiralen bilden. Es ist mit diesen Einrichtungen nicht möglich, ein
homogenes Rohr herzustellen.
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Durch die Anwendung der Erfindung werden die Nachteile der bekannten
Einrichtungen auf überraschend einfache und zudem vorteilhafte Weise vermieden.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung zur Herstellung von Rohren aus Schmelzflüssen
mit glasartigem Verhalten verwendet wie die bekannten Verfahren eine gegenüber der
Horizontalen leicht schräg geneigte rotierende Kokille. Im Gegensatz zu den bekannten
Verfahren aber wird die Schmelze der Kokille in Tropfenform in.termittierend zugeführt
und die Kokille während der Zuführung der Schmelze, vorzugsweise interrnittierend,
von der Einführungsstelle der Schmelze fortbewegt.
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Dieses. Verfahren gemäß der Erfindung bringt durch die tropfenweise
Zuführung zunächst den großem Vorteil, daß die glasige Schmelze mit einer unvergleichlich
höheren Geschwindigkeit der Kokille zugeführt wird, als wenn die Zuführung in einem
geschlossenen Strahl erfolgte. Dadurch erleidet der Tropfen fast keine Abkühlung.
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Der erste. Tropfen gelangt an das der Einführungsstelle entgegengesetzte
Ende der Kokille, und es entsteht durch die Rotation der Kokille ein. Ring. Kurze
Zeit darauf folgt der zweite Tropfen, der durch Fortbewegung der Kokille sich neben
den ersten Ring legt, einen. zweiten Ring bildet, der mit dem ersten Ring infolge
der Zentrifugalkraft durch Verschweißen ein einheitliches Ganzes bildet. Dieser
Vorgang wiederholt sich:, bis die Kokille vollständig gefüllt ist.
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Vermieden wird durch dieses Verfahren also auch, daß in der Kokille
spiralige Fäden entstehen, die beim Übereinanderlegen große Luftmengen einschließen.
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Zur intermittierendem Zuführung der Schmelze in die an ihren Enden
mit Ringen ausgestattete Kokille dient ein Tropfspeiser, der den Tropfen zweckmäßig
vermittels einer in die Kokille hinreinragende Rinne, die an ihrem unteren Ende
waagerecht oder leicht nach oben gerichtet ist, einführt. Zur Ablenkung des dtann
frei in die Kokille fliegenden Tropfens dient ein feststehender, in die Kokille
eingeführter Ab.weiser.
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Zur Bemessung der Wandstärke der herzustellenden Rohre dienen in an
sich bekannter Weise Ringe, welche auf beide Enden der Kokille aufgesetzt sind undl
den inneren Kokillenrand überragen. Erfindbngsgemäß sind diese Ringe ausschwenkbar
angebracht, so daß ein Lösen: auch während des Laufes der Kokille ermöglicht wird..
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Es ist in bei Schleuderformen- bekannter Waise möglich, die Teile
der Ringe, welche drei Kokilleninnenrand überragen und beim Schleudern die Stirnseiten:
des Formlings bilden, mit Profilen: auszustatten. Sollen z. B. Rohre gegossen werden,
welche zur Herstellung von Rohxleitungen bestimmt sind, so wird das Profil der Ringe
zweckmäßig für den einen Ring als Nut und für den anderen Ring als Feder ausgebildet.
Die einzelnen gegossenen Rohre erhalten dann an ihren Stirnflächen die jeweils entgegengesetzten
Profile und können leicht zusammengesetzt werden dadurch; daß die Feder an der Stirnseite
eines Rohres in die Nut an der Stirnseite eines anderen Rohres aufgesetzt wird.
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Ist der Formling ausreichend; abgekühlt, werden die an den Kokillenenden
lösbar befestigten Ringe entfernt und der Formling mühelos und schnell durch Aufsetzen
eines an sich bekannten Werkzeuges auf eine nun freiliegende Stirnfläche des Formlings
aus der Form gestoßen. Um das Ausstoßen zu erleichtern, ist gemäß der weiteren Ausbildung
der Erfindung die Innenwandung der Kokille schwach konisch ausgebildet. Diese geringe
Konizität wirkt sich auf die Wandstärke der Rohire nur unwesentlich aus.
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Auch ist es zweckmäßig, das zum Ausstoßen des Formlings aus der Kokille
bestimmte Werkzeug mit einem Profil auszustatten, um ein festes Aufsetzen des Werkzeuges
auf die Stirnseite des Formlings zu ermöglichen.
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Durch die Erfindung werden somit alle bisher bekannten, zum Entfernen
des Formlings aus der Form nötigen umständlichen Mittel, wie z. B. Schwenkvorrichtungen,
überflüssig.
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Versuche des Erfinders haben, weiter ergeben, daß es sehr zweckmäßig
ist, die Kokille vor und/oder während und/oder nach der Formgebung an ihren Enden
zu beheizen und/oder in der Mitte abzukühlen. Es ist verständlich., daß an den Enden
der Kokille eine gegenüber der KokiIlenmitte rasche Abführung der Wärme erfolgt.
Durch die Maßnahme gemäß der Erfindung wird erreicht, daß die Abkühlung gleichmäßig
erfolgt. Demzufolge werden übermäßige Spannungen, im Formling von vornherein vermieden.
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In der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
nach der Erfindung in. einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 die auf einem Wagen drehbar gelagerte Kokille in Seitenansicht im Schnitt;
Fig. 2 die Anordnung von zwei Kokillenwagen auf einer Schiebebühne.
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Die Kokille 1 wird durch die auf der Welle 2 angeordneten Rollen 3
durch den Motor 4 in Rotation versetzt. Die Kokille 1 mit ihren Antriebsmitteln
ist auf dem mit Rollen 5 versehenen Wagen 6 angeordnet. Die weiteren, außerhalb
des Schnittes liegenden, zur Lagerung der Kokille 1 erforderlichen Teile, insbesondere
Rollen, sind der Übersicht halber in der Zeichnung nicht wiedergegeben., da sie
für die Erfindung unmaßgeblich sind.
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Erfindungsgemäß wird die Schmelze über die Rinne 7 tropfeiförmig,
infiermittierend der Kokille 1 zugeführt. Die Rinne 7 ist zweckmäßig an ihrem unteren
Ende waagerecht oder leicht nach oben geneigt, so da,ß der Tropfen A auf seiner
Flugbahn weit in das Innere der Kokille 1 geschleudert wird. Um die Flugbahn zu.
begrenzen, ist in die Kokille 1 der feststehende Abweiser 8 eingeführt. Sobald
der erste Tropfen A auf die Innenwandung der Kokille 1 an deren Ende aufgetroffen
und durch die Rotation der Kokille 1 zu einem. Ring geschleudert ist, wird die Kokille
1 nvit ihren Antriebsmitteln mit Hilfe der zweckmäßig motorisch angetriebenen
Winde 9 in Pfeilrichtung bewegt, so daß der nächste folgende Tropfen
A neben dem bereits. gebildeten ersten Ring zu. liegen kommt. Da die Tropfen,ra<sch
hintereinander folgen, weist der Ring noch eine so hohe Temperatur auf, daß der
neu gebildete Ring mit dein ersten Ring zu einer homogenen Einheit verschweißt.
Der Vorgang wiederholt sich nun, bis das herzustellende Rohr B gebildet ist.
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Zur Bemessung der Wandstärke des zu erzeugendem. Rohres sind. an beiden
Enden der Kokille 1 an sich bekannte,
leicht lösbare Ringe 10 und
11 aufgesetzt, die den inneren. Kokillenrand überragende Teile 10a und 11a
aufweisen.
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Die Dosis des zuzuführenden Sch.melzflu@sses wird durch bekannte Mittel,
für jedes herzustellende Rohr so bemessen, da.ß gerade der Raum, der durch die Kokillenin:nenwandung
und die die Kokilleninnenwandung überragenden Teile der Ringe 10a und ila begrenzt
ist, ausgefüllt wird.
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Sobald der Schmelzfluß erstarrt ist, werden die Ringe 10 und 1i entfernt,
so daß das hergestellte Rohr leicht mittels eines auf eine Stirnseite des Rohres
aufgesetzten Werkzeuges aus der Kokille 1 ausgestoßen werden kann.
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Um das Ausstoßen des Rohres sogleich nach, Festwerden bewirken zu
können, sind die Ringe 10 und 11 mit leicht lösbaren Vorrichtungen verseben, vorzugsweise
ausschwenkbar ausgebildet.
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Um verbleibende Spannungen auszugleichen, wird das Rohr zweckmäßig
einem für s.ilika.thaltige, Erzeugnisse üblichen. langsamen Kühlprozeß unterworfen..
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist der die Innenwandung der Kokille
1 überragende Teil 10a des Ringes 10 mit einer Nut 10d und 11a des Ringes 11 mit
einer Feder 11d ausgestattet. Durch diese Maßnahme werden Rohre erzeugt, die an
einer Stirnfläche ebenfalls eine Feder und an der anderen: Stirnfläche eine Nut
aufweisen. Auf diese Weise hergestellte Rohre lassen sich leicht zu Rohrleitungen
zusammensetzen.
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Auch wird das Ausstoßen des festgewordenen Rohres dadurch erleichtert,
daß das verwendete. Werkzeug ein der Stirnfläche des Rohres, also entweder Nut oder
Feder, entsprechendes Profil aufweist.
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Um ein kontinuierliches Arbeiten der die Tropfen erzeugendes. Vorrichtung,
z. B. eines Tropfspeisers, und eine gleichmäßige Belastung des Schmelzofens zu erzielen,
sind erfindungsgemäß (Fig. 3) auf einer quer zur Kokillenachse laufenden Schiebebühne
zwei Kokillen 1 und ja mit ihren entsprechenden Antriebsmitteln 4a, 6a und 9a angeordnet.
Hierdurch kann während der Zeit, welche zum Lösen der Ringe 10 und 11, zum Ausstoßen
des erzeugten Rohres und zum Wiederaufsetzen bzw. Wiedereinschwenken der Ringe 10
und 11 erforderlich ist, bereits die Kokille la mit Schmelze beschickt werden.