DE9113443U1 - Extrusion press for small plant parts - Google Patents
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Description
BESCHREIBUNGDESCRIPTION
Die Erfindung befaßt sich mit einer Strangpresse für ein Gemenge aus pflanzlichen Kleinteilen, insbesondere Holzkleinteilen, und einem Bindemittel, bestehend aus einem Füll- und Preßraum mit einem darin hin- und herbewegbaren Strangpreßkolben, einem sich in Strangpreßrichtung anschließenden Formkanal mit beheizbarem Aushärtekanal und aus einem mittels Schließschieber gegen den Füll- und Preßraum abschließbaren Zuführbehälter, wobei der Füll- und Preßraum einen in Strangpreßrichtung sich erweiternden Querschnitt aufweist.The invention relates to an extrusion press for a mixture of small plant parts, in particular small wood parts, and a binding agent, consisting of a filling and pressing chamber with an extrusion piston that can be moved back and forth therein, a mold channel with a heatable curing channel that follows in the extrusion direction and a feed container that can be closed off from the filling and pressing chamber by means of a closing slide, the filling and pressing chamber having a cross-section that widens in the extrusion direction.
L/ Strangpressen dieser Art sind in der DE-PS 29 32 406 beschrieben. Bei diesem Stand der Technik kam es darauf an, einen Strang mit erhöhter Bruchfestigkeit zu bilden, bei dem die pflanzlichen Kleinteile während der Verdichtung in einen verfilzten Zustand überführt werden.L/ Extrusion presses of this type are described in DE-PS 29 32 406. The aim of this state of the art was to form a strand with increased breaking strength, in which the small plant parts are transferred to a matted state during compression.
Die Erfindung geht von der gleichen Anordnung einer Strangpresse nach diesem Stand der Technik aus, wobei sich an den Füll- und Preßraum zunächst ein Formkanal und danach ein als Vorheizgang bezeichneter erster Abschnitt des Aushärtekanals anschließt. Dabei wird gelehrt, den Querschnitt des Formkanals sowie des Vorheizganges in Strangpreßrichtung keilförmig sich erweitern zu lassen. Hingegen ist über den Querschnitt des Füll- und Preßraumes keine Angabe gemacht worden. In der Praxis hat sich aber ergeben, daß es zweckmäßig ist, auch den Füll- und Preßraum keilförmig in Strangpreßrichtung sich erweitern zu lassen. Es hat sich dabei gezeigt, daß die Reibung des Stranges beim Verdichten im Bewegungsbereich des StrangpreßkolbensThe invention is based on the same arrangement of an extrusion press according to this state of the art, whereby the filling and pressing chamber is first followed by a molding channel and then by a first section of the curing channel, referred to as the preheating passage. It is taught that the cross-section of the molding channel and the preheating passage can be expanded in a wedge shape in the extrusion direction. On the other hand, no information is given about the cross-section of the filling and pressing chamber. In practice, however, it has been shown that it is expedient to also allow the filling and pressing chamber to expand in a wedge shape in the extrusion direction. It has been shown that the friction of the strand during compression in the movement range of the extrusion piston
vermindert werden konnte.could be reduced.
Durch die später veröffentlichte DE-OS 38 14 103 wird nun die nicht beweisbare Lehre aufgestellt, durch einen großen Keilwinkel des Füll- und Preßraumes eine Konstanz der Dichte über die Länge des Stranges zu erzielen. Bei dieser irrigen Lehre wird verkannt, daß der Strangpreßvorgang ein rhythmischer und dynamischer Vorgang ist, bei dem der Strang abwechselnd zum Stillstand kommt und beschleunigt werden muß, wobei das zu verpressende Gemisch zunächst soweit verdichtet werden muß, damit der Strangpreßkolben den gesamten Strang eine strecke voranschieben kann. Bei der DE-OS 38 14 103 wird auch verkannt, daß eine beliebige Vergrößerung des Keilwinkels im Füll- und Preßraum dazu führt, daß das zu verpressende Gemisch in seinem peripheren Bereich nicht oder nur unvollständig voranbewegt wird, weil mit fortschreitendem Hub des Strangpreßkolbens das Spiel zwischen dem Kolbenumfang und dem Innenumfang des Füll- und Preßkanals immer größer wird. Die Folge davon ist die Bildung einer unregelmäßigen welligen Oberfläche des Stranges.The later published DE-OS 38 14 103 now puts forward the unprovable theory that a constant density can be achieved over the length of the strand by means of a large wedge angle in the filling and pressing chamber. This erroneous theory fails to recognize that the extrusion process is a rhythmic and dynamic process in which the strand alternately comes to a standstill and must be accelerated, whereby the mixture to be pressed must first be compressed to such an extent that the extrusion piston can push the entire strand forward a distance. DE-OS 38 14 103 also fails to recognize that any increase in the wedge angle in the filling and pressing chamber leads to the mixture to be pressed not being moved forward or only being moved forward incompletely in its peripheral area, because as the stroke of the extrusion piston progresses, the play between the circumference of the piston and the inner circumference of the filling and pressing channel becomes ever larger. The result is the formation of an irregular, wavy surface of the strand.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den Füll- und Preßraum einer Kolbenstrangpresse so zu gestalten, daß eine Reibungsverminderung erreicht wird, ohne eine ungleichmäßige Ausgestaltung der Mantelfläche des zu bildenden Stranges in Kauf nehmen zu müssen.The invention is based on the object of designing the filling and pressing chamber of a piston extrusion press in such a way that a reduction in friction is achieved without having to accept an uneven design of the outer surface of the strand to be formed.
&lgr; Ausgehend von der DE-OS 38 14 103 besteht die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe darin, daß die Querschnittserweiterung des Füll- und Preßraumes von einem anfänglich flachen in einen steileren Keilwinkel, in Strangpreßrichtung gesehen, übergeht. Dieser Lehre liegt folgender Gedanke zugrunde: &lgr; Based on DE-OS 38 14 103, the solution to the problem according to the invention consists in the cross-sectional expansion of the filling and pressing chamber changing from an initially flat to a steeper wedge angle, seen in the extrusion direction. This teaching is based on the following idea:
In einem ersten, sehr großen Teilbereich des Kolbenhubes wird zunächst erreicht, daß die im Füll- und Preßraum zwischen dem eingefüllten Gemenge befindliche Luft entfernt und das lose eingeschüttete Gemenge in einen Verdichtungszustand überführt wird. Während dieses Kolbenhubes befindet sich der vorher gebildete Strang in Ruhe. Er wirkt wie eine ortsfeste Formwand, gegen welche das zu verdichtende Gemenge gepreßt wird.In a first, very large part of the piston stroke, the air in the filling and pressing chamber between the filled mixture is removed and the loosely poured mixture is converted into a compacted state. During this piston stroke, the previously formed strand is at rest. It acts like a stationary mold wall against which the mixture to be compacted is pressed.
In diesem ersten Teilbereich des Kolbenhubes kommt es darauf an, die einzelnen Kleinteile, insbesondere länglichen Späne des eingefüllten Gemenges während der Verdichtung in einen Verfilzungszustand zu überführen. Dieser Verfilzungszustand entsteht dadurch, daß die Gemengekleinteile genügend Zeit haben, während ihres Vorschubes sich in eine strömungsgünstige Lage zu begeben. Dies ist die Ursache dafür, daß die Kleinteile im Endeffekt miteinander verfilzt sind.In this first part of the piston stroke, it is important to bring the individual small parts, especially long chips of the filled mixture into a matted state during compression. This matted state arises because the small parts of the mixture have enough time to move into a position that is favorable for the flow during their advance. This is the reason why the small parts are ultimately matted together.
Während dieses ersten Hubbereiches des Strangpreßkolbens soll jedoch verhindert werden, daß die noch ausreichend fließfähigen Kleinteile zwischen Kolbenmantelfläche und Innenfläche des Füll- und Preßraumes gewissermaßen hängen bleiben und am Vorschub nicht teilnehmen. Aus diesem Grunde ist in diesem ersten Hubbereich des Kolbens ein verhältnismäßig flacher Keilwinkel der Querschnittserweiterung des Füll- und Preßraumes vorgesehen. Die Größe dieses Keilwinkels bestimmt der Fachmann nach der Beschaffenheit des zu verdichtenden Gemenges, nach der angestrebten Dichte des Gemenges und nach der Dimension des Strangquerschnittes.During this first stroke range of the extrusion piston, however, it is to be prevented that the small parts that are still sufficiently free-flowing get stuck between the piston jacket surface and the inner surface of the filling and pressing chamber and do not participate in the feed. For this reason, a relatively flat wedge angle for the cross-sectional expansion of the filling and pressing chamber is provided in this first stroke range of the piston. The size of this wedge angle is determined by the specialist according to the nature of the mixture to be compressed, the desired density of the mixture and the dimension of the extrusion cross-section.
Sobald aber das eingefüllte Gemenge beim Vorschub des Strangpreßkolbens eine Verdichtung erreicht hat, die ausreicht, den noch stehenden Strang voranzuschieben, soll der anfänglich flache Keilwinkel in einen steileren Keilwinkel übergehen. Dies hat nämlich zur Folge, daß der Reibungswiderstand des verdichteten Gemenges in der Phase, wo die Haftreibung des Stranges zu überwinden ist, wesentlich reduziert wird. Es baut sich demgemäß keine so hohe Druckspitze wie bei vorbekannten Strangpreßanlagen auf, wenn bei der Beschleunigung des in Ruhe befindlichen Stranges einerseits dessen Trägheit und andererseits dessen Haftreibung überwunden werden muß. Sobald aber der Strang sich in Bewegung befindet, ist die Haftreibung in die geringere Gleitreibung übergegangen, so daß es dann nicht mehr entscheidend auf die Größe der Keilform des Füll- und Preßraumes ankommt.However, as soon as the filled mixture has reached a compression level during the advance of the extrusion piston that is sufficient to push the still stationary strand forward, the initially flat wedge angle should change to a steeper wedge angle. This means that the frictional resistance of the compressed mixture is significantly reduced in the phase where the static friction of the strand has to be overcome. Accordingly, no pressure peak builds up as high as in previously known extrusion systems when, when accelerating the strand at rest, its inertia on the one hand and its static friction on the other hand have to be overcome. However, as soon as the strand is in motion, the static friction has changed to the lower sliding friction, so that the size of the wedge shape of the filling and pressing chamber is no longer crucial.
Einzelne Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der Beschreibung offenbart. Man kann den Übergang vom flachen Keilwinkel in den steileren Keilwinkel als Knick, aber auch als Krümmung ausbilden. Diese Maßnahmen haben sich besonders bewährt, wenn es um die Herstellung von im Querschnitt prismatischen Strängen geht.Individual embodiments of the invention are disclosed in the subclaims and in the description. The transition from the flat wedge angle to the steeper wedge angle can be designed as a kink, but also as a curve. These measures have proven particularly useful when it comes to producing strands with a prismatic cross-section.
Bei im Querschnitt kreisförmigen Strängen müßte man die Innenwandfläche des Füll- und Preßraumes konisch gestalten, was angesichts der erheblichen Länge dieses Raumes den Einsatz größerer Werkzeugmaschinen erfordern würde. Es hat sich vielmehr bewährt, solche im Querschnitt kreisförmige Füll- und Preßräume stufenförmig zu erweitern, wobei die Erfindung vorsieht, am Übergang vom flachen zum steileren Keilwinkel eine größere Stufe auszubilden. Demzufolge sind die in Strangpreßrichtung folgenden Stufen ebenfalls größer gestaltet.In the case of strands with a circular cross-section, the inner wall surface of the filling and pressing chamber would have to be made conical, which would require the use of larger machine tools given the considerable length of this chamber. It has proven to be more effective to expand such filling and pressing chambers with a circular cross-section in steps, whereby the invention provides for a larger step to be formed at the transition from the flat to the steeper wedge angle. Consequently, the steps following in the extrusion direction are also made larger.
Diese stufenförmige Erweiterung des Füll- und Preßraumes über die gesamte Länge oder einen großen Teil hiervon läßt sich mit Erfolg aber auch bei guadratischen oder rechteckigen Querschnitten einsetzen.This step-like expansion of the filling and pressing space over the entire length or a large part of it can also be used successfully with square or rectangular cross-sections.
Diese und weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung. In ihr ist die Erfindung schematisch und beispielsweise dargestellt. Es zeigenThese and other details of the invention can be seen from the drawing. The invention is shown schematically and by way of example. They show:
Fig. 1: einen Vertikalschnitt durch den Füll- undFig. 1: a vertical section through the filling and
Preßraum einer Strangpresse mit geknickter Querschnittsgestaltung,Press chamber of an extrusion press with bent cross-sectional design,
Fig. 2: einen Vertikalschnitt gemäß Fig. 1 mitFig. 2: a vertical section according to Fig. 1 with
gekrümmter Querschnittsgestaltung undcurved cross-sectional design and
Fig. 3: einen Vertikalschnitt gemäß Fig. 1 und 2Fig. 3: a vertical section according to Fig. 1 and 2
mit stufenförmig ausgebildeter Querschnittsgestaltung.with stepped cross-sectional design.
Im Beispiel der Fig. l ist in schematischer Hinsicht lediglich der Füll- und Preßraum (1) einer Strangpresse dargestellt. Wie im übrigen die Strangpresse im Anschluß an den Füll- und Preßraum gestaltet ist, läßt sich der zum Stand der Technik benannten DE-PS 29 32 406 entnehmen.In the example in Fig. 1, only the filling and pressing chamber (1) of an extrusion press is shown schematically. The rest of the design of the extrusion press following the filling and pressing chamber can be found in DE-PS 29 32 406, which is mentioned as part of the state of the art.
Oberhalb des Füll- und Preßraumes (1) befindet sich ein Zuführbehälter (3), in dem sich ein Gemenge aus pflanzlichen Kleinteilen, insbesondere Holzkleinteilen und Bindemitteln befindet. Dieses gelangt im freien Fall in den Füll- und Preßraum, wenn der den Füll- und Preßraum nach oben abschließende Schließschieber (4) in eine Öffnungsstellung senkrecht zur Blattebene gebracht worden ist.Above the filling and pressing chamber (1) there is a feed container (3) in which there is a mixture of small plant parts, in particular small wood parts and binding agents. This falls freely into the filling and pressing chamber when the closing slide (4) which closes off the filling and pressing chamber at the top has been brought into an open position perpendicular to the leaf plane.
Ein Strangpreßkolben (5) wird über die gesamte Länge des Füll- und Preßraumes (1) hin- und herbewegt. Mit (6) ist die Endstellung des Hubes dieses Strangpreßkolbens (5) strichpunktiert bezeichnet. Die Lage dieser Endstellung kann je nach Beschaffenheit der Strangpresse verändert werden.An extrusion piston (5) is moved back and forth over the entire length of the filling and pressing chamber (1). The end position of the stroke of this extrusion piston (5) is indicated with a dash-dot line (6). The position of this end position can be changed depending on the nature of the extrusion press.
An den Füll- und Preßraum (1) schließt sich ein Formkanal (2) an, der in einen beheizbaren Aushärtekanal übergeht, wie dies in der DE-PS 29 32 406 beschrieben ist. Der Formkanal (2) kann sich ebenfalls in Strangpreßrichtung erweitern und gekühlt sein.The filling and pressing chamber (1) is followed by a molding channel (2) which leads into a heatable curing channel, as described in DE-PS 29 32 406. The molding channel (2) can also expand in the extrusion direction and be cooled.
Der Querschnitt des Füll- und Preßraumes (1) erweitert sich in Strangpreßrichtung keineswegs stetig, sondern weist einen übergang von einem flachen Keilwinkel (7) in einen steileren Keilwinkel (8) auf. Der Ort dieses Überganges, der in Fig. l als Stufe (9) bezeichnet ist, befindet sich in der zweiten Hälfte des Hubes des Strangpreßkolbens (5). Die Bestimmung des genauen Ortes hängt von verschiedenen Umständen ab.The cross-section of the filling and pressing chamber (1) does not expand continuously in the extrusion direction, but rather has a transition from a flat wedge angle (7) to a steeper wedge angle (8). The location of this transition, which is designated as step (9) in Fig. 1, is in the second half of the stroke of the extrusion piston (5). The determination of the exact location depends on various circumstances.
Während der Strangpreßkolben (5) den ersten Teilbereich des Füll- und Preßraumes (1) passiert, soll der verhältnismäßig flache Keilwinkel (7) dafür sorgen, daß einerseits die verdrängte Luft durch das Spiel zwischen Kolbenmantelfläche und Innenwand des Füll- und Preßraumes (1) entgegengesetzt zur Strangpreßrichtung entweichen kann. Der Keilwinkel (7) soll aber nur so groß sein, daß Verschleißerscheinungen vermieden, d.h. Reibung reduziert werden und das in Verdichtung befindliche Gemenge keine Möglichkeit hat, in das Spiel zwischen Strangpreßkolben (5) und Innenwand des Füll- und Preßraumes (1) zu gelangen.While the extrusion piston (5) passes the first part of the filling and pressing chamber (1), the relatively flat wedge angle (7) should ensure that the displaced air can escape through the clearance between the piston jacket surface and the inner wall of the filling and pressing chamber (1) in the opposite direction to the extrusion direction. The wedge angle (7) should only be large enough to avoid signs of wear, i.e. to reduce friction and to prevent the mixture being compressed from getting into the clearance between the extrusion piston (5) and the inner wall of the filling and pressing chamber (1).
Wenn der Strangpreßkolben (5) bei seinem Vorschub eine Stellung im Bereich der Stufe (9) gemäß Fig. 1 erreicht hat, sollte das in Verdichtung befindliche Gemenge eine Dichte erreicht haben, welche der Dichte des vorhergepreßten Stangabschnittes ungefähr entspricht. Der in Ruhe befindliche Strang kann nämlich erst dann beschleunigt werden, wenn die Vorschubkraft des Strangpreßkolbens (5) über das komprimierte Gemengeteile eine so große Kraft auf den stehenden Strang ausüben kann, daß dessen Haftreibung überwunden wird. Sobald dieser Zustand erreicht ist, sollte die Keilform der Innenwandung des Füll- und Preßraumes (1) sich merklich vergrößern, was durch den steileren Keilwinkel (8) zum Ausdruck gebracht wird.When the extrusion piston (5) has reached a position in the area of the step (9) according to Fig. 1 during its advance, the mixture being compressed should have reached a density that approximately corresponds to the density of the previously pressed section of rod. The strand at rest can only be accelerated when the feed force of the extrusion piston (5) can exert such a large force on the stationary strand via the compressed mixture that its static friction is overcome. As soon as this state is reached, the wedge shape of the inner wall of the filling and pressing chamber (1) should noticeably increase, which is expressed by the steeper wedge angle (8).
Damit wird die Gleitreibung des in Verdichtung befindlichen Gemengeteiles, das noch quellfähig ist, wesentlich verringert, was zur Folge hat, daß die Beschleunigung des noch stehenden Stranges harmonischer erfolgt. Die sonst feststellbaren Druckspitzen werden merklich abgebaut, was sich letztlich auf eine Verringerung der Dichteunterschiede im Strang auswirkt.This significantly reduces the sliding friction of the batch part that is being compacted and is still capable of swelling, which means that the acceleration of the still stationary strand is more harmonious. The pressure peaks that would otherwise be noticeable are noticeably reduced, which ultimately has the effect of reducing the density differences in the strand.
Während im Beispiel der Fig. 1 der übergang vom flachen Keilwinkel (7) zum steileren Keilwinkel (8) als Stufe (9) dargestellt ist, wird beim Beispiel der Fig. 2 davon ausgegangen, daß dieser Übergang als Krümmung (10) gestaltet wird. Es wird ausdrücklich offen gelassen, in welcher Weise dieser übergang des steileren Keilwinkels (8) in die Querschnittsgestaltung des Formkanales (2) geschieht.While in the example in Fig. 1 the transition from the flat wedge angle (7) to the steeper wedge angle (8) is shown as a step (9), in the example in Fig. 2 it is assumed that this transition is designed as a curve (10). It is expressly left open how this transition from the steeper wedge angle (8) into the cross-sectional design of the mold channel (2) takes place.
Beim Beispiel der Fig. 3 wird davon ausgegangen, daß im Querschnitt kreisförmige Stränge erzeugt werden sollen. Da die Länge des Füll- und Preßraumes (1) normalerweise erheblich ist, würde eine konische Gestaltung der Innenwandfläche den Einsatz komplizierter Werkzeugmaschinen erfordern. Es ist daher günstiger, die Innenwandfläche des Füll- und Preßraumens (1) stufenförmig zu erweitern, wobei bevorzugt der einzelne stufenförmige Abschnitt zylindrisch ausgebildet ist.In the example in Fig. 3, it is assumed that circular strands are to be produced in cross-section. Since the length of the filling and pressing chamber (1) is normally considerable, a conical design of the inner wall surface would require the use of complicated machine tools. It is therefore more advantageous to expand the inner wall surface of the filling and pressing chamber (1) in steps, with the individual step-shaped section preferably being cylindrical.
Am Übergang des flachen zum steilen Keilwinkel ist demgemäß vorgesehen, daß eine größere Stufe (12) gebildet wird.At the transition from the flat to the steep wedge angle, it is accordingly intended that a larger step (12) is formed.
Es kann sich natürlich empfehlen, die einzelnen Stufen durch aneinandergereihte Hülsen unterschiedlichen Durchmessers zu bilden, die in einem Rohr oder dergleichen geführt werden.It may of course be advisable to form the individual stages by arranging sleeves of different diameters in a row, which are guided in a pipe or the like.
Außerdem läßt sich diese stufenförmige Gestaltung des Füll- und Preßraumes (1) auch sinnvoll bei quadratischen oder rechteckigen Querschnitten anwenden.In addition, this stepped design of the filling and pressing chamber (1) can also be used effectively for square or rectangular cross-sections.
Es ist ferner offen zu halten, ob die Innenwandfläche des Schließschiebers (4) diese Keilform gemäß Fig. 1 oder Krümmung gemäß Fig. 2 oder die stufenförmige Ausbildung gemäß Fig. 3 besitzt. Da die Fläche des Schließschiebers (4), die vom Druck des in Verdichtung befindlichen Gemenges beaufschlagt wird, verhältnismäßig gering ist, kann es sich empfehlen, einen schräg angeordneten Schließschieber konstanter Wanddicke zu verwenden.It is also unclear whether the inner wall surface of the closing slide (4) has the wedge shape shown in Fig. 1 or the curvature shown in Fig. 2 or the step-shaped design shown in Fig. 3. Since the surface of the closing slide (4) that is subjected to the pressure of the mixture being compressed is relatively small, it may be advisable to use an obliquely arranged closing slide with a constant wall thickness.
Die Erfindung beschränkt sich demgemäß nicht auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen.The invention is therefore not limited to the embodiments shown in the drawing.
Claims (5)
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