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Presse zur Herstellung von keramischen Formlingen od. dgl. Bei der
Herstellung von Formlingen, z. B. für die Fabrikation von feuerfesten Steinen, ist
es namentlich dann, wenn eine hohe Verdichtung des körnigen Ausgangsgemisches erzielt
werden soll, schwierig, die in der Rohmasse enthaltene Luft völlig bzw. in genügendem
Ausmaß aus dem Formling zu entfernen. Die im Formling eingeschlossene Luft vergrößert
nicht nur die Porosität, sondern sammelt sich in bestimmten Zonen unter Bildung
zusammenhängender Hohlräume, die sich im Fertigerzeugnis als kleinere oder größere
Lagenrisse bemerkbar machen.
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Die Entlüftung der Formmasse während des Preßvorganges ist weitgehend
abhängig von der Dauer der eigentlichen Pressung. Daher neigen Pressen mit schnellem
Ablauf des Preßvorganges stärker zur Lagenbildung im Formling als langsam arbeitende
Pressen. Die Schnellpressen haben, wirtschaftlich gesehen, den großen Vorteil einer
erheblich höheren Erzeugung j e Zeiteinheit.
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Wenn man den Preßvorgang in einer Schnellpresse näher untersucht,
ist festzustellen, daß beispielsweise bei einer Zusammendrückung der losen Formmasse
von i7o auf ioo mm während des größten Teiles des Stempelweges vergleichsweise geringe
Kräfte benötigt werden. So steigt z. B. der Preßdruck beim Zusammenpressen der Formmasse
von 17o auf iio mm erst auf etwa 1q. t bei einer gegebenen Presse, während die weitere
Zusammendrückung der Masse von iio auf ioo mm Formlingshöhe den Preßdruck bis auf
etwa 135 t ansteigen läßt. Die Luft entweicht aus der losen Formmasse zunächst ziemlich
leicht. Die Entfernung der Luft wird aber immer schwieriger, je höher die
Verdichtung
ist und braucht dann unter Umständen erhebliche Zeit, verglichen mit den Verhältnissen
bei Beginn der Zusammenpressung.
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Es ist an sich klar, daß man den Preßvorgang aus wirtschaftlichen
Gründen nicht dadurch verbessern kann, daß man seine Gesamtdauer vergrößert. Hingegen
hat sich gezeigt, daß eine erhebliche Verbesserung dadurch erzielt werden kann,
daß man die Preßdauer in bestimmten Teilabschnitten des ganzen Preßvorganges relativ
vergrößert.
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Wesentlich ist in bezug auf die Verminderung der Lufteinschlüsse bzw.
die Erleichterung des Luftaustritts der Preßdruckbereich im Übergang vom relativ
niedrigen Preßdruck zu dem für die Endverdichtung erforderlichen maximalen ' Preßdruck.
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-Es wurde gefunden, daß eine Verzögerung der Preßgeschwindigkeit in
diesem Bereich das Entweichen der in der Formmasse noch enthaltenen Luft so erheblich
erleichtert, daß Lagenrisse praktisch völlig verhindert werden können. Die Formmasse
enthält dann zwar auch noch gewisse Lufteinschlüsse. Diese erhöhen aber lediglich
die Porosität, ohne die Struktur des Formlings zu lockern.
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Die auf den vorstehenden Feststellungen aufbauende Erfindung folgt
also dem Leitgedanken, die Zusammenpressung und Entlüftung der Formmasse in bezug
auf die Gesamtdauer der Verdichtung praktisch unverändert zu lassen, jedoch die
Verteilung der Preßzeit auf die einzelnen Preßstufen in anderer Weise als bisher
vorzunehmen. Dies wird erfindungsgemäß im Prinzip dadurch erreicht, daß man im Druckweg
zwischen dem in die Form eindringenden Preßstempel oder Preßstempeln, falls es sich
um eine Presse mit mehreren in die Form eindringenden Ober- und Unterstempeln handelt,
und dem den Preßstempel belastenden Druckkörper; etwa der Preßspindel, eine Federung,
welche eine unterhalb des Endpreßdrucks liegende Tragkraft hat, vorsieht und dieser
einen ihre Zusammendrückung begrenzenden festen Anschlag od. dgl. zuordnet, so daß
die Druckkräfte bei Beginn der Verdichtung über das federnde Zwischenglied übertragen
werden, gegen Ende der Verdichtung aber unmittelbar unter Ausschaltung der Federung.
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Spindelpressen zur Herstellung von keramischen Formlingen mit einer
Federung zwischen dem in die Form eindringenden Preßstempel und den ihn belastenden
Druckkörper sind bereits in verschiedener Anordnung vorgeschlagen worden. So hat
man beispielsweise zwischen Preßstempel und Druckstück Federn vorgesehen, welche
ein Ausweichen des Druckstückes gegenüber dem Preßtempel bei Überschreiten des zulässigen
Preßdruckes gestatten. Derartige Federn müssen indessen eine höhere Tragkraft haben,
als dem Endpreßdruck entspricht. Ihre Anwendung kann deshalb nicht die von der Federung
erstrebte Verzögerung der Preßgeschwindigkeit im Übergang von den relativ niedrigen
Anfangspreßdruck zu dem für die Endverdichtung erforderlichen maximalen Preßdruck
bewirken.
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Nach einem anderen Vorschlag sind zwischen Druckstück und Preßstempel
zwar Federn vorgesehen, die eine geringere Tragkraft als dem Endpreßdruck entspricht,
besitzen. Hierbei dienen jedoch die Federn nur dazu, den Preßstempel während des
Ausstoßens des Formlings mit einem geringerem Druck als seinem eigenen Gewicht entspricht,
gegen die Oberfläche des Formlings anliegend zu halten. Beim Preßvorgang werden
diese Federn unmittelbar nach Aufsetzen des Preßstempels auf die Füllung der Form
zusammengedrückt, so daß der Preßdruck vom Druckstück auf den Stempel praktisch
während der ganzen Dauer des Preßvorganges starr übertragen wird. Es ist also auch
hier eine Verzögerung des Preßvorganges in einem bestimmten Zeitpunkt desselben
nicht möglich.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung soll als Beispiel angenommen
werden, daß ein Formling von =oo mm Höhe herzustellen ist. Daher ist die Formmasse
in die Preßform etwa =7o mm hoch einzufüllen. Handelt es sich dabei um eine Presse
ohne die erfindungsgemäße Federung im Druckweg der Preßstempel, so beginnt der eigentliche
Preßvorgang mit dem Aufsetzendes Oberstempels auf die Formmasse; er ist dann nach
7o mm Spindelweg und 70 mm Spindelwegzeit beendet. In dieser kurzen Zeit
hat die Spindel -ihre größte Geschwindigkeit und Kraft erreicht.
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Wird der gleiche Formling auf einer erfindungsgemäßen Presse hergestellt,
die nur mit einer Federung im Druckweg des Unterstempels ausgestattet ist, so weicht
der Formling mit Beginn des Aufsetzens des Oberstempels auf die Formmasse entsprechend
der Federstärke nach unten aus. Nach Zurücklegen eines einstellbaren Federhubes
von beispielsweise 40 mm setzt der Unterstempel fest auf seinen Anschlag auf. Die
Formmasse ist in diesem Moment mit der Federkraft zusammengepreßt und wird erst
jetzt von dem weiter nach unten sich bewegenden Oberstempel auf zoo mm zusammengepreßt.
Die Dauer der Pressung der Formmasse bis zum Aufsetzen des Unterstempels ist somit
um die zum Zusammendrücken der Feder erforderliche Zeit verlängert, womit die Luft
eine entsprechende Zeitspanne länger aus der Formmasse entweichen kann. Außerdem
erfolgt die Zusammendrückung der Formmasse bis zum praktisch luftdichten Abschluß
der Randzonen des Formlings langsamer; was ebenfalls das Entweichen der Luft erleichtert.
Der Formling erfährt eine Vorverdichtung bzw. Vorentlüftung unter Federkraft, und
die dabei gegenüber der Arbeitsweise der bekannten Presse zusätzlich entweichende
Luft braucht bei der Schlußverdichtung nicht mehr ausgetrieben zu werden, bei welcher
die beiden Preßstempel starr mit größter Spindelkraft gegeneinander bewegt werden.
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Wird gemäß dem Leitgedanken der Erfindung auch im Druckweg zwischen
Oberstempel und dessen Druckkörper, beispielsweise der Preßspindel, eine Federung
vorgesehen, so spielt sich dort der gleiche Vorgang, wie vorstehend in bezug auf
den Unterstempel beschrieben, ab. Durch verschiedene Wahl der Federkraft im Ober-
und Unterstempel läßt sich dabei eine weitere Unterteilung des Preßvorganges bzw.
der Preßzeit auf mehrere Stufen erzielen.
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Die Erfindung sieht weiter vor, auch den Formkasten, in den die beiden
Preßstempel eindringen,
federnd anzuordnen. Hierbei tritt nach dem
Aufsetzen beispielsweise des Oberstempels auf den Formkasten eine zusätzliche Relativbewegung
zwischen Formwand und Formmasse ein, die das Entweichen der Lufteinschlüsse aus
der Formmasse erleichtert.
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Es ist ferner vorteilhaft, daß beim eigentlichen Verdichtungsvorgang
zwischen den Formkastenwänden und dem Formling eine Relativbewegung zum Entweichen
der Luft an den Formkastenwänden während der ganzen Dauer des Preßvorganges stattfindet.
Diese Relativbewegung bis zur Beendigung des Preßvorganges ist gewährleistet, wenn
die Unterstempelfederung stärker ist als die Kraft der Spindelpresse im Augenblick
des Aufsetzens des Oberstempelkragens auf den Formkasten, in vorliegendem Falle
z. B. bei etwa 1q. t. Bei einer unterschiedlichen Federkraft des Ober- und des Unterstempels
ist der Beginn der Relativbewegung des Formkastens, hervorgerufen durch die Formkastenfederung,
zeitlich vorverlegt, wodurch die Entlüftung der Formmasse in vorteilhafter Weise
verbessert wird.
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Ein weiterer Vorteil der Relativbewegung ist eine gleichmäßige Verdichtung
des Steines in seiner ganzen Höhe, wobei die jeweilige Kraft der Unterstempelfeder
eine wesentliche Rolle spielt.
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Durch Anwendung der Erfindung kann man Formlinge erheblich niedrigerer
Porosität als bisher, jedoch ohne Lagenbildung, auch auf Schnellpressen herstellen
und damit deren spezifische Vorteile auch zur Herstellung von Formkörpern mit Eigenschaften,
die bisher praktisch nur in langsam arbeitenden Pressen erreichbar waren, ausnutzen.
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In der Zeichnung ist eine gemäß der Erfindung ausgebildete Spindelpresse
zur Herstellung von Steinformlingen dargestellt, und zwar zeigt Fig. i die Spindelpresse
teils in Vorderansicht und teils in einem senkrechten Schnitt und Fig. 2 dieselbe
Presse in Seitenansicht.
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Die in der Zeichnung dargestellte Spindelpresse besitzt ein Gestell
i, zwischen dessen Ständern 2 senkrecht verschiebbar der Druckkörper 3 angeordnet
ist, an dem die beiden Oberstempel q. angeordnet sind. Der Druckkörper 3 ist mit
der Preßspindel 5 verbunden, die am oberen Ende das übliche Reibrad 6 trägt. Die
Spindel 5 ist in bekannter Weise mit Gewinde versehen, das sich in Gewindegänge
des Querholmes 7 des Maschinengestells eindreht. Der Druckkörper 3 wird durch Führungsstangen
8 gehalten, an denen das Lager g für das Reibrad angebracht ist.
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An einer auf den nach oben gerichteten Armen io gelagerten Welle ii,
die mittels eines Betätigungsgestänges i2 axial verschiebbar ist, sind die beiden
Reibscheiben 13, 1q. angebracht, die abwechselnd zur Wirkung gebracht werden. Beispielsweise
führt die Einwirkung der Reibscheibe 13 auf das Reibrad 6 dazu, daß die Preßspindel
5 sich abwärts bewegt, und die Einwirkung des Reibrades 1q. zur entgegengesetzten
Bewegung der Preßspindel. Der Antrieb der Welle ii erfolgt unter Vermittlung der
Riemenscheibe 15.
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Der Druckkörper 3 ist rahmenartig ausgebildet. In ihm sind längs verschiebbar
die vier Bolzen 16 gelagert, die unten eine Platte 18 tragen, an der die Unterstempel
q. sitzen. Die Bolzen 16 haben je einen Bund ig. Zwischen dem Bund ig und dem oberen
Hohn des Rahmens 3 sind Druckfedern 2o angeordnet. In der Zeichnung sind Schraubenfedern
dargestellt, jedoch kann die Erfindung auch vorteilhaft mit Federn aller Art, insbesondere
Ringfedern, ausgeführt werden. Wenn die Federn 2o um ein gewisses Maß zusammengedrückt
sind, liegt die Stempelplatte 18 gegen die Unterseite des Druckrahmens 3 an. Von
diesem Zeitpunkt an werden die Druckkräfte vom Rahmenkörper 3 unmittelbar auf die
Preßplatte 18 bzw. Stempel q übertragen.
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Auf dem Maschinengestell ist die Form 21 mittels Federn 22 senkrecht
verschiebbar gelagert.
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Von unten greifen in die Formhöhlungen die Unterstempel 23 ein, die
von einer Stange 24 getragen werden, welche ihrerseits auf dem Fundament 25 unter
Vermittlung einer Federung 26 abgestützt ist. Auf die Federplatte 27 sind vier Führungshülsen
28 aufgeschweißt. Der Hub der Federn 26 wird durch Aufsetzen des Unterstempelhalters
34 auf den Sockel des Gestells i begrenzt. Die untere Federplatte 27 ist unter Vermittlung
des Tragbolzens 3o einstellbar am Fundament abgestützt.
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Wenn nach Einfüllen der Formmasse die Preßspindel 5 abwärts bewegt
ist, gehen die Preßstempel q. aus der in der Zeichnung angedeuteten Stellung nach
unten und pressen die Formmasse in der Form 2,1 zusammen. Nach einem bestimmten
Preßweg setzt sich die Stempelplatte 18 auf den oberen Rand 31 des Formkastens auf
und nimmt diesen nach unten mit. Dabei dringen die Unterstempel 23 in die
Form ein, bis sich die Form auf ihren Formkastenrahmenuntertei132 aufsetzt. Je nach
der Einstellung der Federungen 2o und 26 tritt dann oder auch schon vorher eine
Zusammendrückung der Federn 2o, 26 ein, bis die Stempelplatte 18 gegen den oberen
Druckkörper 3 anliegt und der Unterstempelhalter 34 auf dem Sockel des Gestells
i aufliegt. Von- diesem Zeitpunkt an erfolgt die weitere Zusammendrückung der Formmasse
starr, d. h. ohne Vermittlung der Federungen 2o bzw. 26, bis sich die Form 21 mit
ihrem Formkastenrahmenobertei133 auf das Unterteil 32 aufsetzt und damit der Preßvorgang
beendet ist.
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Nach Beendigung des Preßvorganges werden die Reibscheiben 13, 1q.
umgestellt und die Preßspindel mittels der Reibscheibe 1q. gehoben und anschließend
der fertige Formling aus der Form in üblicher Weise durch Anheben der Stange 24
bzw. der Unterstempel 23
ausgehoben.
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Bei diesem Vorgang heben sich jedoch infolge der Federung die Preßstempel
nicht schlagartig ab, sondern halten noch mit abnehmender Federkraft den Formling
unter Druck, so daß noch etwaige komprimierte Luftreste entweichen können, ohne
den Formling zu sprengen.
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Ein weiterer wichtiger Vorteil der Federung besteht darin, daß die
Presse wesentlich weicher und ruhiger arbeitet, so daß durch den Fortfall harter
schlagartiger Stöße die Maschinenteile der Presse wesentlich geschont und häufige
Reparaturen infolge geringeren Verschleißes vermieden werden.
Die
im Druckweg der Stempel vorzunehmenden Federungen können verschiedener Art sein.
An Stelle der in der Zeichnung dargestellten Schraubenfedern kann man unter Umständen
vorteilhaft Federn anderer Art, vorzugsweise Puffer-, Teller- oder Ringfedern, benutzen.
Ferner ist es möglich, pneumatische oder hydraulische, elastisch nachgebende. Vorrichtungen
als Federung zu verwenden oder auch elastisch verformbare Körper, z. B. eine Gummipufferung.
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An Stelle der Bewegung der Druckkörper durch Spindel kann man gegebenenfalls
auch eine solche durch Kniehebel, Exzenter, Kurbeltrieb od. dgl. anwenden, unter
Umständen auch einen pneumatischen oder hydraulischen Antrieb mit hoher Beschleunigung
der Druckkörper.