DE19600976A1 - Verfahren und Einrichtungen zum Beschicken eines Preßwerkzeugs mit rieselfähiger Masse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschicken eines Form­ hohlraumes in einem Preßwerkzeug mit rieselfähiger Masse, ins­ besondere keramischem Granulat, bei dem die Masse in einem Be­ hälter bereitgehalten, von dort pneumatisch in den Formhohlraum gefördert und durch Einleiten von Druckgas fluidisiert wird. Ferner betrifft die Erfindung eine dem selben Zweck dienende Einrichtung mit einem Behälter zum Bereithalten der Masse, ei­ ner vom Behälter zum Formhohlraum führenden Masseleitung und mindestens einer in diese mündenden Druckgasleitung.

Ein Verfahren und eine Einrichtung dieser Gattung sind aus der DE 31 28 347 A1 bekannt. Dort ist der Formhohlraum des Preß­ werkzeugs mit einem Unterdruckerzeuger über ein Ventil ver­ bunden, das jeweils während oder nach dem Aufsetzen eines Schießkopfes auf ein Unterteil des Preßwerkzeugs geöffnet wird, um den Formhohlraum zu evakuieren und dadurch rieselfähige Mas­ se aus einem Massevorratsbehälter in den Formhohlraum hinein zu saugen. In einem sich durch den Schießkopf erstreckenden Ab­ schnitt der Masseleitung mündet eine Fluidisierungsluftleitung, die über ein Ventil an einen Druckluftbehälter angeschlossen ist. Durch diese Leitung wird Fluidisierungsluft zugeführt, welche die in den Formhohlraum eintretende Masse derart flui­ disiert, daß sich im gesamten Formhohlraum eine gleichmäßige Verteilung in dem Sinne ergibt, daß an jedem Ort innerhalb des Formhohlraumes das Spektrum der Korngröße der Masse annähernd das gleiche ist.

Bei bekannten Verfahren und Einrichtungen der beschriebenen Gattung erfordert das Füllen des Formhohlraumes mit riesel­ fähiger Masse, insbesondere keramischem Granulat, bisher er­ heblich mehr Zeit als der eigentliche Preßvorgang. So beträgt die Füllzeit bei einer Blumentopfpresse beispielsweise 4,5 sek., wohingegen der eigentliche Preßvorgang ungefähr 2 sek. nach dem vollständigen Füllen des Formhohlraumes abgeschlossen sein kann und das anschließende Öffnen des Preßwerkzeuges und Entnehmen des gepreßten Formlings insgesamt nocheinmal ungefähr 2 sek. dauert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Zeitbedarf für das Beschicken und vollständige Füllen des Formhohlraumes zu vermindern.

In verfahrenstechnischer Sicht wird die Aufgabe ausgehend von einem Verfahren der beschriebenen Gattung erfindungsgemäß da­ durch gelöst, daß in die Masse, bevor sie den Formhohlraum er­ reicht, mindestens zweimal Druckgas eingeleitet wird. Soweit sie Einrichtungen der beschriebenen Gattung betrifft, ist die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Behälter als Vorrichtung zum Einschießen der Masse mittels Druckgas ausge­ bildet ist und die Druckgasleitung zum Einleiten zusätzlichen Druckgases in die Masseleitung vorgesehen ist und/oder daß die Druckgasleitung über eine Düsenanordnung symmetrisch zur Achse der Masseleitung in diese mündet.

Mit der erfindungsgemäßen Zufuhr von Druckgas - im allgemeinen Druckluft - an mehreren Stellen wird die rieselfähige Masse an all diesen Stellen ungefähr gleichzeitig in Bewegung gesetzt und in Richtung Formhohlraum transportiert. Während des gesam­ ten Beschickungsvorganges unterstützen die verschiedenen Druck­ gasströme den Massetransport. Vorzugsweise werden die Druckgas­ ströme mit einem Druck von 7 bar in die Masseströmung eingelei­ tet. Dadurch konnte die Beschickungszeit beispielsweise an einer Blumentopfpresse von 4,5 auf 2 sek. verkürzt werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Einrichtung zum isostatischen Pressen keramischer Formlinge aus rieselfähiger Masse,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1, dargestellt als Schnitt II-II in Fig. 3,

Fig. 3 die Ansicht in Richtung des Pfeils III in Fig. 2,

Fig. 4 eine Abwandlung von Fig. 2, dargestellt als Schnitt IV-IV in Fig. 5,

Fig. 5 die Ansicht in Richtung des Pfeils V in Fig. 4,

Fig. 6 eine weitere Abwandlung von Fig. 2, dargestellt als Schnitt VI-VI in Fig. 7,

Fig. 7 die Ansicht in Richtung des Pfeils VII in Fig. 6,

Fig. 8 einen weiteren vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1,

Fig. 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung und

Fig. 10 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 9 mit weiteren Einzelheiten.

In Fig. 1 ist eine hydraulische Presse 10 angedeutet, die einen Pressentisch 12 und zwei von diesen senkrecht nach oben ragen­ de, oben durch ein nicht dargestelltes Pressenjoch miteinander verbundene Säulen 14 aufweist. Auf dem Pressentisch 12 ist ein Patrizenträger 18 befestigt; längs der Säulen 14 ist ein Ma­ trizenträger 18 geführt, der sich mit einer nicht dargestellten hydraulischen oder mechanischen Hubvorrichtung auf- und abbewe­ gen läßt, um ein Preßwerkzeug 20 zu öffnen und zu schließen.

Zum Preßwerkzeug 20 gehören eine auf dem Pressentisch 12 be­ festigte Patrize 22 und eine am Matrizenträger 18 befestigte Matrize 24. Die Patrize 22 hat einen zentralen, senkrechten Füllkanal 26, in dem ein Zentralkörper 28 ortsfest angeordnet ist. Der Zentralkörper 28 ist im wesentlichen zylindrisch, ist aber an seinem oberen Ende kegelförmig verdickt, so daß er zu­ sammen mit einer ihn umgebenden, in der Senkrechten verstell­ baren Büchse 30, wenn diese eine obere Endstellung einnimmt, den Füllkanal 26 oben verschließt. In einer unteren Stellung der Büchse 30 ist der Füllkanal 26 oben offen.

Die Matrize 24 weist eine elastische Membran 32 auf, die zusammen mit der Patrize 22 einen Formhohlraum 34 begrenzt. In geschlossener Stellung des Preßwerkzeuges 20 wird durch den Füllkanal 26 rieselfähige Masse 36, beispielsweise sprühge­ trocknetes keramisches Granulat, mittels Druckluft in den Formhohlraum 34 eingetragen; dieser Vorgang wird auch als "Einschießen" bezeichnet. Anschließend wird die Masse 36 in üblicher Weise isostatisch gepreßt, indem hydraulisches Fluid zwischen die Matrize 24 und die Membran 32 eingeleitet wird.

Die rieselfähige Masse 36 wird in einem Behälter 38 jeweils in einer zum Füllen des Formhohlraumes 34 ausreichenden Menge be­ reitgehalten. Der Behälter 38 ist mit dem Formhohlraum 34 durch eine Masseleitung 40 verbunden, die einen vom Behälter 38 ab­ wärtsführenden senkrechten Abschnitt 42, einen ersten bogenför­ migen Abschnitt 44, einen waagerechten Abschnitt 46, einen zwei­ ten bogenförmigen Abschnitt 48, einen aufwärtsführenden senk­ rechten Abschnitt 50 und schließlich den erwähnten Füllkanal 26 umfaßt. In den Behälter 38 mündet eine Druckgasleitung 52, durch die sich, von einer nicht dargestellten Ventilanordnung gesteu­ ert, Druckgas einleiten läßt, um die im Behälter 38 enthaltene rieselfähige Masse 36 zu fluidisieren und stoßartig aus dem Behälter durch die Masseleitung 50 in Richtung Formhohlraum 34 zu treiben. Als Druckgas wird normalerweise Druckluft verwendet; für Sonderfälle kommt auch inertes Druckgas in Frage.

Der abwärts führende senkrechte Abschnitt 42 und der waagerechte Abschnitt 46 der Masseleitung 40 weisen je eine Düsenanordnung 54 auf; diese Düsenanordnungen können gleich oder unterschied­ lich gestaltet sein, beispielsweise wie in Fig. 2 und 3 oder Fig. 4 und 5 oder Fig. 6 und 7 dargestellt. Eine weitere Düsen­ anordnung 58 ist gemäß Fig. 1 und 8 im linken bogenförmigen Ab­ schnitt 48 der Masseleitung 40 vorgesehen; auch in diese Düsen­ anordnung 58 mündet eine Druckgasleitung 56. Die Druckgaslei­ tungen 56 werden von je einem Ventil gesteuert oder auch von einem gemeinsamen Ventil, beispielsweise dem gleichen, das auch die Druckgasleitung 52 steuert.

Jede der Düsenanordnungen 54 hat einen rotationssymmetrischen Düsenkörper 60, der die Masseleitung 40 dicht umschließt. Gemäß Fig. 2 und 3 ist der Düsenkörper 60 an der Masseleitung 40 starr befestigt, bespielsweise angeschweißt. Gemäß Fig. 2 und 3 sind im Düsenkörper 60 mehrere, beispielsweise sechs Düsen 62 ent­ halten, deren Achsen auf einer gemeinsamen, mit der Masselei­ tung 40 gleichachsigen, gedachten Kegelmantelfläche angeordnet sind, und somit in einem Punkt auf der Achse A der Masseleitung 40 konvergieren. Jede der Düsen 62 mündet an der Innenwand der Masseleitung 40 gemäß Fig. 2 und 4 in einer elliptischen Fläche.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 4 und 5 unterscheidet sich von der in Fig. 2 und 3 dargestellten dadurch, daß der Düsenkörper 60 auf der Masseleitung 40 drehbar gelagert und mittels eines an der Masseleitung befestigten, beispielsweise angeschweißten, Halterings 64 in wählbaren Drehwinkelstellungen festlegbar ist. Der Haltering 64 weist in Umfangsrichtung längliche Löcher 66 auf, durch die hindurch je eine Klemmschraube 68 in den Düsen­ körper 60 eingeschraubt ist. In der linken Hälfte der Fig. 5 ist der Düsenkörper 60 in einer Stellung abgebildet, in der die Düsen 62 vollständig offen sind; die rechte Hälfte der Fig. 5 zeigt hingegen den Düsenkörper 60 in einer Stellung, in der die Düsen 62 nur halb offen sind. Die Querschnitte der Düsen 62, und somit die unter gegebenen Druckverhältnissen durch die Dü­ senanordnung 58 je Zeiteinheit einströmende Menge Druckgas läßt sich also gemäß Fig. 4 und 5 durch Verdrehen des Düsenkörpers 60 einstellen.

Die in Fig. 6 und 7 abgebildete weitere Ausführungsform einer Düsenanordnung 58 unterscheidet sich von den vorangegangenen dadurch, daß für das Einleiten von Druckgas in die Masseleitung 40 ein kegelförmiger, mit der Masseleitung 40 wiederum gleich­ achsiger, Ringspalt 70 vorgesehen ist. Dieser ist zwischen zwei Rohrstücken 72 und 74 ausgebildet, von denen das Rohrstück 72 mit dem Düsenkörper 60 fest verbunden, beispielsweise verschweißt ist und einen Innenkonus aufweist, während das Rohrstück 74 mittels eines an ihm ausgebildeten Außengewindes 76 in ein ent­ sprechendes Innengewinde des Düsenkörpers 60 eingeschraubt und derart verdrehbar ist, daß sich die Breite des Ringspalts 70 einstellen läßt.

In jedem Fall bildet die Richtung 78 der Druckgasströmung mit der Strömungsrichtung 80 der rieselfähigen Masse 36 in der Mas­ seleitung 40 einen spitzen Winkel.

Die in Fig. 8 vergrößert dargestellte Düsenanordnung 58 im lin­ ken bogenförmigen Abschnitt 48 der Masseleitung 40 hat nur eine einzige Düse 82, deren Achse mit der Achse A des sich an den bogenförmigen Abschnitt 48 anschließenden geraden Abschnittes 50 übereinstimmt. Die einzige Düse 82 erzeugt somit einen in bezug auf den sich anschließenden geraden Abschnitt 50 der Mas­ seleitung 40 zentralen Gasstrom, obwohl die Düse 82 sich nicht unbedingt bis in das Zentrum der Masseleitung 40 zu erstrecken braucht sondern gemäß Fig. 8 ausschließlich an der Außenseite des bogenförmigen Abschnittes 48 angeordnet sein kann.

Gemäß Fig. 1 mündet eine weitere Druckgasleitung 56 in den End­ bereich der Masseleitung 40, nämlich durch den Pressentisch 12 hindurch unmittelbar unterhalb des Füllkanals 26.

In Fig. 9 ist die Draufsicht eines Preßwerkzeugs 20 mit einer weiteren Düsenanordnung 84 zum Einleiten von Druckluft in den Endbereich der Masseleitung 40 dargestellt. Fig. 10 ist ein ver­ größerter axialer Schnitt durch die Düsenanordnung 84. Bei die­ ser Ausführungsform gehört zur Düsenanordnung 84 ein an das Preßwerkzeug 20 angebautes, beispielsweise angeschraubtes Ge­ häuse 86, dessen Innenraum sich zum Formhohlraum 34 hin erwei­ tert. Die Masseleitung 40 mündet in das Gehäuse 86 derart, daß die Achse A des letzten Abschnittes der Masseleitung 40 zu­ gleich die Achse des Gehäuse 86 ist. Symmetrisch zur Achse A sind im Gehäuse 86 zwei Düsen 88 ausgebildet, die über je ein einstellbares Drosselventil 90 an je einen Abzweig einer ge­ meinsamen Druckgasleitung 56 angeschlossen sind. Durch die bei­ den Düsen 88 lassen sich in das Gehäuse 86 Druckgasströme 78 einleiten, die mit der Strömungsrichtung 80 der rieselfähigen Masse 36 wiederum je einen spitzen Winkel bilden. Die schon im Behälter 38 und/oder durch Düsenanordnungen 54 und/oder 58 der zuvor beschriebenen Art fluidisierte und auf ihrem Weg zum Formhohlraum 34 hin beschleunigte Masse 36 wird von der Dü­ senanordnung 84 im Gehäuse 86 erneut fluidisiert, homogenisiert und in Richtung zum Formhohlraum 34 hin beschleunigt.

Claims (11)

1. Verfahren zum Beschicken eines Formhohlraumes (34) in einem Preßwerkzeug (20) mit rieselfähiger Masse (36), insbes. kera­ mischem Granulat, bei dem die Masse (36) in einem Behälter (38) bereitgehalten, von dort pneumatisch in den Formhohlraum (34) gefördert und durch Einleiten von Druckgas fluidisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß in die Masse (36), bevor sie den Formhohlraum (34) erreicht, mindestens zweimal Druckgas einge­ leitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine dosierte Menge der Masse (36) im Behälter (38) bereitgehalten und dort erstmals mit Druckgas fluidisiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgas stoßartig in den Be­ hälter (38) und ungefähr gleichzeitig in die Masseströmung zwi­ schen dem Behälter (38) und dem Formhohlraum (34) eingeleitet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Masseströmung zwischen dem Behälter (38) und dem Formhohlraum (34) Druckgas symmetrisch zur Strömungsachse eingeleitet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einen bogenförmigen Abschnitt (48) der Masseströmung, an den sich ein Abschnitt (50) mit gerader Strömungsachse (A) anschließt, Druckgas in Richtung dieser Achse eingeleitet wird.

6. Einrichtung zum Beschicken eines Formhohlraumes (34) in ei­ nem Preßwerkzeug (20) mit rieselfähiger Masse (36), insbes. keramischem Granulat, mit einem Behälter (38) zum Bereithalten der Masse (36), einer vom Behälter (38) zum Formhohlraum (34) führenden Masseleitung (40) und mindestens einer in diese mün­ denden Druckgasleitung (56), dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (38) als Vorrichtung zum Einschießen der Masse (36) mittels Druckgas ausgebildet ist und die Druckgasleitung (56) zum Einleiten zusätzlichen Druckgases in die Masseleitung (40) vorgesehen ist.

7. Einrichtung zum Beschicken eines Formhohlraumes (34) in ei­ nem Preßwerkzeug (20) mit rieselfähiger Masse (36), insbes. keramischem Granulat, mit einem Behälter (38) zum Bereithalten der Masse (36), einer vom Behälter (38) zum Formhohlraum (34) führenden Masseleitung (40) und mindestens einer in diese mün­ denden Druckgasleitung (56), dadurch gekennzeichnet, daß die Druckgasleitung (56) über eine Düsenanordnung (54; 58; 84) symmetrisch zur Achse (A) der Masse­ leitung (40) in diese mündet.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenanordnung (54) einen Kranz einzelner Düsen (62) aufweist, die in Strömungsrichtung (80) der Masse (36) konvergieren.

9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenanordnung (54) zwei Rohr­ stücke (72, 74) aufweist, die einen Innenkonus bzw. einen Außen­ konus aufweisen und so ineinandergreifen, daß sie einen in Strömungsrichtung (80) der Masse (36) konvergierenden Ringspalt (70) bilden.

10. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenanordnung (58) eine zen­ trale Düse (82) aufweist, die in einem bogenförmigen Abschnitt (48) der Masseleitung (40) angeordnet und in Richtung der Achse (A) eines sich daran anschließenden geraden Abschnittes (50) der Masseleitung (40) ausgerichtet ist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenanordnung (54; 58; 84) zum Drosseln des Druckgasstromes einstellbar ist.