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Pressform zum Brikettieren und Tablettieren von pulverförmigen oder feinkörnigen Stoffen.
Beim Pressen von Briketts oder Tabletten aus pulverförmigen oder feinkörnigen Stoffen (Bri- kettieren bzw. Tablettieren) ist einer der am häufigsten auftretenden Herstellungsfehler die Rissbildung, d. h. die Briketts oder Tabletten kommen nicht unversehrt, sondern mit den verschiedenartigsten Rissen aus der Form heraus. Diese Fehler an Presslingen treten vor allen Dingen dann auf, wenn das I zu pressende, pulverförmige oder feinkörnige Pressgut nur über einen geringen Zusammenhang verfügt und demzufolge sehr hohe Pressdrücke angewandt werden müssen.
Das Auftreten von Rissen in dem Pressling ist eine Folge von inneren Spannungsunterschieden, die vor allem während des Druckablassens auftreten, d. h. zwischen dem Zeitpunkt des höchsten Druckes und dem Zeitpunkt, in dem der Pressling aus der Pressform entfernt wird. Die Bildung von Rissen könnte daher vermieden werden, wenn es gelänge, während des Druckablassens in jedem Punkte im
Innern des Presslings einen homogenen Spannungszustand zu erreichen, z. B. dadurch, dass die spe- zifischen Flächendrucke auf alle Teilchen der Oberfläche des Presslings in jedem Augenblick des Druck- ablassens beim Pressen untereinander gleichgehalten werden. Die Realisierung dieser Bedingung ist jedoch ausserordentlich schwierig.
Die Erfindung bezweckt nun, Hilfsmittel zur Verfügung zu stellen, mittels welcher die oben- erwähnte Bedingung annäherungsweise erreicht werden kann und welche ohne besondere Schwierig- keiten hergestellt und in der Praxis angewandt werden können.
Nach der Erfindung geht man von der Erkenntnis aus, dass das Auftreten von voneinander abweichenden spezifischen Flächendrucken während des Druekablassens eine Folge der voneinander abweichenden Ausdehnungen des Presslings in der Richtung der Pressachse und senkrecht dazu ist.
Bei den meisten pulverförmigen oder feinkörnigen Stoffen beträgt die Ausdehnung in der Richtung der Pressachse ein Vielfaches der Ausdehnung senkrecht dazu, so dass während des Ablassens des Press- druckes der Pressling sich in der Pressrichtung wesentlich stärker ausdehnt als quer dazu. Beim Pressen und dem darauffolgenden Ablassen des Pressdruckes eines solchen Stoffes, z. B. in einer konischen Press- form, treten dann folgende Verhältnisse auf (s. Fig. 1) : Im Augenblick, in dem der höchste Pressdruck ausgeübt wird, nimmt der Pressling den durch die Kanten A1-A4 gekennzeichneten Raum ein.
Beim
Ablassen des Pressdruckes zeigt der Pressling die Neigung, sich axial und radial auszudehnen, so dass nach dem völligen Ablassen des Pressdruckes der Pressling den durch die Kanten B1-B4 gekennzeich- neten Raum einnehmen würde. Die untere Hälfte des Presslings wird jedoch durch die starre Form- wand daran verhindert, sich radial auszudehnen, während die axiale Ausdehnung dieser Hälfte entlang der Formwand durch Reibung sehr behindert wird. Die obere Hälfte des Presslings wird von einem bestimmten Zeitpunkt an während des Ablassens des Pressdruckes nicht mehr von der Formwand unter- stützt. Die Folge davon ist, dass in einer Zone etwa bis zur halben Höhe des Presslings Umfangsrisse und in den Stirnflächen des Presslings radiale Risse entstehen.
Um dieses zu vermeiden, wird nach der Erfindung eine Pressform verwendet, welche derart kon- struiert ist, dass in jedem Zeitpunkt während des Ablassens des Pressdruckes jeder Punkt der Oberfläche des Presslings mit der Formwand in Berührung bleibt, ohne dass die Formwand den Pressling daran hindert, sich auszudehnen.
Ein Ausführungsbeispiel einer Pressform nach der Erfindung ist in Fig. 2 abgebildet, bei welcher Ausführungsform der Pressling während der Ausdehnung sich weder von der Formwand ablöst noch
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durch die Form gehindert wird, sich auszudehnen, so dass jede Ursache zum Entstehen von Rissen vermieden wird.
Die Wände einer Pressform dieser Art sind innerhalb der Räume gelegen, die von zwei Paar Flächen begrenzt sind, welche Paare einander schneiden und je durch Bewegung von zwei Paar Kurven parallel zueinander entstanden sind, wobei die Kurven jedes Paares mit Bezug auf ein gemeinsames Achsenkreuz den Gleichungen 1 bzw. 2 entsprechen.
Zur maschinellen Herstellung der Pressformen-empfiehlt es sich jedoch, die Formwand als Oberfläche eines Umdrehungskörpers auszubilden. Falls angenommen wird, dass die Dehnung des Presslings in der Richtung der Pressachse (axial) den Wert Ea und in der Richtung senkrecht dazu (radial) den Wert Er aufweist, hat es sich durch Versuche herausgestellt, dass, um den Bedingungen nach der Erfindung zu entsprechen, die Pressformwand innerhalb des Raumes liegen muss, welcher von zwei Umdrehungskörpern begrenzt wird, deren Erzeugende den Gleichungen 1 bzw.
2 entsprechen, in welchen Gleichungen 19 Logarithmen bedeutet und c ein Parameter ist und welche Gleichungen mit Bezug auf ein Achsenkreuz gelten, dessen eine Achse Umdrehungsachse ist und mit der Pressachse y zusammenfällt, wobei die Entfernung eines willkürlichen Punktes der Erzeugenden von der Umdrehungsachse y mit r angegeben wird und die Entfernung dieses Punktes von der x-Achse, die durch den Schnittpunkt der Erzeugenden mit der Umdrehungsachse y hindurchgeht, mit h angegeben wird. Hiebei ist die Pressformwand mit ihrer konkaven Seite der Umdrehungsachse y der Erzeugenden zugekehrt und zeigt bei zunehmenden Abszissen r gleichzeitig zunehmende Ordinaten h (Fig. 3).
Schliesslich wird noch beispielsweise und unter Hinweis auf Fig. 3 angegeben werden, in welcher Weise die in dieser Figur abgebildete Ausführungsform der Pressform berechnet werden können, um der Erfindung zu entsprechen.
Wiederum sei angenommen, dass die Ausdehnung des Presslings in der Achsenrichtung Ea beträgt und die Formänderung des Presslings senkrecht zu der Pressachse y Er beträgt. Auch sei wiederum angenommen, dass ein willkürlicher Punkt P der Oberfläche des Presslings, bei ausgedehntem Zustande desselben, in einem Abstand)', von der Pressachse liegt und in einem Abstand Ao vom Boden der Pressform. Falls angenommen wird, dass eine ungehinderte Dehnung stattfinden kann, lag der Punkt P vor der Ausdehnung, d. h. im Zeitpunkt, in dem der höchste Pressdruck ausgeübt wurde, in Abständen von der Pressachse y bzw. von dem Pressformboden, welche durch die Gleichungen 3 dargestellt werden.
Ein anderer Punkt der Presslingoberfläche, der nach der Ausdehnung die Koordinaten 1"1 und 111 aufweist, fiel vor der Ausdehnung mit einem Punkt mit den Koordinaten gemäss den Gleichungen 4 zusammen. Auf diese Weise kann eine Anzahl Punkte mit den Koordinaten nach den Gleichungen 5 bestimmt werden. Alle diese Punkte müssen auf der gesuchten Pressformwand liegen. Falls aus den beiden letzten Gleichungen der Parameter n eliminiert wird, stellt es sich heraus, dass die Koordinaten
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In dieser Gleichung hat 19 die Bedeutung von Logarithmen.
Für 19 [1 + (Ea)] kann die Gleichung 7 geschrieben werden.
Für 19 [1 + (Er)] kann die Gleichung 8 geschrieben werden.
Bei kleinen Werten von Er und Ea, z. B. falls Ea kleiner ist als Vj, kg/m2, kann vereinfacht geschrieben werden
19 [1 + (Er) ] = (EI) 19 [1 + (Ea) ] = r so dass die Gleichung für die Formwand in die Gleichung 9 übergeht.
Es kann in einfacher Weise bewiesen werden, dass nicht nur die Punkte l bis n, sondern auch alle andern Punkte der Oberfläche des Presslings während des Ablassens des Druckes sich von einer Formwand nach letztgenannter Gleichung weder ablösen noch von der Formwand während des Ausdehnens daran gehindert werden, so dass mittels einer Pressform nach der Erfindung Briketts oder Tabletten gepresst werden können, welche frei von Rissen sind.
Die Gleichungen 1-12 sind nachstehend zusammengefasst :
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EMI3.1
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Pressform zum Brikettieren und Tablettieren von pulverförmigen oder feinkörnigen Stoffen, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressformwände innerhalb der Räume gelegen sind, die von zwei Paaren einander schneidender, gekrümmter Flächen begrenzt werden, die paarweise durch das parallel Zueinanderbewegen der beiden Kurven, die mit Bezug auf dasselbe Achsenkreuz den Gleichungen 1 bzw. 2 entsprechen, entstanden sind.
2. Pressform zum Brikettieren und Tablettieren von pulverförmigen oder feinkörnigen Stoffen, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressformwand innerhalb des Raumes gelegen ist, der von zwei Umdrehungskörpern begrenzt wird, die durch Umdrehung zweier den Gleichungen 1 bzw. 2 entsprechenden Erzeugenden um die y-Achse eines gemeinsamen Achsenkreuzes entstanden sind.