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Vorrichtung zum Herstellen von Formkörpern aus Faserstoff
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Formkörpern aus Faser- stoff, insbesondere zum automatischen Herstellen von hohlen Formkörpern aus an eine Form angeschlämmtem Faserstoffbrei.
Vorrichtungen zum Herstellen solcher Faserstoff-Formkörper, die eine dem Formkörper entsprechende hohle Siebform enthalten, die dazu geeignet ist, dass an sie von unten her Faserstoff aus einem wässerigen Faserstoffbrei angeschlämmt wird, und die in einem mit Flüssigkeit füllbaren Behälter so befestigt wird, dass die Siebform eine untere Öffnung des Behälters schliesst und hier mit einem Flansch versehen ist, sind bekannt.
Bei solchen Vorrichtungen ist es bekannt, die Siebform in einem mit Flüssigkeit füllbaren Behälter derart zu befestigen, dass sie ihn nach unten abschliesst. Es ist dabei auch schon vorgeschlagen worden, die Formung von Behältern aus Faserstoffbrei in mehreren Etappen unter Parallelverschiebung der Be- arbeitungseinrichtung durchzuführen.
Die Erfindung betrifft eine besonders zweckmässige Vorrichtung solcher Art. Diese Vorrichtung kennzeichnet sich dadurch, dass in waagerechtem Abstand von der Siebform eine dem herzustellenden Formkörper entsprechende perforierte hohle, auf ihre Innenseite mit einer zum Anpressen des Formkörpers an sich bekannten elastischen Blase bekleidete Tragform ebenfalls in einem mit Flüssigkeit füllbaren Tragformbehälter befestigt ist, und diesen nach unten abschliesst, dass ferner unterhalb der Siebform und der Tragform ein oben offener, mit einer Faserstoffbrei-Zuleitung versehener Aufschlämmbehälter angeordnet ist, der an den Siebformbehälter bzw.
an die Siebform anschliessbar ist, dass weiter ein Stempel vorgesehen ist, der eine poröse Form trägt, die sowohl in die Siebform als auch unter Belassung eines der Wandstärke des Formkörpers entsprechenden
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sind die Siebformkeit des Faserbreies durch die Siebform in den sie umgebenden Behälter unter Druck eintritt, wobei durch die genannte Steuerung der Druck des in dem Behälter enthaltenen Wassers allmählich verringert wird, in einer zweiten Arbeitsstufe wird der oben offene Behälter und der Stempel wieder abgesenkt, in einer dritten Arbeitsstufe wird die Siebform und die Tragform samt ihren Behältern soweit waagrecht verschoben, dass der Stempel unterhalb der Siebform steht, in einer vierten Arbeitsstufe wird der Stempel in die Siebform gehoben und dann eine solche Druckdifferenz erzeugt,
dass der Formling von der Siebform auf den Stempel gelangt, in einer fünften Arbeitsstufe wird der Stempel wieder abgesenkt und in einer sechsten Arbeitsstufe werden die Siebform und die Tragform wieder in waagrechter Richtung bis in die Ursprungsstellung bewegt.
Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Fig. 1 zeigt eine schaubildliche Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Vorrichtung zum Herstellen von Formkörpern in ihrer Ausgangslage mit einem nassgeformten Artikel in der Siebform und mit einem zum Trocknen fertigen Artikel in der Tragform, Fig. 2 zeigt eine Ansicht gemäss Fig. 1 in einer Betriebslage, in der der Auspressstempel in die Siebform eingeführt ist, wobei die Tragform den zum Trocknen fertigen Artikel freigibt. Fig. 3 zeigt einen senkrechten Schnitt mit der Siebform nach Fig. 1 auf den Formbehälter. Fig. 4 ist ein senkrechter Schnitt mit der Siebform der Fig. 1 über dem Auspressstempel. Fig. 5 ist ein senkrechter Schnitt mit dem Auspressstempel innerhalb der Trag-
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einzelheiten. Fig. 7 zeigt im senkrechten Schnitt einen Teil der Tragform und des Auspressstempels in Arbeitsstellung.
Fig. 8 zeigt schaubildlich im senkrechten Schnitt die Steuerung für das Zuführen und Abführen der Flüssigkeit zu bzw. aus der Tragform, in einer Lage, in der ein geformter Artikel zum Trocknen fertig ist. Fig. 9 entspricht Fig. 8, wobei sich die Tragform in Transportlage für einen ausgepressten Formkörper befindet. Fig. 10 zeigt einen Teil der Siebform gemäss Fig. 1 in Arbeitsstellung mit dem Formbehälter mit konstruktiven Einzelheiten. Fig. 11 zeigt in senkrechtem Schnitt einen Teil der Siebform mit eingeführtem Auspressstempel. Fig. 12 zeigt in senkrechtem Schnitt einen Trockenstempel, der in ein Trockengesenk eingeführt ist'und Fig. 13 zeigt den Trockenstempel nach Loslösung
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Mit 1 ist der Rahmen einer hydraulischen Presse bezeichnet, an den mittels der Träger
2 oben ein Bügel 3 befestigt ist. Innerhalb des Rahmens 1 liegen hydraulische Kolben
4,6, die die rechts und links angeordneten
Presstische 5,7 nach oben bzw. nach unten bewegen. An den oberen Bügel 3 sind zwei horizontal verlaufende Laufbahnen 8 be- festigt. Zwei hintereinander liegende Lauf- katzen 9, 10 können entlang den Laufbahnen von der in Fig. 1 gezeigten Lage in die in
Fig. 2 gezeigte Lage bzw. in umgekehrter
Richtung, bewegt werden. Dies kann von
Hand oder beispielsweise mittels elektrischen
Antriebes erfolgen. Auf den Presstisch 5 ist ein Aufschlämmbehälter 12 befestigt, und unterhalb der Laufkatze 10, über dem Auf- schlämmbehälter 12, ein Siebformbehälter 11.
Auf dem Presstisch 7 ist ein Stempel 14 befestigt, über dem sich. normalerweise in einer Flucht, die Form 13 befindet. Die Be- wegung der Laufkatzen 9, 10 auf der Lauf- bahn 8 ist derart, dass die Form 13 hinter den Stempel 14. bewegt werden kann und gleichzeitig auch der Formbehälter 11 über den Stempel bewegt werden kann.
Die nasse Form besteht aus einer Sieb- form 17, deren innere Fläche der Aussenfläche des zu formenden Artikels entspricht. Die
Siebform 17 hat zylindrische Gestaltung und ist zur Formung eines hohlen zylindrischen
Artikels bestimmt. Die Siebform kann aber auch andere Gestaltung haben, beispielsweise konisch, prismatisch, kann einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt aufweisen oder kann domartig sein.
Ausserhalb der Aussenfläche der Siebform befindet sich eine flüssigkeitsdichte Kammer
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die mit dem Inneren der Kammer 32 in Verbindung stehen ; dienen zur Zu- und Abführung von Wasser während des Formvorganges sowie zur Zuführung von unter Druck stehendem Gas, beispielsweise Luft, um die Entfernung der nassen Form von der Siebform zu erleichtern. Der Aufschlämm-
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16Presstisch 5 nach oben bewegt wird, der Rand in den Rand 37 der Siebform eintritt. In den unteren Teil des Aufschlämmbehälters s 12 mündet eine Zuführung 19 für den wässerigen Faserstoffbrei. Über der Zuführung 19 liegt eine Leitfläche 30, über der eine Luftzuführung 20 liegt, die sich bis unter den Ansatzteil 16 erstreckt. Ein Kugelventil 31 in der Luftzuführung 20 verhindert ein Rückfliessen.
Um den Rand 16 herum liegt in' einer Nut eine Ringdichtung M. Diese Ringdichtung legt sich gegen den Flanschring 36 des unteren Teiles des Siebformbehälters 11.
Der Stempel 14 des Presstisches 7 hat eine
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durchbrochene Form 41. die der Siebform
17 entsprechend gestaltet ist und nur im
Ganzen etwas kleiner ist, so dass bei Ein- führung in die Siebform 17 ein gewisser Ab- stand der Wandungen besteht, der der Dicke des zu formenden Artikels entspricht. Die durchbrochene Form 41 hat einen Ring 39 mit einem Vorsprung 40, der sich bei Ein- führung der Form 41 in die Siebform 17 an den Flansch 36 anlegt. Innerhalb der durch- brochenen Form 41 befindet sich ein festes
Stützglied 50, so dass die Form 41 beim
Pressen abgestützt ist. Der Teil 50 hat Ab- flussrillen 50a, durch die das durch die durch- brochene Form dringende Wasser in eine um die Stempelbasis verlaufende Abflussnut 51 fliesst, und von dort durch die Abfluss- leitung 52 abgeführt wird.
Über dem Stempel 14, an der Laufkatze 9 gelagert, hat die Form 13 eine Tragform 24, die ungefähr der Form der Siebform 17 ent- spricht, aber etwas grösser ist und sich nach aussen verjüngt, um die Einführung der nassen Form und ebenso das Herausnehmen der zum Trocknen fertigen Form zu erleichtern. An der durchbrochenen Tragform 24 liegt eine nachgiebige Blase, beispielsweise eine Gummiblase 23, an. Die Tragform 24 ist von einer flüssigkeitsdichten Kammer 53 umgeben. Beid sind auf einer gemeinsamen ringförmigen Basis befestigt. Die nachgiebige Gummiblase 23 ist dichtend mit der Kammer 53 verbunden, indem sie zwischen die Ringbasis der Kammer und einem weiteren Ring 54 eingedrückt ist. Eine Flüssigkeitsleitung 55 führt in die Kammer 53 zwecks Einführung und Abfluss einer Druckflüssigkeit.
Die Leitung 55 hat, wie in Fig. 8 und 9 dargestellt, einen Dreiwegehahn 42, einen Abschlusshahn 45, und ist an einen Behälter 43 angeschlossen.
Auf diese Weise kann Flüssigkeit in die Kammer 53 unter Druck eingelassen werden und drückt dann auf die Blase 23, oder die Flüssigkeit wird unter Saugwirkung abgelassen. Die Gummiblase drückt sich also fest gegen die innere Fläche der Tragform 24.
Im Betrieb wird der Presstisch 5 durch den hydraulischen Kolben 4 angehoben und damit der Aufschlämmbehälter 12 in den Sieb- form behälter 11 eingeführt, vgl. Fig. 3. Dann wird der den Artikel bildende wässerige Faserstoffbrei durch die Leitung 19 zugeführt, der dann langsam nach oben steigt, den Behälter und die Siebform füllt und eine gleichmässige Schicht Brei auf der Innenfläche der Siebform absetzt, wobei zwischen dem Aussenund dem Innenteil der Form ein kleiner Differenzdruck besteht, der ein Eindringen der Fasern in und durch die Sieblöcher verhindert. Sodann wird die Geschwindigkeit des Faserbreidurchflusses in der Leitung 19 wesentlich vergrössert und so die Dicke des nass zu formenden Artikels an der Innen- fläche der Siebform aufgebaut.
Dabei wird eine gewisse Menge Wasser aus dem Brei durch das Sieb in das Innere der Kammer 32 gedrückt. Die Leitfläche 30 verhindert bei der Aufwärtsbewegung des Breies unter erhöhtem Druck und Geschwindigkeit eine Wir- belbildung, die sonst eine unregelmässige
Wanddicke des herzustellenden Artikels zur Folge haben würde. Nach Aufbau der ge- wünschten Wanddicke wird überflüssiger Brei aus dem Inneren der Form unter Gasdruck, beispielsweise Druckluft, durch die Leitung 20 entfernt, die nicht nur den überschüssigen Brei schnell aus der Form entfernt, sondern zusätzlich auch überschüssige Feuchtigkeit des gebildeten Artikels durch die Öffnungen der Siebform. Während des ersten Teils des Betriebes verhindert das Kontroll-Ventil 31 die Ansammlung von Brei in der Luftzufuhr 20.
Faserbrei, der nach dem Luftablass in die Luftzufuhr eindringen würde, hätte Kerben und Narben auf der Innenfläche des zu formenden Artikels zur Folge.
Die Siebform 17 ist so ausgebildet, dass die untere Kante des Auslasses 21 niedriger liegt als die untere Kante des geformten Körpers 15, so dass also die untere Kante des geformten Körpers 15 kein zusätzliches Wasser oder Restfeuchtigkeit absorbieren kann. Zur Erreichung eines gleichmässigen Ablasses des durch die Siebform gedrückten Wassers und zwecks Vermeidung von Strömungen in der Kammer 13 hat der untere Teil der Kammer 13 gleichmässig über den Umfang verteilte Schlitze 33 (Fig. 10), die in ein Ablaufrohr 34 münden, das seinerseits
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in den Ablaufring 34 und von dort in die Leitung 21. überschüssiges Gas kann durch die Leitung 22 entweichen. Die untere Kante des geformten Körpers 15 wird durch den oberen Teil des Randes 16 des Formbehälters bestimmt.
Bei Einführung des Randes 16 konzentrisch innerhalb der unteren Kante 37 der Siebform muss ein gewisser Abstand 35 (Fig. 10) verbleiben. Wenn durch diesen Spalt Wasser hindurchtritt. könnte die Formung ungünstig beeinflusst werden. Um dies zu verhindern, hat der untere Teil 37 der Siebform keine Durchbrüche. Es hat sich gezeigt, dass sich die Wanddicke des Formkörpers in der Nähe des Randes 16 unterschiedlich ausbildet. Um dies zu verhindern, und um den geformten Artikel ohne Beschädigung leicht entfernen zu können, ist die Siebform, wie aus Fig. 10 ersichtlich, unten konisch erweitert. Nachdem sich der Formkörper in der beschriebenen Weise gebildet hat, wird der Presstisch 5 mit dem Aufschlämmbehälter 12 durch den hydraulischen Kolben 4 nach
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unten bewegt.
Dann werden die Laufkatzen
9, 10 auf der Laufbahn 8 in die in Fig. 2 gezeigte Lage gebracht, so dass die Form über dem Stempel 14 zu liegen kommt, wie in Fig. 4 dargestellt. Der Presstisch 7 wird dann durch den Kolben 6 angehoben, wo- durch sich der Stempel in die Siebform 17 und den Formkörper 15 bewegt. Dabei ver- bleibt ein kleiner Abstand, so dass der Formkörper mechanisch nicht beansprucht wird.
Fig. 2 zeigt den Stempel in dieser Lage. Die Leitung 21 ist geschlossen, und durch die Leitung 22 wird Pressluft eingeführt, die den Formkörper 15 von der Siebform 17 löst und ihn an den Stempel 14 bringt. Die Luftzufuhr wird noch für eine kleine Weile aufrechterhalten, während der Stempel 14 wieder in seine untere Lage bewegt wird, zusammen mit dem Presstisch 7 und mit Hilfe des hydraulischen Kolbens 6. Die Laufkatzen 9, 10 werden dann auf den Laufbahnen 8 wieder in ihre Ursprungslage (Fig. 1) gebracht. Die Pressflüssigkeit in der Kammer 53 ist abgelassen, vorzugsweise unter Bildung eines kleinen Vakuums in der Kammer, so dass die Gummiblase 23 nach aussen fest gegen die Innenfläche der durchbrochenen Form 24 gedrückt wird. Die Fig. 6 und 8 zeigen die Gummiblase in dieser Lage.
Der Presstisch 7 wird dann hydraulisch durch den Kolben 6 nach oben bewegt, so dass die durchbrochene Form 41 mit dem Formkörper 15 in die Form eingeführt wird. Dabei werden auf den Formkörper keine störenden mechanischen Einflüsse ausgeübt auf Grund der weiten Öffnung und des Abstandes der Form. Die Fig. 5 zeigt den Pressstempel und die Form in dieser Lage.
Durch Verstellung des Dreiwegehahn 42 derart, dass die Druckwasserleitung 56 mit den Teilen der Leitung 55 in Verbindung kommt, die in das Innere der Kammer 53 führen, wird die Kammer 53 unter Druck gesetzt. Durch die Leitung 56 fliesst Druckwasser, bis im Inneren der Kammer 53 ein Druck von ungefähr 6 atm besteht, wodurch die Gummiblase 23 unter Druck an den Formkörper 15 anliegt und eine gewisse'Menge) Wasser durch die durchbrochene Form 41 in die Nuten 51 und von da in den Abfluss 52 drückt. Gleichzeitig wird der Formkörper 15 zusammengedrückt, wobei seine Wandstärke vermindert und so auch die Energie für das nachfolgende Trocknen vermindert und gleichzeitig die Festigkeit der Endform erhöht wird.
Nach diesem Pressen wird der Druck in der Kammer 13 stark, beispielsweise auf 0, 05 atm verringert, u. zw. durch Einstellung des Dreiwegehähnes 42 in die in Fig. 8 und 9 gezeigte Lage, so dass also das Druckwasser in den Behälter ? zurückfliesst und der durch die Höhenunterschiede zwischen Behälter 43 und Behälter 53 verursachte kleine hydrostatische Druck auf die Gummiblase 23 drückt, die somit leicht den Formkörper hält. Dann wird der Presstisch 7 mit dem hydraulischen Kolben 6 nach unten bewegt, so dass der Stempel 14 zurückgezogen wird und den Formkörper isba, von der
Gummiblase 23 gehalten, in der Form zurücklässt.
Bei der ursprünglichen Einführung des Stempels in die Form wurde der Formbehälter nach oben bewegt und mit der Siebform zur Anlage gebracht, und während des Auspressens bildet sich, wie oben beschrieben, ein neuer Forrnkörper 15 in der Siebform. Gleichzeitig mit dem Entfernen des Stempels wird der Siebformbehälter zurückgezogen, womit die Vorrichtung wieder die für einen kontinuierlichen Betrieb in Fig. 1 gezeigte Ausgangslage einnimmt mit einem nassen Formkörper 15 in der Siebform und einem ausgepressten Formkörper 15a in der Tragform.
Die Laufkatzen 9, 10 werden dann nach links in die in Fig. 2 gezeigte Lage gebracht, und der Hahn 45 wird in die in Fig. 8 ge- zeigte Stellung geöffnet, so dass das Druckwasser aus den Behältern 43, 53 ausfliesst, und in dem Behälter 53 ein kleines Vakuum von beispielsweise etwa 0, 2 atm entsteht. Infolge dieser Druckverringerung wird die Gummiblase 23 nach aussen fest gegen die Innenfläche der durchbrochenen Tragform 24 gedrückt, wodurch die ausgepresste Form Ma freigegeben wird und in einen Behälter fällt oder von einem Halter 25 aufgenommen wird, von dem sie für eine weitere Bearbeitung entnommen werden kann. Währenddessen war der Stempel in das Innere der Form ange, hoben und wird nun wieder nach unten be1 wegt, wobei er den Formkörper 15 mitnimmt.
Die Laufkatzen 9, 10 werden dann nach rechts in die Lage nach Fig. 1 bewegt und die Be-, triebsfolge wiederholt sich in einem kontinuierlichen Produktionsprozess. Die Bewegungen der Laufkatzen, Kolben und Ventile werden in der beschriebenen Betriebsfolge automatisch gesteuert, beispielsweise hydraulisch oder elektrisch, so dass die Maschine vollkommen automatisch arbeitet. Statt zwei Formen kann auch eine Mehrzahl von Formen nebeneinander vorgesehen sein, wodurch sich die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung wesentlich vergrössern lässt. Die Weiterverarbeitung des ausgepressten Formkörpers 15a kann auf verschiedene Weise erfolgen, beispielsweise kann der Formkörper über eine Fördervorrichtung zur Trocknung in einen Ofen gebracht werden. Hiebei erfolgt allerdings meistens ein Schrumpfen oder Verzerren des Formkörpers.
Zweckmässig wird der Formkörper unter
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günstigem Wärmeaufwand schnell getrocknet, wodurch sich grosse Genauigkeit in den Abmessungen und glatte Oberflächen erzielen lassen. Dies erfolgt derart, dass der ausgepresste Formkörper 15a zunächst auf einen Heizstempel aufgebracht wird, der an Stelle des Behälters angeordnet ist. Der beheizte Trockenstempel wird dann mit dem Formkörper in ein Trockengesenk eingebracht, in dem er austrocknet. Ein solcher Trockenstempel mit Gesenk ist in den Fig. 12 und 13 dargestellt. Der Trockenstempel hat eine durchbrochene Form 29, die der Innenfläche des Formkörpers entspricht. Innerhalb der durchbrochenen Form 29 befindet sich eine entsprechende hohle Metallform 57 mit Kanälen 46.
Der obere Teil der Form 57 ist durchbrochen und führt zu einer Druckluftleitung 59, an welche die Druckluftleitung 47 angeschlossen ist. In das Innere der Form 57 erstreckt sich ein von einem Zylinder 63 umgebener Gasbrenner 62. Die Kanäle 46 führen zum Austrittskanal 60 und zur Austrittsleitung 61.
Das Gesenk 27 ist ein fester Metallkörper
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Wasserdampfes auch durch die Leitung 47 abgeleitet werden. Nach Abschluss des Trok- kenvorganges wird Druckluft durch die Lei- tung 47 eingeführt, und die Presse durch Ab- wärtsbewegung des Trockenstempels geöffnet.
Die Druckluft bläst den trockenen Formkörper von der durchbrochenen Form 29, so dass die letztere innerhalb des Gesenkes verbleibt und erst später nach unten fällt. Die Trockenpresse kann bügelartig ausgebildet sein und so automatisch mit der Vorrichtung zur Herstellung der Formkörper zusammenarbeiten. Da jedoch für das Trocknen mehr als das Doppelte an Zeit notwendig ist, als für die Herstellung des Formkör- pers, sind im allgemeinen zwei oder drei Trockenvorrichtungen für eine Formpresse notwendig. Die Trockenpresse kann synchron mit der Formpresse zusammenarbeiten derart. dass sich jeweils ein Trockenstempel unter der Tragform 24 befindet, wenn die letztere in der in Fig. 2 gezeigten Lage ist, in der ein ausgepresster Formkörper freigegeben wird.
Die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele gestatten jedem Fachmann andere Ausführungsarten ihrer einzelnen Teile, ohne damit von dem Erfindungsgedanken abzuweichen.
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