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Verfahren zum Brikettieren und Preeaen unter Anwendung mehrerer Druckstufen.
Es ist bekannt, dass für die Erzeugung von Briketten und zum Zusammenpressen kleiner Körper, die zu einem Ganzen vereinigt werden sollen, eine möglichst wirksame entlüftung des Materiales Voraussetzung ist, insbesondere, wenn man von besonderen Bindemitteln Abstand nehmen will. Man kann sich den Entlüftungsvorgang in verschiedener Weise zustandekommend denken : . Als das naheliegendste erscheint die Anwendung eines plötzlichen, sehr hohen, schlagartigen Druckes ; eine Entlüftung in dem gewünschten Masse tritt jedoch hiebei nicht ein, da einerseits die Luft bei solcher Stosswirkung keine Zeit findet, zu entweichen, während andererseits eine ausserordentliche Inanspruchnahme der Maschine und eine unrationelle Ausnutzung derselben hiemit verbunden ist.
Die gleichen Nachteile treten auf, wenn die Druckwirkung zwar nicht stossweise erfolgt, aber doch sehr rasch, und wenn dann der erreichte Maximaldruck eine bestimmte Zeit anhält.
Ein anderer Weg zur Entlüftung besteht darin, den Druck kontinuierlich bis zu einer Maximalgrenze zu steigern, wobei, zweckmässig unter Benutzung gleitender Pressformen, der nach den Seiten gedrückten Luft Gelegenheit zu entweichen gegeben wird. Bei einer derartigen Pressungsweise ergibt sich eine schichtweise Entlüftung, die sich von dem beweglichen Press-. stempel aus allmählich weiter zum festen Gegenstempel fortpflanzt Eine derartige Pressweise wird praktisch dadurch ermöglicht, dass mehrere Druckstufen hintereinander geschaltet werden.
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Pressverfahren noch nicht zu einem vollständig rationellen machen kann.
Es ergab sich diese Beobachtung aus der Erkenntnis, dass der Betrag der Drucksteigerung pro Zeiteinheit bzw. pro Bruchteil der für den Pressvorgang vorgesehenen Zeit in Beziehung zu bringen ist mit dem Luft-
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scheiben. Metallblättern usw., beispielsweise zwecks Legierung von Metallen an den Pressflächen auf kaltem Wege durch Hervorbringen des sogenannten #kaltflüssigen Zustandes" usw.
Die Ausführung des Verfahrens gemäss der Erfindung erfolgt derart, dass unter an und für
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Stelle Luftgehalt vorhanden ist oder nicht. Die Relativlage der so festgestellten Zone lässt ungefähr erkennen, in welchem Stadium der Drucksteigerung eine Erhöhung bzw. Verlangsamung der Beschleunigung derselben vorgenommen werden muss. Nach diesem Gesichtspunkt erfolgt die Einstellung der betreffenden Druckstufen. Sollte ein weiterer Versuch zeigen, dass auch dann noch die neutrale Zone nicht vollständig beseitigt ist, dann wurde eine der benachbarten Druckstufen geregelt werden müssen, solange, bis ein entlüftetes Brikett sich ergibt. Nach diesen Vorversuchen kann dann die Presse, welche nunmehr entsprechend eingestellt ist, für die Massenherstellung von Presslingen ohneweiters benutzt werden.
Ein weiteres Mittel zur Beurteilung des Luftgehalts an der einen oder anderen Stelle des Presslinges ergibt sich daraus, dass bekanntermassen jedem Pressungsdruck bei einem bestimmten Material eine ganz bestimmte Volumenverkleinerung desselben entspricht. Das Verhältnis zwischen Druck und Volumen bei jedem einzelnen Material ist auf empirischem Wege bekannt. Man hat es in der Hand, zu messen, ob bei Anwendung eines ganz bestimmten Druckes die denselben entsprechende Volumenverkleinerung erzielt ist oder nicht ; tritt letzteres ein, so kann hieraus ohneweiters gefolgert werden, dass ein Luftpolster in dem Pressling sich befindet. Für Versuche in dieser Art würde es genügen, beispielsweise an dem Unterstempel der tresse einen Zeiger anzubringen. welcher bei Verschiebung des Unterstempels jeweils das Volumen des Pressgutes angibt.
Vergleicht man die Skala, auf welcher der Zeiger spielt, mit dem jeweils herrschenden Druck, der durch Anordnung eines Ma, nometers ebenfalls jederzeit abgelesen werden kann, so ergibt sich auf Grund des bekannten Verhältnisses zwiselhen Druck und Volumen für das betreffende Material ein Urteil darüber, ob die Pressung eine sachgemässe war oder nicht.
Auf der Zeichnung ist durch ein Diagramm (Fig. 1) veranschaulicht, wie eine derartige Annäherung des tatsächlichen Pressvorganges an die wirtschaftlichste Pressweise angestrebt
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Zeiten in Sekunden an, während auf der senkrechten Koordinate die Drücke in Atmosphären. entsprechend diesen Zeiten und einem bestimmten Material, dargestellt sind. Die ideelle Druckkurve sei durch !'veranschaulicht. Es ist eine Druckhöhe von 2000 Atm. und eine Zeitdauer von
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3 Sekunden, die dritte etwa 2 Sekunden usw.. während die letzte Druckstufe etwa Sekunde dauert.
Das Diagramm lässt ersehen. dass, je geringer die Anzahl der Druckstufen ist. desto weniger
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ler Maschine wäre dabei abhängig von der Fähigkeit und Sorgfalt des dieselbe beaufsichtigenden Arbeiters. Aus diesem Grunde ist eine maschinell selbsttätige, und zwar am besten zwangläufige Steuerung zur Einschaltung der verschiedenen Druckstufen nach ganz bestimmten, immer kleiner werdenden Zeiträumen notwendig. Eine derartige maschinelle Steuerung kann Anwendung finden, unabhängig davon, ob der hydraulische Antrieb der Maschinenanlage unmittelbar durch Pumpen erfolgt oder unter Einschaltung von Multiplikatoren oder Akkumulatoren.
Eine zweckmässige Ausführungsform einer solchen Steuerung besteht darin, dass die Abschlussorgane, deren Leitungen zu den verschieden hohe Drücke aufweisenden Multiplikatoren.
Akkumulatoren usw. führen, zwangläufig geöffnet werden, während das Schliessen durch den Überdruck der nächsthöheren Druckstufe selbsttätig geschieht. Die zwangläufige Steuerung kann entweder unter Benutzung von auf einer Steuerwelle sitzenden Nocken, welche die Ventilspindeln beeinflussen, erfolgen, oder unter Benutzung eines Steuergestänges, das von einer Kurvennut einer umlaufenden Scheibe beeinflusst wird usw.
In welcher Weise am besten das zwangläufige Öffnen und Offenhalten der Ventile und das selbsttätige Schliessen derselben erfolgt, ist aus der schematischen Darstellung in Fig. 2 der
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Sobald nun die für die Druckstufe l'bestimmte Zeitdauer, die aus Fig. 1 abgelesen werden kann, abläuft, öffnet der Steuernocken, der zur Druckstufe II'gehört, das betreffende Abschlussorgan für die nächste unter höherem Druck stehende Leitung in zwangläufiger Weise ; es entsteht dadurch ein erhöhter Druck in der zur hydraulischen Presse führenden Leitung, welcher das noch offene Abschlussorgan der Druckstufe 7'auf seinen Sitz presst. Das Schliessen des zur Druckstufe I' gehörigen Abschlussorganes kann jedoch auch zwangläung erfolgen ; in gleicher Weise wiederholt sich das Ventilspiel bei der Eröffnung der folgenden Druckstufen.
Die Wahl der Anzahl der anzuwendenden Druckstufen ist abhängig von dem Luftgehalt des Materiales. der Porosität, der Körnigkeit, der spezifischen Dichte desselben, ferner von besonderen physikalischen Eigenschaften des zu pressenden Materiales, von der Grösse und Form der herzustellenden Pressstücke usw.
Die Zeit, innerhalb deren der für ein bestimmtes Material zu wählende Höchstdruck erreicht werden soll, ist im allgemeinen nach den gleichen Gesichtspunkten zu wählen ; sie ergibt sich jedoch, wenn mittels einer einzigen Maschine die Pressung und Brikettierung verschiedenartiger
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und konstruktiven Gründen die Zahl der Druckstufen nicht eine zu hohe werden kann. obgleich dies theoretisch wünschenswert ist; denn mit zunebmender Zahl der Druckstufen vergrössert sich die Zahl der Leitungen, die Zahl der Abschiussorgane, die Zahl der Steuerungen für letztere. die Zahl der Multiplikatoren usw. Es wird daher für die Praxis eine Annäherung an die ideelle Druckkurve nur durch mehrere Druckstufen bewirkt werden.
Bei der Ausführungsform des Verfahrens werden für die Zwecke der Entlüftung die bereits
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wirkenden Pressstempel, welch letztere eine doppelseitige Pressung bewirken : hiedurch wird der Entlüftungsvorganggefördertundbeschleunigt.
Bei Anwendung einer einzigen Maschinenanlage für das Brikettieren und Pressen verschiedener Stoffe ist es erforderlich, entsprechend dem jeweils zu wählenden Höchatdruck und entsprechend dem Luftgehalt des Pressgutes, die Anzahl der Druckstufen, die Höhe derselben und die Zeitdauer, innerhalb deren sie wirken, einstellen zu können. Die Einstellung der Anzahl der Druckstufen wird durch Absperrorgane ermöglicht, durch welche diejenigen Druckstufen. die nicht verwendet werden sollen, vollständig ausgeschaltet werden können.
Die Regelung der Zeitdauer der zur Wirkung kommenden Druckstufen erfolgt durch Einstellung der Hebellänge der Steuerorgane oder durch Einstellung der Steuernocken, eventuell Auswechslung derselben, oder durch Auswechseln und Einsetzen von Kurvenscheiben, falls die zwangläufige Steuerung der Ventile auf diesem Wege erfolgt.
Eine zur Ausführung des Verfahrens geeignete Maschine ist in einem Ausführungsbeispiel auf den Zeichnungen in den Fig. 3 und 4 veranschaulicht. Fig. 3 zeigt eine Vorderansicht nebst teilweisem Schnitt der hydraulischen Presse sowie des Steuergehäuses, Fig. 4 die Seitenansicht
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Die BrikeUtpresse ist in bekannter Weise in Gestalt eines um eine senkrechte Achse a drehbaren Formtisches b ausgebildet, welcher die Pressform p trägt. Der Antrieb des Presstisches b
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auf einer Welle k aufgekeilten Stirnrad v in Eingriff steht. Hiedurch wird die Drehbewegung der Welle e kontinuierlich auf die Welle k übertragen und von dieser aus auf zwei Scheiben l und s, von denen erstere an dem der Brikettpresse zugekehrten Ende, letztere an dem dem Steuergehäuse z zugekehrten Ende der Welle k sitzt. Die Muffe wird unter Vermittlung eines Doppelhebels von einer Führungsnut auf der Welle k aus selbsttätig verstellt.
Die Scheibe l trägt an ihrer einen Stirnfläche eine Nockenbahn, gegen welche eine auf einem vertikal stehenden Zapfen sitzende Rolle tn eines Sperrschiebers n durch Federkraft angepresst wird. Letzterer greift mit seinem vorderen Ende in je eine Aussparung am Umfang des Formtisches b ein, sobald die Nockenbahn der Scheibe l eine Bewegung der Rolle m radial zum Formtisch hin ermöglicht (siehe Stellung der Fig. 3).
Die Steuerscheibe s ist an ihrer Stirnfläche (siehe Fig. 4) mit einer Führungsnut t ausgestattet, in welcher ein am freien Ende eines Hebelarmes x befestigter Zapfen Führung erhält.
Der Hebel x ist auf der Steuerwelle u festgekeilt, auf welcher bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel Doppelhebel 10 sitzen, welche mit ihren freien Enden zwang ! "tig die Spindeln y der in dein Steuergehäuse z untergebrachten Ventile bewegen. Die Zahl der in dem Steuergehäuse z untergebrachten Ventile beträgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sechs, von denen je zwei in einer zur Steuerwelle u senkrechten Ebene hintereinander angeordnet sind und von dem gemeinsamen Doppelhebel to bewegt werden.
Die Steuerung der in dem Gehäuse z befindlichen Abschlussorgane für da. s Arbeitswasser
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Sperrschieber n, unter der Wirkung der Feder n. eine Bewegung gegen den Formtisch zu vollziehen ; hiebei greift das freie Ende des Sperrschiebers n in eine Aussparung des Formtisches b und bewirkt dessen sicheres Festhalten in einer solchen Stellung, dass gerade die gefüllte Pressform in den Wirkungsbereich des bzw. der Pressstempel r kommt.
Der Hebelarm. r greift zu gleicher Zeit in denjenigen Teil der Nutenbahn t ein, in welchem eine Schwingbewegung de : Steuerwelle u im Sinne einer stufenweisen Öffnung der einzelnen Steuerventile stattfindet.
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Spindeln y starr verbunden sind, oder selbsttätig dadurch, dass der Druck der nächst höheren Stufe das Ventil auf seinen Sitz zurückpresst.
Das Druckwasser wird von dem Steuerzylinder z aus unter den Arbeitskolben geleitet.
Sobald der Brikettiervorgang beendet ist, wirkt die Scheibe l mit ihrer Nockenbahn derart auf
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schrägen Stirnflächen der Kupplungsklauen selbsttätig aus, die nächsten Steuerorgane für das Druckwasser werden geöffnet und die vorhergehenden geschlossen.