Presse zum Strangpressen von Massen, insbesondere von keramischen Massen, im plastischen Zustand
Die Erfindung betrifft eine Presse zum Strangpressen von Massen, insbesondere von keramischen Massen, im plastischen Zustand.
Es wurde bereits vorgeschlagen, eine solche Presse mit einem Raum zu versehen, in dem sich ein elektrisches Feld bildet, dessen Energie die im plastischen Zustand durch die Presse geführte Masse erwärmt.
Dadurch erreicht man, dass die Masse nach Verlassen der Presse Feuchtigkeit verliert und sich versteift. Beim Durchgang durch die Presse wird gleichzeitig die Viskosität der stranggepressten Masse herabgesetzt, wodurch eine fehlerhafte Struktur der Masse unterdrückt wird.
Zur Ausführung dieser elektrischen Erwärmung kann eine solche Presse mit unbeweglich eingebauten Elektroden oder Spulen innerhalb des Arbeitsraumes vor der Pressemündung, oder an ihrer Aussenseite vor oder gleich hinter der Pressenmündung versehen sein.
Die Elektroden oder Spulen werden mit einer elektrischen Stromquelle verbunden.
Die Elektroden werden zweckmässig symmetrisch am Umfang des stranggepressten Profils verteilt, dessen Querschnitt gewöhnlich kreisförmig ist. Werden hohle Profile gezogen, oder wenn es aus anderen Gründen zweckmässig ist, wird in die Achse des gezogenen Profils ein Dorn geIegt.
Bisher bekannte, für diesen Zweck verwendete Elektrodenanordnungen eignen sich nur zum Strangpressen von Profilen bis höchstens 100 mm, oder bei grösseren Profilen nur, wenn sie hohl sind.
Sind die Elektroden am Umfang eines stranggepressten vollen Profils mit grösserem Durchmesser angebracht, wird die Masse ungleichmässig erwärmt. Ausserdem ist die Intensität des elektrischen Feldes gerade an den Stellen, wo die Masse die grösste Geschwindigkeit erreicht, eine minimale, so dass hier die Masse am wenigsten erwärmt wird.
Zweck der Erfindung ist es, die erwähnten Nachteile zu beseitigen und ein elektrisches Feld von derartigem
2 Verlauf zu gestalten, dass sich die stranggepresste Masse möglichst gleichmässig erwärmt.
Gegenstand der Erfindung ist eine Presse zum Strangpressen von Massen, insbesondere von keramischen Massen, im plastischen Zustand, mit einer vor ihrem Mundstück angeordneten Heizkammer, mindestens zwei an der Kammerwand angeordneten Elektroden und einer an die Elektroden angeschlossenen elektrischen Spannungsquelle, wobei die Kammer axial in beiden Richtungen zwecks Durchgang des zu pressenden Materials offen ist und eine zur Kammerachse axialsymmetrische Wand besitzt und die Elektroden einzelne Oberflächen abschnitte dieser Wand bedecken.
Die erfindungsgemässe Presse ist dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere Elektroden in den Raum der Kammer hineinragen, wobei die zur Kam merachFe senkrecht angeordneten Querschnitte dieser Elektroden sich zwischen zwei Grenzflächen befinden und diese Grenzflächen durch Äquipotentialflächen gebildet werden, die den Werten von 10 und 40 % eines im homogenen Medium gebildeten hypothetischen elektrischen Feldes entsprechen, das von an Oberflächenabschnitten der inneren Kammerwand gelegenen hypothetischen Elektrodenflächen ausgeht, an die eine hypothetische Spannung angelegt ist, und die Radialschnitte dieser Oberflächen abschnitte auf dem inneren Kammerumfang gelegene Kreisbögen darstellen, deren Bogenweite einem Winkel von weniger als 121)10 entspricht.
Die Axialschnitte der Elektrodenoberfläche können ebenfalls Kurven sein, die sich zwischen den Potentialflächen des hypothetischen Feldes befinden, die den Potentialwerten von 10 und 40 % des aufgebrachten Potentials entsprechen, wobei die leitende Fläche jeder Elektrode in Richtung der Kammerachse länglich ist und die Länge das 1,5- bis lOfache der grössten Breite der Fläche beträgt.
Diese Definition der Elektrodenoberfläche legt ihren Ort in der Heizkammer eindeutig fest. Es handelt sich vorzugsweise um Abschnitte eines Ellipsoids; die Form kann aber auch von der eines Ellipsoids abweichen. Es versteht sich, dass das von den Elektroden ausgehende elektrische Feld vom oben beschriebenen hypothetischen Feld abweicht.
Die Elektroden können aus leitendem oder halbleitendem Material hergestellt sein oder mit mindestens einer freiliegenden Oberflächenschicht eines leitenden oder halbleitenden Materials versehen und durch Isoliermaterial getrennt sein. Jede Elektrode kann vorteilhaft so geformt sein, dass sie sich an ihren Längsenden verjüngt. Die Längsachsen der Elektroden können zur Achse der Heizkammer und der Richtung der Bewegung des Keramikmaterials durch die Kammer parallel gerichtet sein oder sie bilden mit der Kammerachse einen spitzen Winkel von höchstens 300. Die Elektroden können auch eine wendelförmig gekrümmte Form haben, wobei jedoch die Tangenten an ihre Krümmungslinle zur Heizkammerachse unter einem Winkel von höch- stens 300 geneigt sind.
Die Erfindung lässt sich genauer aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen in Zusammenhang mit den Zeichnungen verstehen. In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 schematisch die Anordnung zweier erfindungsgemässer Elektroden in einer Heizkammer in einer Ansicht normal zur Kammerachse,
Fig. 2 eine Heizkammer mit drei Elektroden in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellung,
Fig. 3 ist ein Beispiel einer schematischen, perspektivischen Darstellung der länglichen Form einer erfindungsgemässen Elektrode,
Fig. 4 die Fläche der Elektrode von Fig. 3 und verwandten Formen in einem quer geführten Schnitt,
Fig. 5 einen Teil der Vorrichtung von Fig. 4 im Schnitt durch ihre Längsachse,
Fig. 6 einen Teil einer mit der Elektrode von Fig. 3 ausgerüsteten Strangpresse im Radialschnitt,
Fig. 7 den Teil eines Axialschnittes der Presse von Fig. 6,
Fig.
8 eine abgeänderte Strangpresse in einer der Fig. 7 entsprechenden Darstellung und
Fig. 9 und 10 abgeänderte Elektrodenanordnungen.
Fig. 1 stellt eine Heizkammer einer Strangpresse dar, deren Querschnitt kreisförmig ist und die mit zwei radial vorragenden, erfindungsgemässen Elektroden 1, 2 versehen ist. Diese Elektroden stehen einander diametral gegenüber und sind voneinander durch Abschnitte 3, 4 der axialen Kammerwand getrennt, welche aus Isoliermaterial bestehen. Die Elektroden 1, 2 sind an die Klemmen 5, 6 einer Gleich- oder Wechselstromquelle angeschlossen, die aber nicht weiter dargestellt ist.
Die Fig. 2 zeigt eine ähnliche Heizkammer, eine Axialwand 8 und drei vorragende Elektroden 7, welche entsprechende Stirnabschnitte der Wand 8 überdecken.
Die drei Elektroden 7 sind an die Klemmen X, Y, Z einer Drehstromquelle angeschlossen. In ähnlicher Weise kann auch eine Heizkammer mit einer grösseren Zahl als drei von verschiedenen Quellen gespeisten Elektroden erzeugt werden.
Fig. 3 stellt eine der in Fig. 1 und 2 abgebildeten Elektroden dar. Die freiliegende Fläche der Elektrode besteht aus Metall; die Elektrode kann entweder aus Metall oder aus einem anderen Leitmaterial oder aus Isoliermaterial bestehen, das mit leitendem Material überzogen ist. Die in Fig. 1 und 2 eingezeichneten Zuleitungen wurden in Fig. 3 weggelassen. Die Querschnitte a, a', a" der in Fig. 3 dargestellten länglichen Elektrode und alle anderen Querschnitte der freiliegenden, dem Betrachter von Fig. 3 zugewendeten Elektrodenfläche sind von Ellipsensegmenten begrenzt. Ahn- lich sind auch der Längsschnitt b und alle anderen Längsschnitte der freiliegenden Elektrodenfläche Segmente von Ellipsen.
Die Fig. 4 zeigt in einem zur Kammerachse normalen Schnitt die notwendigen geometrischen Beziehungen zwischen der Elektrode von Fig. 3 und der Heizkammer.
Der von der Elektrode bedeckte Wandteil der Heizkammer hat im Schnitt senkrecht zur Heizkammerachse in der Darstellung von Fig. 4 die Form eines Kreisbogens 17. Wäre ein Teil 18 der von der Elektrode bedeckten Wandfläche, der sich über einen Winkel a von weniger als 1200 erstreckt, leitend und an einen Pol der Spannungsquelle angeschlossen und eine zweite gegenüberliegende, symmetrische leitende Fläche an den anderen Pol einer Gleichstromquelle angeschlossen, so würden die zwei fiktiven leitenden Flächen 18 in einer elektrisch homogenen, die Heizkammer gänzlich ausfüllenden Masse ein elektrisches Feld bilden. Die Aqul- potentialflächen dieses Feldes, bei denen das Potential einen Wert von 10 bzw. 40 % der aufgebrachten Spannung der Quelle hat, sind in der Schnittansicht der Fig. 4 durch die Kurven 19 und 20 dargestellt.
In dem Raum, der durch die durch die Kurven 19 und 20 dargestellten Äquipotentialflächen entsprechend den Werten von 1040 % der aufgebrachten Spannung der Quelle abgegrenzt ist, wird eine tatsächliche Elektrode gewählt, welche mit der Schnittlinie ihrer Umgrenzung, z. B. mit einer Äquipotentialkurve 22, übereinstimmt.
Die Fig. 5 zeigt die entsprechenden Beziehungen in einem Axialschnitt. Die von dem bedeckten Teil der Heizkammerwand gebildete Fläche ist z. B. durch eine Gerade 23 dargestellt und die hypothetische leitende Fläche, in Fig. 4 durch die Linie 18 dargestellt, welche das hypothetische Potential bewirkt, ict mit 24 bezeichnet. Die Äquipotentialflächen von 10 und 40 % des Wertes der angelegten Spannung sind durch die Kurven 25 bzw. 26 angedeutet und die tatsächliche, freiliegende Elektrodenfläche ist zwischen diesen itquipotentialflä- chen angeordnet und wird durch die Kurve 27 dargestellt. Die Kurven 19 (Fig. 4) und 25 (Fig. 5) sowie die Kurven 20 (Fig. 4) und 26 (Fig. 5) begrenzen jeweils die gleichen iquipotentialflächen.
Die gestrichelt gezeichneten Kurven 21 in Fig. 4 und 28 in Fig. 5 stellen Schnittlinien der Begrenzfläche einer abgeänderten, erfindungsgemässen Elektroden- fläche dar und fallen nicht mit einer der im Schnitt ellipsenförmigen Aquipotentialflächen zusammen. Fällt die freiliegende Elektrodenfläche in Längs- und Querrichtung dagegen mit einer Äquipotentinifläche des hypothetischen Feldes zusammen, so wird das aus der Presse stranggepresste Material über seinen Querschnitt sehr gleichmässig erwärmt. Wird die Forderung nach gleichmässiger Erwärmung nicht sehr streng erhoben, so können die Konturen der Elektrodenfläche von der in Fig. 3 angedeuteten, im Querschnitt elliptischen Form abweichen und eine etwas andere Form annehmen.
Die Fig. 6 und 7 stellen nur so viel von einer Strangpresse für noch ungebrannte keramische Massen dar, als für das Verständnis der Erfindung notwendig ist, nämlich nur eine zylindrische Heizkammer 9, eine Düse 10 und das Ende 11 eines Strangpresszylinders; diese Teile sind gewöhnlich miteinander verflanscht.
Die Innenwand der Kammer 9 ist zwischen ihren beiden vorstehenden Elektroden 30 - in der Zeichnung ist nur eine zu sehen - mit einer Schicht 29 aus Isoliermaterial bedeckt; die Elektroden sind von der in Fig. 3 dargestellten Art.
Die in Fig. 8 dargestellte Ausführungsform besitzt eine an den Zylinder 13 der Strangpresse anschliessende, kegelstumpfförmige Heizkammer 12. Ein isolierendes Futter 31 trennt die vorragenden Elektroden 32. Die Längsachsen der in den Fig. 6 und 7 dargestellten Elektroden sind gerade und parallel zur Achse der Heizkammer 9. Die in Fig. 8 eingezeichnete einzelne Elektrode besitzt eine Längsachse, die zur Achse der Heizkammer 12 hin geneigt ist. Die Fig. 9 zeigt noch eine andere Anordnung, bei welcher die Längsachse 14 der Elektrode gerade ist und mit der Heizkammerachse 15 einen kleinen Winkel a einschliesst, der unter 300 liegt.
Bei der in Fig. 10 dargestellten, weiter abgeänderten Ausführungsform ist die Mittellinie der Elektrode wendelförmig gekrümmt, so dass die Tangenten 16 und 17 an die Mittellinie mit der Heizkammerachse 18 spitze Winkel unter 300 einschliessen, deren Grösse zwischen den in der Zeichnung eingetragenen Werten ss und y schwanken.
Heizkammern, die mit erfindungsgemässen Elektroden ausgerüstet sind, eignen sich besonders gut zum Strangpressen von Profilen mit relativ grossem Querschnitt, wie z. B. Langstabisolatoren, können aber zum Strangpressen von Profilen jeder Form einschliesslich stranggepressten Hohlformen herangezogen werden.