DE10106040A1

DE10106040A1 - Hydraulische Presse zur Herstellung von Formkörpern

Info

Publication number: DE10106040A1
Application number: DE2001106040
Authority: DE
Inventors: Rolf Jung
Original assignee: Laeis Bucher GmbH
Current assignee: Laeis Bucher GmbH
Priority date: 2001-02-09
Filing date: 2001-02-09
Publication date: 2002-08-14
Also published as: WO2002062545A1

Abstract

Bei einer hydraulischen Presse zur Herstellung von keramischen Formkörpern sollen die Baumasse eines Presszylinders reduziert werden. Es sollen die mechanischen Festigkeitswerte des Werkstoffes im Zug- und Druckbereich optimal ausgenutzt und somit Masse und Gewicht der Presse eingespart werden. Die Aufgabe wird, wie Fig. 1 zeigt, gelöst durch einen Presszylinder (5), dessen Mantel (20) eine vorgespannte Wicklung (21) aus einem drahtartigen Material sowie einen Träger (22) für diese Wicklung (21) umfasst.

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Presse zur Herstellung von Formkörpern aus keramischen Materialien, Zement oder kunststoff-gebundenen Materialien mit einem Presszylinder und einem Presskolben, mindestens einem beweglichen Träger für mindestens einen Presstempel, der mit dem Presszylinder oder mit dem Presskolben fest verbunden ist, sowie mit Werkzeugen für die Formgebung der Formkörper, welche mit dem Presstempel zusammenwirken.

STAND DER TECHNIK

Eine Presse ähnlicher Art ist aus DE 37 14 420 A1 (Laeis GmbH) bekannt. Diese Presse für keramische Formteile, insbesondere Fliesen, umfasst in einem Oberholm einen Ölvorratsbehälter, der in Form einer Vorratsvolumenkammer integriert untergebracht ist. Zwischen der Vorratsvolumenkammer und einer, von einem ebenfalls im Oberholm integrierten Hauptpresszylinder gebildeten Hauptpresskammer ist ein Füllventil vorgesehen und an einem Halteflansch abgestützt. Der Halteflansch ist im Hauptpressraum an dem Hauptpresszylinder befestigt.

Pressen dieser und ähnlicher Bauart benötigen zum erzeugen der erforderlichen hohen Presskräfte einen Presszylinder, dessen Baugrösse durch die maximale Presskraft und den verfügbaren Druck der hydraulischen Flüssigkeit vorgegeben ist. Durch den praktischen Betrieb sind dem Druck der hydraulischen Flüssigkeit Grenzen gesetzt, insbesondere durch die Forderungen nach störungsfreiem Betrieb und langen Standzeiten der hydraulischen Bauelemente und der hydraulischen Flüssigkeit. Infolgedessen ergeben sich für den Presszylinder beträchtlich grosse Baumasse, die einer optimalen Konstruktion des zugehörigen Pressengestells entgegenstehen.

Die erforderlichen Presszylinder werden umso grösser, je höher die auf die keramischen Formteile auszuübenden spezifischen Presskräfte werden. Diese spezifischen Presskräfte betragen in den meisten Fällen ein Mehrfaches des verfügbaren hydraulischen Flüssigkeitsdruckes. Dies bedingt eine hydraulische Wirkfläche für den zugehörigen Presskolben, welche wesentlich grösser ist, als die zu pressende Oberfläche des keramischen Formteils. Umgekehrt ist der für die keramischen Formteile erforderliche Füll- und Pressraum innerhalb der Presse kleiner als der Raum für den Presszylinder. Würde der Presszylinder nicht soviel Bauraum beanspruchen, so könnte das Pressengestell schmäler gehalten werden. Dadurch ergäben sich erhebliche Vorteile bezüglich einer geringeren Baugrösse und eines niedrigeren Gewichtes der gesamten Presse und auch einiger ihrer bewegten Teile.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Presse der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Baumasse des Presszylinders reduziert und die dadurch möglichen vorgenannten Vorteile realisiert sind.

Die Erfindung ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruches 1 gegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche gegeben.

Demgemäss zeichnet sich die erfindungsgemässe hydraulische Presse zur Herstellung von Formkörpern der eingangs genannten Art aus durch einen Presszylinder, dessen Mantel eine vorgespannte Wicklung aus einem drahtartigen Material sowie einen Träger für diese Wicklung umfasst.

Gemäss einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemässen Presse ist der Presszylinder fest mit einem Gestell der Presse verbunden und der bewegliche Träger und Presstempel ist fest mit dem beweglich angeordneten Presskolben verbunden. Dabei ist mit Vorteil der Presszylinder in einem Oberteil des Gestells der Presse einstückig integriert.

Weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die in den Ansprüchen ferner aufgeführten Merkmale, sowie durch die nachstehend angegebenen Ausführungsbeispiele. Die Merkmale der Ansprüche können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden, soweit sie sich nicht offensichtlich gegenseitig ausschliessen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und der Zeichnung entnehmbaren Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäss angewandt werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer hydraulischen Presse in Rahmenkonstruktion in Presstellung mit einem erfindungsgemässen Presszylinder mit einer vorgespannten Wicklung am Zylindermantel,

Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung einer hydraulischen Presse mit einem Presszylinder bekannter Art,

Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung einer Variante der erfindungsgemässen hydraulischen Presse gemäss Fig. 1 mit einem als Boden des Presszylinders einstückig ausgebildeten Träger für einen Presstempel,

Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung einer hydraulischen Presse in Rahmenkonstruktion in Ruhestellung mit einem erfindungsgemässen feststehenden Presszylinder und einem beweglichen Presskolben, und

Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung einer Variante der erfindungsgemässen hydraulischen Presse gemäss Fig. 4 in Säulenkonstruktion in Presstellung.

WEGE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG Aufbau bevorzugter Ausführungsbeispiele

Wie Fig. 1 zeigt, ist ein Pressengestell 1 als Rahmenkonstruktion mit einem beweglichen Basisträger 2 verbunden, welcher drei Unterstempel 3 trägt. Fest mit dem Pressengestell 1 verbunden ist ein Presskolben 4, auf dem ein Presszylinder 5 beweglich gelagert ist. Ein Boden 6 des Presszylinders 5 ist als Träger für drei bewegliche Oberstempel 7 ausgebildet, welche den Unterstempeln 3 gegenüber stehen. Der Kolben eines Leerfahrzylinders 8 verbindet den beweglichen Presszylinder 5 mit dem Pressengestell 1. Der Leerfahrzylinder 8 besitzt in an sich bekannter Art zwei Anschlüsse zur Zu- und Abführung von Druckflüssigkeit durch nicht im Detail gezeigte hydraulische Einstellmittel 9.

Auf der Rückseite des Presskolbens 4 ist im Pressengestell 1 ein Vorratsraum 10 für Druckflüssigkeit integriert, welcher über ein Füllventil 11 mit einem Druckraum 12 zwischen Presskolben 4 und Presszylinder 5 verbunden ist. Der Vorratsraum 10 ist mit einem auf das Pressengestell 1 oben aufgesetzten Zusatzbehälter 31 für Druckflüssigkeit verbunden. Eine Zuführleitung 13 dient zur Beaufschlagung des Presszylinders 5 mit Druck durch die hydraulischen Einstellmittel 9. Die Unterstempel 3 und die Oberstempel 7 sind durch einen Formfüllraum 14 als Werkzeug verbunden, welcher mittels nicht gezeigter Füllmittel mit den zu pressenden Materialien in an sich bekannter Art befüllbar ist.

Der Formfüllraum 14 steht zum Pressengestell 1 fest und die Unterstempel 3 und Oberstempel 7 sind verschieblich gelagert. Die Entformung des Formfüllraumes 14 erfolgt über zwei Ausstosser 15, deren Kolben auf den Basisträger 2 zwischen dem Pressengestell 1 und dem Formfüllraum 14 einwirken. Die Ausstosser 15, ebenso wie ein Steuerzylinder 17 für das Füllventil 11 sind über geeignete Zuführleitungen 18 durch eine hydraulische Druckquelle 19 betrieben. Zwischen Formfüllraum 14 und einer Formbasisplatte 2' sind feststehende Verbindungsstangen 16 angeordnet.

Wie Fig. 1 zeigt, umfasst ein Mantel 20 des Presszylinders 5 eine vorgespannte Wicklung 21 aus einem drahtartigen Material, sowie einen Träger 22 nebst zwei Begrenzungsringen 23 für die Wicklung 21. Die durch den Druck im Druckraum 12 im Mantel 20 bewirkten Druck- und Zugspannungen verteilen sich somit auf den Träger 22 und die Wicklung 21. Durch die auf den Presszylinder 5 aufgebrachte Vorspannung werden die mechanischen Festigkeitswerte der Werkstoffe der beiden Komponenten im Zug- und Druckbereich optimal ausgenutzt. Deshalb kann der Presszylinder 5 mit weniger Masse und kleiner ausgeführt werden, als bei einer hydraulischen Presse mit einem Presszylinder bekannter Art, wie ihn Fig. 2 zeigt.

Bei einem Ausführungsbeispiel einer 4'200 t Presse ergibt sich folgender Vergleich:

A) Presszylinder bekannter Art, Werkstoff EN-GJS-400- 18U nach DIN EN 1563 (alt GGG40), Durchmesser (aussen/innen) 1'830/1'300 mm, Höhe 700 mm, Wanddicke 265 mm, Gewicht ca. 6'500 kg.
Dazu erforderliches Pressengestell, Werkstoff EN-GJS-400- 18U nach DIN EN 1563, Gewicht ca. 65'000 kg.
B) Presszylinder mit vorgespannter Wicklung, Werkstoff EN-GJS-400-18U nach DIN EN 1563 oder ein Schmiedestahl, z. B. 50CrMo4V, Durchmesser (aussen/innen) 1'500/1'300 mm, Höhe 700 mm, Wanddicke (incl. Wicklungsdicke ca. 40 mm) 100 mm, Gewicht ca. 3'800 kg.
Dazu angepasstes Pressengestell, Werkstoff EN-GJS-400-18U nach DIN EN 1563, Gewicht ca. 50'000 kg.

Die vorgespannte Wicklung wird hergestellt, indem man einen hochfesten Stahldraht von ca. 4-10 mm Durchmesser oder einen hochfesten Flachstahl von ca. 3 × 25 mm auf den auf einem Drehteller aufgebauten Presszylinder unter Zugspannung in mehreren Lagen aufwickelt, Wicklungsdicke ca. 40 mm. Dabei ergibt sich vorzugsweise eine äussere Druck-Vorspannung von ca. 150 N/mm² auf den Wicklungsträger. Bei einem Arbeitsdruck im inneren Druckraum des Presszylinders von 320 bar ergibt sich dann eine resultierende innere Gegendruck-Zugspannung von ca. 100 N/mm². Die Belastung der Wicklungsträger-Wand variiert also zwischen 150 N/mm² äussere Vorspannung und 100 N/mm² resultierende Zugspannung von innen.

Fig. 2 zeigt zum Vergleich mit Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer hydraulischen Presse mit einem Presszylinder 5 bekannter Art. Dabei weisen gleiche Bezugszeichen auf entsprechende Bauelemente hin. Einige hydraulische Bauelemente der Fig. 1 sind in Fig. 2 nicht gezeigt. Der bekannte Presszylinder 5 gemäss Fig. 2 weist keine vorgespannte Wicklung auf. Infolge der grösseren Baumasse dieses Presszylinders 5 ist das Pressengestell 1 massiver und weniger schlank, wie das obige Zahlenbeispiel schon andeutet und Fig. 2 im einzelnen zeigt.

Fig. 3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Variante der erfindungsgemässen hydraulischen Presse, welche ähnlich der Presse gemäss Fig. 1 ist. Gemäss Fig. 3 ist aber der Boden 6 des Presszylinders 5 mit dem Presszylinder 5 einstückig und als Träger für die oberen Presstempel 7 ausgebildet. Dies ermöglicht, die vorgespannte Wicklung 21 und deren Wirkung bis in den Bereich des Bodens 6 zu verlängern.

Fig. 4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer hydraulischen Presse in Rahmenkonstruktion in Ruhestellung mit einem erfindungsgemässen feststehenden Presszylinder 5' und einem beweglichen Presskolben 4'. Auch hier weisen der Fig. 1 gleiche Bezugszeichen auf entsprechende Bauelemente hin und einige hydraulische Bauelemente der Fig. 1 sind in Fig. 4 nicht gezeigt. Abweichend von der Darstellung der Fig. 1 ist gemäss Fig. 4 der Träger 6' für die drei beweglichen Oberstempel 7 mit dem beweglichen Presskolben 4' fest verbunden, und die Oberstempel 7 sind in Ruhestellung noch nicht in den Formfüllraum 14 abgesenkt.

Fig. 5 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Variante der erfindungsgemässen hydraulischen Presse gemäss Fig. 4 in Säulenkonstruktion und in Presstellung. Das Pressengestell 1 gemäss Fig. 4 ist in Fig. 5 durch eine Säulenkonstruktion 1' an sich bekannter Bauart ersetzt. Die übrigen, der Presse gemäss Fig. 4 entsprechenden Bauelemente sind mit den Bezugszeichen der Fig. 4 gekennzeichnet.

Funktion bevorzugter Ausführungsbeispiele

Die Funktion wird anhand des in Fig. 1 dargstellten Ausführungsbeispieles beschrieben. In der gezeigten Presstellung erfolgt der Pressvorgang der im Formfüllraum 14 befindlichen Formkörper durch beaufschlagen des Bodens 6 des Presszylinders 5 mit Druck durch die hydraulischen Einstellmittel 9 über die Zuführleitung 13. Dabei erforderliche Druckentlastungen sind in an sich bekannter Weise durch die Einstellmittel 9 gesteuert. Auch ein vorhergehender Absenkvorgang des Presszylinders 5 wird durch die Einstellmittel 9 über den Leerfahrzylinder 8 gesteuert, wobei der Steuerzylinder 17 von der hydraulischen Druckquelle 19 her das Füllventil 11 öffnet, sodass die Druckflüssigkeit im Vorratsraum 10 in den Druckraum 12 einfliesst. Beim Pressvorgang muss dann nur eine geringe Menge Druckflüssigkeit über die Zuführleitung 13 in den Druckraum 12 einfliessen.

Nach dem Pressvorgang werden die gepressten Formkörper durch die Ausstosser 15 und die Druckquelle 19 über den Basisträger 2 aus dem Formfüllraum 14 ausgestossen. Gleichzeitig werden die Oberstempel 7 mit dem Boden 6 und dem Presszylinder 5 durch den Leerfahrzylinder 8 und die Einstellmittel 9 zurück gezogen. Dabei erlaubt das geöffnete Füllventil 11 ein Rückfliessen der Druckflüssigkeit vom Druckraum 12 in den Vorratsraum 10. Die Werkzeuge für die Formgebung, umfassend Oberstempel 7, Unterstempel 3 und Formfüllraum 14 befinden sich nun in Auswurfposition, und die Formkörper werden ausgeworfen.

In der Auswurfposition wird der Formfüllraum 14 in an sich bekannter und hier nicht beschriebener Art mit einer nachfolgenden Charge keramischer Materialien befüllt. Anschliessend werden die Oberstempel 7 mit dem Boden 6 und dem Presszylinder 5 durch den Leerfahrzylinder 8 und die Einstellmittel 9 bis zu dem Material im Formfüllraum 14 vorgefahren. Die Formen im Formfüllraum 14 werden geschlossen. Dabei erlaubt das geöffnete Füllventil 11 ein Nachfliessen der Druckflüssigkeit vom Vorratsraum 10 in den Druckraum 12. Nachfolgend erfolgt der nächste Pressvorgang in der bereits oben beschriebenen Weise.

Aus dem oben angegebenen Ausführungsbeispiel ist erkennbar, dass durch die auf den Presszylinder 5 aufgebrachte Druckvorspannung die mechanischen Festigkeitswerte des Werkstoffes im Zug- und Druckbereich optimal ausgenutzt werden und somit Masse und Gewicht der Presse eingespart wird. Weniger zu bewegende Masse führt zu geringerem Energieverbrauch, eine Erhöhung der Taktfrequenz und damit der Produktionsleistung der Presse wird erreicht.

Vorgespannte Presszylinder erlauben eine Ausführung für höhere hydraulische Drücke, z. B. für 600 bar gegenüber 300 bar, und damit insgesamt kleinere Abmessungen der Presse. Durch lokal unterschiedliche aufgebrachte Vorspannungen und/oder unterschiedlich steife Wicklungen können die Deformationen, insbesondere Aufweitungen, der Presszylinder im Bereich der Dichtungen minimiert werden. Darüber hinaus lassen sich die äusseren Abmessungen der Presszylinder deutlich verringern, das freie Durchgangsmass der Presse wird geringer und damit eine Einsparung an Gewicht, Transportraum und Bearbeitung möglich. Durch das Aufbringen der Druckvorspannung können preiwerte Gusswerkstoffe, z. B. Sphäroguss eingesetzt werden. Die kompaktere Bauart reduziert den Platzbedarf beim Betrieb. Insgesamt geringere Masse und Gewicht der Presse reduzieren den Aufwand für die Fundamentierung, sowie die Körperschallübertragung in die Fundamente.

Bezugszeichenliste

1

Pressengestell

1

' Säulenkonstruktion

2

Basisträger

2

' Formbasisplatte

3

Unterstempel

4

Presskolben

4

' Presskolben

5

Presszylinder

5

' Presszylinder

6

Boden des Presszylinders

5

6

' Träger für Oberstempel

7

Oberstempel

8

Leerfahrzylinder

9

Einstellmittel

10

Vorratsraum

11

Füllventil

12

Druckraum

13

Zuführleitung

14

Formfüllraum

15

Ausstosser

16

Verbindungsstangen

17

Steuerzylinder

18

Zuführleitung

19

Druckquelle

20

Mantel des Presszylinders

5

21

vorgespannte Wicklung

22

Träger für Wicklung

21

23

Begrenzungsringe

31

Zusatzbehälter

Claims

1. Hydraulische Presse zur Herstellung von Formkörpern aus keramischen Materialien, Zement oder kunststoff gebundenen Materialien mit einem Presszylinder (5, 5') und einem Presskolben (4, 4'), mindestens einem beweglichen Träger (6, 6') für mindestens einen Presstempel (7), der mit dem Presszylinder (5) oder mit dem Presskolben (4') fest verbunden ist, sowie mit Werkzeugen (3, 14) für die Formgebung der Formkörper, welche mit dem Presstempel (7) zusammenwirken, gekennzeichnet durch einen Presszylinder (5, 5'), dessen Mantel (20) eine vorgespannte Wicklung (21) aus einem drahtartigen Material sowie einen Träger (22) für diese Wicklung (21) umfasst.

2. Hydraulische Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Presszylinder (5) beweglich angeordnet und mit dem beweglichen Träger (6) und Presstempel (7) fest verbunden ist.

3. Hydraulische Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Presszylinder (5') fest mit einem Gestell (1, 1') der Presse verbunden und der bewegliche Träger (6') und Presstempel (7) fest mit dem beweglich angeordneten Presskolben (4') verbunden ist.

4. Hydraulische Presse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Presszylinder (5') in einem Oberteil des Gestells (1') der Presse einstückig integriert ist.

5. Hydraulische Presse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Träger (6) für den Presstempel (7) zugleich als Boden des Presszylinders (5) ausgebildet ist.

6. Hydraulische Presse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Träger (6) einstückig mit dem Presszylinder (5) ausgebildet ist.