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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum maschinellen Herstellen einer selbstverlöschenden Kerze aus Pulvermaterial in einer Formvorrichtung sowie eine selbstverlöschende Kerze als solche.
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Zum Hintergrund der Erfindung ist festzuhalten, dass ein gesteigertes Sicherheitsdenken in Haushalt und Handel zu erhöhten Anforderungen an Kerzen geführt hat. Zur Verminderung des Brandrisikos sollen diese selbstverlöschend ausgeführt sein, d. h., dass am Ende der Kerzenbrenndauer der brennende Docht nicht mit der Umgebung der Kerze in Kontakt gelangen darf. Vielmehr muss die Kerze vor Erreichen eines solchen kritischen Zustandes von selbst verlöschen.
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Aus dem Stand der Technik sind zu diesem Zweck verschiedenste Maßnahmen bekannt, die zum einen auf der Verwendung von zusätzlichen mechanischen Elementen, wie Dochthülsen oder Kerzenteller am Boden der Kerze beruhen. Beispielhaft ist auf die
DE 10 2010 002 037 A1 ,
DE 10 2005 058 108 A1 ,
EP 1 792 971 A1 ,
WO 03/016443 A1 oder
DE 10 2006 007 864 A1 zu verweisen. Nachteilig bei derartigen Kerzen ist die Tatsache, dass die Selbstverlöschung durch ein zusätzliches Bauteil in der Kerze erreicht wird, was einen herstellungstechnischen Mehraufwand mit sich bringt. Dies ist bei einem Massenartikel wie eine Kerze aus herstellungstechnischen und wirtschaftlichen Gründen nachteilhaft.
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Eine alternative Maßnahme zum Erreichen der selbstverlöschenden Eigenschaften einer Kerze beschreibt die
DE 24 15 652 A1 , wonach der Docht an seinem unteren Ende mit einem seine Saugfähigkeit aufhebenden Mittel imprägniert ist.
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Die
DE 20 2009 005 676 U1 lehrt die Einbettung des unteren Dochtendes in einen Formkörper, der aus einem mineralischen Schüttgut und einem Bindemittel gebildet ist. Auch die Verwendung einer Ummantelung aus einem natürlichen bioabbaubaren Material im Bereich des unteren Dochtendes ist bekannt, nämlich aus der
WO 97/30138 A1 .
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum maschinellen Herstellen einer selbstverlöschenden Kerze aus Pulvermaterial anzugeben, das ohne relevanten herstellungstechnischen Mehraufwand auf einer im konstruktiven Aufbau praktisch unveränderten Kerzenherstellungsmaschine einsetzbar ist, gleichwohl aber zu einer zuverlässig selbstverlöschenden Kerze führt.
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Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Der Oberbegriff des Anspruches 1 beinhaltet dabei die für das Herstellungsverfahren relevanten, bekannten Maschinenelemente der Kerzenherstellungsvorrichtung, nämlich
- – einen durch Pressstempel beaufschlagbaren Formraum für die Kerze,
- – ein im Formraum angeordnetes, axial verschiebbares Dochtrohr zur Aufnahme eines Dochtes der Kerze,
- – eine außerhalb des Formraumes angeordnete Schneideinrichtung zum Abschneiden des Dochtes,
- – eine Fülleinrichtung zum Befüllen des Formraumes mit Pulvermaterial, und
- – eine Dochtbevorratung.
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Das auf dieser Formvorrichtung ablaufende erfindungsgemäße Verfahren ist durch folgende, sich zyklisch wiederholende Verfahrensschritte charakterisiert:
- A) Abtrennen des als Endlosdocht von der Dochtbevorratung durch das Dochtrohr geführten Dochtes einer im aktuellen Zyklus herzustellenden Kerze vom Docht der im vorherigen Zyklus hergestellten, aus dem Formraum entnommenen Kerze mittels der Schneideinrichtung,
- B) Zurückziehen des Dochtrohres mit dem über das Dochtrohrende überstehenden Docht aus einer Ausgangsposition in den Formraum derart, dass das Dochtrohrende in einem Zwischenabstand innerhalb des Formraumes vom Formraumende angeordnet und der überstehende Dochtabschnitt über das Formraumende hinaussteht,
- C) Umlegen des überstehenden Dochtabschnittes derart, dass er innerhalb des Formraumes im Wesentlichen quer zur Kerzenlängsrichtung zu liegen kommt,
- D) nochmaliges Zurückziehen des Dochtrohres mit dem Docht derart, dass der umgelegte Dochtabschnitt im Formraum in einem Sicherheitsabstand zum Formraumende zu liegen kommt,
- E) Befüllen des Formraumes mit dem Pulvermaterial unter Vorverdichtung des Pulvermaterials,
- F) Ziehen des Dochtrohres aus dem Formraum relativ zum Docht,
- G) Fertigpressen der Kerze unter Fixierung des Dochtes im Kerzenkörper mit dem Sicherheitsabstand des umgelegten Dochtabschnittes zum durch das Ende des Formraumes gebildeten Kerzenboden, und
- H) Entnahme der Kerze aus dem Formraum unter Einziehen eines Dochtabschnittes für die nächste herzustellende Kerze in das in seiner Ausgangsposition repositionierte Dochtrohr von der Dochtbevorratung.
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Die für die vorliegende Erfindung entscheidende herstellungstechnische Maßnahme in der Formvorrichtung ist durch die Schritte D) und G) gegeben, die verbleibenden Verfahrensschritte A) bis C), E), F) und H) stimmen mit üblichen Produktionsverfahren überein.
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Relevant ist das Zurückziehen des Dochtrohres mit dem Docht derart, dass der umgelegte Dochtabschnitt den erwähnten Sicherheitsabstand zum Formraumende einnimmt – Verfahrensschritt D). Beim Fertigpressen der Kerze gemäß Verfahrensschritt G) wird dann der Docht im Kerzenkörper fixiert, wobei der umgelegte Dochtabschnitt den Sicherheitsabstand zu dem durch das Ende des Formraumes definierten Kerzenboden angeordnet ist.
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Entsprechend dieser Verfahrensweise ist gemäß Anspruch 6 eine selbsterlöschende Kerze Gegenstand der vorliegenden Erfindung, die einen Kerzenkörper mit einem Boden und einer Spitze sowie einen in dem Kerzenkörper eingebetteten, an der Spitze daraus hervorstehenden Docht aufweist. Dessen bodenseitiges Dochtende ist quer zur Dochtrichtung umgelegt und weist zum Boden der Kerze den erwähnten Sicherheitsabstand auf, der mindestens 5 mm, vorzugsweise 8 bis 15 mm betragen kann.
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Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme ist bei Erreichen des durch das Dochtrohr hervorgerufenen Knicks am Docht dieser noch von einem flüssigen Wachsbad umgeben, das sich aus dem durch den Sicherheitsabstand gebildeten Kerzenvolumen speist. Erreicht die Kerzenflamme den Knick, verlöscht die Kerze insbesondere indem das Dochtende im Wachsbad versinkt, praktisch „ertrinkt“ die Kerzenflamme im Wachsbad.
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Die abhängigen Verfahrensansprüche 2 bis 5 kennzeichnen vorteilhafte Maßnahmen im Zuge des Kerzenherstellungsprozesses. So kann der Zwischenabstand gemäß Schritt B) für die Einstellung des Dochtendes zum Umlegen wenige Millimeter, vorzugsweise etwa 2 bis 5 mm betragen.
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Damit zuverlässig verhindert wird, dass das umgelegte Dochtende an der seitlichen Mantelfläche der Kerze hervortritt, ist der über das Dochtrohrende überstehende Dochtabschnitt kürzer als der Radius der herzustellenden Kerze. Bei exzentrischen oder unrunden Kerzen ist diese Maßnahme dahingehend umzusetzen, dass der über das Dochtrohrende überstehende Dochtabschnitt kürzer als der kleinste Abstand des Dochtes von der Seitenfläche der Kerze ist.
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Das Umlegen des überstehenden Dochtabschnittes im Schritt C) erfolgt vorzugsweise durch die seitlich einfahrende Fülleinrichtung, bei der es sich um den sogenannten „Bunker“ handelt. Darin ist in einem dem Formraum entsprechenden Füllrohr genügend pulverförmiges Paraffin-Material für das Pressen einer Kerze vorhanden, das von oben in den Formraum geschüttet wird.
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Der im Anspruch 5 angegebene Sicherheitsabstand ist oben im Zusammenhang mit der selbstverlöschenden Kerze bereits erörtert. Entsprechendes gilt für die im abhängigen Anspruch 7 angegebene Länge des umgelegten bodenseitigen Dochtendes im Verhältnis zum Radius der Kerze.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels für das erfindungsgemäße Verfahren und eine entsprechend hergestellte selbstverlöschende Kerze anhand der beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
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1 bis 4 schematische Darstellungen einer Formvorrichtung zum Herstellen einer selbstverlöschenden Kerze in aufeinanderfolgenden Fertigungsschritten, und
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5 einen Axialschnitt durch eine selbstverlöschende Kerze.
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Die in den 1 bis 4 gezeigte Formvorrichtung 1 zum Herstellen einer in 5 dargestellte Kerze 50 weist einen schematisch dargestellten Maschinenrahmen 2 auf, an dem eine Form 3 mit einem zylindrischen Formraum 4 angeordnet ist. Im Formraum 4 ist ein unterer Pressstempel 5 verschiebbar gelagert, dessen Oberseite als Innenkegel ausgebildet ist und zur Ausformung des Kerzenkopfes 51 dient. Ein zweiter Pressstempel 6 (siehe 4) ist oberhalb des Formraumes 4 angeordnet. Sein Außenquerschnitt entspricht dem Innenquerschnitt des Formraumes 4. Seine nach unten weisende Pressfläche 7 weist zentral eine kegelförmige Erhebung 8 auf, die in der Kerze 50 eine zentrale, innenkegelförmige Vertiefung 52 bildet.
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Im Formraum 4 ist koaxial zu dessen Längsachse ein axial verschiebbares Dochtrohr 9 angeordnet, das den von einer schematisch mit dem Bezugszeichen 10 angedeuteten Dochtbevorratung herangeführten Docht 11 für die Kerze 50 aufnimmt. Das Dochtrohr 9 ist im Pressstempel 5 verschiebbar geführt. Die Verschiebung des Dochtrohres 9 erfolgt durch übliche Maschinenelemente der Formvorrichtung und unter Verwendung beispielsweise einer SPS-Steuerung mit einem entsprechenden Positionsgeber für die längsaxiale Stellung des Dochtrohres 9. Auch eine einfache Nockensteuerung für das Verfahren des Dochtrohrs 9 wäre denkbar.
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Oberhalb der Form 3 ist eine Schneideinrichtung 13 mit zwei gegenläufigen Messern 14, 15 zum Abschneiden des Dochtes vorgesehen, die der Übersichtlichkeit halber nur in 1 eingezeichnet ist. Die Schneideinrichtung 13 kann auch nur ein Messer aufweisen.
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Schließlich ist eine Fülleinrichtung 16 (2 bis 4) in Form eines auf dem Maschinenrahmen 2 quer zum Formraum 4 verschiebbaren Bunkerschlittens 17 vorgesehen, deren Aufbau und Funktion bei der folgenden Beschreibung des Herstellungsverfahrens noch genauer erläutert wird.
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Das zyklische Herstellungsverfahren wird nun ausgehend von der in 1 gezeigten Maschinensituation wie folgt beschrieben:
In dieser 1 ist oben eine bereits fertig gestellte Kerze 50 gezeigt, die mit Hilfe des unteren Pressstempels 5 aus dem Formraum 4 nach oben ausgeschoben wurde und mit einer Greifeinrichtung 18 gehalten wird. Bei dieser Ausschubbewegung wird der als Endlosmaterial von der Dochtbevorratung 10 abgezogene Docht 11 in das Dochtrohr 9 eingezogen und steht in diesem Bereich somit für die nächste herzustellende Kerze zur Verfügung.
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In dieser Situation wird in einem Verfahrensschritt A) der von der Dochtbevorratung 10 durch das Dochtrohr 9 geführte Docht 11 für die im kommenden Zyklus herzustellende Kerze vom Docht 11’ der im vorigen Zyklus hergestellten, aus dem Formraum 4 entnommenen Kerze 50 mittels der Scheideinrichtung 13 abgetrennt. Gleichzeitig wird der untere Pressstempel 5, der für das Ausschieben der fertig gestellten Kerze 50 aus dem Formraum 4 nach oben gesorgt hat, nach unten bewegt – Pfeil 19 –, bis er die in 2 gezeigte Ausgangsposition im Formraum 4 einnimmt.
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Das im Verfahrensschritt A) bis zum oberen Ende 20 vorgeschobene Dochtrohr 9 wird einem Verfahrensschritt B) nun mit dem über das Dochtrohrende 21 überstehenden Docht 11 aus der in 1 gezeigten Ausgangsposition in den Formraum 4 um eine kurze Strecke zurückgezogen – Pfeil 22 –, sodass das Dochtrohrende 21 einen Zwischenabstand z zum oberen Ende 20 des Formraumes 4 einnimmt. Dieser Zwischenabstand z beträgt wenige Millimeter, vorzugsweise etwa 2 bis 5 mm. Der überstehende Dochtabschnitt 23 steht dabei aufgrund der Bewachsung des Dochtes 11 und der damit erzeugten Eigensteifigkeit über das Ende 20 des Formraumes 4 nach oben hinaus.
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In einem nächsten Verfahrensschritt C), der in 3 gezeigt ist, wird der Bunkerschlitten 17 mit – hier nicht dargestelltem – Paraffin-Pulvermaterial von der Seite her auf den Maschinenrahmen 2 über den Formraum 4 geführt – Pfeil 29. Bei dieser Bewegung wird der überstehende Dochtabschnitt 23 zur Seite hin um im Wesentlichen fast 90° abgebogen, sodass der Dochtabschnitt 23 innerhalb des Formraumes 4 im Wesentlichen quer zur Kerzenlängsrichtung L zu liegen kommt. Da die Länge d des Dochtabschnittes 23 kleiner ist als der Radius r der herzustellenden Kerze 50 endet der Dochtabschnitt 23 vor der Seitenwand 24 des Formraumes 4.
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Im nächsten Verfahrensschritt D), der gestrichelt ebenfalls in 3 angedeutet ist, wird das Dochtrohr 9 mit dem Docht 11 nochmals weiter in den Formraum 4 zurückgezogen, wie dies durch Pfeil 25 symbolisiert ist. Der umgelegte Dochtabschnitt 23 nimmt damit einen Sicherheitsabstand s zum oberen Ende 20 des Formraumes 4 ein, der deutlich größer als der oben erwähnte Zwischenabstand z ist und beispielsweise mindestens 5 mm, vorzugsweise 8 bis 15 mm beträgt.
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In der in 3 gestrichelt angedeuteten Position des Dochtrohres 9 und des umgelegten Dochtabschnittes 23 wird aus dem Bunkerschlitten 17 Paraffin-Pulvermaterial 26 in den Formraum 4 durch Schütten oder Rieseln eingebracht, wie dies durch Pfeil 27 angedeutet ist. Nach einer Füllung des Formraumes 4 fährt der Bunkerschlitten 17 zurück, der obere, als Schließstempel fungierende Pressstempel 6 fährt nach unten und dichtet die Form 3 ab. Der Pressstempel 5 fährt nach oben und verdichtet das Pulvermaterial 26 leicht. Das Befüllen des Formraums 4 und die Vorverdichtung des Pulvermaterials 26 ist als Verfahrensschritt E) zusammengefasst, erfolgt aber zeitlich aufeinanderfolgend.
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Nach der Vorverdichtung des Pulvermaterials 26 wird das Dochtrohr 9 weiter nach unten aus dem Formraum 4 zurückgezogen, wie dies Pfeil 28 symbolisiert. Durch die Einbettung des Dochtabschnittes 23 in das vorverdichtete Pulvermaterial 26 wird der Docht 11 im Pulvermaterial 26 fixiert, sodass das Dochtrohr 9 aus dem Pulvermaterial 26 bis in den Pressstempel 5 herausgezogen wird, wogegen der Docht 11 dann in Pulvermaterial 26 stehen bleibt.
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Nach dem vorstehenden Verfahrensschritt F) wird in einem nächsten Verfahrensschritt G) die Kerze 50 mit Hilfe des oberen Pressstempels 6 fertig gepresst. Dabei wird der Docht 11 im Kerzenkörper innig eingebettet und damit fixiert. Der umgelegte Dochtabschnitt 23 verbleibt zuverlässig in dem vorher eingestellten Sicherheitsabstand s zu dem durch das Ende 20 des Formraumes 4 markierten Boden 53 der herzustellenden Kerze 50.
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Im nächsten Fertigungsschritt H) wird die so gebildete Kerze aus dem Formraum 4 mit Hilfe des unteren Pressstempels 5 und der Greifeinrichtung 18 nach oben abgenommen und steht in der in dieser Figur gezeigten Position. Dabei wird der Docht 11 durch das Dochtrohr 9 durchgezogen. Letzteres wird gleichzeitig in die in 1 gezeigte Ausgangsposition repositioniert. Der Produktionszyklus für die nächste Kerze kann beginnen.
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In 5 ist der Deutlichkeit halber eine selbstverlöschende Kerze 50 im Schnitt dargestellt. Deren Kerzenkörper 55 weist einen eingebetteten Docht 11 mit einem über den Kerzenkopf 51 hinaus stehenden Dochtabschnitt 54 zum Anzünden der Kerze 50 auf. Der unten zur Seite umgelegte Dochtabschnitt 23 ist in dem Sicherheitsabstand s vom Kerzenboden 53 positioniert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010002037 A1 [0003]
- DE 102005058108 A1 [0003]
- EP 1792971 A1 [0003]
- WO 03/016443 A1 [0003]
- DE 102006007864 A1 [0003]
- DE 2415652 A1 [0004]
- DE 202009005676 U1 [0005]
- WO 97/30138 A1 [0005]
