DE1119747B - Verfahren und Vorrichtung zum Verdichten plastischer Massen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Verdichten plastischer Massen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verdichten plastischer Massen, insbesondere zum Herstellen von Formlingen aus Beton oder ähnlichem Material, z. B. in Gestalt von Platten oder Kunststeinen, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
• Der Grad der Verdichtung ist in erster Linie vom aufgewendeten Preßdruck abhängig, der allerdings nicht alleiniger Faktor ist. So kann man dadurch eine erhöhte Wirkung erzielen, daß die zu verdichtenden Massen mit dem Preßdruck zugleich einer Rüttelung unterworfen werden. Indessen erfordern solche Methoden einen zusätzlichen Geräteaufwand. Die Erhöhung des Preßdruckes selbst führt nicht nur zu schwereren und teureren Pressen, sondern bringt auch den Nachteil mit sich, daß unerwünschte Zerstörungen in der Feinstruktur des Materials auftreten können, z. B. ein Zerdrücken der Sandkörner bei Beton.
• Ein anderes bekanntes Verfahren zum Zusammenpressen plastischer Massen sieht vor, daß bei der Bearbeitung auf der Massenbeschickung dauernd ein hydraulischer Kolben lastet und zusätzlich hydraulische Schläge aufgebracht werden.
• Wird das Preßgut von einem unterhalb der Preßform liegenden Kolben, der bei einem Arbeitsgang mehrmals auf- und abbewegt wird, bearbeitet, besteht die Gefahr, daß zusätzlich Luft von außen in das Preßgut eindringt und damit ein wirksames Verdichten verhindert.
• Bei der Herstellung keramischer Platten wird häufig eine Kniehebelpresse verwendet, die auf das auf einem hydraulischen Preßkissen liegende Preßgut drückt. Bei der Bewegung des Kniehebels tritt zwischen der oberen und unteren Totlage immer eine Zwischenphase drucklosen Zustandes ein, in der zum Preßgut Luft strömt. Dieser Luftzutritt ist für die Herstellung keramischer Platten ohne Bedeutung, für die Verdichtung von Betonplatten aber sehr schädlich.
• Schließlich ist es bekannt, mehrere Preßvorgänge innerhalb des Arbeitsablaufes für die Herstellung anzuwenden. Der Zweck dieses Verfahrens besteht darin, eine genaue Formgebung zu erzielen und Gratbildungen zu vermeiden. Bei der Pressung von Erde ist es bekannt, in zwei Stufen zuerst mit einem niedrigen und dann mit dem endgültigen Preßdruck zu pressen.
• Das Verfahren nach der Erfindung ist mit einem gegenüber dem beim gewöhnlichen Pressen nur unwesentlich erhöhten technischen Aufwand durchführbar und vermeidet unerwünschte Zerstörungen in der Feinstruktur. Es besteht darin, daß nach dem Erreichen eines vorbestimmten Enddruckes der Preßdruck ein oder mehrere Male allmählich auf einen vorbestimmten Niedrigwert und wieder auf den Enddruck gebracht wird.
• Dabei werden d@rEnddruck und derNiedrigwert des Druckes, d. h. der höchste und der geringste aufgewendete Druck innerhalb eines Arbeitsablaufes, vorbestimmt in Abhängigkeit von der Materialzusammensetzung und Festigkeit, die erreicht werden soll. Die Einstellung der Drücke ist also jeweils auf die Fertigung abgestimmt.
• Es hat sich gezeigt, daß die Verdichtung des zu pressenden Gutes bei Anwendung dieses Verfahrens um etwa 40% höher liegt, als es bei Durchführung der gewöhnlichen Pressung mit konstantem Enddruck der Fall ist. Hieraus folgt unmittelbar, daß der für das Verfahren nach der Erfindung benötigte Enddruck für die Erzielung einer vorgegebenen Verdichtung wesentlich niedriger liegt als jener Druck, den man bei der bekannten, gewöhnlichen Pressung zwecks gleich hoher Verdichtung aufwenden müßte. Trotz der zusätzlichen Vorrichtungen, die zur Erzeugung des Druckwechsels vorgesehen werden müssen, stellt sich der technische Gesamtaufwand für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung daher im allgemeinen sogar niedriger als bisher.
• Die Steigerung der Verdichtung wird dadurch erklärlich, daß sich die Masseteilchen wohl unter dem Nachlassen des Preßdruckes verlagern können, aber keine zusätzliche Luft in das Preßgut eindringen kann, da der Niedrigwert oberhalb des Nullwertes liegt, also immer noch ein bestimmter Restdruck vorhanden ist.
• Eine Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens mit einer hydraulischen Presse kann zur Einstellung des einem Druckerzeugerraum entstammenden Druckes auf einen gewünschten, auf den Preßstempel wirkenden Enddruck einen Handsteuerschieber aufweisen. Zur Erzwingung der Druckwechsel kann an der Druckleitung zwischen Handsteuerschieber und dem Preßzylinder ein Ablaßventil liegen, das im geschlossenen Zustand den Enddruck auf den Preßstempel einwirken läßt. Zur Einstellung eines vorbestimmten Niedrigwertes des Druckes, der auch bei geöffnetem Ablaßventil gewährleistet sein soll, ist dann dem Ablaßventil ein Regelventil nachgeordnet, dessen Öffnungsquerschnitt der Druckabsenkung eine wählbare Grenze setzt.
• Die Betätigung des Ablaßventils erfolgt zweckmäßig automatisch mittels elektromagnetischer Steuerung durch ein Zeitrelais, das von einem an sich bekannten, auf den Enddruck ansprechenden Schalter gesteuert wird.
• Weitere Einzelheiten über die Steuerungsmöglichkeiten gehen aus der nachfolgenden Erläuterung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung hervor, die an Hand der Zeichnung gegeben wird. Die Darstellung ist schematisch und enthält nur die zum Verständnis der Prinzipien der Erfindung notwendigen Einzelheiten.
• Vom Druckerzeugerraum Dr führt eine Druckleitung über den Handsteuerschieber HS zum Preßzylinder PZ und Preßstempel PSt. Andererseits führt die Druckleitung auch zum AblaßventilAV, das zunächst geschlossen zu denken ist. Mit dem Handsteuerschieber HS kann der Maximaldruck eingestellt werden, der auf den Preßstempel einwirken soll. Zur Verminderung des Druckes ist das Ablaßventil AV - das nur die beiden Stellungen »zu« und »offen« kennt - zu öffnen. Seine Abflußleitung führt indessen zu einem RegelventilRV, dessen einstellbarer Öffnungsgrad die abzulassende Druckflüssigkeitsmenge und damit die Druckverminderung bestimmt. Das Regelventil wird genauso wie der Handsteuerschieber je nach Bedarf von Hand eingestellt.
• Die Steuerung des Ablaßventils erfolgt im Beispiel elektromagnetisch.
• Ein Endschalter E, der unmittelbar dem Preßzyhnder zugeordnet sein kann, spricht an, sobald der vom Handsteuerschieber bestimmte Maximaldruck erreicht ist. Der Schalter schließt einen nicht näher dargestellten Stromkreis, der das Zeitrelais ZR erregt. Ein Kontakt des Zeitrelais schließt daraufhin seinerseits einen Stromkreis, in dem beispielsweise ein Elektromagnet zur Betätigung, also Öffnung, des Ablaßventils liegt. Sobald das Ablaßventil geöffnet ist, fällt der Druck im Preßzylinder wieder ab, so daß der Endschalter E öffnet. Dennoch aber bleibt das Zeitrelais noch erregt. Für derartige Zeitrelais sind die verschiedensten Ausführungsformen bekannt, die hier keiner näheren Erläuterung bedürfen. Im einfachsten Fall handelt es sich um ein Verzögerungsrelais, das erst eine bestimmte Zeitspanne nach Abklingen des Erregerstromes wieder abfällt. Solange hält es aber auch jenen Stromkreis geschlossen, in dem der Elektromagnet zur Öffnung und Offenhaltung des Ablaßventils liegt. Ist die Verzögerungszeit verstrichen, so fällt das Relais ab, der Elektromagnet wird stromlos, und das Ablaßventil schließt. Damit aber steigt der Druck im Preßzylinder erneut rasch auf seinen Maximalwert an, was wiederum den Endschalter E ansprechen läßt, so daß das Spiel immer von neuem beginnt, bis es durch Abschalten des Druckes beendet wird. Das Arbeiten der Vorrichtung kann aber noch weitergehend automatisiert werden, wenn man an Stelle eines einfachen Zeit- oder Verzögerungsrelais einen Zeitschaltkreis setzt, der auf einmaligen Anstoß vom Endschalter E her in Tätigkeit tritt und dann selbsttätig in bestimmten wählbaren Perioden jenen Stromkreis schließt und öffnet, in dem der Elektromagnet für das Ablaßventil liegt. Es ist dabei gleichgültig, ob der Endschalter E so arbeitet, wie oben beschrieben, und einen Hilfsstromkreis zur Speisung des Zeitschaltkreises schließt, oder ob er nach dem Ansprechen dauernd geschlossen bleibt, bis er zu einem gewünschten Zeitpunkt, z. B. durch einen Öffnungsimpuls, wieder geöffnet wird, um für den nächsten Preßvorgang vorbereitet zu sein. Auch derartige von einem Schalter gesteuerte Zeitschaltkreise mit festgelegtem, automatischem Arbeitsrhythmus sind dem Techniker geläufig und z. B. in Gestalt der Richtungszeiger - Blinkgeber - der Kraftfahrzeuge allgemein bekanntgeworden. Sie beruhen im allgemeinen auf einem sogenannten elektrischen Kippvorgang. So wird z. B. ein Speicherkondensator allmählich aufgeladen, um bei Erreichen eines bestimmten Ladungszustandes einen Entladekreis mit bestimmter Zeitkonstante zu schließen, worauf die Neuaufladung beginnt usf. Es ist nun nur ein Schritt weiter, die Perioden des Arbeitsablaufs des Zeitschaltkreises elektrisch zu zählen und nach einer gewünschten Zahl dieser Perioden - was gleichbedeutend ist mit einer gewünschten Zahl von Wechseln zwischen Maximaldruck und Minimaldruck im Preßzylinder - den Zähler eine Schaltfunktion auslösen zu lassen, der den hydraulischen Druck ganz abschaltet und damit den Preßvorgang beendet. Die gleiche Schaltfunktion könnte auch den obenerwähnten Öffnungsimpuls für den Endschalter E liefern. Es ist indessen auch möglich, den Endschalter so einzurichten, daß er dann abfällt, wenn der Minimaldruck endgültig unterschritten wird.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Verdichten plastischer Massen, insbesondere zum Herstellen von Formlingen aus Beton od. dgl., wie z. B. Platten oder Kunststeinen, mit wechselnder Belastung des unter Druck gehaltenen Preßgutes, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Erreichen eines vorbestimmten Enddruckes der Preßdruck ein oder mehrere Male allmählich auf einen vorbestimmten Niedrigwert verringert und wieder auf den Enddruck gebracht wird.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer hydraulischen Presse, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des aus einem Druckerzeugerraum (Dr) entstammenden Druckes auf einen vorbestimmten, auf den Preßstempel (PSt) wirkenden Enddruck ein Steuerschieber (HS) vorgesehen ist und zur Einstellung des vorbestimmten Druckniedrigwertes ein Regelventil (RV), das einem Ablaßventil (A V) nachgeordnet ist, das an der Druckleitung zwischen dem Handsteuerschieber und dem Preßzylinder liegt und im geschlossenen Zustand den Enddruck, im geöffneten Zustand den Niedrigwert des Druckes auf den Preßstempel einwirken läßt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2 mit einem auf den Preßdruck ansprechenden Schalter, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter ein Zeitrelais steuert, das das Ablaßventil betätigt, und daß die Zeitkonstante des Zeitrelais entsprechend der gewünschten Länge der Periode gewählt ist, während derer der Preßdruck vermindert sein soll.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitrelais als Verzögerungsrelais ausgebildet ist, das beim jeweiligen Erreichen des Enddruckes vom Endschalter her erregt wird und das Ablaßventil öffnet und für die Dauer seiner Abfallverzögerungszeit offen hält.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitrelais als Schaltkreis ausgebildet ist, der nach einmaligem Anstoß vom Endschalter her mittels eines Hilfsstromkreises oder mittels eines Endschalters, dessen Schließungszeit sich über die Dauer eines Arbeitszyklus erstreckt, selbsttätig periodisch das Ablaßventil öffnet und schließt.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung für das Zeitrelais, das Zeitrelais selbst und die Steuerung des Ablaßventils auf elektrischer oder elektromagnetischer Basis arbeiten.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zeitrelais ein elektrischer Zähler zugeordnet ist, der die Schaltperioden des Zeitrelais zählt und nach Erreichen einer vorgebbaren Zahl eine Schaltfunktion auslöst, durch die der gesamte Preßvorgang beendet wird und gewünschtenfalls der Endschalter (E) wieder geöffnet wird. B. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Endschalter (E), der bei Erreichen des Enddruckes anspricht, so gebaut ist, daß er geschlossen bleibt und erst bei Unterschreiten des Minimaldruckes wieder öffnet. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 313 838, 417 095, 701843; deutsche Auslegeschrift Nr. 1036 737; deutsche Patentanmeldung B 8058 VIb/80a (bekanntgemacht am 24. 4. 1952); britische Patentschrift Nr. 240 257.