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Verfahren und Vorrichtung zum Verdichten pulverförmiger Substanzen
Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung, um die Dichte
pulverförmiger Substanzen zu erhöhen. Insbesondere wird durch die Vorrichtung die
im Pulver vorhandene Luft entfernt, so daß die Substanzteilchen eng aneinanderliegen
und die Formung zerreibbarer Kuchen ermöglichen, welch@ letztere eine höhere Dichte
aufweisen als das ursprüngliche Pulver. häufig ist es erforderlich, fein pulverisierte
Materialien zu gröberen Teilen umzuformen, um die Transportmöglich @eiten und die
Bearbeitungs- oder Verarbeitungschara!teris";i:ccU zu verbessern. Beispielsweise
ist es wünschenswert, Kunstdünger oder Kunststoff- Gieß- oder Preßmassen in Form
grobkörniger Teile herzustellen, um sowohl die Staubentwicklung als auch den Laderaumbedarf
beim Transport zu verringern und um Schichtenbildung zu unterbinden, falls die Gesamtmasse
Teile mit jeweils unterschiedlicher
Dichte enthält. Insbesondere
ist es wünschenswert Pressmassen grobkörniger Partikel hoher Dichte herzustellen,
so dass infolge des reduzierten Luftanteiles in der Pressmasse die Erzeugung von
Pressteilen ohne Lufteinschlüsse gewährleistet ist.
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Diese Erfindung kann dahingehend genutzt werden1 um eine feinpulverisierte
Substanz in eine solche mit grobkörnigen Partikel umzufomen, ist jedoch insbesondere
dann anwendbar, wenn eine Vorverdichtung besonderer Pressmassen erfolgen soll, deren
Art-und Zusammensetzung in der laufenden westdeutschen Patentanmeldung W .34 o461
Vc/39b, eingereicht am 7.3.1963, beschrieben wird. Diese Patentanmeldung bezieht
sich auf Pressmassen mit einem Gehalt an Epoxyharz und anderen Beimischungen in
Form-grobkörniger Partikel.
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Die Umwandlung feinpulverisierter Pressmassen in solche mit grobkörnigen
und höhere Dichte aufweisendaipartike3nkann dadurch erreicht werden, dass die feinpulverisierte
Masse zwischen einem Presswalzen-Paar hindurchgeführt wird, wie dies gleichfalls
in der oben genannten Patentanmeldung offenbart wird. Infolge des hohen Walzendruckes
wird hierbei das Pulver zu Streifen-oder Flocken verhältnismäßig hoher Dichte geformt.
Diese so erhaltenen Streifen oder Flocken können anschließend in einzelnen Partien
zerstoßen oder zerrieben sowie gesiebt werden, um die gewünschten grobkörnigen
Partikel
hoher Dichte herzustellen.
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Beim Vewdishten feinpulverisierten Materiales,wie beispielsweise das
bereits erwähnten Epoxy-Presspulvers,mittels Presswalzen treten verschieaene Probleme
in Erscheinung. Die Luft, welche das feine Pulver enthält, behindert den Eintritt
des Pulvers zwischen die Presswalzen und bewirkt demzufolge eine Verringerung der
Herstellungsquote. Man ist daher sehr häufig gezwungen, das Material mehrmals zwischen
den Presswalzen hindurchlaufen zu lassen, um die gewünschte Dichte der Streifen
oder Flocken zu erhalten.
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Die Erfahrung hat erwiesen, dass durch Vorverdichtung der pressmasse,
welche zwischen den Presswalzen hindurchgeführt werden soll ein Material entsteht,
welches bereits nach einaaligem Durchlauf zwischen den Presswalzen die gewünschten
Flocken oder Streifen ergibt. Eine nicht vorverdichtete Epoxy-PressmassekoLposition
wiegt beispielsweise etwa 30 Pfund pro Kubikfuß und muß infolge dieser niedrigen
Dichte mehrmals zwischen den Presswalzen hindurchgeführt werden, bevor eine zufriedenstellende
Flockenbildung stattfindet. Man hat festgestellt dass es möglich ist, durch Entfernen
der im Pulver enthaltenen Luft die Dichte des Materiales bis auf etwa 50 bis 80
pfurd pro Kubikfuß zu erhöhen, wobei das Material mit dieser Dichte noch gut zwischen
den Presswalzen hindurchgeführt werden kann und bereits nach dem ersten Durchlauf
Flocken oder Streifen bildet, deren Dichte 9o bis iio Pfund pro Kubikfuß beträgt.
Diese Flocken oder Streifen können dann zu
grobkörnigen Partikeln
mit der zuletzt genannten Dichte zerstoßen werden. Bei Verwendung solcher Preßmassen
können mit bekannten Auflege-oder Preßvorrichtungen ICunststoffartikel chne jegliche
Lufteinschlüsse gefertigt werden.
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Zweck der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu
schaffen, um pulverförmige Substanzen zu verdichten.
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Insbesondere sollen Pulver niedriger Dichte in zerreibbare Kuchen
höherer Dichte verwandelt werden. Speziell soll eine pulverförmige Kunststoff- Gieß-
oder Preßmasse so vorverdichtet werden, daß es anschließend in möglichst wenigen
Arbeitsgängen mittels Preßwalzen in eine verdichtete Gieß- oder Preßmassenverbindung
überführt werden kann. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Substanz
zwischen einem in einem Zylinder bewegten Kolben und einem diesen Zylinder abschließenden
Schieber zusammengepreßt wirdi wobei die in der Substanz eingeschlossene Luft durch
Luft-Durchlaßöffnungen des Kolbens entweicht, und daß anschließend der Kolben zeitweilig
zurückgezogen, der Schieber geöffnet und das verdichtete Pulver in Porm eines zerreibbarren
Kuchens aus dem Zylinder ausgestoßen wird.
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Der Kolben ist zweckmäßig im Inneren des Trichters axial verschiebbar
gelagert und kann somit aus dem Zylinder herausgezogen werden, so daß sich dieser
zum Inneren des Trichters hin öffnet und mit Pulver beschickt wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
der
Zylinder auf einer Grundplatte angeordnet, welche von einer Auslassöffnung durchsetzt
ist, deren Grösse im wesentlichen der Zylinderbohrung entspricht. Der Kolben wird
mittels ein'er Kolbens tange zum Verdichten der Pulvers förmigen Substanz in den
Zylinder eingepresst und beim entgegengesetzten Hub gänzlich aus dem Zylinder herausgezogen,
so dass eine Charge Pulver in den Zylinder eindringen kann.
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Das untere Ende des Zylinders wird während der Beschickung und während
des Kompressionshubes durch den Schieber geschlossen gehalten. Nach dem Kompressionshub
wird der Schieber soweit herausgezogen, dass die zusammengepresste Pulver masse
durch die nunmehr geöffnete Auslassöffnung aus dem Zylinder entnommen werden kann.
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Sollen Pressmassen gemäß der bereits oben genannten westdeutschen
Patentanmeldung hergestellt werden, wird die oben beschriebene Vörriohtung direkt
oberhalb der Presswalzen angeordnet, so dass die, in Kuchenform aus der Auslass
öffnung austretende verdichtete Pressmasse in den Spalt zwischen den Presswalzen
fällt, dort in kleinere luftfreie Stücke zerbrochen wird und in Streifen - oder
Flockenform die Pregswalzen verlässt.
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Für ein besseres Verständnis der Erfindung wird auf die nachfolgende
Beschreibung im Zusammenhang mit den anlieges. den Zeichnungen hingewiesen, welche
bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung darstellen und noch
weitere Vorteile und Merkmale derselben erkennen lassen. Es zeigen: Fig. 1 eine
perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Vorverdichten pulverförmiger
Substanzen, wobei zwecks besserer Erkenntlichkeit des Kolbens und des Schiebers
einzelne Teile der Seitenwand des Zylinders sowie des Vorrats-Trichters weggeschnitten
sind; Fi. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig.1 und deren Anordnung relativ
zu einem Preßwalzenpaar; Fig. 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung bei geschlossenem
Schieber und der Stellung des Kolbens am Ende des Vorrichtungshubes.
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Fig. 4 eine Seitenansicht der Vorrichtung bei geöffnetem Schieber
und den Ausstoß eines vorverdichteten Pulverkuchens aus dem Zylinder mittels des
Kolbens; und Fig. 5 eine Seitenansicht des Schiebers mit abgeschrägten Gleitflächen,
durch welche der Schieber dichtend gegen die untere Stirnseite des Zylinders gepreßt
wird.
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Aus der Figur 1 läßt sich entnehmen, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung
mit einer Grundplatte 10 und einer oberen Trageplatte 12-ausgestattet ist, welche
mittels Stützsäulen 11 im Abstand gehalten und verbunden sind. Die Grundplatte 10
wird von einer Auslaßöffnung 32 durchsetzt. Diese ist von einnm Führungsteil 31
zur Führung eines Schiebers 17 umgeben,
derart, daß dieser in eingeschobener
Stellung das untere Ende eines Zylinders 25 dicht. abschließt. Der Zylinder 25 ist
von einem Flansch 30 umgeben, der den Zylinder in einer be-8timmten Lage relativ
zur AuslaN3öffnung -32 hält. Bin Vorratsrichter 21 erstreckt sich vom oberen Ende
des Zylinders 25 bis zur Unterseite der Trageplatte 12 und bildet einen dichten
behalter für das vorzuverdichtende Pulver.
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In das Innere des Vorrats-Trichters 21 mündet ein Zuführungsrohr 23,
an dessen oberem freien Ende ein Fülltrichter 24 vorgesehen ist, in welchen das
Pulver eingefüllt und durch das Zuführungsrohr 23 in den Vorrats'-Trichter 21 geleitet
wird.
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In der Bohrung des Zylinders 25 gleitet ein Kolben 14, der über eine
Kolbenstange 15 mit einem Kolbenantrieb 13 verbunden ist. Im Kolben 14 sind Buft-Durchlaßöffnungen
16 vorgeden sehen, welche den Kolben in axialer Richtung durchsetzen. Je nach der
Art der Pulverkomposition können die Dimensionen der Luft-Durchlaßöffnungen 16 unterschiedlich
gewählt werden.
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Für leicht fließende Pulverarten müssen diese Öffnungen verhältnismäßig
klein gewählt werden, damit während des Kompressionshubes des Kolbens 14 nicht zuviel
Pulver durch den Kolben hindurchgedrückt wird und eine Verringerung der unter dem
Kolben 14 verdichteten Pulvermenge eintritt. Pulverarten mit einer Tendenz zur Klumpenbildung,
wie etwa solche mit scharfkantigen Partikel, lassen sich leicht mittels eines Kolbens
verdichten, welcher Luft-Durchlaßöffnungen 16 grösserer Dimensionierung aufweist.
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Der Kolben 14 wird in die Bohrung des Zylinders 25 zweckmäßigerweise
ziemlich lose-eingepaßt, damit Kolbenverklemmungen unterbunden werden. Der in den
Zeichnungen
dargestellte Kolben 14 besteht aus zwei mit gegenseitigem Abstand parallel zueinander
angeordneten Platten, da sich eine solche Ausführungsform für den vorgesehenen Zweck
als besonders geeignet erwiesen hat und die Gefahr einer Eolbenvexklemmung mit Sicherheit
unter bunden ist.
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Die Unterseite des Kolbens 14, welche die wirksame Kolben fläche bildet,
kann mit einem abnehmbaren filterartigen Material, beispielsweise groben Filz belegt
werden, um eine bessere Filterung sehr fein pulverisierter Presspulverkompositionen
zu gewährleisten. Ein elastischer Dichtungsbalg 22 verhindert das Eindringen feiner
Pulverpartikel in Kolbenstangenführung 35 und Kolbenantrieb 13.
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Der Schieber 17 gleitet in der Schieberführung 31 und dient zum Verschließen
der Auslassöffnung 32, wobei zur Betätigung des Schiebers 17 dieser durch eine Schubstange
20 mit einer geeigneten Schubvorrichtung 19 verbunden ist.
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Ein Teil der zum Kolben 14 gerichteten Fläche des Schiebers 14 ist
mit'einem elastischen Dichtungsbelag 18 ausgestattet, während die entgegengesetzt
gerichtete Schieberfläche mit abgeschrägten Gleitflächen 18a sowie kleinen keilförmigen
Vorsprüngen 17a versehen ist. Die Gleitflächen 18a sind am vorderen und die Vorsprünge
17a am rdbkwärtigen, zur Schubstange 20 gerichteten Ende des Schiebers 14 angeordnet,
wie dies in der Figur 5 dargestellt wird.
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Die Pigur 2 zeigt teilweise im Schnitt die Seitenansicht der Vorrichtung
gemäß Pigur 1, wobei sowohl der Vorratstrichter 21 als auch der Zylinder 25 mit
Pulver gefüllt dargestellt wird. Der soeben 14 steht in zurückgezoge- 1 ner Stellung,
in welcher das Pulver seitlich der Kolbens rand er in die Bohrung des Zylinders
25 eindringen kann und durch den geschlossenen Schieber 17 im Zylinder 25 zurü kgehalten
wird. Der Dichtungsbelag 18 gewährleistet hier ei einen absolut dichten Abschluß
des unteren Zylinderendes, indem abgeschrägte Druckflächen 17b sowie einstellbare
locken 18b von unten her einen Druck auf die Vorsprünge 17a und Gleitflächen 18a
des Schiebers 17 ausüben.
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Die Figur 2 zeigt außerdem die Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
oberhalb bekannter Preßwalzen 26, zwischen welchen ein vorverdichteter Preßmassen-Kuchen
29 zerrieben wird, der während des Kompressionshubes des Kolbens 14 aus dem Pulver
im Zylinder 25 geformt wurde.
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Seitenwände 34 sowie Stirnwände (nicht eingezeichnet) verhindern den
seitlichen Austritt der Kuchen 29 beziehungsweise deren Zerreibungspartikel -aus
dem Spalt zwischen den Preßwalzen 26.
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Die sß1igur 3 zeigt gleichfalls teilweise im Schnitt die Vorrichtung
gemäß Figur 2 bei der Formung eines Kuchens 29 während des Kompressionshubes, wobei
die im Pulver enthaltene Luft unter der Kompressionswirkung durch Luftdurchlaßöffnungen
16 in Richtung der Pfeile 33 entweicht.
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Nach Beendigung des Kompressionshubes wird der Kolben 14 zwecks Entlastung
des zusamLengepressten Pulvers leicht von diesem abgehoben und der Schieber 17 sodann
durch die Schubvorrichtung 19 geöffnet, so da.a der geform@@ Kuchen 29 in den Spalt
zwischen den Presswalzen 26 fWllt.
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Falls der Kuchen 29 aus irgend welchen zünden in der Zylinderbohrung
haften bleiben sollte, kann das Ausstoßen durch den Kolben 14 bewirkt werden@, wie
dies in der Figur 4 dargestellt wird. Anschließend an den Aus-Stoß eines Kuchens
29 wird der Schieber 17 geschlossen, der Kolben 14 in die obere Totpunktlage bewegt
und der eben beschriebene Vorgang zur Bormung eines Presspulver-Kuchens 29 wiederholt.
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Die Nocken 18b werden vorteilhafterweise wie bereits erwahnt einstellbar
ausgebildet, um Abnutzungserscheinungen durch die häufigen Öffnungs- und Schließungsbewegungen
des Schiebers 17 an dessen Gleitflächen 18a beziehungsweise an den Nocken selbst
ausgleichen zu können. Abweichend von der-dargestellten Ausführungsform der Nocken
18b können diese als Druckrollen ausgebildet und auch die Vorsprünge 17a mit Nachstellmitteln
ausgestattet sein.
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Der Kolbenantrieb 13 sowie die Schubvorrichtung 19 können in jeder
geeigneten Weise, beispielsweise als elektrische, mechanische oder hydraulische,
vorteilhafterweise jedoch als pneumatische Vorrichtungen ausgebildet sein.
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Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass sowohl der Kolbenantrieb
13 als auch e Schubvorrichtung 19 von hand aus mittels geeign2wW Schalter, Hebel
oder Ventile oder automatisch durch Zeitschalter gesteuert werden können.
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Unabhängig von der jeweils angewandten Antriebsart für den Kolben
14 und den Schieber 17 muß eine bestimmte Reihenfolge der Arbeitsgänge eingehalten
werden. Gemäß dem offenbarten Verfahren zur Vorverdichtung einer pulverförmigen
Substanz und der Entfernung der darin enthaltenen Luft, muß der Kolben 14 zuerst
bei geschlossenem Schieber 17 soweit zurückgezogen werden, dass das Pulver den Innenraum
des Zylinders 25 zumindest teilweise füllt. Anschließend wird der Kolben 14 betätigt
und presst das Pulver gegen den elastischen Dichtungsbelag 18 des Schiebers 17,
wobei die Luft aus dem zusausengepreßten Pulver durch die Luft-Durchlassöffnungen
16 entweicht so dass durch den Kompressionshub des Kolbens 14 ein verdichteter Kuchen
29 aus dem Pulver geformt wird. Sodann erfolgt ein leichtes Abheben des Kolbens
14 unter gleichzeitiger Entlastung des Schiebers 17, so dass dieser geöffnet werden
kann und der geformte Kuchen 29 durch die Auslassöffnung 32 hindurchfällt beziehungsweise
durch einen leichten Kolbendruck hindurchgepresst wird. Anschließend wird der Schieber
17 wieder geschlossen und der Kolben 14 gänzlich in
die obere Totpunktlage
bewegt, so daß sich der Zylinder 25 neuerlich mit der zu verdichtenden pulverförmigen
Substanz füllt.
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Diese Reihenfolge der Arbeitsgänge wiederholt sich dauernd, so daß
partienweise große Stückzahlen an Kuchen 29 aus vorverdichteter pulverförmiger Substanz
geformt werden.
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Die obige Beschreibung bezieht sich lediglich auf.Au'-führungsbeispiele
der Erfindung, so daß festgehalten werden soll, daß alle sich dem Pachmann anbietenden
Abänderungen sowohl hinsichtlich der Verfahrensschritte als auch hinsichtlich der
Konstruktionsdetails von der Erfindung umschlossen werden, soferne diese Abänderungen
in den Rahmen der nachfolgenden Ansprüche fallen.
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Sämtliche aus der Beschreibung und der Zeichnung,ein -schließlich
deren konstruktiven Einzelheiten, zu entnehmenden Merkmale und Verfahrensschritte
können auch in beliebigen Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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Patentansprüche