DE2353960B2 - Verfahren zum strangpressen von schreibstiftminen, schreibkreiden o. dgl. und kolbenpresse zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Strangpressen von Schreibstiftminen, Schreibkreiden od. dgl. aus einer Lufteinschlüsse aufweisenden plastischen Ausgangsmasse in einer Vakuum-Kolbenpresse, bestehend aus einem Zylinder mit einem entlüftbaren Massebehälter, der mit einer unteren öffnung in den Zylinder vor dem hinteren Totpunkt des Kolbens mündet (DT-PS 8 81013).

Vor dem Strangpressen wird die Ausgangsmasse in der Regel zu einer Kartusche vorgeformt, die dann zu einem Strang ausgepreßt wird. Vor der Vorformung liegt die plastische Masse normalerweise in Granulatform vor. Bei höheren Qualitäten kann die Masse auch bereits durch eine Siebpresse bearbeitet sein, so daß sie in Form einer Vielzahl von Strängen vorliegt. Die Vorformung erfolgt herkömmlich in einer gesonderten Vakuum-Vorformpresse (z. B. Fig. 5 von DT-PS 8 98 865). Nach Fertigstellung der Kartusche wird diese aus der Vorformpresse herausgenommen und zum Auspressen in eine gesonderte Strangpresse überführt, die auch allgemein als Minenpresse bezeichnet wird (DT-PS 8 98 865). Das Arbeiten mit zwei verschiedenen Pressen für die Vorformung und das Auspressen erfordert zusätzliche Handreichungen. Bestehen zwischen den einzelnen Bearbeitungsvorgängen einer Ausgangscharge längere Pausen, so müssen Maßnahmen zur Verhinderung einer Oberflächenaustrocknung der Masse getroffen werden. Solche Pausen lassen sich aber wegen der in der Regel unterschiedlichen Kapazität einer Vorformpresse und einer Minenpresse nur äußerst schwer vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit dem Strangpreßvorgang der eingangs genannten Art einen Vorformvorgang derart zu kombinieren, daß beide Vorgänge in möglichst einfacher Weise in derselben Presse vollzogen werden können. Diese Aufgabe wird durch das Kennzeichen des Patentanspruches 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht den gänzlichen Wegfall einer gesonderten Vorformpresse. Zur Herstellung des vakuumdichten Verschlusses des Mundstückaustrittes der Strangpresse für den Vorformvorgang sind keine mechanischen Verschlußteile erforderlich. Das Verfahren läßt sich z. B. auch allgemein für keramische Massen, Elektrokohle od. dgl. anwenden.

Während des Vorformvorganges erfährt die zunächst in Form eines losen Haufwerkes vorliegende unverdichtete Masse eine Volumenverkleinerung auf ca. V3 ihres ursprünglichen Volumens. Wenn der Auspreßvorgang unmittelbar im Anschluß an die Vorformung mit demselben Arbeitshub des Preßkolbens vorgenommen

wird, müssen der Preßzylinder, der Hub des Preßkolbens und der Preßkotben selber wesentlich länger sein als der von der vorgeformten Kartusche ausgefüllte Zylinderraum vor Beginn des Auspreßvorganges. Da beim Auspreßvorgang durch einen einzigen Preßkolbenhub ein möglichst langer Minenstrang erzeugt werden soll, weil eine möglichst kontinuierliche Arbeitsweise gewünscht wird, erfordert diese Verfahrensweise eine verhältnismäßig lange Bauweise des Zylinders der Strangpresse und der Kolbenstange. "> Diese Längen sind jedoch wegen der Ausknickgefahr der Kolbenstange begrenzt Außerdem wird durch Vergrößerung der mit einem einzigen Hub zu verdichtenden Minenmasse die Gleichmäßigkeit des Verdichtungsgrades über die gesamte Länge des Vorformkörpers verschlechtert Um trotzdem unter optimaler Ausnutzung der Zylinderlänge einer Strangpresse beim Vorformling maximale Längen bei möglichst gleichmäßigem Vorverdichtun«sgrad erzielen zu können, wird das Kennzeichen des Patentanspruches 2 vorgeschlagen. Die Kartusche wird also zweckmäßig in ihrer Längsrichtung schichtweise durch eine Mehrzahl von Preßkolbenhüben geformt.

Die weitere Erfindung betrifft eine Kolbenpresse zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Sie ist zunächst gekennzeichnet durch die Merkmale des Patentanspruches 3.

Ein weiteres Erfindungsmerkmal geht von einer solchen Kolbenpresse aus, deren Zylinder im Bereich zwischen den beiden Totpunktstellungen des Preßendes des Preßkolbens mit einem entlüfteten Massebehälter räumlich verbunden ist (DT-PS 8 81 013). Bei dieser bekannten Kolbenpresse arbeitet der Preßkolben im wesentlichen vertikal. In zurückgezogener Kolbenstellung werden die in Form eines losen Haufwerks vorliegenden Masseteilchen aus dem entlüfteten Massebehälter durch einen Schneckenförderer von der Seite her in den vor dem Preßkolben liegenden Teil des Preßzylinders geschoben. Im Gegensatz dazu ist beim Erfindungsgegenstand das Kennzeichen des Patenten-Spruches 5 vorgesehen, wobei das Merkmal der Horizontallage des Preßzylinders an sich aus US-PS 23 66 417 bekannt ist. Bei zurückgezogenem Preßkolben rieselt die Minenmasse ohne die Möglichkeit eines Festsetzens in einer verengten Zwischenleitung locker unter Vakuum in den Bereich vor dem Preßkolben, wobei die Masseteilchen dem höchstmöglichen Vakuum ausgesetzt sind. Eine Zwangsförderung der Masseteilchen kann hierbei entfallen, was durch die maximal große Einzugsöffnung für die Minenmasse in dem Bereich vor dem Preßkolben begünstigt wird.

Besonders vorteilhaft ist das Merkmal des Patentanspruches 5, um nach Möglichkeit während des Entlüftungsvorganges keine Minenmasse mit anzusaugen.

Im Bereich der Stopfbuchse des Preßkolbens kann sich durch das mehrfache Hin- und Herfahren des Preßkolbens während des Vorformvorganges Masse ansammeln. Diese Ansammlung erfolgt z. B. auch durch das Zurückfahren des Preßkolbens bei einer schrittweisen Vorformung. Diese Ansammlung wird durch das Kennzeichen des Patentanspruches 7 beseitigt. Wird nämlich der Massebehälter während des Strangpreßvorganges belüftet, so entsteht eine scharfe, in Richtung auf den Massebehälter gerichtete Luftströmung, die die Ansammlung von Masse im Stopfbüchsenbereich mitreißt und in den Massebehälter zurückführt. Das Kennzeichen des Patentanspruches 8 wirkt der Erfahrungstatsache entgegen, daß sich die Ansammlungen von Masse im Stopfbüchsenbereich vornehmlich im unteren Bereich der Zylinderwandung einfinden.

Durch den Wunsch nach einer möglichst großen Ausbildung der Einzugsöffnung für Minenmasse liegt in dem Bereich der Einzugöffnung praktisch keine wirksame Führung des Preßkolbens vor, weil der Kolben hier gewissermaßen nur in einer Rinne ruht Wegen der fehlenden Führung würde die Preßkolbenstange einer besonders hohen Ausknickgefahr unterliegen, wenn der Preßkolben beim Übertreten vom Masseneinzugsbereich in den in sich rundum geschlossenen Preßzylinder sofort dem vollen Strangpreß- bzw. Vorformdruck ausgesetzt würde. Um einer solchen Gefahr vorzubeugen dient das Kennzeichen des Patentanspruches 9.

Das Kennzeichen des Patentanspruches 11 erleichtert wesentlich eine Reinigung der Presse, wie diese vor allem dann zweckmäßig bzw. erforderlich ist wenn die Zusammensetzung oder Farbgebung der Masse gewechselt werden sollen.

Durch das Kennzeichen des Patentanspruches 12 kann die Presse wahlweise auch als Siebpresse verwendet werden.

Der Gegenstand der Erfindung wird anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigi

F i g. 1 eine Vakuum-Strangpresse nach der Erfindung in Seitenansicht — teilweise geschnitten—,

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Presse entsprechend Pfeil II in F i g. 1, wobei das Mundstück entfernt ist und der Preßkolben aus dem Zylinder herausgefahren ist,

Fig.3 eine vergrößerte Darstellung des Preßteiles der Presse analog F i g. 1,

Fig.4 eine Darstellung des vorderen Endes der Presse analog F i g. 3 mit einem Siebpreßmundstück.

Der Preßkolben 1 befindet sich an dem dem Strangpreßmundstück 2 zugewandten Ende der Kolbenstange 3. Die Kolbenstange 3 wird durch einen hydraulischen Antrieb 4 hin- und herbewegt, der — als an sich bekannt — hier nicht näher beschrieben ist. Der hydraulische Antrieb ermöglicht beliebig weite Vorschubbewegungen des Preßkolbens 1 und die für die einzelnen Arbeitsgänge erforderlichen, unterschiedlichen Preßdrücke sowie unterschiedliche Vorschubgeschwindigkeiten.

In F i g. 1 und 3 ist der Preßkolben 1 in seiner mit Bezug auf das Mundstück 2 hinteren Totpunktstellung innerhalb des Zylinders 5 dargestellt. Der Zylindei 5 ist in Axialrichtung in drei Bereiche unterteilt, nämlich den Hochdruckbereich 6, den Niederdruckbereich 7 und den Masse-Einzugsbereich 8. Diese Bereiche schließen sich in der vorstehenden Reihenfolge beginnend beim Mundstück 2 in Richtung auf das rückwärtige Pressenende aneinander an. In seiner hinteren Totpunktstellung liegt der Preßkolben 1 außerhalb der drei vorgenannten Bereiche 6 - 8 des Zylinders 5.

Oberhalb des Einzugsbereiches 8 für die Preßmasse ist die Zylinderwandung von den Seitenwandungen eines Massebehälters 9 durchsetzt. Der Massebehälter 9 hat keinen Boden. Sein Boden wird gewissermaßen durch den Innenraum des Zylinders, genauer gesprochen durch die untere und seitliche Zylinderwandung gebildet. In Axialrichtung erstreckt sich der Massebehälter 9 über den gesamten Einzugsbereich 8. Er ist durch einen Deckel 10 verschließbar, welcher ein Schauglas 11 trägt. Im Deckelbereich mündet in die Seitenwandungen des Massenbehälters 9 die Evakuie-

rungsleitung 12. Die Mündungsöffnung 13 ist durch ein Blech 14 abgedeckt, welches sich parallel zur Seitenwandung 15 des Massebehälters 9 mit Abstand 16 zu diesem erstreckt. Das Blech 14 soll ein Ansaugen von Masse in die Evakuierungsleitung 12 verhindern. Durch die Evakuierung wird innerhalb des Massebehälters 9 und des Zylinders 5 befindliche Luft in Pfeilrichtung 17 abgesaugt

Die Kolbenstange 3 ist durch eine Stopfbüchse 18 abgedichtet. Die Abdichtung ist zur Aufrechterhaltung des Vakuums innerhalb des Massebehälters 9 und des Zylinders 5 erforderlich. Die Belüftungsleitung 19 für den Innenraum von Zylinder 5 und Massebehälter 9 ist im Bereich der Stopfbuchse 18 auf der dem Strangmundstück 2 zugewandten Seite von unten eingeführt Der Kolbenring des Preßkolbens ist mit 20 bezeichnet Im Niederdruckbereich 7 des Zylinders 5 sind in die Zylinderwandung nutartige Rückflutkanäle 21 eingeformt Diese erstrecken sich über den gesamten Axialbereich des Niederdruckabschnittes 7. Solange sich der Preßkolben bzw. dessen Preßende 22 noch in dem Niederdruckbereich 7 befindet, kann sich im Zylinder 5 kein hoher Druck aufbauen, weil die Rückflutkanäle 21, von denen auch eine Mehrzahl vorhanden sein kann, einen Übertritt von Masse aus dem Preßraum in den Massebehälter 9 ermöglichen. Hierdurch wird sichergestellt daß der Preßkolben vor Eintritt in die Hochdruckzone 6 sicher innerhalb des Zylinders S über eine der Axiallänge der Rückflutkanäle 21 entsprechende Länge geführt ist

Der mundstückseitige Totpunkt 23 des Preßkolbens 1 befindet sich mit einem Abstand 24 von mehr als 25 mm vor dem Ansatz 25 des Mundstückaustrittes 26. Mit 27 ist der nach dem Strangpreßvorgang stehenbleibende Rest von hochverdichteter Masse bezeichnet

Das Strangmundstück 2 ist vom Zylinder 5 abnehmbar und gegen beispielsweise ein Siebmundstück 28 austauschbar ausgebildet

Die Presse nach der Erfindung arbeitet wie folgt:

Während des Strangpreßvorganges, bei welchem sich der Preßkolben 1 im Hochdruckbereich 6 des Zylinders 5 befindet, wird der evakuierte und — zumindest weitgehend — von Masse entleerte Massebehälter 9 sowie der mit Bezug auf die Preßrichtung hinter dem Preßkolben 1 liegende Bereich des Zylinders 5 belüftet Zu diesem Zweck wird das Ventil 29 der Belüftungsleitung 19 geöffnet Hierdurch wird die Verbindung zwischen dem Inneren des Massebehälters 9 und des Zylinders 5 und der Außenluft hergestellt Es entsteht eine scharfe Luftströmung in Pfeilrichtung 30, die etwaige Ablagerungen von Masse im Bereich der Stopfbuchse 18 in Richtung auf den Massebehälter 9 mitreißt. Nach der Belüftung des Massebehälters 9 kann der Verschlußdeckel 10 abgenommen und der Massebehalter 9 mit Masse gefüllt werden. Nach der Füllung wird der Verschlußdeckel 10 wieder geschlossen.

Nach vollzogenem Strangpreßvorgang fährt der Kolben 1 in seine hintere Totpunktstellung zurück. Vorher wurde das Belüftungsventil 29 geschlossen.

ίο Zylinder 5 und Massebehälter 9 wurden evakuiert. Zu diesem Zweck wurde das Ventil 31 der Evakuierungsleitung 12 geöffnet und die Innenluft in Pfeilrichtung 17 abgesaugt. Sodann fährt der Preßkolben 1 wieder mit niedrigem Druck und relativ hoher Vorschubgeschwin-

IS digkeit in Richtung auf das Mundstück 2 nach vorne. Dabei nimmt er die in seinem Einzugsbereich befindliche Masse mit. Diese wird gegen die hochverdichtete Restmasse 27 vorformend verdichtet. Der Preßkolben fährt mehrmals zurück und wieder vor, um jeweils neue Masse zu erfassen und so schrittweise den Vorformkörper — nicht dargestellt — herzustellen. Dabei fällt die im Massebehälter 9 befindliche Masse selbsttätig in den Einzugsbereich des Preßkolbens 1. Der Vorformkörper wird also schrittweise »gestampft«, wobei mit jedem Vorformschritt das Maß der Verschiebebewegung des Preßkolbens 1 ausgehend von dessen hinterer Totpunktstellung immer geringer wird. Die Rückflutkanäle 21 ermöglichen es, daß der Vorformkörper keine bestimmte, begrenzte Länge aufweisen muß. Für die Strangpressung wird der Preßkolben 1 mit relativ niedrigerer Geschwindigkeit und sehr hohem Druck in Richtung auf das Mundstück 2 gefahren. Solange sich die Preßseite 22 des Kolbens 1 im Niederdruckbereich 7 befindet kann sich ein hoher Auspreßdruck nicht

aufbauen, da Masse durch die Rückflutkanäle 21 in den Massebehälter 9 zurückfluten kann. Sobald jedoch der Kolben 1 in den Hochdruckbereich 6 eintritt, wird der Auspreßvorgang vollzogen. Zunächst wird die Restmasse 27 vom vorangegangenen Strangpreßvorgang

ausgepreßt Während dieser Zeit wird der Vorformkörper nachverdichtet, bevor dann wenigstens der vordere Teil des Vorformkörpers auch durch das Strangmundstück 26 ausgepreßt wird.

Beim Minenspritzen wird mit Drücken von ca.

1000 atü am Preßkolben gearbeitet Der Druck während des Vorformvorganges entspricht etwa 10 bis 20% des Strangpreßdruckes. Die Rückflutkanäle 21 sind so dimensioniert daß sich im Niederdruckbereich 7 ein Höchstdruck aufbauen kann, welcher etwa 20% des Strangpreßdruckes beträgt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Strangpressen von Schreibstiftminen, Schreibkreiden od. dgl. aus einer Luftein- S Schlüsse aufweisenden plastischen Ausgangsmasse in einer Vakuum-Kolbenpresse, bestehend aus einem Zylinder mit einem eine Vorverdichtung bewirkenden Kolben und einem entlüftbaren Massebehälter, der mit einer unteren öffnung in den Zylinder vor dem hinteren Totpunkt des Kolbens mündet, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschub des Preßkolbens (1) in einem solchen Abstand vom Mundstückaustritt (26) beendet wird, daß ein Rest (27) von hochverdichteter Masse in einer zum dichtenden Verschluß des Mundstückaustrittes für eine anschließende Vorverdichtung ausreichenden Menge verbleibt, daß der Preßkolben zum Einzug unverdichteter Masse zurückgezogen wird, daß die unverdichtete Masse gegen die im Mundstückaustritt verbliebene Restmasse (27) unter einem gegenüber dem Strangpreßdruck niedrigeren Druck zu einem Vorformkörper geformt wird und daß anschließend die Restmasse und der Vorformkörper unter Strangpreßdruck ausgepreßt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorformung durch aufeinanderfolgendes, schichtweises Pressen von Teilmassen erfolgt.

3. Kolbenpresse zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßkolben (1) wechselweise auf schnellen Vorschub mit gegenüber dem Strangpreßdruck niedrigem Vorformdruck und langsamen Vorschub mi t Strangpreßdruck steuerbar ist.

4. Kolbenpresse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (5) in bekannter Weise im wesentlichen horizontal ausgerichtet ist und mit einem über sein hinteres Ende hinausreichenden unteren Mantelbereich den Boden des Massebehälters (9) bildet.

5. Kolbenpresse nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungsleitung (12) in den oberen Bereich des Massebehälters (9) mündet und die Mündungsöffnung (13) durch eine mit Abstand angeordnete Abdeckung, z. B. ein Prallblech (14), abgedeckt ist.

6. Kolbenpresse nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Massebehälter (9) mit einem Schauglas (11) versehen ist.

7. Kolbenpresse nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß eine Belüftungsleitung (19) für Zylinder (5) und Massebehälter (9) im Bereich der Stopfbüchse (18) für den Preßkolben (1) angeordnet ist.

8. Kolbenpresse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungsleitung (19) von unten eingeführt ist.

9. Kolbenpresse nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Masseneinzugsbereich (8) und Hochdruckbereich (6) des Hubbereiches ein Hubbereich (Niederdruckbereich 7) im Preßzylinder vorgesehen ist, in welchem der Zylinderinnenraum über mindestens einen Rückflutkanal (21) mit dem Massebehälter (9) derart räumlich verbunden ist, daß in diesem Bereich nur ein Zylinderinnendruck begrenzter Größe durch den Kolbenvorschub

aufbaubar ist

10. Kolbenpresse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückflutkanal (21) als sin in die Zylinderwandung eingebrachtes, nutartiges Gebilde ausgestaltet ist

11. Kolbenpresse nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Strangpreßmundstück (2) gemeinsam mit dem stirnseitigen Verschluß des Zylinders (5) abnehmbar und der Preßkolben (1) aus dem Zylinder (5) herausfahrbar sind.

12 Kolbenpresse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet daß das Strangpreßmundstück (2) gegen ein Siebpreß-Mundstück (28) austauschbar ist