DE2353960C3 - Verfahren zum Strangpressen von Schreibstiftminen, Schreibkreiden o. dgl. und Kolbenpresse zur Durchführung 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 (DE-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 DE-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 (DE-PS 8 98 865). Das Arbeiten mit /wci 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 I gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht den gänzlichen Wegfall einer gesonderten Vorformpresse. Zur Herstellung des vakuumdichlen Verschlusses des Mundstückaustrities der Strangpresse für den Vorform-Vorgang sind keine mechanischen Verschlußteile erforderlich. Das Verfahren Hißt sich /.. B. auch allgemein für keramische Massen, Elektrokohle od. dgl. anwenden.

Während des Vorformvorganges erführt die zunächst in Form eines losen Haufwerkes vorliegende unverdichtetc Masse eine Volumenverklcincrung auf ca. 'Λ ihres ursprünglichen Volumens. Wenn der Auspreßvorgang unmittelbar im Anschluß an die Vorformling mit demselben Arbeitshub des Preßkolbens vorgenommen

wird, müssen der Preßzylinder, der Hub des Preßkolbens und dar Preßkolben selber wesentlich langer sein als der von der vorgeformten Kartusche ausgefüllte Zyünderraum vor Beginn des Auspreßvorganges, Da beim Auspreßvorgang durch einen einzigen Preßkol- s benhub 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 Vorverdichtungsgrad erzielen zu können, wird das Kennzeichen des Patentanspruches 2 vorgeschlagen. Die Kartusche wird .nlso zweckmäßig in ihrer Längsrichtung schichtweise durch eine Mehrzahl von Preßkolbenhüben geformt.

Die v/eitere 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 (DE-PS 8 81013). 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 iiegenden Teil des Preßzylinders geschoben. Im Gegensatz dazu ist beim Erfindungsgegenstand das Kennzeichen des Paientan-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 Festseizens in einer verengten Zwischenleitung locker unier Vakuum in den Bereich vor dem Preßkolben, wobei die Masseteilchen dem höchstmöglichen Vakuum ausgesetzt sind. Eine Zwangsförderung der Masseieilchen 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 .'», um nach Möglichkeit während des Entlüftungsvorganges keine Minenmasse mit anzusaugen.

Im Bereich der Stopfbüchse 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 Vorformling. Diese Ansnmmlung 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 vc;i 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 unterliegein, 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 Puier.ianspruches 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 zeigt

Fig. 1 eine Vakuum-Strangpresse nach der Erfindung in Seitenansicht — teilweise geschnitten—,

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

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Preßteiles der Presse analog Fig. 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 I und die für die einzelnen Arbeitsgänge erforderlichen, unterschiedlichen Preßdrücke sowie unterschiedliche Vorschubgeschwindigkeiten.

In Fig. 1 und 3 ist der Preßkolben 1 in seiner mit Bezug auf das Mundstück 2 hinteren Totpunktstellung innerhalb des Zylinders 5 dargestellt. Der Zylinder 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 M":idstück 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 Preßmassc ist die Zylinderwandung von den Seitenwandungün eines Massebehdlters 9 durchsetzt. Der Massebehälter 9 hat keinen Boden, Sein Boden wird gewissermaßen durch den Innenraum des Zylinders, genauer gesprochen durch die untere und seitliche Zylinderwandting gebildet. In Axialrichtung erstreckt sich der Massebehälter 9 über den gesamten Einzugsbereich 8. Er ist durch einen Deckel )(/ verschließbar, welcher ein Schauglas Il trägt. Im Deckelbereich mündet in die Seitenwandungen des Massenbehälters 9 die Evakuic-

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 Stopfbüchse 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 eingeforrrü. Diese erstrecken siel¹ "bor den gesamten Axialbereich des Nicdcrdruckabschnittes 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 Prcßraum in den Massebchälter 9 ermöglichen. Hierdurch wird sichergestellt, daß der Preßkolben vor r.intritt in die Hochdruckzone 6 sicher innerhalb des Zylinders 5 über eine der Axiallängc der Rückflutkanälc 21 entsprechende Länge geführt ist.

Der mundstückscitige Totpunkt 23 des Preßkolbens I befindet sich mil einem Abstand 24 von mehr als 25 mm vor dem Ansatz 25 des Mundstückaustrittcs 26. Mit 27 ist der nach dem Strangpreßvorgang stehenbleibende Rest von hochverdichteter Masse bezeichnet.

Das Sirangmundstück 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 I im Hochdruckbereich 6 des Zylinders 5 befindet, wird der evakuierte und — zumindest weitgehend — von Masse entleerte MasseDenaiter 1 sowie der mit Bezug auf die Preßrichtung hinter dem Prcßkolben 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 Z\ linders 5 und der Außenluft hergestellt. Es entsteht eine scharfe Luftströmung in Pfeilrichtung 30, die etwaige Ablagerungen von Masse im Bereich der Stopfbüchse 18 in Richtung auf den Massebehälter 9 mitreißt. Nach der Belüftung des Massebehälters 9 kann der Verschlußdeckel 10 abgenommen und der Massebehälter 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. 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 Vorschubgeschwindigkeit 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 Slrangmund-

Beim Minenspritzen wird mit Drücken von ca 1000 atü am Preßkolben gearbeitet. Der Druck währenc des Vorformvorganges entspricht etwa 10 bis 20% de« Strangpreßdruckes. Die Rückflutkanäle 21 sind se dimensioniert, daß sich im Niederdruckbereich 7 eir Höchstdruck aufbauen kann, welcher etwa 20% de: Strangpreßdruckes beträgt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentanspreche:

1. Verfahren zum Strangpressen von Schreibstiftminen, Schreibkreiden o&dgl. aus einer Lufteinschlüsse 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 Mundstackaustritt 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 -aem Strangpreßdruck niedrigem Vorformdruck und langsamen Vorschub mit Strangpreßdruck steuerbai 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 EntlUftungsleitung (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 Beliiflungsleitiing (119) von unien eingeführt ist.

9. Kolbenpresse nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Massencinzugsbereich (8) und Hochclriickbercich (6) des Hubbereiches ein llubbcreich (Nicderdruckbercich 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 isu

10, Kolbenpresse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rüekflutkanal (21) als ein in die Zylinderwendung eingebrachtes, nutartiges Gebilde ausgestaltet ist,

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

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