DE2443837A1

DE2443837A1 - Verfahren zur herstellung von pressformkoerpern, insbesondere kalksandsteinen sowie vorrihtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2443837A1
Application number: DE19742443837
Authority: DE
Inventors: Eckhard Schulz
Original assignee: Brueck Schloesser & Co
Current assignee: Brueck Schloesser & Co
Priority date: 1974-09-13
Filing date: 1974-09-13
Publication date: 1976-04-01
Also published as: DE2443837B2; GB1511534A; DE2443837C3; NL7510092A

Description

DIPL-IN6. DR. IUR. DIPL-IN6,

VOLKER BUSSE DIETRiCH BUSSE

45 Osnabrück 12. Septe. 197*)

MOSERSTRASSE 2O/24

Firma Brück, Schlösser &_ Co. GmbH
45 Osnabrück, Klosterstraße 27

Verfahren zur Herstellung von Preßformkörpern, insbesondere Kalksandsteinen sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Preßformkörpern, insbesondere Kalksandsteinen, aus verdichtbarem Ausgangsmaterial, insbesondere Sand/Bindemittel-Gemischen, bei dem eine vorgegebene Menge an Ausgangsmaterial in eine Preßform eingefüllt und in dieser durch einen Preßstempel unter Volumenverminderung zu einem Preßformkörper verdichtet und geformt wird.

Bei der Herstellung von Kalksandsteinen wird in der Praxis die in eine Preßform eingefüllte, zu einem Stein zu verpressende Menge an Ausgangsmaterial durch Einfahren des Preßstempels einem Form- und Verdichtungsvorgang unterworfen, bei dem der auf das Ausgangsmaterial ausgeübte Druck in einem stetigen Anstieg auf einen Enddruck^ah^ächst, der in der Größenordnung

von 150 bis 250 kp/cm liegt..Dieser hohe .Preßenddruck ver-

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langt einen entsprechenden Bauaufwand für die Presse, der mit hohen Baukosten einhergeht. Der Bauaufwand und der Leistungsbedarf solcher Pressen steigt mit anwachsenden Steinformaten. Die auf diesem Wege hergestellten Kalksandsteine zeigen in ihrem an den Preßstempel angrenzenden Bereich eine etwas höhere Dichte, als sie in dem dem Preßstempel abgewandten Bereich erreicht wird.

Anstelle einer stetig ansteigenden Druckbeaufschlagung des zu einem Stein zu formenden Ausgangsmaterials ist es in der Vergangenheit auch schon versucht worden, das Ausgangsmaterial schlagartig mit Hilfe eines Fallhammers einem sehr hohen Preßdruck auszusetzen, jedoch zeigte'es sich, daß hierbei die in der Preßform auftretenden Kraftspitzen nicht beherrschbar waren und im übrigen ein solches Verfahren nicht mit einer auch nur halbwegs befriedigenden Leistung ausführbar war.

Bei der Herstellung vornehmlich von Betonformkörpern ist es bekannt, den Form- und Verdichtungsvorgang durch Rütteln mit Hilfe einer Rüttelpresse auszuführen, bei der das Ausgangsmaterial in der Form durch eine unter einer Auflast stehende und in Schwingungen versetzte Preßplatte verdichtet wird. Hiermit lassen sich jedoch nur Formlinge geringer Festigkeit erzeugen, da die obere Grenze der Schwingdruckbeaufschlagung sehr niedrig liegt. Abgesehen von langen Verdichtungszeiten tritt bei einer derartigen Herstellung ein Wandern des Materials mit der Folge von Entmischungen ein, welche die Qualität der Erzeugnisse stark be-

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einträchtigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das eine Herstellung von Preßformkörpern mit hoher Leistung bei geringem Vorrichtungsaufwand ermöglicht und Preßformkörper besonders hoher Gleichmäßigkeit in der Dichte schafft.

Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art sieht zur Lösung dieser Aufgabe die Erfindung vor, daß die Verdichtung durch Beaufschlagen des Ausgangsmaterials mit Druckimpulsen einer über die Zeit des Verdichtungsvorganges steigenden Impulsfrequenz und -steilheit vorgenommen wird." Vorzugsweise wird dabei die Verdichtung mit Druckimpulsen einer über die Verdichtungszeit gleich Impulshöhe vorgenommen, kann jedoch auch mit einer über die Verdichtungszeit steigenden Impulshöhe ausgeführt werden.

Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht die Herstellung von Preßformkörpern, insbesondere Kalksandsteinen od. dgl. Kunststeinen, mit einem Mindestmaß an Bau- und Kostenaufwand für die Presse, da für die Erzielung von Erzeugnissen mit vergleichbaren Druckfestigkeits- und Dichtewerten Druckimpulse einer maximalen Impulshöhe ausreichen, deren Wert nur noch einen Bruchteil jenes Preßenddruckes entspricht, mit dem das Ausgangsmaterial bis lang in der Praxis zu beaufschlagen war. Zugleich ermöglicht das Verfahren eine wirtschaftliche Herstellung auch großformatiger Steine od. dgl. Preßformkörper. Insbesondere aber ist es mit dem

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Verfahren nach der Erfindung möglich, Kalksandsteine einer Rohdichteklasse unter 1,4, welche bislang die untere Grenze bildete, und zwar ohne weiteres einer Rohdichteklasse 1,0,bzw. 0,8 bei größeren Steinformaten, zu erzeugen. Bei Kalksandsteinen bildete die Rohdichteklasse 1,4 bislang deswegen die untere Grenze, weil bei den benötigten hohen Preßenddrücken die notwendige mechanische Festigkeit des Preßstempels nicht mehr verwirklichbar war. Dies ist dadurch bedingt, daß bei wachsendem Hohlraumvolumen im Stein die Wandstärke des mit Ausnehmungen für Dorne versehenen Preßstempels zu gering wird, um den bei den hohen Preßenddrücken von 150 bis 250 kp/cm auftretenden Materialbeanspruchungen noch gewachsen zu sein. Alle Probleme dieser Art behebt das Verfahren nach der Erfindung, mit dem sich frei von mechanischen Problemen Kalksandsteine erzeugen lassen, die infolge wesentlich höheren Hohlraumvolumens entsprechend bessere Wärmedämmwerte darbieten.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Preßvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die aus zumindest einer Preßform und einem in diese einfahrbaren, druckmittelbetätigten Preßstempel besteht und erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durch eine in dem den Preßstempel betätigenden Druckmittel impulsförmige Druckstöße erzeugende Einrichtung. Diese Einrichtung kann irgendeine bekannte und geeignete Ausgestaltung haben und z.B. von einer Mehrkolbenpumpe oder aber auch von Servoventilen od. dgl. Geräten in der Verbindung zwischen einer Druckquelle und dem Kraftheber für den Preßstempel gebildet sein·

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Zahlreiche weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Ansprüche, der Beschreibung und der Zeichnung, anhand der nachfolgend die Erfindung näher verdeutlich werden soll. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm des Verdichtungsweges eines Preßstempels einer nach herkömmlichem Verfahren arbeitenden Kalksandsteinpresse über der Verdichtungszeit,

Fig. 2 ein Diagramm des Preßdrucks über der Verdichtungszeit bei Verdichtung nach dem auch dem Diagramm nach Fig.l zugrundeliegenden Verfahren,

Fig. 3 ein dem Diagramm in Fig. 1 entsprechendes Diagramm des Verdichtungsweges über der Verdichtungszeit eines Preßstempels einer das erfindungsgemäße Verfahren ausführenden Kalksandsteinpresse,

Fig. ¹J ein Diagramm der Impulshöhe über der Verdichtungszeit bei Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 5 ein Diagramm der Druckfestigkeit über der Anzahl von Druckstößen von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kalksandsteinen, und

Fig. 6 eine schematische Ansicht, teilweise im Schnitt, einer nach der Erfindung ausgebildeten KalksanJsteinpresse.

Wie sich den Fig. 1 und 2 entnehmen läßt,, wird bei der Herstellun von Kalksandsteinen mit Hilfe herkömmlicher hydraulischer Pressen der das Ausgangsmaterial für die Steinherstellung in einer Form

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verdichtende Preßstempel unter Druckbeaufschlagung in einer Bewegung relativ zur Form verfahren, die dem Verdichtungsweg s des Preßstempels über der Verdichtungszeit t einen stetigen Kurvenzug 1 vorgibt j der bei Beginn des Verdichtungsvorganges zunächst verhältnismäßig steil und gleichmäßig ansteigt und dann unter Abflachung seinen Endwert erreicht. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel beträgt die Verdichtungszeit 2 Sekunden und der Verdichtungsweg 70 mm.

Den zugehörigen Verlauf des Preßdrucks in dem zum Stein zu formenden Ausgangsmaterial über der Verdichtungszeit zeigt die Fig. 2$ der ein Kurvenzug 2 entnommen werden kann, der stetig bis auf einen Maximalwert ansteigt und dann auf diesem verbleibt ι bis der Verdichtungsvorgang beendet ist. Die Verdichtungszeit beträgt entsprechend dem Beispiel in Figo 1 ebenfalls 2 Sekunden, während

der maximale Preßdruck ρ bei dem Beispiel nach Fig. 2 220 kp/cm beträgt.

Es versteht SXCh₁₉ daß die Figo 1 und 2 nur Beispiele wiedergeben und der Verlauf der Kurvenzüge 1 und 2 in Abhängigkeit von Ausgangsmaterial unä gewünschten Eigenschaften des herzustellenden Produktes im Detail variieren kann« Der Grundverlauf der Kurven-EÜge 1,2 bleibt jedoch auch bei sich ändernden Parametern gleich, dabei dem durch cli© Fig₀ 1 und 2 versinnbildlicht en herkömmliehen Verfahren ä©r auf das Ausgangsmaterial ausgeübt© Preßdruek immer stetig auf' einen Enödruck gesteigert

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M 7 ·»·

Wie sich den Diagrammen in Fig. 3 und k entnehmen läßt, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Verdichtung durch Beaufschlagen des Ausgangsmaterials mit Druckimpulsen herbeigeführt, die eine über die Verdichtungszeit t steigende Impulsfrequenz und -steilheit erhalten. Die Verdichtungszeit t entspricht ebenfalls 2 Sekunden und der Verdichtungsweg s in Fig. 3 ebenfalls 70 mm. Es versteht sich, daß diese Werte zur besseren unmittelbaren Vergleichbarkeit mit dem Verfahrensablauf entsprechend Fig. 1 und 2 gewählt wurden, ebenfalls eine Kalk/Sand-Mischung als Ausgangsmaterial zugrundegelegt wurde und in weiten Bereichen Veränderungen möglich sind.

Bei der Verdichtung entsprechend Fig. 4 wird das Ausgangsmaterial mit Druckimpulsen einer über die Verdichtungszeit t gleichen Impulshöhe vorgenommen, deren Maximalwert bei dem Beispiel nach

Pig. H 22,5 kp/cm beträgt. Die Beaufschlagung des Ausgangsmaterials mit Druckimpulsen einer über die Verdichtungszeit gleich Impulshöhe ist regelungstechnisch besonders einfach und erfordert an einer zur Durchführung des Verfahrens eingesetzten Presse einen besonders geringen Steuer- bzw. Regelungsaufwand, da bei konstant aufgebrachter Leistung Frequenzanstieg und wachsende Steilheit der Druckimpulse sich aus dem Gegendruck des Ausgangsmaterials ergeben. Jedoch ist es grundsätzlich auch denkbar, die Verdichtung durch Beaufschlagung des Ausgangsmaterials mit Druckimpulsen einer über die Verdichtungszeit steigenden Impulshöhe vorzunehmen. Bei Beaufschlagung mit über die Verdichtungszeit steigender Impulshöhe der Druckimpulse ist es ferner auch

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denkbar, die Impulsfrequenz über die Verdichtungszeit konstanz zu halten.

Wie dem Kurvenzug H in Fig. 4 entnommen werden kann, oszilliert dieser zwischen dem konstanten Maximalwert und einem Ausgangswert Null, jedoch wird in der Praxis bevorzugt, einen Ausgangswert als untere Grenze vorzusehen, der größer Null ist und beispielsweise den Zehnten Teil der Maximalwerte beträgt. Hierdurch wird vermieden, daß bei Druckabfall ein Ablösen des Preßstempels vom Ausgangsmateriai erfolgt und der Kurvenzug 3 in Fig. 3 den dargestellten Verlauf beibehält, bei dem ansteigende Bereiche des Verdichtungswegs s lediglich durch Zwischenbereiche verbunden sind, in denen die Zunahme bzw. Abnahme des Verdichtungsweges Null beträgt.

Wie sich der Fig. 5 entnehmen läßt, lassen sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Kalksandsteine herstellen, deren Druckfestigkeit ohne weiteres allen Anforderungen entsprechen, wobei die Verdichtungszeit im wesentlichen auch jener Verdichtungszeit entspricht, wie sie bei herkömmlichen Herstellungsverfahren entsprechend Fig. 1 und 2 benötigt wird. Je nach Wahl der Anfangsimpulsfrequenz, die bevorzugtermaßen etwa 1 bis 5 Hz beträgt, und je nach Wahl der Endfrequenz, die bevorzugtermaßen im Bereich zwischen 20 und 50 Hz liegt, kann je nach Zusammensetzung des Ausgangsmaterials und gewünschter Druckfestigkeit im Erzeugnis die Verdichtungszeit des herkömmlichen Verfahrens unter- oder auch überschritten werden, jedoch liegen Überschreitungen in einem für

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die Leistung des erfindungsgemäßen Verfahrens unerheblichen Bereich.

Angesichts des vorgesehenen Anstiegs'der Impulsfrequenz ist in Fig. 5 die Druckfestigkeit von nach dem erfindungsgemäßen Verfahrers hergestellten Kalksandsteinen über der Anzahl der Druckstöße aufgetragen, wobei der Kurvenzug 5 den Verlauf der Druckfestigkeit bei einer konstanten maximalen Druckimpulshöhe von 22,5 kp/cm veranschaulicht, während der Kurvenzug 6 den Verlauf bei einer konstanten maximalen Druckimpulshöhe von J>k kp/cm² wiedergibt.

Wie sich den Diagrammen entnehmen läßt, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren überraschenderweise die Herstellung von Kalksandsteinen mit Drücken, die einen kleinen Bruchteil des sonst notwendigen Preßenddruckes ausmachen. Dadurch wird eine zur Durchführung des Verfahrens eingesetzte Presse od. dgl. Vorrichtung in baulicher Hinsicht wesentlich vereinfacht und verbilligt. Dies wird beispielsweise bei der Herstellung von KSL-Steinen des Typs 2 DP-I,k deutlich, für die bei herkömmlichen Verfahren Pressen mit 70 Mp und beim Verfahren nach der Erfindung solche mit lediglich 8 Mp erforderlich sind.

Infolge der durchgreifenden Minderung benötigter Maximaldrücke können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nun auch Kalksandsteine in Formatgrößen hergestellt werden, die infolge der sonst nötiger Preßenddrücke von einer wirtschaftlichen Herstellung ausgeschlossen waren«, Darüber hinaus aber lassen sich

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Kalksandsteine gleichmäßigererDichte im Material erzeugen mit der Folge, daß gleiche Druckfestigkeiten bei ca. 5% geringerer Dichte im Material erzielbar sind.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin begründet, daß es infolge der herabgesetzten Maximaldrücke möglich ist, Kalksandsteine einer Rohdichteklasse unter 1,4 herzusteilen, z.B. Kalksandsteine der Rohdichteklasse 1,0, bzw. 0,8 bei größeren Formaten.

Bei einem KSL-Stein des Typs 2 DF-I,4 hat dieser bei einer Material- bzw, Scherbenrohdichte von £ - 1,82 und bei Abmessungen von 2^0 χ 115 x 113 mm ein Hohlraumvolumen von ca, 2k%. Das herkömmliche Verfahren setzt zu dessen Herstellung eine 70 Mp-Presse voraus. Wollte man bei Herstellung eines solchen Steines nach herkömmlichem Verfahren dessen Hohlraumvolumen erhöhen und damit dessen Rohdichteklasse unter 1_S4 senken, so würde die Wandstärke des die Hohlraumdorne in der Form umgreifenden Preßstempels so gering, daß der Preßstempel den hohen Preßenddrücken mechanisch nicht mehr gewachsen wäre. Dieses Problem ist bei dem Verfahren nach der Erfindung völlig ohne Bedeutung, da infolge der verhältnismäßig geringen maximalen Impulshöhe die Kraftspitzen im Preßstempel auch dann ohne weiteres mechanisch aufnehmbar sinds ΐίβηη die Dornabmessungen erheblich vergrößert und damit 'die Wandstärken des Preßstempels erheblieh vermindert werden. Dalier bereitet es keinerlei Schwierigkeiten^ bei dem vorgenannten

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Steinbeispiel das Hohlraumvolumen auf beispielsweise k5% zu steigern und eine Rohdichte-klasse von 1,0 oder darunter zu erreichen. Steine.; dieser Art haben dabei wesentlich verbesserte Wärmedämmwerte, so daß derartige Steine erhebliche bautechnische Vorzüge aufweisen.

Die Fig. 6 veranschaulicht eine in ihrem Grundaufbau herkömmliche Kalksandsteinpresse, bei der Ausgangsmaterial 7 in einervi Formhöhlung verdichtet wird, die seitlich von den Wänden eines Formentisches 8, unterseitig vom Preßstempel 9 und oberseitig von einer abhebbaren Abdeckplatte 10 begrenzt ist, Der Preßstempel 9 wird durch einen hydraulischen Kraftheber 11 betätigt, dessen oberhalb und unterhalb eines Kolbens 12 im Zylinder 13 befindlichen Druckmittelräume 14,15 über'Zuleitungen 16,17 von einer Druckmittelquelle 18 her mit Druckmittel beaufschlagt werden.

Bei 19 ist schematisch eine in die Druckmittelleitungen l6,17 zwischen dem Zylinder 13 des Krafthebers 11 und der Druckmittelquelle 18 eingeschaltete Einrichtung veranschaulicht, durch die in dem den Preßstempel 9 betätigenden Druckmittel impulsförmige Druckstöße erzeugt werden. Diese Einrichtung 19 kapn irgendeine geeignete oder bekannte Ausbildung haben und z.B..Drehschieber bzw. Servoventile od. dgl. umfassen. Stattdessen kann die Einrichtung auch integrierter Bestandteil der Druckmittelquelle sein, wenn die Druckmittelquelle beispielsweise von einer Mehrkolben-

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- 12 pumps gebildet ist.

Im Vorstehenden wurde das Verfahren nach der Erfindung anhand der Herstellung von Kalksandsteinen näher erläutert, jedoch versteht es sich, daß die Erfindung auch für die Herstellung von sonstigen Preßformkörpern, insbesondere von Formungen aus Sand/ Bindemittel-Gemischen aller Art, z.B. Beton, vorteilhaft anwendbar ist. Auch läßt sich das Verfahren samt Vorrichtung zu seiner Durchführung mit Vorteil bei Brikettiervorgängen einsetzen, z.B. bei der Herstellung von Kupferfeinerzbriketts, Briketts aus Zinkabfällen, aus Metallspänen od. dgl. und aus Futtermitteln. Besondere Vorteile jedoch bietet das Verfahren bei der Herstellun von Kunststeinen für deren Formung und Verdichtung auf herkömmlichem Wege angesichts benötigter Festigkeitswerte sehr hohe Preßenddrücke erforderlich waren.

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Claims

Ansprüche;

Ί.) Verfahren zur Herstellung von Preßformkörpern, insbesondere O^

Kalksandsteinen, aus verdichtbarem Ausgangsmaterial, insbesondere Sand/Bindemittel-Gemischen, bei dem eine vorgegebene Menge an Ausgangsmaterial in eine Preßform eingefüllt und in dieser durch einen Preßstempel unter Volumenverminderung zu einem Preßformkörper verdichtet und geformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtung durch Beaufschlagen des Ausgangsmaterials mit Druckimpulsen einer über die Zeit des Verdichtungsvorganges steigenden Impulsfrequenz und -Steilheit vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtung mit Druckimpulsen einer über die Verdichtungszeit gleichen Impulshöhe vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtung mit Druckimpulsen einer über die Verdichtungszeit steigenden Impulshöhe vorgenommen wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfrequenz von einer Anfangsfrequenz von etwa 1 bis 5 Hz auf eine Endfrequenz von etwa 20 bis 50 Hz gesteigert wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1,2 und ¹J zur Herstellung von Kunststeinen, insbesondere von Kalksandsteinen

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dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Impulshöhe im Bereich von 10 bis 50 kp/cm etwa 80 bis 3OO Druckstöße pro Verdichtungsvorgang auf das Ausgangsmaterial ausgeübt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Impulshöhe von 20 bis 35 kp/cm etwa 150 Druckstöße auf das Ausgangsmaterial ausgeübt werden.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsverlaufskurve der Druckimpulse zwischen Maximalwerten und einem einen Bruchteil der Maximalwerte betragenden Ausgangswert oszilliert.
8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangswert etwa 10$ der Maximalwerte der Impulshöhe beträgt.
9. Preßvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus zumindest einer Preßform und einem in diese einfahrbaren, druckmittelbetätigten Preßstempel, gekennzeichnet durch eine in dem den Preßstempel (9) betätigenden Druckmittel impulsförmige Druckstöße erzeugende Einrichtung (19).

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