DE2443837B2

DE2443837B2 - Verfahren zur herstellung von pressformkoerpern, insbesondere kalksandsteinen, sowie pressvorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2443837B2
Application number: DE19742443837
Authority: DE
Inventors: Eckhard 4501 Hollage Schulz
Original assignee: Brück, Schlösser & Co GmbH, 4500 Osnabrück
Priority date: 1974-09-13
Filing date: 1974-09-13
Publication date: 1976-11-11
Also published as: GB1511534A; DE2443837A1; DE2443837C3; NL7510092A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Preßformkörpern, insbesondere Kalk-Sandsteinen, aus verdichtbarem Ausgangsmaterial, insbesondere Sand/Bindemittel-Gemischen, bei dem eine vorgegebene Menge an Ausgangsmaterii.l in eine Preßform eingefüllt und in dieser durch einer Preßstempel uner Volumenverminderung zu einen Preßformkörper verdichtet und geformt wird, wöbe das Ausgangsmaterial mit Druckimpulsen steigendei Frequenz beaufschlagt wird. Bei einem bekannter Verfahren dieser Art (DT-OS 17 84 661) wird zui Herstellung von Formkörpern eine Rüttelvorrichtung verwendet, bei der ein auf Federn abgestützte) Rütteltisch mit eingebauten Unwuchtkörpern einen Formkasten trägt, in dem eine Deckplatte als Gegen masse geführt und mit Hilfe eines Preßzylinders mit einem Preßdruck beaufschlagbar ist, der sich an einem mit dem Rütteltisch kraftschlüssig verbundenen Querhaupt abstützt. Bei diesem bekannten Verfahren wird während des Verdichtungsvorganges die Rüttelfrequenz stufenlos durch Änderung der Drehzahl der die Unwuchtkörper bildenden Unwuchtwellen geregelt, wobei die Rüttelfrequenz so eingestellt wird, daß sie einerseits den jeweiligen Körpergewichten und andererseits dem bei steigender Verdichtung veränderten Resonanzverhaltendes Formkörpers angepaßt wird.

Ein derartiges Verfahren benötigt Verdichtungszeiten in einer Größenordnung, die im Bereich de-Hundertfachen jener Verdichtungszeiten liegt, wie sie bei der Kalksandsteinherstellung üblich sind. Die Anwendung dieses bekannten Rüttelverfahrens und dei bekannten Rüttelvorrichtung für die Herstellung von Kalksandsteinen würde ferner Rüttler mit Unwuchtkörpern erfordern, deren Unwuchtkräfte zur Erzielung der notwenigen Verdichtungskräfte eine auch mit großem Bauaufwand nicht mehr beherrschbare Größenordnung erreichen müßten. Daher wird während des entscheidenden letzten Teils des Verdichtungsvorganges ein zusätzlicher statischer Preßdruck angewendet. Dieser würde jedoch für die Herstellung von Preßformkörpern. insbesondere von Kalksandsteinen, mit großem Hohlraumvol'imen, besondere technische Schwierigkeiten aufwerfen, da bei den benötigten hohen Preßenddrükken von etwa 150 bis 250 kp/cm² Materialbeanspruchungen auftreten würden, welche die mechanische Festigkeit des Preßstempels übersteigen. Bei großen Hohlraumvolumen im Stein wird nämlich die Wandstärke des mit Ausnehmungen für Dorne zu versehenden Preßstempels so gering, daß sie den Beanspruchungen bei hohen Preßenddrücken nicht mehr gewachsen ist.

Bei der Herstellung von Kalksandsteinen werden in der Praxis Preßvornchtungen verwendet, bei denen die in eine Preßform eingefüllte und zu einem Stein zu verpressende Menge an Ausgangsmaterial durch Einfahren eines Preßstempels geformt und verdichtet wird, wobei der auf das Ausgangsmaterial ausgeübte Druck in einem stetigen Anstieg auf einen Preßenddruck in der vorerwähnten Größenordnung anwächst. Derartige Preßvorrichtungen arbeiten mit geringen Verdichtungszeiten, verlangen jedoch einen Bauaufwand und einen Leistungsbedarf, der mit anwachsenden Steinformaten steigt. Auch bei derartigen Preßvorrichtungen war es bislang nur möglich, Kalksandsteine einer Rohdichteklasse von etwa 1,4 als unterer Grenze herzustellen, da bei Unterschreiten dieser Grenze insbesondere bei größeren Steinformaten, für die benötigten hohen Preßenddrücke die notwendige mechanische Festigkeit des Preßstempels nicht mehr erreicht werden konnte.

Bei einem anderen bekannten Verfahren (DT-AS 15 84 423) wird das Ausgangsmaterial durch einen stetig ansteigenden Preßdruck verdichtet, dem Druckstöße überlagert werden. Eine solche Überlagerung von

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Druckstößen zum angewendeten statischen Preßdruck ruft ebenfalls jene unerwünschten Materialbeanspruchungen im Preßstempel hervor, wie sie oben schon näher erläutert wurden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Vorrichtung zu seiner Durchführung zu schaffen, mit denen bei kurzen Verdichtungszeiten und bei geringem Bauaufwand Preßformkörper mit großem Hohlraumvolumen herstellbar sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Ve-fahren nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtung ausschließlich durch Beaufschlagen des Preßstempels mit DrucKimpulsen einer über die Zeit des Verdichtungsvorganges steigenden Impulssteilheit vorgenommen wird.

Die Preßvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist in bekannter Weise zumindest eine Preßform und einem in diese einfahrbaren, druckiniuelbetätigien Preßstempel sowie einer Einrichtung zur Erzeugung impulsförmiger Druckstöße uuf das Ausgangsmaterial auf. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung impulsförmiger Druckstöße das den Preßstempel betätigende Druckmittel mit ihren Druckstößen beaufschlagt.

Verfahren und Vorrichtung nach der Erfindung ermöglichen die Herstellung von Preßformkörpern, insbesondere Kalksandsteinen oder dergleichen Kunststeinen, mit einem Mindestmaß an Bau- und Kostenaufwand für die Preßvorrichtung, da für die Erzielung von Erzeugnissen mit vergleichbaren Druckfcsiigkeits- und Dichtewerten Druckimpulse einer maximalen Impulshöhe ausreichen, deren Wert nur noch einem Bruchteil jenes Preßenddruckes entspricht, mit dem das Ausgangsmaterial bislang zu beaufschlagen war. Zugleich ermöglicht d:is Verfahren eine wirtschaftliche Herstellung auch großformatiger Steine oder dergleichen Preßformkörper, insbesondere von Kalksandsteinen, einer Rohdichteklasse unter 1,4, und zwar ohne weiteres einer Rohdichteklasse von 1,0 und darunter bei größeren Steinformaten.

Weitere Ausgestaltungen des Verfahrens nach der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis b. Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher verdeutlicht. In der Zeichnung zeigt

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

Fig. 2 ein Diagramm der Impulshöhe über der Verdichtungszeit bei Ausführung des er.'indungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 3 ein Diagramm der Druckfestigkeit über der Anzahl von Drtickstößen von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kalksandsteinen, und

Fig.4 eine schematische Ansicht, teilweise im Schnitt, einer nach der Erfindung ausgebildeten Kalksandsteinpresse.

Wie sich den Diagrammen in F i g. 1 und 2 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 aufweisen. Die Verdichtungszeit fin Fig. und F i g. 2 entspricht 2 Sekunden und der Verdichtungsweg s 70 mm. Es versteht sich, daß diese Werte, denen eine Kalk/Sand-Mischung als Ausgangsmaterial zunrnndeeeleet wurde, in weiten Bereichen Veränderun-

3°

35

40

45

5°

55 gen erfahren können.

Bei der Verdichtung entsprechend F i g. 2 wird das Ausgangsmateriai mit Druckimpulsen einer über die Verdichtungszeit f gleichen Impulshöhe vorgenommen, deren Maximalwert 22,5 kp/cm² beträgt. Die Beaufschlagung des Ausgangsmaterials mit Druckimpulsen einer über die Verdichtungszeit gleichen Impulshöhe ist regelungstechnisch besonders einfach und erfordert an einer zur Durchführung des Veriahrens eingesetzten Presst einen besonders geringen Steuer- bzw. Rege lungsaufwand, 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 Verdichtungs/eii steigenden Impulshöhe vorzunehmen.

Wie dem Kurvenzug 4 in F i g. 2 entnommen werden kann, oszilliert dieser zwischen dem konstanten Maximalwert und emcm Aisgangswert Null, iedoch wird in der Praxis bevorzug'., einen Ai:-.{>ang->w ι. π .ih untere Grenze vorzusehen, der größer als NuIi im und beispielsweise den Zehnten Teil des Maximalwerts betragt. Hierdurch wird vermieden, daß bei Druckablall ein Ablösen des Preßstempels vom Ausgangsn .ueruii erfolgt und der Kurvenzug 3 in I- 1 g. 1 den dargestellten Verlauf verläßt, bei dem ansteigende Bereiche ties Verdichtungsweges s lediglich durch. Zwischenbereiehe verbunden sind, in denen die Zunahme bzw. Abnahme des Verdichtungsweges Null betragt.

Wie sich der F i g. 3 entnehmen IaIM, lassen sieh nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Kalksandsteine herstellen, deren Druckfestigkeit ohne weiteres allen Anforderungen entsprechen. Jc nach Wahl der Anfangsimpulsfrequen/, die bevorzugiermaßeii etwa 1 bis 5 Hz betragt, und je nach Wahl der Endlrequenz. die bevorzugtermaßen im Bereich zwischen 20 und 50 11z liegt, kann je nach Zusammensetzung des Ausgangsmaterials und gewünschter Druckfestigkeil im Erzeugnis die Verdichtungszeit herkömmlicher Verfahren unter- oder auch überschritten werden, jedoch liegen Überschreitungen in einem für die Leistung des erfindungsgemäßen Verfahrens unerheblichen Bereich.

Angesichts des vorgesehenen Ansteigs der Impulsfrequenz ist in F i g. 3 die Druckfestigkeit von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kalksandsteinen über der Anzahl der Druckstöße aufgetragen, wobei der Kurven/ug 5 den Verlauf der Druckfestigkeit bei einer konstanten maximalen Impulshöhe von 22,5 kp/cm² veranschaulicht, während der Kurvenzug den Verlauf bei einer konstanten maximalen Impulshöhe von 34 kp/cm² wiedergibt.

Wie sich den Diagrammen entnehmen läßt, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren überraschenderweise die Herstellung von Kalksandsleinen mit Drücken, die einen kleinen Bruchteil des sonst notwendigen Preßenddruckes ausmachen. Dadurch wird eine zur Durchführung des Verfahrens eingesetzte Presse oder dergleichen Vorrichtung in baulicher Hinsicht wesentlich vereinfacht und verbilligt. Dies wird beispielsweise bei der Herstellung von KSL-Steinen des Typs 2 DF-1,4 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 nötigen Preßenddrücke von einer wirtschaftlichen Herstellung ausgeschlossen waren. Darüber hinaus aber lassen sich Kalksandsteine gleichmäßigerer Dichte 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 herzustellen, z.B. Kalksandsteine der Rohdichteklasse 1,0, bzw. 0,8 bei größeren Formaten.

Bei einem KSL-Stein des Typs 2 DF-1,4 hat dieser bei einer Material- bzw. Scherbenrohdichte von ρ = 1,82 und bei Abmessungen von 240 χ 115 χ 113 mm ein Hohlraumvolumen von ca. 24%. Das herkömmliche Verfahren setzt zu dessen Herstellung eine 70 Mp-Presse voraus. Wollte man bei Herstellung eines solchen Steines nach herkömmlichen Verfahren dessen Hohl-' raumvolumen erhöhen und damit dessen Rohdichteklasse unter 1,4 senken, so würde die Wandstärke des die to 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 sind, wenn die Dornabmessungen erheblich vergrößert und damit die Wandstärken des Preßstempels erheblich vermindert werden. Daher bereitet es keinerlei Schwierigkeiten, bei dem vorgenannten Steinbeispiel das Hohlraumvolumen auf beispielsweise 45% zu steigern und eine Rohdichteklasse von 1,0 oder darunter zu erreichen. Steine dieser Art haben dabei wesentlich verbesserte Wärmedämmwerte, so daß derartige Steine erhebliche bautechnische Vorzüge aufweisen.

Die F i g. 4 veranschaulicht eine in ihrem Grundaufbau herkömmliche Kalksandsteinpresse, bei der Ausgangsmaterial 7 in einer 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 befindliche Druckmittelräume 14 bzw. 15 über Zuleitungen 16 bzw. 17 von einer Druckmittelquelle 18 her mit Druckmittel beaufschlagt werden.

Es ist schematisch eine in die Druckmittelleitungen 16,17 zwischen dem Zylinder 13 des Krafthebers 11 und der Druckmittelquello 18 eingeschaltete Einrichtung 19 veranschaulicht, durch die in dem den Preßstempel 9 betätigenden Druckmittel impulsförmige Druckstöße erzeugt werden. Diese Einrichtung 19 kann irgendeine geeignete oder bekannte Ausbildung haben und z. B. Drehschieber bzw. Servoventile od. dgl. umfassen. Stattdessen kann die Einrichtung 19 auch integrierter Bestmdteil der Druckmittelquelle 18 sein, wenn die Druckmittelquelle 18 beispielsweise von einer Mehrkolbenpumpe 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 dei Herstellung von Kunststeinen für deren Formung unc Verdichtung auf herkömmlichem Wege angesicht! benötigter Festigkeitswerte sehr hohe Preßenddnäcki erforderlich waren.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Preßfornikörpern, insbesondere Kalksandsteinen, aus verdichtba- rero Ausgangsmaterial, insbesondere Sand/Bindemitiel-Gemischen, bei dem eine vorgegebene Menge an Ausgangsmaterial in eine Preßform eingefüllt und in dieser durch einen Preßstempel unter Volumenverminderung zu einem Preßform körper verdichtet und geformt wird, wobei das Ausgangsmaterial mit Druckimpulsen steigender Frequenz beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtung ausschließlich durch Beaufschlagen des Preßstempels mit Druckimpulsen einer über die Zeit d<*s Verdichtungsvorganges steigenden Impulssteilheit vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtung mit Druckimpulsen einer über die Verdichtungszea gleichen Impulshohe vorgenommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtung mit Druckimpulsen einer über die Verdichtungszeil steigenden Impulshöhe vorgenommen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfrequenz von einer Anfangsfrequenz von etwa 1 bis 5 Impulse pro sek. auf eine Endfrequenz von etwa 20 bis 50 Impulse pro sek. gesteigert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, zur Herstellung von Kunststeinen, insbesondere von Kalksandsteinen, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Impulshöhe im Bereich von 10 bis 50 kp/cm² etwa 80 bis 300 Druckstöße pro Verdichtungsvorgangauf das Ausgangsmatenal ausgeübt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Impulshöhe von 20 bis 35 kp/cm² etwa 150 Druckstöße auf das Ausgangsmaterial ausgeübt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsverlaufskurve der Druckimpulse zwischen Maximalwerten und einem einen Bruchteil der Maximalwerte betragenden Auagangswert oszilliert.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangswert etwü 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 sowie einer Einrichtung zur Erzeugung impulsförmiger Druckstöße auf das Ausgangsmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (19) zur Erzeugung impulsförmiger Druckstöße das den Preßstempel (9) betätigende Druckmittel mit ihren Druckstößen beaufschlagt.

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