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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Behältern mit
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geschlossenem Boden aus keramischer Masse, insbesondere Glasschmelzhäfen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Behältern mit geschlossenem
Boden aus keramischer Masse, insbesondere Glasschmelzhäfen, bei dem die keramische
Masse in eine Form eingebracht wird und in dieser die gewünschte Gestalt erhält,
worauf der so gebildete Behälter einer Trocknung unterworfen wird. Die Erfindung
zeigt gleichzeitig eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens unter Verwendung
einer Form.
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Glasschmelzhäfen und Graphitschmelztiegel dienen bekanntlich der Erschmelzung
von Gläsern bzw. Buntmetallen. Die Herstellung dieser Behälter erfolgt seit Jahrhunderten
in plastischer Weise, ohne daß sich grundsätzliche oder wesentliche
Produktionsmerkmale
geändert haben. Als Hauptrohstoffe, doho keramische Massen, werden plastische Tone,
Schamotte und bei den Schmelztiegeln zusätzlich Graphit und Siliciumcarbid verwendet.
Das Magerungsmittel, die Schamotte, wird dabei in bestimmten Körnungen eingesetzt.
Bei der Herstellung werden die Rohstoffkomponenten auf Misch-bzw. Knetmaschinen
zusammengegeben und mit Wasser zu einer plastischen, homogenen Masse verarbeitet.
Anschließend wird die Masse teilweise in sogenannten Maukkellern einem mehrwöchigen
Plastifizierungsprozeß ausgesetzt. Zur weiteren Verarbeitung wird die so vorbehandelte
Masse auf normalen oder manchmal auch auf Vakuum-Strangpressen zu Strängen vorgezogen
und diese in Abschnitte unterteilt0 Die auf Strangpressen vorgezogenen Strangabschnitte
im Gewicht von ca. 9 bis 10 kg werden von Hand keilförmig geformt und dann in eine
Hafenform eingeworfen. Die eingeworfene Masse wird mit bloßen Füßen gleichmäßig
eingetreten, wobei besonders darauf geachtet werden muß, daß keine Luftblasen in
die Masse eingearbeitet werden0 Dieses Verfahren gewährleistete bisher die beste
Gleichmäßigkeit bei der Verdichtung des Hafenbodens.
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Auf diese Weise werden etwa 2/5 der für die Hafenherstellung benötigten
Masse in die Form eingebracht. Die eingetretene Masse wird im nächsten Arbeitsgang
mit etwa 1 bis 1,5 kg schweren stoffbespannten Eisenpilzen an der Formwandung hochgetrieben,
wobei hier bereits darauf geachtet werden muß, daß die Bodenstärke sowie die Stärke
der Wandung im unteren Bereich eingehalten wird. Das restliche Drittel der zur Herstellung
benötigten Masse wird in einem weiteren Arbeitsgang durch Anwerfen an die oberen
Wandpartien in die Form eingebracht.
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Die Hafenform besteht aus eine Holzbottich ohne Boden, der durch Eisenringe
zusammengehalten wird. Diescr Bottich steht auf einer Unterlage oder direkt auf
dem Fußboden, wobei eine Trennung von der Masse durch ein untergelegtes Papier erreicht
wird0 Um ein Ankleben der Masse an der Holzwandung zu vermeiden, werden feuchte
Tücher eingehängt, die sich beim Ausformen später ohne Schwierigkeit entfernen lassen.
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Der aufgeschlagene Hafen verbleibt in der Holzform und wird zusätzlich
noch mit feuchten Tüchern zugehangen, um ein zu rasches Trocknen und damit verbundene
Rißbildung zu vermeiden.
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In den folgenden 2 Wochen wird der Hafen sechsmal im Abstand von einigen
Tagen an den Seitenwänden sowie im Boden durch Nachschlagen mit gummibespannten
Holzwerkzeugen bearbeitet.
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Man erreicht dadurch eine gute Verdichtung der entsprechenden Hafenpartien.
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Etwa 3 Wochen nach dem Aufschlagen erreicht der Hafen eine Standfestigkeit,
die es erlaubt, die Holzform zu entfernen.
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Er wird nun innen und außen poliert; die Kanten werden gebrochen.
Durch Zuhängen mit Stoff- bzw. Plastiktüchern wird weiterhin ein zu schnelles Austrocknen
der Hafenwandungen verhindert. Diese Abdeckung wird in den folgenden Wochen schrittweise
entfernt.
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Nach etwa 2 bis 5 Monaten ist der Hafen soweit verfestigt und durchgetrocknet,
daß er zu den Lagerräumen transportiert werden kann. Hier ist eine Lagerung bis
zu einem Alter von insgesamt 6 Mcnaten erforderlich, um ein gleichmäßiges und endgültiges
Austrocknen des Hafens bis auf einen geringen Rest feuchtigkeitsgehalt zu erreichen,
Erst dann ist der Hafen verwendungsfähig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
der eingangs beschriebenen Art aufzugeigen, mit dem es möglich ist, einseitig offene
Behälter mit geschlossenem Boden, wie beispielsweise Glasschmelzhäfen, auf mechanischem
Wege herzustellen, und zwar in einer Qualität die den bisher von Hand hergestellten
Behältern zumindest gleich ist. Dabei kommt es darauf an, eine gleichmäßige Druckverteilung
in der Masse sowohl im zylinderschalenförmigen Wandungsteil des Behälters als auch
in dem Boden desselben zu erreichen. Besonders anfällig ist dabei der Boergang dieser
beiden Bereiche.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die keramische Masse
mit einer Strangpresse in einer allseits nahezu geschlossene Form eingebracht und
dabei der zylinderschalenförmige Wandungsteil des Behälters ausgepreßt wird, worauf
unmittelbar anschließend und ohne Unterbrechung des keramischen Messestrangs der
geschlossene Boden ausgepreßt wir.. D:jiiIt wird in einem Zuge der zylinderschalenförmige
WanJwsteil und der geschlossene Boden ausgepreßt, wobei insbesondere an der Ubergangsstelle
der beiden Teile keinerlei Probleme auftreten. Der gesamte Behälter ist mit nahezu
gleicher Verdichtung über Höhe und Breite gepreßt. Es sind keinerlei Schwachstellen
vorhanden, die zu einer Zerstörung Anlaß bieten könnten oder die Gebrauchsfähigkeit
in Frage stellen könnten. Der wesentliche Vorteil dieses Verfahrens bei der Herstellung
von Glasschmelzhäfen ist der, daß die Herstellungszeit eines Behälters von mehreren
Stunden auf einige Minuten verkürzt wird, ohne daß die Gefahr besteht, daß infolge
menschlichen Versagens doch Lunkerstellen und einige Schwachstellen eingearbeitet
sind.
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Die allseits nahezu geschlossene Form wird während des Auspressens
die zylinderschalenförmigen Wandungsteil des Behälters ortsfest gegenüber- dem Mundstück
der keramischen Presse gelagert,
lr(illrend dieselbe Form während
des ttusnressens des Boden jzw. der letzten Bodensehieht entsprechend der Austritts
geschwindigkeit des keramischen Massestranges in Richtung des Masseflusses bewegt
wird. Durch das Pressen in die geschlossene und ortsfest gelagerte Form hinein wird
sichergestellt, daß der zylinderschalenförmige Wandungsteil an allen Stellen ausgepreßt
wird und in der erforderlichen Diese verdichtet wird. Während des Auspressens des
Bodens bzw. der letzten Bodenschicht bewegt sich die gesamte Form in Richtung des
Masseflusses, und zwar mit einer Geschwindigkeit entsprechend der Austrittsgeschwindigkeit
des keramischen Massestrangens. Damit wird ein einwandfreier Übergang zwischen dem
zylinders chalenförmi gen Wandungsteil und dem Boden erreicht Der Behälter mit seinem
zylinderschalenförmigen Wandungsteil und dem geschlossenen Boden wird kontinuierlich
in einem Arbeitsgang ausgepreßt, so daß Wandung und Boden aus derselhen Masse mit
gleichmäßiger Druckverteilung und Kohäsion hergestellt ist.
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Am Ende des Auspreßvorganges des Bodens wird zwischen der Form und
dem Mundstück ein schmaler Ringspalt gebildet, durch den zwecks Trennung des Bodens
von dem in dem Mundstück der Presse befindlichen Massestrang ein Absohneider hindurchbewegt
wird. Es versteht sich, daß zu diesem Zeitpunkt die Presse angehalten wird, ebenso
der Pressentisch, so daß der eigentliche Preßvorgang hier bereits beendet ist.
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Der Übergang der Form von der ortsfesten Lagerung in die Bewegung
wird in Abhängigkeit von einem in der Form erreichten Druckwert gesteuert. Auf diese
Weise wird sichergestellt, daß insbesondere im Übergangsbereich die erforderliche
Verdichtung der keramischen Masse reproduzierbar erreicht wird. Um Homogenität und
gleichmäßige Verdichtung zu gewährleisten, wird die keramische Masse der Presse
unter konstanter Füllstandhöhe aufgegeben. Dies wirkt sich günstig auf eine
gleichmäßige
Entlüftung der keramischen Masse auf die Homogenität in der Behalterwandung und
auf eine ausreichend konstante Verdichtung aus.
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Mit besonderem Vorteil findet eine vertikal arbeitende keramische
Presse Verwetldung, wobei zunächst der zylinderschalenförmige Wandungsteil und erst
dann der geschlossene Boden gepreßt wird.
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Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens kennzeichnet sich
dadurch, daß die Form im wesentlichen aus einer Außenwandung und einen. den Behälterinnenraum
ausbildenden Kern besteht und daß eine Presse vorgesehen ist, an deren Mundstück
die Form ansetzbar erst, wobei ein Abschneider im Bereich des Mundstücks angeordnet
ist. Damit ist es sich, zunächst den zylinderschalenförmigen Wandungsteil des Behälters
auszuDressen> sodann den Boden in einem Arbeitsgang anzupressen und nach Beendigung
des Preßvorganges zwischen Form und Mundstück abzuschneiden, wobei die Schnittfläche
mit der- späteren Aufstandsfläche des Behälters übereinstimmt.
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Die Außenwandung und der Kern der Form sind einzeln gegenüber dem
Mundstück der keramischen Presse bewegbar angeordnet. Damit ist die Möglichkeit
gegeben in eine stillstehende, vollkommen geschlossene Form einzupressen. Es ist
aber auch mögliche den Kern entgegengesetzt zur Masseflußrichtung zu bewegens um
auf diese Weise einen Teil der zylinderschalenförmigen Außenwandung zu bilden und
sodann vorwärts den Boden anzupressen. Der Kern der Form ist zweckmäßig mit dem
Pressentisch der Presse verbunden, wobei ortsfeste Anschläge zur zeitweiligen Aufnahme
der Außenwandung der Form vorgesehen sind. Diese Anschläge halten die Außenwandung
der Form fest, so daß sich der abgeschnittene Behälter auf dem
Kern
bzw. dem Pressentisch absenken laßt, so daß er in einer ende-, 5aug- und Setzvorrichtung
weiterbehandelt werden kann. Dabei ist der den Kern der Form tragende Pressentisch
mit einer über den Druck in der Form steuerbarren, einen Hydraulikzylinder aufweisenden
Absenkeinri chtung versehen.
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Die Außenwandung der Form kann einen grrißeren Innendurchmesser als
der Außendurchmesser des Mundstücks aufweisen, so daß das dem Behälterboden zugekehrte
Ende des Kerns bis etwa auf die Austrittsebene an dem Mundstück einfahrbar ist.
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Es versteht sich1 daß dabei zwischen dem Mundstück und der Außenwandung
nur ein geringes Stiel vorgesehen ist.
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Der Pressentisch weist einen größeren Außendurchmesser als der Innendurckmesser
der Außenwandung der Form auf und bildet so einen Teil der Formwandung. Er nimmt
zugleich auch die Außenwandung der Form auf und trägt diese während des Auspressens
des zylinderschalenförmigen Tanaungsteils und des Bodens.
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Die Presse ist mit einer mit konstanter Füllstandshöhe arbeitenden
Aufgabeeinrichtung für die keramische Masse verstehen, um auf diese Weise die Gleichmäßigkeit
der Entlüftung, die Homogenität der verarbeiteten keramischen Masse und die gleichmäßige
Verdichtung der Masse in der Form zu begünstigen.
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Der Erfindungsgedanke wird anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine
Ansicht der wesentlichen Teile der Vorrichtung,
Fig. 2 eiiie schematisierte
Skizze gegen ßnde des Preßvorganges, Fig. 5 eine ähnliche Skizze wie Fig. 2, jedoch
während des Abschneidens und Fig. 4 eine ähnliche Skizze, jedoch in abgesenkter
Stellung.
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Aus Fig. 1 ist der Rahmen 1 einer Strangpresse 2 ersichtlich, die
in bekannter Weise mit einem Mundstück 5 versehen ist, welches im Bereich des oberen
Querjoches 4 angeordnet ist. Zu der Strangpresse 2 gehört noch ein Pressentisch
, der auf einem Hydraulikzylinder 6 heb- und senkbar gelagert ist. Für die AuSwärts-
und Abwärtsbewegung des Pressentisches 5 ist eine nicht dargestellte Steuereinrichtung
vorgesehen.
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Die Form, in die die keramische Masse durch das Mundstück 3 ausgepreßt
wird, besteht aus einer Außenwandung 7 und einem Kern 8, der auf dem Pressentisch
5 gelagert und mit diesem fest verbunden ist. Auch die Außenwandung 7 kann von dem
Pressentisch 5 aufgenommen werden. Die Außenwandung 7 ist beweglich angeordnet.
Sie kann über den Pressentisch 5 an das Mund stück 3 angepreßt werden oder aber
auch zur Bildung eines Spaltes 9 abgesenkt werden, so daß ein Abschneider 10 durch
den hier freigegebenen Massestrang hindurchbewegt werden kann0 Der Pressentisch
5 mit dem Kern 8 ist bereits in der abgesenkten Stellung dargestellt, in welche
der Behälter 11 mit dem zylinderschalenförmigen Wandungsteil 12 und dem geschlossenen
Boden 15 abgesenkt ist, so daß der Behälter 11 auf seiner
außenseite
von der Außenwandung 7 freigekommen ist und über eine dende-, Setz- und Saugeinrichtung
abgenommen und weitertransnortiert werden kann.
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Die Fig. 2 bis 4 zeigen verschiedene Verfahrensschritte zur Herstellung
des Behälters 11 mit dem zylinderschalenförmigen Wandungsteil 12 und dem geschlossenen
Boden 13.
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Gemäß Fig. 2 wird der Pressentisch 5 über den Hydraulikzylinder 6
gemaß Teil 14 nach oben gefahren, bis die Außenform 7 an das Mundstück 3 der Strarlgeresse
2 anschließt. Der Einfachheit halber ist nur das Ende der Strangpresse 2 und das
Ende der Förderschnecke 15 dargestellt. Es versteht sich, daß in dieser eingefahrenen
Stellung der Kern 8 auf dem Pressentisch 5 ortsfest montiert ist.
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In die geschlossene und zugehaltene Form aus Außenwandung 7> Pressentisch
5 und Kern 8 wird nun die entlüftete verdichtete keramische Masse 16 gemäß den Pfeilen
eingepreßt, wobei die Form belüftet ist, so daß auch der zylinderschalenförmige
Wandungsteil 12 an allen Stellen seines Umfanges vollkommen und verdichtet ausgefüllt
werden kann. Sobald die Form gefüllt ist, wird die Verriegelung des Hydraulikzylinders
14 gelöst, so daß dieser um einen geringen Betrag nach unten absinken kann, wobei
währenddessen weiterhin Masse aus dem Mundstück 3 ausgepreßt wird0 In dieser geringfügig
abgesenkten Stellung, die zur Bildung des Spaltes 9 erforderlich ist, wird der Pressentisch
5 wieder verriegelt, so daß der Abschneider 10 durch den vollen Strang keramischer
Masse hindurchbewegt und damit der Behälter 11 an der Unterseite des Bodens 13 abgeschnitten
werden kann. Dabei hat sich die Außenwandung 7 der Form auf ortsfesten Anschlägen
17 aufgesetzt, an der die Außenwandung auch weiterhin hängenbleibt, während der
Pressentisch
5 noch weiter abgesenkt wird, bis er in die Stellung gemäß Fig. 4 gelangt. Dabei
ist dann der Behälter 11 auf seiner Außenseite von der Form freigekommen. Er kann
hier mit Hilfe einer thende-, Setz- und Saugeinrichtung abgehoben, umgewendet und
weiterbefördert werden.
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Anschließend-wird der Pressentisch 5 mit dem Kern 8 wieder nach oben
gefahren, wo er zunächst die Außenwandung 7 der Form aufnimmt und von den Anschlägen
17 abhebt, so daß die Form gegen das Mundstück 5 gepreßt wird. Sodann beginnt ein
neuer Arbeitsgang.
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Es versteht sich, daß die Vorrichtung auch abgeändert werden kann,
beispielsweise so, daß auch der Kern 8 in Richtung des Pfeiles 14 in die keramische
Masse hineingefahren wird, so daß sich dabei ein Teil des zylinderschalenförmigen
Wandungsteiles 12 des Behälters bildet. Es ist auch möglich, die Aufenwandung 7
der Form mit einem solchen Innendurchmesser auszustatten, der den Außendurchmesser
des Mundstückes 3 mit geringem Spiel umgreift. Auf diese Weise ist es möglich, mit
dem Kern 8 weiter in das Mund stück 3 hinein einzufahren.
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Mit dem Verfahren und der Vorrichtung können in kürzester Zeit einseitig
offene Behälter mit geschlossenem Boden kontinuierlich hergestellt werden, wobei
die Homogenität der Masse zwischen dem zylinderschalenförmigen Wandungsteil 12 und
dem Boden 13 gegeben ist. Die Übergangsstellen bieten keinen Anlaß zur Sorge. Die
Formgebungszeit wird von nahezu einem vollen Arbeitstag auf wenige Minuten abgekürzt,
Mit dem Verfahren und der Vorrichtung lasten sich Glasschmelzhäfen in den Durchmesserbereichen
von etwa 600 mm bis 1.500 mm und einer Wandstärke von etwa 60 mm bis etwa 120 mm
herstellen.