DE2601715C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Schmelztiegeln, insbesondere Glasschmelzhäfen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Schmelztiegeln, insbesondere Glasschmelzhäfen durch mechanisches Pressen, bei dem keramische Masse in eine Form eingebracht wird, der ein in Richtung der Formhöhe beweglicher Kern zugeordnet ist, und in dieser Form die gewünschte Gestalt erhält, worauf der so gebildete Schmelztiegel einer Trocknung unterworfen wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens unter Verwendung einer Form, die im wesentlichen aus einer Außenwandung und einem den Behälterinnenraum ausbildenden Kern besteht, einer Strangpresse, an deren Mundstück die Form ansetzbar ist, und einem Absehneider im Bereich des Mundstückes.

Ein Verfahren der vorstehend genannten Art ist aus

der DE-PS 7 03 145 bekannt Es findet eine feststehende Außenform und ein auf- und abbewegbarer Kern Anwendung, wobei sowohl die Außenform ais auch der Kern mit Bohrungen versehen sind, um das Wasser abzuführen, welches hier mit vergleichsweise hohem Anteil in der Keramischen Masse enthalten ist. Bei der Formgebung wird zunächst in die offene Form die erforderliche Menge an Masse eingebracht bzw. eingegossen. Der Kern wird durch mechanisches Pressen auf die Masse abgesenkt, so daß die Masse selbst nach rückwärts in dem Spalt zwischen Kern und Außenwandung hochsteigend gepreßt wird. Dabei muß ein relativ hoher Preßdruck zur Anwendung gelangen, um überhaupt die Masse zu vorpressen, oder es müssen Massen mit sehr großen Feuchtigkeitsgehalt Verwendung finden. Massen mit normalem Feuchtigskeitsgehalt ans Hpnpn iihlirhprwpisp nKisürhriip'yhäfpn hprge- stellt werden, lassen sich auf diese Weise nicht verpressen. Als weiterer Nachteil ist es anzusehen, daß bei diesem bekannten Verfahren durch den hohen Preßdruck unterschiedliche Strukturen an den einzelner Stellen des Glashafens entstehen. Der innere Kern weist ein gröberes Korn auf als dies außen an der Wandung der Fall ist. Körper mit unterschiedlicher Porosität führen aber zu einem unterschiedlichem Glasangriff des Hafens beim Einsatz. An der Stelle größerer Porosität wird die Wandung von der Glasschmelze stärker

V) angenagt und ausgewaschen als an der Stelle kleinerer Porosität. Infolge dessen besteht hier die Gefahr des Loch'raßes und der Wanddurchbrüche.

Aufgrund der beschriebenen Nachteile hat bisher kein mechanisches Preßverfahren Eingang in die Praxis der Herstellung von Schmelztiegel, insbesondere Glasschmelzhafen gefunden. Die Herstellung dieser Behälter erfolgt vielmehr auch heute noch wie schon seit Jahrhunderten in Handarbeit, ohne daß sich grundsätzliche oder wesentliche Produktionsmerkmale

ω geändert haben= Als Hauptrghstoffe für die keramische Masse werden dabei für Glasschmelzhäfen plastische Töne, 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 Rohrstoffkomponenten auf Misch^ bzw< Knetmaschinen zusammengegebein Und mit Wasser zu einer plastischen, homogenen Masse verarbeitet Anschließend wird die

Masse teilweise in sogenannten Maukkellern einem mehrwöchigen Plasitifzierungsprozess ausgesetzt. Zur weiteren Verarbeitung wird die so vorbehandelte Masse auf normalen oder manchmal auch auf Vakuum-Strangpressen zu Strängen vorgezogen und diese in Abschnitte unterteilt Die in eine Hafenform eingeworfene Masse wird mit bloßen Füßen gleichmäßig eingetreten, wobei keine Luftblasen in die Masse eingearbeitet werden dürfen. Dieses Verfahren gewährleistete bisher die beste Gleichmäßigkeit bei der Verdichtung des Hafenbodens. Auf diese Weise werden etwa Vi 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. Das restliche Drittel der zur Herstellung benötigten Masse wird in einem weiteren Arbeitsgang durch Anwerfen an die oberen Wandpartien in die Form eingebracht Die Hafenform besteht aus einem Holzbottich ohne Boden. Um ein Ankleben der Masse an der Kolzwandung zu vermeiden, werden feuchte Tücher eingehängt Der aufgeschlagene Hafen verbleibi in der Holzform und wird zusätzlich noch mit feuchten Tüchern zugehangen, um ein zu rasches Trocknen und damit verbundene Rißbildung zu vermeiden. Es schließt sich ein langwieriger Trocknungsprozess an. Nach etwa 2 bis 3 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 Monaten erforderlich, um ein jo gleichmäßiges und endgültiges Austrocknen des Hafens bis auf einen geringen Restfeuchtigkeitsgehalt zu erreichen. Erst dann ist der Hafen verwendungsfähig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Schmelztiegeln, insbesondere Glasschmelzhafen aufzuzeigen, durch die diese auf mechanischem Wege in einer Qualität herstellbar sind, die den bisher von Hand hergestellten Behältern zumindest gleich ist. Die Schmelztiegel und Glashäfen müssen hierbei eine gleichmäßige Porosität und eine gleichmäßige Struktur über den gesamten Querschnitt aufweisen, auch an dem besonders kritischen Übergang zwischen Boden und Behälterwandung.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die keramische Masse mit einer Strangpresse in die allseits nahezu geschlossene Form eingebracht und dabei der zylinderschalenförmige Wandungsteil des Schmelztiegel über den feststehenden Kern bei feststehender Außenwandung ausgepreßt wird und daß unmittelbar anschließend und ohne Unterbrechung des keramischen Massestrangs der geschlossene Boden ausgepreßt wird, wobei während des Auspressens des Bodens bzw. der letzten Bodenschicht die vorher feststehende Form einschließlich Kern entsprechend der Austrittsgeschwindigkeit des keramischen Massestranges in Richtung des Mas^eflusses bewegt wird.

Dieses Verfahren kann kontinuierlich oder auch diskontinuierlich durchgeführt werden; wesentlich ist, daß der keramische Massestrang nicht unterbrochen W) wird. Der gesamte Behälter wird hierdurch 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. Die Bewegung der οί Form einschließlich Kern beim Auspressen des Bodens wird auf die Austrittsgeschfdndigkeit des keramischen Massestränges abgestimmt. Der wesentliche Vorteil dieses Verfahrens bei der Hersteilung von Glasschmelzhafen ist der, daß die Herstellungszeit eines Behälters von mehreren Stunden auf einige Minuten verkürzt wird, ohne das die Gefahr besteht, daß infolge menschlichen Versagens doch Lunkerstellen und Schwachstellen eingearbeitet sind. Durch das Pressen in eine geschlossene und ortsfest gelagerte Form hinein wird zunächst sichergestellt, daß der zylinderschalenförmige Wandungsteil an allen Stellen ausgepreßt wird und in der erforderliche Weise verdichtet wird. Während des Auspressens des Bodens bzw. der letzten Bodenschicht bewegt sich die gesamte Form in Richtung des Masseflußes. Damit wird ein einwandfreier Übergang zwischen dem zylinderschalenförmigen Wandungsteil und dem Boden erreicht.

Am Ende des Auspreßvorganges des Bodens wird vorzugsweise zwischen der Form und dem Mundstück der Strangpresse ein schmaler Ringspalt gebildet, durch den zwecks Trennung des Bodens von dem in dem Mundstück verbleibenden Massestrang η Abschneider hindurchbewegt wird. Es versteht sich, Ja", zu diesem Zeitpunkt die Presse angehalten wird, ebenso der Pressentisch, so daß der eigentliche Preßvorgang hier bereits beendet ist. Der Übergang der Form von der ortsfesten Lagerung in die Bewegung wird vorteilhaft 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.

Mit besonderem Vorteil findet eine vertikal arbeitende keramische Vakuum-Strangpresse Verwendung, so daß beim Auspressen die Achse des Behälters mit der Schwerkraftrichtung übereinstimmt.

Die Vorrichtung zur Du^rchführung des Verfahrens arbeitet unter Verwendung einer Form die im wesentlichen aus einer Außenwandung und einem den Behälterinnenraum ausbildenden Kern besteht, und weist eine Strangpresse auf, an deren Mundstück die Form ansetzbar ist; weiterhin ist ein Abschneider im Bereif h des Mundstücks angeordnet. Eine derartige Vorrichtung ist aus der CH-PS 3 397 für die Herstellung von Kacheln und ähnlichen Gegenständen bekannt. Be> solchen Kacheln handelt es sich um dekorative Elemente, bei denen es auf die äußere Gestaltung ankommt und die weder dazu vorgesehen noch bestimm! sind. Flüssigkeiten oder Schmelzen aufzunehmen und einem Angriff derselben standzuhalten. Bei der Herstellung von Kacheln wird bildsamer Ton verarbeitet, d. h. eine Masse, die fast flüssig ist und sich ohne wesentliche Druckanwendung in eine Form einfüllen läßt. Auf Homogenität und gleichmäßigen Kornaufbau kommt et hei Kacheln nicht an.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß <i;e Außenwandung und der Kern der Form einzeln gegenüber dem Mundstück der Strangpresse während des Preßvorganges bewegbar angeordnet sind.

Damit ist die Mögl.^hkeit gegeben, in eine stillstehende Form einzupressen. Es ist aber auch möglich, den Kern dann entgegengesetzt zur Masseflußrichtung zu bewegen, um auf diese Weise einen Teil der zylinderschalenförmigen Außenwandung zu bilden und sodann vorwärts den Boden anzupressen.

Der Kern der Form ist vorzugsweise mit einem Pressentisch der Strangpresse Verbunden, wobei ortsfeste Anschläge zur zeitweiligen Aufnahme der Außen-•wandung der Form vorgesehen sind. Diese Anschläge

halten die Außenwandung der Form fest, wodurch sich der abgeschnitten« Behälter auf dem kern bzw. dem Pressentisch absenken läßt, so daß er in einer Wende, Saug- und Setzvorrichtung weiterbehandelt werden kann* Dabei kann der den Kern der Form tragenden Pressentisch mit einer über den Druck in der Form steuerbaren, einen Hydraulikzylinder aufweisenden Absenkeinrichtung versehen sein.

Der Innendurchmesser der Außenwandung der Form ist zweckmäßigerweise größer als der Außendurchmesser des Mundstücks, so daß das dem Behälterboden zugekehrte Ende des Kerns bis etwa auf die Austrittsebene an dem Mundstück einfahrbar ist. Es versteht sich, daß dabei zwischen dem Mundstück und der Außenwandung nur ein geringes Spiel vorgesehen ist.

Wenn der Außendurchmesser des Pressentisches größer ist als der Innendurchmesser der Außenwandung nimmt er zugleich auch die Außenwandung der Form auf und trägt diese während des Auspressens des zylinderschalenförfnigen Wandteils und des Bodens.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht der wesentlichen Teile der Vorrichtung,

Fig. 2 eine schematisierte Skizze der Voirichtung gegen Ende des Preßvorganges,

Fig.3 eine ähnliche Skizze wie Fig.2, jedoch während des Abschneidens und

Fig.4 eine ähnliche Skizze, jedoch in abgesenkter Stellung.

Aus F i g. 1 ist der Rahmen 1 einer Strangpresse 2 ersichtlich, die in bekannter Weise mit einem Mundstück 3 versehen ist, welches im Bereich eines oberen Querjoches 4 angeordnet ist. Zu der Strangpresse 2 gehört ein Pressentisch 5, der auf einem Hydraulikzylinder 6 heb- und senkbar gelagert ist. Für die Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Pressentisches 5 ist eine nicht dargestellte Steuereinrichtung vorgesehen.

Die Form, in die die keramische Masse durch das Mundstück 3 gepreßt wird, besteht aus einer Außenwandung 7 und einem Kern 8, der auf dem Pressentiscb 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 Mundstück 3 angepreßt werden oder aber auch zur Bildung eines Ringspaltes 9 abgesenkt werden, so daß ein Abschneider 10 durch den hier freigegebenen Massestrang hindurchbewegt werden kann.

Der Pressentisch 5 mit dem Kern 8 ist bereits in der abgesenkten Stellung dargestellt in welche der Schmelztiegel 11, der einen zylinderschalenförmigen Wandungsteil 12 und einen geschlossenen Boden 13 aufweist abgesenkt ist so daß er auf seiner Außenseite von der Außenwandung 7 freigekommen ist und über eine Wende-, Setz- und Saugeinrichtung abgenommen und weitertransportiert werden kann.

Die Fig.2 bis 4 zeigen verschiedene Verfahrensschritte zur Herstellung des Schmelztiegels 11. Gemäß F i g. 2 wird der Pressentisch 5 über den Hydraulikzylinder 6 gemäß Pfeil 14 nach oben gefahren, bis die Außenform 7 an das Mundstück 3 der Strangpresse 2 anschließt. Der Einfachheit halber ist nur das Ende der Strangpresse 2 Und das Ende einer Förderschnecke 15 dargestellt Es versteht sich, daß in dieser eingefahrenen Stellung der Kern 8 auf dem Pressenlisch 5 ortsfest montiert ist.
In die geschlossene und zugehaltene Formi aus Außenwandung 7, Pressentisch 5 undKern 8 wird nun die entlüftetet, 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 6 gelöst, so daß dieser um einen geringen Betrag nach unten absinken kann, wobei währendessen weiterhin Masse 16 aus dem Mundstück 3 ausgepreßt wird In dieser geringfügig abgesenkten Stellung, die zur Bildung des Ringspaltes 9 erforderlich ist, wird der Pressentisch 5 wieder verriegelt, so daß der Abschneider 10 durch den vollen Strang keramischer Masse hindurchbewegt und damit der Schmelztiegel 11 an der späteren Unterseite des Bodens 13 abgeschnitten werden kann. Dabei hat sich die Außenwandung 7 der Fonn auf ortsfeste Anschläge 17 aufgesetzt, an der sie auch weiterhin hängenbleibt, während der Pressentiiich 5 noch weiter abgesenkt wird, bis er in die Stellung gemäß F i g. 4 gelangt. Dabei ist dann der Schmelztiegel 11 auf seiner Außenseite von der Form freigekommen. Er kann hier mit Hilfe einer Wende-, Setz- und Saugeinrichtung abgehoben, umgewendet und weiterbefördert werden. Anschließend wird der Pressentisch 5 mit dem Kern 8 wieder nach oben gefahren, wo er zunächsi die Außenwandung 7 der Form aufnimmt und von den Anschlägen 17 abhebt, so daß die Form gegen das Mundstück 3 gepreßt wird. Sodann beginnt ein neuer Arbeitsgang.

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 16 hineingefahren wird, so daß sich dabei eir Teil des zylinderschalenförmigen Wandungsteiles 12 bildet Es ist auch möglich, die Außenwandung 7 der Form mit einem solchen Innendurchmesser auszustatten, der den Außendurchmesser des Mundstückes 3 mit geringem Spiel umgreift Auf diese Weise ist es möglich, mil dem Kern 8 weiter in das Mundstück 3 einzufahren.

so Mit dem Verfahren und der Vorrichtung können ir kürzester Zeit einseitig offene Schmelztiegel mit geschlossenem Boden kontinuierlich hergestellt werden, wobei die Homogenität der Masse auch zwischen! dem zylinderschalenförmigen Wandungsteil 12 und dem Boden 13 gegeben ist Die Übergängsstellen bieten somit keinen Anlaß zur Sorge. Die Formgebungszeit wird auf wenige Minuten abgekürzt Mit dem Verfahren und der Vorrichtung lassen sich Glasschmelzhäfen in den Durchmesserbereichen von etwa 600 mm bis 1500 mm und einer Wandstärke von etwa 60 mm bis etwa 120 mm herstellen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Schmelztiegeln, insbesondere Glasschmelzhafen durch mechanisches Pressen, bei dem keramische Masse in eine Form eingebracht wird, der ein in Richtung der Formhöhe beweglicher Kern zugeordnet ist, und in dieser Form die gewünschte Gestalt erhält, worauf der so gebildete Schmelztiegel einer Trocknung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die keramische Masse (16) mit einer Strangpresse (2) in die allseits nahezu geschlossene Form eingebracht und dabei der zylinderschalenförmige Wandungsteil (12) des Schmelztiegels (11) über den feststehenden Kern (8) bei feststehender Außenwandung (7) ausgepreßt wird und daß unmittelbar anschließend und ohne Unterbrechung des keramischen Massestranges der geschlossene Boden (13) ausgepreßt wird, wobei während des Auspressens des Bodens (13) bzw. der letzten Bodenschicht die vorher fesisiehende Form einschließlich Kern (8) entsprechend der Austrittsgeschwindigkeit des keramischen Massestranges in Richtung des Masseflußes bewegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende des Ausp'eßvorganges des Bodens (13) zwischen der Form und dem Mundstück (3) der Strangpresse (2) ein schmaler Ringspalt (9) gebildet wird, durch den zwecks Trennung des Bodens (13) von dem in dem Mundstück (3) befindlichen W 'ssestrang ein Abschneider (10) hindurchbewegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang der Form von der ortsfesten Lagerung in die Bewegung in Abhängigkeit von einem in der Form erreichten Druckwert gesteuert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurrh gpkpnnzpirhnpt daß einp vprtikal arhpitpnde keramische Vakuum-Strangpresse Verwendung findet.

5. Vorrichtung /.ur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4 unter Verwendung einer Form, die im wesentlichen aus einer Außenwandung und einem den Behälterinnenraum ausbildenden Kern besteht, einer Strangpresse, an deren Mundstück die Form ansetzbar ist, und eines Abschneiders im Bureich des Mundstücks, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwandung (7) und der Kern (8) der Form einzeln gegenüber dem Mundstück (3) der Strangpresse (2) während des Preßvorganges bewegbar angeordnet sind.

b. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (8) der Form mit einem Pressentisch (5) der Strangpresse (2) verbunden ist und ortsfeste Anschläge (17) zur zeitweiligen Aufnahme der Außenwandung (7) der Form vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der den Kern (8) der Form tragende Pressentisch (5) mit einer über den Druck in der Form steuerbaren, einen Hydraulikzylinder (6) aufweisenden Absenkeinrichtung versehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der Außenwandung (7) der Form größer ist als der Außendurchmesser des Mundstücks (3).

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, daß der AuQendurchmesser des Pressentisches (5) größer ist als der Innendurchmesser der Außenwandung (7).