DE29509666U1 - Preßkopf einer Strangpresse für keramische Massen - Google Patents

Description

pOita Patentanwälte

Dipl.Phys. Ulrich Twelmeier Dipi. I ng. DJendryssek-Neumonn Dr. phi I. not Rudolf Bauer - 7990 Dipl.lng. Helmut Hubbuch -7997

TW/hl/hl95S01/21.06.1995

Handle GmbH & Co. KG, D-75417 Mühlacker

Preßkopf einer Strangpresse für keramische Massen Beschreibung:

Die Erfindung geht aus von einem Preßkopf einer Strangpresse für keramische Massen mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Solche Strangpressen sind üblicherweise als Schneckenpressen ausgebildet und erlauben das Erzeugen eines kontinuierlichen Stranges aus einer insbesondere tonhaltigen keramischen Masse. Die Schnecke der Schneckenpresse treibt die keramische Masse vor in einen Preßkopf mit einem Mundstück, dessen Mündung die Gestalt des gepreßten Stranges bestimmt. Für das Erzeugen von Hohlkörpern, z. B. von Gitterziegeln oder Hochlochziegein sind im Mundstück des Preßkopfes Kerne angeordnet, welche die Lage und Querschnittsgestalt der Löcher

Westliche Karl-Friedrich-Straße 29-31 D-75lf2ffQ&heiQf ·..' '.'.^: \.* *?Q$fb{yik Karlsruhe 16852-750 (BLZ 66010075) Tel. (07231) 102270/90 Fax (07231) 101144 Telex 783929patmad Sparkasse Pforzheim 803812 (BLZ 66650085)

im gepreßten Strang und in den daraus gebildeten Wabenkörpern bestimmen. Da die Kerne nicht unmittelbar in der Mündung befestigt werden können, befinden sie sich am Ende von einzelnen, im allgemeinen stabförmigen Kernhaltem, welche sich nach rückwärts in den Preßkopf hineinerstrecken. Mehrere solcher in einer Reihe nebeneinander liegende Kernhalter sind üblicherweise an einer gemeinsamen Halterung angebracht. Diese Halterung ist bei bekannten Mundstükken ein Bügel und wird deshalb als Kernhalterbügel bezeichnet. Es ist bekannt, die Kernhalterbügel an der Schnittsteile zwischen Preßkopf und Mundstückvorstellplatte einzuspannen. Dadurch sind auch die Kerne in der Mündung des Preßkopfes festgelegt. Zur Fixierung der Gesamtheit der Kernhalter gibt es mehrere solcher Bügel, die parallel zueinander angeordnet sein können und vertikal sowie horizontal verbunden sind.

Um gewollt in Ziegelbauweise rationeller bauen zu können, gibt es einen Bedarf an besonders großformatigen Ziegeln. Um diesen Bedarf befriedigen zu können, benötigt man Strangpressen mit entsprechend großen Preßköpfen und Mundstücken. Die Strangpressen werden daher immer größer und leistungsfähiger. Um den steigenden Kraftbedarf für das Vortreiben und Auspressen der keramischen Masse aufbringen zu können, benötigt man natürlich auch kräftigere und im Durchmesser größere Schnecken. Leider haben die größeren Schnecken auch eine im Durchmesser größere Nabe. In dem Raum, den die Nabe in der Strangpresse einnimmt, kann kein Material gefördert werden. Vor der Spitze der Schnecke befindet sich deshalb in der Flucht der Nabe der Schnecke ein Raum, in welchem die keramische Masse aus den äußeren Bereichen erst hineinfließen muß, um ihn auszufüllen. Das tut die keramische Masse, in welcher es wegen ihrer Bindigkeit einen Zusammenhalt gibt, nur unter äußerem Zwang. Ein Mittel, solchen Zwang auszuüben, besteht darin, den Preßkopf sich in Vortriebsrichtung verjüngend auszubilden. Dennoch bleibt das Problem, daß die Fließgeschwindigkeit der keramischen Masse im Preßkopf über dessen Querschnitt stark variiert, mit einem Minimum der Fließgeschwindigkeit im Zentrum und einem Maximum der Fließgeschwindigkeit nahe bei der Umfangswand des Preßkopfes. Das

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Problem wird dadurch verschärft, daß der Hochanteil (Fläche der Kerne) aus wärmetechnischen Gründen zugenommen hat und der Fließwiderstand im Zentrum des Mundstücks am größten ist, so daß der ins Mundstück einfließende Ton nach außen ausweicht. Das hat zur Folge, daß die keramische Masse dazu neigt, im Randbereich der Mündung mit größerer Geschwindigkeit auszutreten als im Zentrum der Mündung. Geschieht das, dann ist der aus dem Preßkopf austretende Strang in sich nicht spannungsfrei, und das hat zur Folge daß die Hochlochziegel, die durch Querteilen des Strangs und anschließendes Brennen erzeugt werden, dazu neigen, zum Zentrum hin einzufallen. Das Erscheinungsbild des Einfallens insbesondere der quer zur Vortriebsrichtung des Stranges verlaufenden Flächen ähnelt einer quaderförmigen Getränkepackung aus Karton, die durch Saugen mittels eines Trinkhalms geleert wird und deren Wände dabei auch einfallen. Um diesem Nachteil zu begegnen, ist es bekannt, in den Randbereich des Mundstücks des Preßkopfes Hindernisse, sog. Mundstücksbremsen, einzubauen, um die Fließgeschwindigkeit im Randbereich des Mundstücks herabzusetzen und dadurch das über den Querschnitt des Mundstücks gemessene Geschwindigkeitsprofil der keramischen Masse flacher zu gestalten. In der Tat kann man auf diese Weise zu einem flacheren Geschwindigkeitsprofil gelangen, jedoch erkauft man sich damit weitere Nachteile, insbesondere einen höheren Kraftbedarf in Verbindung mit einer stärkeren Umformung des Strangs, eine stärkere Erwärmung des Strangs und das Erzeugen zusätzlicher Texturen im Strang. Bei großformatigen Hohlkörpern, insbesondere Hochlochziegeln, reichen diese Maßnahmen jedoch nicht aus, denn je größer und leistungsfähiger die Strangpresse wird, desto mehr verschärft sich das Problem mit den unterschiedlichen Fließgeschwindigkeiten, wird der Zentralbereich (der Bereich der Nabe der Schnecke), wo zunächst nichts fließt, immer größer wird und gleichzeitig die Umfangsgeschwindigkeit der Schnecke und damit die Fließgeschwindigkeit im Außenbereich des Strangs immer größer wird. Als weitere Maßnahme ist bereits versucht worden, auf den obersten Kernbügelhalter und auf den untersten Kernbügelhalter als Leitelement eine Leiste aufzuschweißen, welche sich vom Kernbügelhalter spitzwinklig gegen die Längsachse des Preßkopfes geneigt stromaufwärts erstreckt

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und einen Teil der keramischen Masse vom Außenbereich in den Innenbereich des Mundstücks umlenken soll. Eine deutliche Verbesserung konnte dadurch jedoch nicht erzielt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu aufzuzeigen, wie die vor allem bei großformatigen Hohlkörpern auftretenden geschilderten Probleme, die sich aus dem im Querschnitt des Preßkopfs vorhandenen Geschwindigkeitsgefälle mit einem Geschwindigkeitsminimum im Bereich um die Längsachse des Preßkopfes herum und aus dem erhöhten Fließwiderstand im Zentrum des Mundstücks ergeben und zu Spannungen im extrudierten Strang und Formabweichungen in den Hochlochsteinen führen, auf möglichst einfache Weise verringert werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Preßkopf mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die Erfindung bietet eine sehr einfache und überraschend wirksame Lösung des Problems durch die Verwendung eines trichterförmigen Rahmens, welcher stromaufwärts von den Kernhaltem angeordnet ist. Dieser Rahmen hat mehrere Vorteile:

- Er vergleichmäßigt das Geschwindigkeitsprofil über den Querschnitt des Mund Stücks, so daß die Geschwindigkeitsunierschiede zwischen dem Außenbereich und dem Innenbereich des Strangs nicht mehr gravierend sind, bzw. auf ein erforderliches Maß eingestellt werden können.

- Auch bei größten Formaten läßt sich ein nahezu spannungsfreier Strang
erzeugen.

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- Schnitte, die durch die Kernhalterbügel in der keramischen Masse erzeugt werden, schließen sich schneller und besser als bisher und führen zu deutlich verminderten Schnittexturen in den Hochlochsteinen und daher auch zu verbesserter Festigkeit.

- Durch das abgeflachte Geschwindigkeitsprofil des Strangs wird dessen Struktur gleichmäßiger, was sich ebenfalls günstig auf die Festigkeit der Wabenkörper auswirkt.

- Ein flacheres Geschwindigkeitsprofil im Strang bedeutet geringere innere Reibungen und verringert dadurch den Kraftbedarf der Strangpresse.

- Die Erfindung ermöglicht insgesamt höhere Stranggeschwindigkeiten und dadurch eine höhere Produktivität.

- Die Wirksamkeit des trichterförmigen Rahmens ist so hoch, daß sogar auf
Mundstücksbremsen verzichtet werden kann, was das gleichmäßige Fließen begünstigt und den Kraftbedarf senkt.

Diese hohe Wirksamkeit war angesichts der Erfahrungen mit den unzureichend wirkenden Mundstücksbremsen und einzelnen Leitelementen auf einzelnen Kernhalterbügeln nicht zu erwarten. Wenn ohne einen trichterförmigen Rahmen die Hohlkörperaußenwand dazu neigt, einzufallen, dann sollte die kleinere Öffnung des Rahmens dem Mundstück zugewandt sein.

Die optimale Gestalt des trichterförmigen Rahmens richtet sich nach dem konkreten Anwendungsfall und kann nach Erfahrungswerten optimiert werden. Neigt ein Strang trotz Einbau eines trichterförmigen Rahmens dazu, an den Ecken vorzueiien, dann verwendet man vorzugsweise einen Rahmen, dessen parallel zur Längsachse des Preßkopfes gemessene Länge nicht überall gleich, sondern an

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den Ecken am größten ist und dann bis in den mittleren Bereich der Rahmenschenkel allmählich abnimmt.

Sollte sich hingegen zeigen, daß bei Einbau eines trichterförmigen Rahmens der extrudierte Strang dazu neigt, im Bereich der Ecken zurückzubleiben, dann setzt man vorzugsweise einen Rahmen ein, dessen Ecken gekappt sind, wobei das Ausmaß der Kappung dem Ausmaß des sonst auftretenden Nacheilens des Materials im Eckbereich angepaßt wird. Durch das Kappen soll der Rahmen an den Ecken aber nicht geöffnet werden, sondern geschlossen bleiben.

Der Öffnungswinkel des trichterförmigen Rahmens, nämlich der Neigungswinkel der flachen Rahmenwand gegen die Längsachse des Preßkopfes, hängt unter anderem vom Öffnungswinkel des Preßkopfes, nämlich der Neigung der Preßkopfwand gegen die Längsachse des Preßkopfes, ab. Vorzugsweise ist der Öffnungswinkel des trichterförmigen Rahmens etwas größer als der Öffnungswinkel des Preßkopfes. Je größer der Öffnungswinkel des trichterförmigen Rahmens ist und je größer seine in Richtung der Längsachse des Preßkopfes gemessene Länge ist, desto größer ist der Anteil der keramischen Masse, den er vom Außenbereich des Preßkopfes in den Innenbereich des Preßkopfes zu leiten versucht.

Wenn ohne trichterförmigen Rahmen der Hohlkörper dazu neigt, bauchig zu werden, dann sollte die größere Öffnung des Rahmens dem Mundstück zugewandt sein.

Der trichterförmige Rahmen kann unmittelbar auf die Kernhalterbügel aufgeschweißt werden; es ist ebenfalls möglich, den trichterförmigen Rahmen selbst als Halterung für die stabförmigen Kernhalter auszubilden; in diesen Fällen ist der Einbau in den Preßkopf besonders einfach, weil dafür die Befestigungsmöglichkeit genutzt werden kann, die für die Halterungen für die stabförmigen Kernhalter ohnehin benötigt wird. Es ist aber auch möglich, den Rahmen als von den Kemhaltem getrenntes Bauteil einzusetzen. In diesem Fall ist es möglich,

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zwischen den Kernhaltem und dem Rahmen einen größeren Abstand vorzusehen, den Rahmen also ein gutes Stück stromaufwärts von den Kernhaltern anzuordnen. Das hat den Vorteil, daß Schnittexturen, die von dem trichterförmigen Rahmen verursacht werden, ausreichend Gelegenheit haben, sich wieder zu schließen und zu verschwinden.

Die vorliegende Erfindung eignet sich nicht nur für Lochziegel, sondern für alle Arten von keramischen Hohlkörpern, beispielsweise für Wabenkörper, die als Katalysatorträger verwendet werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt.

Figur 1 zeigt eine Anordnung aus Preßkopf und Mundstück im Längsschnitt,

Figur 2 zeigt als Detail den im Preßkopf vorgesehenen Rahmen in einer Draufsicht bei Blickrichtung in Vortriebsrichtung des Extruders,

Figur 3 zeigt den Rahmen aus Figur 2 in einer ersten Seitenansicht,
Figur 4 zeigt den Rahmen aus Figur 2 in einer zweiten Seitenansicht,

Figuren

5 bis 7 zeigen einen ersten abgewandelten Rahmen in Darstellungen entsprechend den Figuren 2 bis 4 und

Figuren

8 bis 10 zeigen einen zweiten abgewandelten Rahmen in Darstellungen entsprechend den Figuren 2 bis 4.

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Figur 1 zeigt einen sich verjüngenden Preßkopf für eine Strangpresse für keramische Massen. An seinem rückwärtigen Ende hat der Preßkopf einen Montageflansch 1, mit dessen Hilfe er am vorderen Ende des Schneckengehäuses einer als Schneckenpresse ausgebildeten Strangpresse angebracht werden kann. Die Strangpresse kann eine übliche Ausbildung haben und ist deshalb nicht weiter dargestellt. Der Kopf der Schnecke befindet sich in unmittelbarer Nachbarschaft des rückwärtigen Endes des Preßkopfes. Die Lage der Nabe 2 ist in Figur 1 angedeutet, um den zentralen Bereich anzudeuten, in welchem zunächst kein Material fließt.

Die Wand 3 des Preßkopfs verläuft unter einem Spitzen Winkel ß, geneigt zur Längsachse 4 des Preßkopfes. Am vorderen Ende des Preßkopfes ist an dessen Wand 3 ein Flansch 5 vorgesehen, an welchem mittels eines Gegenhalters 6 zur Bildung eines Mundstücks 8 eine Platte 9 mit einer rechteckigen Mündung 10 befestigt ist, in welcher Kerne 11 angeordnet sind, die die Lage und den Querschnitt der Löcher des zu pressenden Strangs bestimmen. Die Kerne 11 sind an der Spitze von stabförmigen Kernhaltern 12 befestigt, welche in mehreren Reihen übereinander angeordnet sind. Je eine Reihe der Kernhalter 12 ist mit einem U-förmigen Kemhalterbügel 13 verbunden, welcher an der Platte 9 des Mundstücks befestigt ist. Auf die stromaufwärts gerichtete Seite der Kemhalterbügel 13 ist ein trichterförmiger Rahmen 14 mit rechteckigem Querschnitt aufgeschweißt. Er könnte statt dessen auch angeschraubt oder aufgesteckt sein. Demgemäß hat der Rahmen 14 vier Schenkel 15, 16, 17 und 18, welche unter einem spitzen Winkel &agr; gegen die Längsachse 4 des Preßkopfes geneigt und zur Bildung der Rahmenecken 19 bis 22 miteinander verschweißt sind. Der Winkel &agr; kann für alle vier Schenkel 15-18 gleich sein. Es ist aber auch möglich und von Fall zu Fall vorteilhaft, für die horizontalen Schenkel 15 und 17 einen anderen Winkel zu wählen als für die vertikalen Schenkel 16 und 18. Der Winkel &agr; ist etwas größer als der Winkel ß. In Richtung der Längsachse 4 gemessen ist die Länge des trichterförmigen Rahmens 14 nicht überall die gleiche, sondern ist an den Ecken am größten. Der Rahmen 14 konzentriert einen Teil der in Außenbereich des

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Preßkopfes schneller fließenden keramische Masse in den Innenbereich des Mundstücks 8 und sorgt damit für eine flache Fließgeschwindigkeitsverteilung über den Querschnitt des Mundstücks 8.

Alternativ könnte ein entsprechender trichterförmige Rahmen in einigem Abstand von den Kemhalterbügeln 13 stromaufwärts von diesen im Preßkopf fixiert werden.

Der in Figur 1 vorgesehene trichterförmiger Rahmen 14 ist im Detail in den Figuren 5 bis 7 dargestellt. Der in den Figuren 5 bis 7 dargestellte Rahmen kann anstelle des in den Figuren 2 bis 4 dargestellten Rahmens eingesetzt werden, wenn sich herausstellen sollte, daß bei Verwendung des in den Figuren 2 bis 4 dargestellten Rahmens der aus dem Mundstück 8 auftretende Strang dazu neigt, im Bereich seiner Ecken vorzueilen. Der in den Figuren 5 bis 7 dargestellte Rahmen unterscheidet sich von den in den Figuren 2 bis 4 dargestellten Rahmen darin, daß er - in Richtung der Längsachse 4 gemessen - keine gleichbleibende Länge hat, sondern im Bereich der Ecken 19 bis 22 langer ist als im mittleren Bereich seiner Schenkel 15 bis 18, wobei die Längen von den Ecken 19 bis 22 bis zur Mitte der Schenkel 15 bis 18 stetig abnimmt. Durch eine solche Ausbildung läßt sich die Stranggeschwindigkeit im Eckbereich vermindern.

Sollte sich jedoch zeigen, daß bei Einsatz eines Rahmens wie in den Figuren 2 bis 4 dargestellt, die Stranggeschwindigkeit im Eckbereich zu gering ist, dann kann man dem dadurch begegnen, daß man den Rahmen an seinen vier Ecken 19 bis 21 etwas kappt, wie in den Figuren 8 bis 10 dargestellt.

Claims (10)

-10- Ansprüche:

1. Preßkopf einer Strangpresse für keramische Massen zur Herstellung von Hohlkörpern, z. B. von Hohlziegeln, insbesondere von Hochiochziegeln, mit einer Preßkopfwand (3), welche einen sich verjüngenden Innenraum umschließt,

mit einem Mundstück (8), in welches zur Bildung der Löcher des Hohlkörpers Kerne (11) eingesetzt sind, welche sich am Ende von länglichen Kemhaltern (12) befinden, welche einen Abstand zur Wand (3) des Preßkopfs bzw. seines Mundstücks (8) einhalten und mittels Halterungen (13) am Preßkopf befestigt sind,

wobei stromaufwärts von den Halterungen (13) sich quer zur Längsachse (4) des Preßkopfs erstreckende und spitzwinklig gegen diese Längsachse (4) geneigte Leitelemente in den Preßkopf eingebaut sind, die einen Abstand zur Preßkopfwand (3) einhalten, dadurch gekennzeichnet sind, daß die Leitelemente einen geschlossenen, trichterförmigen Rahmen (14) bilden.

2. Preßkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinere Öffnung des trichterförmigen Rahmens (14) dem Mundstück (8) zugekehrt ist.

3. Preßkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die größere Öffnung des trichterförmigen Rahmens dem Mundstück (8) zugekehrt ist.

4. Preßkopf nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Richtung seiner Längsachse (4) gemessen der Rahmen (14) an seinen Ecken (19 bis 22) die größte Länge hat.

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5. Preßkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Rahmens (14) von den Ecken (19 bis 22) ausgehend bis in den mittleren Bereich der Rahmenschenkel (15 bis 18) stetig abnimmt.

6. Preßkopf nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ek-

ken (19 bis 22) des Rahmens (14) gekappt sind, wobei der Rahmen (14) jedoch geschlossen bleibt.

7. Preßkopf nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (&agr;) der Leitelemente (Schenkel 15 bis 18) gegen die Längsachse (4) größer ist als der Neigungswinkel (ß) der benachbarten Preßkopfwand (3) gegen die Längsachse (4) des Preßkopfes.

8. Preßkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswin kel der vertikalen Leitelemente (Schenkel 16 und 18) verschieden ist vom Neigungswinkel der horizontalen Leitelemente (Schenkel 15 und 17) gegen die Längsachse (4).

9. Preßkopf nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (14) an den Halterungen (13) für die Kernhalter (12) angebracht ist, oder daß diese Halterungen (13) Bestandteil des Rahmens (14) sind.

10. Preßkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (14) unmittelbar stromaufwärts von den Halterungen (13) für die Kernhaiter (12) angeordnet und gesondert von diesen an der Preßkopfwand befestigt ist.