DE3239815C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Preßwerkzeug zum isostatischen Pressen keramischer Formlinge wie Teller, Platten od. dgl. aus pulverförmiger Masse mit

• - einem ersten Werkzeugteil, das einen Stützkörper, eine Membran und mindestens einen Druckmittelkanal zum Einleiten eines Druckmittels zwischen Stützkörper und Membran auf­ weist,
• - einem zweiten Werkzeugteil, das eine ringförmige Anlage­ fläche für die Membran aufweist,
• - einem Formhohlraum, der bei geschlossenem Preßwerkzeug innerhalb der ringförmigen Anlagefläche von einer an der Membran ausgebildeten ersten Formfläche und einer am zweiten Werkzeugteil ausgebildeten zweiten Formfläche begrenzt ist,
• - einem in den Formhohlraum mündenden Zuführkanal für die keramische Masse
• - und Entlüftungskanälen, die sich aus dem Formhohlraum zwischen den beiden Werkzeugteilen nach außen erstrecken.

Ein Preßwerkzeug dieser Gattung ist Gegenstand der nicht vorveröffentlichten deutschen Offenlegungsschrift 31 43 550. Bei diesem Preßwerkzeug münden die Entlüftungskanäle ins Freie und erfüllen somit den Zweck, die im Formhohlraum je­ weils nach dem Schließen des Preßwerkzeugs eingeschlossene Luft entweichen zu lassen, wenn durch den Zuführkanal pul­ verförmige keramische Masse, unterstützt durch einen Druck­ luftstoß, in den Formhohlraum eingeschlossen wird. Die Mem­ bran weist einen Randwulst auf, der mit einem Spannring an dem ersten Werkzeugteil befestigt ist. Die Entlüftungskanäle sind in den Randwulst und in den Spannring eingearbeitet. Beim Schließen des Preßwerkzeugs drückt das zweite Werkzeug­ teil mit seiner ringförmigen Anlagefläche gegen den Rand­ wulst der Membran. Um zu verhindern, daß dabei die Entlüf­ tungskanäle merklich verengt werden, ist der Randwulst so gestaltet, daß bei geschlossenem Preßwerkzeug, vor dem Ein­ leiten eines Druckmittels zwischen Stützkörper und Membran, nur eine nahezu drucklose Berührung zwischen dem Randwulst der Membran und der ringförmigen Anlagefläche des zweiten Werkzeugteils stattfindet. Dabei läßt sich jedoch nicht ver­ hindern, daß Teilchen der pulverförmigen keramischen Masse zwischen Randwulst und ringförmiger Anlagefläche eindringen und dort einen mehr oder weniger dicken, radial vom Formling wegragenden Preßgrat bilden, der beim Entnehmen des Preß­ werkzeugs teils von selbst wegbricht, teils anschließend mit entsprechenden Vorrichtungen beseitigt werden muß und in beiden Fällen erhebliche Verschmutzungsprobleme hervorruft.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Preß­ werkzeug der eingangs beschriebenen Gattung derart weiter­ zubilden, daß eine ausreichend rasche Entlüftung des Form­ hohlraums auch dann möglich ist, wenn beim Schließen des Preßwerkzeugs der Rand der Membran und die ringförmige An­ lagefläche des zweiten Werkzeugteils mit genügend großem Druck gegeneinander gepreßt werden, um die Entstehung eines Preßgrates möglichst weitgehend zu vermeiden.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an einem der Werkzeugteile außerhalb der ringförmigen Anlagefläche für die Membran ein Sammelkanal ausgebildet ist, in den die Entlüftungskanäle münden, und daß an den Sammelkanal eine Absaugevorrichtung angeschlossen ist.

Damit wird die Möglichkeit geschaffen, die Luft abzusaugen, die vor Beginn des Füllens im Formhohlraum enthalten war, und auch die Luft abzusaugen, die erst durch das Füllen mit der pulverförmigen keramischen Masse in den Formhohlraum ge­ langt, besonders wenn die Masse mit Druckluft eingeschossen wird. Durch die Erfindung ist für eine ausreichende und ra­ sche Entlüftung des Formhohlraums auch dann gesorgt, wenn der Rand der Membran beim Schließen des Preßwerkzeugs mit kräftigem Druck gegen die ringförmige Anlagefläche des zwei­ ten Werkzeugteils gepreßt wird und infolgedessen höchstens ein dünner Preßgrat entstehen kann. Selbst wenn Teile der pulverförmigen keramischen Masse in die Entlüftungskanäle gelangen, vermindert sich durch die Erfindung der Anteil nutzlos verbrauchter keramischer Masse, des sogenannten Ab­ gangs, am Gesamtaufwand der zum Pressen eines keramischen Formlings erforderlichen Masse von bisher rund 10 Gewichts­ prozent auf 2 bis 3 Gewichtsprozent. Je nach Art der Unter­ druckquelle, die mit der erfindungsgemäßen Absaugevorrich­ tung verbunden ist, läßt sich im Formhohlraum unmittelbar nach dem Schließen des Preßwerkzeugs vor Beginn des Füllens mit pulverförmiger Masse ein mehr oder weniger starker Un­ terdruck erzeugen; dadurch läßt sich der Zeitbedarf für das Füllen des Formhohlraums auf 40 bis 30% des bisherigen Zeitbedarfs vermindern. Wenn beispielsweise die Füllzeit eines Preßwerkzeugs zum Pressen von Tellern durchschnittli­ cher Größe etwa 2,5 bis 3 Sekunden betrug, so läßt sie sich erfindungsgemäß auf unter eine Sekunde vermindern. In jedem Fall läßt sich eine Verschmutzung der Umgebung des Preßwerk­ zeugs durch austretende pulverförmige Masse verhindern.

Eine besonders gleichmäßige und schnelle Entlüftung des Formhohlraums ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dadurch gewährleistet, daß der Sammelkanal sich in zumindest annähernd konstantem Abstand von der ringförmigen Anlagefläche für die Membran rings um den gesamten Formhohlraum erstreckt und daß mehrere Entlüftungskanäle in zumindest annähernd gleichen Winkelabständen sternförmig vom Formhohlraum aus­ gehen.

Der Sammelkanal ist zweckmäßigerweise eine in das eine Werk­ zeugteil eingearbeitete Nut. Dabei kann der Sammelkanal bei geschlossenem Preßwerkzeug entweder durch das andere Werk­ zeugteil abgedeckt sein oder eine eigene Abdeckung aufwei­ sen, die an dem einen Werkzeugteil befestigt ist und bei geschlossenem Preßwerkzeug gegen das andere Werkzeugteil abdichtet.

Die Entlüftungskanäle sind vorzugsweise so gestaltet, daß sie sich zum Sammelkanal hin erweitern. Dadurch wird ver­ hindert, daß in die Entlüftungskanäle eingedrungene Teilchen der pulverförmigen keramischen Masse dort Verstopfungen her­ vorrufen.

Entsprechendes läßt sich auch dadurch erreichen, daß die Entlüftungskanäle je einen luftdurchlässigen Kern enthalten.

Das erfindungsgemäße Preßwerkzeug kann ferner auf den Merk­ malen des Preßwerkzeugs gemäß der erwähnten deutschen Offen­ legungsschrift 31 43 550 aufbauen, bei dem die an der Membran ausgebildete erste Formfläche zur Un­ terseite des Formlings zumindest annähernd komplementär ist, die Membran einen Randwulst aufweist, der mit einem Spann­ ring an dem ersten Werkzeugteil befestigt ist, und die Entlüftungskanäle in den Randwulst und Spannring eingearbeitet sind. Für diesen Fall besteht eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung darin, daß der Sammelkanal in den Spannring ein­ gearbeitet und die Absaugevorrichtung am Spannring befestigt ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an­ hand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen halbseitigen axialen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Preßwerkzeug und

Fig. 2 eine Teilansicht des Preßwerkzeugs in der Ebene II-II in Fig. 1.

Das dargestellte Preßwerkzeug hat die Aufgabe, bei jedem Hub einer nicht gezeigten Presse bekannter Bauart, in die es eingebaut ist, aus pulver- oder granulatförmiger keramischer Masse 12 einen Formling - im vorliegenden Beispiel handelt es sich um einen Suppenteller - zu pressen. Das Preßwerkzeug ist in Fig. 1 in geschlossenem Zustand, mit Masse 12 gefüllt, vor Beginn des Pressens dargestellt.

Zu dem Preßwerkzeug gehört ein erstes Werkzeugteil 14 mit einem Stützkörper 16, an dem eine Stützfläche 18 ausgebildet ist. An der Stützfläche 18 münden Druckmittelkanäle 20. Zum ersten Werkzeugteil 14 gehört ferner eine Membran 22 aus elastischem Werkstoff, die in entspanntem Zustand gemäß Fig. 1 an der Stützfläche 18 anliegt. Die Membran 22 hat einen Randwulst 24, der mit einem ebenfalls zum ersten Werk­ zeugteil 14 gehörigen Spannring 26 abdichtend eingespannt ist.

Der Randwulst hat an seiner vom Spannring 26 freigelassenen Stirnseite eine ringförmige Randfläche 28, die eine an der Membran 22 ausgebildete, zur normalerweise unteren Seite des zu pressenden Formlings komplementäre erste Formfläche 30 umschließt. In die ringförmige Randfläche 28 und in die freie Stirnfläche des Spannrings 26 sind insgesamt zwanzig Entlüftungskanäle 32 eingearbeitet, die sich um je 18° gegen­ einander versetzt sternförmig nach außen erstrecken und sich in ihrer Breite und Tiefe nach außen stetig erweitern kön­ nen. In Fig. 2 sind drei solche Entlüftungskanäle 32 darge­ stellt. Als Variante dazu ist ein Entlüftungskanal 32′ ge­ zeichnet, der einen konstanten, halbzylindrischen Quer­ schnitt hat.

Zum Preßwerkzeug gehört ferner ein zweites Werkzeugteil 34 mit einem Formteil 36, das an seiner der Membran 22 zuge­ wandten Stirnseite eine Beschichtung 38 aus Kunststoff auf­ weist. Die Beschichtung 38 bildet eine zur Oberseite des zu pressenden Formlings komplementäre zweite Formfläche 40, die von einer ebenen ringförmigen Anlagefläche 42 umschlossen ist. Bei geschlossenem Preßwerkzeug liegt an der ringförmi­ gen Anlagefläche 42, wie dargestellt, die Randfläche 28 der Membran 22 derart an, daß nur die Entlüftungskanäle 32 sowie ein in das Formteil 36 und dessen Beschichtung 38 eingear­ beiteter Zuführkanal 44 freibleiben.

An den Zuführkanal 44 wird im Betrieb eine Vorrichtung zum Zuführen der pulverförmigen keramischen Masse 12 angeschlos­ sen; diese Vorrichtung kann gemäß der erwähnten deutschen Offen­ legungsschrift 31 43 550 gestaltet sein und wird deshalb hier nicht beschrieben.

Die Entlüftungskanäle 32 münden in einen Sammelkanal 46, der im dargestellten Beispiel von einer in den Spannring 26 ein­ gearbeiteten, die gesamte Membran 22 ringförmig umschließen­ den Nut von annähernd halbkreisförmigem Querschnitt gebildet ist. Der Sammelkanal 46 könnte aber auch bei entsprechend breiter Gestaltung des Randwulstes 24 unmittelbar in diesen radial außerhalb seiner ringförmigen Randfläche 28 einge­ arbeitet sein oder auch in das Formteil 36 oder dessen Be­ schichtung 38 radial außerhalb deren ringförmiger Anlage­ fläche 42.

In jedem Fall ist der Sammelkanal 46 nach außen hin dicht abgeschlossen; im dargestellten Beispiel ist zu diesem Zweck eine ringförmige Abdeckung 48 mit Schnappsitz am Spannring 26 befestigt. In der Schließstellung des Preßwerkzeugs über­ deckt das Formteil 36 den radial inneren Rand der Abdeckung 48, so daß auch die Entlüftungskanäle 32 abgedeckt sind. Alternativ könnte das Formteil 36 soweit nach außen reichen, daß es zusätzlich zu den Entlüftungskanälen 32 auch noch den Sammelkanal 46 abdeckt; in diesem Fall kann die Abdeckung 48 durch eine radial außerhalb des Sammelkanals 46 angeordnete, einfache Ringdichtung ersetzt sein.

Der Sammelkanal 46 ist durch eine Gruppe von im wesentlichen radialen Bohrungen 50 mit einer Absaugevorrichtung 52 ver­ bunden, die am Spannring 26 befestigt und an die Saugseite eines nicht dargestellten Gebläses bekannter Bauart ange­ schlossen ist, vorzugsweise über einen Staubfilter von eben­ falls bekannter Bauart, der in den Sammelkanal 46 gelangte Teile der pulverförmigen keramischen Masse zurückhält.

Um zu verhindern, daß Teile der pulverförmigen Masse in den Sammelkanal 46 gelangen, können die Entlüftungskanäle, wie am Beispiel des halbzylindrischen Entlüftungskanals 32′ in Fig. 2 dargestellt, je einen Kern 54 aus luftdurchlässigem Filtermaterial enthalten.

Das dargestellte Preßwerkzeug wird im geschlossenen Zustand gemäß Fig. 1 durch den Zuführkanal 44 mit pulverförmiger ke­ ramischer Masse 12 gefüllt, und anschließend wird ein Fluid unter hohem Druck durch die Druckmittelkanäle 20 eingelei­ tet, so daß die Membran 22 von der Stützfläche 18 des Stütz­ körpers 16 weggedrängt wird und dabei eine Verdichtung der Masse 12 bewirkt. Diese Verdichtung kann eine Nachverdich­ tung im Anschluß an eine Vorverdichtung sein, welche durch eine axiale Verschiebung des Stützkörpers 16 und des Haupt­ teils der Membran 22 in bezug auf die übrigen Bauteile des ersten Werkzeugteils 14 bewirkt worden ist.

Claims (10)

1. Preßwerkzeug zum isostatischen Pressen keramischer Form­ linge wie Teller, Platten od. dgl. aus pulverförmiger Masse (12) mit

• - einem ersten Werkzeugteil (14), das einen Stützkörper (16), eine Membran (22) und mindestens einen Druckmittel­ kanal (20) zum Einleiten eines Druckmittels zwischen Stütz­ körper (16) und Membran (22) aufweist,
• - einem zweiten Werkzeugteil (34), das eine ringförmige An­ lagefläche (42) für die Membran (22) aufweist,
• - einem Formhohlraum, der bei geschlossenem Preßwerkzeug innerhalb der ringförmigen Anlagefläche (42) von einer an der Membran (22) ausgebildeten ersten Formfläche (30) und einer am zweiten Werkzeugteil (34) ausgebildeten zweiten Formfläche (40) begrenzt ist,
• - einem in den Formhohlraum mündenden Zuführkanal (44) für die keramische Masse (12)
• - und Entlüftungskanälen (32), die sich aus dem Formhohlraum zwischen den beiden Werkzeugteilen (14, 34) nach außen erstrecken,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß an einem (14) der Werkzeugteile (14, 34) außerhalb der ringförmigen Anlagefläche (42) für die Membran (22) ein Sammelkanal (46) ausgebildet ist, in den die Entlüftungska­ näle (32) münden,
• - und daß an den Sammelkanal (46) eine Absaugevorrichtung (52) angeschlossen ist.

2. Preßwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Sammelkanal (46) sich in zumindest annähernd konstantem Abstand von der ringförmigen Anlagefläche (42) für die Membran (22) rings um den gesamten Formhohlraum er­ streckt
• - und daß mehrere Entlüftungskanäle (32) in zumindest an­ nähernd gleichen Winkelabständen sternförmig vom Formhohl­ raum ausgehen.

3. Preßwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelkanal (46) eine in das eine Werkzeugteil (34) eingearbeitete Nut ist.

4. Preßwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelkanal (46) bei geschlossenem Preßwerkzeug durch das andere Werkzeugteil (34) abgedeckt ist.

5. Preßwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelkanal (46) eine Abdeckung (48) aufweist, die an dem einen Werkzeugteil (14) befestigt ist und bei ge­ schlossenem Preßwerkzeug gegen das andere Werkzeugteil (34) abdichtet.

6. Preßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungskanäle (32) sich zum Sammelkanal (46) hin erweitern.

7. Preßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungskanäle (32) je einen luftdurchlässigen Kern (54) enthalten.

8. Preßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem

• - die an der Membran (22) ausgebildete erste Formfläche (30) zur Unterseite des Formlings zumindest annähernd komplemen­ tär ist,
• - die Membran (22) einen Randwulst (24) aufweist, der mit einem Spannring (26) an dem ersten Werkzeugteil (14) befe­ stigt ist,
• - und die Entlüftungskanäle (32) in den Randwulst (24) und Spannring (26) eingearbeitet sind,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Sammelkanal (46) in den Spannring (26) eingear­ beitet
• - und die Absaugevorrichtung (52) am Spannring (26) befe­ stigt ist.