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Verfahren und IVfaschine zum Formen von nicht bildsamer, körniger
Kasse. Die Erfindung betrifft die Herstellung von Ziegeln und anderen Körpern aus
nicht bildsamer, körniger Masse, deren einzelne Teilchen spröde und von unregelmäßiger
Gestalt sind, so.daß sie sich in der Masse nur schwer gegeneinander verschieben
und beim Einpressen in eine Form diese nicht vollkommen ausfüllen und deren Gestalt
nicht .annehmen. Insbesondere ist dies der Fall bei gekörntem Ganister, der :zur
Herstellung feuerfester Steine verwendet wird. Derselbe wird zu Körnern von etwa
6 mm Durchmesser und weniger vermahlen. Die Körner haben .eine kiesartige Beschaffenheit
und lassen sich nur schwer oder überhaupt nicht gegeneinander verschieben, wenn
sie fest aufeinanderliegen.
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Um den gekörnten Ganister zu Ziegeln zu formen, mischt man ihn mit
Wasser und etwa z Prozent seines Gewichtes Kalk. Eine reichliche Zugabe eines die
Masse ,schlüpfrig machenden Stoffes würde zwar deren Bildsamkeit erhöhen, jedoch
würde sie der Feuerbeständigkeit des Erzeugnisses schaden.
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Bekanntlich haben. die Versuche, eine derartige Masse für feuerfeste
Steine unter Druck in Formen zu pressen, stets ergeben, daß es nicht möglich war,
die Kanten .und Ecken der Form in .der erforderlichen Weise auszufüllen, :da der
körnige, kiesige Ganister einer Verschiebung seiner Teilchen gegeneinander äußerst
hartnäckig widersteht. Man hat .daher ,bis jetzt die feuchte, aus gemahlenem Ganister
mit der erforderlichen Menge Wasser und Kalk bestehende Masse von Hand in die Metallformen
gegeben und sie ,dabei so fest als möglich in die Kanten und Ecken der Form eingedrückt;
darauf mit einer Kelle o. dgl. geglättet, die Ziegel sodann aus der Form genommen,
sie getrocknet und (gegebenenfalls im Ofen gebrannt.
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Die ungenügende Ausfüllung der Ecken und Kanten der Form, die durch
den verarbeiteten Stoff und durch die bisherige Herstellungsweise bedingt war, ergab
Mängel des fertigen Erzeugnisses, die man aber als unvenmeidlich reit in Kauf nahm.
Die .Kanten und Ecken der Ziegel hatten eine geringe Dichte und meistens eine unvollkommene
Form, selten besaßen einmal zwei Ziegel die gleiche mittlere Dichte, die Ziegel
schwanden beim Brennen ungleichmäßig, und die Kanten und Ecken bröckelten sowohl
vor als nach dem Brennen aab.
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Nach der Erfindung wird nun ein derartig schwer zu :behandelnder Stoff
wie gekörnter Ganister in bestimmter Verteilung und mit bestimmter Geschwindigkeit
und Bewegungsrichtung in die Formen gebracht und dadurch erreicht, daß er die Kanten
.und Ecken .der Form vollkommen ausfüllt, und daß die Dichte . des Ziegels an den
Kanten und Ecken so ,groß ist, daß er seine Gestalt behält. Meistens ist die Dichte
an den Kanten größer, als im Innern des .Steines. Auch behalten alle Steine dabei
die gleiche mittlere Dichte.
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Es wird ,dieses dadurch -erreicht, daß zunächst die körnigen Teilchen
irr Augenblick des Einbringers in -die Form in einen Zustand gebracht werden, in
dem sie frei gegeneinander beweglich sind, sich also nicht gegenseitig an der Bewegung
hindern und die Kanten und Ecken der Form vollständig ausfüllen, worauf
ein
festes Zusammendrücken der Teilehen erfolgt, so daß die Masse im Innern .eine gleichmäßige
:Dichte und -Festigkeit erhält. Gelöst wird diese Aufgabe im wesentlichen dadurch,
daß die Masse aus solcher Entfernung in die Form geschleudert oder fallen belassen
wird, daß ihre Teilchen sich auf dem Wege zur Form voneinander trennen und nicht
gleichzeitig als dichte Masse, sondern :als aufgelockerter Schwarm zu verschiedenen
Zeiten aufschlagen. Ein Ausführungsbeispiel der zur Ausführung :dieses Verfahrens
verwendeten Maschine ist in :der Zeichnung dargestellt, und zwar in Abb. i in Seitenansicht,
in Abb. 2 im Schnitt nach Linie a-2 der Abb. i und in Abb. 3 in Ansicht von oben,
teilweise im Schnitt nach Linie 3-3 der Abb. i; Abb. q. zeigt die Vorschubvorrichtung
für die Formen in Seitenansicht, Abb. 5 dieselbe in Stirnansicht; Abb.6 zeigt den
Zuführungstrichter von der Seite, Abb. 7 .denselben im Schnitt.
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Die Hauptteile der Maschine .sind die als Ganzes mit A bezeichnete
Vorschubvorrichtung für die Formen und ferner die Füllvorrichtung D. Die beweglichenTeile
werden von einer Antriebsvorrichtung in Bewegung gesetzt.
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Die Vorschubvorrichtung A für die Formen bewegt eine Anzahl von Formen
M in ständigem Kreislauf durch die einzelnen Abteilungen der Maschine, in denen
das Füllen der Form, namentlich ihrer Ecken, mit dicht zuzusarnmengepreßter Ziegelmasse
erfolgt, während die Form unter der Füllvorrichtung D vorbeigeht. Letztere enthält
eine Vorrichtung, die in bestimmten zeitlichen Zwischenräumen eine bestimmte. Menge
der Ziegelmasse aus solcher Höhe über der Form herabfallen läßt, daß die körnige
Masse sich während des Fallens in ihre .einzelnen Teile auflöst, .bevor sie die
darunter befindliche Form erreicht. Auf diese Weise kommt die Masse in der Farm
nicht zusammenhängend an, sondern verteilt in Form eines Hagels von Körnern, die
voneinander durch kleine Luftzwischenräume getrennt sind. Die zuerst vor der Hauptmasse
ankommenden Teilchen treffen mit großer Wucht auf -und suchen nach allen Richtungen
explosionsartig auseinanderzuspritzen, werden aber durch die unmittelbar nachfolgende
Hauptmasse am Herausspringen aus der Form gehindert. Die einzige Richtung, in der
sie sich unbehindert :durch die nachfolgende Masse bewegen können, ist die Richtung
nach den Ecken, Kanten und Seiten der Form. Die zuerst ankommenden Teilchen werden
daher durch die folgende Hauptmasse in die Kanten und Ecken der Form getrieben,
solange sie noch voneinander getrennt und frei beweglich sind.
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Wiederholte Versuche finit der Maschine ergaben, -daß, wenn man die
körnige Masse in l,en Trichter füllt .und sie plötzlich, in zusammengeballtem Zustand,
fallen läßt, nur ein sehr ungenügendes Ergebnis erzielt wird und i die Ecken der
Form nicht ausgefüllt werden. Ebenso wurde eine Reihe von Versuchen angestellt,
bei denen die Masse durch ein Sieb gegeben wurde, so daß die Zeit der Füllung j
verlängert wurde und die Teilchen in verhältnismäßig großen zeitlichen und räumlichen
Zwischenräumen in der Form ankamen. Auch .hier war das Ergebnis unbefriedigend,
und die Formen wurden nicht richtig ausgefüllt, namentlich nicht in den Ecken.
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Genaue Grenzen für die zweckmäßigste Verteilung der Körner, zwecks
Erreichung einer dichten Ausfüllung der Form, lassen sich nicht angeben. Die Masse
muß, wenn sie richtig eingefüllt wird, einen sehr dichten Hagel von Körnern bilden.
Hieraus ergibt sich eine dünne Verteilung der Körner mit .dem Augenblick, in dem
die Masse bei der Form anlangt, auf die möglichst unmittelbar die Hauptmenge der
Körner in dichtem Sehwarm und mit heftigem Aufschlag nachfolgt.
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Die Beweglichkeit der Teilchen gegeneinander nimmt stetig ab in dem
Maße, in .dem sich die Form füllt. Die Hauptmenge der fallenden Körner liefert die
Stoßkraft und den Nachschub, der erforderlich ist, um die in die Ecken und Kanten
der Form gelangten Körner dort festzuhalten und der ganzen Füllung die erforderliche
Dichte zu geben. Die Körner, die zuerst in der Form ankommen und infolge ihrer eigenen
Fallgeschwindigkeit und der Beschleunigung, die sie durch den Stoß der nachfolgenden
Körner erhalten, mit großer Geschwindigkeit in die Kanten und Ecken der Form geschleudert
werden, werden dort dichter zusammengedrängt als die Körner im Innern des Ziegels,
die im Vergleich zu den ersteren mehr in dichter Masse ankommen. Um eine völlige
und möglichst gleichmäßige innere Dichte des Ziegels, der später aus der Form ausgestoßen
werden soll, zu erzielen, bringt man mit jeder Ladung einen größeren Überschuß von
Masse über die für den fertigen Stein benötigte Menge hinaus in die Form, und zwar
wenigstens 25 Prozent oder besser 50 Prozent bis 75 Prozent. Der Überschuß
-über die zur Füllung erforderliche Menge stampft den Inhalt der Form .durch seine
Stoßkraft fest zusannmen und hinterläßt darüber einen nicht zusammengedrückten Massenhaufen,
der im weiteren Arbeitsverlauf wiederentfernt wird.
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Die_besdhriebenen Vorgänge bei der Füllung
der Form
spielen sich in einem Bruchteil ,einer Sekunde ab. Die Fallhöhe und damit die Fallzeit
j eder Materialaufgabe von der Stelle, an der sie freigegeben wird, :bis zur Form,
kann verschieden gewählt werden, jedoch muß sie wenigstens so groß sein, daß die
einzelnen Körner Zeit finden, sich voneinander zu trennen, bevor sie die Form erreichen,
damit die für den Vorgang wesentliche Verschiebbarkeit der Teilchen gegeneinander
bei den zuerst ankommenden Teilchen vorhanden ist. Bei der Herstellung von feuerfesten
Ziegeln von 225 mm Länge aus gekörntem Ganister mit 2 Prozent Kalk und etwa 9 bis
i1 Prozent Wasser wurden mit einer Fallhöhe von 36o cm gute Ergebnisse erzielt.
Damit die Geschwindigkeit der Teilchen, die in der Nähe der Wände der Form in diese
gelangen, nicht durch Berührung mit den Wänden -les Schachts, durch den sie fallen,
verzögert wird, gibt .man dem Schacht, wie aus der Zeichnung ersichtlich, einen
etwas größeren Querschnitt als der Form. Auf diese Weise gelangen nur frei fallende
Teilchen in die Form.
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Der wichtigste Teil dieses Schachts ist der unmittelbar über der Form
befindliche. Die Wände des Schachts- am unteren Ende halten die Masse zusammen und
verhindern ,ein Umherschlendern. Die Wand des Schachts, unter der die Form nach
der Füllung hindurchgeht, muß .etwas ,Spielraum gewähren, so daß beim Abstreifen
des Materialüberschusses durch ihre untere Kante noch eine kleine Menge der überschüssigen
Masse auf der Form zurückbleibt.
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Wie man .auch bei der Erzeugung einer Masse von getrennten, aber doch
dicht beieinander befindlichen Körnern und deren Einwerfen in die Form im einzelnen
verfährt, das wesentliche Kennzeichen der Erfindung ist doch immer, daß zunächst
ein heftiges Hineinschleudern getrennter und gegeneinander beweglicher Körner in
die Form erfolgt, auf die schnell der Stoß einer :größeren Masse einwirkt, der so
lange dauert, bis die Form gefüllt ist, und schließlich das Auftreffen eines Überschusses
von Masse, der den Inhalt der Form festdrückt.
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Die Wirkung beim Anprallen der harten, nicht bildsamen Körner gegen
gleiche, ihnen in dichter Menge folgende besteht darin, daß die .ersteren seitlich
gegen die Wände der Form und in .die Ecken getrieben werden. Beim Füllen der Form
wird dadurch, daß .eine Anzahl der Körner gewissermaßen explosionsartig zur Seite
geschleudert w'rd und andere unmittelbar nachfolgen, an den Wänden eine Schicht
erzeugt, die dichter ist als .der innere Teil des entstehenden Ziegels, .da .das
Abprallen der Teilchen von der unbeweglichen Wand der Form und daher auch der ihnen
von den nachfolgenden Teilchen erteilte Rückstoß kräftiger ist als ,die entsprechenden
Vorgänge beim Aufbau des inneren Teils des Ziegels.
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Bei oder ,dargestellten Maschine erhält jede Form M ihre Füllung während
sie unter der Füllvorrichtung D hindurchgeht. Der lichte Ouersahnitt des Schachts
D2 ist etwas größer als die Form 1l1, so daß nur die Körner in die Form gelangen,
deren Fall nicht durch Berührung mit den Wänden des Schachts gehemmt wird. Ferner
ist der Schacht DZ so gestaltet, daß ,die überschüssige Masse von -der Form abgestreift
und der zurückbleibende Inhalt der Form geglättet und an der Oberfläche verdichtet
wird.
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Die Formen können ein- oder mehrteilig sein. Die abgebildete Form
hat sechs Abteilungen, von denen jede zum Formen eines geraden, rechteckigen Steines
dient.
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Nachstehend sind die Einzelheiten der Masehine beschrieben.
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Der Formenträger A (Abb. i bis 3) besteht aus den Kettenrädern AZ
und A- und Ketten A', deren Glieder in Abständen die Formen M tragen. An
den Verbindungsstellen mit den Formen sind die Kettenglieder mit Rollen !11'' versehen.
Nach dem Verlassen des Kettenrades AZ laufen diese Rollen auf Schienen F-, die am
Maschinengestell befestigt sind.
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An einer Stelle ihres Weges, den sie mit den Ketten A' nehmen, gehen
die Formen über einen Träger F2, durch den der Boden der Form eine feste Unterlage
erhält.: - An diesem Punkte stürzt die Füllmasse mit.Heftigkeit in .die Form, weshalb
eine besondere Unterstützung erforderlich wird.
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Die Füllvorrichtung ist in Abb. i bis 3 nicht mit dargestellt; Abb.
q. und 5 zeigen dieselbe als Ganzes und Abb.6 und 7 Einzelheiten davon. Die Füllvorrichtung
befindet sich unmittelbar über dem Träger F2; sie besteht aus einem senkrechten
Schacht DZ und einem Barüberliegenden Fülltrichter D' mit Z ersohlußklappen D3,
die sich in bestimmten Zeitzwischenräumen öffnen und schließen. Die Masse, die z.
B. aus gekörntem Ganister mit einer kleinen Beimischung von Kalk und der entsprechenden
Menge Wasser besteht, wird in beliebiger Weise in den Trichter Dl gebracht. Die
hierzu dienende Vorrichtung ist nicht in den Zeichnungen dargestellt; es kann dies
irgendein geeignetes Baggerwerk sein, das dem Trichter Dl von Zeit zu Zeit den nötigen
Vorrat von Masse zuführt. Eine absatzweise winkende Vorrichtung läßt in Zwischenräumen
jedesmal eine bestimmte Menge derselben aus dem Trichter fallen. Diese Vorrichtung
(Abb. 6, 7) besteht aus den beiden Klappen D3, die an schwingenden Armen D' befestigt
sind. In der Nähe ihrer Enden tragen diese Arme Rollen DE. Die Arme sind
über
ihren Drehpunkt D7 hinaus verlängert und mit -Gegengewichten D" (Abb. ¢) versehen.
Eine Kette I, die von der gleichen Welle :getrieben wird, auf der die Kettenräder
.!ü sitzen, dreht .eine Welle Il, auf der sich Arme 1' befinden. Jeder von .diesen
trägt eine Platte l3 mit kurvenförmig ausgebildeten Rändern und ein Gegengewicht
1. . Bei ihrer Drehung mit der Welle I' treten die Platten 13 in bestimmten Zeitzwischenräumen
zwischen die Rollen DG und :drängen dieselben auseinander, wodurch sich die Klappen
D' öffnen und den Inhalt des Trichters entleeren. Die Masse fällt dann frei durch
den Schacht DZ hindurch. Die Vorrichtung ist so eingestellt, .daß j.edesmal gerade
dann, wenn die herunterfallende Masse im unteren Teil des Schachts D' anlangt, sich
eine Form M
unter demselben befindet. Die Menge der jedesmal aus dem Trichter
D' fallenden. Masse wird so .bemessen, daß sie .größer ist als zur Füllung der Form
erforderlich und ein Überschuß .auf derselben liegenbleibt, :der durch die Rückwand
.des Trichters wieder abge, strichen wird. Wie vorher auseinandergesetzt, ist die
Beschaffenheit der Masse und die räumliche Anordnung ihrer Teilchen derartig, daß
beim Eintritt ,der Füllung in die Form ihre Teilchen die Ecken und Kanten von deren
Abteilungen vollständig und sehr dicht ausfüllen und die Hauptmasse sich gleichmäßig
in der ganzen Form verteilt. An dieser Stelle im Arbeitsgang ,der Maschine bildet
die Schiene F= eine starke Unterstützung für die Form und entlastet die-anderen
Maschinenteile von dem Stoß, den die niederfallende Masse ausübt.