DE4017000A1 - Arbeitsform und verfahren fuer die herstellung von formteilen im schlickerhohlguss - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Arbeitsform für die Herstellung von rohrförmigen Formteilen aus keramischem Material im Schlickerhohlguß mit einem einen Formkörper aus porösem Material, wie Gips, gasdicht umschließenden Gehäuse, welches einen Druckgaseinlaß zu dem Hohlraum des Formkörpers und eine Öffnung für die Beschickung des Hohlraums des Formkörpers mit Schlicker aufweist.

Eine solche Arbeitsform ist beispielsweise aus der DE 36 35 455 A1 bekannt. Beim Gießen keramischer Artikel im Hohlguß soll dort die Scherbenbildung vor allem durch Vakuum in den Gipsformen und Druck in der Schlickermasse verkürzt werden. Zu diesem Zweck ist die Gipsform mit eingegossenen Kanälen, welche sich knapp unter dem Formbereich befinden, für Vakuum und Druckluft versehen. Jeder Teil der in nachteiliger Weise mehrteiligen Gipsform ist mit einem Vakuumanschluß versehen. Über die Schlickereingußöffnung kann ein Deckel mit einem Druckluftanschluß aufgesetzt werden.

Eine derartige Arbeitsform erfordert wegen der Kompliziertheit der Formenkonstruktion einen aufwendigen und teuren Formenbau. Die Gipsform wird zum Ausstoßen des Formteils über unterschiedlich lange Kanäle unter Druck gesetzt. Dadurch kommt es an den Trennflächen Formteil/Gipsform zu einer zeitlich versetzten Ablösung des Formteils, wodurch unerwünschte Zugkräfte zur Zerstörung des Formteils führen können. Dünnwandige rohrförmige Formteile oder rohrförmige Formteile mit Innenkonus können mit der bekannten Gipsform nicht hergestellt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Arbeitsform der eingangs genannten Art vorzuschlagen, welche im einfachen Formenbau erstellt werden kann und bei welcher der Formkörper aus porösem Material, wie Gips, keiner zusätzlichen Verstärkung bedarf und bei annähernd gleicher Formenwandstärke eine gleichmäßige Druckbeaufschlagung zum Ausstoßen des Formteils möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß der vorzugsweise einteilige Formkörper von einer mit Gasdruck beaufschlagbaren Schüttung umgeben ist. Die den Zwischenraum zwischen Formkörper und Gehäuse vollständig ausfüllende grobporige Schüttung kann beispielsweise aus Glasperlen oder ähnlichem bestehen. Dadurch erfolgt eine gleichmäßige Druckbeaufschlagung des porösen Formkörpers und eine einwandfreie Ablösung des Formteils von dem Formkörper. Die Schüttung stützt gleichzeitig die gesamte Außenfläche des Formkörpers nach außen ab, so daß dieser gegen Beschädigung geschützt ist.

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Arbeitsform für die Herstellung von rohrförmigen Formteilen besteht das Gehäuse vorzugsweise aus einem im wesentlichen zylindrischen Außenmantel und zwei Stirnwandungen. Der Formkörper ist hohlzylindrisch ausgebildet und zwischen den Stirnwandungen des Gehäuses unverrückbar gehalten, die Schüttung ist zwischen Umfangsfläche des Formkörpers und Innenfläche des Außenmantels aufgenommen, um den dortigen Zwischenraum auszufüllen. Der Außenmantel weist einen Druckgasanschluß auf und in die untere Stirnwandung mündet ein verschließbarer Schlickerdurchlaß für die Zuführung von Schlicker zur Scherbenbildung in den Hohlraum des Formkörpers und für den Ablaß von überschüssigem Schlicker. Mit einer solchen Arbeitsform ist sowohl eine günstige Zuführung des flüssigen Schlickers in den Hohlraum des Formkörpers als auch eine Druckbeaufschlagung des Hohlraums des Formkörpers zur Bildung des Scherbens als auch eine gleichmäßige Druckbeaufschlagung des Formkörpers von außen zur Ablösung des gebildeten Formteils auf einfache und zuverlässige Weise möglich.

Dabei mündet vorzugsweise in die obere Stirnwandung des Gehäuses ein verschließbarer Druckgaseinlaß zu dem Hohlraum des Formkörpers. Gleichmäßige Druckverhältnisse werden dabei insbesondere dann gewährleistet, wenn der Druckgaseinlaß ebenso wie der Schlickerdurchlaß mittig in der oberen Stirnwandung bzw. der unteren Stirnwandung des Gehäuses angeordnet sind, und desgleichen der Formkörper koaxial innerhalb des zylindrischen Gehäuses mit rundum gleicher Wandstärke und gleichem Umfangsabstand von dem Außenmantel des Gehäuses vorgesehen ist, so daß auch die Schüttung überall gleiche radiale Stärke hat. Auf diese Weise ergeben sich über die gesamte Länge des herzustellenden rohrförmigen Formteils sowohl bei der Herstellung des Scherbens als auch bei dessen Ablösung von dem Formkörper gleichmäßige Druckverhältnisse.

Der Druckgasanschluß des Außenmantels des Gehäuses ist vorzugsweise auch an Vakuum anschließbar. Hierdurch kann die Bildung des Scherbens in dem Hohlraum des Formkörpers während des Einfüllens des Schlickers in den Hohlraum und danach zusätzlich beschleunigt werden.

Das fertige rohrförmige Formteil läßt sich auf einfache Weise dem Hohlraum des Formkörpers entnehmen, wenn gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal die untere Stirnwandung des Gehäuses im Bereich des Hohlraumes des Formkörpers einen aus seiner gasdichten Lage wegklappbaren Bodenverschluß aufweist.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Herstellen eines dünnwandigen rohrförmigen Formteils aus keramischem Material im Schlickerhohlguß, was unter Verwendung der erfindungsgemäßen Arbeitsform im wesentlichen dadurch möglich ist, daß man zunächst den dünnflüssigen Schlicker über den Schlickerdurchlaß bei geöffnetem Druckgaseinlaß von unten in den Hohlraum des Formkörpers einfüllt, nach Bildung der gewünschten Materialstärke des Schlickers auf der Innenfläche des Formkörpers den überschüssigen Schlicker aus dem Hohlraum des Formkörpers bei geöffnetem Druckgaseinlaß abfließen läßt, dann den Schlickerdurchlaß verschließt und über den Druckgaseinlaß den Hohlraum des Formkörpers mit Druckgas beaufschlagt, bis der gebildete Scherben in dem gewünschten Maß entwässert ist, dann den Druckgasanschluß und damit die Schüttung mit Druckgas zur Ablösung des Scherbens von der Innenfläche des Formkörpers beaufschlagt und den Bodenverschluß öffnet, wodurch das gebildete rohrförmige Formteil nach unten aus der Arbeitsform gleiten kann.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Formteils mit Innenkonus aus keramischem Material im Schlickerhohlguß, wobei ebenfalls die erfindungsgemäße Arbeitsform verwendet wird. Dieses Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß man den Hohlraum des Formkörpers über den Schlickerdurchlaß bei geöffnetem Druckgaseinlaß von unten vollständig mit dünnflüssigem Schlicker füllt, dann den Schlickerdurchlaß schließt und den Hohlraum des Formkörpers über den Druckgaseinlaß mit Druckgas beaufschlagt, bis der gebildete Scherben in dem gewünschten Maß entwässert ist, dann den Druckgasanschluß und damit die Schüttung mit Druckgas zur Ablösung des Scherbens von der Innenfläche des Formkörpers beaufschlagt und den Bodenverschluß öffnet, wodurch auch hier das fertige rohrförmige Formteil aus der Arbeitsform nach unten herausgleiten kann. Der Innenkonus entsteht bei diesem Verfahren zwangsläufig am oberen Ende der Schlickersäule in dem Hohlraum des Formkörpers, welche kontinuierlich absinkt, da die Schlickerzufuhr unterbrochen ist.

Bei beiden Verfahren ist eine schnelle Bildung des festen Scherbens durch Druckbeaufschlagung gewährleistet. Zusätzlich ist es jedoch möglich, daß man während des Einfüllens des Schlickers in den Hohlraum des Formkörpers und/oder während der Druckbeaufschlagung des Hohlraums des Formkörpers den Druckgasanschluß am Außenmantel des Gehäuses mit Vakuum beaufschlagt, um den Scherbenbildungsprozeß noch weiter zu beschleunigen.

Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Die einzige Figur veranschaulicht schematisch im Vertikalschnitt ein Ausführungsbeispiel einer die Erfindung aufweisende Arbeitsform.

Die Arbeitsform 1 ist für die Herstellung von rohrförmigen Formteilen 15 aus keramischem Material bestimmt. Sie weist ein gasdicht geschlossenes metallisches Gehäuse 3 bestehend aus einem zylindrischen Außenmantel 7 sowie einer unteren ebenen Stirnwandung 8 und einer oberen ebenen Stirnwandung 9 auf. Im Innenraum des Gehäuses 3 ist koaxial zum Außenmantel 7 ein zylindrischer Formkörper aus Gips oder dergleichen porösem und daher wasseraufsaugenden Material angeordnet. Der Formkörper 2 hat über seinen Umfang im wesentlichen gleiche Wandstärke und wird zwischen den beiden Stirnwandungen 8, 9 gehalten, wobei zur Sicherung ein Dichtungsring 22 zwischen der oberen Stirnfläche des Formkörpers 2 und der Unterseite der als abnehmbarer Deckel ausgebildeten oberen Stirnwandung 9 vorgesehen ist. Ebenso wie die obere Stirnwandung 9 kann auch die untere als Boden ausgebildete Stirnwandung 8 über nach außen weisende Flansche 18, 19 des Außenmantels 7 des Gehäuses 3 und der Stirnwandungen 8, 9 lösbar angeschraubt sein. Mittig mündet in die obere Stirnwandung 9 und damit auch in den von dem Formkörper 2 freigehaltenen Hohlraum 5 ein verschließbarer Druckgaseinlaß 4. Mittig in die untere Stirnwandung 8 und damit ebenfalls mittig von unten in den Hohlraum 5 mündet ein verschließbarer Schlickerdurchlaß 13. Der Schlickerdurchlaß 13 bildet in dem dargestellten Ausführungsbeispiel Teil eines abklappbaren Bodenverschlusses 14, welcher nach dem Bilden des Formteils 15 und nach dem Öffnen durch Abklappen aus der dargestellten Dichtlage ein Herausgleiten des Formteils 15 nach unten zuläßt. Die zylindrische Umfangsfläche 11 des Formkörpers 2 hat über ihren gesamten Umfang einen im wesentlichen gleichen Abstand von der Innenfläche 12 des Außenmantels 7 des Gehäuses 3. Der dadurch gebildete Zwischenraum ist von einer gasdurchlässigen Schüttung 6 vollständig ausgefüllt. In den Außenmantel 7 mündet ein Druckgasanschluß 10, welcher auch an Vakuum anschließbar ist.

Um beispielsweise ein dünnwandiges rohrförmiges Formteil 15 herzustellen, wird der Hohlraum 5 über den geöffneten Schlickerdurchlaß 13 bei geöffnetem Druckgaseinlaß 4 von unten mit vorzugsweise dünnflüssigem Schlicker unter geringem Schlickerdruck geflutet. Soll das rohrförmige Formteil 15 größere Wandstärke haben, erfolgt die Scherbenbildung unter höherem Druck von beispielsweise 4 bar, so daß sich der auf der Innenfläche 16 des porösen Formkörpers 2 ablagernde Scherben nicht vorzeitig ablöst. Nachdem sich der Scherben in gewünschter Wandstärke gebildet hat, wird der überschüssige Schlicker über den Schlickerdurchlaß 13 bei nach wie vor geöffnetem Druckgaseinlaß 4 nach unten abgelassen. Dann wird das Ventil 20 des Schlickerdurchlasses 13 geschlossen und über das Ventil 21 in den Druckgaseinlaß 4 Druckgas, beispielsweise Druckluft eingeleitet. Mit Hilfe der raschen Entwässerung der an der Innenfläche 16 des porösen Formkörpers 2 anhaftenden Schlickerschicht wird ihr Abfließen weitgehend verhindert und über die gesamte Länge eine gleichmäßige Scherbendicke erreicht. Die Scherbenbildung kann dadurch unterstützt werden, daß an dem Druckgasanschluß 10 des Außenmantels 7 Vakuum angelegt wird. Die rasche Entwässerung der Schlickerschicht hat weiterhin zur Folge, daß in der Rohdichte des sich bildenden Scherbens praktisch keine Unterschiede zwischen dem inneren und äußeren Teil bestehen. Außerdem ist das Formteil 15 in kurzer Zeit außerordentlich fest.

Das ausreichend verfestigte Formteil 15, das während der Druckbeaufschlagung keine Schwindung erfährt, da sein Scherben eng an die Innenfläche 16 des Formkörpers 2 angepreßt wird, kann trotz der Einteiligkeit des Formkörpers 2 einfach dadurch ausgeformt werden, daß durch Einblasen von Druckgas, insbesondere Druckluft in die poröse Schüttung 6 über den Druckgasanschluß 10 das in den Formkörper 2 abgesaugte Schlickerwasser und Luft von außen gegen das Formteil 15 gepreßt werden. Durch die durch die Schüttung 6 bedingte gleichmäßige flächige Beaufschlagung über die gesamte Außenfläche des Formteils 15 wird ein Bruch desselben auch bei geringer Wandstärke vermieden und eine gleichmäßige Ablösung von der Innenfläche 16 des Formkörpers 2 erreicht. Auf der gebildeten Wasser/Luft-Schicht kann das Formteil 15 unter seiner Schwerkraft bei geöffnetem Bodenverschluß 14 aus der Arbeitsform 1 nach unten schonend herausgleiten.

Soll das rohrförmige Formteil 15 mit einem Innenkonus 17 versehen werden, wird der Hohlraum 5 bei wiederum senkrecht stehender Arbeitsform 1 über den Schlickerdurchlaß 13 mit Schlicker zunächst vollständig gefüllt. Dann wird das Ventil 20 geschlossen. Über den Druckgaseinlaß 4 wird dann der Schlickerspiegel in dem Hohlraum 5 mit Druckgas, vorzugsweise Druckluft, beaufschlagt. Es kommt zu einer raschen Bildung eines festen Scherbens. Der gewünschte Innenkonus 17 entsteht am oberen Ende der Flüssigkeitssäule, welche kontinuierlich absinkt, je mehr Schlickerflüssigkeit von dem porösen Formkörper 2 aufgenommen wird, da die Schlickerzufuhr unterbrochen ist. Auf diese Weise werden aufwendige mechanische Nacharbeiten zur Schaffung eines Innenkonus vermieden.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Arbeitsform und der damit ausführbaren Arbeitsweise sind ersichtlich sehr einfach dünnwandige und auch konische Formteile herstellbar und zerstörungsfrei ausformbar. Die Qualität der gebildeten Formteile 15 ist hoch: Sie weisen eine hohe Rohdichte, verbesserte Bruchfestigkeit, gleichmäßige Wandstärke und unabhängig von der Saugfähigkeit des Formenmaterials eine hohe Oberflächengüte auf, da der Formkörper 2 ungeteilt ist.

Bezugszeichenliste:

 1 Arbeitsform
 2 Formkörper
 3 Gehäuse
 4 Druckgaseinlaß
 5 Hohlraum
 6 Schüttung
 7 Außenmantel
 8 untere Stirnwandung
 9 obere Stirnwandung
10 Druckgasanschluß
11 Umfangsfläche
12 Innenfläche
13 Schlickerdurchlaß
14 Bodenverschluß
15 Formteil, Scherben
16 Innenfläche
17 Innenkonus
18 Flansche
19 Flansche
20 Ventil
21 Ventil
22 Dichtungsring

Claims (8)

1. Arbeitsform für die Herstellung von rohrförmigen Formteilen (15) aus keramischem Material im Schlickerhohlguß mit einem einen Formkörper (2) aus porösem Material, wie Gips, gasdicht umschließenden Gehäuse (3), welches einen Druckgaseinlaß (4) zu dem Hohlraum (5) des Formkörpers (2) und eine Öffnung für die Beschickung des Hohlraums (5) des Formkörpers (2) mit Schlicker aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (2) von einer mit Gasdruck beaufschlagbaren Schüttung (6) umgeben ist.

2. Arbeitsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3) aus einem im wesentlichen zylindrischen Außenmantel (7) mit zwei Stirnwandungen (8, 9) besteht, daß der Formkörper (2) hohlzylindrisch ausgebildet und zwischen den Stirnwandungen (8, 9) des Gehäuses (3) gehalten ist, daß die Schüttung (6) zwischen Umfangsfläche (11) des Formkörpers (2) und der Innenfläche (12) des Außenmantels (7) aufgenommen ist, daß der Außenmantel (7) einen Druckgasanschluß (10) aufweist, und daß in die untere Stirnwandung (8) ein verschließbarer Schlickerdurchlaß (13) für die Zuführung von Schlicker zur Scherbenbildung in dem Hohlraum (5) des Formkörpers (2) und dem Ablaß von überschüssigem Schlicker mündet.

3. Arbeitsform nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die obere Stirnwandung (9) ein verschließbarer Druckgaseinlaß (4) zu dem Hohlraum (5) des Formkörpers (2) mündet.

4. Arbeitsform nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckgasanschluß (10) des Außenmantels (7) des Gehäuses (2) an Vakuum anschließbar ist.

5. Arbeitsform nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Stirnwandung (8) im Bereich des Hohlraumes (5) des Formkörpers (2) einen wegklappbaren Bodenverschluß (14) aufweist.

6. Verfahren zum Herstellen eines dünnwandigen rohrförmigen Formteils (15) aus keramischem Material im Schlickerhohlguß mit einer Arbeitsform (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man den dünnflüssigen Schlicker über den Schlickerdurchlaß (13) bei geöffnetem Druckgaseinlaß (4) von unten in den Hohlraum (5) des Formkörpers (2) einfüllt, nach Bildung der gewünschten Materialstärke des Schlickers auf der Innenfläche (16) des Formkörpers (2) den überschüssigen Schlicker aus dem Hohlraum (5) des Formkörpers (2) bei geöffnetem Druckgaseinlaß (4) abfließen läßt, dann den Schlickerdurchlaß (13) verschließt und über den Druckgaseinlaß (4) den Hohlraum (5) des Formkörpers (2) mit Druckgas beaufschlagt, bis der gebildete Scherben (15) in dem gewünschten Maß entwässert ist, dann den Druckgasanschluß (4) und damit die Schüttung (6) mit Druckgas zur Ablösung des Scherbens (15) von der Innenfläche (16) des Formkörpers (2) beaufschlagt und den Bodenverschluß (14) öffnet.

7. Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Formteils (5) mit Innenkonus (17) aus keramischem Material im Schlickerhohlguß mit einer Arbeitsform (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man den Hohlraum (5) des Formkörpers (2) über den Schlickerdurchlaß (13) bei geöffnetem Druckgaseinlaß (4) von unten vollständig mit dünnflüssigem Schlicker füllt, dann den Schlickerdurchlaß (13) schließt und den Hohlraum (5) des Formkörpers (2) über den Druckgaseinlaß (4) mit Druckgas beaufschlagt, bis der gebildete Scherben (15) in dem gewünschten Maß entwässert ist, dann den Druckgasanschluß (4) und damit die Schüttung (6) mit Druckgas zur Ablösung des Scherbens (15) von der Innenfläche (16) des Formkörpers (2) beaufschlagt und den Bodenverschluß (14) öffnet.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß man während des Einfüllens des Schlickers in den Hohlraum (5) des Formkörpers (2) und/oder während der Druckbeaufschlagung des Hohlraums (5) des Formkörpers (2) den Druckgasanschluß (10) mit Vakuum beaufschlagt.