DE4202569C2 - Formwerkzeuge zum Pressen von Dämmschalen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Formwerkzeuge zum Pressen von Dämmschalen, mit anderen Worten von napfförmigen Wärmedämmkörpern, insbesondere für elektrische Strahlungsheizkörper wie Kochplatten, aus nicht fließfähigem Pulver, mit einem Oberwerkzeug, einem Unterwerkzeug und einer Matrize.

Bei elektrischen Strahlungsheizkörpern dienen die Dämmschalen als Lager für daran befestigte Heizwendeln. Für Kochplatten werden die Dämmstoffe gewöhnlich in Aufnahmeschalen eingepreßt. Der ebenfalls aus Dämmstoff bestehende Umfangsrand des Wärmedämmkörpers wird gesondert gefertigt und überragt dabei den Rand der Auffangschale. Mit diesem werden Kochplatten durch auf ihre Auffangschalen von unten einwirkende Schraubenfedern mit ihrem Umfangsrand gegen eine die Herdplatte darstellende keramische Glasscheibe angedrückt. Hierdurch soll sowohl ein Verlust an Heizenergie vermieden als auch die Verkabelung und Schalter vor Überhitzung geschützt werden.

Bei einer im Handel erhältlichen Kochplatte besteht der einen rechteckigen Querschnitt aufweisende Umfangsrand aus fasrigem Aluminiumsilikat und somit aus einem anderen Material als das aus dem die Lagerschicht besteht. Seine Herstellung erfordert mehrere aufwendigen Arbeitsschritte. Hierbei werden der wäßrigen Pampe aus Aluminiumsilikatfasern im wesentlichen an- und organische Bindemittel zugesetzt und diese dann in einer Form unter Vakuumeinwirkung entwässert und der Ring anschließend durch Erhitzung gehärtet. Zwischen dem dann auf die Lagerschicht aufgesetzten Umfangsrand und der Lagerschicht besteht gerade in der Zone der größten Strahlungsdichte der Heizspirale eine Trennfuge mit allen Nachteilen eines Wärmedurchgangs nach außen. Auch ist die Wärmeleitzahl des Umfangsrandes gegenüber der Lagerschicht bei den einwirkenden hohen Temperaturern sehr viel größer. Hierdurch und wegen der Ausströmung durch die Trennfuge ist die Wärmedämmfähigkeit der Kochplatte beeinträchtigt, so daß die Herdmulde in unerwünschter Weise aufgeheizt wird, wobei Energie für den Kochvorgang verlorengeht und der Schutz der Verkabelung gegen Überhitzung nicht gewährleistet ist.

Bei einer weiteren im Handel befindlichen Kochplatte ist die Lagerschicht zusammen mit einem etwa 2 mm hohen Rand einstückig gepreßt, auf den der oben beschriebene Umfangsrand aufgesetzt und durch ein ihn überquerendes thermisches Kontroll- und Abschaltelement an der Auffangsschale gehalten wird. Hierbei befindet sich die Trennfuge jedoch immer noch in dem Bereich großer Strahlungsdichte der Heizwendel, so daß auch hierbei Energie verlorengeht. Ein höherer die Auffangschale überragender einstückig mit der Lagerschicht verbundener Rand mit der erforderlichen Dichte und Stabilität läßt sich mit einem Oberwerkzeug jedoch nicht pressen, da sich beide Bedingungen widersprechen.

Wie aus der DE 30 20 326 A1 ersichtlich, wurde der Umfangsrand nachverdichtet. Je höher der Rand, umso geringer würde seine Dichte ohne Nachverdichten sein, auch sein Wärmedämmvermögen entsprechend abnehmen, und er könnte außerdem leicht abbrechen.

Somit standen bisher einer einstückigen Fertigung von Wärmedämmkörpern mit vorspringenden Profilierungen eine Reihe Schwierigkeiten entgegen. Außerdem sind die Vorrichtungen zur Herstellung der bekannten Wärmedämmkörper sehr aufwendig und die mehrstufige Herstellung derselben sehr zeitaufwendig, was die Produkte verteuert.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Aufgabe besteht demgemäß darin, Formwerkzeuge zum Herstellen von Dämmschalen aus nicht fließfähigem Pulver mit Rand der im Anspruch 1 angegebenen Art zu schaffen, so daß der Rand der Dämmschale beim Pressen in einem Preßvorgang und somit ohne speziellen, den Rand nachträglich nachverdichteten Randstempel, eine annähernd gleiche Verdichtung wie der Boden erhält.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Formwerkzeuge gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. In den Unteransprüchen 2 bis 9 sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Formwerkzeuge angeführt.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile bestehen in folgendem:

• - Herstellungsmöglichkeit neuartiger Dämmschalen mit hohem Rand in einem Arbeitsgang mit einfachen Werkzeugen;
• - Homogene einheitliche Beschaffenheit der Wärmedämmkörper trotz vorspringender Randprofilformen;
• - Gleichmäßige Wärmedämmeigenschaften;
• - Unempfindlicher gegen mechanische Beanspruchungen;
• - Höherer Gesamtwirkungsgrad der mit diesen Dämmschalen ausgerüsteten Kochplatten und
• - Verbilligung der Dämmschalen.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand von verschiedenen Ausführungsarten einer Wärmedämmplatte für Kochplatten beschrieben:

Es zeigen

Fig. 1 Die erfindungsgemäßen Werkzeuge einer Preßvorrichtung in der Ausgangsstellung;

Fig. 2 Die Preßwerkzeuge gemäß Fig. 1 in der Preßstellung;

Fig. 3 Eine Ausführung einer Dämmschale nach der Erfindung;

Fig. 4 Eine abgewandelte Ausführung einer erfindungsgemäßen Dämmschale und

Fig. 5 eine Kochplatte mit einer weiter abgewandelten Dämmschale.

In Fig. 1 und 2 ist eine Preßvorrichtung lediglich bezüglich ihrer Formwerkzeuge dargestellt. 1 ist eine Mantelmatrize, in welcher ein Stößel 2 mit einem Oberwerkzeug, d. h. einer austauschbaren Patrize 3 dichtend eingepaßt ist. Darunter befindet sich ein Unterwerkzeug 6, welches auch als Haltevorrichtung für eine eingelegte Auffangschale (9) dient, und dessen nicht dargestelltes Gestell ein Rundtisch ist. Die Mantelmatrize 1 ist lösbar am Unterwerkzeug 6 befestigt. Zentrisch in Letzteres eingelassen ist ein vertiefter kreisrunder Sitz 7 mit einem kegeligen Übergang 8, in den eine mit entsprechendem Übergang 13 versehene Vertiefung 12 einer Aufnahmeschale 9 eingepaßt und mit diesem zentriert gehaltenen ist. Der Rand 11 der Aufnahmesschale ist in einem Winkel von 95° zu ihrem Boden 10 aufgeweitet und bildet einen entsprechenden Innenkegel. Dieses wird bei den in den folgenden Figuren dargestellten, mit ihren Rändern 14 einen rechten Winkel zu ihren Böden 10 einschließenden Auffangschalen 9 durch Beifügung eines z. B. aus keramischem Material bestehenden Keilringes 15 erreicht. Dieses hat den Vorteil, daß man eine Anzahl verschiedene Neigungswinkel ergebender Keilringe bei einer Serie gleicher Patrizen einsetzen kann. Dem Innenkegel der so ausgebildeten Unterwerkzeuge entspricht an der Patrize 3 ein ebenfalls den selben Neigungswinkel aufweisender Außenkegel 4, der gegen die Mantelmatrize 1 zu einen konkav eingewölbten Übergang 5b aufweist. Durch Bemessung der Höhe des Außenkegels und des Überganges von der vorderen Arbeitsfläche 5a wie auch durch unterschiedliche Neigungswinkel der Innen- und Außenkegel kann der Verdichtungsgrad des Umfangrandes 19 und des Dämmschalenbodens 20 der Preßlinge angepaßt werden.

Das zur Herstellung der Wärmedämmformkörper verwendete Pulver kann folgendes Mischungsverhältnis aufweisen:

Beispiel I

62,5 Gew.-% hochdisperse pyrogen erzeugte Kieselsäure
32,5 Gew.-% Eisentitanoxyd
5 Gew.-% Aluminiumsilikatfaser

Beispiel II

64 Gew.-% hochdisperse pyrogen erzeugte Kieselsäure
30 Gew.-% Zirkonsilikat
6 Gew.-% Aluminiumsilikatfaser

Herstellungsverfahren

Im Arbeitstakt des nicht dargestellten Rundtisches wird das Pulver, gegebenenfalls unter Rüttelbewegungen, im Mengenverhältnis zu der jeweils erwünschten Stärke des Bodens 20 und des Randes und der Dichte des auf eine durchschnittliche Dichte von etwa 0,3 bis 0, 4 g/cm² fertig gepreßten Wärmedämmformkörpers 18 (Fig. 2) in die Mantelmatrize 1 eingegeben, was bei derartigen Wärmedämmkörpern in der Regel einer Füllhöhe des 3 bis 7fachen der Stärke des fertigen Wärmedämmkörpers entspricht. Wenn der Rundtisch, wie vorgesehen, seitliche Ränder aufweist, wird das pulvrige Material auf diesen aufgegeben. Die Mantelmatrize 1 ist hierzu als Stechhülse ausgebildet, welche bis zum Rand des Unterwerkzeugs 6 vorgetrieben wird. Bei Abwärtsbewegung des Stößels 2 mit verzögerter Geschwindigkeit taucht die Patrize 3 in die eingegebene Pulverfüllung 17 ein mit dem Ziel eines gleichmäßig zügigen Dichteanstiegs und Verhinderung eines Pulverausfließens. Zunächst wird durch den Außenkegel 4 der Patrize das Pulver gegen die Wandung der Mantelmatrize 1 und durch den eingewölbten Übergang 5b und die Arbeitsfläche 5a nach unten gedrückt. Die weitere Abwärtsbewegung der Patrize führt durch die nach Art eines Kreiltriebs gegeneinander gleitenden Profilflächen der Patrize und der Aufnahmeschale infolge der sich dabei aufbauenden Keilreibung und durch die quer dazu wirkende Verdichtung zu einer idealen Verdichtung, bei welcher der Umfangsrand 19 des Wärmedämmkörpers 18 annähernd die gleiche Dichte wie dessen Boden 20 erhält. Eine Wahlschalter-Druck-Weg-Formsicherung läßt in Druckstellung nach Erreichen des eingestellten Preßdrucks einen Endschalter ansprechen und leitet den Rückhub und gleichzeitig oder kurz zuvor eine nicht dargestellte Be- und Entlüftung des Preßzylinders und/oder eine Aufheizung der Patrize auf etwa 90°C ein, wobei kurzzeitig der Stößel nur unter seinem Eigengewicht auf dem Wärmedämmformkörper ruht und die Patrize sich dann besser löst. Dadurch kann auch eine Neigung des Wärmedämmformkörpers zum Aufatmen bei bestimmten Formen vermieden werden.

Die nach Abnehmen der Mantelmatrize 1 von dem Unterwerkzeug fertige Dämmschale 18 für Kochplatten kann, wie in den Fig. 2 bis 4 ersichtlich, vielfältige Ausgestaltungen aufweisen. Mit Unter- und Oberseite sind bei diesen jeweils die gesamten Unter- und Oberseiten einschließlich der Flächen des Randes zu verstehen.

Die Aufnahmeschale 9 in Fig. 1 und 2 besitzt einen aufgeweiteten Rand 11, der den Innenkegel des Unterwerkzeugs bildet und oben an die Mantelmatrize 1 angrenzt. Durch die Mantelmatrize und durch den konkaven Übergang 5b der Patrize 3 erhält der den Rand 11 oben überragende Umfangsrand 19 der Kochplatte 18 seine Form, welcher - wie in Fig. 5 veranschaulicht - dichtend an der Keramikglasscheibe zum Anliegen kommt.

In den folgenden Fig. 3 und 4 besitzt die bisher übliche Aufnahmeschale 9 einen im rechten Winkel zu ihrem Boden 10 angewinkelten Rand 14. Der Innenkegel wird hier durch die entsprechend abgeschrägte Innenwand der an den Rand 14 angelegten Keilringe 15 gebildet, die vorteilhafter Weise außerdem aus einem Dämmaterial wie poröser Keramik bestehen können. Gemäß Fig. 3 ist der Keilring 15 von dem Umfangsrand 19 eingehüllt und gemäß Fig. 4 mit dem innen angelegten Umfangsrand an vier am Umfang verteilten, oben vorstehenden kurzen Randabschnitten bündig und zwischen diesen ebenfalls von dem Umfangsrand eingehüllt.

In Fig. 5 ist eine fertig in einem Herd montierte Kochplatte 22 mit dem Wärmedämmkörper 18 zu sehen. Dieser ist durch eine am Boden 22 einer Kochmulde abgestützte, an der Auffangschale 9 angreifende Schraubenfeder 24 mit seinem Umfangsrand 19 dichtend gegen eine die Herdplatte bildende Keramik-Glasscheibe 21 angedrückt.

Die am Boden 20 der Dämmschale befestigte Heizspirale 25 ist mit nicht dargestellten Leitungen mit denen weiterer Kochplatten und den Schaltern in der Kochmulde verbunden. Neben der Vermeidung von Heizenergieverlusten sollen die Leitungen und Schalter in der Kochmulde durch den Wärmedämmkörper vor Überhitzung geschützt werden. Infolge der mikroporösen Struktur, die nun neben der Bodenschicht 20 auch der Umfangsrand besitzt, wird im Unterschied zu den bekannten Kochplatten eine bisher immer angestrebte jedoch nicht erreichte Wärmedämmung erzielt.

Claims (9)

1. Formwerkzeuge zum Pressen von Dämmschalen, insbesondere für elektrische Strahlungsheizkörper wie Kochplatten, aus nicht fließfähigem Pulver, mit einem von einem Stößel antreibbaren Oberwerkzeug, einem Unterwerkzeug und einer Matrize, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterwerkzeug (6) die Negativform der Unterseite der Dämmschale (18) aufweist, deren Umfangsrand (19) innen und außen schräg aufwärts verläuft, daß auf dem Rand des Unterwerkzeugs eine abnehmbare Mantelmatrize (1) befestigbar ist, die in ihrer Höhe so bemessen ist, daß der Pulverfüllraum bezogen auf die Dicke des Dämmschalenbodens (20) eine vier- bis sechsfach so hohe Aufschüttung des Pulvermaterials aufnimmt und daß das Oberwerkzeug (3) die Negativform der Oberseite der Dämmschale aufweist.

2. Formwerkzeuge nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine die Form des Unterwerkzeugs (6) aufweisende in diese einlegbare Aufnahmeschale (9) für die Dämmschale.

3. Formwerkzeuge nach Anspruch 1, oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Schräge des Randes (19) der Dämmschale (18) bildende Kontur des Unterwerkzeugs (6) durch Einlegen eines im Querschnitt keilförmigen Ringes (15) in ein einen rechtwinkligem Rand (14) aufweisendes Unterwerkzeug (6) bzw. in eine einen rechtwinkligen Rand aufweisende Aufnahmeschale (9) gebildet ist.

4. Formwerkzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelmatrize (1) als Stechhülse dient.

5. Formwerkzeuge nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Rundtisch für die Unterwerkzeuge (6).

6. Formwerkzeuge nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, der Rundtisch mit einer die Pulvermasse aufnehmenden Umrandung versehen ist.

7. Formwerkzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Oberwerkzeug (3) in der Ausgangsstellung eine es induktiv auf etwa 90°C erwärmende Heizvorrichtung zugeordnet ist.

8. Formwerkzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (2) im Grenzbereich zu dem Oberwerkzeug (3) mit einer Heizvorrichtung versehen ist.

9. Formwerkzeuge nach Anspruch 1 bzw. 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberwerkzeug (3), ggf. auch die Aufnahmeschale und die Mantelmatrize (1), mit Kanälen zur Be- und Entlüftung versehen sind.