DE4423327C2 - Verfahren zur Herstellung von Formteilen mit Anschlußstutzen für Kaminrohre oder dergleichen aus keramischem Material und Presse zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen mit Anschlußstutzen für Kaminrohre oder dergleichen aus einem keramischen Material sowie eine Presse zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt, Formteile für Kaminrohre aus einem weichen keramischen Mate­ rial zu fertigen und dieses Kaminrohr dann zur Erhöhung der Resistenz zu brennen. Es ist auch bekannt, solche rohrförmigen Formteile mit Abzweigstut­ zen zu versehen. Für solche Formteile mit Anschlußstutzen runden oder ecki­ gen Profils hat es sich als schwierig erwiesen, die erforderliche Haltbarkeit der Produkte auf keramischer Basis zu erzielen.

Bekannt ist aus der US-PS 3 557 290 ein Verfahren zur Herstellung von Rohren mit einem Anschlußstutzen aus einem weichen keramischen Material mittels einer Presse, wobei die Innenwandungen der Matrize die Außenabmessungen der Rohre ergeben. Für den Formvorgang wird ein Hubel als zylindrischer massiver Körper in die Presse eingebracht und durch einen Kolben in Achsrichtung durch die Matrize geschoben, wobei die vorgesehene weiche Keramikmasse in den Formraum für die zu formende Muffe gedrückt wird. Anschließend wird ein weiterer Kolben in Gegenrichtung durch die Keramikmasse geschoben, um die Wandungen des Rohres herzustellen. Das erforderliche Bewegen zweier Kolben macht das bekannte Verfahren kompliziert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung von Formteilen mit Anschlußstutzen für Kaminrohre aus einem keramischen Material sowie eine Presse zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 bzw. 8 definierte Erfindung gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Durch die Erfindung wird erreicht, daß der größte Teil der die Rohrwandung bildenden Keramikmasse überhaupt nicht bewegt oder gepreßt wird.

Im Prinzip besteht die Erfindung darin, daß bei einem Verfahren zur Herstellung von Formteilen mit Anschlußstutzen für Kaminrohre oder dergleichen, bei dem ein Hubel aus einem weichen, aus keramischem Material hergestellt wird, wobei die Außenabmessungen des Hubels im wesentlichen entsprechend den Außen­ abmessungen des herzustellenden Formteils gefertigt werden, der Hubel als zylindrischer massiver Körper in eine Presse eingelegt wird, deren Innenabmes­ sungen den Außenabmessungen des Formteils entsprechen, ein Kolben in die Presse in Achsrichtung eingeführt wird, und der Kolben den Hubel unter Bildung eines rohrförmigen Teils des Formteils bis zur gegenüberliegenden Stirnseite der Presse vollständig durchdringt, wobei der Durchmesser des Kolbens im we­ sentlichen dem Innendurchmesser des rohrförmigen Teils entspricht, das vom Kolben abgedrückte keramische Material aus dem Hubel in einen für die Her­ stellung des Anschlußstutzens vorgesehenen Raum der Presse gedrückt wird, und überschüssiges keramisches Material an der dem Kolben gegenüberliegen­ den Stirnseite der Presse durch eine dort vorgesehene düsenförmige Öffnung hinausgedrückt wird.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung ist der Hubel so bemessen, daß zusätz­ lich zu dem für den Anschlußstutzen benötigten Material überschüssiges Mate­ rial vorhanden ist. Dieses überschüssige Material stellt sicher, daß alle Matrizen- Räume der Presse mit homogenen Material gefüllt werden. Das dann noch ver­ bleibende überschüssige Material wird durch düsenförmige Öffnungen an der dem Eingang für den Kolben gegenüberliegenden Stirnseite und gegebenen­ falls durch ein Matrizenteil für den Anschlußstutzen aus der Presse herausge­ drückt.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung wird vor Einführung des bewegbaren Kolbens in den Hubel in den für den Anschlußstutzen vorgesehenen Raum der Matrize ein an die Innenwandung des Anschlußstutzens angepaßter ver­ schiebbarer Matrizenkolben eingeführt, dessen Stirnseite an den Umfang des den Hubel durchdringenden Kolbens angepaßt ist. Der verschiebbare Matrizen- Kolben kann mit der Öffnung für den Durchtritt des überschüssigen keramischen Materials versehen sein.

In einem Arbeitsgang wird ein für Kaminrohre geeigneter Hubel aus einem ge­ nügend weichen Material hergestellt, beispielsweise von Hand oder maschinell in einem Gieß- oder Preßverfahren. In einem zweiten Arbeitsgang werden die Endmaße des Fertigteils mit der erwünschten Homogenität der Wandung be­ wirkt, wobei Rohrteilwandung und Anschlußstutzen aus praktisch demselben homogenen Material einstückig gefertigt sind. Vorteilhaft bei dieser Fertigungs­ weise ist zusätzlich zur guten Qualität der Fertigteile, daß das Herstellungsver­ fahren sowohl geringeren Aufwand an Geräten und Personal erfordert als auch jegliches bei der Nachbearbeitung der Hubel aus diesen entfernte, überschüs­ sige keramische Material wiederverwendbar, also nicht verloren ist.

Als Hubel wird ein massiver Vollkörper ohne vorgefertigte Durchgangsöffnung verwandt. Dadurch wird bei dem Preßvorgang im Innern des Hubels keine Luft eingeschlossen. Eventuell eingeschlossene Luft könnte in das Material wandern und dort zu unerwünschten Porösitäten führen. Um dies zu vermeiden, wird ein sog. hochvakuumierter Massivkörper mit einem Vakuum-Wert von 95-97% vor­ gesehen.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im folgenden mehrere Ausfüh­ rungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen beispielsweise beschrie­ ben.

Diese zeigen in:

Fig. 1a und Fig. 1b ein Formteil für ein Kaminrohr mit Rauchrohranschluß, in zwei An­ sichten,

Fig. 2a, Fig. 2b und Fig. 2c ein Formteil für ein Kaminrohr mit Inspektionsanschluß, in drei An­ sichten,

Fig. 3 die perspektivische Ansicht eines fast fertigen Formteils gemäß Fig. 2, zur Verdeutlichung außerhalb der Presse,

Fig. 4 die Ansicht einer geöffneten Presse für die Herstellung eines Form­ teils nach Fig. 2 aus einem Hubel,

Fig. 5 eine andere Sicht der Fig. 4,

Fig. 6a bis Fig. 6g in einer schematischen Darstellung in mehreren Verfahrensschritten des Verfahrensablaufs für die Herstellung eines Fertigteils nach Fig. 3 aus einem Hubel nach Fig. 3 mit einer Presse nach Fig. 4 oder 5,

Fig. 7 ein geschnittenes Detail eines verschiebbaren Matrizen-Kolbens mit einer Öffnung für den Durchtritt überschüssigen keramischen Materi­ als.

In Fig. 1a und Fig. 1b ist in zwei Ansichten ein Formteil 1 mit Rauchrohran­ schluß 2 als Fertigteil für ein Kaminrohr dargestellt. Die Wandungsdicken wei­ sen einen in der Norm festgelegten Wert auf. Der Anschlußstutzen 2 ist gegen­ über der Waagerechten etwa 10° geneigt. Die Außendurchmesser der Wan­ dungen des rohrförmigen Teils 3 und des Anschlußstutzens 2 sind im wesentli­ chen der Norm angepaßt bemessen.

Fig. 2a, Fig. 2b und Fig. 2c zeigen in drei Ansichten ein Formteil 1 mit In­ spektionsanschluß 4 als Fertigteil für ein Kaminrohr. Auch hier können, wie in Fig. 1, die Außendurchmesser der Wandungen des rohrförmigen Teils 3 und des Anschlußstutzens 4 gleich groß bemessen sein. In Fig. 2 ist die Breite des hier rechteckförmigen Anschlußstutzens kleiner gewählt als der Außendurch­ messer des rohrförmigen Teils 3.

Fig. 3 zeigt die perspektivische Ansicht eines fast vollendeten Formteils ge­ mäß Fig. 2. Der Hubel 5 hat genügend überschüssiges, weiches, keramisches Material, um eine relativ homogene Materialverteilung auch im Bereich des An­ schlußstutzens 4 und des Übergangs zum Stutzen 4 zu bewirken, den das überschüssige Material bildet, wenn es durch einen Kolben 6 in einen entspre­ chenden Raum einer hier nicht dargestellten Presse gepreßt wird. Das rohrför­ mige Teil 3 wird dabei mit dem Anschlußteil 4 durch dasselbe Material gefertigt, besteht mit diesem also aus einem Stück. In Fig. 3 ist bei dem Blick in den An­ schlußstutzen 4 das dort beim Hubel 5 schon offene Rohrteil 3 sichtbar. Dieses Wandungsteil 3 wird im Bereich des Anschlußstutzens 4 erst beim Herstellen des Innendurchmessers geöffnet, wenn ein für den Innendurchmesser des An­ schlußstutzens 4 wesentliches, hier zur Verdeutlichung weggelassenes Matri­ zenteil von außen in die Wandung des rohrförmigen Teils 3 geschoben wird oder wenn der Kolben 6 diesen Bereich passiert. Im Bereich des Übergangs von der inneren Wandung des Anschlußstutzens 4 zur Innenwandung des rohrför­ migen Teils 3 ist in Richtung der Rohrachse beidseitig je eine schwalben­ schwanzähnliche Nute 4a sichtbar. Diese Nute 4a ist ein Gegenstück der Stirn­ seite des verschiebbaren Matrizenteils, das innerhalb der Außenmatrize 7, 8 quer zur Achse des Hubeis in Richtung auf den Hubel geschoben wird. Die Öff­ nung selbst wird nach Fertigstellung des Anschlußteils 4 durch den den Bereich des Anschlußteils 4 passierenden Kolben 6 bewirkt.

Fig. 4 zeigt die Ansicht einer geöffneten Presse für die Herstellung eines Formteils nach Fig. 2 aus einem Hubel, d. h. einem zylindrischen massiven Vollkörper aus weicher Keramik. Die Presse besteht im wesentlichen aus einer ortsfesten Matrize oder Halbschale 7 und einer schwenkbaren Matrize oder Halbschale 8, die aufeinanderlegbar sind und im geschlossenen Zustand als Außenmatrize die Außenmaße des Fertigteils 1 umschließen. Da der in die aus den Halbschalen 7 und 8 gebildete Form gelegte, in Fig. 4 nur angedeutete Hubel aus noch weichem keramischen Material besteht, legen sich die beiden Halbschalen fest um den Hubel und lassen nur den Raum für das Anschlußteil 4 des Formteils 1 frei. Die durch vorzugsweise hydraulische Mittel schwenkbare Halbschale 8 ist um Gelenke 9, 11 schwenkbar. An der Stirnseite 13 des ortsfe­ sten Lagers 7 ist ein Kolben 6 in Richtung der Achse 10 so verschiebbar gela­ gert, daß er bis zur anderen Stirnseite 12 bewegt werden kann. Der Kolben 6 ist so gewählt, daß er beim Eindringen in den in die Form 7, 8 gelegten Hubel das weiche Grundmaterial vor sich herschiebt bis zur anderen Stirnseite der ge­ schlossenen Form 7, 8. Dort ist eine ortsfeste Düsenplatte 15 angeordnet mit einer Düse 16, durch die das vom Kolben 6 bewegte Grundmaterial als Faden 14 austritt (vgl. Fig. 6d). Durch das vom Kolben 6 bewegte Grundmaterial wird ein Druck von innen auf die Wandung des Hubels und damit auf die Halbscha­ len 7, 8 ausgeübt. Die obere Schale 8 kann bei höheren Drücken auch mittels einer Gelenkschraube 17 mit der unteren Schale 7 verbunden werden, um eine Formänderung des Hubels zu vermeiden. Bevor der Kolben 6 in den Hubel ein­ geführt wird, wird die Matrizenanordnung für das Anschlußteil 4 vervollständigt, indem von der Stirnseite des Anschlußteils 4 her eine verschiebbare Matrize in den Raum geschoben wird, bis sie mit ihrer Stirnseite die Außenwandung des Hubels erreicht oder in diesen gerade eindringt, ohne in den Bewegungsbereich des Kolbens 6 zu gelangen. Sobald der Kolben 6 in den Hubel eindringt und das Material vor sich herschiebt, dringt das oder ein Teil des Grundmaterials unter Druck in den Raum zwischen der Halbschale 7, 8 und der verschiebbaren Ma­ trize ein, bis der Kolben 6 den Bereich des Anschlußteils 4 passiert hat. Danach wird das überschüssige Material aus der Öffnung 16 (Fig. 6d) gedrückt und kann weiterverwendet werden.

Fig. 5 zeigt eine andere Sicht der in Fig. 4 dargestellten Presse 7, 8. In Fig. 5 ist die verschiebbare Matrize 18 mit ihrer Stirnseite 19 sichtbar. Bei eingeleg­ tem Hubel wird der Raum oder die Form 20 für den späteren Anschlußstutzen 4 durch die Stirnkanten 21 des den Kolben 18 umhüllenden Kastens 22 und die Stirnseite 19 einerseits sowie durch Innenwandungen der geschlossenen Matri­ zen oder Halbschalen 7, 8, 20 andererseits und die weiche Wandung des Hu­ beis begrenzt. Zunächst wird die verschiebbare Matrize 18 in den Raum 20 für Anschlußstutzen 4 eingeführt, bis ihre in Fig. 5 sichtbare Stirnseite 19 die Wandung 3 des rohrförmigen Teils 3 erreicht hat, das gemäß Fig. 3 ein Teil mit dem Anschlußstutzen 4 bildet. In dieser Position der verschiebbaren Matrize wird der Kolben 6 in den Hubel gedrückt und schiebt das Grundmaterial des Hubeis vor sich her. Durch den dabei aufgebauten Druck schiebt sich das Grundmaterial in den Raum 20 zwischen den Matrizen 7, 8 und füllt ihn voll­ kommen aus zur Bildung des Anschlußteils. Sobald der Kolben 6 den Bereich des Anschlußstutzens 4 passiert hat, schiebt er das Grundmaterial weiter vor sich her, und drückt es auf der dem Kolben 6 gegenüberliegenden Stirnseite 12 durch die Öffnung 16 als Faden 14 hinaus. Die Öffnung 16 ist so eng ausgebil­ det, damit sich ein für die Herstellung des Anschlußstutzens 4 erforderlicher Druck aufbauen kann. Dieser Druck muß aber auch durch die Wirkung der Presse 7, 8, 20 aufgefangen werden.

Fig. 6 zeigt in einer schematischen Darstellung in mehreren Verfahrensschrit­ ten den Verfahrensablauf für die Herstellung eines Formteils nach Fig. 2 aus einem Hubel nach Fig. 3 mit einer Presse nach Fig. 4 und 5.

In Fig. 6a ist der Hubel 5 dargestellt mit Außenmaßen, die im wesentlichen den Endmaßen entsprechen. Dieser Hubel ist aus Vollmaterial. Das Grundmate­ rial des Hubels ist noch weich.

In Fig. 6b ist der Hubel in die Form 7, 8 eingelegt. Der Raum 20 für den An­ schlußstutzen 4 und der Kasten 22 mit der darin geführten verschiebbaren Ma­ trize sind sichtbar. Die Form 7, 8, 20 wird geschlossen (nicht sichtbar). Die Halb­ schalen 7, 8 werden gegeneinander gedrückt und/oder durch die Gelenk­ schraube 17 in Fig. 4 gesichert. In den folgenden Figuren ist die Presse 7, 8, 20 geschlossen, der besseren Darstellung halber ist die Schale 8 aber wegge­ lassen.

Fig. 6c zeigt die verschiebbare Matrize 18 in den Raum 20 für den Anschluß­ stutzen 4 eingeschoben bis seine Stirnseite 19 die Wandung des rohrförmigen Teils 3 wenigstens nahezu berührt. Sobald diese Position erreicht ist, wird wie in

Fig. 6d gezeigt, der Kolben 6 längs der Achse 10 in Richtung auf die Stirnseite 12 bzw. die Düsenplatte 15 bewegt. Dabei schiebt der Kolben 6 die seiner Frontfläche entsprechende Menge des Grundmaterials des Hubels vor sich her und bildet dabei das rohrförmige Teil 3 des Formteils 1 aus Fig. 2. Wegen der Weichheit oder Plastizität des Grundmaterials wird die Wandung des Hubels im Bereich zwischen den Matrizen 18 und 20 in diesen Raum gedrückt, gefolgt von der erforderlichen Menge des darüber hinaus für die Bildung des Anschlußstut­ zens benötigten Materials.

Überschüssiges Material wird durch die Öffnung 16 in der Düsenscheibe 15 nach außen gedrückt. Sobald der Kolben 6 seine Endposition an der Stirnseite 12 der Form 7, 8 erreicht hat oder, sobald der Kolben 6 mit seinem vorderen, den Durchmesser der Innenwandung des rohrförmigen Teils 3 bestimmenden Umfangsteil den Anschlußstutzen passiert hat, ist die Öffnung zwischen dem rohrförmigen Teil 3 und dem Innenraum des Anschlußstutzens 4 hergestellt. Danach wird entweder die Matrize 18 zurückgezogen oder es wird gemäß

Fig. 6e die verschiebbare Matrize 18 oder ein Teil der Matrize weiter in das rohrförmige Teil 3 geschoben, bis er die Verbindung von Anschlußstutzen 4 zum Innenteil des rohrförmigen Teils 3 vollkommen hergestellt oder bereinigt hat. Danach werden gemäß

Fig. 6f zunächst die verschiebbare Matrize 18 in ihre Ruheposition zurückge­ fahren und dann der Kolben 6 zurückgezogen.

Anschließend wird die Presse 7, 8 geöffnet, die obere Schale 8 abgeschwenkt, der nunmehr in seinen Maßen fertige Rohling aus der Form 7, 8, 20 herausge­ hoben, beispielsweise mittels eines Vakuumhebers, und zur Feinbearbeitung mit Messern oder dergleichen weitergeleitet. Schließlich wird das Formteil zur Er­ zielung der erforderlichen Festigkeit gebrannt.

Der Vorgang kann beschleunigt werden, wenn nach dem Passieren der Öffnung für den Anschlußstutzen 4 neben der Düse 16 eine oder mehrere weitere Öff­ nungen geöffnet werden.

Fig. 6g zeigt die verschiebbare Matrize 18 mit ihrer Stirnseite 19 und der Presse (im Prinzip) in Seitenansicht mit einem Abstand vom Hubel.

Fig. 7 zeigt eine Ausbildung der verschiebbaren Matrize, bei der in der Matrize 18 eine diese Matrize 18 durchdringende Öffnung 181 vorgesehen ist. Sobald die Stirnseite 19 der Matrize 18 seine vordere Position erreicht hat und der Kol­ ben 6 in den rohrförmigen Teil 3 eindringt, drückt dieser Kolben 6 einen Teil des weichen Grundmaterials auch durch diese Öffnung 181 hinaus, sobald der Raum gefüllt ist. Dadurch wird erreicht, daß die Wandung des Anschlußstutzens lückenlos gebildet ist.

Das für den Hubel verwendete Grundmaterial ist ein keramisches Grundmaterial mit einem sehr hohen Schamotteanteil. Ein keramisches Material mit etwa 17% Feuchte für den Hubel hat sich bewährt.

Aufgrund des plastischen Grundmaterials, der Verwendung eines massiven Vollkörpers als Hubel und der homogenen Materialverteilung von Hubel und Anschlußstutzen sowie der nahezu verformungsfreien Herstellung des Formteils aus dem Hubel im Bereich der Übergänge vom Anschlußstutzen 4 zum rohrför­ migen Teil 3 werden Risse oder dergleichen infolge von Verspannungen oder dergleichen nahezu vermieden.

Die Erfindung ist nicht auf die Herstellung von Formteilen für Kaminrohre mit hohem Schamotteanteil beschränkt. Sie kann auch für die Herstellung anderer entsprechender Formteile für keramische Artikel von Vorteil sein.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung von Formteilen mit Anschlußstutzen für Kamin­ rohre oder dergleichen, bei dem ein Hubel aus einem noch weichen kerami­ schen Material hergestellt wird, wobei die Außenabmessungen des Hubels im wesentlichen entsprechend den Außenabmessungen des herzustellen­ den Formteils gefertigt werden,

• 1. der Hubel als zylindrischer massiver Körper in eine Presse (7, 8) einge­ legt wird, deren Innenabmessungen den Außenabmessungen des Formteils (1) entsprechen,
• 2. ein Kolben (6) in die Presse (7, 8) in Achsrichtung (10) eingeführt wird, und der Kolben (6) den Hubel (5) unter Bildung eines rohrförmigen Teils (3) des Formteils (1) bis zur gegenübergelegenden Stirnseite (12) der Presse vollständig durchdringt, wobei der Durchmesser des Kol­ bens (6) im wesentlichen dem Innendurchmesser des rohrförmigen Teils entspricht,
• 3. das vom Kolben abgedrückte keramische Material aus dem Hubel in einen für die Herstellung des Anschlußstutzens (4) vorgesehenen Raum (20) der Presse (7, 8, 20) gedrückt wird, und
• 4. überschüssiges keramisches Material an der dem Kolben (14) gegen­ überliegenden Stirnseite (12) der Presse (7, 8) durch eine dort vorgese­ hene düsenförmige Öffnung (16) hinausgedrückt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den für den Anschlußstutzen (3, 4) vorgesehenen Raum (20) vor Einführung des bewegbaren Kolbens (6) in den Hubel eine verschiebbare Matrize (18) eingeführt wird, und daß das keramische Material in den Raum zwischen der verschiebbaren Matrize und der Innenwandung der Presse (7, 8) gedrückt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des vom bewegbaren Kolben (14) von der Innenwandung des rohrförmigen Teils (3) entfernten Materials durch eine Öffnung (181) in der verschiebbaren Matrize (18) gedrückt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Material des Hubels bei dessen Einlegen in die Pres­ se (7, 8) eine solche Weichheit aufweist, daß das aus der Presse (7, 8) her­ ausgedrückte Material wiederverwendbar ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hubel aus einem noch weichen keramischen Material, insbesondere Ton, mit 15 bis 20% Feuchte und einem hohen Schamottegehalt verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Penetrationszahlen des keramischen Materials zwischen 2,5 und 3,5 gewählt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Material für den Hubel vorbehandelt wird.

8. Presse zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der zwei Halbschalen (7, 8) mit einer an die Außenabmessungen eines rohrförmigen Teils (3) des Formteils (1) angepaßten Form zur Auf­ nahme des Hubels vorgesehen sind, die Halbschalen (7, 8) miteinander verbindbar ausgebildet sind, die Halbschalen (7, 8) an ihrer einen Stirn­ seite (12) durch einen in Achsrichtung verschiebbaren Kolben (6) und an ihrer anderen, gegenüberliegenden Stirnseite (13) mit einer Düsenplatte (15) verschlossen sind und die beiden Halbschalen (7, 8) mit einem Formteil (20) für die Aufnahme des keramischen Materials für die Bildung des Anschluß­ stutzens (2, 4) aus dem Material des Hubels versehen sind.

9. Presse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Presse eine verschiebbare Matrize (18) zugeordnet ist, die mit ihrer Stirnseite (19) bis an oder in die Wandung des Hubels verschiebbar ist.