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Verfahren und Vorrichtung, zum Herstellen von Schmelzhäfen, insbesondere
Glasschmelzhäfen Die Erfindung betrifft die Herstellung von Schmelzhäfen, insbesondere
Glasschmelzhäfen, durch Verpressen. eines einzigen Postens Häfnermasse in einer
aus Preßform, Preßkern und Abschlußring bestehenden Preßvorrichtung unter Vermeidung
des Auftretens innerer Spannungen und unter Erzielung einer großen Dichte und eines
derartigen Gefüges im Wandquerschnitt, daß der- fertige Hafen weitgehend gegen chemische
und thermische Angriffe widerstandsfähig ist.
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Bisher werden Glasschmelzhäfen durch stück- und schrittweises Einbringen
der durch Mauken und Kneten. aufbereiteten Hafnermasse mittels Treten, Kneten und
Schlagen in einer Holzform von Hand hergestellt. Die Hafnermasse besteht aus quellbaren
und nichtquellbaren Bestandteilen, z. B. Ton und Schamotte. Die auf diese Weise
hergestellten Schmelzhäfen haben wegen. des verhältnismäßig großen Wasser- und Luftgehaltes
der frischen Hafenmasse ein poriges Gefüge und enthalten Luftblasen. Infolge der
mangelhaften Bindung der einzelnen Posten untereinander und wegen des Auftretens
örtlich und zeitlich gegeneinander verschobener Trocknungszonen sowie des langsamen
und postenweisen Aufbaues des ganzen Hafens entstehen weitere 'Lufteinschlüsse und
Ungleichmäßigkeiten. Der frisch geformte Hafen hat großen Wassergehalt und ist nicht
standfest, so daß eine wochenlange Vortrocknung erforderlich ist, während welcher
der Hafen in der Form verbleibt. In dieser Zeit entstehen durch Verdunstung des
Wassers neue Poren und Ungleichmäßigkeiten, die um so größer sind, als das Vortrocknen
nur einseitig, nämlich von innen her, erfolgt. Die entstandenen Poren und Ungleichmäßigkeiten
lassen sich durch das übliche Nachschlagen und Nachbearbeiten
schon
deshalb nur teilweise und sehr unvollkommen beseitigen, weil die Nachbehandlung
ihre zeitliche Grenze findet in der während des Vortrocknens nachlassenden Bildsamkeit.
Das endgültige Trocknen der so hergestellten Häfen nach Erreichung der Standfestigkeit.
dauert je nach Größe des Hafens bis zu einem Jahr und erfordert große Umsicht, weil
nur ein sehr geringes und gleichmäßiges Trocknungspotential verwendet «erden kann.
Diese Häfen sind nicht zuletzt wegen der großen Lagerhaltung und des erforderlichen
großen Formenparkes teuer; sie haben eine verhältnismäßig kurze Lebensdauer, weil
die Art ihrer Herstellung das Auftreten innerer Spannungen im Fertigerzeugnis bedingt
ist. Infolge der Porigkeit werden diese Häf#-n von den in ihnen erschmolzenen Glasflüssen
stark angegriffen und führen dadurch auch zu einer Verschlechterung des Glases selbst.
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Man hat nun bereits vorgeschlagen. Häfen aus einer entsprechend zubereiteten
flüssigen Masse in einer aus Mantel und Kern bestehenden Form zu gießen. Der bei
diesem Gießverfahren erforderliche erhöhte Wassergehalt der Hafenmasse bietet jedoch
gegenüber dem Handschlagverfahren keinen Vorteil.
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Versucht man die Nachteile des beschriebenen Verfahrens dadurch zu
vermeiden, daß man in bekannter Weise einen einzigen Posten zäher oder knetbar bildsamer
Hafnermasse in einer aus Preßform, Preßkern und Abschlußring bestehenden bekannten
Preßvorrichtung durch Axialverschiebung des starren Preßkernes verpreßt, so zeigt
es sich, daß in dem Preßling innere Spannungen auftreten, die zur Zerstörung führen.
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Es wurde nun gefunden, daß das Entstehen derartiger innerer Spannungen
vermiedeniverd ,
en -arm, wenn man zwei Gesichtspunkte genügend beachtet.
Zunächst muß vermieden werden, daß bei dem axial geführten Preßdruck rein mechanisch
Spannungen im Hafen wegen des überpressens einzelner Teile des Hafens, z. B. des
Hafenbodens, auftreten. Es muß ferner für eine geeignete Abführung des Wassers gesorgt
«erden, welches durch den Preßdruck aus der Hafnermasse ausgetrieben wird. Bekannt
ist zwar die Verwendung von Preßvorrichtungen, bei welchen die formgebenden Flächen
vollkommen oder zum größten Teil aus Gips oder einem ähnlichen Werkstoff bestehen,
der begierig Wasser aufsaugt. Man hat derartige Vorrichtungen beispielsweise vorgeschlagen
für die Herstellung von Ofenkacheln. Diese Art des Wasserentzuges läßt sich aber
bei der Herstellung von Schmelzhäfen nicht anwenden, weil der Wasserentzug zu schnell
vor sich geht.
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Es wurde nun gefunden, daß man brauchbare Schmelzhäfen durch Verpressen
eines einzigen Postens entsprechend zubereiteter Hafenmasse in einer aus Preßform,
Preßkern und Abschlußring bestehenden Preßvorrichtung herstellen kann, wenn man
den Preßdruck nicht wesentlich über den Wert hinaus erhöht, der zur Erzielung der
Standfestigkeit des Preßlings notwendig ist, und wenn man gleichzeitig durch öffnungen,
die in den formgebenden Flächen vorhanden sind, für einen Wasserentzug sorgt.
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Die Verwendung einer Preßfortn mit gleichmäßig verteilten Wasseraustrittsöffnungen
ist bereits bekannt beim Gießen von Gegenständen aus flüssigem Schlamm, wie z. B.
Tonschlicker. Bei der Anwendung dieses Verfahrens zur Herstellung von Hohlkörpern
soll der Preßkern aus einem aufblähbaren Gummibeutel bestehen. Dieses Verfahren
führt aber nur bei kleinen und verhältnismäßig dünnwandigen Gegenständen zu brauchbaren
Ergebnissen und ist für Schmelzhäfen nicht an-«-endbar. Dasselbe gilt für ein ebenfalls
bekanntes Verfahren zum Herstellen von Platten durch Verpressen einer knetbar bildsamen
Tonmasse unter Verwendung einer Preßvorrichtung, die aus zwei gegeneinander bewegbaren
Preßkernen besteht. Diesem bekannten Verfahren fehlt jedoch die Erkenntnis, daß
man den Preßdruck nur so weit steigern darf, bis der Preßling standfest geworden
ist.
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Die Erfindung besteht aber nicht nur darin, daß beim Pressen der zur
Erzielung der Standfestigkeit des Preßlings erforderliche Druck nicht wesentlich
überschritten wird und daß das frei werdende Wasser durch entsprechend angeordnete
Öffnungen in allen formgebenden Flächen entzogen wird. Die durch die Erfindung ermöglichte
Herstellung von Schmelzhäfen mit einem die Widerstandsfähigkeit gegen mechanische,
chemische und thermische Angriffe erhöhenden Gefüge beruht vielmehr auch noch darauf,
daß der ganze nach dem
Verfahren hergestellte Preßling sowohl auf seiner Außenseite
als auch auf seiner Innenseite mit einer feinporigen Filterschicht umhüllt wird,
so daß das aus der gepreßten Masse austretende Wasser erst durch diese Filterschicht
hindurchdringen muß, bevor es zu den Wasseraustrittsöffnungen der formgebenden Flächen
gelangt. Bedeckt man also alle formgebenden Flächen, d. h. sowohl den durchlöcherten
Mantel als auch den durchlöcherten Boden der Preßform als auch die formgebende durchlöcherte
Fläche des Preßkerns mit einer Schicht aus Filterleinwand o. dgl., so zeigt es sich,
daß sich die im ausgepreßten Wasser dispergierten, also ganz feinen festen Teilchen
an der Innenseite der Filterschicht, d. h. auf der Oberfläche des Preßlings, also
auf dessen Außenseite und Innenseite absetzen und einen besonders feinen.
bis
in eine gewisse Tiefe reichenden, ganz gleichmäßig verteilten Überzug auf der Hafenaußenwand
und auf der Hafeninnenwand bilden. Es wurde jedenfalls gefunden, daß auch die äußeren
Schichten der gepreßten Masse an der Filterwirkung teilnehmen. Auf diese Weise entsteht
ein Schmelzhafen, dessen Wände ein Gefüge haben, welches dem Gefüge eines in Kokille
gegossenen Hartgußmantels ähnlich ist. Der Scherben besteht also aus einem inneren
Kern mit gröberem Korn, welches die erforderliche mechanische Festigkeit gewährleistet.
Von diesem inneren Kern aus nimmt die Dichte nach beiden Seiten, also so-,vohl nach
der Außenseite als auch nach der Innenseite, des Hafens gleichmäßig zu, so daß eine
sehr dichte äußere Schicht vorhanden ist, die man mit einer Glasur vergleichen könnte
und dem Hafen einen weitgehenden Schutz gegen thermische und mechanische Angriffe
der 'Flammengase und der Schmelze verleiht.
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Für das Verfahren gemäß der Erfindung ist eigentümlich, daß bei einem
verhältnismäßig hohen, aber eine gewisse Grenze nicht überschreitenden Preßdr uck
das Wasser nur verhältnismäßig langsam durch die in allen formgebenden Flächen vorhandenen
Kanäle austritt, weil der Formling auf allen Seiten von einer Filterschicht umgeben
ist, de eine verhältnismäßig geringe Filtergeschwindigkeit ergibt, so daß auch die
feinsten Bestandteile auf der Eintrittsseite der Filterschicht zurückgehalten werden.
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Es empfiehlt sich, die Hafenmasse zu entlüften und vorzuverdichten,
z. B. in einer an sich bekannten Unterdruckpresse zu behandeln und dann nach dem
Verfahren gemäß der Erfindung zu verpressen. In diesem Falle wird das Gefüge des
Hafens noch verbessert.
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In der Zeichnung ist schematisch eine Preßvorrichtung dargestellt,
wie sie zur Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung verwendet werden kann. Die
Vorrichtung besteht aus einer Preßform und einem Preßkern oder Preßstempel. Die
Preßform besteht aus dem Boden i und dem Mantel z. Beide Teile können einstückig
oder mehrstückig sein. Der Preßkern 3 wird mit Hilfe einer nicht dargestellten geeigneten
Vorrichtung auf und ab bewegt, um die zur Herstellung des Behälters dienende keramische
Masse 6 an die Innenwand der Preßform. i, 2 anzupressen. Der Preßkern 3 besteht
aus einem Boden und einem Mantel; beide Teile können einstückig oder mehrstückig
sein. Mit dem Mantel 2 der Preßform ist ein Formabschlußring¢ in geeigneter Weise,
z. B. mit Hilfe von Schrauben, Klammern o. dgl., lösbar verbunden. Dieser Ring hat
eine solche Form und Größe, daß zwischen ihm und dem Preßkern 3 bei dessen Einpressen
ein nach oben hin sich verjüngender Spalt 5 verbleibt, der sich erst kurz vor bzw.
bei Erreichen der Endstellung des Preßkerns 3 schließt. Sämtliche von der Masse
6 berührten Flächen des Preßkerns und der Preßform sind mit Kanälen 7 versehen und
außerdem mit einer Filterschicht 8 bedeckt, die z. B. aus Filterleinwand bestehen
kann.
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Wenn vor Beginn der Einführung des Preßstempels 3 in die Preßform
i, 2 eine solche Menge keramischer Masse 6 eingebracht wird, daß das Gewicht dieser
Masse das Gewicht des geformten Behälters, vermehrt um, das Gewicht des ausgepreßten
Wassers, übersteigt, so. tritt die Masse, die beim Pressen zwischen Formmantel und
Preßkern bis zum Abschlußring 4. emporgedrückt wurde, unter fortgesetztem, ansteigendem
Druck durch den sich ständig verringernden Spalt 5 so lange aus, bis der Preßkern
3 diesen Spalt ganz schließt. Hat nach dem Schließen dieses Spaltes der Preßkern
seine Endstellung noch nicht erreicht, so tritt bei fortgesetztem Druck eine weitere
Verdichtung der Masse 6 ein. Durch diese Anordnung wird nicht nur beim Pressen die
hohe Druckbeanspruchung der keramischen Masse erzielt, sondern es wird auch eine
Rißbildung an den Rändern verhindert. Das durch die Verdichtung der Masse 6 ausgetriebene
Wasser tritt durch die Filterschicht 8 hindurch und fließt durch die Kanäle 7 ab.
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Mit Hilfe dieser Vorrichtung lassen sich alle diejenigen Erzeugnisse
der keramischen Industrie herstellen, die bisher in gleicher Weise wie Glasschmelzhäfen
z. B. durch Schlagen oder Stampfen in Formen gefertigt werden. Insbesondere lassen
sich also die ebenfalls stark beanspruchten Erzeugnisse der Schamotteindustrie,
wie z. B. Hängedeckensteine und andere Formstücke, durch das Verfahren gemäß der
Erfindung wesentlich verbessern.