DE7331578U - Stranggepreßter keramischer Körper, insbesondere Dachziegel - Google Patents

Description

30181 L/br/T

Dipl.-Ing. Max Gerhaher, 8380 Landau Dr. Franz Gerhaher, 8440 Straubing

Stranggepreßter keramischer Körper,

insbesondere Dachziegel* g a l Px^W ^*'°< '

Die Neuerung bezieht sich auf einen stranggepreßten keramischen Körper, insbesondere einen Dachziegel* e t» Bei derartigen Körpern besteht das Problem, daß sie beim Trocknen eine möglichst große Formhaltigkeit beibehalten sollten. Um dies zu erreichen, ist das Nachpressen angetrockneter, stranggepreßter Formlinge auf Stempelpressen oder das sog. Trockenpressen mit vermindertem Feuchtig-' keitsgehalt auf Strangpressen bekannt. In beiden Fällen wird die Ursache mangelnder Formhaltigkeit, nämlich die Schwindung des keramischen Rohlings beim Trocknen« dadurch teilweise ausgeschaltet, daß die Materialfeuchtigkeit beim Verpressen sehr niedrig gehalten wird. Die stärkste Trockenschwindtmg von circa 6 bis IO % ist nrfrnT 1 rh bei hohem Anmacherwassergehalt vorhanden, der üblicherweise zwischen 15 bis 25 % liegt. Bei geringerem Anmacherwassergehalt beträgt die Schwindung häufig nur noch einen

Bruchteil davon. Die Nachteile des Nachpressens liegen insbesondere in dem zusätzlich nötigen Preßvorgang auf Stempelpressen, die Nachteile beim Trockenpressen liegen im hohen Kraftverbrauch und Maschinenverschleiß und in der trotzdem noch mangelhaften Formhaltigkeit.

üblicherweise wird der gepreßte, plastische Rohling auf Rahmen, Rähmchen, Förderbändern, Rollen od. dgl. aufgelegt, auf welchen er in die Trocknerei gebracht wird. Da die Trocknungsluft die Auflagefläche = ünterfläche des Rohlings nicht ebenso gut umströmen kann wie die übrigen Flächen, insbesondere die Oberfläche, trocknet die Oberseite des Rohlings früher an, beginnt zu schwinden und wird lederhart, während dadurch die noch plastische Unterseite gestaucht «nc¹· verkürzt vird* Wenn im weiteren Verlauf des Trockenvc^a»:gs dann auch die Unterseite schwindet, kann die bereits verfestigte Oberseite nicht mehr gestaucht werden, so daß die Unterseite übermäßig verkürzt ist. Die Folge davon ist, daß sich der keramische Körper bei der Endaustrocknung an den Rändern nach abwärts biegt und in der Mitte hochwölbt (vgl. Fig. I). Besonders stark ist diese Verformung bei flacheren, plattenförmigen Körpern, da hier die langsam antrocknende Unterseite relativ groß ist. Bei mehr kubischen Körpern ist die Verformung geringfügig. Eine zusätzliche Verformung kann auch beim Brand der keramischen Formlinge eintreten, da hier häufig sowohl Materialerweichung als auch ungleiche Brenn-Schwindung die Voraussetzungen dafür geben.

Um eine möglichst große Formhaltigkeit zu gewährleisten, werden bei einem üblicher» Verfahren zwei oder mehr Kör per der gewünschten Form mit Sollbruchstellen zu einem

mehr kubischen Körper zusammengesetzt und in einem Stück im Strang gepreßt und nach dem Trocknen oder Brennen in die einzelnen gewünschten Körper zerteilt. Möglichst gute Symmetrie des zusammengesetzten Querschnittes begünstigt die Formhaltigkeit beim Trocknen und beim Brennen zusätzlich. Dieses Verfahren wird z.B. angewandt bei der Herstellung von Spaltplatten (vgl. Fig. II), bei welchen Zwischenstege als Abfall ausgeschieden werden, oder bei Ziegelschalen für Fensterstürze (vgl. Fig. III). Die Nachteile dieses Verfahrens bestehen darin, daß zum Zerteilen der zusammengesetzten Körper ein weiterer Arbeitsgang erforderlich ist und daß sich viele Querschnitte nicht für das Zusammensetzen zu größeren Querschnitten eignen.

Weitere Verfahren zur Verbesserung der Formhaltigkeit bei der Herstellung bestehen darin, die Auflageflächen des Rohlings auf dem. Rahmen annähernd linien- oder punktförmig zu gestalten oder während das Trockenvorganges zu wechseln, so daß die Umströmung und Austrocknung der Rohlingsunterseite verbessert wird.

Allen bekannten stranggepreßten keramischen Körpern, gleichgültig, in welcher Weise sie bearbeitet worden ?ind, ist die trotzdem noch mangelhafte Formhaltigkeit gemeinsam. Wie erheblich die Schwierigkeiten sind, gute Formhaltigkeit bei der Herstellung keramischer Körper zu gewährleisten, geht deutlich aus der DIN 456 ■Dachziegel" hervor, nach welcher z.B. die Flügeligkeit von Biberschwänzen (Größe 155 χ 375 mm 1. Wahl) 6 mm und die FlügeIigkeit von Hohlpfannen (Größe 235 χ 4OO mm) sogar 12 mm betragen darf.

Der Neuerung liegt äie Aufgabe zugrunde, einen stranggepreßten keramischen Körper, insbesondere einen plattenförmigen Körper, vorzugsweise einen Dachziegel, zu schaffen, dessen Formhaitigkeit, insbesondere Flügeligkeit, Längsbiegung und Querbiegung von stranggepreßten keramischen Körpern ohne großen fertigungstechnischen Aufwand wesentlich verbessert ist, und zwar gleicngül= tig, welche Ursache im einzelnen die Flügeligkeit, Längsbiegung oder Querbiegung hat.

Die gestellte Aufgabe ist durch die Neuerung bei einem stranggepreßten keramischen Körper, vorzugsweise einem plattenförmigen Körper, insbesondere einem Dachziegel, dadurch gelöst, daß er einer Vorspannung unterworfen worden ist. Diese Vorspannung kann entweder eine einseitige oder eine Torsions-Vorspannung um die Längsachse des Körpers sein. Vorteilhaft kann der Körper auch sowohl einer einseitigen als auch einer überlagerten Torsions-Vorspannung unterworfen worden sein. Der stranggepreßte keramische Körper nach der Neuerung unterscheidet sich von den Körpern nach dem Stand der Technik dadurch, daß dessen Längs- und Querbiegung kleiner als 0,5 mm ist.

Die Herstellung eines Körpers nach der Neuerung kann in der Praxis beispielsweise derart erfolgen, daß der keramische Materialstrang nach dem Austritt aus dem Mundstück in Längsrichtung nach oben gebogen wird, also entgegengesetzt der Biegung, die sich ohne Vorspannung boim Trocknen, wie in Fig. I dargestellt, ergeben würde.

Eine Vorrichtung zur Herstellung eines Körpers nach der Neuerung, die sich als besonders zweckmäßig erwiesen hat, ist in Fig. IV dargestellt. Danach ist das Muntl-

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stück etwas geneigt angeordnet und wird der Strang auf einer kurvenförmig angeordneten Rollenbahn plastisch gebogen und dem Bändertisch des Abschneiders zugeführt. Durch das anschließende Geradebiegen des Stranges auf dem Bändertisch wird in der unteren Zone des Stranges eine Druck- und in der oberen Zone eine Zugvorspannung erzeugt- welche der unerwünschten Abwärtsbiegung beim Trocknen entgegenwirken. Die Höhe der Vorspannung kann durch Variieren des Neigungswinkels des Mundstücks und durch Variieren der Strangkrümmung auf der Rollenbahn entsprechend verändert werden, so daß außer abwärts gebogenen oder geraden auch aufwärts gebogene keramische Körper hergestellt werden können. Der für möglichst große Fcrmhaltigkeit nötige Neigungswinkel bzw. die nötige Strangkrümmung kann durch wenige Produktionsversuche leicht festgestellt werden.

In einer anderen Ausführungsform der Neuerung kann die kurvenförmige Rollenbahn entfallen. Der Strang wird unmittelbar am Austritt aus dem geneigten Mundstück leicht geknickt, was einer sehr kurzen, aber stark gekrümmten Rollenbahn gleichkommt. Die diesbezügliche Vorrichtung zur Herstellung eines Körpers nach der Neuerung ist in Fig. V dargestellt.

Eine besonders vorteilhafte Vorrichtung zur Herstellung von Körpern nach der Neuerung ist in Fig. VI abgebildet. Auf diener Vorrichtung wird die Vorspannung des Stranges im Mundstück selbst erzeugt. Dies kann dadurch geschehen, daß man beispielsweise den Einlaufwinkel an der Unterseite größer macht als den an der Oberseite, so daß der Materialstrang unten schneller läuft als oben. Eine ähnliche Wirkung erreicht man, wenn man durch Bremsen die

Stranggeschwindigkeit an der Oberseite verringert. Die Bremsen, welche über die ganze Breite des Mundstückes angeordnet sein sollten, sind einstellbar, so daß die für möglichst große FonnhaAtigkeit nötige Vorspannung bzw. die genaue Bremseneinstellung durch einige Produktionsversuche festgestellt werden kann.

Eine weitere Art, Vorspannung des Stranges im Mundstück zu erzeugen, besteht darin, das Mundstück auf dem Preßkopf außermittig anzuordnen, so daß Preßdruck und Materialgeschwindigkeit schon am Mundstückseintritt entsprechend asymmetrisch sind.

In entsprechender Weise, wie eine Höhenvorspannung, also eine Vorspannung um die Querachse des Stranges, erzeugt werden kann, ist es auch möglich, eine Seitenvorspanmr*g um die Hochachse bzw. eine Quervorspannung um die Längsachse des Stranges zu erzeugen.

Zu den vielfältigen Ursachen für die mangelhafte Formhaltigkeit keramischer Körper beim Trocknen gehören u.a. beispielsweise auch eine ungleichmäßige oder unsymmetrische Verteilung der Stranggeschwindigkeit über den Strangquerschnitt am Mundstücksaustritt durch fehlerhafte Ausbildung des Mundstückes oder des Preßkopfes. Eine andere, häufig beobachtete Ursache mangelhafter Formhaitigkeit liegt darin, daß zum Strangpressen fast ausschließlich Schneckenpressen verwendet werden, bei welchen der durch die Schnecke in den keramischen Materialstrang eingebrachte Drall in diesem als elastische Vorspannung gespeichert wird und zu einer Verdrillung des keramischen Körpers bei der Trocknung führt. Besonders stark wirkt sich das bei plattenförmigen Körpern aus, die dann nach der Trocknung

in Richtung der Schneckendrehung verdrillt oder flügelig sind.

Die auf diese oder ähnliche Ursachen zurückzuführende, mangelnde Formhaltigkeit, also die Flügeligkeit oder Verdrillung von stranggepreßten keramischen Körpern, ist bei einem Körper nach der Neuerung dadurch vermieden, daß er eine?. Toi.sions-Vorspannung um seine Längsachse unterworfen worden ist. Das kann ohne großen fertigungstechnischen Aufwand dadurch erreicht werden, daß man dem keramischen Strang, solange er noch plastisch ist, vor oder im Mundstück, am Austritt oder nach dem Austritt aus demselben eine Vorspannung verleiht, welche dem unerwünschten, durch die Schnecke der Presse eingebrachten Drall entgegenwirkt bzw. diesen Drall kompensiert. In der Praxis kann diese Vorspannung beispielsweise dadurch erzeugt werden, daß der keramische Strang nach dem Austritt aus dem Mundstück um seine Längsachse verdrillt wird, und zwar entgegengesetzt der Verdrehung, die sich ohne Vorspannung beim Trocknen ergeben würde.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Neuerung wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei welcher das Mundstück auf der Presse etwas verdreht angeordnet ist und der Strang auf einer entsprechend wendelförmig verdreht angeordneten Rollenbahn plastisch um seine Längsachse verdrehbar und dann dem Bändertisch des Abschneiders ruführbar ist. Durch das anschließende Geraderichten (ohne Verdrillung) des Stranges auf dem Bändertiach wird im Strang eine elastische Torsions-Vorspannung erzeugt, welche der unerwünschten Verdrillung beim Trocknen entgegenwirkt bzw. den von der

Schnecke erzeugten Drall kompensiert. Die Höhe der Vorspannung kann durch Variieren des Verdrehungswinkels des Mundstückes und durch Variieren der Strangverdrehung (Verdrehungswinkel pro Längeneinheit des Stranges) entsprechend verändert werden, so daß der für möglichst ebene Platten nötige Verdrehungswinkel bzw. die Stärke der Strangverdrehung durch wenige Produktionsversuche leicht festgestellt werden kann.

In einer arderen Ausführung\sform der Neuerung wird die Vorspannung des Stranges im Mundstück selbst erzeugt. Dies geschieht auf einer Vorrichtung, bei welcher die Achsen des Einlaufquerschnittes des Mundstückes zu den Achsen des Auslaufquerschnittes verdreht angeordnet sind, so daß der Materialstrang bereits im Mundstück verdrillt wird.

Eine ähnliche Wirkung erreicht man dnrch einstellbare Bremsen, welche mittelpunktsymmetrisch so einstellbar sind, daß dadurch der Einlaufquerschnitt verdreht wird.

Wieder eine andere Ausführungsform der Neuerung sieht eine Vorrichtung vor, die eine oder mehrere entgegengesetzt wirkende Leitschaufel vor dem Mundstückseintritt aufweist. Durch diese Leitschaufel wird der durch die Schnecke verursachte Drall kompensiert.

Der Vorteil eines Korpers nach der Neuerung besteht dar in, daß seine Fonnhaitigkeit, insbesondere seine Flügeligkeit, stark verbessert ist. Die Vorrichtungen nach der Neuerung haben den Vorteil, daß die Formhaitigkeit der keramischen Körper mit minimalen Kosten außerordent lich stark verbessert werden kann. So können auf den

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Vorrichtungen nach der Neuerung ohne besondere Schwierigkeit keramische Platten in den Maßen von circa 220 χ 380 mm hergestellt werden, deren Längs- und Querbiegung kleiner als 0,5 mm ist.

In der nächste! nden Beschreibung sind anhand der Zeichnung verschiedene Vorrichtungen zur Herstellung von Körpern nach der Neuerung beispielhaft erläutert. Die Vorrichtungen können in fast allen Fällen ohne Schwierigkeiten an den vorhandenen Maschinen bzw. Mundstücken nachträglich angebracht werden.

Fig. IV zeigt eine Vorrichtung, bei welcher das Mundstück 9 us» den Winkel 1O geneigt zum Preßkopf 11 angeordnet ist. Am Austritt des Mundstückes 9 ist eine kurvenförmig gestaltete Rollenbahn 13 angeordnet. Im Anschluß an die Rollenbahn 13 weist die Vorrichtung einen Bändertisch 14 auf. Der keramische Strang 12 läuft auf der kurvenförmig angeordneten Rollenbahn 13 zum Bändertisch 14, auf welchem durch das Geradebiegen des Stranges in der unteren Zone 15 des Stranges eine Druckvorspannung und in der oberen Zone 16 des Stranges eine Zugvorspannung erzeugt wird.

In Fig. V ist eine Vorrichtung in Seitenansicht dargestellt, welche eich von der anhand von Fig. IV geschilderten Vorrichtung dadurch unterscheidet, daß die Rollenbahn 13 entfallt. Dex Bändertisch 14 ist also in der Nähe des Mundstückes 9 angeordnet. Auf einer solchen Vorrichtung macht infolgedessen der Strang 12 unmittelbar nach dem Austritt aus dem Hundstück 9 einen leich ten Knick 17.

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Ir» Fig. VI ist eine weitere Vorrichtung im Querschnitt dargestellt. Diese Vorrichtung zeichnet sich durch eine besondere Raumform für das Mundstück 9 aus. Der untere Einlaufwinkel 18 ist nämlich größer als der obere Einlaufwinkel 19. Ferner ist eine einstellbare Bremse 20 vorgesehen. Durch diese Bremse 20 kann die Wirkung des oberen, kleineren EinlaufwinkeIs 19 noch regulierbar verstärkt werden.

In Fig. VII ist eine Vorrichtung dargestellt, bei welcher ein Mundstück 21 um einen Winkel 22 verdreht an einem Preßkopf 23 angeordnet ist.

In Fig. VIII ist in Seitenansicht eine weitere Vorrichtung dargestellt. Sie weist ei ν λ Preßkopf 24 mit einem

verdrehten Mundstück 25 und im Anschluß daran eine Rollenbahn auf, deren Rollen 26 in einem ersten Abschnitt verdreht und deren Rollen 27 in einem zweiten Abschnitt waagerecht angeordnet sind. Der Strang 28 wird also auf einem ersten Abschnitt verdrillt, während die Verdrillung von Beginn des zweiten Abschnittes der Rollenbahn ab aufhört.

In Fig. IX ist eine Vorrichtung dargestellt, deren Ronclstiick in Strangrichtung zn sehen ist. Der Einlaufquerschnitt 29 des Mundstückes ist gegenüber seinem Auslaufquerschnitt 3O verdreht angeordnet.

In Fig. X ist eine andere Vorrichtung mit einem Mundstück 31 in Strangrichtung gesehen dargestellt. Das Mundstück 31 ist mit mifcrelpunktsymmetrisch schräg angeordneten Bremsen 32 ausgestattet.

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In Fig. XI ist eine letzte Ausfuhrungsform einer Vorrich tung zur Herstellung von Körpern nach der Neuerung darge stellt. Sie zeichnet sieb dadurch aus, daß vor dem Mundstückseintritt 33 eine drallerzeugende Leitschaufel 34
angeordnet ist.

Claims (12)

1. Sfcranggepreßter keramischer Körper, vorzugsweise plattenförmiger Körper, insbesondere Dachziegel, dadurch gekennzeichnet, daß er einer Vorspannung unterworfen worden ist.

2. Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er einer einsaitigen Vorspannung unterworfen worden ist.

3. Körper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er einer Torsions-Vorspannung um seine Längsachse unterworfen worden ist.

4. Vorrichtung zur Herstellung eines Körpers nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mundstück (9) um einen Winkel (10) geneigt zum Preßkopf (11) angeordnet ist und daß zwischen einem Bändertisch (14) und dem Mundstück (9) eine kurvenförmig gestaltete Rollenbahn (13) angeordnet ist (vgl. Pig. IV).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenbahn (13) unmittelbar im Anschluß an das Mundstück (9) angeordnet ist (vgl. Fig. V).

6. Vorrichtung zur Herstellung eines Körpers nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Mundstück, dessen unterer Einlaufwinkel (18) größer als

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der obere Einlaufwinkel (19) ist (vgl. Fig. VI) .

7. Vorrichtung nach Anspruch 6» dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des oberen, kleineren Einlaufwinkels

(19) eine einstellbare Bremse (20) angeordnet ist (vgl. Fig. VI).

8. Vorrichtung zur Herstellung eines Körpers n;,ch einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Mundstück (21), das um einen Winkel (22) verdreht an einem Preßkopf (23) angeordnet ist (vgl. Fig. VII) .

9. Vorrichtung zur Herstellung eines Körpers nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßkopf (24) mit einem verdreht angeordneten Mundstück (25) ausgerüstet ist und die Rollenbahn in einem ersten Abschnitt verdreht gelagerte Rollen (26) und in einem zweiten Abschnitt waagerecht gelagerte Rollen (27) aufweist (vgl. Fig. VIII).

10. Vorrichtung zur Herstellung eines Körpers nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaufquerschnitt (29} des Mundstückes gegenüber seinem Auslaufquerschnitt (30) verdreht angeordnet ist (vgl. Fig. IX}.

11. Vorrichtung zur Herstellung eines Körpers nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mundstück mit mitte lpunktsyinmetrisch schräg angeordneten Bremsen (32) ausgerüstet ist (vgl. Fig. X) .

12. Vorrichtung zur Herstellung eines Körpers nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß

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üSiiSSintritt (3 3) ?in*? draller zeugende Leitschaufel (34) angeordnet ist (vgl. Fig. XI).