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Verfahren zum Herstellen von Formlingen aus Ton, Lehm, Erdgemischen
u. dgl. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Formlingen aus Ton,
Lehm oder ähnlichen Stoffen oder Gemischen, bei dem die zu formende Masse in schwingende
Bewegungen versetzt wird. Man ging dabei von der Überlegung aus und erwartete, daß
der Rohstoff durch diese Bewegungen ohne wesentlichen Feuchtigkeitszusatz aus dem
Naturzustand in den für die Pressung geeigneten plastischen Zustand übergehen würde.
Es hat sich aber gezeigt, daß dies mit den bekannten Verfahren nicht erreichbar
ist, bei denen die Formmasse in rüttelnde, d. h. hin und her oder auf-, und abwärts
gehende Bewegungen versetzt wird. In der Formmasse bilden sich dabei Schichten (Stauchschichten)
mit unterschiedlichen Verdichtungsgraden und lockerem Zusammenhalt der verschiedenen
Schichten. Mit Rücksicht auf die Tragfähigkeit des Scherben nach dem Brennen ist
es aber erforderlich, daß die Formmasse ein gleichmäßiges und vollkommen homogenes
Gefüge aufweist, in dem alle Teile über die ganze Ausdehnung der Formmasse innig
miteinander verbunden sind.
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Dieses Ziel wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß der Formmasse
Schleuderbewegungen in geschlossenen gekrümmten Bahnen (kreisförmigen oder elliptischen)
in waagerechter oder senkrechter Richtung bis zum Plastischwerden erteilt werden
und daß während des Formvorganges die Masse einem der Art des Rohstoffes angepaßten
konstanten Preßdruck unterworfen bleibt. Eingehende Versuche und praktische Ausführungen
des Verfahrens gemäß der Erfindung haben die an das Verfahren gestellten Erwartungen
bestätigt.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich zur Herstellung von
Formlingen für Dachziegel, Firstziegel,
Völlwaren, Hohlwaren und
Formstücke aller Art, die aus Ton, Lehm oder Ton-Lehm-Gemischen hergestellt und
anschließend in Öfen gebrannt werden. Es kann aber auch ebenso vorteilhaft angewandt
werden zur Herstellung von Formstücken aus anderen Stoffen wie Zement, Zementgemischen
(Zement, Sand, -Holz, Splitt, Asbest), marmorähnlichen Gemischen, Bimssteingemischen,
Schamotte usw., wenn ein besonders festes und widerstandsfähiges Preßstück erzielt
werden soll.
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Die Rohlinge aus Ton und Lehm oder Ton-Lehm-Gemischen werden z. Z.
überwiegend im Naßverfahcen hergestellt, indem dem Verarbeitungsmaterial Anmachwasser
zugesetzt wird, wenn es nicht den erforderlichen Wassergehalt auf natürlichem Wege
durch Witterungseinflüsse bereits besitzt. Strangpressen mit und ohne Vakuum, Exzenterpressen
oder sonstige Formmaschinen geben der feuchten, leicht formbaren Masse die gewünschte
Gestalt. Das Ergebnis ist ein feuchter, leicht deformierbarer Rohling, der zunächst
einen längeren Trockenprozeß durchzumachen 'hat, frostempfindlich ist,und bei dünnwandigen
Forinen leicht Trockenrisse erhält. Die weiten Transportwege zu den ausgedehnten
Trockengestellen, die Wartung während des Trockenvorganges, die Verhütung von Frostschäden
bei nicht mit künstlichen Trockenanlagen ausgerüsteten Saisonbetrieben sind unerwünschte
Begleiterscheinungen, die die Rohlingsherstellung aus Ton und Lehm erschweren und
verteuern. Versuche mit dem Ziel, diese betrieblichen Aufwendungen herabzusetzen
bzw. ganz auszuschalten, zum mindesten aber die Dauer der Trockenzeit zu verringern,
sind verschiedentlich wie folgt angestellt worden: a) durch Erwärmung des Verarbeitungsmaterials,
b) durch Verwendung von vorgetrocknetem, .nicht ganz hartem Material bzw. durch
Zugabe von geringeren Anmachwassermengen, c) durch Trockenpressung.
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Bei dem Verfahren nach a) setzt die aufgespeicherte innere Wärme die
Trockenzeit herab. Bei dem Verfahren nach b) ist die Trockenzeit schon deshalb kürzer,
weil weniger Anmachwasser im Material enthalten ist. Bei hartem Material leiden
die Formen. Zu weiches Material hat sämtliche Nachteile des Naßverfahrens. Das Verfahren
nach c) ergibt ein formgerechtes Preßstück, wenn hohe Preßdrücke angewandt werden,
aber das Gefüge des gepreßten Rohlings hat keinen ausreichenden Zusammenhalt, es
gibt Schichtenbildung, Risse und ist stellenweise bröcklig. Das trocken gepreßte
und gebrannte Formstück hat demzufolge geringe Festigkeit, saugt unerwünscht viel
Wasser auf und ist stark wasserdurchlässig.
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Die Erfindung dagegen ermöglicht die Herstellung von fast trockenen
Rohlingen, die wenig frostempfindlich sind und bereits durch die Formung eine solche
Festigkeit erhalten, daß sie ohne die Gefahr einer Beschädigung abtransportiert
und zur Nachtrocknung in hohen Stapeln aufgeschichtet bzw. bei Dachziegeln ohne
Vortrocknung in Rähmchen nebeneinanderstehend aufgestellt werden können. Das Gefüge
des nach der Erfindung hergestellten Rohlings ist fest und homogen, auch wenn minderwertigere
Tone und Lehme Verwendung fanden. Trockenrisse können nicht mehr auftreten. Beim
Brennen besitzt der Rohling eine gute Standfestigkeit, er verzieht sich nicht und
hat im Vergleich mit den Rohlingen der bisherigen nassen Herstellung ein geringeres
Schwundmaß. Bei Ofen mit Schmauchanlagen kann der Rohling sofort nach der Herstellung
in den Ofen eingesetzt werden. Bei Ofen ohne Schmauchanlage läßt man den Rohling
zweckmäßig noch einige Tage an der Luft trocknen. Die Erfindung bietet Klein- und
Mittelbetrieben die Möglichkeit, auch ohne künstliche Trockenanlage bis zum Einsetzen
des starken Frostes weiterzuarbeiten; sie können vor der für Saisonbetriebe üblichen
Zeit die Arbeit wieder aufnehmen und in milden Wintern ohne Pause durcharbeiten,
indem die durch die fortlaufende Herstellung von fast trockenen Rohlingen nach der
Erfindung den für Saisonschluß und den Saisonbeginn zurückgestellten Vorrat an Trockenware
strecken. Die Lufttrocknung in den kritischen Übergangsmonaten kann weitgehend ausgenutzt
werden. Im Naßverfahren hergestellte Ziegelsteinzohlinge, die durch Nachtfröste
rissig geworden sind, bleiben, bis sie durchgetrocknet sind, im Freien, sie liefern
dann eingutes Verarbeitungsmaterial für dieses Verfahren (Material für die Kugelmühle).
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Es ist bekannt, mit wenig Wasser angemachten Beton durch Schwingungen
zeitweilig zu verflüssigen und zu verdichten. Das flüssig gewordene Zementgemisch
füllt die Hohlräume gut aus, vor allem dann, wenn die obere Druckplatte mit einem
Gewicht zusätzlich belastet wird. Überschüssiges Wasser tritt an den kleinen Zwischenräumen
der Form heraus und wird fortgeschleudert. Nach dem Abstellen des Schwingtisches
wird das beim Schwingungsvorgang nicht fortgeschleuderte ausgetriebene Wasser durch
Kapillarkräfte sofort wieder aufgesogen, so daß das schwingungstechnisch hergestellte
Betonformstück im harten, trockenen Zustand der Form entnommen werden kann. Unter
Ausnutzung dieser Erkenntnisse sind bereits Betonformstücke (Betondachziegel, Betonblocksteine,
Betonrohre) hergestellt worden.
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Bei Ton, Lehm und Erdgemischen liegen aber wesentlich andere Verhältnisse
vor.
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Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht, wasserarme Rohlinge aus
Ton und Lehm auf schwingungstechnischem Wege herzustellen. Die Arbeitsweise nach
dem Verfahren ist folgende: Die Schwingtischformen werden mit einer Masse gefüllt,
die aus grubenfeuchtem Ton oder Lehm oder Ton-Lehm-Gemischen bestehen kann. Damit
der Schwingungsimpuls auf das ganze Füllgut gleichmäßig übertragen wird, müssen
die Masseteilchen des Füllgutes zur Herabsetzung der Materialdämpfung dicht aneinander
gepreßt werden. Die Füllmasse wird also einem ständig gleichmäßig wirkenden hohen
statischen Druck von z. B. 3o kg/cm während des Schwingungsvorganges ausgesetzt
und unterliegt .dabei der Einwirkung der ermittelten hohen Beschleunigung. Je höher
der statische Preßdruck während des Schwingungsvorganges gewählt wird, um so besser
kann der Schwingungsimpuls die Füllmasse durchdringen. ' Der Formeninhalt wird durch
starre Führung des Formenoberteils und durch einen hohen Preßdruck im Hohlraum der
Form so festgehalten, daß er nicht in Richtung des Drehsinnes der Unbalance
abwandern
kann und ungleichmäßige Materialstärken liefert.
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Den Aufbau eines Schwingtisches zur Herstellung von Rohlingen aus
Ton und Lehm nach der Erfindung zeigt im Prinzip die Zeichnungsfigur.
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Die `'Felle i läuft in Rollenlagern, die am Schwingtisch 4 befestigt
sind. In der Mitte der Welle i ist eine Riemenscheibe angebracht, die von einem
Elektromotor durch eine elastische Übertragung, z. B. einem elastisch federnden
Spezialriemen, mit einer dem Material angepaßten Drehzahl angetrieben wird, so daß
sie nach dem Einschalten einer Spezialkupplung 3000 bis 3500 Umdr.%Min.
macht. An den beiden Enden der Welle i ist je eine Scheibe 2 angebracht, an der
Unbalancegewichte 3 angeschraubt werden können. Wird die Welle i gedreht, so entsteht
durch das Unbalancegewicht 3 eine rotierende Fliehkraft C, deren Größe abhängig
ist vom Gewicht der Unbalance 3 und der Drehzahl der Welle i. Diese rotierende Fliehkraft
C hat die Aufgabe, den Schwingtisch 4 in geschlossenen Kurvenbahnen zu schleudern,
die kreisförmig oder elliptisch sein können und deren Schwingungsamplitude so groß
ist, daß die je nach dem Füllmaterial erforderliche Beschleunigung erreicht wird
(von mindestens 28 bis 33 g).
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Die :Methode der Auslösung von Schwingungsvorgängen durch Unbalancen
ist an sich nicht neu. Damit der Schwingtisch 4 die kreisförmigen oder elliptischen
Schwingungen ausführen kann, ist er in Schwingmetallpuffern j von abgestimmter Größe
gelagert, die je nach dem Auftreten von Kippschwingungen teilweise stehend, teilweise
hängend am Schwingtisch 4 angebracht werden, bis der gesamte Schwingtisch 4 gleichmäßig
kreisförmig oder elliptisch schwingt.
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Im Schwingtisch 4 sind stehende oder liegende Formenschränke 6 angebracht,
in die die Formen eingeschoben werden. Jede Form besteht aus einem Formkasten mit
glatten Innenflächen sowie im Formmantel verschiebbarem Unter- und Oberteil. Der
Formkasten mit eingelegtem Formunterteil wird mit der zu verformenden Masse gefüllt.
Dann wird der dazugehörende obere Formenteil in den Formkasten so tief hineingeschoben,
daß er auf der eingebrachten Füllmasse aufliegt. Die Formenbehälter werden bei stillstehendem
Schwingtisch .4 in die Formenschränke 6 hineingeschoben. Sie kommen hierbei auf
dem Druckstempel 7 der hydraulischen Preßanlage zu stehen. Sind die Schränke mit
den Formbehältern beschickt, dann wird die hydraulische Preßanlage in Tätigkeit
gesetzt. Eine z. B. elektrisch angetriebene Druckpumpe 9 drückt die unter hohem
Druck stehende Flüssigkeit über elastische druckfeste Leitungen 12, wie z. B. bekannte
Weichstahlrohre, in die Druckzylinder io hinein. Die Druckplatte 7 steigt dabei
hoch und drückt die Form bzw. die übereinander aufgeschichteten Formen gegen den
am Schwingtisch 4 starr befestigten Druckstempel ii. Die Füllmasse wird so lange
weiter zusammengedrückt, bis das an sämtliche Druckzylinder io angeschlossene Manometer
13 die gewünschte Druckhöhe anzeigt. Da sämtliche Druckzylinder io von einer Stelle
aus gespeist werden, ist die Gewähr geboten, daß sämtliche Formeninhalte dem gleichen
Preßdruck ausgesetzt sind, auch wenn die Druckstempel 7 infolge der unterschiedlichen
Vorpressung der Formen verschiedene Weglängen zurücklegen. Hat die hydraulische
Preßanlage den gewünschten Druck erreicht, so wird die Welle i auf die erforderliche
Drehzahl gebracht. Der Schwingtisch 4 führt nun mit den in den Formenschränken 6
unter hohem Preßdruck stehenden Formen die gewünschten geschlossenen kreisförmigen
oder elliptischen Schwingungen mit entsprechender @ Schwingungsamplitude aus. Hat
das Füllmaterial die volle Beschleunigung erlangt, so wird es plötzlich weich, der
Druck im Manometer 13 fällt rückartig ab. Die Bedienung des Schwingtisches drückt
nun auf den Förderhebel der Druckpumpe 9 und läßt die Druckflüssigkeit während des
Schwingungsvorganges so lange in den Zylinder io einströmen, bis der zu Schwingungsbeginn
vorhandene Manometerstand wieder erreicht ist. Mit der Erreichung des alten Manometerstandes
ist der Preßvorgang beendet, ein nochmaliger Druckabfall auch bei längerer Schwingungseinwirkung
konnte nicht festgestellt werden. Nachdem der Schwingtisch 4 stillgesetzt und das
Entleerungsventil der Druckzylinder io geöffnet ist, geht die Druckplatte 7 infolge
ihres Eigengewichtes und des Gewichtes der Formenbehälter bis zum Anschlag . zurück.
Nun können die Formen entfernt und neu gefüllte Formen eingesetzt werden.
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Das Anbringen der Preßzylinder io am Schwingtisch 4 erhöht das Gewicht
der schwingenden Massen erheblich, deshalb können nur besonders entwickelte Schwingmetallpuffer
diesen hohen Anforderungen gerecht werden. Die Anzahl der am Schwingtisch anzubringenden
Formenschränke wird bestimmt einmal vom Arbeitsvermögen der Puffer g, das andere
Mal von der Tragfähigkeit der Rollenlager der Welle i. Je größer die schwingende
Masse 4 ist, um so größer muß auch die die Erregung auslösende Fliehkraft C sein,
diese darf aber die zulässige Tragkraft der Rollenlager der Welle i nicht überschreiten.