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Verfahren und. Vorrichtung zur Herstellung und Trocknung von Forrrilingen
aus Lehm, Ton oder lehm-tongebundenen Gemischen Gegenstand der Erfindung ist ein
Verfahren;, bei dem mittels einer Vorrichtung verformbare Stoffe wie Lehm, Ton oder
lehm-tongebumdene Gemische, in denen Flüssigkeiten enthalten sind, während ihrer
Verformung so, stark erhitzt werden, daß die in der Verarbeitungsmasse enthaltene
Flüssigkeit nach ihrer beendeten Verformung verdampft. Infolgedessen ist der erkafete
Formling so. trocken, daß er nach seiner Abkühlung zum Brand im Ofen eingesetzt
werden kann.
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Erfindungsgemäß wird die nach außen abgeschlossen gehaltene Verarbeitungsmasse
während ihrer Verformung einer derartigen, Bewegung unter Druck ausgesetzt, daß
die dabei erzeugte Reibungswärme die. im Fluß befindliche Masse so stark erhitzt,
daß die Erhitzung nach der Verformung zur Verdampfung der in dem fertigen Fom.ling
enthaltenen. Flüssigkeit ausreicht.
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Zur Ausübung dieses Verfahrens werden z. B. nach der Erfindung mehrere
Zahnradpumpen benutzt, die durch Förderkanäle miteinander verbunden sind und bei
denen die Größe des Durchgangsquerschnittes regelbar ist. Sie werden hi.nterei.nan:dergesehaltet
eingesetzt. Außerdem sind die Pumpenzahnräder besonders hergerichtet und zweckmäßig
im Gehäusekörper eingelagert. D.uruh den Einsatz mehrerer hint#--rein:andergeschalteteT
Zahnradpuimpen kann die Verarbeitungsmasse bei
ihrem Durchlauf stufenweise
erhitzt werden. Der dabei erzeugte Dampf lockert die Masse auf, fördert mit seinem
Eigendruck den, Durchlauf der Verarbeitungsmasse und sorgt durch seine Schmierung
für gutes Gleiten und Fließen. Außerdem verteilt sich die zur Erhitzung der Verarbeitungsmasse
erforderliche Gesamtsumme von Druck und Reibung bei dem langen Durchflußweg auf
eine Anzahl von eingesetzten Zahnradpumpen, wodurch sich die Beanspruchung je Einheit
infolge der größeren Druckflächen verringert und ein vorzeitiger Verschleiß an den
Druck- und Reibungsflächen verhindert wird.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur
Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung, in dem noch weitere Einzelheiten der
Erfindung erläutert sind, dargestellt. Es zeigt Fi,g. i einen Längsschnitt nach
der Linie I-I der Fig. 2, Fig. 2 einen Längsschnitt nach der Linie II-II der Fig,
i mit der Draufsicht auf die Antriebsräder und ein teilweise gebrochenes seitliches
Lagerschild, Fig. 3 .einen Querschnitt nach der Linie III-III der Fig. i, Fig. 4
im größeren Maßstab die seitliche Ansicht eines Teiles eines Pumpenzahnrades an
einer Zahnradlücke, und Fig. 5 einen Querschnitt nach der Linie V-V der Fig. .4.
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Im Gehäusekörper i sind Zahnradpumpen mixt den jeweilig paarweise
miteinander im Zahneingriff stehenden Pumpenzahnrädern 2 und 3, 4 und 5, 6 und 7,
8 und 9 eingebaut. Das Pumpenzahnradpaar 2 und 3 ist mit seinen Wellenschäften einerseits
im Körper i, anderseits in. einem an der Stirnseite des Körpers i mit Schrauben
befestigten La-
gerschild io gelagert. Der Umfang der Pumpenzahnräder 2 und
3 gleitet beim Laufen schließend an den Wanden des Körpers i, der obeirhalb der
Pumpenzahnräder eine Öffnung i i für das Einfizl.len des Verarbeitungsmaterials
besitzt. Unter den: Pumpenzahnrädern 2 und 3 liegt in der Achsenrichtung ein Förderkanal
i2, der in einen erweiterten Förderkanal 13 mündet. Die Pumpenzahnrräder4
und 5, 6 und. 7, 8 und 9 durchdringen den Körper i in Querrichtung und sind mit
ihren Wellenschäften in den beiderseits. mit Schrauben. am Körper i befestigten
Lagerschildern 14 und 15 gelagert. Der Umfang der Pumpenzahnräder 4 bis 9 gleitet
beim Laufen schließend an den Wandungen der die Zahnräder aufnehmendem Hohlräume
des Körpers. i. Neben den. Pumpenzahnradpaaren 6 und 7 und 8 und 9 ist in der Achserrichtung
der Zahnräder je ein Förderkanal 16 und 17 in den Körper i eingearbeitet.
Der am Kopfende des. Körperre i angeordnete Förderkanal i8 hat zwei Austrittsöffnungen.
In den an den Stirnflächen der Pumpenzahnräder 4 bis 9 anliegenden Flächen der Lagerschilder
14 und 15 sind ebenfalls Förderkanäle i9, 2o und 21 eingearbeitet. Ihre Einflußöffnungen
überdecken einerseits teilweise .die Zone der Zahneingriffe der Pumpenzahnradpaare
4 und 5, 6 und 7, 8 und 9 und münden andererseits in die Förderkanäle 16,
17 und 18 ein. Vor den zwei Austrittsöffnungen des Förderkanals 18 sitzen.
an den Stirnflächen des Körpers i mit Schrauben befestigte Mundstücke 22 und 23,
über deren Ansatz sich die Formen 24 und 25 passend und schließend schieben können..
In den: bei den Mundstücken 2a und 23 eingearbeiteten Gleitbahnen sind mit je einer
Öffnung 26 versehene Absperrschieber 27 und 28 verschiebbar gelagert, die den Austritt
des Verairbeitungsmaterials in die Formen 24 und 25 je nach Betätigung freigeben.
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Auf den überstehenden Wellenenden der Pumpenzahnräder 4, 7 und 8 sitzen
die Antriebszahnräder 29, 30 und 31 der Pumpenzahnräder 4 bis 9.
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Die Pu.mpenzahrnräder 2 bis 9 sind Förderzahnräder, sie arbeiten,
paarweise angeordnet, wie die bekannten: Zahnradpumpen, sind jedoch erfindungsgemäß
besonders ausgebildet und angeordnet. Zweckentsprechend sind deshalb in den Pumpenzahnrädern
4 .bis 9 zur Vergrößerung der Zahnlücken unterhalb des Fußkreises Fluttrianäle 32
e-i.ngearbeitet, die in der Mitte dachförmig zu einer Schneide bis in Fußkreishöhe
ausgebildet sind, siehe Fig. 4 und 5. Die eingearbeiteten Flutkanäle 32 der schräg
verzahnten Pumpenzahnräder :2 und 3 sind eben durchgehend über die ganze Zahnbreite
im Gegensatz zu den Flutkanälen 32 der gerade verzahnten Pumpenzahnräder 4 bis 9,
die in der Mitte eine Schneide besitzen.
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Im oberen Teil der Förderkanalzone 18 ist eine Druck- und Auslösevarrichtung
33 angebracht. Sie besteht bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel aus einem federbelasteten
Kolben, dessen Stirnfläche den Förderkanal i8 abschließt, und .hat nach oben ein
aus der Führung herausragendes Schaftende.
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Die überstehenden Wellenenden der Pumpenzahnräder können einzeln oder
von einer Stelle aus gemeinsam angetrieben werden.
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Wird die beschriebene Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens in Gang
gesetzt, so drehen .sich die: Pumpenzahnräder 2 bis 9 jeden Paares gegenläufig.
Das Verarheitungsmaterialfällt laufend in die Öffnung i i hinein und füllt durch
das Eigengewicht die Zahnlücken der schräg verzahnten Pümp@enzahnrä.der 2 und 3
aus, so daß das in die Zahnlücken von 2 und 3 eingedrungene Verarbeitungsmaterial
fortlaufend mitgenommen wird. Die dem Umfang der Pumpenzahnräder 2 und 3 angepaßten
Hohlräume im Körper i verhindern das Ausweichen. des Verarbeitungsmaterials so lange,
bis es durch den gegenseitigen Zahneingriff der Pumpenzahnrädez 2 und 3 durch die
Zahnlücken und Flutkanäle 32 in der axialen Richtung fließend in den Förderkanal
13 hineingepreßt wird. Der unterhalb der ineinandengreifenden Pumpenzahnräder
2 und 3 im Körper i eingearbeitete Förderkanal 12 nimmt zu viel gefördertes Verarbeitungsmaterials
als Ausgleiohraum auf. Beim Zahneingriff des Zahnradpaares 2, 3 soll das Verarbeitungsmaterial
nicht wie bei den Pumpenzahnradpaaren 4 bis 9 nach zwei Seiten in axialer Richtung,
sondern nur in einer axialem Richtung flie-ßend aus den
Zahnlücken
herausgedrückt werden. Aus diesem Grunde .haben die Pumpenzahnräder 2 und 3 Schrägverzahnung.
Beim Abwälzen verschließt der in eine Zahnlücke eindringende Zahn zuerst die Zahnlücke
und preßt dann. das Verarbeitungsmaterial keilartig schiebend schrittweise zusammen
und zwingt es, durch den immer kleiner werdenden Raum zwischen Zahnkopf, Zahnflanke
und Zahnlückengrund in axialer Richtung abzuwandern.
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Damit das Fließen des. geschobenen gepreßten Verarbeitungsmaterials
ungehindert vor sich gehen kann, ist jede Zahnlücke von 2 und 3 unterhalb des Fußkreises
mit einem durchgehendem Flutkanal 32 versehen (entsprechend dem Flutkanal der Fig.4
und 5, jedo-dh eben durchlaufend ohne mittlere Schneide), in dem das durch dem Zahneingriff
axial geschobene Verarbeitungsmaterial nach dem Förderkanal 13 hinströmen kann.
Die Flutkanäle 32 haben den Vorteil, daß feste Gegenstände, wie Steine, Sehlacken,
poröse Körnungen oder sonstige im Verarbeitungsmaterial vorhandene oder diesem beigemengte
Körper, bis zu einer dem Zahnmodul angepaßten Größe durch die Pumpenzahnräder 2
und 3 hindurchwandern können, .ohne daß sie zermalmt werden. Außerdem wird hierdurch
eine Beschädigung der Pumpenzahnräder bzw. eine Zerstörung der Zahnradpu:mpe@ verhindert.
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Der von, dem Pumpenzahnradpaar 2 und 3 ausgeübte. keilartig schiebende,
PTeß.druak drückt das Verarbeitungsmaterial durch den Förderkanal 13
gegen.
das laufende Pu.mpenzahnradp.aar 4 und 5 und preß@t dabei das Verarbeitungsmaterial
in die freien Zahnlücken der Pumpenzahnräder 4 und 5 hinein. Das in> die Zahnlücken
der Pumpenzahnräder hineingedrückte Verarbe-itumgsmaternad wird zwangläufig mitgenommen,
bis es durch den gegenseitigen Zahneingriff von den PumpenzahnrädAi-n 4 und 5 .aus
den Zahnlücken und Flutkanälen 32 in der axialen Richtung nach zwei Seiten fließend
in die Förderkanäle ig und z6 hineingedrückt wird. Der Preßdruck der Zahnradpumpenrädeir
4 und 5 drückt das Verarbeitungsmaterial durch dieFördeikanäle ig und 16 gegen das
laufende Pump-emzahnr.adpaar 6 und 7 und füllet dabei die Zahnlücken von 6 und 7
aus. Der Zahneingriff von 6 und 7 drückt das Verarbeitungsmaterial durch die Förderkanäle
20 und 17 gegen das laufende Pumpe,nzahnradpaair 8 und g und füllt auch hier die
freien Zahnlücken aus. Der Zahneingriff von 8 und g drückt schließlich das Veranbei.tungsmateeial
durch die Förderkanäle 21 in, den Förderkanal 18.
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Die Flutkanäle 32 (s. Fig. 4 und 5) sind bei den gerade verzahnten
Pumpenzahnrädern 4 bis g derart ausgebildet, daß das Veraabeitungsmaterial nach
zwei Seiten in axialer Richtung fließend aus den Zahnlücken und Flutkanälen 32 in
die jeweiligen Förderkanäle gep;reßt wird. Auch hier können körnige feste Teile
entsprechend der gewählten Modulgröße die Pumpenzahnräder 4 bis g ohne Beschädigung
durchlaufen.
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Bei hohem Preßdruck bilden sich im Verarbeitungsmaterial an den Druckstellen
senkrecht zur Druckrichtung blattartig aufeinanderliegende Materialschichten, die
mit dem Abstand von der DruckflIche abnehmen. Diese Schichtenbildung kann man augenfällig
verfolgen bei gebrannten Stücken, deren Formlinge im Tso,ckenpreßverfahren verformt
wurden. Verbinden sich diese Schichten nicht innig miteinander, .so kann man sie
nach. dem Brand lagenweise abheben, Da im Flutkanal 32 der Abstand der Druckflächen,
d. h. der Abstand der eindringenden Kopfkreisfläche vom Zahnlückengrund nicht groß
ist, ist der gesamte Flutkana,lquerschnitt 32 von blattartig übereinanderliegenden
Schichten parallel zur Achsenrichtumg .durchzogen. Die genannten D.ruckflächen@
bewegen sich beim Zahneingriff bis zur Endlage schrittweise aufeinander zu. Dadurch
werden die parallel zur Achsena-ichtung auftretenden. Materialschichten zwangläufig
einmal in der Diruckriahtung senkrecht zurAchsenrich.tung fortlaufend zerstört und.
zur Annahme neuer Schichtenlagen gezwungen, andererseits finden Schichtenauseinandenfeißungen
und Lagenänderungen der Schichten. dadurch ständig statt, daß das unter hohem Preßdruck
stehende Verarbeitungsmaterial in den Flutkanälen 32 zwangsweise in axialer Richtung
zu den Förderkanälen abfließen. ruß. Diese starken umformenden Eingriffe im Ven-arbeifiungsmaterial
reiben die Materialteilchen kräftig aneinander, und es entsteht dadurch eine beträchtliche
Reibungswärme, die- sieh zusätzlich steigert, wenn die Flußrichtung des Verarbeitumgsmateirials
beim Eintritt ,und Austritt in 19, 2o, 21, 16, 17 und 18 sich im Winkel ändert
oder besondere Regelorgane den Durchflußquerschmi@tt in den Förderkanälen i9, 20,
21 und 18 einengen.
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Die :geschilderte, unter hohem Preßdruck stattfindende gegenseitige
Reibung der Masseteilcihen in den Flut- und Förderkanälen hat außerdem zur Folge,
da,ß die Masseteilchem,, die trotz Verarbeitung durch Kollergang und Walzwerk mikroskopisch
gesehen noch groß sind, bei diesen Vorgängen unter hohem Preßdruck weiter zersplittert.
zerdrückt, zermalmt, zerkleinert und zerrieben werden. Da die Erhitzung der durchlaufenden
Verarbeitungsnmasse größer ausfällt als sie rechnerisch unter Berücksichtigung des
mechanischen Wärmeäquivalents sein kann, ist anzunehmen, daß die in den lehm-tongebundenenGemischen.
unter dem hohen Druck zersplitterten Kristallteilchen sich mit einer Wasserhülle
umgeben und Hydratationswärme erzeugen. Die Reibungswärme erhitzt dieVerarbeitumgsmasse
so stark, daß die in ihr vorhandene Flüssigkeit, z. B. das Anmachwasser, nach der
Verformung verdampft. Um den Preßdruck und die Reibungswärme auf das erforderliche
Maß bringen zu können, ist nach der Ausführungsform der Erfindung der Durchflußquerschnitt
in den Förderkanälen regelbar. Zu diesem Zweck werden Düsen, .Schieber oder. sonstige
von Hand oderc automatisch sich einstellende, den Förderkanal verengende und die
Verarbeitungsmasse im Durchfluß hemmende mechanische Elemente in dem Förderkanälen
eingebaut.
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Erfindungsgemäß sind bei der varbeschriebenen Vorrichtung die von
der Verarbeitungsmasse durchlaufenen Hohlräume der Pumpenzahnräder und
Förderkanäle
praktisch wasser-, luft- und dampfdicht verschlossen. Nach dem bekannten Wärmegesetzen
gibt es, zu jeder Temperatur einen ganz bestimmten Druck, bei dem die Flüssigkeit
zu verdampfen beginnt, z. B. bei 5 kg/am2 absolutem Druck sind es 151,i° C und bei
25 kg/cm2 absolutem Druck sind es 223° C. Bei dem hohen Preßdruck und der großen
Erwärmung .des Verarbeitungs-matelrials in den abgeschlossenen Räumen der Vorrichtung
wird deshalb, das vorhamde:neA.nmachw asser teils. -alis überhitztes Wasser, teils
als Dampf auftreten und in diesem Zustand das Verarbeitungsmaterial durchdringen.
Beim Austritt des Formlings aus einem Strangmundstück oder einer Preßfarm kann die
im Verarbeitungsmaterial aufgespeicherte Wärme die vorhandene Flüssigkeit, z. B.
das Anmachwasser, zur Verdempfung bringen. Die beim Durchlauf des Verarbeitungsmaterials
in: der abgedichteten Vorrichtung vorhandene Dampfspannung unterstützt mit dem eigenen
Druck den durch dieAntriebsenergie erzeugten Preßdruck der Zahnradpumpen, wirkt
schiebend auf die Verarbeitungsmasse ein und sorgt für die guteAufschließung und
gute Schmierung des gleitenden Veranbeitungsmaterials. Durch den Einsatz mehrerer
hi,ntereinandergeschalteter .und durch Förderkanäle miteinander verbundener Zahnradpumpen
wird das Verarbeitungsmaterial hängere Zeit dem hohen. Preßdruck und der gegenseitigen
Materialreibung ausgesetzt und kann stufenweise beliebig stark erhitzt werden.
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Einen weiteren günstigen Einfluß üben die eingesetzten hintereinandergeschalteten
Zahnradpumpen auf das Verarbeitungsmaterial im Rahmen des Verfahrens aus. Es erzeugt
nämlich jede Zahnradpumpe 4 bis 9 beim Austritt des im Eingriff stehenden Zahnes
aus der Zahnlücke ein Vakuum, das das Verarbeitungsmaterial beim Eintritt in die
Zahnradlücken entlüftet. Eine Luftabfuhr -nach außen findet nicht statt. Die beim
Zahneingriff austretende Luft findet sich nachher an: den Wandungen der Vorrichtung
wieder und wirkt durch ihr Polster fördernd und schmierend. Außerdem verteilt sich
die zur Erhitzung des. Verarbeitungs@ materials erforderliche Gesamtsumme von Druck
und Reibung bei dem langen Durcbflußweg auf die Anzahl der eingesetzten Zahnradpumpen,
wodurch sich die Beanspruchung je Flächeneinheit verringert und ein vorzeitiger
Verschleiß dieser Flächen vermieden wird.
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Es ist ersichtlich, daß bei der Anwendung des Verfahrens ne£h der
Erfindung bei der Verformung von Lehm, Ton bzw. lehm-tongebundenen Gemischen., die
Flüssigkeiten enthaltene, die Verarbeitungsmasse laufend zerrnesen, gut durcheinander
gemischt, geknetet, gewalkt und durch Vakuum mehrmals entlüftet wird und daß die
Vera!rbentungsmasse bei dem Durchfluß durch nach außen wasser-, Luft- und dampfdicht
abgeschlossene Räume einer ierairtigenBewegung unter Druck und gegenseitiger Materialreibung
unterworfen wird, daß die bei ihr über das normale Maß hinaus erzeugte, Reibungswärme
die durchgeleitete Verarbeitungsmasse während der Verformung so stark erhitzt, daß
die in der fertig verformtem, Masse enthaJtxne Flüssigkeit verdampfen: muß, sobald
der Formling das Mundstück #bzw. die Preßform verläßt. Die nach dem Verfahren während
ihrer Verformung durchweg gleichmäßig erhitzte Verarbeitungsmasse ist besonders
verformungsfreudig, sie behält bis zur fertigen Verformung das erforderliche, Bindemittel
in Form von. erhitztem Wasser oder Dampf bei und ermöglicht so ohne Zuhüfenahme
venv-ickelter Einrichtungen dünnwandigeHohlwaren allerArt sicher herzustellen. Nach,
dem Erkalten ist der Formling trocken und standfest und kann im Ofen zum Brand eingesetzt
werden.
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Die im Fluß befindliche erhitzte Verarbeitungsmasse strömt vom Förderkanal
18 aus unter dem Druck dez Zahnradpumpe 8, 9 .in die angesetzte Form 25 und füllt
diese unter Druck. Ist die Form 25 gefüllt, so staut sich die unter Preßdruck stehende
Verarbeitungsmasse im Förderkanal 18 an und drückt den Kolben der AuAösevorrichtung
33 nach oben, bis der überstehende Schaft eine Steuervorrichtung auslöst, die die
Form 24 zum Mundstück 22 hin bewegt. Jeder Formling wird also unter gleich großer
Druckhöhe hergestellt und erhält die gleiche Dichte. Die Auslösevorrichtung 33 kann
auch an den Formen 24 und 25 angebracht werden. Der Nocken: 34 der Form 24 drückt
beim Ansetzen der Form den Sperrschieber 28 hinein und verschließt damit die Austrittsöffnung
vom Förderkanal 18 zur Form 25. Gleichzeitig wird der Sperrschieber 27 so verschoben,
daß seine Austrittsöffnung 26 vor die zweiteAustrittsöffnung des Förderkanals 18
zu liegen kommt und die erhitzteVerarbeitungsmasse nunmehr die Form 24 füllen kann.
Sobald der Nocken, 34 der Form 24 dem Sperrächie#ber 28 in die Vemschlußstellung
gebracht hat, geht die gefüllte Form 25 zurück, und der gepreßte Formling wird dabei
ausgestoßen. Nach denn Füllen der Form 24 wiederholen: sich die geschilderten Vorgänge
bei den Formen 24 und 25 wechselweise. An Stelle der Mundstücke 22 und 23 können
auch Mundstücke wie bei der bekannten Strangpresse, jedoch verbessert durch dieWah,l
e,inerVielzahl. von. dünnen Wänden, am Auslauf des Förderkanals 1s ,angehracht werden.
In. diesem Falle wird die vor der Verformung erhitzte Verarbeitungsmasse im Strangmu
ndstück verformt und der gepreßte Formling vom Strang abgeschnitten.