DE972416C - Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung teigiger Stoffe, insbesondere keramischer Massen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Behandlung teigiger Stoffe, insbesondere keramischer Massen.

Bei der Verarbeitung teigigen Gutes, insbesondere beim Durchkneten, Pressen und Transportieren mittels Schnecken, bilden sich an denjenigen Stellen, an welchen der Teig mit den Teilen der Verarbeitungsmaschine in Berührung gekommen ist, Grenzflächen aus, die bei der Verformung des Teiges und im Inneren des Endproduktes als Risse und Spalten, sogenannte Strukturen, wiederzufinden sind, weil das Material längs dieser Grenzflächen nicht mehr in sich bindet. Bei der industriellen Aufbereitung der Steine und Erden, beispielsweise in der Porzellanindustrie, machen sich diese Strukturen besonders unangenehm bemerkbar, weil sie die Homogenität der Masse stören und die Güte des gebrannten Produktes beeinträchtigen.

Zähflüssige Massen zwecks Verdichtung oder zur Erhöhung ihrer Fließfähigkeit durch Schwingungseinwirkung zu behandeln, ist bekannt. Man hat auch schon vorgeschlagen, Strukturen in keramischen Massesträngen durch Beschallung des Massestranges während des Preßvorganges oder nachher mittels Schallschwingungen mit radialer Komponente in der Größenordnung 50 bis 20 000 Hz zu beseitigen. Die Erfindung geht einen einfacheren Weg zur Erreichung des gleichen Zieles.

Gemäß Erfindung werden die Stoffe mit Druckschwingungen einer Frequenz unter 50 Hz

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derart beaufschlagt, daß ein gegenseitiges Verreiben von Masse gegen Masse eintritt.

Zweckmäßig ist die Frequenz der mechanisch erzeugten Druckschwingungen veränderlich, und zwar wird sie mit besonderem Vorteil auf die Eigenfrequenz des behandelten Stoffes abgestimmt. Eine Vorrichtung zur Durchführung solcher Druckschwingungsverfahren ist gekennzeichnet durch ein dem strukturbildenden Organ nachgeschaltetes, ίο vom Stoffstrang glatt durchflossenes, durch mechanisch erzeugte Druckschwingungen von außen beaufschlagtes, bewegliches Organ, mittels dessen die in ihm befindlichen Masseteilchen des Stoffstranges relativ zu den in den feststehenden Führungen für den Stoffstrang befindlichen Masseteilchen verreibend bewegt werden. Das Austrittsmundstück einer Strangpresse kann als solch ein druckschwingungsbeeinfiußtes, bewegliches Organ ausgebildet sein. Gemäß besonderer Ausführungsform der Erfindung kann das bewegliche Organ mindestens teilweise elastisch ausgebildet sein. Es kann aus einem zwischen strukturbildendem Organ und Austrittsmundstück einer Strangpresse eingeschalteten Rohr bestehen, das von außen mittels mechanischer Druckschwingungsvorrichtungen quer zur Förderrichtung in Schwingung versetzt wird.

Bei einer besonderen Ausführungsform der Vorrichtung ist zwischen Preßschnecke und Austrittsmundstück einer Strangpresse ein vorzugsweise konisches Rohr angeordnet, das mittels elastischer Manschetten in das Förderrohr eingefügt ist. Dieses Rohr kann vom Maschinenantrieb aus durch Exzenter angetrieben werden.

Bei einer anderen Ausfuhrungsform der Erfindung wird das Rohr mittels einer Unwuchtmasse in Schwingungen versetzt. Zweckmäßig ist die Schwingungsvorrichtung in ihrer Schwingungsform und Eigenfrequenz auf den jeweiligen Querschnitt des in Schwingung zu setzenden Rohres abgestimmt. Das Rohr kann auch federnd ausgebildet sein und als Halterung für die Schwingungsvorrichtung dienen. Durch wahlweises Anbringen oder Entfernen zusätzlicher Massen kann die Eigenfrequenz des Rohres beeinflußt werden.
Schließlich kann das Rohr auch mit einer verschleißmindernden Innenpanzerung ausgestattet sein. Weitere Merkmale und Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, in welcher die Erfindung an Hand der Zeichnung an einigen Ausführungsbeispielen erläutert ist: In der Zeichnung ist

Fig. ι ein Teillängsschnitt durch den vorderen Teil einer Strangpresse mit Preßschnecke für keramische Massen;

Fig. 2 ist ein schematischer Längsschnitt durch eine ähnliche Maschine, welche die prinzipielle Anordnung einer anderen Ausführungsform verdeutlicht;

Fig. 3 ist ein schematischer Längsschnitt durch den schwingenden Teil einer Verarbeitungsmaschine, ähnlich Fig. 2, mit Unwuchtschwinger.

Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Abbildungen gleiche Teile.

Wie eingangs ausgeführt, entstehen beim Verarbeiten teigiger oder halbteigiger bzw. halbtrockener Massen beim Durchkneten, Pressen und Transportieren mittels Schnecken in der Masse Grenzflächen, die in der Fachsprache als sogenannte Strukturen bekannt sind. Bei einer Strangpresse nach Fig. 1 würden sich derartige Grenzflächen in der Masse beim Verlassen der Schneckengänge 1, 2 ausbilden, die auch beim nachfolgenden Strangpressen bis zur Austrittsmündung 3 nicht verschwinden, sofern die Masse auf ihrem Wege von der Schnecke 4 bis zur Austrittsmündung 3 nicht gemäß Erfindung behandelt wird.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die von der Vorbereitungsvorrichtung, beispielsweise der Schnecke 4, erzeugte Struktur durch ein gegenseitiges Verreiben von Masse gegen Masse zerstört werden muß, um schließlich aus dem Mundstück 3 als homogener Strang auszutreten. Aus diesem Grunde werden auf die aus dem knetenden oder fördernden Organ 4 (das bei anderen als der beispielsweise erwähnten Strangpresse natürlieh auch andere Gestalt haben kann), welches für die Strukturbildung verantwortlich ist, austretende Masse mechanisch erzeugte Druckschwingungen ausgeübt, die das gewünschte Ergebnis zur Folge haben.

Bei dem Beispiel nach Fig. 1 befindet sich hinter dem Förder rohr 5, welches das Ende der Förderschnecke 4 birgt, ein freier Raum 6, der beispielsweise durch die Flansche 7, 8 des konischen Austrittsrohres 9 bzw. des Förderrohres 5 begrenzt ist und von abstandhaltenden Hülsen 10 auf Befestigungsankern 11 bestimmt wird. Innerhalb dieses Raumes 6 bewegt sich ein innen konisches Rohr 12, welches sowohl mit dem Förderrohr als auch mit dem Austrittsrohr 9 über elastische Manschetten 13, 14 dicht verbunden ist.

Der rohrförmige Teil 12 hat einen Verlängerungsansatz 15, in welchen Exzenter 16, 17 eingreifen, die über die Welle 18 bzw. den Kettenantrieb 19,20,21 ihre Bewegung vom Antriebsmechanismus der Schneckenwelle22 ableiten (nicht besonders dargestellt). Es ist ersichtlich, daß bei Inbetriebnahme der Strangpresse nach Fig. 1 mit dem beweglich gelagerten Rohr 12 sofort nach Auspressung der Masse aus dem Förderrohr 5 die Zerstörung jeglicher Grenzflächen einsetzt, indem an dieser Stelle die austretenden Masseteilchen an den Grenzflächen gegeneinander verrieben werden. Das kann besonders dadurch gefördert werden, wenn das Rohr 12 zur Drehrichtung der Schnecke 4 in entgegengesetzter Richtung arbeitet. Der hohe Preßdruck tut dann sein übriges, um die Homogenisierung des Massestranges herbeizuführen. Die elastischen Manschetten 13, 14 sorgen dafür, daß das bewegliche Rohr 12 seine Bewegung ungehindert vollführen kann und dabei die notwendige Dichtigkeit nach außen gewährleistet bleibt.

Das soeben erläuterte Erfindungsprinzip läßt sich aber auch auf andere Weise verwirklichen. Fig. 2 zeigt den schematischen Aufbau einer Strangpresse im Längsschnitt, die so gestaltet ist, daß an ihr die

verschiedensten Schwingungsvorrichtungen angebracht werden können. Zwischen dem For der rohr 5, in welchem die strukturbildende Preßschnecke 4 endigt, und dem Austrittsmundstück 3 befindet sich mindestens ein vorzugsweise zylindrisches Rohr 23, das je nach Art des zu behandelnden Materials durch einen geeigneten Schwingungserzeuger derart in Schwingungen versetzt -wird, daß auf den aus dem Rohr 5 austretenden Massestrang Druckschwingungen zwecks Zerstörung der in ihm befindlichen Grenzflächen ausgeübt werden können.

Das Rohr 23 kann von einem konischen Rohr 24 gefolgt sein, das gegebenenfalls auch mit Schwingungserzeugern versehen sein kann.

Die Fig. 3 veranschaulicht beispielsweise eine Ausführungsform eines Schwingungserzeugers, wie er an den Rohren 23 bzw. 24 vorgesehen sein kann. Der Schwingungserzeuger besteht aus einer von einem Motor 26 in Umlauf gesetzten Unwuchtmasse 27, die das zweckmäßigerweise mit einer Ausdrehung 28 versehene Rohr 23 in Rüttelbewegungen versetzt, welche die gewünschten Druckschwingungen erzeugen und auf den Massestrang übertragen.

In allen Fällen kann zur Herabsetzung des Verschleißes beim Durchtritt der keramischen Masse der rohrförmige Schwinger mit einer den Verschleiß mindernden Panzerung versehen sein, indem das Rohr 23 z. B. als Stahlrohr ausgebildet ist, das mit den Schwingvorrichtungen fest oder lösbar verbunden ist. Seine Abmessungen sind vorzugsweise so beschaffen, daß die Schwingungsform und die Eigenfrequenz auf diejenigen des Schwingers abgestimmt sind. Das kann beispielsweise durch entsprechende Wahl des Durchmessers und der Wandstärken geschehen. Das Rohr kann auch so ausgebildet sein, daß es gleichzeitig als federnde Halterung für den Schwinger dient, wobei die Frequenzabstimmung ebenso durch entsprechende Wahl des Durchmessers und der Wandstärke erfolgt. Die Ab- und Nachstimmung kann dadurch erreicht werden, daß das Rohr mit Querschnittsveränderungen, wie z. B. durch die Eindrehungen 28, versehen ist, welche die federnden Eigenschaften des Rohres beeinflussen, und an denen zusätzliche Massen angebracht werden können, welche wahlweise abgenommen oder angesetzt werden können, um die Eigenfrequenz des Rohres zu verändern.

Natürlich ist es auch möglich, das Austrittsmundstück 3 selbst mit einer Schwingungsvorrichtung zu versehen bzw. in Schwingung, zu versetzen, ebenso wie Schwingvorrichtitngen überall da innerhalb einer Maschine vorgesehen werden können, wo die Neigung zur Bildung von Grenzflächen (Struktüren) besteht.

Die Frequenz der Druckwellen ist abhängig von den physikalischen Kenngrößen des zu behandelnden Stoffes, wie dessen Korngröße, spezifisches Gewicht, Feuchtigkeitsgehalt u. dgl. Sie wird so abgestimmt, daß die einzelnen Teile des Massestranges in eine heftige Bewegung geraten und dabei homogenisiert werden. Da sich während der Verarbeitung die physikalischen Kenngrößen der Masse ändern können, kann man die Behandlung gegebenenfalls mehrfach und mit jeweils veränderter Frequenz durchführen. Bei denjenigen Stoffen, welche in eine gewünschte Form gepreßt werden, z. B. Porzellanmasse, ist die Behandlung der Masse nach Passieren des letzten Apparateteils, der eine Teilung der Masse vornimmt, bei Schneckenpressen also nach Passieren des letzten Schneckenganges, besonders wirksam. Bei Strangpressen mit Preßschnecken ist die Behandlungsvorrichtung, wie geschildert, zweckmäßig zwischen Preßschnecke und dem die Masse formenden Mundstück anzubringen.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie läßt sich überall da anwenden, wo es gilt, im Zuge eines Ver- oder Bearbeitungsvorganges entstehende Grenzflächen (Strukturen) in vorzugsweise teigigen Massen zu beseitigen bzw. deren Ausbildung zu verhindern.

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Behandlung teigiger Stoffe, insbesondere keramischer Massen, bei dem die Stoffe im Anschluß an strukturbildende Verarbeitungsvorgänge senkrecht zur Förderrichtung des Stranges bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffe mit Druckschwingungen einer Frequenz unter 50 Hz derart beaufschlagt werden, daß ein gegenseitiges Verreiben von Masse gegen Masse eintritt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der mechanisch erzeugten Druckschwingungen veränderlich ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckschwingungen auf die Eigenfrequenz des behandelten Stoffes abgestimmt sind.

4. Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein dem strukturbildenden Organ nachgeschaltetes, vom Stoffstrang glatt durchflossenes, durch mechanisch erzeugte Druckschwingungen von außen beaufschlagtes bewegliches Organ, mittels dessen die in ihm befindlichen Masseteilchen des Stoffstranges relativ zu den in den feststehenden Führungen für den Stoffstrang befindlichen Masseteilchen verreibend bewegt werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Austrittsmundstück einer Strangpresse als druckschwingungsbeeinflußtes, bewegliches Organ ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Organ mindestens teilweise elastisch ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6, gekennzeichnet durch ein zwischen strukturbildendes Organ und Austrittsmundstück einer Strangpresse eingeschaltetes Rohr, das von außen mittels mechanischer Druckschwingungen quer zur Förderrichtung in Schwingung versetzt wird.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 7, gekennzeichnet durch ein zwischen Preß schnecke (4) und Austrittsmundstück (3) einer Strangpresse angeordnetes, vorzugsweise konisches Rohr (12), das mittels elastischer Manschetten (13, 14) in das Förderrohr (5, 9) eingefügt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (12) vom Maschinenantrieb aus durch Exzenter angetrieben ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr mittels einer Unwuchtmasse in Schwingung versetzt wird.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis ι o, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingvorrichtung (26, 27) in ihrer Schwingungsform und Eigenfrequenz auf den Querschnitt des in Schwingung zu setzenden Rohres (23) abgestimmt ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (12, 23, 24) mit einer verschleißmindernden Innenpanzerung versehen ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (i2, 23, 24) federnd ausgebildet ist und als Halterung für die Schwingvorrichtung dient.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (12, 23, 24) durch wahlweises Anbringen oder Entfernen zusätzlicher Massen in seiner Eigenfrequenz veränderlich ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 688 417, 807 259, 855672;

schweizerische Patentschrift Nr. 225 312;

niederländische Patentschrift Nr. 56 965;

französische Patentschrift Nr. jjy 226;

österreichische Patentschrift Nr. 52676;

S al mang, »Die physikalischen und chemischen Grundlagen der Keramik«, 1933, S. 74, 75, 190;

»Österreichische Ziegler-Zeitung«, 1953, S. 170 und 173.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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