EP0689912A1

EP0689912A1 - Verfahren und Einrichtung zum Schlickergiessen von Keramikteilen

Info

Publication number: EP0689912A1
Application number: EP95810420A
Authority: EP
Inventors: Thomas Dr. Gerster; Gerold Spieler; Konrad Düblin; Stefan Bitter
Original assignee: Keramik Holding AG Laufen
Current assignee: Keramik Holding AG Laufen
Priority date: 1994-06-29
Filing date: 1995-06-22
Publication date: 1996-01-03
Also published as: PL309385A1; PL177621B1; HU212972B; FI953224A0; US5741388A; TR199500787A2; TW393390B; HUT71995A; BR9503013A; HU9501788D0; FI953224A; JPH0852728A

Abstract

Die erfindungsgemässe Einrichtung (1) zum Schlickergiessen von Keramikteilen weist im wesentlichen eine an einer Haltevorrichtung angeordnete, vertikal verschiebbare Glocke (3) sowie mehrere Formteile (4a, 4b, 4c) auf. Letztere bilden dabei zusammen mit einem Bodenteil (5) eine Giessform (6), die auf einer biegefesten Platte (7) steht. Beim Betrieb der Einrichtung (1) bilden die Giessform (6) und die diese überdeckende Glocke (3) einen Zwischenraum (10), in dem mehrere aufblasbare Lufttaschen (11) angeordnet sind, die zusammenwirken können, um die Giessform (6) bewegungshindernd während des gesamten Giessvorganges festzuspannen. Hierzu sind die Lufttaschen (11) mit einer Druckluftquelle verbunden. In den Formhohlraum (24) der Giessform (6) mündet zudem eine Schlickerzufuhrleitung (26), die mit der genannten Druckluftleitung (13) kommunizierend verbunden ist, so dass mit der erfindungsgemässen Einrichtung ein Druckausgleich zwischen dem Formhohlraum (24) und den Lufttaschen (11) herbeigeführt werden kann. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Schlickergiessen von Keramik-Teilen, nämlich ein Verfahren gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Einrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 9.
Das Verfahren und die Einrichtung dienen dabei insbesondere dazu, um keramische Waschschüsseln, Wasserklosetts und dergleichen herzustellen.
Bei bekannten Schlickergiessverfahren wird der Schlicker derart unter einem Druck von 0,5 bis 2 MPa in einen Formhohlraum einer druckbeständigen, porösen Giessform gegossen, dass das im Schlicker enthaltene Wasser unter der Wirkung dieses Druckes an die den Formhohlraum bildenden Formteile abgegeben oder gegebenenfalls durch diese hindurch nach aussen geführt wird. Dieser Giessvorgang wird solange fortgesetzt, bis der Schlicker im Bereich der Innenflächen der Formteile entwässert ist, so dass er sich an diesen in einer Schicht von bestimmter Dicke ablagert. Nach Ausbildung dieser, nachfolgend als Scherben bezeichneten Schlickerschicht wird die Giessform gedreht oder geneigt und Druckluft in den Formhohlraum geleitet, um den restlichen Schlicker über eine Schlicker-Abfuhröffnung aus der Giessform wieder herauszudrücken.
Aus der deutschen Patentschrift C2-37 26 383 ist nun ein Verfahren zum Druckgiessen von Keramik-Teilen der vorstehend genannten Art bekannt. Bei diesem Verfahren wird die aus einer Mehrzahl von porösen Formteilen gebildete und eine fluiddichte Aussenseite aufweisende Giessform innerhalb eines druckbeständigen Behälters angeordnet, um einen Zwischenraum zu bilden, der die Giessform innerhalb des Behälters umgibt. Der druckbeständige Behälter wird anschliessend abgedichtet, worauf dann der Schlicker mit einem ersten Druck beaufschlagt und in den Formhohlraum der Giessform eingefüllt wird. Zur Abdichtung wird die Giessform mittels einer Mehrzahl von an den Aussenflächen der Formteile angreifbaren Klemmvorrichtungen verspannt und bewegungshindernd festgehalten. Letztere können beispielsweise durch aufblasbare Lufttaschen gebildet sein, die im Zwischenraum angeordnet sind und durch Aufnahme von Druckluft die Giessform zu verspannen vermögen. Zum Verspannen der Giessform können anstelle von aufblasbaren Lufttaschen aber auch andere Klemmvorrichtungen, wie zum Beispiel Hydraulik- oder Pneumatik-Zylindereinheiten, verwendet werden.
Anschliessend wird ein Fluid unter einem zweiten Druck, der höher als der erste Druck ist, in den die Giessform umgebenden Zwischenraum eingeleitet. Dieser zweite Druck wirkt dabei über eine kommunizierende Verbindung auf den im Formhohlraum vorhandenen Schlicker ein, wodurch Wasser in die porösen, vorzugsweise aus Gips bestehenden, Formteile eintritt bis ein Formling von bestimmter Dicke innerhalb der Giessform gebildet ist. Die Formteile besitzen hierbei jeweils eine Mehrzahl von Kanälen, durch die das eintretende Wasser aus der Giessform abgeführt werden kann. Nach Ausbildung des Scherbens wird die Giessform gedreht, Druckluft in den Formhohlraum eingeleitet und der restliche Schlicker aus dem Formhohlraum abgeführt. Nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne wird dann der Formhohlraum auf Atmosphärendruck entspannt, die Giessform geöffnet und der gebildete Scherben entladen.
Das in der DE-C2-37 26 383 offenbarte Verfahren hat nun den wesentlichen Nachteil, dass zur Ausbildung des auf die Giessform einwirkenden zweiten Druckes der Behälter fluiddicht, insbesondere luftdicht, abgeschlossen werden muss. Diese Bedingung setzt nämlich eine entsprechend kompliziert ausgebildete Einrichtung, insbesondere aber einen fluiddicht abschliessbaren Behälter voraus, was schliesslich nicht nur hohe Anschaffungskosten sondern auch einen zusätzlichen Wartungsaufwand zur Folge hat.
Da die Formteile zudem nicht absolut glatte Aussenflächen haben, ist es mit der aus der DE-C2-37 26 383 bekannten Einrichtung sowie auch mit anderen bekannten Einrichtungen sehr oft schwierig, fluiddichte Giessformen herzustellen. Dementsprechend werden bei den bekannten Verfahren die Formteile in der Regel derart mit einem verhältnismässig hohen, allseitig auf die Formteile einwirkenden Druck verspannt, dass dadurch deren Lebensdauer erheblich verkürzt wird.
Was schliesslich die Herstellung von Wasserklosetts betrifft, so stellen verschiedene Länder unterschiedliche Anforderungen an den Wasserverbrauch und an die Führung der die Fäkalien abführenden Siphonleitung. So werden etwa in Ländern ausserhalb des mitteleuropäischen Raumes Wasserklosetts gefordert, die einen geschlossenen Wasserring mit in den Schüssel-Innenraum mündenden Öffnungen besitzen. Für die Herstellung eines solchen Wasserklosetts werden bekannterweise zwei voneinander unabhängig bedienbare Giessformen verwendet, mit denen man - getrennt voneinander - zwei zueinander passende Formlinge giesst, die mittels Schlicker an ihrer Nahtstelle manuell miteinander verklebt, d.h. garniert werden. Als Formlinge werden hierbei insbesondere ein die Schüssel bildender erster Scherben und ein den Wasserring bildender zweiter Scherben gebildet.
Verfahren, bei welchen man die herzustellenden Produkte aus mindestens zwei Scherben (Diese werden nachfolgend auch als Keramik-Teile bezeichnet.) zusammensetzt, sind in der keramischen Sanitär-Industrie hinlänglich bekannt. So werden etwa auch Wasserklosetts mit einem im Innern angeordneten S-förmigen Siphon ebenfalls aus mehreren gegossen Keramik-Teilen zusammengesetzt, wobei in diesen Fällen dann beispielsweise mindestens vier Keramik-Teile miteinander an ihren Nahtstellen verklebt werden müssen.
Das Zusammensetzen bzw. Garnieren erfolgt heute grundsätzlich manuell, wird also durch mindestens eine Person durchgeführt. Dadurch und dadurch, dass die Wasserklosetts in der Regel im Hohlgussverfahren hergestellt werden, kommt es sehr oft zu einer Qualitätsminderung durch eine beim Endprodukt gut sichtbare Nahtstelle. Eine Qualitätsminderung ergibt sich ferner auch aus der Tatsache, dass bei den bekannten Verfahren die in voneinander getrennten Giesseinrichtungen hergestellten und nachträglich zusammengesetzten Keramik-Teile meist nicht unter den gleichen physikalischen und chemischen Bedingungen herstellbar sind und sich daher in Bezug auf ihre Konsistenz unterscheiden können.
Schliesslich weisen die bekannten Verfahren zum Schlickergiessen von Wasserklosetts und dergleichen den weiteren Nachteil auf, dass die einzelnen Teilscherben immer noch manuell zusammengesetzt bzw. garniert werden müssen, was unter anderem einen erhöhten zeitlichen Arbeitsaufwand zur Folge hat.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun - ausgehend von der DE-C2-37 26 383 - die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schlickergiessen von Keramikteilen zu schaffen, das Nachteile der vorgenannten Verfahren nicht aufweist.
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Die Erfindung betrifft ferner eine zur Durchführung des Verfahrens dienende Einrichtung, die durch die Merkmale des Anspruches 9 definiert ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Einrichtung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
Gegenstand der Erfindung ist insbesondere auch ein Verfahren zum Schlickergiessen von Wasserklosetts und dergleichen, welches die Herstellung eines Produktes aus mindestens zwei miteinander verbindbaren Keramik-Teilen ermöglicht, und bei einer verhältnismässig hohen Produktequalität mindestens zum Teil automatisch steuerbar ist.
Der Erfindungsgegenstand wird nun anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

die Figur 1 eine schematisch, teils im Schnitt, teils in Ansicht dargestellte Einrichtung zum Schlickergiessen einer Waschschüssel mit voneinander losgelösten Formteilen,
die Figur 2 eine schematische Darstellung dieser Einrichtung im Betriebszustand,
die Figur 3 ein Druck-Zeit-Diagramm zur Veranschaulichung des Giessvorganges,
die Figur 4 eine schematische Darstellung einer zur Herstellung eines keramischen Wasserklosetts dienenden Einrichtung mit zwei nebeneinander angeordneten Giessformen,
die Figur 5 eine schematische Darstellung der in der Figur 4 dargestellten Einrichtung im Betriebszustand,
die Figur 6 eine schematische Darstellung der beiden in den Figuren 4 und 5 dargestellten Giessformen mit zwei gegossenen Keramik-Teilen,
die Figur 7 eine Frontansicht auf den aus den beiden Keramik-Teilen der Figur 6 zusammengesetzten Formling,
die Figur 8 eine Seitenansicht eines Wasserklosetts, welches mit einer Einrichtung der in den Figuren 4 bis 6 dargestellten Art herstellbar ist,
die Figur 9, eine schematische Darstellung einer Einrichtung mit zwei vertikal übereinander abgeordneten Giessformen,
die Figur 10, eine schematische Darstellung der beiden in der Figur 9 dargestellten Giessformen mit zwei gegossenen Keramik-Teilen,
die Figur 11 eine Seitenansicht auf den aus den beiden Keramik-Teilen der Figur 10 zusammengesetzten Formling,
die Figur 12 eine schematische Darstellung einer Entformungsvorrichtung,
die Figur 13 eine Seitenansicht eines Wasserklosetts, das mit einer Einrichtung der in den Figuren 9 und 10 dargestellten Art herstellbar ist, und
die Figur 14 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung mit drei Giess-Einrichtungen und einer die drei Giess-Einrichtungen bedienenden Entformungsvorrichtung.

Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte und als ganzes mit 1 bezeichnete Einrichtung zum Schlickergiessen von KeramikTeilen weist im wesentlichen eine an einer Haltevorrichtung 2 angeordnete, vertikal verschiebbare Glocke 3 und drei Formteile 4a, 4b und 4c auf. Letztere bilden dabei zusammen mit einem Bodenteil 5 und einem weiteren - in der Zeichnung nicht dargestellten - Formteil eine Giessform 6, die auf einer biegefesten, vorzugsweise aus Metall oder Beton gebildeten Platte 7 steht.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, zeigt die Figur 1 die Formteile 4a, 4b, 4c und 5 in voneinander losgelöstem Zustand, während in der Figur 2 die Giessform 6 in betriebsbereitem Zustand dargestellt ist. Aus diesen Figuren ist nun klar ersichtlich, dass die Formteile 4a und 4b in Pfeilrichtung 8 gegeneinander horizontal verschiebbar sind. Demgegenüber kann das den Deckel der Giessform 6 bildende Formteil 4c in Pfeilrichtung 9 vertikal verschoben werden. Das Formteil 4c kann hierbei beispielsweise mit in der Figur 1 nicht dargestellten Haltemitteln an der Glocke 3 befestigt sein.
Jedes der vorgenannten Formteile 4a, 4b und 4c besteht vorzugsweise aus einem porösen Material, beispielsweise aus Polyacrylharz oder einem anderen vergleichbaren Material. Diese Formteile haben eine Vielzahl von im wesentlichen parallelen Durchgängen, durch die das beim Betrieb der Einrichtung 1 in die Formteile hineintretende Schlicker-Wasser hindurchgeleitet werden kann. Für die erfindungsgemässe Vorrichtung verwendbare Formteile werden dabei vorzugsweise durch das in der US-Patentschrift 4 591 472 offenbarte Verfahren hergestellt.
Wie nun in der Figur 2 dargestellt, begrenzen im Betriebszustand die Giessform 6 und die diese überdeckende, zusammen mit der Platte 7 eine Kammer bildende Glocke 3 einen Zwischenraum 10, der die Giessform 6 mindestens teilweise umgibt. In diesem Zwischenraum 10 sind mehrere, vorzugsweise aber fünf, aufblasbare Lufttaschen 11 angeordnet, die zusammenwirken können, um die Giessform 6 bewegungshindernd während des gesamten Giessvorganges festzuspannen. Die Lufttaschen 11 decken hierzu die Seitenflächen der Giessform 6 nahezu vollständig ab und sind über Luftleitungen 12a bis 12e an einer Luftzufuhrleitung 13 angeschlossen, die ihrerseits über ein Einlassventil 14 mit einer in der Figur 2 nicht dargestellten Druckluftquelle verbunden ist. Diese weist beispielsweise mindestens einen Kompressor und einen Speicherbehälter auf, um ein Druckgas, nämlich Druckluft zu erzeugen. Die Luftzufuhrleitung 13 steht ferner über ein Luftauslassventil 15 mit der Aussenatmosphäre in Verbindung. Um die Druckluftmenge, die zur vollständigen Klemmbefestigung der Giessform 6 in die Lufttaschen 11 geführt werden muss, zu verringern, ist es vorteilhaft, einen verhältnismässig engen Zwischenraum 10 vorzusehen.
Wie aus der Figur 2 zudem ersichtlich ist, weist die Druckluftzufuhrleitung 13 ein steuerbares Absperrorgan 16 auf, mit welchem der Druck der in die Lufttaschen 11 einzuleitenden Luft reguliert werden kann. Weitere ebenfalls steuerbare Ventile 17, 18 und 19 sind in den nach dem Verteilerkreuz 13a stromabwärts angeordneten Leitungsabschnitten 13b und 13c sowie in der Luftleitung 12e angeordnet.
Jedes der gezeichneten Formteile ist an seiner jeweiligen Aussenseite mit einer Aussenschicht 20a bzw. 20b bzw. 20c versehen. Diese Aussenschichten dienen insbesondere dazu, das durch die vorstehend genannten Durchgänge geleitete Druckwasser aufzunehmen und abzuführen. Jede Aussenschicht ist hierzu betrieblich an einem flexiblen Schlauch 21 angeschlossen, der über ein Ventil 22 mit der Aussenatmosphäre verbunden ist.
Der Bodenteil 5 der Giessform 6 weist eine Öffnung 23 auf, durch die der Schlicker in den Formhohlraum 24 der Giessform 6 hineingeführt und aus dieser wieder abgeführt werden kann. Dafür ist die Öffnung 23 über eine ein Absperrorgan 25 aufweisende Leitung 26 mit einem Schlicker-Reservoir 27 verbunden. Die Leitung 26 ist - insbesondere für die Schlicker-Einführung - noch zusätzlich über ein Ventil 28 und eine Pumpe 29 mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Schlickerquelle verbunden.
Wie die Figur 2 zudem zeigt, ist das Schlicker-Reservoir 27 über eine Druckluftleitung 30, in welcher ein weiteres Absperrorgan 31 angeordnet ist, mit der Druckluftleitung 13 kommunizierend verbunden, so dass mit der erfindungsgemässen Einrichtung 1 ein Druckausgleich zwischen dem Formhohlraum 24 und den Lufttaschen 11 herbeigeführt werden kann.
Schliesslich besitzt der Formteil 4c noch eine in den Formhohlraum 24 mündende Öffnung 32, die an einer, ein Absperrorgan 33 aufweisenden Leitung 34 angeschlossen ist. Letztere ist dabei - wie auch die Leitung 13 - mit einer nicht dargestellten Druckluftquelle verbunden.
Die in der Figur 2 dargestellten und vorstehend genannten Ventile bzw. Absperrorgane 14 - 19, 22, 25, 28, 31 und 33 weisen je einen Durchgang sowie zum wahlweisen Absperren oder Freigeben des Durchganges dienende Verschlussmittel auf und sind über mindestens eine zum Zuführen und/oder Ableiten von Druckluft dienende pneumatische Leitung mit einer elektronischen Überwachungs- und Steuereinrichtung 35 verbunden, wobei in der Figur 2 pro Ventil bzw. Absperrorgan nur eine solche Leitung gezeichnet wurde. Hierbei sind insbesondere die Ventile bzw. Absperrorgane 16 bis 19 und 31 derart pneumatisch steuerbar, dass die durch die Verschlussmittel freigebbaren Durchlassquerschnittsflächen mindestens stufenweise verstellt werden können.
Die elektronische Überwachungs- und Steuervorrichtung 35 dient dazu, um den nachfolgend beschriebenen Giessvorgang ganz oder teilweise automatisch zu steuern. Zu dieser Steuervorrichtung 35 gehört eine Steuerschaltung mit elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen zum Messen, Steuern und Regeln. Die Steuervorrichtung 35 kann ferner auch bedienbare Bedienungselemente aufweisen, mit welchen mindestens einige der durch die Steuervorrichtung 35 steuerbaren Funktionen manuell ausgeführt werden können.
Der erfindungsgemässe Giessvorgang wird nachfolgend anhand der Figur 3 näher erläutert. Hierbei ist auf der Abszisse der Figur 3 die Zeit t und auf der Ordinate der Druck P aufgetragen. Im Diagramm zeigt die ausgezogene Kurve 36 den sich während des gesamten Prozesses innerhalb der Lufttaschen 11 ändernde Druckverlauf und die strichlierte Kurve 37 den entsprechenden Druckverlauf innerhalb des Formhohlraumes 24. Zu den nachfolgend genannten Druck-Werten, sei an dieser Stelle noch vermerkt, dass diese derart auszulegen sind, dass sie jeweils um den angegebenen Wert grösser sind als der Luftdruck der Umgebung.
Wenn mit der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Einrichtung 1 eine keramische Waschschüssel hergestellt werden soll, werden die die Giessform 6 bildenden Formteile 4a, 4b und 4c derart in Richtung der Pfeile 8 bzw. 9 verschoben, dass der in der Figur 2 dargestellte Betriebszustand hergestellt wird.
Anschliessend werden das Absperrorgan 16 und die Ventile 14, 17, 18 und 19 geöffnet und mit einem Druck von etwa 100 - 300 KPa Luft in die Lufttaschen 11 geleitet, um diese aufzublasen und die aus den Formteilen 4a, 4b und 4c gebildete Giessform 6 vorzuspannen.
Gleichzeitig oder kurz darauf wird bei geschlossenem Absperrorgan 25 das Schlickerzufuhr-Ventil 28 geöffnet und mittels der Pumpe 29 (oder mittels Druckluft) Schlicker in das Reservoir 27 eingeleitet.
Sobald sich in den Lufttaschen 11 ein Druck von etwa 100 KPa stabilisiert hat, werden das Absperrorgan 16 und das Schlickerzufuhrventil 28 geschlossen, die Ventile 31 und 25 geöffnet und mit Druckluft mindestens ein Teil des zuvor in das Reservoir 27 eingeleiteten Schlickers durch die Leitung 26 hindurch in den Formhohlraum 24 geleitet. Hierbei sind die Ventile 22 der Druckentlastungsschläuche 21 geöffnet, so dass die beim Einfüllen des Schlickers im Formhohlraum 24 enthaltene Luft mindestens zum Teil über die porösen Formteile 4 und die Druckentlastungsschläuche 21 hinausströmen kann. Beim Füllen des Formhohlraumes 24 mit Schlicker baut sich in diesem ein höchstens 100 KPa betragender Innendruck auf. Dieser Druckaufbau und die Überwachung des Schlickerniveaus in der Giessform 6 wird durch die elektronische Überwachungs- und Steuervorrichtung 35 vorgenommen.
Anschliessend wird in den Lufttaschen 11 - und zwar über die Luftzufuhrleitung 13 - ein beispielsweise 1 bis 2 MPa, vorzugsweise aber 1,5 MPa betragender Druck aufgebaut. Bei geöffnetem Absperrorgan 31 wird dabei sichergestellt, dass der Druck in den Lufttaschen 11 gleich demjenigen ist, der auch auf die freie Oberfläche des Schlickers im Reservoir 27 wirkt. Da dieses Reservoir 27 in Fluidverbindung mit dem Formhohlraum 24 ist, ist auch der im Formhohlraum 24 auf den Schlicker wirkende Druck gleich dem Druck, der im Reservoir 27 auf dem Schlicker lastet. Demzufolge wird die Anwendung eines nahezu gleichen Druckes sowohl an der jeweiligen Innenfläche als auch an der jeweiligen Aussenfläche jedes Formteiles erreicht. Wie nun aus der Figur 3 ersichtlich ist, ist der während des Giessvorganges im Formhohlraum 24 herrschende Druck nur annähernd gleich dem in den Lufttaschen 11 wirkenden Druck, vorzugsweise aber etwas kleiner als dieser. Diese Druckdifferenz dient insbesondere dazu, die Giessform während des gesamten Giessvorganges in einer optimal verspannten und gesicherten Form zu halten. Die Druckdifferenz wird dabei durch die elektronische Steuereinrichtung 35 aufgebaut und reguliert, wozu insbesondere die Absperrorgane 16 und 31 unterschiedlich reguliert werden.
Nach dem Aufbau des zum Druckgiessen notwendigen, vorzugsweise 1,5 MPa betragenden Giess-Druckes dringt das Wasser, das im Schlicker enthalten ist, durch die porösen Formteile 4 hindurch in die Aussenschichten 20, worauf sich der Scherben 38, bzw. der Formling der herzustellenden Waschschüssel bildet.
Als nächstes kann - bei vorzugsweise gleichbleibendem Giess-Druck und geöffneten Ventilen 22 - das durch jedes Formteil 4 hindurchströmende Druckwasser über die Schläuche 21 abgeführt werden.
Etwa nach einer - von Beginn des Füllvorganges an gerechneten - Zeitspanne T₁, die etwa 200 bis 400 Sekunden, beispielsweise 300 Sekunden betragen kann, hat sich der Scherben 38 vollständig ausgebildet. Nach Bildung des Scherbens 38 werden dann sowohl die Lufttaschen 11 als auch der Formhohlraum 24 zum Teil entlüftet. Dies kann dabei beispielsweise durch Öffnen des Luftauslassventiles 15 geschehen. Während des Druckabbaues im Formhohlraum 24 wird aber erneut - und zwar bei geöffnetem Absperrorgan 33 - Druckluft durch die Leitung 34 in den Formhohlraum 24 geleitet, um den in diesem noch vorhandene Schlicker über die Schlicker-Leitung 26 abzuführen. Der auf diese Weise aus der Giessform abgeführte Restschlicker strömt dabei beispielsweise über das Absperrorgan 25 in das Reservoir 27, in welchem er für eine weitere Verwendung aufbewahrt wird. Der Schlicker kann aber auch über eine an der Leitung 26 angeschlossene, nicht gezeichnete, zusätzliche Leitung abgeführt werden.
Während des vorgenannten Druckabbaues werden die Ventile bzw. Absperrorgane 14, 15, 16, 31 und 33 nun derart von der elektronischen Überwachungs- und Steuervorrichtung 35 gesteuert, dass sowohl im Formhohlraum 24 als auch in den Lufttaschen ein etwa 0,3 MPa betragender Druck erhalten bleibt, wobei der Druck in den Lufttaschen 11 vorzugsweise etwas grösser gehalten wird als der Druck im Formhohlraum 24.
Sobald der Schlicker-Ablassvorgang abgeschlossen ist, wird über die Leitung 34 erneut Druckluft in den Formhohlraum 24 geleitet, und zwar mindestens solange bis sich in diesem ein beispielsweise 0,5 bis 1 MPa, vorzugsweise 0,7 MPa betragender Innendruck aufgebaut hat. Selbstverständlich werden die anderen, vorstehend genannten Ventile und Absperrorgane derart durch die Überwachungs- und Steuervorrichtung 35 reguliert und gesteuert, dass auch der in den Lufttaschen 11 herrschende Druck um die gleiche Druckerhöhung wieder zunimmt.
Während einer darauf folgenden Zeitspanne T₂ von etwa 20 bis 60 Sekunden wird der Scherben 38 weiter entwässert, nämlich solange, bis dieser nur noch höchstens 20 Gew.%, beispielsweise 17 Gew.%, Wasser enthält.
Nach dieser Entwässerungsphase werden schliesslich - entsprechend dem Verlauf der Kurven 36 und 37 - der Formhohlraum 24 und die Lufttaschen 11 miteinander entlüftet. Anschliessend wird die Giessform 6 geöffnet und der Scherben 38 entfernt, wozu vorzugsweise von aussen Druckluft durch den Schlauch 21 hindurchgeleitet wird, um dadurch den feuchten Scherben 38 von der Innenwand der Giessform 6 zu lösen.
Wie aus der Figur 2 ersichtlich ist, sind in den nach dem Verteilerkreuz 13a angeordneten Leitungsabschnitten 13b und 13c sowie in der Luftleitung 12e weitere zusätzliche Ventile, nämlich die ebenfalls durch die Überwachungs- und Steuervorrichtung 35 steuerbaren Ventile 17, 18 und 19 angeordnet. Diese dienen insbesondere dazu, um in den Lufttaschen 11 voneinander abweichende Druckbedingungen herzustellen, wobei die an den Seitenwänden der Giessform 6 angeordneten Lufttaschen 11 jeweils paarweise und getrennt voneinander und auch getrennt von der am Formteil 4c anliegenden Lufttasche 11 steuerbar sind. Mit dieser zusätzlichen Freiheit der Druckregulierung kann erreicht werden, dass die verschiedenen Formteile 4a, 4b und 4c während des gesamten Giessvorganges optimal miteinander verspannt bleiben und zusammen eine fluiddichte Giessform 6 bilden, und dies, ohne dazu die Formteil übermässig stark mechanisch zu belasten, so dass dadurch die Lebensdauer der Formteile nach Möglichkeit verlängert wird.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung weist nun gegenüber der in der Einleitung beschriebenen und aus der DE-C2-37 26 383 bekannten Einrichtung den Vorteil auf, dass ihr eine einfachere Bauweise zugrunde liegt. Die die Giessform 6 zu überdekken bestimmte Glocke 3 muss nämlich nicht fluiddicht abgeschlossen werden. Dies insbesondere deshalb, weil der während des Giessvorganges notwendige und auf die Giessform 6 einwirkende Aussendruck nicht im Zwischenraum 10 sondern innerhalb der im Zwischenraum 10 angeordneten Lufttaschen 11 aufgebaut wird.
Die in den Figuren 4 und 5 dargestellte und als ganzes mit 101 bezeichnete Einrichtung zum Schlickergiessen eines keramischen Wasserklosetts ist im allgemeinen gleich ausgebildet wie die vorstehend beschriebene Einrichtung 1 und weist eine an einer Haltevorrichtung 102 angeordnete, vertikal verschiebbare Glocke 103 und mehrere horizontal verschiebbare Formteile auf, von denen in der Zeichnung deren zwei dargestellt und mit 104a und 104b bezeichnet sind. In diesem Ausführungsbeispiel bilden diese Formteile 104a und 104b zusammen mit einem zweiteiligen, ortsfesten Formteil 105 zwei Giessformen 106a und 106b. Das Formteil 105 besitzt hierzu zwei flächensymmetrisch zueinander angeordnete und als Giesskerne ausgebildete Abschnitte 105a und 105b, von denen je einer ein Teil einer Giessform 106a bzw. 106b bildet. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, dass das mit der Einrichtung 101 herstellbare Wasserklosett aus zwei an vertikalen Rändern miteinander zu verbindenden Keramik-Teilen zusammengesetzt wird, wobei in je einer Giessform 106a bzw. 106b ein solcher Teil gegossen wird.
Im Betriebszustand begrenzen die Giessformen 106a und 106b und die diese überdeckende Glocke 103 zusammen einen Zwischenraum 110, so wie das in der Figur 5 dargestellt ist. In diesem Zwischenraum 110 sind mehrere, vorzugsweise aber fünf, aufblasbare Lufttaschen 111 angeordnet, die zusammenwirken können, um die Giessformen 106a und 106b während des Giessvorganges bewegungshindernd festzuspannen. Die Lufttaschen 111 sind gleich ausgebildet wie die Lufttaschen 11 der Einrichtung 1, decken also die freien Seitenflächen der Giessformen 106a und 106b nahezu vollständig ab und sind über Luftleitungen 112a bis 112e an einer Luftzufuhrleitung 113 angeschlossen.
Wie aus der Figur 5 zudem ersichtlich ist, begrenzen je ein Formteil 104a und 104b zusammen mit je einem Abschnitt 105a bzw. 105b und anderen nicht dargestellten Formteilen einen Formhohlraum 123a bzw. 123b. In jeden Formhohlraum 123a bzw. 123b mündet eine Leitung 124a bzw. 124b, durch die der Schlicker in den Formhohlraum 123a bzw. 123b hineingeführt und aus diesem wieder abgeführt werden kann.
Die Einrichtung 101 ist im übrigen genau gleich ausgebildet wie die vorstehend beschriebene Einrichtung 1, besitzt also wie diese unter anderem mehrere steuerbare Ventile, ein Schlicker-Reservoir 127 und eine elektronische Überwachungs- und Steueranlage 132.
Wenn mit der in den Figuren 4 und 5 dargestellten Einrichtung 101 ein Wasserklosett hergestellt werden soll, werden die die Giessformen 106a und 106b bildenden Formteile 104a und 104b und die Glocke 103 derart in Richtung der Pfeile 137a und 137b verschoben, dass der in der Figur 5 dargestellte Betriebszustand hergestellt wird.
Dann wird Luft in die Lufttaschen 111 und Schlicker in die Formhohlräume 123a und 123b geleitet, und zwar so, wie das bereits vorstehend anhand der Einrichtung 1 beschrieben ist. Hierzu werden insbesondere die Ventile 122 der Druckentlastungsschläuche 121 geöffnet, so dass die beim Einfüllen des Schlickers in den Formhohlräumen 123a und 123b noch enthaltene Luft durch die porösen Formteile 104a, 104b und 105 und die Druckentlastungsschläuche 121 hinausströmen kann.
Nach dem Aufbau des zum Druckgiessen notwendigen und gleichzeitig auf beide Giessformen 106a und 106b einwirkenden Giess-Druckes dringt das Wasser, das im Schlicker enthalten ist, durch die porösen Formteile 104a, 104b und 105 hindurch, worauf dann innerhalb jeder Giessform 106a und 106b je ein Schlicker-Scherben 138a bzw. 138b entsteht. Diese beiden - nachfolgend auch als Keramik-Teile bezeichneten - Scherben 138a und 138b bilden nun ihrerseits zusammen das herzustellen beabsichtigte Wasserklosett, so wie dies in den Figuren 6 und 7 dargestellt ist.
Der Prozessablauf des Verfahrens zum Giessen der beiden Keramik-Teile 130a und 130b ist nahezu identisch mit dem vorstehend beschriebenen Prozess zur Herstellung einer Waschschüssel, so dass nachfolgend auf eine detaillierte Beschreibung des mit der Einrichtung 101 durchführbaren Verfahrens verzichtet werden kann.
Die beiden Teile 138a und 138b bilden zusammen den Formling 139 des herzustellen beabsichtigen Wasserklosetts. Zur Bildung des Formlings 139 werden die Teile 138a und 138b mittels fliessfähigem Schlicker an ihren vertikalen Rändern miteinander verbunden bzw. verklebt und zwar vorzugsweise in noch feuchtem Zustand.
Zum Entformen der Keramik-Teile 138a und 138b bedient man sich vorzugsweise einer Entformungsvorrichtung, die ausgebildet ist, um die beiden Teile 138a und 138b gleichzeitig und in noch feuchtem Zustand aus den geöffneten Giessformen 106a und 106b zu entnehmen und mittels eines Garnier-Roboters mit Schlicker klebend zusammenzufügen sowie anschliessend - zum Trocknen - auf ein Gestell 140 abzulegen. Entformungsvorrichtung und Garnier-Roboter sind dazu mit der Überwachungs- und Steueranlage 132 steuerbar verbunden.
Ein wesentlicher Vorteil des mit der Einrichtung 101 durchführbaren Verfahrens besteht nun darin, dass die beiden vertikal miteinander zu verbindenden Keramik-Teile 138a und 138b gleichzeitig in einem Verfahrensschritt und unter den gleichen physikalischen Bedingungen gegossen werden.
In der Figur 8 ist nun ein Wasserklosett 141 dargestellt, das mit einer Einrichtung der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Art herstellbar ist. Hierbei besitzt dieses Wasserklosett einen nach unten geöffneten Wasserring 143 und eine aus der Rückwand 144 austretende Siphon-Leitung 145.
Mit der anhand der Figuren 4 bis 6 dargestellten Einrichtung 101, können auf einfache Art und Weise und ohne zusätzlichen manuellen Arbeitsaufwand Wasserklosetts hergestellt werden, welche einen S-förmigen Siphon besitzen. Dies ist insbesondere deshalb möglich, weil mit der vorstehend beschriebenen Einrichtung 101 zwei Keramik-Teile giessbar sind, von denen jede eine Halbschale des S-förmigen Siphons bildet.
Anhand der Figuren 9 bis 12 soll nun eine weitere Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden.
Die in den Figuren 9 und 10 dargestellte und als ganzes mit 151 bezeichnete Einrichtung ermöglicht - wie nachfolgend noch erläutert wird - die Herstellung eines Wasserklosetts mit einem geschlossenen Wasserring. Die Einrichtung 151 besitzt hierzu, wie die anhand der Figuren 1 bis 6 beschriebenen Einrichtungen 1 und 101, eine an einer Haltevorrichtung 152 angeordnete, vertikal verschiebbare Glocke 153 sowie mehrere Formteile. Von den Formteilen sind deren sechs dargestellt und mit 154 bis 159 bezeichnet. Hierbei bilden die Formteile 154, 155, 156 und 157 bzw. die Formteile 158 und 159 je eine Giessform. Die Formteile 157 und 158 sind zudem derart miteinander verbunden, dass sich die beiden Giessformen vertikal übereinander zusammensetzen lassen. Die Formteile 154, 155 und 156 stehen auf einer biegefesten, vorzugsweise aus Metall oder Beton gebildeten Platte 160 und dienen zusammen mit dem als Giesskern ausgebildeten Formteil 157 der Herstellung der Schüssel des Wasserklosetts, so wie das in der Figur 10 dargestellt ist. Demgegenüber dienen die Formteile 158 und 159 der Herstellung des Wasserringes.
Das Verfahren zur Herstellung der die Schüssel und den Wasserring bildenden Teilscherben 161 und 162 (Figur 10) ist mit dem anhand der Figuren 1 bis 3 bzw. 4 bis 6 beschriebenen Verfahren weitgehend identisch, wobei in diesem Fall die Einrichtung 151 selbstverständlich mit einem Garnier-Roboter versehen ist, der zum horizontalen Garnieren ausgebildet ist.
Wie bereits erwähnt, bedient man sich zum Entformen der Giessformen einer steuerbaren Entformungsvorrichung. In der Figur 12 ist eine solche Entformungsvorrichtung für die Einrichtung 151 dargestellt und mit 163 bezeichnet. Diese Entformungsvorrichtung 163 besitzt zwei horizontal und vertikal verschiebbare Haltearme 164 und 165 zum Halten und Transportieren der gegossenen Teile 161 und 162. Der Haltearm 164 weist dabei zwei Träger 164a auf (wobei in der Zeichnung nur einer dargestellt ist), von denen jeder mit einem an den Scherben 161 zu liegen bestimmten Schoner 64b versehen ist. Die Haltearme 164 und 165 sind nun derart an einem horizontal verschiebbaren Schlitten 166 angeordnet, dass die beiden Teile 161 und 162 mit der Entformungsvorrichtung 163 in Vertikalrichtung zusammensetz- und garnierbar sind und der aus den beiden Teilen 161 und 162 gebildete Formling 167 zum Trocknen auf ein Gestell 168 abgesetzt werden kann.
Das Garnieren erfolgt, wie bereits erwähnt, durch einen - in der Zeichnung nicht dargestellten - Roboter, der mit der Überwachungs- und Steueranlage 132 steuerbar ist. Um eine optimale und exakte Garnierung zu ermöglichen, durch welche die Naht- bzw. Fugenstellen nahezu unsichtbar werden, kann man die die Giessformen bildenden Formteile zusätzlich noch derart ausbilden, dass beim Giessen das Teil 161 an seiner auf den Teil 162 zu liegen bestimmten Stirnfläche eine umlaufende Nut und das Teil 162 eine in diese Nut passende Rippe erhalten.
In der Figur 13 ist noch ein Wasserklosett 171 dargestellt, das mit einer Einrichtung der in den Figuren 9 und 10 dargestellten Art herstellbar ist. Hierbei besitzt dieses einen Spülkasten 172 und einen im wesentlichen geschlossene Wasserring 173 mit in den Innenraum 174 mündenden Öffnungen 175.
In der Figur 14 ist schliesslich eine Anordnung von drei Einrichtungen 180 der vorstehend genannten Art dargestellt, die von einer gemeinsamen Entformungsvorrichtung 181 bedient werden. Letztere ist dabei vorzugsweise so ausgebildet, dass sie periodisch die von jeder Einrichtung 180 hergestellten und zusammen ein Wasserklosett bildenden Scherben aufnimmt, diese dann vertikal oder horizontal zu einem Formling zusammenfügt und letzteren schliesslich auf einer Trocknungsanlage 182 ablegt, wobei noch vor dem Trocknen die Scherben mittels eines Garnier-Roboters an ihrer Nahtstelle miteinander verklebt werden.
Zur Steuerung der Einrichtungen 180 dient eine Überwachungs- und Steueranlage der vorstehend beschriebenen Art, wobei diese dann noch zusätzlich Steuermittel zum Steuern des zyklischen Betriebes der Einrichtungen 180 und Rangiermittel zum automatischen Rangieren der Entformungsvorrichtung 181 besitzt.
Abschliessend sei an dieser Stelle noch erwähnt, dass die anhand der Figuren 1 bis 14 beschriebenen Verfahren nur eine Auswahl von mehreren möglichen Ausführungsformen der Erfindung darstellen und in verschiedener Hinsicht geändert werden können.
So kann beispielsweise zum Aufblasen der Lufttaschen 11 bzw. 111 anstelle von Druckluft auch ein anderes Druckgas oder sogar Druckwasser verwendet werden.
Die beiden an vertikalen oder horizontalen Schnittebenen miteinander verbindbaren Teile 138a und 138b oder 161 und 162 werden nicht nur gleichzeitig sondern auch mit den gleichen physikalischen Parametern gegossen. Selbstverständlich kann die erfindungsgemässe Einrichtung aber auch derart ausgebildet und mit zusätzlichen Ventil- und Steuermitteln versehen sein, dass sowohl der Druck als auch die pro Zeiteinheit in den Formhohlraum einfüllbare Schlickermenge für jede Giessform separat regulierbar ist. Eine derartige Einrichtung bleibt jedoch - gemäss der Erfindung - weiterhin so steuerbar, dass der Giessvorgang für beide Teile gleichzeitig beendet werden kann.
Schliesslich können Verfahren und Einrichtung auch derart modifiziert sein, dass die herzustellenden Formlinge aus mehr als nur zwei Scherben bzw. Teilen, beispielsweise aus drei oder vier solchen, zusammensetzbar sind, wobei auch in diesen Fällen beim Betrieb der Einrichtung alle zur Herstellung der Scherben, bzw. Teile dienenden Giessformen vorzugsweise innerhalb nur einer durch eine Glocke gebildeten Kammer angeordnet werden.

Claims

Verfahren zum Schlickergiessen von Keramikteilen, wobei
a) mindestens eine aus mehreren porösen Formteilen (4a, 4b, 4c, 104a, 104b, 105, 154-159) gebildete, einen Formhohlraum (24, 123a, 123b) aufweisende Giessform (6, 106a, 106b) derart innerhalb einer Kammer angeordnet wird, dass mindestens zum Teil ein Zwischenraum (10, 110) die mindestens eine Giessform (6, 106a, 106b) umgibt,

b) während eines Füllvorganges der Schlicker mit einem ersten Druck in den Formhohlraum (24, 123a, 123b) eingeleitet wird, der grösser als der Umgebungsluftdruck ist,

c) auf den in den Formhohlraum (24, 123a, 123b) eingeleiteten Schlicker während eines Giessvorganges ein zweiter Druck ausgeübt wird, der grösser als der erste Druck ist, wodurch Wasser aus dem Schlicker in die Formteile (4a, 4b, 4c, 104a, 104b, 105, 154-159) eintritt, bis ein Scherben (38, 138a, 138b, 161, 162) von bestimmter Dicke innerhalb des Formhohlraumes (24, 123a, 123b) gebildet ist,

d) die die Giessform (6, 106a, 106b) bildenden Formteile (4a, 4b, 4c, 104a, 104b, 105, 154-159) während des Einführens von Schlicker in den Formhohlraum (24, 123a, 123b) und des daraufhin folgenden Giessvorganges druckbeständig zusammengehalten werden, und wobei nach Bildung des Scherbens (38, 138a, 138b, 161, 162) der Restschlicker aus dem Formhohlraum (24, 123a, 123b) abgeführt und die mindestens eine Giessform (6, 106a, 106b) entformt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einführen von Schlikker in den Formhohlraum (24, 123a, 123b) ein Fluid in mehrere im Zwischenraum (10, 110) vorhandene Lufttaschen (11, 111) eingeleitet wird, um dadurch die Giessform (6, 106a, 106b) in der Kammer zu verspannen, wobei des Fluid dazu mit einem Druck beaufschlagt wird, der mindestens gleich dem vorgenannten ersten Druck ist, und dass zu Beginn des Giessvorganges das in den Lufttaschen (11, 111) vorhandene Fluid mit einem Druck beaufschlagt wird, der mindestens gleich dem vorgenannten zweiten Druck ist, und dass dieser Mindestdruck während des ganzen Giessvorganges die mindestens eine Giessform druckbeständig zusammenhält.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Mindestdruck über eine kommunizierende Verbindung auf den Schlicker im Formhohlraum (24, 123a, 123b) der mindestens einen Giessform (6, 106a, 106b) einwirkt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, zum Schlickergiessen eines keramischen Wasserklosetts (141, 171) oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, dass man in zwei Giessformen (106a, 106b), zwei horizontal oder vertikal miteinander verbindbare Teil-Scherben (138a, 138b; 161, 162) giesst, die zusammen den Formling (139, 167) des Wasserklosetts (141, 171) bilden, und dass dazu
a) die zwei Giessformen (106a, 106b) derart nebeneinander oder übereinander in der Kammer angeordnet werden, dass der genannte Zwischenraum (110) beide Giessformen (106a, 106b) mindestens zum Teil umgibt, und

b) die zwei Teil-Scherben (138a, 138b; 161, 162) gleichzeitig und zusammen in einem einzigen Arbeitsgang gegossen, nach dem Abführen des Schlickers aus der Giessform (106a, 106b) entnommen und dann mittels Schlicker miteinander verklebt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Giess- und/oder Entformungsvorgang durch eine Steueranlage (35, 132) gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluid Druckluft verwendet wird, und dass diese Druckluft in den Lufttaschen (11, 111) mit einem 1 bis 2 MPa betragenden zweiten Druck beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach Bildung des Scherbens (38, 138a, 138b, 161, 162) ein Fluid in den Formhohlraum (24, 123a, 123b) eingeleitet wird, um dadurch den Restschlicker aus diesem abzuführen und den Scherben (38, 138a, 138b, 161, 162) weiter zu entwässern.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid mit einem Druck in den Formhohlraum (24, 123a, 123b) eingeleitet wird, der grösser als der Umgebungsluftdruck ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Lufttaschen (11, 111) aufbaubaren Drücke mindestens zum Teil getrennt voneinander reguliert werden.
Einrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einer Kammer und mindestens einer aus mehreren porösen Formteilen (4a, 4b, 4c, 104a, 104b, 105, 154-159) gebildeten sowie einen Formhohlraum (24, 123a, 123b) aufweisenden Giessform (6, 106a, 106b), die derart innerhalb der Kammer anzuordnen ist, dass mindestens zum Teil ein Zwischenraum (10, 110) die Giessform (6, 106a, 106b) umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, im Zwischenraum (10, 110) angeordnete und an den freiliegenden Seitenwänden der mindestens einen Giessform (6, 106a, 106b) anliegende Lufttaschen (11, 111) vorhanden sind, die derart mit einem Fluid beaufschlagbar und aufblasbar sind, dass sie die mindestens eine Giessform (6, 106a, 106b) während des Füll- und Giessvorganges zu verspannen vermögen.
Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufttaschen (11, 111) kommunizierend mit dem Formhohlraum (24, 123a, 123b) verbunden sind.
Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch eine vertikal verschiebbare und auf die mindestens eine Giessform (6, 106a, 106b) aufsetzbare Glocke (3, 103, 153), die im Betriebszustand die genannte Kammer bildet.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet durch ein Schlicker-Reservoir (27, 127), welches mit dem Formhohlraum (24, 123a, 123b) der mindestens einen Giessform (6, 106a, 106b) und den Lufttaschen (11, 111) kommunizierend verbunden ist.
Einrichtung zur Herstellung eines keramischen Wasserklosetts oder dergleichen nach einem der Ansprüche 9 bis 12, gekennzeichnet durch zwei Giessformen (106a, 106b) zum Giessen von zwei horizontal oder vertikal miteinander verbindbaren Teil-Scherben (138a, 138b; 161, 162) und eine Entformungsvorrichtung (163), um die Scherben (161, 162) aus den beiden Giessformen zu entnehmen und miteinander an ihrer Nahtstelle mittels Schlicker zu verkleben.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, gekennzeichnet durch eine Steueranlage (32, 132) zum Steuern des Giess- und Entformungsvorganges.