EP0783944A1 - Verfahren und Einrichtungen zum Beschicken eines Presswerkzeugs mit rieselfähiger Masse - Google Patents

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EP0783944A1
EP0783944A1 EP97100366A EP97100366A EP0783944A1 EP 0783944 A1 EP0783944 A1 EP 0783944A1 EP 97100366 A EP97100366 A EP 97100366A EP 97100366 A EP97100366 A EP 97100366A EP 0783944 A1 EP0783944 A1 EP 0783944A1
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EP
European Patent Office
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compressed gas
mass
mold cavity
container
ground line
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Withdrawn
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EP97100366A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Arnold Reger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Erich Netzsch GmbH and Co Holding KG
Original Assignee
Erich Netzsch GmbH and Co Holding KG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B13/00—Feeding the unshaped material to moulds or apparatus for producing shaped articles; Discharging shaped articles from such moulds or apparatus
    • B28B13/02—Feeding the unshaped material to moulds or apparatus for producing shaped articles
    • B28B13/021—Feeding the unshaped material to moulds or apparatus for producing shaped articles by fluid pressure acting directly on the material, e.g. using vacuum, air pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B3/00—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor
    • B28B3/003—Pressing by means acting upon the material via flexible mould wall parts, e.g. by means of inflatable cores, isostatic presses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/30—Feeding material to presses
    • B30B15/302—Feeding material in particulate or plastic state to moulding presses

Definitions

  • the invention relates to a method for loading a mold cavity in a press tool with free-flowing mass, in particular ceramic granules, in which a metered quantity of the mass is kept ready in a container, fluidized therein with compressed gas, conveyed pneumatically into the mold cavity and at least one further one on the way there Is fluidized by introducing compressed gas. Furthermore, the invention relates to a device serving the same purpose with a container for holding the mass, a ground line leading from the container to the mold cavity and at least one compressed gas line opening into the latter.
  • the invention has for its object to reduce the time required for loading and complete and uniform filling of the mold cavity.
  • the object is achieved, based on a method of the type described, according to the invention in that the pressurized gas is introduced symmetrically to the flow axis into the mass flow between the container and the mold cavity.
  • the object is achieved according to the invention in that the compressed gas line opens into the ground line symmetrically to the axis of the ground line via a nozzle arrangement.
  • the pressurized gas streams are preferably introduced into the mass flow at a pressure of 7 bar.
  • a hydraulic press 10 is indicated in FIG. 1, which has a press table 12 and two protruding vertically upwards therefrom, has columns 14 interconnected above by a press yoke, not shown.
  • a male carrier 16 is fastened on the press table 12;
  • a die carrier 18 is guided along the columns 14 and can be moved up and down with a hydraulic or mechanical lifting device (not shown) in order to open and close a pressing tool 20.
  • the pressing tool 20 includes a male part 22 fastened on the press table 12 and a female part 24 fastened to the die carrier 18.
  • the male part 22 has a central, vertical filling channel 26, in which a central body 28 is arranged in a stationary manner.
  • the central body 28 is substantially cylindrical, but is thickened conically at its upper end, so that it closes the filling channel 26 at the top together with a surrounding sleeve 30, which can be adjusted in the vertical direction, when it assumes an upper end position. In a lower position of the sleeve 30, the filling channel 26 is open at the top.
  • the die 24 has an elastic membrane 32 which, together with the die 22, delimits a mold cavity 34.
  • pourable mass 36 for example spray-dried ceramic granulate, is introduced into the mold cavity 34 by means of compressed air through the filling channel 26; this process is also known as "shooting in”.
  • the mass 36 is then isostatically pressed in a conventional manner by introducing hydraulic fluid between the die 24 and the membrane 32.
  • the pourable mass 36 is kept in a container 38 in an amount sufficient to fill the mold cavity 34.
  • the container 38 is connected to the mold cavity 34 by a ground line 40 which includes a vertical portion 42 leading down from the container 38, a first arcuate portion 44, a horizontal portion 46, a second arcuate portion 48, an upward vertical portion 50 and finally the aforementioned Filling channel 26 includes.
  • a compressed gas line 52 opens into the container 38 which, controlled by a valve arrangement (not shown), can introduce pressurized gas in order to fluidize the free-flowing mass 36 contained in the container 38 and to push it out of the container through the ground line 40 in the direction of the mold cavity 34. Compressed air is normally used as the compressed gas; inert pressurized gas can also be used for special cases.
  • the downward vertical section 42 and the horizontal section 46 of the ground line 40 each have a nozzle arrangement 54; these nozzle arrangements can be designed the same or different, for example as shown in Fig. 2 and 3 or Fig. 4 and 5 or Fig. 6 and 7.
  • a further nozzle arrangement 58 is provided according to FIGS. 1 and 8 in the left arcuate section 48 of the ground line 40;
  • a compressed gas line 56 also opens into this nozzle arrangement 58.
  • the compressed gas lines 56 are controlled by one valve each or also by a common valve, for example the same valve which also controls the compressed gas line 52.
  • Each of the nozzle arrangements 54 has a rotationally symmetrical nozzle body 60 which tightly encloses the ground line 40. 2 and 3, the nozzle body 60 is rigidly attached to the ground line 40, for example welded on. According to FIGS. 2 and 3, several, for example six, nozzles 62 are contained in the nozzle body 60, the axes of which are arranged on a common conical surface area which is coaxial with the ground line 40, and thus converge at one point on the axis A of the ground line 40. Each of the nozzles 62 opens out on the inner wall of the ground line 40 according to FIGS. 2 and 4 in an elliptical surface.
  • the embodiment according to FIGS. 4 and 5 differs from that shown in FIGS. 2 and 3 in that the nozzle body 60 is rotatably mounted on the ground line 40 and can be fixed in a selectable angle of rotation position by means of a retaining ring 64 fastened to the ground line, for example welded on.
  • the retaining ring 64 has elongated holes 66 in the circumferential direction, through each of which a clamping screw 68 in the nozzle body 60 is screwed in.
  • the nozzle body 60 is shown in a position in which the nozzles 62 are completely open; the right half of FIG. 5, however, shows the nozzle body 60 in a position in which the nozzles 62 are only half open.
  • the cross sections of the nozzles 62, and thus the amount of pressurized gas flowing in per unit time under given pressure conditions through the nozzle arrangement 58 can thus be adjusted according to FIGS. 4 and 5 by rotating the nozzle body 60.
  • a conical annular gap 70 which in turn is coaxial with the ground line 40, is provided for introducing compressed gas into the ground line 40.
  • This is formed between two pipe pieces 72 and 74, of which the pipe piece 72 is firmly connected to the nozzle body 60, for example welded and has an inner cone, while the pipe piece 74 is screwed into a corresponding internal thread of the nozzle body 60 by means of an external thread 76 formed thereon is rotatable such that the width of the annular gap 70 can be adjusted.
  • the direction 78 of the compressed gas flow forms an acute angle with the flow direction 80 of the free-flowing mass 36 in the ground line 40.
  • the nozzle arrangement 58 shown enlarged in FIG. 8 in the left arcuate section 48 of the ground line 40 has only a single nozzle 82, the axis of which coincides with the axis A of the straight section 50 adjoining the arcuate section 48.
  • the single nozzle 82 thus generates a gas flow that is central with respect to the adjoining straight section 50 of the ground line 40, although the nozzle 82 does not necessarily have to extend into the center of the ground line 40, but rather only on the outside of the arcuate one according to FIG Section 48 can be arranged.
  • a further compressed gas line 56 opens into the end region of the ground line 40, namely through the press table 12 directly below the filling channel 26.
  • Each of the nozzle arrangements 54 and 58 shown above contributes to the fact that the mass 36, which is fluidized in the container 38 and then flows into the ground line 40, reaches the mold cavity 34 in a fluidized state and with a largely uniform grain distribution and completely fills it. During the subsequent pressing, a particularly homogeneous product can be created.

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Abstract

Zum Beschicken eines Formhohlraumes (34) in einem Preßwerkzeug (20) mit rieselfähiger Masse (36), insbes. keramischem Granulat, wird eine dosierte Menge der Masse (36) in einem Behälter (38) bereitgehalten, darin mit Druckgas fluidisiert und pneumatisch in den Formhohlraum (34) gefördert. Auf dem Weg dorthin wird die Masse (36) mindestens ein weiteres Mal mit Druckgas fluidisiert, das in die Masseströmung zwischen dem Behälter (38) und dem Formhohlraum (34) symmetrisch zur Strömungsachse (A) eingeleitet wird. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschicken eines Formhohlraumes in einem Preßwerkzeug mit rieselfähiger Masse, insbesondere keramischem Granulat, bei dem eine dosierte Menge der Masse in einem Behälter bereitgehalten, darin mit Druckgas fluidisiert, pneumatisch in den Formhohlraum gefördert und auf dem Weg dorthin mindestens ein weiteres Mal durch Einleiten von Druckgas fluidisiert wird. Ferner betrifft die Erfindung eine dem selben Zweck dienende Einrichtung mit einem Behälter zum Bereithalten der Masse, einer vom Behälter zum Formhohlraum führenden Masseleitung und mindestens einer in diese mündenden Druckgasleitung.
  • Bei bekannten Verfahren und Einrichtungen der beschriebenen Gattung (WO-A- 95/20474) erfordert das Füllen des Formhohlraumes mit rieselfähiger Masse, insbesondere keramischem Granulat, bisher erheblich mehr Zeit als der eigentliche Preßvorgang. So beträgt die Füllzeit bei einer Blumentopfpresse beispielsweise 4,5 sek., wohingegen der eigentliche Preßvorgang ungefähr 2 sek. nach dem vollständigen Füllen des Formhohlraumes abgeschlossen sein kann und das anschließende Öffnen des Preßwerkzeuges und Entnehmen des gepreßten Formlings insgesamt nocheinmal ungefähr 2 sek. dauert.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Zeitbedarf für das Beschicken und vollständige sowie gleichmäßige Füllen des Formhohlraumes zu vermindern.
  • In verfahrenstechnischer Sicht wird die Aufgabe ausgehend von einem Verfahren der beschriebenen Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Druckgas in die Masseströmung zwischen dem Behälter und dem Formhohlraum symmetrisch zur Strömungsachse eingeleitet wird. Soweit sie eine Einrichtung der beschriebenen Gattung betrifft, ist die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Druckgasleitung über eine Düsenanordnung symmetrisch zur Achse der Masseleitung in diese mündet. Vorzugsweise werden die Druckgasströme mit einem Druck von 7 bar in die Masseströmung eingeleitet. Dadurch konnte die Beschickungszeit beispielsweise an einer Blumentopfpresse von 4,5 auf 2 sek. verkürzt werden.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine Einrichtung zum isostatischen Pressen keramischer Formlinge aus rieselfähiger Masse,
    Fig. 2
    einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig.1, dargestellt als Schnitt II-II in Fig.3,
    Fig. 3
    die Ansicht in Richtung des Pfeils III in Fig.2,
    Fig. 4
    eine Abwandlung von Fig.2, dargestellt als Schnitt IV-IV in Fig.5,
    Fig. 5
    die Ansicht in Richtung des Pfeils V in Fig.4, wobei in der linken Hälfte der Fig.5 vollständig geöffnete Düsen, und in der rechten Hälfte halb geöffnete Düsen dargestellt sind,
    Fig. 6
    eine weitere Abwandlung von Fig.2, dargestellt als Schnitt VI-VI in Fig.7,
    Fig. 7
    die Ansicht in Richtung des Pfeils VII in Fig.6 und
    Fig. 8
    einen weiteren vergrößerten Ausschnitt aus Fig.1.
  • In Fig.1 ist eine hydraulische Presse 10 angedeutet, die einen Pressentisch 12 und zwei von diesem senkrecht nach oben ragende, oben durch ein nicht dargestelltes Pressenjoch miteinander verbundene Säulen 14 aufweist. Auf dem Pressentisch 12 ist ein Patrizenträger 16 befestigt; längs der Säulen 14 ist ein Matrizenträger 18 geführt, der sich mit einer nicht dargestellten hydraulischen oder mechanischen Hubvorrichtung auf- und abbewegen läßt, um ein Preßwerkzeug 20 zu öffnen und zu schließen.
  • Zum Preßwerkzeug 20 gehören eine auf dem Pressentisch 12 befestigte Patrize 22 und eine am Matrizenträger 18 befestigte Matrize 24. Die Patrize 22 hat einen zentralen, senkrechten Füllkanal 26, in dem ein Zentralkörper 28 ortsfest angeordnet ist. Der Zentralkörper 28 ist im wesentlichen zylindrisch, ist aber an seinem oberen Ende kegelförmig verdickt, so daß er zusammen mit einer ihn umgebenden, in der Senkrechten verstellbaren Büchse 30, wenn diese eine obere Endstellung einnimmt, den Füllkanal 26 oben verschließt. In einer unteren Stellung der Büchse 30 ist der Füllkanal 26 oben offen.
  • Die Matrize 24 weist eine elastische Membran 32 auf, die zusammen mit der Patrize 22 einen Formhohlraum 34 begrenzt. In geschlossener Stellung des Preßwerkzeuges 20 wird durch den Füllkanal 26 rieselfähige Masse 36, beispielsweise sprühgetrocknetes keramisches Granulat, mittels Druckluft in den Formhohlraum 34 eingetragen; dieser Vorgang wird auch als "Einschießen" bezeichnet. Anschließend wird die Masse 36 in üblicher Weise isostatisch gepreßt, indem hydraulisches Fluid zwischen die Matrize 24 und die Membran 32 eingeleitet wird.
  • Die rieselfähige Masse 36 wird in einem Behälter 38 jeweils in einer zum Füllen des Formhohlraumes 34 ausreichenden Menge bereitgehalten. Der Behälter 38 ist mit dem Formhohlraum 34 durch eine Masseleitung 40 verbunden, die einen vom Behälter 38 abwärtsführenden senkrechten Abschnitt 42, einen ersten bogenförmigen Abschnitt 44, einen waagerechten Abschnitt 46, einen zweiten bogenförmigen Abschnitt 48, einen aufwärtsführenden senkrechten Abschnitt 50 und schließlich den erwähnten Füllkanal 26 umfaßt. In den Behälter 38 mündet eine Druckgasleitung 52, durch die sich, von einer nicht dargestellten Ventilanordnung gesteuert, Druckgas einleiten läßt, um die im Behälter 38 enthaltene rieselfähige Masse 36 zu fluidisieren und stoßartig aus dem Behälter durch die Masseleitung 40 in Richtung Formhohlraum 34 zu treiben. Als Druckgas wird normalerweise Druckluft verwendet; für Sonderfälle kommt auch inertes Druckgas infrage.
  • Der abwärtsführende senkrechte Abschnitt 42 und der waagerechte Abschnitt 46 der Masseleitung 40 weisen je eine Düsenanordnung 54 auf; diese Düsenanordnungen können gleich oder unterschiedlich gestaltet sein, beispielsweise wie in Fig.2 und 3 oder Fig.4 und 5 oder Fig.6 und 7 dargestellt. Eine weitere Düsenanordnung 58 ist gemäß Fig.1 und 8 im linken bogenförmigen Abschnitt 48 der Masseleitung 40 vorgesehen; auch in diese Düsenanordnung 58 mündet eine Druckgasleitung 56. Die Druckgasleitungen 56 werden von je einem Ventil gesteuert oder auch von einem gemeinsamen Ventil, beispielsweise dem gleichen, das auch die Druckgasleitung 52 steuert.
  • Jede der Düsenanordnungen 54 hat einen rotationssymmetrischen Düsenkörper 60, der die Masseleitung 40 dicht umschließt. Gemäß Fig.2 und 3 ist der Düsenkörper 60 an der Masseleitung 40 starr befestigt, bespielsweise angeschweißt. Gemäß Fig.2 und 3 sind im Düsenkörper 60 mehrere, beispielsweise sechs Düsen 62 enthalten, deren Achsen auf einer gemeinsamen, mit der Masseleitung 40 gleichachsigen, gedachten Kegelmantelfläche angeordnet sind, und somit in einem Punkt auf der Achse A der Masseleitung 40 konvergieren. Jede der Düsen 62 mündet an der Innenwand der Masseleitung 40 gemäß Fig.2 und 4 in einer elliptischen Fläche.
  • Die Ausführungsform gemäß Fig.4 und 5 unterscheidet sich von der in Fig.2 und 3 dargestellten dadurch, daß der Düsenkörper 60 auf der Masseleitung 40 drehbar gelagert und mittels eines an der Masseleitung befestigten, beispielsweise angeschweißten, Halterings 64 in wählbaren Drehwinkelstellungen festlegbar ist. Der Haltering 64 weist in Umfangsrichtung längliche Löcher 66 auf, durch die hindurch je eine Klemmschraube 68 in den Düsenkörper 60 eingeschraubt ist. In der linken Hälfte der Fig.5 ist der Düsenkörper 60 in einer Stellung abgebildet, in der die Düsen 62 vollständig offen sind; die rechte Hälfte der Fig.5 zeigt hingegen den Düsenkörper 60 in einer Stellung, in der die Düsen 62 nur halb offen sind. Die Querschnitte der Düsen 62, und somit die unter gegebenen Druckverhältnissen durch die Düsenanordnung 58 je Zeiteinheit einströmende Menge Druckgas läßt sich also gemäß Fig.4 und 5 durch Verdrehen des Düsenkörpers 60 einstellen.
  • Die in Fig.6 und 7 abgebildetete weitere Ausführungsform einer Düsenanordnung 58 unterscheidet sich von den vorangegangenen dadurch, daß für das Einleiten von Druckgas in die Masseleitung 40 ein kegelförmiger, mit der Masseleitung 40 wiederum gleichachsiger, Ringspalt 70 vorgesehen ist. Dieser ist zwischen zwei Rohrstücken 72 und 74 ausgebildet, von denen das Rohrstück 72 mit dem Düsenkörper 60 fest verbunden, beispielsweise verschweißt ist und einen Innenkonus aufweist, während das Rohrstück 74 mittels eines an ihm ausgebildeten Außengewindes 76 in ein entsprechendes Innengewinde des Düsenkörpers 60 eingeschraubt und derart verdrehbar ist, daß sich die Breite des Ringspalts 70 einstellen läßt.
  • In jedem Fall bildet die Richtung 78 der Druckgasströmung mit der Strömungsrichtung 80 der rieselfähigen Masse 36 in der Masseleitung 40 einen spitzen Winkel.
  • Die in Fig.8 vergrößert dargestellte Düsenanordnung 58 im linken bogenförmigen Abschnitt 48 der Masseleitung 40 hat nur eine einzige Düse 82, deren Achse mit der Achse A des sich an den bogenförmigen Abschnitt 48 anschließenden geraden Abschnittes 50 übereinstimmt. Die einzige Düse 82 erzeugt somit einen in bezug auf den sich anschließenden geraden Abschnitt 50 der Masseleitung 40 zentralen Gasstrom, obwohl die Düse 82 sich nicht unbedingt bis in das Zentrum der Masseleitung 40 zu erstrecken braucht sondern gemäß Fig.8 ausschließlich an der Außenseite des bogenförmigen Abschnittes 48 angeordnet sein kann.
  • Gemäß Fig.1 mündet eine weitere Druckgasleitung 56 in den Endbereich der Masseleitung 40, nämlich durch den Pressentisch 12 hindurch unmittelbar unterhalb des Füllkanals 26.
  • Jede der im vorstehenden dargestellten Düsenanordnungen 54 und 58 trägt dazu bei, daß die im Behälter 38 fluidisierte und dann in die Masseleitung 40 strömende Masse 36 in fluidisertem Zustand und mit weitgehend gleichmäßiger Kornverteilung in den Formhohlraum 34 gelangt und diesen vollständig ausfüllt. Beim anschließenden Pressen kann somit ein besonders homogenes Erzeugnis entstehen.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Beschicken eines Formhohlraumes (34) in einem Preßwerkzeug (20) mit rieselfähiger Masse (36), insbes. keramischem Granulat, bei dem eine dosierte Menge der Masse (36) in einem Behälter (38) bereitgehalten, darin mit Druckgas fluidisiert, pneumatisch in den Formhohlraum (34) gefördert und auf dem Weg dorthin mindestens ein weiteres Mal durch Einleiten von Druckgas fluidisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgas in die Masseströmung zwischen dem Behälter (38) und dem Formhohlraum (34) symmetrisch zur Strömungsachse (A) eingeleitet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß in einen bogenförmigen Abschnitt (48) der Masseströmung, an den sich ein Abschnitt (50) mit gerader Strömungsachse (A) anschließt, Druckgas in Richtung dieser Achse eingeleitet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgas stoßartig in den Behälter (38) und ungefähr gleichzeitig in die Masseströmung zwischen dem Behälter (38) und dem Formhohlraum (34) eingeleitet wird.
  4. Einrichtung zum Beschicken eines Formhohlraumes (34) in einem Preßwerkzeug (20) mit rieselfähiger Masse (36), insbes. keramischem Granulat, mit einem Behälter (38) zum Bereithalten der Masse (36), einer vom Behälter (38) zum Formhohlraum (34) führenden Masseleitung (40) und mindestens einer in diese mündenden Druckgasleitung (56),
    dadurch gekennzeichnet, daß die Druckgasleitung (56) über eine Düsenanordnung (54;58;84) symmetrisch zur Achse (A) der Masseleitung (40) in diese mündet.
  5. Einrichtung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenanordnung (54) einen Kranz einzelner Düsen (62) aufweist, die in Strömungsrichtung (80) der Masse (36) konvergieren.
  6. Einrichtung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenanordnung (54) zwei Rohrstücke (72,74) aufweist, die einen Innenkonus bzw. einen Außenkonus aufweisen und so ineinandergreifen, daß sie einen in Strömungsrichtung (80) der Masse (36) konvergierenden Ringspalt (70) bilden.
  7. Einrichtung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenanordnung (58) eine zentrale Düse (82) aufweist, die in einem bogenförmigen Abschnitt (48) der Masseleitung (40) angeordnet und in Richtung der Achse (A) eines sich daran anschließenden geraden Abschnittes (50) der Masseleitung (40) ausgerichtet ist.
  8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenanordnung (54;58;84) zum Drosseln des Druckgasstromes einstellbar ist.
EP97100366A 1996-01-12 1997-01-10 Verfahren und Einrichtungen zum Beschicken eines Presswerkzeugs mit rieselfähiger Masse Withdrawn EP0783944A1 (de)

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