EP1507638B1

EP1507638B1 - Hartguss-kachel und herstellungsverfahren für eine hartguss-kachel

Info

Publication number: EP1507638B1
Application number: EP03725128A
Authority: EP
Inventors: Angelo Schmandra; Eckhard Willms
Original assignee: BHS Sonthofen GmbH
Current assignee: BHS Sonthofen GmbH
Priority date: 2002-05-17
Filing date: 2003-04-30
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2023-04-30
Also published as: EP1507638A1; DE10222079A1; AU2003227701A1; WO2003097315A1; CN100340386C; PT1507638E; CN1649708A; DE50302668D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hartguss-Kachel zur Auskleidung der Innenwand eines wannenförmigen Behälters, insbesondere des Mischtrogs eines Betonmischers. Die Kachel weist eine Ausnehmung zur Befestigung der Kachel an der Innenwand auf, in deren Umfangswand ein Gewinde eingegossen ist. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Hartguss-Kachel. Beide Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 2 sind aus dem Dokument DE-A-38 37868 bekannt.
Gattungsgemäße Kacheln werden eingesetzt, um starkem Verschleiß ausgesetzte Stellen der Innenwand von Mischern durch eine verschleißbeständige Auskleidung zu schützen. Oft wird nicht die komplette Innenwand, sondern lediglich deren stark verschleißbeanspruchte Stellen mit solchen im Vergleich zu herkömmlichen Stahlblechen deutlich verschleißbeständigeren Kacheln ausgekleidet. So kann erreicht werden, dass die Innenwand eines Mischtrogs einem im Wesentlichen gleichmäßigen Verschleiß unterliegt. Zu diesem Zweck hat es sich bewährt, solche Kacheln aus Hartguss herzustellen, einem sehr harten, spröden und nur durch Schleifen bearbeitbaren Material.
Zur Befestigung von Hartguss-Kacheln an der Wand eines Mischtrogs ist es im Stand der Technik bekannt, siehe z.B. das Dokument DE-A-3 837 888, eine Ausnehmung in den Kacheln vorzusehen, durch die ein der Befestigung der Kachel an der Wand dienendes Befestigungselement, z.B. ein Schraubbolzen, hindurchgeführt wird, das seinerseits, etwa durch Verschrauben, an der Wand fixiert ist Das Befestigungselement weist an seinem der Troginnenfläche zugewandten Ende einen Kopf auf, dessen Querschnitt vergrößert ist. Dementsprechend weist auch die in der Kachel ausgebildete Ausnehmung eine abgestufte Form auf, die der Form des Kopfes des Befestigungselements entspricht. Bei dieser Befestigungsmethode ist vor allem nachteilig, dass sie nur so lange Bestand hat, wie der Kopf des Befestigungselements noch nicht durch Verschleiß abgetragen worden ist. Da der Kopf jedoch zwangsläufig eine geringere Dicke aufweist als die Kachel, fällt die Kachel bereits von der Wand eines Mischtrogs ab, wenn sie noch nicht vollständig verschlissen ist.
Um die Lebensdauer solcher Hartguss-Kacheln zu verlängern, ist man bestrebt, sie möglichst so lange zu verwenden, bis an einer oder mehreren Stellen ihre Oberfläche völlig abgetragen ist. Um dies zu erreichen, ist versucht worden, Hartguss-Kacheln an der Wand eines Mischtrogs derart zu befestigen, dass eine mit einem Gewinde versehene Ausnehmung in den einzelnen Hartguss-Kacheln vorgesehen wird, in das ein an der Außenwand fixiertes Befestigungselement eingeschraubt wird. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die Kachel an der Trogwand haftet, bis die letzten ein bis zwei Gewindegänge des Gewindes verschleißbedingt abgetragen worden sind. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass das Herstellen eines Gewindes in solchen Hartguss-Kacheln extrem schwierig ist. Wegen der Härte und Sprödigkeit von Hartguss kann dieser nur schleifend bearbeitet werden, so dass das Gewinde nicht durch Umformen, etwa Drehen oder Fräsen, hergestellt werden kann, sondern beim Gießen der Hartguss-Kachel hergestellt werden muss.
Herkömmlicherweise werden zur Befestigung von Werkstücken Schrauben bzw. Muttern mit einem spitzen Gewindeprofil, beispielsweise einem metrischen Isogewinde mit einem Flankenwinkel von 60°, verwendet. Mit solchen Befestigungsgewinden versehene Schrauben und Muttern sollen Bauteile fest miteinander verspannen. Durch die Verwendung von Spitzgewinden, welche einen kleinen Steigungswinkel und einen großen Flankenwinkel aufweisen, lässt sich eine große Reibung zwischen Innen-und Außengewinde bewirken, welche ein selbstständiges Lösen der Verbindung erschwert. Üblicherweise werden solche Gewinde jedoch nicht durch Gießen hergestellt, sondern mittels anderer Formungstechniken, beispielsweise durch Drehen, Schneiden, Bohren oder Fräsen, an einem Werkstück ausgebildet. Diese Formungstechniken kommen bei extrem harten und spröden Materialien wie Hartguss jedoch nicht in Betracht.
Frühere Versuche, Hartguss-Kacheln mit eingegossenen Gewinden herzustellen, verliefen unbefriedigend. So konnte bei Verwendung von Keramikgussformen bzw. -kernen zur Ausbildung eines Gewindes wegen starker Blasenbildung beim Abguss nicht die für ein Gewinde erforderliche Regelmäßigkeit der Oberfläche des Gussstücks und Abbildungsgenauigkeit erreicht werden. Bei Verwendung von Quarzsandformen, die vor dem Gießen der Hartguss-Kacheln mit einer geeigneten Schlichte versehen wurden, musste das gegossene Gewinde nachbearbeitet werden, da es nicht über die gewünschte Glätte verfügte. Da Hartguss nur schleifend bearbeitbar ist, ist dies jedoch eine sehr aufwendige Maßnahme, und deshalb nicht wünschenswert.
Letzten Endes haben diese Versuche daher dazu geführt, dass der Stand der Technik sich wieder der erstgenannten Lösung des Problems der Befestigung von Hartguss-Kacheln an der Wand eines Behälters zugewandt hat.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Hartguss-Kachel mit eingegossenem Gewinde zur Befestigung an einem wannenförmigen Behälter sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Hartguss-Kachel anzugeben.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß eine Hartguss-Kachel der oben genannten Art vorgesehen, bei der das Gewinde als Rundgewinde ausgebildet ist.
Der Einsatz von Rundgewinden ist an sich bekannt, und zwar aus der Antriebstechnik. Beispielsweise werden Rundgewinde bei Antriebsspindeln von Lineartrieben eingesetzt, da sie im Vergleich beispielsweise zu Spitzgewinden über eine geringere Reibung zwischen Außen- und Innengewinde verfügen und daher sehr leichtgängig sind. Auf Grund dieser geringen Reibung und der hohen Leichtgängigkeit eignen sich Rundgewinde nicht zur dauerhaften Befestigung von Werkstücken aneinander, und dies insbesondere dann nicht, wenn diese Schraubverbindung starken, schwankenden Belastungen ausgesetzt ist, beispielsweise Erschütterungen, wie sie im Betrieb eines Betonmischers ständig auftreten. Es besteht dann nämlich die Gefahr, dass sich die Schraubverbindung unter dem Eindruck dieser Erschütterungen allmählich löst. Überraschenderweise hat sich jedoch gezeigt, dass ein eingegossenes Rundgewinde gleichwohl eine dauerhaft stabile Befestigung einer Kachel an der Innenwand eines Mischtrogs gewährleisten kann.
Bei einem Rundgewinde können vergleichsweise große Abweichungen zwischen Innengewinde und eingeschraubtem Außengewinde toleriert werden. Dies erleichtert das Gießen des Gewindes erheblich. Auch das Herstellen von Modell, Negativ-Gussform und Gussstück ist wegen des Fehlens scharfer Kanten viel einfacher als bei anderen Gewinden. Dies führt dazu, dass beim Gießen eines Rundgewindes auf komplizierte und aufwendige Maßnahmen, insbesondere auf Nachbearbeitungsmaßnahmen weitgehend verzichtet werden kann. Somit ist es möglich, Hartguss-Kacheln auf eine effiziente und konkurrenzfähige Weise zu erzeugen, welche gegenüber dem gegenwärtig verwendeten Hartguss-Kacheln über eine zusätzliche Verschleißreserve verfügen.
Bei dem erfindungsgemäßen Gussverfahren zur Herstellung von Hartguss-Kacheln ist vorgesehen, dass zumindest ein der Ausbildung der Ausnehmung dienender Abschnitt der Negativ-Gussform der Kachel aus Zirkonsand und mit einem Rundgewinde geformt wird. Das Gussverfahren selbst, nach dem die Kacheln hergestellt werden, kann eines der im Stand der Technik bekannten Verfahren sein. Insbesondere eignen sich Verfahren, bei denen das Gussstück mittels verlorener Negativ-Gussformen aus Formsanden oder keramischen Materialien gegossen werden.
Während man bei der Herstellung von gegossenen Spitzgewinden darauf angewiesen ist, unbedingt eine möglichst glatte Oberfläche zu erzeugen, ermöglicht es der Einsatz eines Rundgewindes gemäß der vorliegenden Erfindung, eine deutlich rauhere Oberfläche in Kauf zu nehmen. Dies bedeutet, dass die an eine Schlichte zu stellenden Anforderungen wesentlich geringer sind. Es hat sich gezeigt, dass bei Verwendung von Zirkonsand als Formstoff für die Negativ-Gussform sogar ganz auf den Auftrag einer Schlichte verzichtet werden kann. Ein nicht zu unterschätzender Vorteil, der durch den Verzicht auf eine Schlichte erzielt wird, besteht darin, dass eine gewisse Gasdurchlässigkeit der Negativ-Gussform beim Guss erhalten bleibt. Auf diese Weise kann beim Gießen der Kacheln frei werdendes Gas, das etwa in dem verwendeten Gussmaterial enthalten sein kann oder das nicht komplett aus der Gussform verdrängt wird, durch die Poren des Formstoffs der Gussform entweichen. Dies verringert das Risiko von Fehlstellen an den gegossenen Kacheln durch die Bildung von Blasen (sogenannte Lunker) an der Oberfläche der relativ gasundurchlässigen Schlichte.
Es hat sich herausgestellt, dass eine ausreichend glatte Oberfläche des Rundgewindes auch ohne Einsatz einer Schlichte erzielt werden kann, wenn der zur Herstellung der Negativ-Gussform verwendete Zirkonsand eine Körnung mit einem Durchmesser von kleiner als 0,2 mm aufweist.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden an einem Ausführungsbeispiel an Hand der beigefügten Figuren näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1: eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Hartguss-Kachel mit einer Ausnehmung, die ein Rundgewinde aufweist;
Fig. 2: eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Negativ-Gussform zur Herstellung der in Fig. 1 gezeigten Hartguss-Kachel.

In Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht einer Hartguss-Kachel 10 gezeigt, welche zur Auskleidung der Innenwand eines wannenförmigen Behälters, insbesondere eines Mischtrogs eines Betonmischers, vorgesehen ist. Zur Befestigung an der Innenwand weist die Hartguss-Kachel 10 eine konzentrische Ausnehmung 12 auf, deren zylinderförmige Wand mit einem Rundgewinde 14 versehen ist. Die Ausnehmung 12 und das Rundgewinde 14 verlaufen bei der Hartguss-Kachel 10 in Fig. 1 über die gesamte Dicke d der Hartguss-Kachel hinweg, so dass diese durchbrochen ist. Zur Befestigung der Hartguss-Kachel an der Innenwand eines Mischtrogs wird beispielsweise eine mit einem entsprechenden Rundgewinde versehene Schraube von außen durch eine entsprechende Öffnung in der Wand des Mischtrogs-gesteckt und mit der-Kachel 10 verschraubt, so dass diese mit ihrer Rückseite R fest an der Innenwand des Mischtrogs anliegt. Idealerweise weist die zur Befestigung verwendete Schraube eine solche Länge auf, dass bei fest verspannter Kachel die Schraube bündig mit der Innenseite I der Kachel abschließt. Alternativ zu der in Fig. 1 gezeigten Anordnung ist es selbstverständlich auch denkbar, dass die Ausnehmung 12 sich von der Rückseite R der Kachel 10 her lediglich einen Teil der Dicke d der Kachel 10 erstreckt, also nicht eine Durchbrechung, sondern lediglich eine Vertiefung bildet.
Die Kachel 10 besteht aus Hartguss. Dieser ist sehr hart, spröde und nur durch Schleifen bearbeitbar. Er besitzt außerdem einen hohen Verschleißwiderstand, weswegen er zur Verkleidung stark verschleißbeanspruchter Teile verwendet wird. Dies können beispielsweise die durch die abrasive Wirkung von als Mischgut zu bewegenden Betongemischen stark beanspruchten Innenwände von Betonmischern sein.
Zur Befestigung der Hartguss-Kachel 10 an der Innenwand eines Mischtrogs ist ein Rundgewinde 14 in die zylindrische Wand der Ausnehmung 12 eingegossen. Wegen der Härte und Sprödigkeit des Hartgusses ist es nicht sinnvoll möglich, ein solches Gewinde in ein Werkstück aus Hartguss einzufräsen, einzuschneiden oder einzudrehen, sondern das Gewinde muss beim Gießen der Hartguss-Kachel hergestellt werden.
In Fig. 2 ist ein Ausschnitt einer zum Gießen der in Fig. 1 gezeigten Hartguss-Kachel verwendeten Negativ-Gussform 20 in einer Querschnittsansicht gezeigt. Der in Fig. 2 gezeigte Ausschnitt zeigt einen konzentrischen Ansatz 22, der zur Ausbildung der Ausnehmung 1 2 der Hartguss-Kachel 10 dient. Der Ansatz 22 steht gegenüber der die Rückwand R der Hartguss-Kachel bildenden Wand 24 der Negativ-Gussform 20 um eine Strecke d vor. Die zylindrische Seitenwand des Ansatzes 22 ist mit einem Negativ-Rundgewinde 26 versehen, das der Ausbildung des Rundgewindes 14 der Hartguss-Kachel 10 dient.
Zur Herstellung der Negativ-Gussform 20 wird Zirkonsand als Formstoff benutzt, der eine Körnung mit einem Durchmesser von kleiner als 0,2 mm aufweist. Durch Verwendung dieses Formstoffs ist es möglich, beim Gießen von Hartguss eine ausreichend glatte Oberfläche für die Ausbildung eines schraubbaren Rundgewindes zu erzeugen, ohne dass die Negativ-Gussform 20 vor dem Gießen geschlichtet werden muss. Der Verzicht auf das Schlichten der Negativ-Gussform verbessert die Zuverlässigkeit des Gussverfahrens, vorausgesetzt, die Rauhigkeit der Oberfläche des Gussstücks bleibt im tolerierbaren Rahmen, da beim Gießen des Gussstücks freigesetzte Gase durch die Poren der Negativ-Gussform entweichen können.

Claims

Hartguss-Kachel (10) zur Auskleidung der Innenwand eines wannenförmigen Behälters, insbesondere des Mischtrogs eines Betonmischers, umfassend
eine der Befestigung der Kachel an der Innenwand dienende Ausnehmung (12), in deren Umfangswand ein Gewinde eingegossen ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gewinde als Rundgewinde (14) ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Hartguss-Kachel (10), insbesondere nach Anspruch 1,
welche zur Auskleidung der Innenwand eines wannenförmigen Behälters, insbesondere des Mischtrogs eines Betonmischers, bestimmt ist, und eine der Befestigung der Kachel an dieser Innenwand dienende, mit einem Gewinde versehene Ausnehmung (12) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest ein der Ausbildung der Ausnehmung dienender Abschnitt (22) der Negativ-Gussform (20) der Kachel aus Zirkonsand und mit einem Rundgewinde (26) geformt wird.
Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der der Ausbildung der Ausnehmung dienende Abschnitt (22) der Negativ-Gussform (20) ungeschlichtet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Zirkonsand eine Körnung mit einem Durchmesser kleiner als 0,2 mm aufweist.