DE2443837C3 - Verfahren zur Herstellung von Preßformkörpern, insbesondere Kalksandsteinen, sowie Preßvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verführen zur Herstellung von Preßformkörpern, insbesondere Kalk Sandsteinen, aus verdichtbarem Ausgangsmalenal. ins besondere Sand/Bindemittcl-Gcniischen. bei dem eine vorgegebene Menge an Ausgangsmaterial in eine Preßform eingefüllt und in dieser durch einen Preßstempel unter Volumenverminderung zu einem Preßformkörper verdichtet und geformt wird, wobei das Ausgangsmaterial mit Druckimpulsen steigender Frequenz beaufschlagt wird. Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (DE-OS 17 34 661) wird zur Herstellung von Formkörpern eine Rüttelvorrichtung verwendet, bei der ein auf Federn abgestützter Rütteltisch mit eingebauten Unwuchtkörpern einen Formkasten trägt, in dem eine Deckplatte als Gegenmasse geführt und mit Hilfe eines Preßzylinders mit einem Preßdruck beaufschlagbar ist, der sich an einem mit dem Rütteltisch kraftschlüssig verbundenen Querhaupt abstützt. Bei diesem bekannten Verfahren wird v/ährend des Verdichtungsvorganges die Rüttelfrequenz stufenlos durch Änderung der Drehzahl der die Unwuchtkörper bildenden Unwuchtwellen geregelt, wobei die Rüttelfrequenz so eingestellt wird, daß sie einerseits den jeweiligen Körpergewichten und andererseits dem bei steigender Verdichtung veränderten Resonanzverhalten des Formkörper* angepaßt wird.

Ein derartiges Verfahren benötigt Verdichtungszeiten in einer Größenordnung, die im Bereich des Hundertfachen jener Verdichtungszeilen liegt, wie sie bei der Kalksandsteinherstellung üblich sind. Die Anwendung dieses bekannten Rüttelverfahrens und der bekannten Rüttelvorrichtung für die Herstellung von Kalksandsteinen würde ferner Rüttler mit Unwuchtkörpern erfordern, deren Unwuchtkräfte zur Erzielung der notwendigen Verdichtungskräfte eine auch mit großem Bauaufwand nicht mehr beherrschbare Größenordnung erreichen müßten. Daher wird während des entscheidenden let/ten Teils des Verdichtungsvorganges ein zusätzlicher statischer Preßdruck angewendet. Dieser würde jedoch für die Herstellung von Preßformkörpern, insbesondere von Kalksandsteinen, mit großem Hohlraumvolumen, besondere technische Schwierigkeiten aufwerfen, da bei den benötigten hohen PreUenddrükken von etwa 150 bis 250 kp/cm² Vlaterialbcanspruchungen aultreten würden, welche die mechanische Festigkeit des Preßstcmpels übersicigen. Bei großen Hohlraumvolumen im Stein wird nämlich die Wandstärke des mil Ausnehmungen für Dorne /u versehenden Prelislempels so gering, daß sie den Beanspruchungen bei hohen Preßenddrücken nicht mehr gewachsen isi.

Bei der Herstellung von Kalksandsteinen werden in der Praxis Prellvorrichtungen verwendet, bei denen die in eine Preßform eingefüllte und zu einem Stein zu verpressende Menge an Ausgangsmaterial durch Einfahren eines Prellstempels geformt und verdichtet wird, wobei der auf das Ausgangsmaterial ausgeübte Druck in einem stetigen Anstieg auf einen Preßenddruck in der vorerwähnten Größenordnung anwächst. Derartige Preßvorrichtungen arbeiten mit geringen Verdichtungszeiten, verlangen jedoch einen Bauaufwand und einen Leistungsbedarf, der mit anwachsenden Steinformaten steigt. Auch bei derartigen Preßvorrichtungen war es bislang nur möglich. Kalksandsteine einer Rohdichteklassc von etwa 1.4 als unterer Grenze herzustellen, da bei Unterschreiten dieser Grenze, insbesondere bei größeren .Steinformaten, für die benötigten hohen Prcßcnddrückc die notwendige mechanische festigkeit des Prellstempels nicht mehr erreicht worden konnte.

Bei einem anderen bekannten Verlahren (DE-AS t 5 84 423) wird das Allsgangsmaterial durch einen stetig ansteigenden Preßdruck verdichtet, dem Druckstöße überlagert werden. Eine solche Überlagerung von

Druckstößen zum angewendeten statischen PreUdruck ruft ebenfalls jene unerwünschten Materialbeanspru- :hungen im Preßsiempel hervor, wie sie oben schon näher erläutert wurden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Vorrichtung zu seiner Durchführung zu schaffen, mit denen bei kurzen Verdichtungszeiten und bei geringem Bauaufwand Prpßformkörper mit großem Hohlraumvolumen herstellbar sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren nach der Erfindung gekennzeichnet durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angeführten Merkmale.

Die Preßvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist in bekannter Weise zumindest eine Preßform IS und einen in diese einfahrbaren, druckmittelbetätigten Preßstempel sowie einer Einrichtung zur Erzeugung von impulsartigen Druckstößen auf das Ausgangs material auf. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung von impulsartigen Druck- stößer· das den Preßstempe! betätigende Druckmitte! mit ihren Druckstößen beaufschlagt.

Verfahren und Vorrichtung nach der Erfindung ermöglichen die Herstellung von Preßlormkörpern, insbesondere Kalksandsteinen oder dergleichen Kunst- ²S steinen, mit einem Mindestmaß an Bau- und Kostenaufwand für die Preßvorrichtung, da für die Erzielung von Erzeugnissen mit vergleichbaren Druektesiigkeits- und Dichtewerten Druckinipulse einer maximalen Impulshohe ausreichen, deren Wert nur noch einem Bruchteil jenes Preßenddruckes entspricht, mit dem das Ausgungsmaterial bislang /u beaufschlagen war. Zugleich ermöglicht das Verfahren eine wirtschaftliche Herstellung auch großformatiger Steine oder dergleichen Preßformkörper, insbesondere von Kalksandsteinen. einer Rohdichteklasse unter 1.4, und /war ohne weiteres einer Rohdichteklassc von 1.0 und darunter bei größeren Steinformaten.

Weitere Ausgestaltungen des Verfahrens nach der Erfindung ei geben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 7.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung naher verdeutlicht. In der Zeichnung /cig!

Fig. 1 cm Diagramm des Verdichtungsweges über der Verdichtungszeit eines Preßstempels einer das erfindungsgcmäße Verfahren ausführenden Kalksancisteinprcsse.

Fig. 2 ein Diagramm der Impulshohe um-' der Verdichtungszeit bei Ausführung des erlmdungsgemaßen Verfahrens.

Fig. 3 cm Diagramm der Druckfestigkeit über der Anzahl von Druckstößen von nach dem erlindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kalksandsteinen, und

Fig. 4 eine schematische Ansicht, teilweise im Schnitt, einer nach der Erfindung ausgebildeten Kalksandstein presse.

Wie sich den Diagrammen in F 1 g. 1 und 2 entnehmen läßt, wird bei dem erfiridungsgemaßet: Verfahren die Verdichtung durch Beaufschlagen des Ausgangsmaterials mi! Pruckimpulsen herbeigeführt, die eine über die Verdichtimgs/.cit t steigende Impulsfrequenz und -steilheit aulweisen. Die Verdichtungs/cit 1 in I i g. 1 und Fig. 2 entspricht 2 Sekunden und der Verdichtungsweg s 70 mm. Es versteht sich, (.laß diese Werte, denen eine Kalk/Sand Mischung als Ausgangsmatenal zu- fts grundegclegt wurde, in weiten Bereichen Veränderungen erfahren können.

Bei der Verdichtung entsprechend F i g. 2 wird das Ausgangsmaierial mit Druckimpulsen einer über die Verdichtungszeit ι gleichen Impulshöhe vorgenommen, deren Maximalwert 22,5 kp/cm² beträgi. Die Beaufschlagung des Ausgangsmaterials mit Druckimpulsen einer über die Verdichtungszeit gleichen Impulshöhe ist regelungstechnisch besonders einfach und erfordert an einer zur Durchführung des Verfahrens eingesetzten Presse einen besonders geringen Steuer- bzw. Regelungsaufwand, da bei konstant aufgebrachter Leistung Frequenzanstieg und wachsende Steilheit der Druckimpulse sich aus dem Gegendruck des Ausgangsmaterials ergeben. Jedoch ist es grundsätzlich auch denkbar, die Verdichtung durch Beaufschlagung des Ausgangsmaterials mit Druckimpulsen einer über die Verdichtungszeit steigenden Impulshöhe vorzunehmen.

Wie dem Kurvenzug 4 in F i g. 2 entnommen werden kann, oszilliert dieser zwischen dem konstanten Maximalwert und einem Ausgangswert Null, jedoch wird in der Praxis bevorzugt, einen Ausgangswert als untere Grenze vorzusehen, der größe·" als Null ist und beispielsweise der. Zehnten Teil tl«_s Maximalwerts beträgt. Hierdurch wird vermieden, daß bei Druckabfall ein Ablösen des Preßstempels vom Ausgangsmaterial erfolgt und der Kurvenzug 3 in F i g. 1 den dargestellten Verlauf verlaßt, bei dem ansteigende Bereiche des Verdichcungsweges s lediglich durch Zwischenbereiche verbunden sind, in denen die Zunahme bzw. Abnahme des Verdichtungsweges Null beträgt.

Wie sich der F i g. 3 entnehmen läßt, lassen sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Kalksandsteine herstellen, deren Druckfestigkeit ohne weiteres allen Anforderungen entsprechen. Ie nach Wahl der Anfangsimpulsfrequenz, die bevorzugtermaßen etwa 1 bis 5 l\/. betragt, und je nach Wahl der Endfrequenz, die bevorziigtermaßen im Bereich zwischen 20 und 50 Hz liegt, kann je nach Zusammensetzung des Ausgangsmaterials und gewünschter Druckfestigkeit im Erzeugnis die Verdichtungszeit herkömmlicher Verfahren unter- oder auch überschritten werden, jedoch liegen Überschreitungen in einem für die Leistung des erfindungsgeirißcn Verfahrens unerheblichen Bereich.

Angesichts des vorgesehenen Anstiegs der Impulsfi equenz ist in F i g. 3 die Druckfestigkeit von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kalksandsteinen über der Anzahl der Druckstoff aufge'ragcn. wobei der Kurvenzug 5 den Verlauf der Druckfestigkeit bei einer konstanten maximalen Inipulshöhe von 22.5 kp/cm² veranschaulicht, während der Kurvenzug 6 den Verlauf bei einer konstanten maximalen Impulshöhe von 34 kp/cm² wiedergibt.

Wie sich den Diagrammen entnehmen läßt, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren überraschenderweise die Herstellung von Kalksandsteinen mit Drücken, die einen kleinen Bruchteil des sonst notwendigen Preßnnddruckes ausmachen. Dadurch wird eine zur Durchführung des Verfahrens eingesetzte Presse oder dergleichen Vorrichtung in baulicher Hinsicht wesentlich vereinfacht und verbilligt. Dies wird beispielsweise bei "'.er Herstellung von KSL-Steincn des Typs 2 DF-1,4 deutlich, für die bei herkömmlichen Verfahren Pressen mit 70 Mp und beim Verfahren nach der Erfindung solche mit lediglich 8 Mp ^forderlich sind.

Infolge der durchgreifenden Minderung benötigter Maximaldrücke köi.uen na':h dem erfindungsgemäßen Verfahren nun auch Kalksandsteine in Forniatgrößcn hergestellt werden, die infolge der sonst nötigen Preßenddriickc von einer wirtschaftlichen Herstellung

ausgeschlossen waren. Darüber hinaus aber lassen sich Kalksandsteine gleichmäßigerer Dichte im Material erzeugen mit der Folge, daß gleiche Druckfestigkeiten bei ca. 5% geringerer Dichte im Material erzielbar sind.

l'.in besonderer Vorteil der Frfindung liegt darm begründet, daß es infolge der herabgesetzten Maximal drücke möglich ist Kalksandsteine einer Rohdichtcklasse unter 1,4 herzustellen, z. H, Kalksandsteine der Rohdichteklassc 1.0 bzw. 0,8 bei größeren Formaten.

Bei einem KSI.-Stein des Typs 2 Dl·"-1,4 hat dieser bei einer Material- bzw. Scherbenrohdichle von ο 1.82 und bei Abmessungen von 240 χ I 15 χ 113mm ein I lohlraumvolumen von ca. 24¹Vn. Das herkömmliche Verfahren setzt zu dessen Herstellung eine 70 Mp Presse voraus. Wollte man bei Herstellung eines solchen Steines nach herkömmlichen Verfahren dessen Hohl raumv olumen erhöhen und damit dessen Rohdichteklasse unter 1,4 senken, so wurde die Wandstärke des die I lohlraumdorne in der Form umgreifenden Preßstem pels so gering, daß der Preßstempel den hohen Pref'enddrücken mechanisch nicht mehr gewachsen wäre. Dieses Problem ist bei dem Verfahren nach i\cv l'.rfindung völlig ohne Bedeutung, da infolge der verhältnismäßig geringen maximalen Impulshöhe d:e Kral'.spit/en im Prcßstempel auch dann ohne weitere·, mechanisch abnehmbar sind, wenn die Dornabmessun gen cheblieh vergrößert und damit die Wandstärken des Preßstempels erheblich vermindert werden. Daher bereitet es keinerlei Schwierigkeiten, bei dem vorge nannten Steinbeispiel das tlohlraumvolumen auf beispielsweise 45¹Vn /u steigern und eine Rohdichteklasse von 1.0 oder darunter zu erreichen. Steine dieser Art haben dabei wesentlich verbesserte Wärmcclämmn erte. so daß derartige Steine erhebliche bautechnische Vorzüge aufweisen.

Die I i g. 4 veranschaulicht eine in ihrem (iriindaufbau herkömmliche Kalksandsteinpresse, be· der das Ausgangsmalerial 7 in einer l-'ormhöhlung verdichtet wird, die seitlich von den Wanden eines Formentisches 8. UMIc¹¹SeHIg vom l'rellstempel 4 und oberseilig von einer abhebbaren Abdeckplane Kl begrenzt ist. Der Preß M en |h1 9 w in] du ρ H einen lud raulischen K rafl heber 11 bei,Ui!¹' dessen ober'i.ilh und 'interhalb eines Kolbens I 2 im /ν linder Π befindliche Dnickniiltelraume 14 bzw. 15 über Zuleitungen lh h/u 17 von einer Druckmittel <|iielle 18 her im¹ Druckmittel beaufschlagt werden.

I s lsi sehem.iti'-ch eine in die Druckmittelleitungcn lh, 17 zw iscIieη dem Z.ν linder I ? des Krafthebers 11 und der Diiickmitlelquelle 18 eingeschaltete Finrichtung 19 veranschaulicht, durch die in dem den Preßslempcl 9 belangenden Druckmittel mipulsförmige Druckstöße erzeugt werden. Diese I innchliing 19 kann irgendeine geeignete oder bekannte Ausbildung haben und z. B. Drehschieher bzw. Servoventil^ od. dgl. umfassen. Stattdessen kanu die i im iciiimig ίτ .iiicli intt-gricrtcr Bestandteil der Druckmitlelquelle 18 sein, wenn die DruckmiHel(|uelle 18 beispielsweise von C'ner Mchrkolbenpumpe gebildet ist

Im Vorstehenden wurde das Verfahren nach der Frfindung anhand der 1 lei'stellung von Kalksandsteinen näher erläutert, jedoch verMehl es sich, daß die l'.rfindung auch für die Herstellung von sonstigen Preßformkörpern. insbesondere von Formungen aus Sand ri.iidemitielCiemischen aller Art, z.B. Beton, vorteilhaft anwendbar ist. Auch läßt sich das Verfahren samt Vorrichtung zu seiner Durchführung mit Vorteil bei Briketliervorgsngcn einsetzen, z. B. bei der Herstellung von Kupferfeinerzbriketts, Briketts aus Zinkabfällen, aus Metallspänen od. dgl. und aus Futtermitteln Besondere Vorteile jedoch bietet das Verfahren bei der Herstellung von Kunststeinen für deren Formung und Verdichtung auf herkömmlichem Wege angesichts benötigter Festigkeitswerte sehr hohe Preßenddrücke erforderlich waren.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Preßformkörpern, insbesondere Kalksandsteinen, aus ver- dichtbarem Ausgangsmaterial, insbesondere Sand/ Bindemittel-Gemischen, bei dem eine vorgegebene Menge an Ausgangsmaterial in eine Preßform eingefüllt und in dieser durch einen Preßstempel unter Volumenverminderung zu einem Preßformkörper verdichtet und geformt wird, wobei das Ausgangsmaterial mit Druckimpulsen steigender Frequenz beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtung ausschließlich durch Beaufschlagen des Preßstempels mit Druckimpulsen einer über die Zeit des Verdichtungsvorganges steigenden Impulssteilheit bei zwischen Maximalwerten und einem einen Bruchteil der Maximalwerte oder Null betragenden Ausgangswert oszillierender Impulsverlaufskurve vor- genommen wiru.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtung mit Druckimpulsen einer über die Verdichtungszeit gleichen Impulshöhe vorgenommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtung mit Druckimpulsen einer über die Verdichtungszeit steigenden Impulshöhe vorgenommen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche ! bis 3, dadurch gel· nnzeichnet, daß die Impulsfrequenz von einer Anfangsfrequenz von etwa 1 bis 5 Impulse pro Sek. auf eine Endfrequenz von etwa 20 bis 50 Impulse pro Sek. gesteigert v/ird.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 4 zur Herstellung von Kunststeinen, insbesondere von Kalksandsteinen, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Impulshöhe im Bereich von 10 bis 50 k p/cm > etwa 80 bis 300 Druckstöße pro Verdichtungsvorgang auf das Ausgangsmaterial ausgeübt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Impulshöhe von 20 bi<-35kp/cm² etwa 150 Druckstöße auf das Ausgangsmaterial ausgeübt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche ). bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangswen etwa 10% der Maximalwerte der Impulshöhe beträgt.

8. Preßvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1. bestehend aus zumindest einer Preßform und einem in diese ein fahrbaren, druckmittelbetätigten Preßstempel sowie einer Einrichtung zur Erzeugung von impuls.irtigen Druckstößen auf das Ausgangsmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (19) zur Erzeugung von impulsartigen Druckstößen oas den Preßstempel (9) betätigende Druckmittel mit ihren Druckstößen beaufschlagt.