DE4140012A1 - Presse zum vibrationsverdichten von mischungen aus koernigen, steinigen oder keramischen materialien in form von platten oder bloecken - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Platten und Blöcken aus körnigen, steinigen oder keramischen Materialien, und insbesondere eine verbesserte Presse zur Verwendung in der Formgebungsphase des rohen oder "grünen" Produktes vor dem Aushärten durch Trocknen oder Brennen im Ofen. Seit Jahrzehnten ist die Herstellung von künstlichen Imitationsprodukten für Natursteine (Marmor, Granit, Porphyr, etc.) ohne die Nachteile und Grenzen, welche die Herstellung von Platten, Blöcken und anderen Produkten aus Natursteinen begleiten, ein Ziel der technischen Forschung.

In den letzten Jahren, d. h. seit 1975, wurde eine Technik erdacht, entwickelt und einsatzreif gemacht, welche die Verwendung von steinigen oder kermischen Materialien in körniger oder eher kleinstückiger Größe zur Herstellung der fraglichen Produkte vorsieht.

Der Hauptvorteil dieser Technik tritt in seiner vollen Beweiskraft zutage, wenn man berücksichtigt, daß bei der nutzung von Natursteinen regelmäßig nicht mehr als 35% des einem Steinbruch entnommenen Materials bei der Herstellung der in Frage stehenden Produkte verwendet wird, so daß die Betriebserträge sehr niedrig sind, abgesehen von etwaigen Erwägungen umweltspezifischer und ökologischer Art.

Mit anderen Worten bleibt jedesmal, wenn Blöcke steinigen Materials aus Steinbrüchen entnommen werden, ein großer Teil des entnommenen Materials ungenutzt und bildet überdies ein Hindernis, das beseitigt werden muß, was natürlich zur Erhöhung der Betriebskosten führt.

Bei der erwähnten Technik, auf die durch Hinweis auf das unter dem Namen "Bretonstone" im Handel verkaufte Material sowie auf die italienischen Patente No. 9 12 160, 10 56 388, 11 17 346, 11 15 526 und 11 81 570 Bezug genommen werden kann, wird das steinige oder auch keramische körnige oder jedenfalls in eher groben Korngrößen zerbröckelte Material mit einer minimalen Menge eines zementierenden, keramischen oder harzigen Bindemittels gebunden, woraufhin zur Formgebung des rohen Produktes und anschließender Härtung durch Trocknen, falls es sich um ein zementierendes Bindemittel, oder durch Katalyse und/oder Abkühlung, falls es sich um ein synthetisches Hart handelt, oder schließlich durch Brennen übergegangen wird, falls es sich um ein keramisches Bindemittel handelt.

Die Arbeitsgänge zur Vorbereitung der Ausgangsmischung aus inertem Aggregat und Bindemittel sowie die Formgebung werden in vielen Fällen unter Vakuum durchgeführt, wobei das Hauptziel in der Verringerung wenn nicht Beseitigung der Luftblasen im rohen Produkt und somit der Porosität nach dem Härten besteht. Die Formgebung ihrerseits erfolgt durch Pressen bei gleichzeitiger Vibration (Schwingverdichtung), die ebenfalls aus den gleichen erwähnten Gründen unter Vakuum durchgeführt wird.

In dieser letzten Phase wird die in einer Form oder einem Formkasten gelagerte Mischung der Einwirkung einer Presse ausgesetzt, die mit einem senkrecht zwischen einer angehobenen Stellung bzw. Ruhestellung und einer abgesenkten Stellung bzw. Arbeitsstellung beweglichen Druckplatte ausgerüstet ist, wobei mit der Druckplatte Mittel zur Erzeugung einer Vibrationsbewegung vorbestimmter und regelbarer Frequenz verbunden sind.

Selbstverständlich verursacht der Zwang, unter Vakuum zu arbeiten, Schwierigkeiten und Komplikationen, und er erzwingt die Unterbringung der Druckplatte der Presse in einer Glocke, in der das Vakuum hergestellt wird.

Seit den ersten praktischen Einsätzen dieser Technik bestand ein ständiges Bemühen darin, das Volumen der Glocke soweit wie möglich zu verringern, natürlich ohne das Erfordernis der Durchführung der Vibrationsverdichtungsoperation außer Acht zu lassen, und sie bestand auch darin, soweit wie möglich zu vermeiden, daß es bei jedem Arbeitszyklus der Presse notwendig wäre, das Vakuum in der Glocke wieder in Höhe der erforderlichen Betriebswerte herzustellen.

Bei den bis heute betriebenen industriellen Anlagen wurde versucht, das genannte Erfordernis durch Begrenzen der eigentlichen Glocke auf einen stark reduzierten Raum um die Position herum zu erfüllen, in welcher der Formkasten bzw. die Form gebracht wird, wenn diese mit der zu verdichtenden und den Vibrationen auszusetzenden Mischung gefüllt und oben von der Druckplatte der Presse in ihrer besagten angehobenen Stellung verschlossen sind. Auf diese Weise betrifft der Wechsel von Vakuum und Wiederherstellung der atmosphärischen Druckes bei jedem Arbeitszyklus nur ein sehr gedrängtes Volumen, ohne übermäßige Verluste hinsichtlich der Kosten und der Zeiten der Arbeitsgänge und somit der Vibrationsverdichtungszyklen für ein einzelnes Produkt.

Die Druckplatte der Presse ist mit ihrem oberen Ende an Mittel zum Aufbringen einer Kraft verbunden, die so bemessen ist, daß sie die Einwirkung der Pressung auf das in der Form bzw. dem Formkasten enthaltene Material und manchmal auch die Abwärts- und Aufwärtsbewegung der Druckplatte bestimmt. Diese Kraft wird vorzugsweise mit Hilfe von pneumatischen Aktoren geliefert, die mit Druckluft gespeist werden.

Dennoch ist klar, daß diese Lösung, obwohl sie insofern wertvoll ist, als sie die Anwendung der fraglichen Technik im industriellen Maßstab ermöglicht, nicht ohne Probleme und Nachteile ist, zu denen als erster die Betätigung der genannten Aktoren synchron mit der Ausführung des Vakuums in der die Form bzw. den Formkasten umgebenden Glocke gehört.

Im französischen Patent Nr. 20 17 343 ist eine Vibrationsverdichtungspresse beschrieben, bei der oberhalb der Druckplatte der Presse eine Abdichtungsplatte vorgesehen ist, welche den Innenraum der den Vibrationsverdichtungsstempel enthaltenden Glocke in zwei Kammern unterteilt, nämlich eine obere und eine untere Kammer, die beide mit einer Vakuumquelle verbunden sind, derart, daß das Vakuum auch auf die Materialcharge des Vibrationsverdichters wirkt.

Dieses Vakuum verbleibt auch während der Endphase der Vibrationsverdichtung in der unteren Kammer und somit in Berührung mit dem Material, während das Vakuum in der oberen Kammer verschwindet.

Ein weiteres nicht vernachlässigbares Problem besteht darin, die Dichtheit sowohl bezüglich der Aktoren, als auch bezüglich der Gleitränder der Druckplatte der Presse bei vorhandenem Vakuum in der Glocke zu gewährleisten, und zwar angesichts der Tatsache, daß die Umgebungssituation, in der die Presse arbeitet, entschieden ungünstig und belastend ist (steinige oder keramische Materialstäube, Feuchtigkeit bei zementierenden Bindemitteln, etc.).

Demgemäß besteht das Hauptziel der vorliegenden Erfindung darin, eine Apparatur der in Rede stehenden Art und für die gleichen Zwecke, also auch mit den gleichen Leistungen, im Hinblick auf die Vibrationsverdichtung der in der Form oder im Formkasten befindlichen Mischung zu schaffen, bei der die oben kurz gekennzeichneten Probleme und Nachteile im wesentlichen beseitigt sind.

Dieses Ziel wird erreicht mit einer Presse zum Vibrationsverdichten von Mischungen in Formen oder Formkästen, die vorübergehend auf einer festen Ebene der Presse aufsitzen, wobei die Presse eine zwischen einer angehobenen Stellung bzw. Ruhestellung und einer abgesenkten Stellung bzw. Arbeitsstellung senkrecht bewegliche Druckplatte, die antriebsmäßig an Mittel zur Erzeugung einer Vibrationsbewegung vorbestimmter und regelbarer Frequenz angeschlossen ist, sowie eine Glocke aufweist, die ebenfalls zwischen einer angehobenen Stellung bzw. Ruhestellung und einer abgesenkten Stellung bzw. Arbeitsstellung beweglich ist und in der ein Vakuum vorbestimmter und regelbarer Höhe erzeugt wird, wobei die Glocke eine erste Kammer bildet, die in der Lage ist, sowohl die auf der festen Fläche aufsitzende Form bzw. den Formkasten, als auch die bewegliche Druckplatte der Presse in allen Stellungen dicht zu halten, welche die Platte selber während der Arbeitsbewegung und der Rückkehrbewegung in die Ruhestellung einnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß über der Druckplatte eine zweite Unterdruckkammer ausgebildet ist, in welcher ein niedrigeres Vakuum als dasjenige erzeugt wird, das betrieblich bei jedem Arbeitszyklus in der ersten Kammer hergestellt wird, wobei das Vakuum in der unter Unterdruck stehenden zweiten Kammer mindestens während des Preßganges der Druckplatte und vorzugsweise während der gesamten Dauer des Arbeitszyklusses wirksam ist, während der das Vakuum in der ersten Kammer unterhalten wird.

Wie ohne weiteres aus der detaillierten nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen hervorgeht, sind bei der Presse gemäß der vorliegenden Erfindung nicht nur die Aktoren und die mit ihnen verbundenen Probleme beseitigt, sondern das Vakuum, das in der zweiten Kammer erzeugt wird, ist auch für die Ausführung des Verdichtungsganges des in der Form oder im Formkasten enthaltenen Material bestimmend, abgesehen von seiner Nutzung zwecks Erleichterung der Arbeit der beispielsweise öldynamisch betriebenen Vorrichtungen, welche den Abwärts- und Aufwärtsgang der Druckplatte der Presse bewirken, da sich in beiden Fällen eine Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern aufbaut.

Nachfolgend wird der wesentliche Gegenstand der Zeichnungen kurz beschrieben.

Fig. 1 stellt eine schematische Ansicht der wesentlichen Komponenten der Presse gemäß der vorliegenden Erfindung im Aufriß und teilweisen Längsschnitt entlang der Linie I-I der Fig. 2 dar;

Fig. 2 stellt eine Draufsicht auf die Presse der Fig. 1 dar;

Fig. 3 und 4 stellen analoge Ansichten der Fig. 1 dar, welche die Presse in verschiedenen Betriebszuständen des Funktionszyklusses zeigen; und

Fig. 5 stellt eine Ansicht analog zu Fig. 1 einer Ausführungsvariante der Presse dar.

Ehe die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildende Presse im einzelnen beschrieben wird, soll zweckmäßigerweise darauf hingewiesen werden, daß man sich die Presse als in den Rahmen einer Anlage einbezogen denken muß, die beispielsweise in den Erfindungspatenten Nr. 11 17 346 und 11 81 570 des Anmelders Marcello Toncelli beschrieben ist.

Bei dieser Anlage wird das Ausgangsaggregat (Marmor, steiniges Material und ähnliches) variabler Teilchengröße zusammen mit einem organischen oder anorganischen Bindemittel in eine Mischergruppe eingegeben, in der die Grundmischung hergestellt wird, wobei die Gruppe vorzugsweies unter Vakuum arbeitet.

Nach dem Mischen wird die Masse in dosierten Mengen in eine Form bzw. einen Formkasten mit einer Papierfolie als Zwischenlage, oder aber auf ein Transportband gegossen, wonach dann die obere Oberfläche der Mischung mit einer zweiten Papierfolie abgedeckt wird. Im Falle des Transportbandes werden die Papierfolien durch ein kontinuierliches Papierband ersetzt, das sich von einer passend angeordneten Spule abwickelt. Die die Mischung enthaltende Form bzw. der Formkasten oder das die dosierten Mischungsmengen in regelmäßigen Abständen tragende Transportband treten in die erfindungsgemäße Presse ein.

In den Fig. 1 bis 4 ist der Fall der auf einem Transportband beförderten Mischung dargestellt, während in Fig. 5 der Fall der in einer Form oder einem Formkasten enthaltenen Mischung dargestellt ist, wobei die Form auf einem auf Schienen beweglichen Wagen montiert ist.

Eingehend auf die Presse gemäß der vorliegenden Erfindung und insbesondere auf die in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Ausführungsform, weist die eigentliche Presse eine äußere Glocke 10 auf, die durch entsprechende Stützabschnitte 12 an entsprechenden Aktoren 14 befestigt ist, die als Garnituren mit Zylinder 16 und Kolben 18 dargestellt sind und die Verschiebung der Druckplatte 10 in senkrechter Richtung zwischen zwei Stellungen durchführen und steuern, die jeweils in Fig. 1 (abgesenkte Glocke bzw. Arbeitsstellung) und in Fig. 3 (angehobene Glocke bzw. Ruhestellung) dargestellt sind. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist die Glocke 10 als kastenförmige Struktur ausgebildet und mit Verstärkungsträgern versehen, die keiner näheren Erläuterung bedürfen.

Im Inneren der Glocke ist die Preßplatte 20 der Presse untergebracht, die ebenfalls dank der Aktoren mit Zylinder und Kolben senkrecht beweglich ist, wobei die Aktorgarnituren allgemein mit 22 bezeichnet ist und an den vier Ecken der Preßplatte 20 angeordnet sind, wie aus Fig. 2 hervorgeht.

Die Preßplatte 20 ist zwischen zwei Stellungen beweglich, die jeweils in Fig. 1 (abgesenkte Preßplatte in Arbeits- bzw. Verdichtungsstellung) und in den Fig. 4 oder 3 (angehobene Preßplatte bzw. Ruhestellung) dargestellt sind.

Für den Aufwärts- und den Abwärtsgang der Preßplatte 20 sind Führungs- und Verstärkungselemente vorgesehen, die allgemein und zusammenfassend mit den Bezugszeichen 24 und 26 versehen sind, und weiter sind Führungsplatten 25 angebracht, die an der Glocke 10 befestigt sind. Dichtungen 28 sichern bei der senkrechten Verschiebungsbewegung der Preßplatte 20 die Abdichtung in Umfangsrichtung. Die Arbeitsfläche der Presse ist durch das Bezugszeichen 30 gekennzeichnet und wird vom unteren Umfangsrand 32 der Glocke 10 unter Zuhilfenahme einer Dichtung 34 abgedichtet.

Bei der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform legt sich das Transportband 36, das wie erwähnt von der Dosierstation der in der Mischergruppe zubereiteten Mischung herkommt, auf die Arbeitsfläche 30 auf.

An der Glocke 10 sind in das Innere der Glocke vorspringende Stützen 38 befestigt, an deren Ende jeweils Winkelelemente 40 angebracht sind, mit der Funktion, den Aktionsbereich der unteren Arbeitsoberfläche 42 der Preßplatte 20 zu begrenzen und die Mischung P seitlich zu umschließen, wenn sie der verdichtenden Einwirkung der Preßplatte 20 ausgesetzt ist, derart, daß das Produkt die gewünschte Form annimmt und beibehält, die im speziellen Falle einer Platte ist.

Die Preßplatte 20 ist am oberen Ende mit Mitteln zur Erzeugung einer Vibrationsbewegung der Platte mit vorbestimmter und regelbarer Frequenz verbunden. Die betreffenden Mittel sind aus Gründen der Übersichtlichkeit der Zeichnung nicht dargestellt, zumal sie keinen integrierenden Bestandteil der Erfindung bilden.

Bezüglich genauerer Angaben wird auf die zitierten früheren Patente auf den Namen Marcello Toncelli verwiesen.

Die Preßplatte 20 teilt den Innenraum der Glocke 10 in zwei Kammern auf, die jeweils mit den Buchstaben A und B bezeichnet sind. Die beiden Kammern sind in an sich bekannter Weise mit einer Vakuumpumpe (nicht dargestellt) verbunden, die in jeder Kammer ein Vakuum vorbestimmter Höhe erzeugt.

Der Einfachheit halber ist die Verbindung der Kammer A mit der Vakuumpumpe durch das Bezugszeichen 44 gekennzeichnet, während die Verbindung der Kammer 5 mit der Vakuumpumpe durch das Bezugszeichen 46 gekennzeichnet ist.

Natürlich sind die fraglichen Verbindungen mit den erforderlichen Dichtungs- und Steuerventilen versehen.

Was die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform betrifft, unterscheidet sie sich von der in den vorhergehenden Figuren dargestellten Ausführungsform insofern, als anstelle des Transportbandes 36 die Verwendung von Formen oder Formkästen 48 vorgesehen ist, die an Rollen 50 montiert sind und auf Schienen 52 laufen.

Bezugnehmend auf den Funktionsablauf der Presse gemäß der vorliegenden Erfindung beginnt der Arbeitszyklus mit der in Fig. 3 dargestellten Betriebsstellung der Presse, das heißt einer Situation, in der sich sowohl die Glocke 10, als auch die Preßplatte 20 in ihrer angehobenen Stellung befinden. In diesem Zustand kann sowohl die Kammer A, als auch die Kammer B unter Atmosphärendruck stehen, wobei aber auch in der Kammer A vorzugsweise das Vakuum oder ein Unterdruck belassen wird, der dort beim Ablauf des vorhergehenden Zyklus hergestellt worden war. In diesem Zustand wir das Transportband 26 um den vorbestimmten Abstand voranbewegt, so lange, bis eine Dosis der Mischung P in die zwischen den Winkelelementen 40 zentrierte Stellung gebracht ist.

Dann wird die Glocke 10 bis in die in Fig. 4 dargestellte Stellung abgesenkt, wobei jedoch die Preßplatte 20 in der in Fig. 4 gezeigten angehobenen Stellung stehen bleibt.

In diesem Betriebszustand wird die mit dem Stutzen 26 verbundene Vakuumpumpe eingeschaltet, mit deren Hilfe in der Kammer B ein eher hohes Vakuum in der Größenordnung von beispielsweise 50-100 mm Hg erzeugt wird.

Gleichzeitig bzw. unmittelbar danach wird die mit der Leitung 44 verbundene Vakuumpumpe eingeschaltet, so daß in der Kammer A ein weniger hohes Vakuum als das in der Kammer B von beispielsweise 200 mm Hg im Vergleich zu 100 mm Hg in der Kammer B hergestellt wird.

Es muß mit anderen Worten zwischen den Kammern A und B stets ein Unterschied in der Höhe des Vakuums und somit der Drücke bestehen, derart, daß die Preßplatte 20 bei fehlenden Stützen nach unten bzw. in die für die Verdichtung der auf dem Transportband 36 befindlichen Mischung erforderliche Richtung gedrängt wird.

Der in der Kammer B herrschende Unterdruck wirkt auf die auf dem Transportband befindliche Mischung in der Weise ein, daß sie dieser die größtmögliche Menge Luft entzieht mit dem Zweck, die Porosität des Produktes nach dem Brennen oder Trocknen sowie die anderen möglichen Defekte auf ein Minimum zu reduzieren, die sich infolge der Anwesenheit von Luft in der Mischung der Platte bzw. Fliese oder des Blockes bei der Herstellung bilden können.

Damit der in der Kammer B herrschende Unterdruck seine Wirkung zeigt, wird nach einer vorbestimmten Zeitdauer die Preßplatte 20 abgesenkt und der Mechanismus zur Erzeugung der Vibrationsbewegung der Preßplatte 20 eingeschaltet, vorzugsweise mit Hilfe der Aktoren 22, und zwar gleichzeitig mit der Verdichtung und eigentlichen Pressung der Mischung P, die der Druckdifferenz zwischen den Kammern A und B ausgesetzt ist.

Nach Beendigung der Verdichtungsphase wird in der Kammer B wieder der Atmosphärendruck hergestellt, nachdem zuvor die Verbindung mit der Vakuumquelle 46 geschlossen worden ist. Gleichzeitig damit oder unmittelbar danach beginnt die Aufwärtsbewegung der Preßplatte 20 zur Freigabe der nun verdichteten und geformten Mischung P und damit zur Einleitung der Phase der Trocknung, des Brennens oder der Härtung je nach Art des Bindemittels, mit welchem die Anfangsmischung hergestellt worden ist. Dann wird die Glocke 10 angehoben.

Natürlich braucht der in der Kammer A bestehende Unterdruck nicht verändert zu werden, da er die verschiedenen Phasen des Arbeitszyklus nicht stört, sondern im Gegenteil die Arbeit der Hebe- und Senkvorrichtungen der Preßplatte erleichtert, und zwar zusätzlich zu seiner Hauptverantwortlichkeit für die Phase der Verdichtung und Pressung der Mischung in die gewünschte Endform.

Im Falle der Variante der Fig. 5 gelangt die die dosierte Mischungsmenge enthaltende Form 48 unter die Preßplatte 20 und wird in der gleichen bereits geschilderten Weise der Vibrationsverdichtung unterzogen. Natürlich müssen im Falle, daß die Form bzw. der Formkasten 48 zur Herstellung eines Blockes statt einer Platte dienen soll, die entsprechenden Abmessungen und vor allem die Abstände zwischen der Preßplatte 20 und der Arbeitsfläche 30 der Presse entsprechend modifiziert werden.

Schließlich sei festgestellt, daß die Presse gemäß der vorliegenenden Erfindung nur für eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde, die aber äquivalenten konzeptuellen und mechanischen Modifikationen und Varianten zugänglich ist, ohne daß der Erfindungsrahmen überschritten wird.

Claims (5)

1. Presse zum Vibrationsverdichten von Mischungen in Formen oder Formkästen, die vorübergehend auf einer festen Ebene der Presse aufsitzen, wobei die Presse eine zwischen einer angehobenen Stellung bzw. Ruhestellung und einer abgesenkten Stellung bzw. Arbeitsstellung senkrecht bewegliche Druckplatte, die antriebsmäßig an Mittel zur Erzeugung einer Vibrationsbewegung vorbestimmter und regelbarer Frequenz angeschlossen ist, sowie eine Glocke aufweist, die ebenfalls zwischen einer angehobenen Stellung bzw. Ruhestellung und einer abgesenkten Stellung bzw. Arbeitsstellung beweglich ist und in der ein Vakuum vorbestimmter und regelbarer Höhe erzeugt wird, wobei die Glocke eine erste Kammer bildet, die in der Lage ist, sowohl die auf der festen Fläche aufsitzende Form bzw. den Formkasten, als auch die bewegliche Druckplatte der Presse in allen Stellungen dicht zu halten, welche die Platte selber während der Arbeitsbewegung und der Rückkehrbewegung in die Ruhestellung einnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß über der Druckplatte eine zweite Unterdruckkammer ausgebildet ist, in welcher ein niedrigeres Vakuum als dasjenige erzeugt wird, das betrieblich bei jedem Arbeitszyklus in der ersten Kammer hergestellt wird, wobei das Vakuum in der unter Unterdruck stehenden zweiten Kammer während der gesamten Arbeitsdauer wirksam ist, während der das Vakuum in der ersten Kammer unterhalten wird.

2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatte bei ihren Abwärts- und Aufwärtshüben relativ zur Preßfläche von Aktoren angetrieben wird.

3. Presse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktoren aus Garnituren mit Zylinder und Kolben für pneumatischen oder öldynamischen Antrieb bestehen.

4. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie erste Mittel zur Erzeugung des Vakuums in der ersten Kammer und zweite Mittel zur Erzeugung des Vakuums in der zweiten Kammer aufweist.

5. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Zylinder und Kolben ausgestattete Mittel zur Betätigung der Glocke bei den Abwärts- und Aufwartshüben relativ zur Preßebene aufweist.