DE1729027C3 - Formvorrichtung zum Herstellen von Formungen mit wabenartiger Struktur - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen von Formungen mit wabenartiger Struktur gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Unter Formungen mit wabenartiger Struktur versteht man solche, die in gleichen Abständen und parallel zueinander verlaufende, zylindrische oder prismatische Kanäle aufweisen.

Keramische Formlinge mit solcher Struktur verwendet man beispielsweise, wenn entweder ein geringes Raumgewicht erzielt und/oder Formlinge mit guten wärmeisolierenden Eigenschaften hergestellt werden &5 sollen. Solche keramischen Formlinge weisen ferner eine erheblich vergrößerte Oberfläche auf und eignen sich damit auch ausgezeichnet als Träger für Katalysa

torstoffe.

Die Durchmesser der Kanäle können beliebig se.n und liegen beispielsweise zwischen 0.5 und 5 mm. Die Abstände der Kanäle voneinander werden im allgemei nen so gewählt, daß sich eine für die Fes»igkeit de> Formlings erforderliche Wandstärke zwischen den Ka nälen ergibt

Die Kanäle können in den aufeinanderfolgenden Reihen gegeneinander versetzt sein, aber auch unmittelbar übereinander sitzen und so ein zueinander rechtwinkelige Reihen aufweisendes Gittermuster bildea

Zur Herstellung wabenartiger keramischer Formlinge wird eine plastische Ausgangsmasse mittels einer Strangpresse durch ein Mundstück gepreßt welches die Masse in die gewünschten Abmessungen und in die angestrebte Struktur verformt

Mundstücke, mit denen man solche Formlinge hersteilen kann, bestehen nach einem nicht zum Stande der Technik gehörenden Vorschlag aus einer der Zahl der geforderten Kanäle entsprechenden Anzahl von aneinanderiiegenden Formröhrchen. Diese Formröhrchen verjüngen sich in ihrem Außendurchmesser kur? vor dem Austrittsende über einen Absatz, sind an ihrem Ende verschlossen und am verjüngten Endstück mit radialen öffnungen versehen (vgl. deutsches Patent 1 579 011 und die DT-OS 1 579 016). Die zu verformende plastische Masse tritt an dem dem verjüngten Ende abgewendeten Ende als dem Eintrittsende in diese Formröh/chen ein. Sie wird dann durch die radialen Öffnungen nach außen umgelenkt trifft dort auf die plastische Masse, welche aus den entsprechenden Öffnungen der benachbarten Formröhrchen austritt und fließt nunmehr gemeinsam mit dieser aus dem Mundstück heraus, wobei der wabenartige Körper entsteht.

An ihrem verjüngten, abgesetzten Austrittsende sind die Formröhrchen in eine Lochplatte eingesetzt welche gleichzeitig als Mundstück der Strangpresse dienen kann.

Außerdem sind die Formröhrchen in einer Halterung zusammengespannt, deren Einspanndruck so groß sein muß, daß die Formröhrchen beim Auspressen der plastischen Masse nicht durch den Preßdruck verschoben werden können. Die Halterung ist am Austrittsende der Strangpresse befestigt und begrenzt gleichzeitig den Austrittsquerschnitt.

Die einzelnen Formröhrchen lassen sich in Massenfertigung relativ billig herstellen, während andere Ausführungsformen, bei denen Mundstücke mit Innenkern verwendet sind, außerordentlich kompliziert und teuer in ihrer Herstellung sind und nur bei Anwendung größter Sorgfalt die erforderliche Maßgenauigkeit des gewünschten Formlings ergeben.

Bei Verwendung der geschilderten Formröhrchen braucht dagegen nur ein Konstruktionselement mit großer Genauigkeit hergestellt werden, nämlich die Lochplatte, in welche die Formröhrchen eingesetzt werden.

Allerdings erweist sich, weil ein solches Mundstück in der Praxis aus mehreren hundert bis zu mehreren tausend Formröhrchen zusammengebaut ist die Herstellung der Lochplatte als sehr schwierig und teuer. Außerdem ist es schwierig, die Formröhrchen in der Halterung so einwandfrei einzuspannen, daß keine Verschiebung einzelner Formröhrchen auftreten kann, andererseits aber nicht zu hohe Einspannkräfte auf die einzelnen Formröhrchen ausgeübt werden. Weil die Herstellung der Formröhrchen jedoch nur mit gewissen Toleranzen möglich ist, kommt es in der Praxis im-

liici wieder vor. daß einzelne Formröhrchen nicht genügend unter Einspanndruck stehen und sich beim Pressen verschiebea

Die Praxis hat gezeigt, daß besonders beim Pressen von wabenartigen Formungen mit sehr kleinen Abmes- «ungen der Kanäle und der Trennwände je nach der Art der zu verpressenden Masse sehr liohe Preßdrücke, die bis /u 300 atü erreichen können, erforderlich sind. so daß der erforderliche Einspanndruck gar nicht aufgebracht werden kann, da sich die dünnwandigen Formröhrchen vor Erreichen dieses Einspanndruckes bereits deformieren.

Durch Verlöten der Formröhrchen miteinander und mit der Halterung läßt sich zwar eine ausreichende Stabilität gegen den Preßdruck und eine genaue Zuordnung der Formröhrchen zueinander erreichen, jedoch erweist sich diese Lösung als technisch sehr schwierig und aufwendig, weil bei jedem einzelnen Formröhrchen durch geeignete Maßnahmen, wie Bestreichen mit Graphitpaste, Einbetten in Graphitpulver usw., dafür Sorge getragen werden muß, daß das Austrittsende und die Bohrungen der Formröhrchen nicht vom Lot benetzt werden, weil man sonst keinen einwandfreien Durchtritt der zu verpressenden Masse erhält.

Außerdem erscheint es äußerst schwierig, ein derartiges Mundstück von Resten der Preßmasse zu säubern, die sich in den Austrittsöffnungen der Röhrchen und den schmalen Spalten zwischen den verjüngten Formröhrchenenden, die nur einige zehntel Millimeu-r Brei'e aufweisen können, festgesetzt hat.

Bei ungleichmäßigem Verschleiß der Formröhrcnen, der durch fertigungsmäßig bedingte Toleranzen auftreten kann, wird das Mundstück bereits bei Beschädigung nur eines Fomiröhrchens unbrauchbar.

Es wurde auch bereits vorgeschlagen, das Mundstück derart auszubilden, daß das verjüngte Formröhrchenende, durch das die Masse austritt, einen gesonderten, in das von der Presse abgewendete Ende eines glatten Röhrchens einschraubbaren Austrittskopf bildet und die glatten Röhrchen miteinander mit der Halterung mittels eines Klebstoffs oder eines Lotes verbunden sind, um die Zwischenräume zwischen den Formröhrchen und der Halterung auszufüllen.

' iner solchen Ausbildung sind jedoch insbesondere da.m, wenn die Lochteilung des Formung mit wabenförmiger Struktur sehr klein ist, z.B. unterhalb 3mm liegt, Grenzen gesetzt, weil für die Schraubverbindung, d. h. für das Innengewinde am glatten Formröhrchen und für das Außengewinde am Austrittskopf eine gewisse Wandstärke erforderlich ist. Diese Wandstärke führt aber dazu, daß der Massestrang im Austrittskopf eine starke Querschnittsverengung erfährt, was dazu führen kann, daß der sich um die Austrittsköpfe herum bildende Wabenstrang im Querschnitt nicht mehr voll ausgebildet werden kann und Fehlstellen aufweist. Außerdem verschleißen in der Praxis die Schraubverbindungen durch häufiges Aus- und Einschrauben der Austrittsköpfe, insbesondere hei kleinen Durchmessern, und es ist nach einer gewissen Zeit eine stabile Verbindung nicht mehr gewährleistet, bzw. es reißt das Gewinde unter dem Preßdruck aus.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die beschriebenen Formvorrichtungen so zu verbessern, daß die Formröhrchen im Mundstück auf einfache Weise auswechselbar sind, um einmal das Säubern des Mund-Stückes von Resten der Preßmasse zu erleichtern und zum anderen verschlissene oder beschädigte Formröhrchen auswechseln zu können.

ff

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einer Formvorrichtung der uurch den Oberbegriff des Anspruches 1 gekennzeichneten Gattung die Formröhrchen an ihren der Strangpresse zugewandten Eintrittsseiten einen Bund aufweisen und die Lochplatte eine Dicke aufweist, die der Länge ,der Formröhrchen von diesem Bund bis kurz vor den quer zur Formröhrchenachse verlaufenden Austrittsöffnungen entspricht.

Man kann also die Formröhrchen in einfachster Weise zum Reinigen von Masseresten aus der Lochplatte entnehmen und anschließend wieder einsetzen bzw. bei Verschleiß einzelner Formröhrchen die verschlossenen Formröhrchen gegen neue austauschen.

Die Lochplatte besteht in weiterer Ausbildung der Erfindung zweckmäßig aus einer mindestens der Anzahl der gewünschten Wabenkanäle entsprechenden Anzahl von glatten, durch ein Verbindungsmittel, wie Hartlot, Weichlot oder Metallklebern, miteinander mit einer Halterung fest verbundenen Röhrchen, deren Außendurchmesser der gewünschten Lochteilung des Formlings und deren Innendurchmesser dem Außendurchmesser der eingesetzten Formröhrchen entspricht.

Derartige glatte Formröhrchen sind als Präzisionsröhrchen in Abmessungen bis hinunter zu 0,1 mm Durchmesoer und 0,01 mm Wandstärke im Handel erhältüch. Da die Röhrchen in der Halterung unmittelbar aneinander anliegen, lassen sich durch die Wahl entsprechender Röhrchendurchmesser Lochplatten mit beliebigem Lochabstand und beliebiger Dicke in einfachster Weise sehr genau herstellen.

Darüber hinaus gestattet die Verwendung derartiger Lochplatten die Herstellung von Formungen mit wabenartiger Struktur mit unterschiedlicher Querschnittsform und Querschnittsfläche der parallel verlaufenden Kanäle bei gleicher Lochteilung durch einfaches Auswechseln entsprechend ausgebildeter Formröhrchen in der Lochplatte.

Bei einer derartigen Formvorrichtung ist es in weiterer Ausbildung der Erfindung vorteilhaft, wenn die über die Lochplatte vorstehenden Enden der Formröhrchen von einer die äußere Begrenzung des Formlings bestimmenden auswechselbaren Manschette umgeben sind.

In weiterer Ausbildung der Erfindung sind in die Lochplatte an Stelle nicht benötigter Röhrchen Blindstücke einsetzbar.

Ferner kann einer mehrere Löcher in der Lochplatte auf der der Strangpresse zugewandten Seile abdeckenden Platte eine ihrer Form entsprechende Manschette auf der anderen Seite der Lochplatte zugeordnet sein, die mit der Abdeckplatte durch Verbindungselemente, z. B. einen Gewindestift mit Mutter, verbunden ist.

Die Erfindung erfüllt somit die Forderungen der Praxis, nämlich die einfache Austauschbarkeit der Formröhrchen für die Reinigung des Mundstückes und bei auftretendem Verschleiß und die sichere Fixierung der Formröhrchen gegen den Preßdruck und gegen seitliche Verschiebungen durch Verwendung der beschriebenen Lochplatte. Darüber hinaus ergibt sich aus der Verwendung der Lochplatte sowie aus der Austauschbarkeit der auf Automaten billig herstellbaren Formröhrchen und der Manschette eine wesentliche Verringerung der Lagerhaltung an Mundstücken für ein bestimmtes Produktionsprogramm sowie aus der einfachen Herstellbarkeit der Lochplatte selbst eine wesentliche Verbilligung der Einrichtung zur Herstellung von Formungen mit wabenartiger Struktur und damit die-

ser Formlinge selbst.

An Hand der Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Teildraufsicht auf einen Formling mit wabenartiger Struktur.

F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine erfindungsge maß ausgebildete Formvorrichtung mit zwei verschiedenen Arten von Formröhrchen,

Fig.3 einen Längsschnitt durch die Formvorrichtung nach F i g. 2 mit einer anderen Manschette,

F i g. 4 eine Unteransicht des Mundstückes der Formvorrichtung nach F i g. 3 und

F i g. 5 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Formvorrichtung zur Herstellung von rohrförmigen Formungen mit wabenartiger Struktur der Rohrwandung.

F i g. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Formling mit wabenartiger Struktur. Der Formling 1 aus plastischer. vorzugsweise keramischer Masse weist eine Vielzahl von zylindrischen oder polygonalen, parallel zueinander verlaufenden Kanälen 2 auf. Die Durchmesser der Kanäle können beliebig sein und liegen beispielsweise zwischen 0,5 und 5 mm. Die Abstände der Kanäle können zwischen einigen zehntel Millimetern und mehre ren Millimetern betragen, je nach der für den Verwendungszweck erforderlichen Festigkeit bzw. dem gewünschten Verhältnis vom freien Querschnitt zum Gesamtquerschnitt. Die Anzahl der Kanäle kann je nach Abmessung bis zu einigen Zehntausend betragen.

Nach F i g. 2 sind mehrere glatte Röhrchen 3 in eine Halterung 4 eingesetzt und miteinander und mit der Halterung durch Löten oder durch einen Metallkleber verbunden, so daß eine Lochplatte entsteht, deren Lochdurchmesser dem Innendurchmesser der Röhrchen 3 und deren lx>chteilung dem Außendurchmesser der Röhrchen 3 entspricht. Diese Lochplatte ist mit der Kopfplatte 5 einer Strangpresse mit einem Pressenzylinder 6 verbunden, in welchem sich ein Preßkolben 7 bewegen kann.

Die Röhrchen 3 sind an ihrem Ende verschlossen durch eingesetzte, mit radialen Austrittsöffnur.gen versehene Formröhrchen 8. 8'. die auf ihrem der Strangpresse zugewandten Ende einen Bund 8" aufweisen, mit dem sich die Formröhrchen 8. 8' gegen den Preßdruck auf der Lochplatte abstützen. Aus der Darstellung ist ersichtlich, daß sich z. B. durch Auswechseln der Formröhrchen 8 gegen die Formröhrchen 8' wabenartige Körper mit verschiedenem Lochquerschnitt bzw. verschiedenem Lochprofil auf der gleichen Vorrichtung herstellen lassen und daß das Auswechseln verschlissener oder beschädigter Formröhrchen 8, 8' durch Herausdrücken und Wiedereinsetzen der Formröhrchen in denkbar einfachster Weise zu bewerkstelligen ist.

Der Außenumfang des Formlinge wird zweckmäßig durch eine auf der Halterung 4 befestigte Manschette 9 begrenzt, die sich vorzugsweise bis etwa zum Ende der Formröhrchen 8. 8' erstreckt, aber aus Gründen der ίο Übersichtlichkeit in der Figur etwas länger gezeichnet ist

F i g. 3 zeigt einen Schnitt durch die Formvorrichtung mit einer abgeänderten Manschette zum Herstellen von Formungen mit anderer Querschnitlsform. Zur Herstellung eines Formlings von beliebiger Querschnittsfläche und beliebigem Querschnittsprofil ist eine Manschette 9' entsprechender Ausbildung verwendet. Diejenigen glatten Röhrchen 3, in die bei dieser Ausbildung keine Formröhrchen 8 eingesetzt werden, sind an ihrem der nicht gezeichneten Strangpresse zugewandten Ende mit einer in der Form der Manschette 9' entsprechenden Abdeckplatte 10 abgedeckt oder durch Blindstücke 11 verschlossen.

Fig.4 zeigt die Umcransicht der Formvorrichtung nach F i g. 3. Hieraus ist die Anordnung der Röhrchen 3 ersichtlich, die durch ein Verbindungsmittel, beispielsweise Hartlot, Weichlot oder Metallkleber miteinander verbunden sind.

F i g. 5 zeigt einen Schnitt durch eine Formvorrichtung. mit der rohrförmige Formlinge hergestellt werden sollen, deren Wandung eine wabenartige Struktur aufweist. In diesem Fall werden die Röhrchen 3, die im Bereich des Innendurchmessers des rohrförmigen Formlings liegen, durch eine zentrisch angeordnete Abdeckplatte t4 abgedeckt, und es wird eine entsprechende Manschette 13. beispielsweise mit Hilfe von Gewindcsiiiten 12 und Muttern, an der Lochplatte befestigt.

Die erfindungsgemäße Formvorrichtung ist nicht auf die Herstellung von Formungen mit wabenartiger Struktur aus keramischen Massen beschränkt, die nach dem Verformungsvorgang im allgemeinen gebrannt werden. Diese Möglichkeit der Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist lediglich zur Erläute rung gewählt. Das Verformungsprinzip ist genauso an wendbar auf alle anderen plastischen Massen, beispiels weise chemisch aushärtende Kunststoffe oder kerami sehe Massen, die mit Kunststoff vermischt sind, de nach der Verformung aushärtet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

t.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Formvorrichtung zum Herstellen von Formungen mit wabenartiger Struktur aus plastischen, vorzugsweise keramischen Massen zum Einbau in eine Strangpresse mit einem Mundstück, das aus einer mindestens der Anzahl der gewünschten Wabenkanäle entsprechenden Anzahl von Formröhrchen zusammengesetzt ist die in eine Lochplatte eingesetzt sind und deren über die Lochplatte vorstehende Fortsätze jeweils ein verschlossenes Ende mit quer zur Formröhrchenachse verlaufenden Aus*riltsöffnungen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Formröhrchen (8, 8') an ihren der Strangpresse (5, 6, 7) zugewandten Eintrittsseiten einen Bund (8") aufweisen und die Lochplatte eine Dicke aufweist die der Länge der Formröhrchen (8, ·') von diesem öund (8") bis kurz vor den quer zur Röhrchenachse verlaufenden Austrittsöffnungen entspricht.

2. Formvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Lochplatte aus einer mindestens der Anzahl der gewünschten Wabenkanäle entsprechenden Anzahl von glatten, durch ein Verbindungsmittel, wie Hartlot Weichlot oder Metallkleber, miteinander mit einer Halterung (4) fest verbundenen Röhrchen (3) besteht deren Außendurchmesser der gewünschten Lochteilung des Formlings und deren Innendurchmesser dem Außendurchmesser der eingesetzten Formröhrchen (8, 8') entspricht.

3. Formvorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die über die Lochplatte vorstehenden Enden der Formröhrchen (8, 8') von einer die äußere Begrenzung des Formlings bestimmenden, auswechselbaren Manschette (9) umgeben sind.

4. Formvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Lochplatte an Stelle nicht benötigter Röhrchen (8, 8') Blindstücke (ll)einsetzbarsind.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer mehrere Löcher in der Lochplatte auf der der Strangpresse (5,6,7) zugewandten Seite abdeckenden Platte (14) eine ihrer Form entsprechende Manschette (13) auf der anderen Seite der Lochplatte zugeordnet ist, die mit der Abdeckplatte (14) durch Verbindungselemente, ζ. Β. einen Gewindestift (12) mit Mutter, verbunden ist.