DE2005064C2

DE2005064C2 - Vorrichtung zur Herstellung von Kunstkohleformkörpern

Info

Publication number: DE2005064C2
Application number: DE2005064A
Authority: DE
Inventors: Gottfried Chippis Maugweiler
Original assignee: Schweizerische Aluminium AG
Current assignee: Alcan Holdings Switzerland AG
Priority date: 1969-02-04
Filing date: 1970-02-04
Publication date: 1984-07-12
Also published as: US3756762A; IS1902A7; CH507170A; NO146189C; IS928B6; BE744995A; YU26770A; YU34858B; NL166282C; NL166282B; FR2033909A5; JPS4924347B1; NO146189B; GB1236723A; NL7001373A; AT309093B; DE7003844U; DE2005064A1

Description

oberhalb der Form gebracht Dann kann die Form, ohne daß der Deckel räumlich stört, äußerst rasch mit der zu verdichtenden Kunstkohlemasse gefüllt werden. Nach Zurückfahren des Wagens ist die Form sehr rasch für den nächsten Verdichtungsvorgang zur Herstellung eines weiteren Kunstkohleformkörpers bereit. Diese rationelle Art der Neubeschickung der Form verkürzt al- ^o die Totzeit zwischen zwei Verdichtungsvorgängen ganz erheblich und ermöglicht eine wirtschaftliche Herstellung großer Formkörper.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann vorteilhaft so ausgebildet sein, daß die Beschickungseinrichtung während des Rüttelvorgangs mit Kunstkohlemasse gefüllt wird, so daß die für den Beschickungsvorgang benötigte Zeit verkürzt wird. Für den automatisierbaren Ablauf des Füllvorgangs kann vorteilhaft ein Wiegegefäß vorgesehen sein, das zur Abgabe einer bestimmten Menge Kunstkohlemasse in die Beschickungsvorrichtung geeignet ist Durch das gleichzeitige Ablaufen verschiedener Vorgänge, z. B. Füllen des Wiege^efäßes mit anschließendem Füllen der Beschickungseinrichtung und Verdichten des Kunstkohleformkörpers, wird die Leistungsfähigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erheblich gesteigert.

Insbesondere vorteilhaft ist gemäß Anspruch 2 der Formmantel zur Entnahme des Kunstkohleformkörpers anhebbar, insbesondere mittels eines am Wagen vorgesehenen Ausstoßers kann dann der Formkörper bei Verfahren des Wagens besonders zeit- und energiesparend der Form entnommen werden.

Der von oben aufgesetzte Druck kann ein zunehmender statischer oder dynamischer Druck sein. Es ist nämlich günstig, wenn am Anfang des Rüttelvorgangs ein geringer Auflagedruck auf die Kunstkohlemasse ausgeübt wird. Dip. in der Masse eingeschlossene Luft und die Pechdämpfe können so entweichen. Unter der Einwirkung der durch den Boden übermittelten Schwingungen fällt die Kunstkohlemasse rasch in sich zusammen, deich am Anfang, d. h. in den ersten Sekunden des Rüttelvorgangs, wird daher mit dem Druckerzeuger, z. B. einem Zylinder, ein zunehmender Druck auf den Deckel und damit auf die Masse ausgeübt, der bis zu einem spezifischen Wert von einigen kg/cm² gesteigert werden kann. Der Rüttelvorgang wird fortgesetzt, bis die gewünschte Dichte des Kunstkohleformkörpers erreicht ist.

Insbesondere wenn relativ hohe Kunstkohleformkörper zu erzeugen sind, pflanzen sich die vom Rütteltisch herrührenden Schwingungen eventuell nicht über die gesamte Höhe der Kunstkohlemasse fort. Es ist speziell dann vorteilhaft, auf das zu verformende Gut über den Deckel Schwingungen einwirken zu lassen (Anspruch 7). Mit diesen Schwingungen kann ein immer größer werdender dynamischer Druck erzieh werden, der dem statischen Druck überlagert ist. Es ist zweckmäßig, wenn diese Schwingungen nicht die gleichen Charakteristiken aufweisen wie diejenigen, die vom Boden ausgehen (Anspruch 8). Es ergeben sich dadurch Misch- und Resonanzschwingungen, die sich über das ganze Volumen des Formlings fortpflanzen.

Die Verdichtung kann zusätzlich günstig beeinflußt werden, indem man durch die Mantelwände weitere, im wesentlichen horizontal gerichtete Schwingungen auf die Kunstkohlemasse einwirken läßt. Bei länglichen Blockformaten genügt es meistens, die Seitenvibratoren im mittleren Bereich der beiden Längswände des Mantels anzuordnen.

Als Druckerzeuger kommen mechanische, hydraulische oder pneumatische Einrichtungen in Betracht (Anspruch 6), deren Kräftereaktionen in einer über die Form reichenden Rahmenkonstruktion aufgefangen werden. Ferner kommen als Druckerzeuger auch dynamische Einrichtungen wie Schwingungserzeuger in Betracht, die auf dem Deckel befestigt sind. Letztere lassen sich mit den erstgenannten Druckerzeugern kombinieren.

Da der Rütteltisch nicht mitsamt Formmantel gerüttelt werden muß, kann er leichter gebaut werden, und es können Vibratoren mit erheblich kleinerer Antriebsleistung verwendet werden. Außerdem liegt keine feste, ermüdungsanfällige Verbindung zwischen Rütteltisch und Formmantel vor. Die erfindungsgemäße Vorrich-

IS tung ist somit weitaus geringerem Verschleiß ausgesetzt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der Formmantel nach unten weggezogen werden. Dies ermöglicht es, Kunstkohleformkörper von gleicher Konizität zu erzeugen, wie sie durch reines Pressen möglich ist. Diese Form ist von Bedeutung beim Einbringen in den Brennofen und bei der Entnahme daraus mittels automatischer Zange.

Weitere Vorteile der Erfindung gehen durch die übrigen Unteransprüche in Verbindung mit der Beschreibung hervor.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 und 2 die erfindungsgemäße Vorrichtung in zwei verschiedenen Arbeitsstellungen, mit unter den Rütteltisch absenkbarem Formmantel sowie seitlich verschiebbarer Beschickungs-, Druckerzeugungs- und Ausstoßaggregat- Einrichtung.

Die Form zur Aufnahme der zu verdichtenden Kunstkohlemasse besteht aus einem Formmantel 1 und einem von diesem Mantel unabhängigen und freibeweglichen Rütteltisch 2. Dieser Rütteltisch 2 ist auf Federn gelagert und trägt auf seiner Unterseite die Schwingungserzeuger. Diese Schwingungserzeuger können z. B. elektromagnetische Vibratoren, pneumatische Rüttler oder elektrische Unwuchtmotoren oder auch von einem danebenstehenden Motor in geeigneter Weise angetriebene Unwuchtelemente sein. Nötigenfalls können Führungen eingebaut werden, damit der Mantel in seiner Position gegenüber dem Tisch zentriert ist.

Der Rütteltisch 2 ist so hoch über dem Hallenboden angeordnet, daß der Formmantel 1 nach Beendigung des Rüttelvorgangs und Fertigstellung des Kunstkohleformkörpers unter das Niveau des Rütteltisches abgesenkt werden kann (F i g. 2). Dies kann mittels geeigneter mechanischer, hydraulischer oder pneumatischer Vorrichtungen 23 bewerkstelligt werden. Auf gleicher Höhe wie der Rütteltisch und daran anschließend ist eine Rollenbahn 24 zum Abtransport des fertigen Kunstkohleformkörpers angeordnet.

Am Rahmen, in der nötigen Höhe über dem Rütteltisch, befinden sich eine oder mehrere Laufschienen 25, auf denen sich ein fahrbares Aggregat, bestehend aus der Beschickungseinrichtung 26, dem hydraulisch auf- und abbewegbaren Ausstoßer 27 und dem ebenfalls auf- und abbewegbaren Deckel 8, unter der Einwirkung geeigneter, z. B. hydraulischer Mittel 28, hin- und herbewegen kann.

Der Deckel ist am unteren Ende der Kolbenstange 9 eines doppeltwirkenden Zylinders 10 befestigt, die zusammen einen Druckerzeuger bilden, mittels dessen der Preßdruck des Deckels beliebig regulierbar ist. Zylinder

10 und Kolbenstange 9 sind so lang, daß der Deckel genügend hochgehoben werden kann, um das Füllen der Mantelform zu ermöglichen und im weiteren nach erfolgtem Verdichten das Hochziehen des Formmantels 1 bis über den Kunstkohleformkörper hinaus gestatten. Der Zylinder 10 ist an einem portalartigen Rahmen 13 befestigt. Je nach der Größe des Deckels können mehrere solche Druck- und Zugsysteme eingesetzt werden. Damit die über die Kunstkohlemasse auf den Deckel

8 übertragenen Schwingungen nicht der Kolbenstange

9 mitgeteilt werden, ist es zweckmäßig, zwischen Deckel und Kolbenstange eine Schwingungsdämpfung einzubauen. Ferner besteht auch die Möglichkeit, den Deckel 8 mit eigenen Schwingungserzeugern zu versehen.

Über dem fahrbaren Aggregat sind am Rahmen 13 fest angeordnet: Ein Wiegegefäß 29 und ein Stützkopf 30. In ersteres wird von oben Kunstkohlemasse, eine plastische, aus Kokspulver, Zuschlagstoffen und Bindemittel, z. B. Pech, bestehende Mischung, eingefüllt. Hat diese Füllung das Sollgewicht erreicht, so entleert sich das Wiegegefäß in die zu diesem Zeitpunkt darunter befindliche Beschickungseinrichtung 26. Der Stützkopf 30 dient dem den Deckel 8 betätigenden Druckerzeuger 9, 10 während des Rüttelvorganges als Rückhalt und überträgt die während dieses Vorgangs auftretenden Reaktionskräfte auf den Rahmen. Um ein unbehindertes Hin- und Herbewegen des fahrbaren Aggregates zu gewährleisten, sind im Ruhezustand, d. h. wenn kein Verdichtungsvorgang stattfindet, der Stützkopf 30 und die obere Stirnfläche des den Deckel 8 auf und ab bewegenden Druckerzeugers 9, 10 durch einen Zwischenraum getrennt (vgl. Fig. 1). Damit aber beim Einsetzen des Preßdruckes des Deckels 8 auf die Kunstkohlemasse das den Deckel 8 mit dem ihn antreibenden Druckerzeuger 9, 10 tragende Ende des fahrbaren Aggregates nicht hochgehoben wird, ist der Druckerzeuger 9,10 des Dekke!s 8 im Wagen 32 des fahrbaren Aggregates in Richtung seiner Längsachse beweglich gelagert und mittels einer Feder 31 an ihm aufgehängt. Im Ruhezustand, wenn der Deckel 8 keinen Preßdruck auf die Kunstkohlemasse ausübt, gestattet diese Feder 31 ein leichtes Absinken des Deckels mit dem Druckerzeuger unter ihrem eigenen Gewicht, wodurch der erwähnte Zwischenraum zwischen Stützkopf 30 und Druckerzeuger 9,10 zustande kommt. Wird der Deckel 8 auf die Kunstkohlemasse aufgesetzt und durch Ausfahren der Kolbenstange 9 der Deckel nach unten gedrückt, so hebt sich zuerst der Zylinder 10, bis er mit seiner oberen Stirnfläche am Stützkopf 30 anliegt und damit der Rückhalt für den weiteren Druck des Deckels auf die Kunstkohlemasse zur Wirkung kommt. Hört der Preßdruck auf und wird der Deckel gehoben, so sinken der Decke! 8 mit dem Druckerzeuger 9,10 wieder ab, soweit es die Feder 31 gestattet, und der Kontakt Stützkopf-Druckerzeuger wird aufgehoben.

Der Arbeitsablauf erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel folgendermaßen:

Der Wagen nimmt abwechselnd die beiden in den Fig. 1 und 2 gezeigten Arbeitsstellungen ein. In der Arbeitsstellung der F i g. 1 erfolgt der eigentliche Ver- ω dichtungsvorgang durch Rütteln. Der Deckel 8 senkt sich auf die in die Form eingefüllte Kunstkohlemasse, die eine Temperatur von etwa 100 bis 180⁰C aufweist, und der Rüttelvorgang beginnt Währenddessen befindet sich die Beschickungseinrichtung 26 unter dem Wiegegefäß 29, das seinen Inhalt in das erstere entleert Nach Beendigung des Rüttelvorgangs wird der Deckel 8 gehoben, der Formmante! 1 wird abgesenkt und der Ausstoßer 27 senkt sich gleichzeitig an die eine Seite des Kunstkohleformkörpers. Der Wagen fährt dann zur anderen Seite der Vorrichtung in die in Fig.6 gezeigte Stellung, wobei der Ausstoßer 27 den Kunstkohleformkörper auf die Rollenbahn 24 schiebt. Formmantel 1 und Ausstoßer 27 werden wieder gehoben, worauf sich die Beschickungseinrichtung 26 in die Form entleert. Der Wagen fährt wieder in die Arbeitsstellung nach Fig. 1 zurück, und der Arbeitszyklus beginnt von neuem.

Es besteht die Möglichkeit, den Formrrtante! 1 leicht konisch auszubilden, z. B. mit einem Konizitätsgrad von 0,1 — 1%. Dabei weist die Schmalseite des Konus nach der Richtung, nach welcher der Formmantel vom fertigen Kunstkohleformkörper weggezogen wird. Dies erleichtert das Entfernen des Formmantels.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Herstellung von Kunstkohleformkörpern, die als Elektroden in der Aluminiumelektrolyse Verwendung finden, mit einer Form zur Aufnahme der zu verdichtenden Kunstkohlemasse, deren Boden als Rütteltisch ausgebildet ist und die einen relativ zur Form anhebbaren und absenkbaren, mit einem Druckerzeuger verbundenen Deckel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (8) mit dem Druckerzeuger (9, 10; 18) sowie eine Beschickungseinrichtung (26) zum Einbringen der Kunstkohlemasse (7) in den Formmantel

(1) auf einem gemeinsamen Wagen (32) angeordnet sind, der zum Formmantel (1) derart verfahrbar ist, daß wahlweise der Deckel (8) oder die Beschikkungseinrich:ung (26) mit dem Formmantel (1) ausgerichtet ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Formmantel (1) zur Entnahme des Kunstkohleformkörpers anhebbar ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Formmantel (1) zum Anheben mit dem Deckel (8) verbindbar ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Formmantel (1) zur Entnahme des Kunstkohleformkörpers unter das Niveau des Rütteltisches (2) absenkbar ist

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Formmantel (1) mindestens in seinem unteren Teil konisch ausgebildet ist

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckerzeuger (9, 10) hydraulisch, pneumatisch oder mechanisch arbeitet

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein statischer und/oder ein dynamischer Druckerzeuger (9,10; 18) vorgesehen ist

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rüttelantrieb (4) des Rütteltisches

(2) und der dynamische Druckerzeuger (18) des Dekkels (8) in ihrer Charakteristik unterschiedliche Rüttelbewegungen erzeugen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem statischen Druckerzeuger (9, 10) und dem mit dem dynamischen Druckerzeuger (18) versehenen Deckel (8) eine Schwingungsdämpfung (17) vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckerzeuger (9, 10) mittels einer Feder (31) in Richtung seiner Längsachse beweglich am Wagen (32) aufgehängt ist.

U. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Rahmen (13) oberhalb des Rütteltisches (2) ein Widerlager (30) für den in Aktion befindlichen Druckerzeuger (9,10) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß am Wagen (32) ein Ausstoßer (27) fur den Kunstkohlcformkörper vorgesehen ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunstkohleformkörpern gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Formgebung durch Rütteln oder Vibrieren ist seit langem bekannt und zwar sowohl zur Herstellung von Formkörpern geringerer als auch größerer Abmessungen, und wird auf verschiedenen Gebieten angewandt, z. B. im Bausektor für Beton, in der Gießereitechnik für Formsand, in der keramischen Industrie, etc. Derartige Verfahren bieten den Vorteil einfacher Installationen; zudem können Formatänderungen auf einfache Weise bewerkstelligt werden.

So ist z. B. aus der US-PS 29 09 826 eine Vorrichtung zur Kontaktierung körniger Materialien für die Herstellung handelsüblicher Ziegel, Platten u.dgl. bekannt, die eine Form zur Aufnahme der zu verdichtenden Masse, deren Boden als Rütteltisch ausgebildet ist, und einen relativ zur Form anhebbaren und absenkbaren, mit einem Druckerzeuger verbundenen Deckel aufweist. In dieser Druckschrift ist eine Verwendung dieser bekannten Vorrichtung für die Herstellung von Kohleformkörpern nicht erwähnt. Eine ähnliche Vorrichtung ist in der DE-PS 12 50 323 beschrieben.

Das DE-GM 16 30 665 beschreibt eine Vorrichtung für die Herstellung von Steinen und Platten mit einer Form, auf die zwei Vibrationseinrichtungen gleichzeitig einwirken.

Für die Herstellung von Kunstkohleformkörpern, die aus einer synthetischen Mischung von Koks, Zuschlagstoffen und Bindemittel bestehen, wurden bereits in den Zwanziger Jahren verschiedene Rüttelverfahren vorgeschlagen, mit z. B. Vibrieren und Klopfen mit geringen bis hohen Frequenzen. Bei einer Klopfvorrichtung waren beispielsweise der Boden und Mantel für Heiz- oder Kühlzwecke doppelwandig ausgeführt, und es wurde ein heizbarer Deckel auf die eingefüllte Masse aufgelegt, mittels dessen ein bedeutender Druck ausgeübt werden konnte.

Bei der Vorrichtung gemäß dem DE-GM 19 51 457 zur Herstellung von Kunstkohleformkörpern ist der Mantel ebenfalls fest mit dem Rütteltisch verspannt. Die gerichteten Schwingungen im Frequenzbereich von 20 bis 30 Hz werden durch am Rütteltisch eingebaute Unwuchtkörper erzeugt. Der Deckel ist in der Form geführt und wird lose auf die zu verdichtende Kunstkohlemasse aufgelegt. Infolge des Rütteins der ganzen Form treten bei der Fertigung großer Einheiten ein hoher Energieverbrauch und ein starker Verschleiß auf, letzterer durch den Deckel, der auf der Masse zwischen den Formwänden hin- und herbewegt wird. Der Deckel übt zudem während des Rüttelvorgangs einen konstanten Druck auf die Masse aus, der zur Erzielung der gewünschten Verdichtung genügend groß sein muß, der aber anfänglich dem Entweichen der eingeschlossenen Gase entgegensteht.

Ausgehend von der US-PS 29 09 826 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine besonders rationell arbeitende Vorrichtung zur Herstellung von Kunstkohleformkörpern zu schaffen. Diese Aufgabe ist bei einer bo Vorrichtung der eingangs genannten Art durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst.

Nach Beendigung der Herstellung eines ersten Kunstkohlcformkörpers kann bei der crfindungsgeni:ißen Vorrichtung eier angehobene Deckel mit dem /ugeb^r> hörigen Druckerzeuger mit Hilfe des Wagens seillieh von der Form weggefahren werden. Durch diese Bewegung wird selbsttätig die ebenfalls am Wagen angeordnete Beschickungseinrichtung in die geeignete Position