DE4319157C2 - Verfahren zur Trocknung feuchter Gipsformen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trocknung feuchter Gipsformen, insbesondere im Rahmen des Schlickergießverfah­ rens.

Beim Schlickergießen von keramischen Bauteilen werden Gips­ formen mit einem Schlicker gefüllt, der nach einer gewissen Standzeit wieder entnommen wird. Während dieser Zeit nimmt die Gipsform infolge ihrer Kapillarität Wasser von dem Schlicker auf, was zur Folge hat, daß sich dieser in dem Grenzbereich zur Gipsform verfestigt. Nach Entfernung des restlichen, noch flüssigen Schlickers wird der Rohling der Gipsform entnommen. Um eine nunmehr feuchte Gipsform für den nächsten Guß wieder verwenden zu können, wird diese in einer Trockenkammer, in der die Form von Heißluft umströmt wird, getrocknet. Die Gipsform wird dabei erwärmt, so daß die enthaltene Feuchtigkeit verdampfen kann. Infolge der unterschiedlichen Feuchtegehalte der Gipsformen, die von unterschiedlichen Standzeiten oder unterschiedlich geform­ ten Rohlingen herrühren, ist es mit einem derartigen Trock­ nungsverfahren jedoch nicht möglich, bei im wesentlichen gleichen Trocknungszeiten einen gleichmäßigen Trocknungs­ grad von Form zu Form zu erzielen, da nach einer bestimmten Trocknungszeit die Restfeuchtegehalte von Form zu Form un­ terschiedlich sind. Da die Trocknungszeit infolge der Wie­ dereinbindung der Gipsformen in den Gießprozeß nicht bis zur vollständigen Trocknung jeder einzelnen Gipsform, was mitunter sehr lange dauern kann, verlängert werden kann, werden folglich für den nächsten Guß noch feuchte Gipsfor­ men verwendet, deren Wasseraufnahmevermögen dann dement­ sprechend geringer ist, was wiederum negative Auswirkungen auf die Bildung des Rohlings hat. Des weiteren ist es mit einem derartigen Trocknungsverfahren nicht möglich, eine gleichmäßige Führung der Temperaturen der Gipsformen zu er­ reichen, da sich zum einen, bedingt durch das Heißluftge­ bläse, eine nur sehr ungenau bestimmbare Erwärmung der Gipsformen einstellt und zum anderen die Erwärmung infolge des Luftstromes lokal sehr unterschiedlich sein kann, so daß es infolge dieser Temperaturunterschiede zu Spannungen innerhalb der Form und schließlich zum Bruch der Form kom­ men kann. Ein weiterer Nachteil ist die deutliche Erhöhung der Raumtemperatur infolge des Heißluftgebläses, so daß eine derartige Trocknung zumeist in einem separaten Trock­ nungsraum abseits des Gießplatzes erfolgen muß.

Diese Schwierigkeiten konnte auch das aus der DE-OS 19 14 587 vorbekannte Verfahren nicht lösen, bei welchem eine Infrarotstrahlungstrocknung der Förmlinge vorgesehen ist. Dabei erfolgt die Bestrahlung der einseitig entformten Förmlinge, wobei durch die Wärmeführung und Durchlüftung der Poren indirekt eine Trocknung der der Infrarotstrahlung abgelegenen, noch auf der Dauerform befindlichen Seite des Formlings erreicht wird, um schließlich die Abtrennung des Formlings von der Form zu gewährleisten. Es geht also hier­ bei um die Trocknung des Formlings selbst und nicht um die Trocknung der Form.

In der DD-62012 ist darüber hinaus auch bereits ein Verfah­ ren und eine Einrichtung zur Regelung der Temperatur von Infrarot-Tunneltrocknern vorgeschlagen worden, wobei es dort aber nur darauf ankommt, an einer bestimmten Stelle die Temperatur des zu trocknenden Gegenstandes berührungs­ los zu messen. Dies kann aber für die erfindungsgemäß ange­ strebte exakt bis zu einem bestimmten Punkt erfolgende Trocknung einer Form nicht eingesetzt werden, bei der die Temperatur der Form auch nicht vorübergehend zu hoch werden darf.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfah­ ren zur Trocknung feuchter Gipsformen zu schaffen, mit dem sich zum einen ein reproduzierbarer Trocknungsgrad der Gipsformen untereinander, als auch von Gipsformen verschie­ dener Trocknungschargen erreichen läßt und mit dem zum an­ deren eine exakte Führung der Gipsformtemperatur möglich ist, so daß eine Beschädigung der Formen während des Trock­ nens ausgeschlossen ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Gipsform zur Erwärmung mittels wenigstens einer In­ frarot-Strahlungsquelle bestrahlt wird, wobei die Wellen­ länge der Strahlung größer als 800 nm ist, daß die Tempera­ tur der bestrahlten Gipsform mittels wenigstens einem, in thermischem Kontakt mit der Gipsform angeordneten Tempera­ turfühler gemessen wird, und daß die Temperatur der be­ strahlten Gipsform auf einen vorbestimmten Sollwert derart eingeregelt wird, daß ein Bruch der Formen während des Trocknens vermieden wird.

Der Temperaturfühler, vorzugsweise ein Thermoelement, ist dabei direkt an der Formoberfläche angeordnet, damit die Oberflächentemperatur gemessen werden kann. Jedoch kann im Rahmen einer weiteren Erfindungsalternative vorgesehen sein, daß der Temperaturfühler in die Wandung der Gipsform eingebettet ist, so daß die Temperatur im Inneren der Form­ wandung gemessen werden kann. Um ein vollständiges Tempera­ turprofil der zu trocknenden Gipsform messen zu können, können die an der Gipsform angeordneten Temperaturfühler sowohl an der Oberfläche als auch in die Wandung eingebet­ tet sein, was insbesondere bei dickwandigen und großen Gipsformen von Vorteil ist.

Die Energiezufuhr erfolgt hierbei in Form von gerichteter Strahlung, so daß mit besonderem Vorteil eine gezielte Er­ wärmung nur der zu trocknenden Gipsformen erfolgt. Infolge dieser gerichteten Erwärmung läßt sich die Trocknung sehr vorteilhaft mit einem Minimum an aufzuwendender Energie durchführen. Durch die Absorption der Strahlung, die erfin­ dungsgemäß eine Infrarot-Strahlung ist, und somit der Energie an der Oberflä­ che, was zu einer dortigen Erwärmung führt, lassen sich mit besonderem Vorteil bei feuchten Formen erhebliche Verdamp­ fungsleistungen erreichen, da sich die Formoberfläche durch die bei der Wasserverdampfung erzeugte Verdunstungskälte selbst kühlt, so daß infolge dieses Kühleffektes deutlich mehr Energie direkt eingebracht werden kann, ohne daß für die Formen kritische Temperaturen erreicht werden, so daß mehr Wasser in kürzerer Zeit verdampfen kann und das Verfahren insgesamt äußerst effizient arbeitet. Bedingt durch die schnellere Trocknung kann somit das Verhältnis Abgüsse/Tag und folglich die Produktivität des Gießverfahrens erhöht wer­ den. Infolge der gleichzeitigen Messung der Temperatur der Gipsformen mit Temperaturfühlern läßt sich mit besonderem Vorteil die Erwärmung der gesamten Form kontrollieren und so für eine gleichmäßige Erwärmung sorgen. Lokale Temperatur­ schwankungen können sehr vorteilhaft ermittelt und ausgegli­ chen werden, so daß insgesamt für eine gleichmäßige Durchwär­ mung jeder Gipsform gesorgt wird. Durch die Einreglung der Temperatur auf einen bestimmten Soll-Wert, der selbstver­ ständlich unterhalb einer für die Formen kritischen Tempera­ tur liegt und erfindungsgemäß 42°C beträgt, ist ein Bruch der Gipsformen während des Trocknens infolge einer Überschreitung der kritischen Temperaturschwelle ausgeschlossen, so daß eine häufige Wiederverwendung der derart getrockneten Formen ge­ währleistet ist.

Zur Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Erwärmung über die gesamte Gipsform kann im Rahmen der Erfindung weiterhin vor­ gesehen sein, daß während des Bestrahlungsvorganges die Luft wenigstens im Bereich der Gipsform mittels wenigstens einem Ventilator umgewälzt wird. Diese Umwälzung führt vorteilhaft zu einer konstanten Umspülung der Gipsformen, so daß lokale Temperaturschwankungen sowohl der Temperatur der Oberfläche als auch der Umgebungstemperatur ausgeglichen werden. Weiter­ hin werden Feuchtekonzentrationsunterschiede sowohl an der Formoberfläche als auch ihrer näheren Umgebung, bedingt durch die Verdampfung, ausgeglichen, so daß die Verdampfungs­ leistung weiter gesteigert werden kann.

Die Erwärmung der bestrahlten Gipsform ist abhängig von der durch die Strahlung eingebrachten Energie. Um nun die Tempe­ ratur der Gipsform auf einen bestimmten Soll-Wert einregeln zu können, muß dieser Energiebetrag entsprechend der jeweili­ gen Ist-Temperatur eingestellt werden. Deshalb kann im Rahmen der Erfindung weiterhin vorgesehen sein, daß die Einregelung der Steuerung der Dauer der Bestrahlung und/oder der Intensi­ tät der Strahlung erfolgt. Durch eine derartige Steuerung der Bestrahlungsdauer bzw. der Strahlungsintensität läßt sich so­ mit die eingebrachte Energie vorteilhaft der jeweiligen Ist- Temperatur anpassen, so daß so eine sukzessive Erwärmung bis zur Erreichung des Soll-Wertes und eine Einreglung auf den Soll-Wert möglich ist.

Diese Steuerung zur optimalen Bestrahlung kann in Weiterbil­ dung des Erfindungsgedankens derart sein, daß die Strahlungsquellen in Abhängigkeit des Vergleichs der Ist-Tem­ peratur mit dem Soll-Wert zu- oder abgeschaltet werden, oder alternativ dazu, daß die Intensität der Strahlung mit zuneh­ mender Ist-Temperatur in Abhängigkeit des Vergleichs der Ist- Temperatur mit dem Soll-Wert verringert wird, wobei selbst­ verständlich beide Steuerungsmöglichkeiten auch parallel zu­ einander durchgeführt werden können. Mit besonderem Vorteil läßt sich durch eine derartige Steuerung eine exakte Einstel­ lung der Oberflächentemperatur der Gipsformen erreichen, da aufgrund des ständigen Vergleichs der Ist-Werte mit dem Soll- Wert eine diesem Vergleich angepaßte Steuerung sowohl der Strahlungsdauer als auch der Strahlungsintensität erfolgt.

Des weiteren wird mit besonderem Vorteil eine Überhitzung sowohl der feuchten als auch der trockenen Gipsformen, was zu einem Bruch der Formen führen kann, verhindert, da bei einem Überschreiten des Soll-Wertes eine automatische Abschaltung der Strahlungsquellen erfolgt. Eine derartige Steuerung dient ferner auch mit besonderem Vorteil zur Kontrolle der Beendi­ gung des Trocknungsvorganges, da, wenn die Feuchtigkeit ver­ dampft ist und die Formoberfläche sich durch die Verdun­ stungskälte nicht mehr selber kühlt, sich die Oberflächentem­ peratur etwas über den Soll-Wert hinaus erhöht und infolge der Steuerung die Strahlungsquellen abgeschaltet werden.

Bei einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, daß oberhalb und/oder seitlich der Gipsform wenigstens eine Strahlungs­ quelle angeordnet ist. Die Strahlungsquelle ist dabei mit be­ sonderem Vorteil derart angeordnet, daß die von ihr emit­ tierte Strahlung möglichst konzentriert auf die zu trocknende Gipsform trifft, so daß der größtmögliche Energiebetrag zur Erwärmung der Oberfläche der Gipsform genutzt werden kann. Die Gleichmäßigkeit der Erwärmung läßt sich vorteilhaft noch dadurch steigern, daß mehrere Strahlungsquellen sowohl ober­ halb als auch seitlich der Gipsform angeordnet sind, so daß die Gipsform mehr- bzw. allseitig bestrahlt wird.

Um die Effizienz der Bestrahlung bzw. die eingebrachte Ener­ giemenge noch zu erhöhen, kann in Weiterbildung des Erfin­ dungsgedankens vorgesehen sein, daß seitlich und/oder unter­ halb der Gipsform und von dieser beabstandet Strahlungsre­ flektoren angeordnet sind. Durch diese Strahlungsreflektoren wird vorteilhaft der Teil der Strahlung, der nicht direkt auf die Gipsform auftrifft, in Richtung der Gipsform zurückre­ flektiert, so daß auch dieser Teil der Strahlung der Erwär­ mung der Gipsform dient, was die Steigerung des Wirkungsgrades des Trocknungsverfahrens zur Folge hat.

Da im Rahmen des Schlickergießverfahrens zumeist eine Viel­ zahl von feuchten Gipsformen gleichzeitig getrocknet wird, kann in Weiterführung des Erfindungsgedankens vorgesehen sein, daß im Bereich zwischen zwei benachbarten Gipsformen eine Reflektorwand angeordnet ist. Auch diese Reflektorwand dient mit besonderem Vorteil der Steigerung des Nutzungsgrades der emittierten Strahlung.

Um für eine möglichst rasche Einstellung einer konstanten Temperatur über die gesamte Gipsform zu sorgen und um durch die Feuchtigkeitsverdampfung entstehende Feuchtekonzen­ trationsunterschiede an und um die Gipsformen ausgleichen zu können, kann als weitere Erfindungsalternative vorgesehen sein, daß oberhalb und/oder seitlich der Gipsform wenigstens ein Ventilator angeordnet ist. Dieser Ventilator sorgt mit besonderem Vorteil für eine Umwälzung der Luft zumindest im Bereich der Gipsform, so daß für eine zügige Einstellung einer gleichmäßigen Temperatur gesorgt wird. Dadurch, daß durch diese Luftumwälzung die verdamp­ fende Feuchtigkeit sofort von der Oberfläche der Gipsform abgeführt wird, läßt sich mit besonderem Vorteil eine wei­ tere Steigerung der Verdampfungsleistung erzielen.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie aus der Zeichnung.

Die Figur zeigt eine Vorrichtung zur Trocknung einer Gips­ form 1, an deren Oberfläche ein Temperaturfühler 2 angeord­ net ist. Die Gipsform 1 ruht auf einer Gießbank 3, auf der sie sich auch während der Befüllung mit Schlicker befindet. Der sich während der Standzeit in der Gießform 1 bildende Rohling 4 wurde entnommen und zur Trocknung auf der Ab­ stellbank 5 abgesetzt. Bei dem in der Figur gezeigten Aus­ führungsbeispiel sind zwei Gipsformen 1 auf den jeweiligen Gießbänken 3 benachbart angeordnet. Jede Gipsform 1 wird von einer Strahlungsquelle 6, bei denen es sich um Infrarot­ strahler handelt, bestrahlt. Die Strahlungsquellen 6 sind dabei derart weit von der Gipsform 1 angeordnet, daß die Gipsform 1 sich zur Gänze im Strahlungskegel befindet. Die Strahlungsquellen 6 sind hierbei oberhalb der Gipsformen 1 angeordnet, jedoch können zusätzliche Strahlungsquellen vorgesehen sein, die seitlich der Gipsformen angeordnet sind, um die Gipsformen 1 möglichst allseitig bestrahlen zu können. Des weiteren sind Ventilatoren 7 vorgesehen, die auf die Gipsformen 1 gerichtet sind und zur Umwälzung der Luft insbesondere im Bereich der Gipsformen 1 dienen, wo­ durch für eine gleichmäßige Erwärmung der Gipsformen 1 und einen Abtransport der Verdampfungsprodukte gesorgt wird. Zur Erhöhung des Nutzungsgrades der von den Strahlungsquel­ len 6 emittierten Strahlung ist zwischen den Gipsformen 1 eine Reflektorwand 8 angeordnet, an der der Teil der Strah­ lung, der nicht direkt auf die Gipsform 1 trifft, in Rich­ tung der Gipsform 1 reflektiert wird, so daß auch dieser Energiebetrag der zu trocknenden Gipsform 1 zugeführt wer­ den kann. Alternativ zu der Reflektorwand 8 können noch weitere, die Gipsform 1 an den restlichen Seiten umgebende Strahlungsreflektoren vorgesehen sein. Die vom Tempera­ turfühler 2 gemessenen Temperaturwerte der Oberfläche 9 der Gipsform 1 werden zur Verarbeitung an einen Schaltschrank 10 übermittelt, über den auch die Steuerung der Bestrahlungsdauer bzw. der Intensität der von den Strah­ lungsquellen 6 emittierten Strahlung erfolgt, so daß die Temperatur der Gipsoberfläche 9 auf den vorbestimmten Soll- Wert eingeregelt werden kann. Neben einem, an die Oberflä­ che 9 der Gipsform 1 angeordneten Temperaturfühler 2 können noch weitere, an der Oberfläche oder in die Wandung einge­ bettete und an den verschiedenen Seiten der Gipsform 1 an­ geordnete weitere Temperaturfühler vorgesehen sein, so daß die Temperatur der Gipsform 1 allseitig gemessen werden kann.

Claims (11)

1. Verfahren zur Trocknung feuchter Gipsformen, insbeson­ dere im Rahmen des Schlickergießverfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß die Gipsform (1) zur Erwärmung mittels wenigstens einer Infrarot-Strahlungsquelle (6) bestrahlt wird, wobei die Wellenlänge der Strahlung größer als 800 nm ist, daß die Temperatur der be­ strahlten Gipsform (1) mittels wenigstens einem, in thermischem Kontakt mit der Gipsform (1) angeordneten Temperaturfühler (2) gemessen wird, und daß die Tempe­ ratur der bestrahlten Gipsform (1) auf einen vorbe­ stimmten Soll-Wert derart eingeregelt wird, daß ein Bruch der Formen während des Trocknens vermieden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Bestrahlungsvorganges die Luft wenigstens im Bereich der Gipsform (1) mittels wenigstens einem Ventilator (7) umgewälzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einregelung durch Steuerung der Dauer der Bestrahlung und/oder der Intensität der Strahlung erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle (6) in Abhängigkeit des Vergleichs der gemessenen Temperatur mit dem Soll-Wert zu- oder abgeschaltet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Intensität der Strahlung mit zunehmender Temperatur in Abhängigkeit des Vergleichs der gemesse­ nen Temperatur mit dem Soll-Wert verringert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Soll-Wert 42°C beträgt.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb und/oder seitlich der Gipsform (1) wenigstens eine Strahlungsquelle (6) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich und/oder unterhalb der Gipsform (1) und von dieser beabstandet Strahlungsreflektoren angeord­ net sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zwischen zwei benach­ barten Gipsformen (1) eine Reflektorwand (8) angeord­ net ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb und/oder seitlich der Gipsform (1) wenigstens ein Ventilator (7) angeordnet ist.

11. Gipsform nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (2) in die Wandung der Gipsform (1) eingebettet ist.