DE9403629U1 - Drainage mouthpiece for the manufacture of ceramic products - Google Patents

Description

Entwässerungsmundstück zur Herstellung keramischer ErzeugnisseDrainage mouthpiece for the production of ceramic products

Die Erfindung bezieht sich auf die Verbesserung der Extrudertechnik mit dem Ziel der Herstellung aller solcher keramischen Artikel, die bisher durch Anwendung des Strangpressens erzeugt wurden.The invention relates to the improvement of extruder technology with the aim of producing all such ceramic articles which have previously been produced by the use of extrusion.

Beim Strangpressen treten von Zeit zu Zeit durch inhomogene Wasserverteilungen im frisch gepreßten Produkt nach dem Trocknen Maßungenauigkeiten auf. Außerdem sind frisch gepreßte Produkte relativ empfindlich gegen mechanische Beanspruchungen. Angestrebt wird die Minimierung der beim Trocknen auftretenden Fehler und eine höhere Festigkeit des frisch gepreßten ProduktesDuring extrusion, dimensional inaccuracies occur from time to time due to inhomogeneous water distribution in the freshly pressed product after drying. In addition, freshly pressed products are relatively sensitive to mechanical stress. The aim is to minimize the errors that occur during drying and to increase the strength of the freshly pressed product.

Die zum Beispiel zur Zeit eingesetzten Techniken zur Herstellung von Rohren aus keramischer Masse führen zu Wandstärken von ca. 12 bis 30 mm und im Normalfall zu Stücklängen von 300 bis 1000 mm. Angestrebt aber wird die Produktion von dünnwandigen Rohren mit größeren Stücklängen.For example, the techniques currently used to manufacture pipes from ceramic mass result in wall thicknesses of approx. 12 to 30 mm and, in normal cases, lengths of 300 to 1000 mm. However, the aim is to produce thin-walled pipes with longer lengths.

Isostatische Pressen, bei denen mittels Hydraulik hohe Drücke aufgebaut werden, haben einen zu großen Maschinenaufwand zur Folge, so daß die damit hergestellten Produkte zwar einwandfreie Maßgenauigkeit vorweisen, jedoch relativ teuer sind.Isostatic presses, in which high pressures are built up using hydraulics, result in excessive machine expenditure, so that the products manufactured with them have perfect dimensional accuracy but are relatively expensive.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Verwendung von Strangpressen frisch gepreßte Produkte mit geringem Feuchtigkeitsgehalt herzustellen.The object of the invention is to produce freshly pressed products with a low moisture content using extrusion presses.

Die Verringerung des Feuchtigkeitsgehaltes soll es unter anderem ermöglichen, mit Strangpressen dünnwandige Rohre mit Wandstärken im Bereich von 5 bis 10 mm bei Längen von 1500 bis 2000 mm herzustellen.The reduction in moisture content should, among other things, make it possible to use extrusion presses to produce thin-walled pipes with wall thicknesses in the range of 5 to 10 mm and lengths of 1500 to 2000 mm.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben.An inventive solution to this problem is specified in claim 1.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Further developments of the invention are characterized in the subclaims.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß im Mundstückbereich eine definierte Entwässerung der keramischen Masse stattfindet. Dazu werden im Mundstückbereich geeignete poröse Materialien so angeordnet, daß die formbare Masse, also der entstehende Formkörper sowohl mit seiner inneren (falls vorhanden) als auch mit seiner äußeren Oberfläche unter Druck an dem porös ausgeführten Mundstückbereich vorbeigleiten.The essence of the invention is that a defined dewatering of the ceramic mass takes place in the mouthpiece area. To this end, suitable porous materials are arranged in the mouthpiece area in such a way that the moldable mass, i.e. the resulting molded body, slides past the porous mouthpiece area under pressure with both its inner (if present) and its outer surface.

Der von der Strangpresse aufgebaute Druck, mit dem das formbare Material an den porösen Stellen im Mundstück vorbeigleitet, wird zur Entwässerung genutzt. Während des kontinuierlichen Herstellungsprozesses gleiten die Oberflächen des entstehenden Formkörpers mit einem zur definierten Entwässerung geeigneten Mindestdruck mit den entsprechenden Kraftkomponenten über den porösen Bereich im Mundstück.The pressure built up by the extrusion press, with which the moldable material slides past the porous areas in the mouthpiece, is used for dewatering. During the continuous manufacturing process, the surfaces of the resulting molded body slide over the porous area in the mouthpiece with a minimum pressure suitable for defined dewatering and the corresponding force components.

Beispielsweise mit einer Vakuumpumpe wird das extrahierte Wasser aus dem porösen Material im Mundstück abgesogen, wenn das nötig sein sollte.For example, the extracted water is sucked out of the porous material in the mouthpiece using a vacuum pump if necessary.

Zur Gewährleistung der gewünschten Entwässerungsfunktion ist das Mundstück langgestreckt und mit einem kontinuierlichen Krümmungsverlauf ausgeführt. Dadurch sind ein Druckaufbau im Mundstück und ein langer Kontaktweg gegeben.To ensure the desired drainage function, the mouthpiece is elongated and designed with a continuous curve. This allows pressure to build up in the mouthpiece and a long contact path.

Für die Ausführung des porösen Mundstückbereiches gibt es mehrere Varianten. Einmal ist das Mundstück mit einem metallischen Stützkörper ausgeführt, in den Durchbrüche zur Ableitung des extrahierten Wassers eingelassen sind. Auf diesen Stützkörper wird einseitig als GIeK- und Kontaktfläche zum Formkörper ein poröses Material aufgebracht.There are several variants for the design of the porous mouthpiece area. One is the mouthpiece with a metal support body in which openings are made to drain the extracted water. A porous material is applied to one side of this support body as a GIeK and contact surface to the molded body.

Bei einer anderen Ausführungsform ist 'des Mundstück durchgängig aus einem ausreichend festen, elastischen und dabei porösem Material aufgebaut.In another embodiment, the mouthpiece is constructed entirely from a sufficiently strong, elastic and yet porous material.

Bei einer weiteren Ausführungsvariante ist das Mundstück matrixartig mit einer metallischen und einer porösen Komponente ausgebildet. Die metallische Komponente besteht dabei aus einem Metallgrundkörper, der in regelmäßiger oder unregelmäßiger Anordnung Durchbrüche aufweist. In diese Durchbrüche ist zur Gewährleistung der Durchlaßfähigkeit von Wasser ein poröses Material eingelagert.In another design variant, the mouthpiece is designed like a matrix with a metallic and a porous component. The metallic component consists of a metal base body with openings in a regular or irregular arrangement. A porous material is embedded in these openings to ensure that water can pass through.

Die Materialdicke des auf einen Stützkörper aufgebrachten bzw. in den Grundkörper gleicher Stärke eingelagerten porösen Materials beträgt etwa 2 bis 40 mm. Bei durchgängiger Ausführung des Mundstückes aus porösem Material beträgt die Dicke etwa 5 bis 40 mm.The thickness of the porous material applied to a support body or embedded in the base body of the same thickness is approximately 2 to 40 mm. If the mouthpiece is made of a continuous porous material, the thickness is approximately 5 to 40 mm.

Bei der Auswahl der in das Mundstück integrierten porösen Materialien mit Entwässerungsfunktion ist als besonderes Kriterium die ausreichende Verschleißfestigkeit zu beachten. Vorzugsweise werden Sintermetalle, Keramiken, poröse Kunststoffe sowie Gläser eingesetzt.When selecting the porous materials with drainage function integrated into the mouthpiece, a special criterion to be considered is sufficient wear resistance. Sintered metals, ceramics, porous plastics and glass are preferably used.

Die Entwässerungsfunktion und der Wasseraustrag aus dem Mundstück kann durch den Einsatz von Vakuumpumpen unterstützt werden.The drainage function and the water discharge from the mouthpiece can be supported by the use of vacuum pumps.

Im normalen Extruderbetrieb hat die formbare Masse einen Feuchtigkeitsanteil von 14 bis 16 % bezogen auf das Trockengewicht. Mit Anwendung des erfindungsgemäßem Mundstückaufbaus und der dadurch erfolgenden Entwässerung im kontinuierlichen Extruderbetrieb konnte der Feuchtigkeitsanteil eines Formkörpers um etwa 1 bis 2 % reduziert werden.In normal extruder operation, the moldable mass has a moisture content of 14 to 16% based on the dry weight. By using the inventive die structure and the resulting dewatering in continuous extruder operation, the moisture content of a molded body could be reduced by around 1 to 2%.

Wenn man davon ausgeht, daß die Plastizität des Formkörpers schon bei einer Verringerung des Feuchtigkeitsanteils um 1 % wesentlich abnimmt, kann im Ergebnis der erfindungsgemäßen Weiterentwicklung der Extrudertechnik eine wesentlich verbesserte Weiterbehandlung der Keramikerzeugnisse nach Verlassen der Formanlage erreicht werden.If one assumes that the plasticity of the molded body decreases significantly even if the moisture content is reduced by 1%, the result of the inventive further development of the extruder technology is a significantly improved further treatment of the ceramic products after they leave the molding system.

Eine Trockenschwindung, die gewöhnlich bei etwa 4 % lag, konnte auf diese Weise auf etwa 2 % abgesenkt werden mit der Konsequenz der Halbierung des Fehlers aus den Trockenschwindungsprozessen.Dry shrinkage, which was usually around 4%, could be reduced to around 2% in this way, with the consequence of halving the error from the dry shrinkage processes.

Andererseits darf die Mindestplastizität, die für eine störungsfreie Formgebung benötigt wird, im Verlauf der Entwässerung, d. h. im Bereich der Anordnung und durch die Anordnung der porösen Materialien nicht unterschritten werden. Die für die Einhaltung dieser Bedingung entscheidenden Parameter, wie Krümmungsverhältnisse im Mundstück sowie der von der Nachpresse aufgebrachte Druck, sind darauf abzustimmen.On the other hand, the minimum plasticity required for trouble-free shaping must not be undercut during the dewatering process, i.e. in the area of the arrangement and through the arrangement of the porous materials. The parameters that are crucial for compliance with this condition, such as the curvature conditions in the die and the pressure applied by the post-press, must be coordinated accordingly.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Ansprüche verwiesen.For further explanation of the invention reference is made to the claims.

Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. In der zugehörigen Zeichnung zeigen für das gewählte Produktbeispiel eines Keramikhohlkörpers:Details, features and advantages of the invention also emerge from the following description of embodiments. The accompanying drawing shows the selected product example of a ceramic hollow body:

Fig. 1 Darstellung des prinzipiellen Aufbaus einer Nachpresse mit erfindungsgemäßer Weiterentwicklung des Mundstückbereichs nach einer ersten Ausführungsform. Fig. 1 Representation of the basic structure of a post-press with inventive further development of the mouthpiece area according to a first embodiment.

Fig. 2 den Mundstückaufbau im Schnitt nach einer zweiten Ausführungsform in ■ halbierter symmetrischer Darstellung,Fig. 2 shows the mouthpiece structure in section according to a second embodiment in ■ halved symmetrical representation,

Fig. 3 den Mundstückaufbau im Schnitt nach einer dritten Ausführungsform ebenfalls in halbierter symmetrischer Darstellung.Fig. 3 shows the mouthpiece structure in section according to a third embodiment, also in a halved symmetrical representation.

Den prinzipiellen Nachpressenaufbau mit der erfindungsgemäßen Weiterentwicklung des Mundstückbereichs zeigt Fig. 1. In der dargestellter Nachpresse wird die formbare Masse mittels Druckschnecke 8, durch Preßglocke 10 dem Mundstückbereich zugeführt. Das Mundstück besteht aus dem an der Aufhängung 11 befestigten Mundstückkern 1 (falls vorhanden) als der inneren Formgebungsfläche und der äußeren FormgebungsflächeThe basic post-press structure with the inventive further development of the mouthpiece area is shown in Fig. 1. In the post-press shown, the moldable mass is fed to the mouthpiece area by means of a pressure screw 8 and through a press bell 10. The mouthpiece consists of the mouthpiece core 1 (if present) attached to the suspension 11 as the inner shaping surface and the outer shaping surface

Zur Gewährleistung der erfindungsgemäßen Entwässerungsfunktion bestehen Mundstückkern 1 (falls vorhanden) und äußere Formgebungsfläche 2 durchgängig aus porösem Material. Als poröses Material wird bei diesem Ausführungsbeispiel ein Sintermetall in einer Materialstärke von 20 mm eingesetzt.To ensure the drainage function according to the invention, the mouthpiece core 1 (if present) and the outer shaping surface 2 consist entirely of porous material. In this embodiment, a sintered metal with a material thickness of 20 mm is used as the porous material.

Zur Unterstützung des Entwässerungsprozesses und zur Abführung des Abwassers aus dem Hohlraum 13 des Mundstückkerns 1 (falls vorhanden) und dem Außenraum der äußeren Formgebungsfläche 2 ist eine Vakuumpumpe 12 vorgesehen. Die Absaugleitungen zum Mundstückkern sind in die ohnehin vorhandene Aufhängung 11 integriert.A vacuum pump 12 is provided to support the drainage process and to remove the waste water from the cavity 13 of the mouthpiece core 1 (if present) and the outside of the outer shaping surface 2. The suction lines to the mouthpiece core are integrated into the suspension 11 that is already present.

Beim Mundstückaufbau nach Fig. 2 besteht der poröse Bereich des Mundstückkerns 1 (falls vorhanden) und der äußeren Formgebungsfläche 2 aus jeweils einem metallischen Stützkörper 5, in den Durchbrüche 6 zur Ableitung des Abwassers eingebracht sind, und aus einem einseitig auf den Stützkörper aufgebrachten porösen Material 4. Das poröse Material 4 bildet dabei die Gleit- und Kontaktfläche zur keramischen Masse 7.In the mouthpiece structure according to Fig. 2, the porous area of the mouthpiece core 1 (if present) and the outer shaping surface 2 each consists of a metallic support body 5, in which openings 6 are made for draining the waste water, and of a porous material 4 applied to one side of the support body. The porous material 4 forms the sliding and contact surface for the ceramic mass 7.

Das unter dem von der Nachpresse, d. h. von der Druckschnecke 8, erzeugten Druck aus der keramischen Masse 7 austretende Abwasser wird Jeweils durch das den Formkörper kontaktierende poröse Material 4 und den mit Offnungen 6 versehenen Stützkörper 5 des Mundstückkern 1 (falls vorhanden) bzw. der äußeren Formgebungsfläche geleitet und danach, unterstützt durch eine Vakuumpumpe 12, abgesaugt.The waste water emerging from the ceramic mass 7 under the pressure generated by the post-press, i.e. by the pressure screw 8, is guided through the porous material 4 contacting the mold body and the support body 5 of the mouthpiece core 1 (if present) or the outer molding surface, which is provided with openings 6, and then sucked off with the help of a vacuum pump 12.

Die Öffnungen 6 haben beispielsweise einen Durchmesser von 1 mm und sind etwa 3 mm voneinander beabstandet. Als poröses Material 4 wird eine verschleißfeste Keramik eingesetzt, die eine Dicke von 15 mm aufweist.The openings 6 have, for example, a diameter of 1 mm and are spaced approximately 3 mm apart. A wear-resistant ceramic with a thickness of 15 mm is used as the porous material 4.

Kennzeichen des Mundstückaufbaus nach Fig. 3 ist eine matrixartige Anordnung von metallischer und poröser Komponente im "porösen Bereich" 3 des Mundstückkerns 1 (falls vorhanden) und der äußeren Formgebungsfläche 2.The characteristic feature of the mouthpiece structure according to Fig. 3 is a matrix-like arrangement of metallic and porous components in the "porous area" 3 of the mouthpiece core 1 (if present) and the outer shaping surface 2.

Diese matrixartige Anordnung entsteht dadurch, daß zum Beispiel in die in den metallischen Grundkörper 5 in regelmäßigem Abstand eingebrachten Bohrungen 6 gleichen Durchmessers ein poröses Material 4, beispielsweise eine Keramik eingebracht wird.This matrix-like arrangement is created by, for example, introducing a porous material 4, for example a ceramic, into the holes 6 of the same diameter that are made at regular intervals in the metallic base body 5.

Durch diese Bohrungen 6 und das eingebettete poröse Material 4 erfolgt - unterstützt durch eine Vakuumpumpe, falls nötig- der Entwässerungsprozeß.The dewatering process takes place through these holes 6 and the embedded porous material 4 - supported by a vacuum pump if necessary.

Die gewählte Materialdicke von Grundkörper 5 und porösen Einlagerungen 4 in den Bohrungen 6 beträgt 20 mm die Bohrungen weisen einen Durchmesser von ca. 10 mmThe selected material thickness of the base body 5 and porous deposits 4 in the holes 6 is 20 mm and the holes have a diameter of approx. 10 mm

Claims (10)

Schutzansprüche :Protection claims: 1. Mundstück zur Herstellung keramischer Erzeugnisse mit Druckschnecke, Preßglocke . und Mundstück, dadurch gekennzeichnet, daß der Mundstückbereich, bestehend aus äußerer Formgebungsfläche (2) und Mundstückkern (1) (falls vorhanden) porös (3), d. h. wasserdurchlässig ausgeführt ist,1. Mouthpiece for the production of ceramic products with pressure screw, press bell . and mouthpiece, characterized in that the mouthpiece area, consisting of outer shaping surface (2) and mouthpiece core (1) (if present) is porous (3), i.e. water-permeable, wobei geeignete Mittel zur Abführung des Abwassers vorgesehen sind.whereby suitable means are provided for the drainage of waste water. 2. Mundstück nach Anspruch 1,2. Mouthpiece according to claim 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil des Mundstückbereichs mit Entwässerungsfunktion porös (3) ausgeführt ist. characterized in that at least part of the mouthpiece area with drainage function is porous (3). 3. Mundstück nach Anspruch 1 und 2,3. Mouthpiece according to claim 1 and 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Krümmungsverhältnis von Mundstückkern (1) (falls vorhanden) und äußerer Formgebungsfläche (2) so ausgebildet ist, daß die Mindestplastizität des Formkörpers (7), die für die Formgebung benötigt wird, im Verlauf der Entwässerung, d. h. im Bereich der porösen Ausführung (3) von Mundstückkern (1) (falls vorhanden) und äußerer Formgebungsfläche (2), in Wechselwirkung mit dem von der Nachpresse aufgebauten Druck nicht unterschritten wird.characterized in that the curvature ratio of the mouthpiece core (1) (if present) and the outer shaping surface (2) is designed such that the minimum plasticity of the molded body (7) required for shaping is not undercut during the course of dewatering, i.e. in the area of the porous design (3) of the mouthpiece core (1) (if present) and the outer shaping surface (2), in interaction with the pressure built up by the post-press. 4 Mundstück nach einem der Ansprüche 1 bis 3,4 Mouthpiece according to one of claims 1 to 3, dadurch gekennzeichnet, daß die porösen Bereiche (3) des Mundstücks aus einem metallischen Stützkörper (5) mit eingebrachten Durchbrüchen (6) aufgebaut sind und die Stützkörper für Mundstückkern (1) (falls vorhanden) und äußerer Formgebungsfläche (2) als Grundkörper für das einseitig aufzubringende poröse Material (4) fungieren, wobei die Gleit- und Kontaktflächen zwischen Mundstück und Formkörper (7) mit porösem Material (4) überzogen bzw. beschichtet sind.characterized in that the porous areas (3) of the mouthpiece are constructed from a metallic support body (5) with introduced openings (6) and the support bodies for the mouthpiece core (1) (if present) and the outer shaping surface (2) function as base bodies for the porous material (4) to be applied on one side, wherein the sliding and contact surfaces between the mouthpiece and the shaped body (7) are covered or coated with porous material (4). 5. Mundstück nach einem der Ansprüche 1 bis 3,5. Mouthpiece according to one of claims 1 to 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mundstückkern (1) (falls vorhanden) und äußere Formgebungsfläche (2) durchgängig aus einem porösem Material (4) aufgebaut sind.characterized in that the mouthpiece core (1) (if present) and the outer shaping surface (2) are constructed entirely from a porous material (4). 6. Mundstück nach einem der Ansprüche 1 bis 3,6. Mouthpiece according to one of claims 1 to 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mundstückkern (1) (falls vorhanden) und äußere Formgebungsfläche (2) matrixartig aus einer metallischen und einer porösen Komponente aufgebaut sind, wobei die metallische Komponente in Form eines Metallgrundkörpers (5) ausgeführt ist, der in regelmäßiger oder unregelmäßiger Anordnung Durchbrüche (6) aufweist, in die ein poröses Material (4) eingelagert ist.characterized in that the mouthpiece core (1) (if present) and the outer shaping surface (2) are constructed in a matrix-like manner from a metallic and a porous component, the metallic component being designed in the form of a metal base body (5) which has openings (6) in a regular or irregular arrangement, in which a porous material (4) is embedded. 7. Mundstück nach Anspruch 4,7. Mouthpiece according to claim 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des auf den Stützkörper bzw. Grundkörper (5) aufgebrachten bzw. in den Grundkörper (5) gleicher Stärke matrixartig eingebetteten porösen Materials (4) etwa 2 bis 40 mm beträgt.characterized in that the thickness of the porous material (4) applied to the support body or base body (5) or embedded in the base body (5) in a matrix-like manner of the same thickness is approximately 2 to 40 mm. 8. Mundstück nach Anspruch 5,8. Mouthpiece according to claim 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialdicke des durchgängig aus porösem Material ausgeführten Mundstücks bzw. funktioneilen Mundstückbereichs ca. 5 bis 40 mm beträgt.characterized in that the material thickness of the mouthpiece or functional mouthpiece area made entirely of porous material is approximately 5 to 40 mm. 9. Mundstück nach einem der Ansprüche 1 bis 8,9. Mouthpiece according to one of claims 1 to 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Realisierung der Entwässerungsfunktion alle porösen Materialien mit ausreichender Verschleißfestigkeit einsetzbar sind, wobei vorzugsweise Sintermetalle, Keramiken, poröse Kunststoffe sowie Gläser zum Einsatz kommen.characterized in that all porous materials with sufficient wear resistance can be used to realize the drainage function, with preference being given to sintered metals, ceramics, porous plastics and glasses. 10. Mundstück nach einem der Ansprüche 1 bis 9,10. Mouthpiece according to one of claims 1 to 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasseraustrag aus dem Mundstückkern (1) (falls vorhanden) und im bzw. aus dem äußerer Formgebungsfläche (2) durch Einsatz von Vakuumpumpen (12) unterstützt wird.characterized in that the water discharge from the mouthpiece core (1) (if present) and in or from the outer shaping surface (2) is supported by the use of vacuum pumps (12).