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Verfahren und Vorrichtung zur Formung keramischer Körper durch Einformen keramischer Masse in feste Formen
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wurde, haben ergeben, dass der Verformungswiderstand und somit der für die Formgebung erforderliche Energiebedarf bei hoher Verformungsgeschwindigkeit geringer sind als bei Anwendung der bisher üblichen Verfahren und Vorrichtungen zur Formgebung keramischer Körper. Es wurde festgestellt, dass sich plastische keramische Massen in bestimmten Bereichen der Verformungsgeschwindigkeit ähnlich echten Flüssigkeiten verhalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von den erwähnten wissenschaftlichen Ergebnissen bei der Formung keramischer Körper durch unter Druck erfolgendes Einformen keramischer Masse in feste Formen mit einem wesentlich geringerenEnergieaufwand auszukommen als ihn die üblichen Verfahren und Vorrichtungen erfordern. Ferner wird angestrebt, das erwähnte Formgebungsverfahren auch auf die Herstellung komplizierter gestalteter grösserer keramischer Körper, wie z. B. Stabisolatoren, auszudehnen.
Die Erfindung besteht darin, dass die Formgebungsenergie in einer der Form zugeordneten Druckkammer durch plötzliche starke Druckerzeugung, vorzugsweise infolge Expansion eines expansionsfähigen Mediums, mit Verformungsgeschwindigkeit über 1, 6 m/sec auf die keramische Masse übertragen wird, so dass deren Viskosität abnimmt und die Masse sich ähnlich einer Flüssigkeit verhält und in diesem Zustand verformt wird.
Die zur Ausführung des Verfahrens dienende Vorrichtung ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass an eine mit Mitteln zur Erzeugung einer plötzlichen hohen Druckwelle ausgestattete Druckkammer unmittelbar eine mehrteilige Form mit Evakuierungseinrichtungen und Überdrucksicherungen angeschlossen ist.
Verfahren und Vorrichtung nach der Erfindung werden nachfolgend in Ausführungsbeispielen an Hand
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Gemäss Fig. l, 2 und 3 ist ein druckfester Zylinder 1 vorgesehen, der eine Druckkammer 2 bildet. In der Druckkammer 2 wird durch plötzliche starke Druckerzeugung, die symbolisch in Fig. l, 2 und 3 durch einen mit 3 bezeichnetenPfeilstern dargestellt ist, die Expansion einer Gasmenge mithoher Anfangsgeschwindigkeit hervorgerufen. Das kann beispielsweise dadurch geschehen, dass man in die Druckkammer einen chemischen Sprengstoff einbringt, der durch nicht gezeichnete bekannte Mittel zur Expansion gebracht wird.
Es können auch andere bekannte Verfahren zur Erzeugung einer Druckwelle verwendet werden, beispielsweise elektrischeHochspannungs-Hochstrom-Entladung ineinem inkompressiblen Medium oder durch Feder gespeicherte Energie. Im Druckzylinder 1 ist eine mit 4 bezeichnete keramische Masse untergebracht, auf die die Druckwelle wirkt, so dass die Masse verformt wird.
Bei der Ausführung nach Fig. l wirkt das expandierende Medium, das ein Gas oder Dampf sein kann, unmittelbar auf die keramische Masse ; nachFig. 2 ist zwischen dem Medium und der keramischen Masse ein beweglicher fester Körper 5 (Kolben oder Fallbär) eingeschaltet, der die Druckwelle auf die keramische Masse überträgt und nach Fig. 3 ist zwischen der keramischen Masse 4 und dem festen Körper 5 ein elastisches Medium 6 vorhanden, das eine gewisse Dämpfung der Druckwelle hervorruft.
Durch die Druckwelle wird die keramische Masse in der beschriebenen Weise geformt. Eine Sinterung kann dabei nicht eintreten, weil die zur Formung der plastischen keramischen Masse erforderliche Energie zu gering ist, als dass sie eine wesentliche Temperaturerhöhung in der keramischen Masse hervorrufen könnte.
Bei den Vorrichtungen nach den Fig. 4, 5,6 und 7 sind zwecks Herstellung der als Beispiel gewählten massiven stabförmigen Schirmisolatoren Formen 7 vorhanden, die bei 8 gemäss der äusseren Gestalt des herzustellenden Isolators ausgearbeitet sind. Um den hergestellten keramischen Körper aus der Form 7 entfernen zu können, muss diese in bekannter Weise aus zwei oder mehreren Teilen zusammengesetzt und auseinandernehmbar sein.
Bei den Ausführungen nach Fig. 4, 5 und 6 ist vereinfachend angenommen, dass der Druckzylinder 1 durch den oberen Teil der Form 7 gebildet wird.
Bei der Ausführung nach Fig. 4 hat die Form 7 einen zylindrischen Füllraum 9, der auch als Druckkammer 2 dient. Die keramische Masse 4 wird in Gestalt eines plastischen zylindrischen Körpers (Hubel) in die Form gefüllt, wobei sich zunächst ein erheblicher Teil der Masse noch oberhalb des den oberen Isolatorschirm erzeugenden Formteiles befindet. Zur Herstellung des Isolatorkörpers wird in der Druckkammer 2 eine Druckwelle erzeugt. Durch Wirkung der Druckwelle wird die keramische Masse in derForm 8 eingeformt. DurchÖffnung derForm 7 kann der geformte Körper entfernt werden.
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Der Hohlraum der Form wird zweckmässig über ein Absperrorgan 10 an eine Evakuierungsanlage angeschlossen, so dass sich der Hohlraum vor der Formung des keramischen Körpers evakuieren lässt.
Dabei soll der Druck zweckmässig unter 200 mm Quecksilbersäule liegen. Bei der Ausführung nach Fig. 5 ist der Innenform 8 eine zylindrische Full- un Druckkammer 9 vorgeschaltet, deren Durchmesser wesentlich grösser ist als der Durchmesser des Strunkes des herzustellenden Isolators. Diese Kammer ist durch eine Düse 11 mit der Innenform 8 verbunden. Die keramische Masse 4 wird zunächst in die Füllkammer 9 gebracht. Es wird eine Masse verwendet, die zum Spritzen geeignet ist. Oberhalb der Masse wird eine Druckwelle erzeugt, die die Masse 4 nach Art des Spritzverfahrens in die Innenform 8 treibt.
Bei der Ausführung nach Fig. 6 wird keramische Masse trocken oder nass in die Innenform 8 eingetragen. Zur Beschickung ist eine in den Zeichnungen nur angedeutete Vorrichtung vorhanden, die aus einem Massebehälter 12 mit Verschlussschieber 13 und einer Schleuse 14 mit Verschlussschieber 15 besteht. Durch Öffnen des Schiebers 13 gelangt die Masse aus dem Behälter 12 in die Schleuse 14. Nachdem diese gefüllt ist, wird der Schieber 13 in Schliessstellung gebracht und der Schieber 15 geöffnet, so dass die inderschleuse 14 befindliche Masse durch einen Kanal 16 über eine Düse 11 in die Innenform 8 gelangt und diese ausfüllt. Es ist wieder eine Kammer 2 vorgesehen, in der eine Druckwelle erzeugt wird, die die Verdichtung der Masse 4 und die Einformung derselben bis zur Herstellung des gewünschten Körpers bewirkt..
Fig. 7 zeigt eine Weiterbildung einer Vorrichtung nach Fig. 5. An die Form 7 sind zwei Druckzylinder 1 mit Füllkammern 9 und Druckkammern 2 angeschlossen, so dass die Form 8 im Sinne der Fig. 7 von oben und von unten durch Erzeugung von Druckwellen in die Kammern 2 mit der keramischen Masse beschickt wird. Zur Sicherung der Vorrichtung bei Überdosierung der Masse oder zu hohem Energieanfall ist ein Überdruckventil vorhanden. Dieses umfasst ein Gewindesackloch 17, das durch einen Kanal 18 mit dem Hohlraum der Form in Verbindung steht. Der Kanal ist durch eine Membran 19 verschlossen. Diese wird durch eine Schraube 20 gehalten. Die Schraube 20 ist gleichachsig mit dem Kanal 18 durchbohrt. Bei zu hohem Druck auf die keramische Masse wirkt sich dieser auf die Membran 19 aus, diese wird durchgeschlagen und dadurch ein Druckausgleich mit der Umgebung der Vorrichtung hergestellt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Formung keramischer Körper durch unter Druck erfolgendes Einformen keramischer Masse in Formen, dadurch gekennzeichnet, dass dieFormgebungsenergie in einer der Form zu- geordneten Druckkammer durch plötzliche Druckerzeugung, vorzugsweise infolge Expansion eines expansionsfähigenMediums, mit Verformungsgeschwindigkeiten über 1,6 m/sec auf die keramische Masse übertragen wird, so dass deren Viskosität abnimmt und die Masse sich ähnlich einer Flüssigkeit verhält und in diesem Zustand verformt wird.